DE112016003417T5 - Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit: einem Abgaskomponenteneliminierungssteuerungsmittel, welches einen Abgaskomponenteneliminierungsprozess durchführt, um eine bestimmte Abgaskomponente von einem Katalysator zu eliminieren; einem Filterregenerationssteuerungsmittel, welches einen Filterregenerationsprozess durchführt, um ein Filter durch das Abrennen von Partikeln, welche in dem Filter angesammelt sind, zu regenerieren; ein Bestimmungsmittel, welches, wenn die Einführung des AGR-Gases angefordert ist, bestimmt, ob der Filterregenerationsprozess durchgeführt ist, nachdem der Abgaskomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist; einem Luftaufwärmungssteuerungsmittel, welches Frischluft unter Verwendung einer Luftaufwärmungsvorrichtung aufwärmt, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist; und einem AGR-Gaseinführungssteuerungsmittel, welches die Einführung des AGR-Gases unter Verwendung einer AGR-Vorrichtung durchführt, nachdem die Frischluft durch die Luftaufwärmungsvorrichtung aufgewärmt worden ist, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welcher mit einer AGR-Vorrichtung ausgestattet ist.
  • Hintergrund
  • Bei einem Verbrennungsmotor, welcher eine magere Verbrennung durchführt, wie beispielsweise bei einem Dieselmotor, ist es notwendig, die Emission von Stickstoffoxid (im Folgenden bezeichnet als NOx) an die Atmosphäre zu unterdrücken. Eine Abgasrückführungs- (AGR: Abgasrückführung) Vorrichtung, welche einen Teil von Abgas an eine Ansaugpassage bzw. einen Ansaugtrakt rückführt, ist ein Mittel, um die NOx - Erzeugung des Verbrennungsmotors zu reduzieren. Die Patentschrift 1 offenbart einen Verbrennungsmotor, welcher mit einer LPL (Niedrigdruckschleifen) - AGR-Vorrichtung ausgestattet ist, welche durch eine AGR-Passage eine Verbindung zwischen einer Abgaspassage stromabwärts von einem Dieseloxydationskatalysator (DOC) und einem Dieselpartikelfilter (DPF) und einer Ansaugpassage stromaufwärts von einer Turbine eines Turboladers bereitstellt und einen Teil des Abgases als AGR-Gas an die Ansaugpassage rückgeführt.
  • Weiterhin enthält das AGR-Gas viel Feuchtigkeit. Daher besteht, wenn das AGR-Gas mit Frischluft gemischt wird, eine Möglichkeit, dass das AGR-Gas durch die Frischluft mit einer relativ geringen Temperatur gekühlt wird, die Feuchtigkeit in dem AGR-Gas kondensiert und daher Kondenswasser in der Ansaugpassage erzeugt wird. Weiterhin enthält das Abgas Schwefelkomponenten und eine Kohlenwasserstoffkomponente. Diese sind Abgaskomponenten, welche nicht nur die Reinigungsleistung eines Dieseloxidationskatalystors und eines NOx - Speicherreduktionskatalysators verringern, sondern auch eine Säureaktivität ausüben, wenn sie in Wasser gelöst sind. Daher besteht, wenn das AGR-Gas eine bestimmte Abgaskomponente enthält, so wie beispielsweise die Schwefelkomponente und die Kohlenwasserstoffkomponente, die Möglichkeit, das die bestimmte Abgaskomponente in dem Kondenswasser gelöst wird und so das Kondenswasser versäuert, was den Verbrennungsmotor korrodieren lässt oder auf sonstige Weise verschlechtert.
  • Der in der Patentschrift 1 offenbarte Verbrennungsmotor ist mit einem Ansaugluftheizer für das Aufheizen der Frischluft ausgestattet. Indem die Frischluft, welche in die Ansaugpassage eingeführt wird, durch den Ansaugluftheizer aufgewärmt wird, um ihre Temperatur zu erhöhen, ist es möglich, eine Temperatur eines Gasgemisches aus dem AGR-Gas und der Frischluft zu erhöhen, um so die Kondensation von der in dem AGR-Gas enthaltenen Feuchtigkeit zu unterdrücken. Infolgedessen kann die Erzeugung des Kondenswassers in der Ansaugpassage unterdrückt und daher eine Korrosion und eine Verschlechterung des Verbrennungsmotors verhindert werden.
  • Zitatliste
  • Patentschriften
    • Patentschrift 1: JP 2009-174444 A
    • Patentschrift 2: JP 2013-231363 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Der in der Patentschrift 1 offenbarte Prozess betätigt jedoch den Ansaugluftheizer ständig und ist nicht dazu ausgelegt, die Aktivierung und Deaktivierung des Ansaugluftheizers in Abhängigkeit von einem Betriebszustand zu steuern. Daher wird der Ansaugluftheizer unnötigerweise aktiviert bzw. betätigt, sogar unter Bedingungen, welche nicht zu dem sauren Kondenswasser führen, was in einem übermäßigen elektrischen Energieverbrauch resultiert. Der übermäßige elektrische Energieverbrauch reduziert die Kraftstoffeffizienz.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche eine Korrosion und eine Verschlechterung eines Verbrennungsmotors aufgrund von saurem Kondenswasser verhindert, ohne die Kraftstoffeffizienz zu reduzieren.
  • Lösung des Problems
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Der Verbrennungsmotor weist auf: eine Luftaufwärmungsvorrichtung, welche in einer Ansaugpassage vorgesehen ist; einen Katalysator, welcher in einer Abgaspassage vorgesehen ist; einen Filter, welcher in der Abgaspassage stromabwärts von dem Katalysator vorgesehen ist und dazu ausgelegt ist, Partikelstoffe, welche in dem Abgas enthalten sind, zu sammeln; und eine AGR-Vorrichtung, welche eine Verbindung zwischen der Abgaspassage stromabwärts von dem Filter und der Ansaugpassage bereitstellt und dazu ausgelegt ist, einen Teil des Abgases als AGR-Gas an die Ansaugpassage zurückzuführen. Die Steuerungsvorrichtung weist auf: ein Abgaskomponenteneliminierungssteuerungsmittel, ein Filterregenerationssteuerungsmittel, ein Bestimmungsmittel, ein Luftaufwärmungssteuerungsmittel und ein AGR-Gas-Einführungssteuerungsmittel. Das Abgaskomponenteneliminierungssteuerungsmittel führt einen Abgaskomponenteneliminierungsprozess durch, um eine bestimmte Abgaskomponente von dem Katalysator zu eliminieren, wobei die bestimmte Abgaskomponente eine Säureaktivität aufweist, wenn sie in Wasser gelöst ist, und die Reinigungsleistung des Katalysators verringert, wenn sie in dem Katalysator angelagert oder angesammelt ist. Das Filterregenerationssteuerungsmittel führt einen Filterregenerationsprozess aus, um den Filter zu regenerieren, indem die in dem Filter angesammelten Partikelstoffe verbrannt werden. Das Bestimmungsmittel bestimmt, wenn die Einführung von AGR-Gas angefordert ist, ob der Filterregenerationsprozess durch das Filterregenerationssteuerungsmittel durchgeführt ist, nachdem der Abgaskomponenteneliminierungsprozess durch das Abgaskomponenteneliminierungssteuerungsmittel durchgeführt worden ist. Das Luftaufwärmungssteuerungsmittel wärmt Frischluft unter Verwendung der Luftaufwärmungsvorrichtung auf, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist. Das AGR-Gas Einführungssteuerungsmittel führt unter Verwendung der AGR-Vorrichtung die Einführung des AGR-Gases durch, nachdem die Frischluft durch die Luftaufwärmungsvorrichtung aufgewärmt worden ist, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist.
  • Beispielsweise ist der Katalysator ein NOx- Speicherreduktionskatalysator und die bestimmte Abgaskomponente ist eine Schwefelkomponente. In diesem Fall erhöht der Abgaskomponenteneliminierungsprozess eine Temperatur des Katalysators und erzeugt eine Reduktionsatmosphäre um den Katalysator.
  • Als ein weiteres Beispiel ist der Katalysator ein NOx - Speicherreduktionskatalysator oder ein Oxydationskatalysator und die bestimmte Abgaskomponente ist eine Kohlenwasserstoffkomponente. In diesem Fall erhöht der Abgaskomponenteneliminierungsprozess eine Temperatur des Katalysators.
  • Wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess bereits durchgeführt worden ist, kann das Luftaufwärmungssteuerungsmittel die Luftaufwärmungsvorrichtung ausschalten. In diesem Falle kann das AGR-Gas-Einführungssteuerungsmittel die Einführung des AGR-Gases unter Verwendung der AGR-Vorrichtung durchführen, während die Luftaufwärmungsvorrichtung ausgeschaltet ist.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann weiterhin ein Taukondensationsbestimmungsmittel aufweisen. Wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, bestimmt das Taukondensationsbestimmungsmittel, ob eine Taukondensation auftritt, wenn das AGR-Gas mit der Frischluft gemischt wird. Wenn das Taukondensationsbestimmungsmittel bestimmt, dass eine Taukondensation auftritt, wärmt das Luftaufwärmungssteuerungsmittel die frische Luft unter Verwendung der Luftaufwärmungsvorrichtung auf. Wenn das Taukondensationsbestimmungsmittel bestimmt, dass keine Taukondensation auftritt, führt das AGR-Gas-Einführungssteuerungsmittel die Einführung des AGR-Gas unter Verwendung der AGR-Vorrichtung durch.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Wenn der Abgaskomponenteneliminierungsprozess zum Eliminieren der bestimmten Abgaskomponente (d.h. einer Abgaskomponente wie beispielsweise eine Schwefelkomponente und eine Kohlenwasserstoffkomponente, welche eine Säureaktivität aufweist, wenn sie in Wasser gelöst ist, und die Reinigungsleistung des Katalysators verringert, wenn sie in dem Katalysator angelagert oder angesammelt ist) aus dem Katalysator durchgeführt ist, kann die bestimmte Abgaskomponente, welche aus dem Katalysator eliminiert worden ist, an dem stromabwärtigen Filter anhaften. Durch den Filterregenerationsprozess wird die bestimme Abgaskomponente, welche an dem Filter anhaftet, zusammen mit den Partikelstoffen, welche in dem Filter angesammelt sind, von dem Filter entfernt. Wenn der Filterregenerationsprozess durchgeführt ist und die bestimmte Abgaskomponente bereits von dem Filter entfernt ist, wird ein Einströmen der bestimmten Abgaskomponente in die Ansaugpassage während der Einführung des AGR-Gases unterdrückt. Daher besteht, sogar wenn das AGR-Gas durch die Frischluft gekühlt ist und Kondenswasser erzeugt wird, nur ein geringes Risiko, dass das Kondenswasser sauer wird. Wenn jedoch der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt worden ist, nachdem der Abgaskomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, strömt die bestimmte Abgaskomponente, welche an dem Filter anhaftet, von dem Filter weg und daher strömt das AGR-Gas, welches die bestimmte Abgaskomponente enthält, in die Ansaugpassage, wenn die Einführung des AGR-Gases durch die Verwendung der AGR-Vorrichtung durchgeführt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Abgaskomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, die Einführung des AGR-Gases durch die Verwendung der AGR-Vorrichtung durchgeführt, nachdem Frischluft unter Verwendung der Luftaufwärmungsvorrichtung aufgewärmt worden ist. Als ein Ergebnis davon wird die Taukondensation von in dem AGR-Gas enthaltener Feuchtigkeit unterdrückt und daher wird die Erzeugung von saurem Kondenswasser unterdrückt, welches durch die bestimmte Abgaskomponente, welche in Wasser gelöst ist, erzeugt wird. Wie vorstehend beschrieben wird, wenn die Einführung des AGR-Gases angefordert ist, ein Aufwärmen der Frischluft durch die Verwendung der Luftaufwärmungsvorrichtung durchgeführt unter der Bedingung, dass der Filterreinigungsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Abgaskomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist. Es ist daher möglich, eine Korrosion und Verschlechterung des Verbrennungsmotors aufgrund des sauren Kondenswassers zu verhindern, ohne die Kraftstoffeffizienz zu reduzieren.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, um eine Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform zu erklären.
    • 2 ist ein Diagramm, um einen Effekt eines Schwefelkomponenteneliminierungsprozesses zu erklären.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, welches Prozesse zeigt, welche mit der Einführung von LPL-AGR zusammenhängen und welche in der ersten Ausführungsform durchgeführt werden.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, welches Prozesse zeigt, welche mit der Einführung von LPL-AGR zusammenhängen und welche in einer zweiten Ausführungsform durchgeführt werden.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Erste Ausführungsform
  • Konfiguration des Systems
  • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, um eine Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform zu erklären. Das in 1 gezeigte System weist einen Motor (Verbrennungsmotor) 10 auf. Der Motor 10 ist ein Dieselmotor mit einem Auflader.
  • Bei der ersten Ausführungsform wird ein Turbolader, welcher Abgas dazu nützt, Ansaugluft zu komprimieren, als der Auflader verwendet. Der Turbolader hat eine Struktur, in welcher ein Kompressor 16, welcher in einer Ansaugpassage 18 vorgesehen ist, und eine Turbine 26, welche in einer Abgaspassage 30 vorgesehen ist, miteinander über eine Welle verbunden sind.
  • Die Ansaugpassage 18 ist mit einer Motorhaupteinheit 24 verbunden. Die Ansaugpassage 18 hat einen Luftreiniger 12 bei ihrem Eingang. Ein Ansaugluftheizer 54, welcher eine Luftaufwärmungsvorrichtung zum Aufwärmen von Frischluft ist, welche in die Ansaugpassage 18 aufgenommen worden ist, ist stromabwärts von dem Luftreiniger 12 angeordnet. Eine Bypass-Passage 52, welche den Ansaugluftheizer 54 umgeht, ist mit der Ansaugpassage 18 verbunden. Ein Bypass-Ventil 15 ist in der Bypass-Passage 52 vorgesehen.
  • Ein erstes Drosselventil 14 ist stromabwärts von dem Ansaugluftheizer 54 vorgesehen. Der Kompressor 16 ist stromabwärts von dem ersten Drosselventil 14 vorgesehen. Ein Ladeluftkühler 38 vom wassergekühlten Typ ist stromabwärts von dem Kompressor 16 vorgesehen. Ein Kühler 40 für das Kühlen von Kühlmittel ist mit dem Ladeluftkühler 38 verbunden. Der Kühler 40 ist mit einer elektrischen Wasserpumpe 42 für das Leiten des Kühlmittels ausgestattet. Ein zweites Drosselventil 20 ist stromabwärts von dem Ladeluftkühler 38 vorgesehen.
  • Die Abgaspassage 30 ist mit der Motorhaupteinheit 24 verbunden. Die Turbine 26 ist in der Abgaspassage 30 vorgesehen. Die Turbine 26 wird durch das Abgas von der Motorhaupteinheit 24 gedreht. Durch die Drehung der Turbine 26 wird der Kompressor 16 über die Welle gedreht, wodurch ein Aufladen durchgeführt wird.
  • Ein NOx-Speicherreduktionskatalysator (NSR: NOx-Speicherreduktion) 44 ist in der Abgaspassage 30 stromabwärts von der Turbine 26 vorgesehen. Ein Kraftstoffadditionsventil 28 für das Bereitstellen von Kraftstoff als eine Reduktionskomponente an den NSR 44 ist stromaufwärts von dem NSR 44 fixiert.
  • Ein Partikelfilter (im Folgenden einfach als Filter bezeichnet) 46 ist stromabwärts von dem NSR 44 bereitgestellt. Beispielsweise ist der Filter 46 aus einer porösen Keramikstruktur gefertigt und ist dazu ausgelegt, Partikelstoffe (PM) zu sammeln, welche in dem Abgas enthalten sind, wenn das Abgas durch eine poröse Wand strömt.
  • Ein H2S-Reiniger 48, welcher eine Sauerstoffspeicherfähigkeit hat und eine Schwefelkomponente in dem Abgas adsorbiert, ist stromabwärts von dem Filter 46 bereitgestellt. Der H2S-Reiniger 48 weist ein Übergangsmetall wie z. B. Cerium (CeO2) auf, welches eine Sauerstoffspeicherfähigkeit hat. Der H2S-Reiniger 48 ist jedoch nicht unentbehrlich und kann von der in der 1 gezeigten Konfiguration weggelassen werden.
  • Der Motor 10 ist mit einer HPL (Hochdruckschleifen) - AGR-Vorrichtung, welche Hochdruckabgas als AGR-Gas an die Ansaugpassage 18 rückgeführt und einer LPL (Niedrigdruckschleifen) - AGR-Vorrichtung ausgestattet, welche Niedrigdruckabgas als AGR-Gas an die Ansaugpassage 18 rückgeführt. In 1 bilden eine HPL-AGR-Passage 21 und ein HPL-AGR-Ventil 22 die HPL-AGR-Vorrichtung. Die HPL-AGR-Passage 21 verbindet die Abgaspassage 30 zwischen der Motorhaupteinheit 24 und der Turbine 26 mit der Ansaugpassage 28 stromabwärts von dem zweiten Drosselventil 20. In 1 weist die LPL-AGR-Vorrichtung eine LPL-AGR-Passage 36, einen AGR-Kühler 34 und ein LPL-AGR-Ventil 35 auf. Die LPL-AGR-Passage 36 stellt eine Verbindung her zwischen der Abgaspassage 30 stromabwärts von dem Filter 36 und der Ansaugpassage 18 stromabwärts von dem Ansaugluftheizer 54 und stromaufwärts von dem Kompressor 16.
  • Ein Betrieb des Motors 10 wird durch eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 100 gesteuert, welche eine Steuerungsvorrichtung ist. Die ECU 100 weist zumindest eine Ansaug-/Ausgangs-Schnittstelle, einen ROM, einen RAM und eine CPU auf. Die Ansaug-/Ausgangs-Schnittstelle empfängt Sensorsignale von einer Vielzahl von Sensoren, welche in dem Motor 10 und einem Fahrzeug installiert sind, und gibt Betriebssignale an eine Mehrzahl von Aktuatoren und Vorrichtungen aus, wie z. B. das erste Drosselventil 14, das zweite Drosselventil 20, das HPL-AGR-Ventil 22, das LPL-AGR-Ventil 35, die elektrische Wasserpumpe 42, das Bypass-Ventil 50 und den Ansaugluftheizer 54. Eine Vielzahl von Daten, welche eine Vielzahl von Programmen und Karten umfassen und welche dazu verwendet werden, den Motor 10 zu steuern, sind in dem ROM gespeichert. Verschiedene Funktionen der ECU 100 werden dadurch erreicht, dass die CPU die Programme aus dem ROM ausliest und die Programme ausführt.
  • Filterregenerationsprozess
  • Eine der Funktionen der ECU 100 ist eine Funktion als ein „Filterregenerationssteuerungsmittel“, welches einen Filterregenerationsprozess durchführt, um eine PM-Sammelleistung des Filters 46 wiederherzustellen. Bei dem Filterregenerationsprozess wird Kraftstoff von dem Kraftstoffadditionsventil 28 eingespritzt. Der eingespritzte Kraftstoff wird in dem NSR 44 oxidiert und eine Temperatur des Abgases nimmt aufgrund der Hitze der Oxidationsreaktion zu. Wenn das Abgas, dessen Temperatur erhöht ist, in den Filter 46 strömt, wird eine Zunahme einer Temperatur des Filters 46 vereinfacht, um eine PM-Brenntemperatur zu erreichen, und dadurch werden die PM, welche in dem Filter 46 angesammelt sind, abgebrannt und von dem Filter 46 entfernt. Die in dem Filter 46 angesammelten PM nehmen durch den vorstehenden Prozess ab. Wenn eine vorbestimmte Zeit (eine geschätzte Zeit für die PM-Ansammlungsmenge, welche auf eine bestimmte Menge verringert werden soll) verstrichen ist, wird das Kraftstoffeinspritzen von dem Kraftstoffadditionsventil 28 beendet und der Filterregenerationsprozess endet.
  • Schwefelkomponenteneliminierungsprozess
  • Zusätzlich hat die ECU 100 eine Funktion der Wiederherstellung der NOx-Speicherleistung des NSR 44, welche aufgrund einer Schwefelkomponente (NOx), welche in dem Abgas enthalten ist, verringert ist. Die in dem Abgas enthaltene Schwefelkomponente kann Barium (Ba) binden, welches in dem NSR 44 enthalten ist, um so in Form einer ionischen kristallinen Komponente, wie beispielsweise Bariumsulfat (BaSO4) und Bariumsulfit (BaSO3), angesammelt zu werden, oder kann auf einem Katalysatorträger in der Form von SO3, SO4 oder ähnlichem adsorbieren. Die Ansammlung (oder Adsorption) der Schwefelkomponente verringert die NOx-Speicherleistung des NSR 44. Daher führt die ECU 100 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt einen Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durch, um die Schwefelkomponente von dem NSR 44 zu eliminieren.
  • Bei dem Schwefelkomponenteneliminierungsprozess wird zuerst eine Kraftstoffzufuhr von dem Kraftstoffadditionsventil 28 zur Abgaspassage 30 durchgeführt, in einem Zustand eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, damit eine Oxidationsreaktionswärme eine Katalysatorbetttemperatur des NSR 44 über eine vorbestimmte Temperatur erhöht. Danach wird eine Kraftstoffeinspritzmenge von dem Kraftstoffadditionsventil 28 erhöht oder eine Luftmenge wird verringert, um eine Reduktionsatmosphäre um den NSR 44 zu schaffen, wodurch die Schwefelkomponente von dem NOx-Reduktionsmaterial eliminiert wird, d. h. eine Reduktionsreinigung erreicht wird. Die Durchführung des Schwefelkomponenteneliminierungsprozesses ist eine Funktion eines „Abgaskomponenteneliminierungssteuerungsmittels“ der ECU 100.
  • 2 ist ein Diagramm, welches zeigt, wie die Schwefelkomponente (S), welche in dem NSR 44 angesammelt ist, sich durch die Durchführung des Schwefelkomponenteneliminierungsprozesses in den NSR 44 hineinbewegt und von diesem eliminiert wird. (A) in 2 zeigt eine Verteilung der Schwefelkomponente entlang einer Längsrichtung des NSR 44, bevor der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt wird. Da es wahrscheinlicher ist, dass die stromaufwärtige Seite des NSR 44 in Kontakt mit der Schwefelkomponente kommt, welche in dem Abgas enthalten ist, wird eine Verteilungsdichte der Schwefelkomponente in dem NSR 44 hin zu der stromaufwärtigen Seite höher und hin zu der stromabwärtigen Seite des NSR 44 niedriger. Wenn jedoch der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt wird, bewegt sich die Schwefelkomponente in dem NSR 44 von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite und eine Höchstwertposition (welche durch X in dem Diagramm angezeigt ist) der Ansammlungsmenge der Schwefelkomponente bewegt sich ebenso allmählich hin zu der stromabwärtigen Seite, wie in (B) in 2 gezeigt. Die hin zu der am weitesten stromabwärtigen Seite des NSR 44 bewegte Schwefelkomponente wird von dem NSR 44 nach außen eliminiert.
  • Kennzeichnende Steuerung bei der ersten Ausführungsform
  • Bei der Systemkonfiguration der ersten Ausführungsform haftet, wenn der vorstehend beschriebene Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt wird, ein Teil der von dem NSR 44 eliminierten Schwefelkomponente an dem Filter 46 an, welcher stromabwärts von der NSR 44 angeordnet ist. Wenn die Abgastemperatur aufgrund eines Betriebs bei hoher Last zunimmt, desorbiert die Schwefelkomponente, welche an dem Filter 46 anhaftet, von dem Filter 46. Während eines solchen Betriebs bei hoher Last, während die anhaftende Schwefelkomponente desorbiert, wird eine Einführung von LPL-AGR-Gas durchgeführt. Daher strömt die von dem Filter 46 desorbierte Schwefelkomponente zusammen mit dem LPL-AGR-Gas in die Ansaugpassage 18 durch die LPL-AGR-Passage 36.
  • Bei einem Verbindungspunkt zwischen der Ansaugpassage 18 und der LPL-AGR-Passage 36 wird das LPL-AGR-Gas mit der Frischluft mit einer relativ geringen Temperatur gemischt. Da das LPL-AGR-Gas viel Feuchtigkeit enthält, kann aufgrund von einer Taukondensation Kondenswasser gebildet werden, wenn das LPL-AGR-Gas mit der Frischluft gemischt wird und seine Temperatur abnimmt. Die in dem Abgas enthaltene Schwefelkomponente ist eine Abgaskomponente (eine bestimmte Abgaskomponente), welche eine Säureaktivität ausübt, wenn sie in Wasser gelöst ist. Daher wird, wenn die Schwefelkomponente von dem Filter 46 desorbiert wird und in dem LPL-AGR-Gas enthalten ist, die Schwefelkomponente in dem durch die Taukondensation erzeugten Kondenswasser gelöst und somit saures Kondenswasser erzeugt. Das saure Kondenswasser bewirkt eine Korrosion von Teilen des Motors 10. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die Erzeugung von Kondenswasser aufgrund von Taukondensation auch in dem AGR-Kühler 34 und dem Ladeluftkühler 38 auftreten kann. Bezüglich des Kondenswassers, welches in dem AGR-Kühler 34 und dem Ladeluftkühler 38 erzeugt wird, wurden bis jetzt verschiedene Gegenmaßnahmen vorgeschlagen. Daher wird bei der vorliegenden Beschreibung eine Gegenmaßnahme für das saure Kondenswasser vorgeschlagen, welches erzeugt wird, wenn das LPL-AGR-Gas mit der Frischluft gemischt wird.
  • Die folgenden zwei Methoden können für das Verhindern der Erzeugung von saurem Kondenswasser in der Ansaugpassage 18 in Betracht gezogen werden. Eine erste Methode ist es, eine Taukondensation zu verhindern, wenn das LPL-AGR-Gas mit der Frischluft gemischt wird. Durch das Aufwärmen der frischen Luft durch die Verwendung des Ansaugluftheizers 54 ist es möglich, eine Temperatur eines Gasgemisches aus der Frischluft und dem LPL-AGR-Gases höher zu machen als eine Taupunkttemperatur. Die zweite Methode ist es, das LPL-AGR-Gas in einem Zustand einzuführen, in welchem die Schwefelkomponente nicht an dem Filter 46 anhaftet. Beispielsweise wird, wenn der Filterregenerationsprozess durchgeführt wird, nachdem der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, der Filter 46 heiß und daher ist die Schwefelkomponente bereits davon desorbiert; es kann gesagt werden, dass ein derartiger Zustand für das Einführen des LPL-AGR-Gases bevorzugt ist, sogar wenn er später als die Durchführung des Schwefelkomponenteneliminierungsprozesses ist. Die erste Methode ist jedoch insoweit nachteilhaft, als dass der Verbrauch elektrischer Energie die Kraftstoffeffizienz reduziert, und die zweite Methode ist nachteilhaft, da die Einführung des LPL-AGR-Gases beschränkt ist.
  • In Anbetracht des Vorstehenden wird gemäß der ersten Ausführungsform, wenn der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt wird und daraufhin der Filterregenerationsprozess weiter durchgeführt wird, die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt, ohne dass in Erwiderung auf eine Anforderung für die Einführung des LPL-AGR-Gases die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 aufgewärmt wird. Auf der anderen Seite wird, wenn der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, die Einführung von LPL-AGR-Gas nicht unmittelbar durchgeführt, sondern erst durchgeführt, nachdem die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 aufgewärmt worden ist. Auf diese Weise wird der Prozess bezüglich der Einführung des LPL-AGR-Gases in Abhängigkeit von dem Durchführungsstatus des Schwefelkomponenteneliminierungsprozesses und des Filterregenerationsprozesses umgeschaltet. Es ist daher möglich, eine Korrosion und Verschlechterung des Motors 10 aufgrund von saurem Kondenswasser zu verhindern, ohne die Kraftstoffeffizienz zu reduzieren.
  • Konkrete Prozesse
  • Im Folgenden werden konkrete Prozesse, welche mit der Einführung des LPL-AGR zusammenhängen und in der ersten Ausführungsform durchgeführt werden, mit Bezugnahme auf ein in 3 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben. Ein Programm für die Umsetzungslogik, welche in diesem Flussdiagramm gezeigt ist, ist in der ROM der ECU 100 gespeichert. Das Programm wird von der ROM ausgelesen und durch die CPU ausgeführt, daher werden Funktionen als „Bestimmungsmittel“, als ein „Luftaufwärmungssteuerungsmittel“, als ein „AGR-Gas-Einführungssteuerungsmittel“ und als ein „Taukondensationsbestimmungsmittel“, welche in den Ansprüchen definiert sind, der ECU 100 zugeordnet.
  • Zuerst bestimmt die ECU 100 basierend auf einem Betriebszustand des Motors 10, ob eine LPL-AGR-Einführungsanforderung vorliegt (Schritt S100). Beispielsweise berechnet die ECU 100 eine Last des Motors 10 aus einem Gaspedalöffnungsgrad oder einem Drosselventilöffnungsgrad. Wenn die berechnete Last innerhalb eines vorbestimmten Hochlastbereichs liegt, bestimmt die ECU 100, dass es notwendig ist, das LPL-AGR-Gas einzuführen, d. h. dass eine LPL-AGR-Einführungsanforderung vorliegt.
  • Wenn eine LPL-AGR-Einführungsanforderung vorliegt, bestimmt die ECU 100, ob eine Ansammlungsmenge der Schwefelkomponente in dem NSR 44 gesättigt ist (Schritt S102). Die Ansammlungsmenge der Schwefelkomponente kann ausgehend von einer integrierten Menge des von der Motorhaupteinheit 24 ausgestoßenen Abgases abgeschätzt werden. Die ECU 100 berechnet die Ansammlungsmenge der Schwefelkomponente basierend auf der integrierten Menge des Abgases und setzt die Ansammlungsmenge zurück, wenn der vorstehend beschriebene Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist.
  • Wenn die Ansammlungsmenge der Schwefelkomponente in der NSR 44 gesättigt ist, wird geschätzt, dass die Schwefelkomponente aus dem NSR 44 stromabwärts ausströmt. Wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases in dieser Situation durchgeführt wird, strömt das LPL-AGR-Gas, welches die Schwefelkomponente aufweist, in die Ansaugpassage 18. In Anbetracht des Vorstehenden führt, wenn in Schritt S102 bestimmt worden ist, dass die Ansammlungsmenge der Schwefelkomponente in dem NSR 44 gesättigt ist, die ECU 100 den folgenden Prozess aus, um die Erzeugung von saurem Kondenswasser aufgrund des LPL-AGR-Gases, welches die Schwefelkomponente aufweist, zu unterdrücken.
  • Zuerst berechnet die ECU 100 einen vorhergesagten Wert der Taupunkttemperatur in der Ansaugpassage 18 und einen vorhergesagten Wert der Temperatur des gemischten Gases aus der Frischluft und dem LPL-AGR-Gas, wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt wird, basierend auf einer Frischlufttemperatur (einer Ansauglufttemperatur), einem atmosphärischen Druck, einer Luftfeuchtigkeit, einer Abgastemperatur, einem Abgasdruck, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung und einer AGR-Menge (Schritt S104). Dann führt die ECU 100 einen Vergleich zwischen der Taupunkttemperatur und der Temperatur des gemischten Gases durch, welche in Schritt S104 berechnet worden ist, um zu bestimmen, ob die Temperatur des gemischten Gases niedriger ist als die Taupunkttemperatur (Schritt S106).
  • Die Bestimmung in Schritt S106 ist äquivalent dazu, zu bestimmen, ob Kondenswasser erzeugt wird, wenn das LPL-AGR-Gas mit der Frischluft gemischt wird. Wenn die Temperatur des gemischten Gases gleich oder höher als die Taupunkttemperatur ist, wird kein Kondenswasser erzeugt, sogar wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt wird, und daher besteht kein Risiko der Korrosion und der Verschlechterung aufgrund des sauren Kondenswassers. Daher führt, wenn in Schritt S106 bestimmt worden ist, dass die Temperatur des gemischten Gases gleich oder höher als die Taupunkttemperatur ist, die ECU 100 die Einführung des LPL-AGR-Gases ohne eine Luftaufwärmung durch die Verwendung des Ansaugluftheizers 54 (Schritt S110) aus.
  • Auf der anderen Seite wird, wenn die Temperatur des gemischten Gases niedriger ist als die Taupunkttemperatur, Kondenswasser erzeugt, wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt wird. Daher wärmt, wenn in Schritt 106 bestimmt worden ist, dass die Temperatur des gemischten Gases niedriger ist als die Taupunkttemperatur, die ECU 100 die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 auf (Schritt S 108). Wenn der Ansaugluftheizer 54 von einem elektrischen Typ ist, wird die Leistungsversorgung von AUS auf AN umgeschaltet. Wenn der Ansaugluftheizer 54 vom Heißwassertyp ist, wird die Zufuhr von heißem Wasser zu dem Ansaugluftheizer 54 von AUS auf AN umgeschaltet. Zusätzlich stellt die ECU 100 gleichzeitig die elektrische Wasserpumpe 42 aus, um eine Temperatur des Ladeluftkühlers 38 zu erhöhen, um die Erzeugung von Kondenswasser in dem Ladeluftkühler 38 zu unterdrücken.
  • Die ECU 100 führt wiederholt die Berechnung der Taupunkttemperatur und der Temperatur des gemischten Gases in Schritt S104 und die Bestimmung in Schritt S106 aus, während weiterhin die Frischluft durch die Verwendung des Ansaugluftheizers 54 in Schritt S108 aufgewärmt wird, bis die Bestimmung in Schritt S106 ein Nein ergibt. Dann, wenn in Schritt S106 bestimmt wird, dass die Temperatur des gemischten Gases gleich oder höher als die Taupunkttemperatur wird, führt die ECU 100 die Einführung des LPL-AGR-Gases durch (Schritt S110).
  • Wenn die Ansammlungsmenge der Schwefelkomponente in dem NSR 44 nicht gesättigt ist, ist es unwahrscheinlich, dass die Schwefelkomponente aus dem NSR 44 ausströmt. Wenn jedoch der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess zur Eliminierung der Schwefelkomponente von dem NSR 44 durchgeführt worden ist, kann die von dem NSR 44 eliminierte Schwefelkomponente an dem Filter 46, welcher stromabwärts von dem NSR 44 angeordnet ist, anhaften. Wenn die Einführung von dem LPL-AGR-Gas in einer derartigen Situation durchgeführt wird, in welcher die Schwefelkomponente an dem Filter 46 anhaftet, besteht eine Möglichkeit, dass die von den Filter 46 desorbierte Schwefelkomponente zusammen mit dem LPL-AGR-Gas in die Ansaugpassage einströmt. Wenn jedoch der Prozess der Regeneration des Filters 46 durchgeführt worden ist, nachdem der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, wird die Schwefelkomponente von dem Filter 46 zu dieser Zeit entfernt, und es besteht nur ein geringes Risiko, dass die Schwefelkomponente zusammen mit dem LPL-AGR-Gas in die Ansaugpassage 18 strömt.
  • Wenn in Schritt S102 bestimmt wird, dass die Ansammlungsmenge der Schwefelkomponente in dem NSR 44 nicht gesättigt ist, bestimmt die ECU 100, ob der Filterregenerationsprozess (DPF-Regeneration) schon mal durchgeführt worden ist, nachdem der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess (S-Regeneration/S-Eliminierung) durchgeführt worden ist (Schritt S112). Beispielsweise wenn ein Zustand, in welchen eine Betttemperatur des Filters 46 gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 650°C) ist, für länger als eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 10 Sekunden) anhält, kann bestimmt werden, dass der Filterregenerationsprozess bereits durchgeführt ist. Alternativ kann bestimmt werden, ob der Filterregenerationsprozess bereits durchgeführt worden ist, basierend auf der PM-Ansammlungsmenge, welche durch eine andere Logik, welche sich von der in dem vorliegenden Flussdiagramm gezeigten Logik unterscheidet, berechnet worden ist.
  • Wenn die Bestimmung in Schritt S112 ein Ja ergibt, besteht nur ein geringes Risiko, dass die Schwefelkomponente stromabwärts von dem Filter 46 ausströmt. In diesem Falle fährt die ECU 100 damit fort, den Ansaugluftheizer 54 auszuschalten (Schritt S114), und führt die Einführung des LPL-AGR-Gases durch (Schritt S116). Zu diesem Zeitpunkt kann die ECU 100 das Bypass-Ventil 50 öffnen, um Frischluft durch die Bypass-Passage 52 strömen zu lassen.
  • Wenn der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, wird bestimmt, dass während des Hochlastbetriebes, bei welchem die Abgastemperatur hoch ist, die Schwefelkomponente, welche an dem Filter 46 anhaftet, von dem Filter 46 Richtung stromabwärts ausströmt. Wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases in dieser Situation durchgeführt wird, strömt das die Schwefelkomponente enthaltene LPL-AGR-Gas in die Ansaugpassage 18. In Anbetracht des Vorstehenden führt, wenn in Schritt S112 bestimmt wird, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, die ECU 100 den folgenden Prozess aus, um die Erzeugung von saurem Kondenswasser aufgrund des die Schwefelkomponente enthaltenden LPL-AGR-Gases zu unterdrücken.
  • Zuerst berechnet die ECU 100 einen vorhergesagten Wert der Taupunkttemperatur in der Ansaugpassage 18 und einen vorhergesagten Wert der Temperatur des gemischten Gases aus der Frischluft und dem LPL-AGR-Gas, wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt wird, basierend auf einer Frischlufttemperatur (einer Ansauglufttemperatur), einem atmosphärischen Druck, einer Feuchtigkeit, einer Abgastemperatur, einem Abgasdruck, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung und einer AGR-Menge (Schritt S118). Dann führt die ECU 100 einen Vergleich zwischen der Taupunkttemperatur und der Temperatur des gemischten Gases durch, welche in Schritt S 118 berechnet worden ist, um zu bestimmen, ob die Temperatur des gemischten Gases niedriger als die Taupunkttemperatur ist (Schritt S120).
  • Die Bestimmung in Schritt S 120 ist dazu äquivalent, zu bestimmen, ob Kondenswasser erzeugt wird, wenn das LPL-AGR-Gas mit der Frischluft gemischt wird. Wenn die Temperatur des gemischten Gases gleich oder höher als die Taupunkttemperatur ist, wird kein Kondenswasser erzeugt, sogar wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt wird, und daher besteht kein Risiko der Korrosion und der Verschlechterung aufgrund des sauren Kondenswassers. Daher führt, wenn in Schritt S120 bestimmt wird, dass die Temperatur des gemischten Gases gleich oder höher als die Taupunkttemperatur ist, die ECU 100 die Einführung des LPL-AGR-Gases ohne eine Aufwärmung der Luft durch die Verwendung des Ansaugluftheizers 54 durch (Schritt S124).
  • Auf der anderen Seite wird, wenn die Temperatur des gemischten Gases niedriger als die Taupunkttemperatur ist, Kondenswasser erzeugt, wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt wird. Wenn daher in Schritt S 120 bestimmt wird, dass die Temperatur des gemischten Gases niedriger ist als die Taupunkttemperatur, wärmt die ECU 100 die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 auf (Schritt S 122). Zusätzlich stellt die ECU 100 gleichzeitig die elektrische Wasserpumpe 42 aus, um die Temperatur des Ladeluftkühlers 38 zu erhöhen, um die Erzeugung von Kondenswasser in dem Ladeluftkühler 38 zu unterdrücken.
  • Die ECU 100 führt wiederholt die Berechnung der Taupunkttemperatur und der Temperatur des gemischten Gases in Schritt S118 und die Bestimmung in Schritt S120 solange durch, während sie damit fortfährt, in Schritt S122 die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 aufzuwärmen, bis die Bestimmung in Schritt S 120 ein Nein ergibt. Dann, wenn in Schritt S120 bestimmt wird, dass die Temperatur des gemischten Gases gleich oder höher als die Taupunkttemperatur wird, führt die ECU 100 die Einführung des LPL-AGR-Gases durch (Schritt S124).
  • Gemäß der ersten Ausführungsform wird, wie vorstehend beschrieben, wenn der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, die Einführung des LPL-AGR-Gases unter Verwendung der LPL-AGR-Vorrichtung durchgeführt, nachdem die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 aufgewärmt worden ist. Infolgedessen wird eine Taukondensation von in dem LPL-AGR-Gases enthaltener Feuchtigkeit unterdrückt und daher wird die Erzeugung von saurem Kondenswasser unterdrückt, welches dadurch erzeugt wird, dass die Schwefelkomponente in Wasser gelöst ist. Wie vorstehend beschrieben wird, wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases angefordert ist, ein Aufwärmen der Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 durchgeführt unter der Bedingung, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Schwefelkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist. Es ist daher möglich, eine Korrosion und eine Verschlechterung von Teilen des Motors 10 aufgrund von saurem Kondenswasser zu verhindern, ohne die Kraftstoffeffizienz zu reduzieren.
  • Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die Bestimmung in Schritt S112 bei dem vorstehend beschriebenen konkreten Prozess einer Funktion als das „Bestimmungsmittel“, welches in den Ansprüchen definiert ist, entspricht. Die Prozesse in Schritt S114 und Schritt S120 entsprechen einer Funktion als das „Luftaufwärmungssteuerungsmittel“, welches in den Ansprüchen definiert ist. Die Prozesse in Schritt S116 und Schritt S124 entsprechen einer Funktion als „AGR-Gas-Einführungssteuerungsmittel“, welches in den Ansprüchen definiert ist. Die Prozesse in den Schritten S118 und Schritt S120 entsprechen einer Funktion als das „Taukondensationsbestimmungsmittel“, welches in den Ansprüchen definiert ist. In einem Abwandlungsbeispiel der vorstehend beschriebenen konkreten Prozesse kann der Prozess bei Schritt S118 und die Bestimmung bei Schritt S120 wegelassen werden. In diesem Falle wird, wenn die Bestimmung in Schritt S112 ein Nein ergibt, die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt, nachdem die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 für eine vorbestimmte Zeit aufgewärmt worden ist.
  • Zweite Ausführungsform
  • Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess
  • In einer zweiten Ausführungsform wird auf eine Kohlenwasserstoff (HC)-komponente, welche in dem Abgas enthalten ist, fokussiert. Wenn die in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffkomponente auf einer Endfläche des NFR 44 angesammelt wird, adsorbieren Partikelstoffe an der Kohlenwasserstoffkomponente, welche eine Adhärenzeigenschaft hat, was ein Verstopfen der Endoberfläche des NFR 44 bewirkt. Das Verstopfen der Endoberfläche des NFR 44 verringert die NOx-Speicherleistung des NFR 44. Daher führt die ECU 100 mit einer vorbestimmten Zeitgebung einen Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durch, um die Kohlenwasserstoffkomponente von dem NFR 44 zu eliminieren.
  • Bei dem Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess wird eine Kraftstoffzufuhr von dem Kraftstoffadditionsventil 28 in die Abgaspassage 30 in einem Zustand eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt, um zu bewirken, das eine Oxidationsreaktionswärme eine Katalysatorbetttemperatur des NFR 44 über eine vorbestimmte Temperatur erhöht. Als ein Ergebnis davon wird die angesammelte Kohlenwasserstoffkomponente zusammen mit den Partikelstoffen abgebrannt. Durch das Abbrennen und Entfernen der Kohlenwasserstoffkomponente zusammen mit den Partikelstoffen, wird das Verstopfen des NFR 44 behoben. Die Durchführung des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses ist eine Funktion des „Abgaskomponenteneliminierungssteuerungsmittels“ der ECU 100.
  • Kennzeichnende Steuerung bei der zweiten Ausführungsform
  • Bei der in 1 gezeigten Systemkonfiguration haftet, wenn der vorstehend beschriebene Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt wird, die durch den NFR 44 strömende Kohlenwasserstoffkomponente während des Abbrennens wieder an dem stromabwärts von dem NFR 44 angeordneten Filter 46 an. Wenn die Abgastemperatur aufgrund eines Hochlastbetriebs zunimmt, desorbiert die an dem Filter 46 anhaftende Kohlenwasserstoffkomponente von dem Filter 46. Da die Einführung des LPL-AGR-Gases während eines derartigen Hochlastbetriebs durchgeführt wird, strömt die Kohlenwasserstoffkomponente, welche von dem Filter 46 desorbiert ist, zusammen mit dem LPL-AGR-Gas durch die LPL-AGR-Passage 36 in die Ansaugpassage 18. Die Kohlenwasserstoffkomponente ist eine Abgaskomponente (eine bestimmte Abgaskomponente), welche eine Säureaktivität aufweist, wenn sie in Wasser gelöst ist. Wenn die in dem LPL-AGR-Gas enthaltene Kohlenwasserstoffkomponente in dem Kondenswasser in der Ansaugpassage 18 gelöst ist, wird saures Kondenswasser (wie beispielsweise HCOOH und CH3COOH) erzeugt, was eine Korrosion und Verschlechterung von Teilen des Motors 10 bewirkt.
  • Wenn der Filterregenrationsprozess durchgeführt wird, wird die an dem Filter 46 anhaftende Kohlenwasserstoffkomponente abgebrannt und zusammen mit den Partikelstoffen, welche in dem Filter 46 angesammelt sind, entfernt. Daher ist, wenn der Filterregenerationsprozess durchgeführt ist, nachdem der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, die Kohlenwasserstoffkomponente, welche an dem Filter 46 anhaftet, bereits abgebrannt und entfernt und daher kann gesagt werden, dass dieser Zustand für das Einführen des LPL-AGR-Gases bevorzugt ist.
  • In Anbetracht des Vorstehenden wird gemäß der zweiten Ausführungsform, wenn der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist und daraufhin weiterhin der Filterregenerationsprozess durchgeführt ist, die Einführung des LPL-AGR-Gases in Erwiderung auf eine Anforderung für die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt. Auf der anderen Seite wird, wenn der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt wird, nachdem der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, die Einführung des LPL-AGR-Gases nicht unmittelbar durchgeführt, sondern durchgeführt, nachdem die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 aufgewärmt worden ist. Der Grund liegt darin, die Erzeugung des Kondenswassers zu unterdrücken, wenn das LPL-AGR-Gas mit der Frischluft gemischt wird. Auf diese Weise wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Prozess, welcher mit der Einführung des LPL-AGR-Gases zusammenhängt, in Abhängigkeit der Ausführungszustände des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses und des Filterregenerationsprozesses umgeschaltet.
  • Konkrete Prozesse
  • Im Folgenden werden konkrete Prozesse bezüglich der Einführung des LPL-AGR-Gases, welche in der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden, mit Bezugnahme auf ein in 4 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben. Ein Programm zum Umsetzen der in diesem Flussdiagramm gezeigten Logik ist in der ROM der ECU 100 gespeichert. Das Programm wird aus der ROM ausgelesen und durch die CPU durchgeführt, wobei die Funktionen des „Bestimmungsmittels“, des „Luftaufwärmungssteuerungsmittels“, des „AGR-Gas-Einführungssteuerungsmittels“ und des „Taukondensationsbestimmungsmittels“, welche in den Ansprüchen definiert sind, der ECU 100 zugeordnet werden. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass in 4 dieselbe Schrittnummer dem Schritt gegeben wird, welcher denselben Prozess durchführt wie in der ersten Ausführungsform.
  • Bei der zweiten Ausführungsform wird in Schritt S202 eine Bestimmung durchgeführt als ein Ersatz für die Bestimmung in Schritt S102 und es wird die Bestimmung in Schritt S212 durchgeführt als ein Ersatz für die Bestimmung S112. Wenn eine LPL-AGR-Einführungsanforderung vorliegt, bestimmt die ECU 100, ob es unmittelbar nach der Durchführung des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses ist (Schritt S202). Ob es unmittelbar nach der Durchführung ist, kann bestimmt werden basierend darauf, ob eine seit der Ausführung des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses abgelaufene Zeit eine vorbestimmte Zeit überschreitet.
  • Wenn es unmittelbar nach der Durchführung des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses ist, wird geschätzt, dass eine große Menge von Kohlenwasserstoffkomponenten an dem Filter 46 anhaftet. Wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases in dieser Situation durchgeführt wird, strömt das LPL-AGR-Gas, welches die Kohlenwasserstoffkomponente aufweist, in die Ansaugpassage 18. In Anbetracht des Vorstehenden führt, wenn in Schritt S202 bestimmt worden ist, dass es unmittelbar nach der Durchführung des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses ist, die ECU 100 die Prozesse bei den Schritten S104 bis S110 durch, um die Erzeugung des sauren Kondenswassers aufgrund des die Kohlenwasserstoffkomponente enthaltenden LPL-AGR-Gases zu unterdrücken.
  • Das heißt, wenn die Bestimmung in Schritt S202 ein Ja ergibt, berechnet die ECU 100 die Taupunkttemperatur der Ansaugpassage 18 und die Temperatur des gemischten Gases, wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt wird (Schritt S104), und bestimmt, ob die Temperatur des gemischten Gases niedriger als die Taupunkttemperatur ist (Schritt S106). Wenn die Temperatur des gemischten Gases gleich ist oder höher ist als die Taupunkttemperatur, führt die ECU 100 die Einführung des LPL-AGR-Gases ohne ein Aufwärmen der Luft unter der Verwendung des Ansaugluftheizers 54 durch (Schritt S110). Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur des gemischten Gases niedriger ist als die Taupunkttemperatur, wärmt die ECU 100 die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 auf (Schritt S108). Die ECU 100 wartet darauf, dass die Temperatur des gemischten Gases die Taupunkttemperatur erreicht oder darüber hinausgeht, und führt dann die Einführung des LPL-AGR-Gases durch (Schritt S110).
  • Wenn es nicht unmittelbar nach der Durchführung des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses ist, wird erwartet, dass die Menge der Kohlenwasserstoffkomponente, welche an dem Filter 46 anhaftet, kleiner ist als die unmittelbar nach der Durchführung des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses. Trotzdem besteht während des Hochlastbetriebs das Risiko, dass die in dem Filter 46 verbleibende Kohlenwasserstoffkomponente aus dem Filter 46 ausströmt, um zusammen mit dem LPL-AGR-Gas in die Ansaugpassage 18 zu strömen. Wenn jedoch der Prozess der Regeneration des Filters 46 durchgeführt wird, nachdem der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, wird die Kohlenwasserstoffkomponente von dem Filter 46 zusammen mit den Partikelstoffen zu diesem Zeitpunkt entfernt und daher besteht nur ein geringes Risiko, dass die Kohlenwasserstoffkomponente zusammen mit dem LPL-AGR-Gas in die Ansaugpassage 18 strömt.
  • Wenn in Schritt S202 bestimmt worden ist, dass es nicht unmittelbar nach der Durchführung des Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozesses ist, bestimmt die ECU 100, ob der Filterregenerationsprozess (DPF-Regeneration) schon mal durchgeführt worden ist, nachdem der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist (Schritt S212). Wenn der Filterregenerationsprozess bereits durchgeführt wird, fährt die ECU 100 damit fort, den Ansaugluftheizer 54 auszuschalten (Schritt S114) und führt die Einführung des LPL-AGR-Gases durch (Schritt S116).
  • Wenn der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, ist es wahrscheinlich, dass während des Hochlastbetriebs, in welchem die Temperatur des Abgases hoch ist, die an dem Filter 46 anhaftende Kohlenwasserstoffkomponente aus dem Filter 46 in Richtung stromabwärts ausströmt. Wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases in dieser Situation durchgeführt wird, strömt das LPL-AGR-Gas, welches die Kohlenwasserstoffkomponente enthält, in die Ansaugpassage 18. In Anbetracht des Vorstehenden führt, wenn in Schritt S212 bestimmt worden ist, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, die ECU 100 die Prozesse bei den Schritten S118 bis S124 durch, um die Erzeugung des sauren Kondenswassers aufgrund des die Kohlenwasserstoffkomponente enthaltenden LPL-AGR-Gases zu unterdrücken.
  • Das heißt, wenn die Bestimmung in Schritt S212 ein Nein ergibt, berechnet die ECU 100 die Taupunkttemperatur in der Ansaugpassage 18 und die Temperatur des gemischten Gases, wenn die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt wird (Schritt S118), und bestimmt, ob die Temperatur des gemischten Gases niedriger als die Taupunkttemperatur ist (Schritt S120). Wenn die Temperatur des gemischten Gases gleich oder höher als die Taupunkttemperatur ist, führt die ECU 100 die Einführung des LPL-AGR-Gases ohne eine Lufterwärmung unter der Verwendung des Ansaugluftheizers 54 (Schritt S124) durch. Auf der anderen Seite wärmt, wenn die Temperatur des gemischten Gases niedriger ist als die Taupunkttemperatur, die ECU 100 die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 (Schritt S122) auf. Die ECU 100 wartet darauf, dass die Temperatur des gemischten Gases die Taupunkttemperatur erreicht oder darüber hinausgeht und führt dann die Einführung des LPL-AGR-Gases durch (Schritt S124).
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird, wenn der Filterregenerationsprozess noch nicht durchfgeführt ist, nachdem der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist, die Einführung des LPL-AGR-Gases durch die Verwendung der LPL-AGR-Vorrichtung durchgeführt, nachdem die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers 54 aufgewärmt worden ist. Als ein Ergebnis davon wird die Taukondensation der in dem LPL-AGR-Gas enthaltenen Feuchtigkeit unterdrückt und daher wird die Erzeugung des sauren Kondenswassers unterdrückt, welches durch die in Wasser gelöste Kohlenwasserstoffkomponente erzeugt wird. Wie vorstehend beschrieben wird, wenn die Einführung des LPL-AGR-Gas angefordert ist, ein Aufwärmen der Frischluft unter der Verwendung des Ansaugluftheizers 54 durchgeführt unter der Bedingung, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, nachdem der Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess durchgeführt worden ist. Es ist daher möglich, eine Korrosion und Verschlechterung von Teilen des Motors 10 aufgrund des sauren Kondenswassers zu verhindern, ohne die Kraftstoffeffizienz zu reduzieren.
  • Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die vorstehend beschriebenen Prozesse gemäß der zweiten Ausführungsform auch auf ein System angewandt werden können, welches einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) stromabwärts von dem Partikelfilter aufweist. Da die Kohlenwasserstoffkomponente auch in dem DOC angesammelt wird, ist es bevorzugt, den Kohlenwasserstoffkomponenteneliminierungsprozess auch mit Bezug auf den DOC durchzuführen. Die Kohlenwasserstoffkomponente, welche nicht abgebrannt wird und den DOC passiert, haftet jedoch an dem stromabwärts von dem DOC angeordneten Filter an und strömt dann während des Hochlastbetriebs aus dem Filter in Richtung stromabwärts aus. Um eine Erzeugung von saurem Kondenswasser zu verhindern, wenn die Kohlenwasserstoffkomponente zusammen mit dem LPL-AGR-Gas in die Ansaugpassage strömt, wird die Einführung des LPL-AGR-Gases durchgeführt, nachdem die Frischluft unter Verwendung des Ansaugluftheizers aufgewärmt worden ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Motor
    18
    Ansaugpassage
    28
    Kraftstoffadditionsventil
    30
    Abgaspassage
    34
    AGR-Kühler
    35
    LPL-AGR-Ventil
    36
    LPL-AGR-Passage
    38
    Ladeluftkühler
    44
    NFR
    46
    Filter
    54
    Ansaugluftheizer
    100
    ECU
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009174444 A [0004]
    • JP 2013231363 A [0004]

Claims (5)

  1. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor aufweist: eine Luftaufwärmungsvorrichtung, welche in einer Ansaugpassage vorgesehen ist; einen in einer Abgaspassage vorgesehenen Katalysator; einen in der Abgaspassage stromabwärts von dem Katalysator vorgesehenen Filter, welcher dazu ausgelegt ist, in dem Abgas enthaltene Partikel zu sammeln; und eine AGR-Vorrichtung, welche eine Verbindung zwischen der Abgaspassage stromabwärts von dem Filter und der Ansaugpassage bereitstellt und dazu ausgelegt ist, einen Teil des Abgases als AGR-Gas an die Ansaugpassage zu rezirkulieren, wobei die Steuerungsvorrichtung aufweist: ein Abgaskomponenteneliminierungssteuerungsmittel, welches einen Abgaskomponenteneliminierungsprozess durchführt, um eine bestimmte Abgaskomponente von dem Katalysator zu eliminieren, wobei die bestimmte Abgaskomponente eine Säureaktivität ausübt, wenn sie in Wasser gelöst ist, und die Reinigungsleistung des Katalysators verringert, wenn sie in dem Katalysator gespeichert oder angesammelt ist; ein Filterregenerationssteuerungsmittel, welches einen Filterregenerationsprozess durchführt, um den Filter zu regenerieren, indem die in dem Filter angesammelten Partikel abgebrannt werden; ein Bestimmungsmittel, welches bestimmt, wenn eine Einführung des AGR-Gases angefordert ist, ob der Filterregenerationsprozess durch das Filterregenerationssteuerungsmittel durchgeführt ist, nachdem der Abgaskomponenteneliminierungsprozess durch das Abgaskomponenteneliminierungssteuerungsmittel durchgeführt worden ist; ein Luftaufwärmungssteuerungsmittel, welches Frischluft unter Verwendung der Luftaufwärmungsvorrichtung aufwärmt, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist; und ein AGR-Gaseinführungssteuerungsmittel, welches die Einführung des AGR-Gases unter Verwendung der AGR-Vorrichtung durchführt, nachdem die Frischluft durch die Luftaufwärmungsvorrichtung aufgewärmt worden ist, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist.
  2. Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator ein NOx-Speicherreduktionskatalysator ist; die bestimmte Abgaskomponente eine Schwefelkomponente ist; und der Abgaskomponenteneliminierungsprozess eine Temperatur des Katalysators erhöht und eine Reduktionatmosphäre um den Katalysator schafft.
  3. Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator ein NOx-Speicherreduktionskatalysator oder ein Oxidationskatalysator ist; die bestimmte Abgaskomponente eine Kohlenwasserstoffkomponente ist; und der Abgaskomponenteneliminierungsprozess die Temperatur des Katalysators erhöht.
  4. Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess bereits durchgeführt ist, das Luftaufwärmungssteuerungsmittel die Luftaufwärmungsvorrichtung ausschaltet und das AGR-Gaseinführungssteuerungsmittel die Einführung des AGR-Gases unter Verwendung der AGR-Vorrichtung durchführt, während die Luftaufwärmungsvorrichtung ausgeschaltet ist.
  5. Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, mit weiterhin einem Taukondensationsbestimmungsmittel, wobei, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass der Filterregenerationsprozess noch nicht durchgeführt ist, das Taukondensationsbestimmungsmittel bestimmt, ob eine Taukondensation auftritt, wenn das AGR-Gas mit der Frischluft gemischt wird, wenn das Taukondensationsbestimmungsmittel bestimmt, dass die Taukondensation auftritt, das Luftaufwärmungssteuerungsmittel die Frischluft unter Verwendung der Luftaufwärmungsvorrichtung aufwärmt, und wenn das Taukondensationsbestimmungsmittel bestimmt, dass die Taukondensation nicht auftritt, das AGR-Gaseinführungssteuerungsmittel die Einführung des AGR-Gases unter Verwendung der AGR-Vorrichtung durchführt.
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