DE60301106T2 - Steuerverfahren eines Abgasreinigungssystem - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem, um in einem Abgas eines Verbrennungsmotors enthaltene NOx (Stickstoffoxide) durch Reduktion unter Verwendung eines NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators zu entfernen. Spezieller betrifft die Erfindung ein Steuerungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem, um den Zustand des NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators wiederherzustellen bzw. zu regenerieren, der sich aufgrund einer Schwefelvergiftung verschlechtert hat.
  • In Bezug auf einen NOx-Katalysator für das Entfernen von NOx durch Reduzieren desselben aus einem Abgas eines Verbrennungsmotors, wie z.B. eines Dieselmotors, einer Ottomotor-Art und verschiedener Verbrennungsvorrichtungen, wurden verschiedene Studien durchgeführt und verschiedene Vorschläge gemacht.
  • Unter anderem wurde ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen, bei dem ein NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator in der Abgasleitung eines Motors angeordnet ist, wie es in der japanischen Patentoffenlegung 2000-274279 beschrieben ist. In dem Abgasreinigungssystem wird NOx in dem NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator absorbiert, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines einströmenden Abgases mager ist. Wenn die NOx-Absorptionskapazität ihren Sättigungspunkt dann fast erreicht hat, wird die Steuerung für die Regeneration des Katalysators durchgeführt. Durch diese Steuerung wird die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas verringert, indem für das Freisetzen des absorbierten NOx das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder auf den fetten Zustand eingestellt wird, und das freigesetzte NOx wird unter Verwendung eines angehängten katalytischen Edelmetalls reduziert.
  • Dieser NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator trägt eine NOx speichernde bzw. einschließende Substanz (NOx absorbierendes Material) aus einem Erdalkalimetall, wie z.B. Barium (Ba), und ein Katalysator-Edelmetall, wie z.B. Platin (Pt), auf einem Katalysatorträger. Unter einer Atmosphäre mit hoher Sauerstoffkonzentration wird in dem Abgas enthaltenes NO durch die katalytische Aktivität des Platins zu NO2 oxidiert. Dieses NO2 verbreitet sich in dem Katalysator in Form von NO3– und wird von der NOx speichernden Substanz in Form eines Nitrats absorbiert.
  • Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett wird und die Sauerstoffkonzentration abnimmt, wird NO3– aus der NOx speichernden Substanz in Form von NO2 freigesetzt. Dieses NO2 wird unter der katalytischen Aktivität des Platins durch Reduzierer wie unverbrannten HC, CO und H2, die in dem Abgas enthalten sind, zu N2 reduziert. Diese Reduktionswirkung verhindert die Freisetzung von NOx in die Atmosphäre.
  • Da sich jedoch eine in dem Kraftstoff des Dieselmotors enthaltene Schwefelmenge in der NOx speichernden Substanz ansammelt und sich als ein Sulfat stabilisiert, besteht für den NOx- Speicher-Reduktionstyp-Katalysator das Problem einer Schwefelvergiftung, wodurch die Menge der NOx-Speicherung reduziert wird.
  • Wenn die Verschlechterung der NOx speichernden Substanz aufgrund der Schwefelvergiftung fortschreitet, nimmt die NOx-Reinigungseffizienz ab, weil die NOx-Absorptionskapazität verringert wird, selbst wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager und die Sauerstoffkonzentration hoch ist. Weiterhin ist, da die NOx-Absorptionsaktivität sofort bis in die Nähe ihres Grenzwerts absinkt, ein häufiger Regenerationsbetrieb durch eine fette Verbrennung erforderlich. Im Ergebnis verschlechtert sich die Kraftstoffeffizienz.
  • Folglich ist ein Regenerationsbetrieb erforderlich, um die NOx-Absorptionskapazität der NOx speichernden Substanz wiederherzustellen, indem in der Atmosphäre mit geringer Sauerstoffkonzentration NOx, welches in der Atmosphäre mit hoher Sauerstoffkonzentration absorbiert wurde, freigesetzt wird durch Wechseln von dem mageren Zustand in den fetten Zustand. Zusätzlich ist ein Vorgang zum Regenerieren des Katalysators nach dessen Verschlechterung erforderlich, um die Schwefelmenge zu entfernen; dies geschieht unter Anwendung der Schwefelreinigung in einer Phase, wenn die Verschlechterung etwas weiter fortgeschritten ist, durch Überwachen des Fortschreitens der durch die Schwefelvergiftung verursachten Verschlechterung des Katalysators.
  • Bei der Schwefelreinigung ist es jedoch notwendig, die Katalysatortemperatur auf etwa 600°C bis 700°C zu erhöhen sowie eine reduzierende Atmosphäre beizubehalten. Daher werden für die Schwefelreinigung eine Temperatur und ein fetter Zustand des Abgases benötigt, die sich von der Temperatur und dem fetten Zustand des Abgases während des Regenerationsvorgangs zur Wiederherstellung der NOx-Absorptionskapazität der NOx speichernden Substanz unterscheiden.
  • Außerdem ist es für die Schwefelreinigung notwendig, die Abgastemperatur auf 600°C oder mehr zu erhöhen. Jedoch ist eine große Menge an Kraftstoff erforderlich, um die Katalysatortemperatur für die Schwefelreinigung auf 600°C bis 700°C zu bringen, indem Steuerungen wie z.B. die Einlaßdrosselung und Nacheinspritzungen durchgeführt werden, um die Abgastemperatur von der niedrigen Temperatur des normalen mageren Betriebszustands zu erhöhen. Und der Kraftstoffverbrauch verschlechtert sich. Im Ergebnis wird es besonders wichtig, den fetten Zustand für die Schwefelreinigung zu optimieren.
  • Das Dokument US 6,171,565 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Stickstoffoxid speichernden Katalysators eines Abgasbehandlungssystems. Das Verfahren betrifft den Kreislauf des normalisierten λ-Wertes des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des den Motor verlassenden Abgases, wobei ein Wert λ größer als 1 sauerstoffreiche, magere Verbrennungsbedingungen darstellt, bei denen eine Sorptionsphase für die Sorption von Stickstoffoxiden stattfindet, und wobei ein Wert λ kleiner als 1 sauerstoffarme, fette Verbrennungsbedingungen darstellt, bei denen eine Desorptions- und Umwandlungsphase für die Desorption und Umwandlung von Stickstoffoxiden stattfindet. Bei diesem Verfahren wird ein Zielwert MT für eine Menge von Stickstoffoxiden, die während der Sorptionsphase gespeichert wurden, bestimmt. Danach wird, wenn der Zielwert MT erreicht wurde, dem Motor eine Kraftstoffmenge zugeführt, um in die Desorptions- und Umwandlungsphase einzutreten, bei der der λ-Wert des Abgases kleiner als 1 ist.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die oben genannten Probleme zu lösen, und hat zum Ziel, ein Steuerungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem bereitzustellen, welches es erlaubt, NOx auf wirksame Weise zu reinigen, indem in einem Abgasreinigungssystem, das zum Reinigen des NOx in dem Abgas einen NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator verwendet, eine Schwefelvergiftung ausgeschlossen wird und dabei die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs begrenzt wird.
  • Bei dem Steuerungsverfahren für das Abgasreinigungssystem, mit dem das oben genannte Ziel erreicht wird, handelt es sich um ein Verfahren, bei dem ein NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator, der ein katalytisches Metall und eine NOx speichernde Substanz beinhaltet, in die Abgasleitung des Motors eingebaut wird, wobei ein der Schwefelvergiftung des NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators entgegenwirkender Regenerationsprozeß durchgeführt wird durch Durchführen einer lockeren Fettbetriebssteuerung, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auf ein theoretisches Verhältnis oder leicht darunter zu bringen, wenn der NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator über die Schwefelreinigungstemperatur hinaus erhitzt wird.
  • Das katalytische Metall kann jene Metalle umfassen, die die katalytische Funktion haben, Reduktions-Oxidationen stattfinden zu lassen, wie z.B. Platin. Auch kann die NOx speichernde Substanz aus irgendeinem oder einer Kombination von Alkalimetallen, wie Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (L), Cäsium (Cs) usw., Erdalkalimetallen, wie Barium (Ba), Calcium (Ca), oder Seltenerdmetallen, wie Lanthan (La) oder Yttrium (Y), hergestellt sein.
  • Weiterhin kann der NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator eine ein Reduktionsmittel speichernde Substanz aus Zeolith oder dergleichen sein, die HC und CO bei niedrigen Temperaturen absorbiert und bei hohen Temperaturen freisetzt.
  • Daneben bedeutet ein Betrieb bei einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgas nicht notwendigerweise einen Betrieb mit fetter Verbrennung in der Zylinderbohrung, sondern einen Betriebszustand, bei dem das Verhältnis zwischen Luftmenge und Kraftstoffmenge in dem Abgas, das in den NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator eingeströmt ist, in der Nähe des theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses liegt oder bei dem die Kraftstoffmenge die Kraftstoffmenge übersteigt, bei der das theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis das einer fetten Verbrennung ist.
  • Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Schwefelreinigung durchzuführen und dabei auf wirksame Weise ein Abfallen der Temperatur zu verhindern, da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auf das theoretische Verhältnis oder leicht darunter gesteuert bzw. eingestellt wird, d.h. der Luftüberschußfaktor wird auf 1,0 oder leicht unter 1,0 eingestellt.
  • Zusätzlich wird bei dem oben beschriebenen Steuerungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem durch eine lockere-Fettbetriebssteuerung, bei der der Luftüberschußfaktor des Abgases auf 0,95 bis 1,0 festgelegt ist, ein optimaler Bereich für die Schwefelreinigung verwirklicht. Bei der Regenerationssteuerung für die Wiederherstellung der NOx-Absorptionskapazität liegt der Luftüberschußfaktor des Abgases beim Vorbeiströmen am Katalysatoreingang normalerweise zwischen et wa 0,8 und 0,95, und bei der lockeren-Fettbetriebssteuerung wird die Sauerstoffkonzentration so gesteuert, daß sie höher liegt als bei der Fettsteuerung für die Regeneration.
  • Gemäß dem Steuerungsverfahren für das Abgasreinigungssystem der Erfindung können die folgenden Wirkungen erzielt werden.
  • Wenn eine Schwefelreinigung erforderlich ist, wird der Gaseinlaß gedrosselt, um die Temperatur mittels der Temperaturerhöhungsbetriebssteuerung zu erhöhen. Wenn die Katalysatortemperatur mittels der Temperaturerhöhungsbetriebssteuerung die Temperatur erreicht, bei der eine Entschwefelung möglich ist, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases durch die lockere-Fettbetriebssteuerung auf das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder leicht darunter eingestellt, vorzugsweise auf 0,95 bis 1,0, bezogen auf den Luftüberschußfaktor. Dadurch ist unter der optimalen Atmosphäre mit einer geringen Sauerstoffkonzentration ein effizientes Schwefelreinigungsverfahren verfügbar.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt einen Aufbau eines Abgasreinigungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 zeigt einen Aufbau eines Abschnitts des Motorsystems des Abgasreinigungssystems von 1,
  • 3(a) zeigt eine monolithische Wabenkörperstruktur eines NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3(b) zeigt eine Zellstruktur nach 3(a),
  • 3(c) zeigt eine Katalysatorträgerstruktur nach 3(b),
  • 4 zeigt einen Aufbau eines Steuersystems für das Abgasreinigungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 5 ist ein Flußdiagramm eines Betriebssteuerungsablaufs, das ein Abgasreinigungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 6 ist ein detaillierteres Flußdiagramm einer Schwefelreinigungsbetriebssteuerung nach 5,
  • 7 ist ein detaillierteres Flußdiagramm einer Regenerationsbetriebssteuerung nach 5 und
  • 8 zeigt den Luftüberschußfaktor λ, die Katalysatortemperatur und den optimalen Bereich für die Entschwefelung.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Nachfolgend soll unter Bezugnahme auf die Zeichnungen das Steuerungsverfahren für das Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
  • Das Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Abgasreinigungssystem 1, das mit einem NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator (oder einem den betreffenden Katalysator tragenden DPF) 30 ausgestattet ist. In dem Abgasreinigungssystem 1 sind von der aufstro migen Seite aus ein Luftreiniger 21, ein Kompressor 5a eines Abgasturboladers 5, ein Zwischenkühler 22 und eine Drosselklappe (Einlaßdrosselventil) 23 in einer Abgasleitung 2 eines Motors 10 aufeinanderfolgend angeordnet. Andererseits sind der auf der aufstromigen Seite angeordnete Abgastemperatursensor 52, eine Turbine 5b des Abgasturboladers 5, ein auf der aufstromigen Seite angeordneter Sensor für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (oder Sauerstoffkonzentrations-Sensor) 53, ein NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30, ein auf der abstromigen Seite angeordneter Abgastemperatursensor 54, ein auf der abstromigen Seite angeordneter Sensor für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (oder Sauerstoffkonzentrations-Sensor) 55 und ein Auspufftopf 61 von der aufstromigen Seite aus aufeinanderfolgend in einer Abgasleitung 3 angeordnet. Weiterhin ist eine AGR-Leitung 4, die mit einem AGR-Kühler 41 und einem AGR-Ventil 42 ausgestattet ist, mit einem Abgaskrümmer 12 und der Gaseinlaßleitung 2 auf der abstromigen Seite des Drosselklappenventils 23 verbunden.
  • Dann werden ein Common-Rail-Einspritzsystem 6, welches einen Kraftstoff in den Motor 10 einspritzt, und eine elektronische Steuervorrichtung (elektronische Steuerbox) 7, genannt ECU (engine control unit – Motorsteuereinheit), zum Steuern des gesamten Motors eingebaut.
  • Daneben können ein Turbo des Typs mit variabler Kapazität (VGS), ein Turbo mit Waist Gate oder ein herkömmlicher Turbo als Abgasturbolader 5 verwendet werden. Im Falle der Verwendung eines Turbos des Typs mit variabler Kapazität (VGS) oder eines Turbos mit Waist Gate werden sowohl das variable Ansatzrohr als auch das Waist Gate ebenfalls durch die elektronische Steuervorrichtung 7 gesteuert.
  • In dem Abgasreinigungssystem 1 wird ein Luftstrom A durch den Kompressor 5a des Abgasturboladers 5 nach dem Durchtritt durch den Luftreiniger 21 überladen. Anschließend strömt die Luft A durch die Drosselklappe 23, nachdem sie durch den Zwischenkühler 22 gekühlt wurde, der vor dem Zylinder der Ansaugleitung 11 des Motors 10 vorgesehen ist. Der Strom der eingelassenen Luft wird durch die Drosselklappe 23 eingestellt, die durch die elektronische Steuervorrichtung 7 gesteuert wird.
  • Andererseits strömt ein Abgas G, nachdem es aus dem Abgaskrümmer 12 ausgestoßen wurde, um die Turbine 5b des Abgasturboladers 5 anzutreiben, durch den NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30, um in das Abgas Gc gereinigt zu werden, und nach dem Durchgang durch den Auspufftopf 61 (1) wird das Abgas Gc aus einem Auspuffrohr 62 (1) ausgestoßen.
  • Dann strömt ein AGR-Gas Ge, welches ein Teil des Abgases G ist, durch das AGR-Ventil 42, nachdem es durch den AGR-Kühler 41 gekühlt wurde, um bei 2 einzuströmen, und zirkuliert erneut. Für das AGR-Gas Ge werden AN/AUS und der Gasfluß durch das AGR-Ventil 42 eingestellt.
  • Nun soll der NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 beschrieben werden.
  • 3 zeigt die Wandoberflächenstruktur des NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators 30. Der NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 besteht aus einer monolithischen Wabenform 30M, die durch einen Trägerkörper 31, wie z.B. γ-Aluminiumoxid, geformt wird. Ein katalytisches Metall 32 und eine NOx speichernde Substanz 33 werden von der Oberfläche einer Zelle 30S dieser monolithischen Wabenform 30M getragen.
  • Das katalytische Metall 32 besteht aus Platin (Pt) oder dergleichen und weist eine Oxidationsaktivität in einem Temperaturbereich auf, der höher liegt als die Temperatur zu Beginn der Aktivität. Die Ausgangstemperatur der Aktivität liegt für Platin bei etwa 150°C bis 200°C.
  • Daneben besteht die NOx speichernde Substanz 33 aus Alkalimetallen, wie z.B. Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (L), Cäsium (Cs) usw., Erdalkalimetallen, wie z.B. Barium (Ba), Calcium (Ca) und Seltenerdmetallen, wie z.B. Lanthan (La) oder Yttrium (Y). Der NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 33 speichert NOx, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Gas hoch ist, und setzt NOx frei, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Gas niedrig ist.
  • Das Verfahren zur Steuerung der Regeneration in dem Abgasreinigungssystem 1 wird durchgeführt durch eine Steuervorrichtung, die Vorrichtungen aufweist, wie sie in 4 gezeigt sind. Diese Steuervorrichtung C1 setzt sich aus einer Vorrichtung C10 für die Steuerung des normalen Betriebs, einer Vorrichtung C20 für die Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung, einer Vorrichtung C30 für die Beurteilung des Beginns der Regenerationssteuerung, einer Vorrichtung C40 für die Steuerung des Schwefelreinigungsvorgangs und einer Vorrichtung C50 für den Betrieb der Regenerationssteuerung usw. zusammen.
  • Die Vorrichtung C10 für die Steuerung des normalen Betriebs ist eine Steuerungsvorrichtung für das Durchführen des normalen mageren Verbrennungsbetriebs. Die Vorrichtung C20 für die Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung ist eine Vorrichtung zum Beurteilen, ob die Schwefelreinigungsoperation durchgeführt wird, und beurteilt den Beginn der Schwefelreinigungsoperation, wenn die Schwefelvergiftung den Grenzwert erreicht. Darüber hinaus ist die Vorrichtung C30 für die Beurteilung des Beginns der Regenerationssteuerung eine Vorrichtung zum Beurteilen, ob die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators 30 ausreichend gesättigt ist, um die Regenerationssteuerung zu starten.
  • Die Vorrichtung C40 für die Steuerung der Schwefelreinigungsoperation ist eine Vorrichtung für das Reinigen von Schwefel aus der NOx speichernden Substanz, die mit Schwefel verschmutzt ist, und setzt sich aus einer Vorrichtung C41 für die Steuerung der Temperaturerhöhungsoperation und einer Vorrichtung C42 für die Steuerung des lockeren Fettbetriebs zusammen.
  • Weiterhin ist die Vorrichtung C50 für die Steuerung der Regenerationsoperation eine Vorrichtung für das Regenerieren des Katalysators durch fette Verbrennung. Die Vorrichtung C50 für die Steuerung der Regenerationsoperation bringt die NOx speichernde Substanz 30 dazu, NOx auszustoßen durch Erzeugen eines Abgases mit einem Luftüberschußfaktor λ zwischen 0,8 und 0,95 und nahezu ohne Sauerstoff am Katalysatoreingang, reduziert und reinigt gleichzeitig das freigesetzte NOx, um die NOx-Absorptionskapazität wiederherzustellen, und regeneriert den Katalysator.
  • Das Steuerungsverfahren für das Abgasreinigungssystem 1 wird gemäß dem Operationssteuerungsablauf durchgeführt, wie er in den 5 bis 7 veranschaulicht ist.
  • Der Operationssteuerungsablauf aus 5 ist so dargestellt, daß er parallel mit den anderen Steuerungsabläufen des Motors während des Betriebs des Motors 10 stattfindet. Bei diesem Ablauf kommt es, wenn der Betrieb des Motors durch Drehen des Zündschlüssels auf AUS angehalten wird, mitten in der Ausführung zu einer Unterbrechung, was dazu führt, daß die Ausführung die ses Operationssteuerungsablaufs ausgesetzt und abgeschlossen wird. Der Abschnitt der Aussetzung und der Beendigung des Operationssteuerungsablaufs, der durch Drehen des Zündschlüssels auf AUS verursacht wird, ist durch die gepunktete Linie gezeigt.
  • Der Steuerungsablauf soll nachfolgend beschrieben werden.
  • In Schritt S10 wird von der Vorrichtung C10 für die Steuerung des normalen Betriebs eine normale magere Verbrennungsoperation durchgeführt. In Schritt S20 wird die Notwendigkeit einer Schwefelreinigungsbetriebssteuerung in dem NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 durch die Vorrichtung C20 für die Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung beurteilt.
  • Wenn in Schritt S20 beurteilt wird, daß die Schwefelreinigungsbetriebssteuerung notwendig ist, wird in Schritt S40 von der Vorrichtung C40 für die Steuerung der Schwefelreinigungsoperation aufgrund einer Schwefelverschmutzung eine Schwefelreinigung für das Wiederherstellen bzw. Regenerieren des Katalysators nach der Verschlechterung durchgeführt unter Zwischenschalten der Vorrichtung C40 für die Steuerung der Schwefelreinigungsoperation, bevor eine Rückkehr zu Schritt S10 erfolgt.
  • Andererseits wird, wenn in Schritt S20 die Schwefelreinigungsbetriebssteuerung als nicht notwendig beurteilt wird, in Schritt S30 durch die Vorrichtung C30 zur Beurteilung des Beginns der Regenerationssteuerung die Notwendigkeit einer Regenerationsbetriebssteuerung für das Regenerieren des NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators 30 beurteilt. Falls in Schritt S30 beurteilt wird, daß die Regenerationsbetriebssteuerung notwendig ist, wird der Katalysator in Schritt S50 von der Einrichtung C50 für die Steuerung des Regenerationsbetriebs durch die Regenerationsbetriebssteuerung regeneriert, bevor eine Rückkehr zu Schritt S10 erfolgt. Falls in Schritt S30 beurteilt wird, daß die Regenerationsbetriebssteuerung nicht notwendig ist, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S10.
  • Der Ablauf der Operationssteuerung, wie er in den 5 bis 7 gezeigt ist, soll nachfolgend im Detail beschrieben werden.
  • Wenn der Operationssteuerungsablauf beginnt, werden die NOx-Speichermenge NOxS und die angesammelte Schwefelmenge SOxS, die sich zuvor während des Motorbetriebs in dem NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 angesammelt haben, aus dem Speicher eingelesen, und zwar in Form der Daten, die in Schritt S1 geladen werden.
  • Dann wird in Schritt S10 eine normale Betriebssteuerung ausgeführt, ehe ein Fortschreiten zu Schritt S20 erfolgt.
  • Bei der normalen Betriebssteuerung in Schritt S10 wird von einer Vorrichtung C11 zur Steuerung der mageren Verbrennungsoperation der Vorrichtung C10 zur Steuerung der normalen Operation die magere Verbrennungsbetriebssteuerung für eine vorher festgelegte Zeit durchgeführt (beispielsweise über einen Zeitraum, der dem Zeitintervall entspricht, in welchem beurteilt wird, ob die Regenerationssteuerung des Katalysators durchgeführt wird oder nicht).
  • Diese normale Betriebssteuerung ist eine magere Verbrennungsbetriebssteuerung, durch die ein Abgas aus dem normalen mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis (magerer Verbrennungsbetrieb eines Ottomotors, normaler Verbrennungsbetrieb eines Dieselmotors) ausgestoßen wird, und die ausgestoßene Abgaskomponente oder die Abgastemperatur verändert sich in die des Abgases des normalen Dieselmotors. Folglich wird in dem Abgas enthaltenes NOx aufgrund der hohen Sauerstoffkonzentration in dem Abgas von der NOx speichernden Substanz 33 gespeichert.
  • Gleichzeitig mit der normalen Betriebssteuerung wird die NOx-Speichermenge NOxS, die von dem NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 gespeichert wird, von einer Vorrichtung C12 zur Berechnung der Menge an absorbiertem NOx berechnet. Die Berechnung der NOx-Speichermenge wird durchgeführt unter Verwendung der NOx-Ausstoßaufzeichnungen, die zuvor in einer Steuervorrichtung gespeichert wurden. Diese NOx-Ausstoßaufzeichnungen drücken auf Basis von Ergebnissen wie zuvor gemessenen Werten das Verhältnis zwischen dem Betriebszustand des Motors und der NOx-Ausstoßmenge NOxS in Form von Aufzeichnungsdaten aus.
  • Die Berechnung der NOx-Speichermenge kann aus Meßwerten eines NOx-Sensors an der Einlaßseite und eines NOx-Sensors an der Auslaßseite erfolgen, indem ein NOx-Sensor (nicht gezeigt) vor und hinter dem NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 eingebaut wird. Ansonsten ist ein Verfahren nützlich, mit welchem mittels Meßwerten sowohl des NOx-Sensors an der Einlaßseite als auch des NOx-Sensors an der Auslaßseite bestimmt wird, wie die NOx-Absorptionskapazität einen Zustand der Sättigung erreicht.
  • Darüber hinaus wird die angesammelte Schwefelmenge SOxS, die in dem NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 gespeichert ist, durch eine Vorrichtung C13 zur Berechnung einer angesammelten Schwefelmenge berechnet. Die Berechnung der angesammelten Schwefelmenge SOxS wird durchgeführt durch Berechnen der abgeschiedenen Schwefelmenge aus der Menge an verbrauchtem Kraftstoff und der Schwefelkonzentration in dem Kraftstoff während der Normalbetriebsbetriebssteuerung für eine vorbestimmte Zeitdauer, und durch Hinzufügen der abgeschiedenen Menge zu der bis dahin angesammelten Schwefelmenge SoxS, wobei der berechnete Wert als neue angesammelte Schwefelmenge SOxS ausgegeben wird, oder auf andere Art.
  • In Schritt S20 wird die Startperiode der Schwefelreinigungsbetriebssteuerung beurteilt. Die Beurteilung wird aus dem Last- und Drehzahlzustand, der Abgastemperatur, der Wassertemperatur usw. umfassend durchgeführt, und die Beurteilung erfolgt wie nachfolgend beschrieben.
  • Diese Bestimmung wird danach vorgenommen, ob die angesammelte Schwefelmenge SOxS den Schwefelspeichergrenzwert SOxMAX erreicht, bei dem die angesammelte Schwefelmenge SOxS den Sättigungszustand erreicht, wie er zuvor festgelegt wurde. Unter einem Zustand, in dem der Schwefelspeichergrenzwert SOxMAX erreicht hat, werden nämlich Zustände verstanden, wie den Zustand einer Verschlechterung der NOx-Reinigungsfähigkeit, die zu Problemen führen, wenn die Schwefelverschmutzung weiter fortschreitet oder die Häufigkeit des Regenerationsbetriebs für einen Katalysator einen auf problematische Weise schlechten Kraftstoffverbrauch mit sich bringt. Im Falle des oben erwähnten Zustands wird die Schwefelreinigung zwangsweise durchgeführt, um den Katalysator nach der Verschlechterung zu regenerieren.
  • In Schritt S20, in dem entschieden wird, die Schwefelreinigungsbetriebssteuerung zu starten, wird die Schwefelreinigungsbetriebssteuerung von Schritt S40 ausgeführt; wenn jedoch entschieden wird, diese nicht zu starten, wird mit Schritt S30 fortgefahren.
  • Bei der Schwefelreinigungsbetriebssteuerung von Schritt S40 werden die Operation zur Steuerung der Temperaturerhöhung, die lockere-Fettbetriebssteuerung, die lockere-Magerbetriebssteuerung und die Steuerung zur Beendigung des Schwefelreinigungsbetriebs wie in 6 gezeigt durchgeführt.
  • Die Operation zur Steuerung der Temperaturerhöhung in Schritt S41 ist eine Operation, die dazu dient, den Katalysator aufzuheizen, um einen für die Entschwefelung optimalen Bereich zu schaffen. Bei dieser Operation wird die Haupteinspritzung verzögert und eine Nacheinspritzung wird während der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemeinsam mit der Einlaßdrosselung durchgeführt. Reduzierer wie HC und CO werden durch diese Einspritzsteuerungen dem Abgas zugeführt. Dann wird die Temperatur durch die Wärme, die durch die Oxidationsreaktion dieser Reduzierer beim Reagieren mit Katalysatoren oder auf andere Weise entstanden ist, erhöht. Die Temperaturerhöhungssteuerung wird durchgeführt, bis die Katalysatortemperatur eine Temperatur erreicht hat, die höher ist als die Temperatur, bei der eine Entschwefelung stattfinden kann. Dann erfolgt ein Wechsel zu der lockeren-Fettbetriebssteuerung des nachfolgenden Schritts S42.
  • Die lockere-Fettbetriebssteuerung von Schritt S42 ist eine Steuerung, die dazu dient, den für die Entschwefelung optimalen Bereich beizubehalten, indem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auf das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder leicht darunter eingestellt wird, wobei die AGR oder die Einlaßdrosselung gemeinsam mit der Erhöhung der Nacheinspritzmenge durchgeführt werden. Wie in 8 gezeigt, ist aus den Testergebnissen bekannt, daß der für die Entschwefelung optimale Bereich erhalten werden kann, wenn der Luftüberschußfaktor λ auf der abstromigen Seite des Katalysators so gesteuert wird, daß er in einem Bereich verbleibt, in dem ein Drei-Wege-Katalysator funktioniert. Daher wird der Luftüberschußfaktor λ insbesondere im Bereich von 0,95 bis 1,0 eingestellt.
  • Bei der Schwefelreinigung sinkt die Sauerstoffkonzentration im wesentlichen auf Null ab, wenn der Luftüberschußfaktor λ mit einem Wert unterhalb von 0,95 auf sehr fett eingestellt wird. Im Ergebnis ist der Sauerstoff, der für die Oxidationsreaktion der Reduzierer notwendig ist, unzureichend, und der Umfang der Oxidation von HC und CO nimmt ab. Die Verringerung der durch diese Oxidationsreaktion erzeugten Wärme senkt die Katalysatortemperatur bis zu dem Punkt ab, an dem die Schwefelreinigung nicht mehr auf zufriedenstellende Weise durchgeführt werden kann, und dies führt dazu, daß die Reduzierer unverbraucht in die Luft ausgestoßen werden.
  • Im Gegensatz dazu sinkt, wenn die Einlaßmenge so zunimmt, daß der Luftüberschußfaktor λ auf einen Wert von 1,0 oder höher ansteigt, die Abgastemperatur ab, und gleichzeitig nimmt die Menge an Katalysatorwärme, die von dem erhitzten Abgas mit hinausgetragen wird, zu. Dann wird der Katalysator gekühlt. Folglich ist er aufgrund der abgesenkten Katalysatortemperatur nicht mehr in der Lage, die Schwefelreinigung auf zufriedenstellende Weise auszuführen.
  • Bei dieser lockeren-Fettbetriebssteuerung wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgas auf den Bereich eingestellt, in dem ein Drei-Wege-Katalysator funktioniert, und zwar indem durch die Ventildrosselung und die Einstellung der AGR-Menge gemeinsam mit der Zufuhr einer großen Menge an Reduzierem wie HC und CO, die für die Temperaturerhöhung durch AGR und Nacheinsprit zung benötigt werden, eine Beschränkung der Einlaßmenge vorgenommen wird. Dann wird der Großteil des Katalysators in eine fette Atmosphäre gebracht durch Zuführen einer solchen Menge an Sauerstoff, wie sie von der Oxidationsreaktion dieser Reduzierer verbraucht wird, und der Schwefel wird in einem optimalen Entschwefelungsbereich unter fetten Bedingungen und bei hoher Temperatur abgesondert.
  • Diese lockere-Fettbetriebssteuerung für die Schwefelreinigung wird fortgesetzt, bis die zuvor für die lockere-Fettbetriebssteuerung festgelegte Zeitdauer abgelaufen ist, und die Entschwefelung wird auf zufriedenstellende Weise durchgeführt. Die Zeit der lockeren-Fettbetriebssteuerung wird berechnet auf Basis der zuvor berechneten angesammelten Schwefelmenge und der entschwefelten Menge pro Zeiteinheit, die durch Zuordnen der Abgasmenge und der Abgastemperatur zu Beginn der Schwefelreinigungsoperation zu den zuvor eingegebenen Aufzeichnungsdaten für die entschwefelte Menge erhalten wird.
  • Wenn jedoch die Katalysatortemperatur den oberen Grenzwert überschreitet, bei dem die Verschlechterung des Katalysators auftritt, oder wenn die Motorbelastung außerhalb eines Bereiches liegt, in welchem der rauchfreie fette Betrieb möglich ist, oder wenn die Katalysatortemperatur auf einen Wert unterhalb des Bereichs absinkt, in welchem die Entschwefelung möglich ist, wird die lockere Magerbetriebssteuerung von Schritt S42 ausgesetzt und die Vorgänge zur Beendigung der Schwefelreinigungssteuerung aus Schritt S43 werden durchgeführt.
  • Statt die Operation zur Zeit der berechneten lockeren Fettbetriebssteuerungsperiode zu beenden, die Menge der Schwefelabgabe durch die Schwefelreinigung mittels Zuordnen der Abgasmenge und der Abgastemperatur zu den zuvor eingegebenen Aufzeichnungsdaten für die Schwefelabgabe zu berechnen und diesen Wert von der angesammelten Schwefelmenge SOxS abzuziehen, bis dieser kleiner als Null wird, kann die Schwefelreinigungsbetriebssteuerung wiederholt werden.
  • Wenn dann die lockere Fettbetriebssteuerung für die Schwefelreinigung in Schritt S42 abgeschlossen ist, erfolgt ein Fortschreiten zu dem Vorgang zur Beendigung der Schwefelreinigungssteuerung in Schritt S43.
  • Bei der Operation zur Beendigung der Schwefelreinigungssteuerung aus Schritt S43 werden die Mager-Zeitdauer TleanS, die angesammelte Schwefelmenge SOxS und dergleichen zurückgesetzt, ehe eine Rückkehr zu Schritt S10 erfolgt.
  • Falls in Schritt S20 beurteilt wird, daß die Schwefelreinigungssteuerung nicht notwendig ist, wird zu Schritt S30 fortgefahren, um zu beurteilen, ob die Regenerationssteuerung notwendig ist oder nicht. Diese Beurteilung hängt davon ab, ob die gespeicherte NOx-Menge NOxS den zuvor festgelegten NOx-Speichergrenzwert NOxMAX erreicht hat oder nicht und ob die Zeit (Mager-Zeitdauer) TleanS der normalen Betriebssteuerung den Grenzwert der Mager-Operationszeit TleanMAX erreicht hat oder nicht.
  • Falls in Schritt S30 beurteilt wird, daß die Regenerationsbetriebssteuerung nicht notwendig ist, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S10. Falls beurteilt wird, daß die Regenerationsbetriebssteuerung notwendig ist, wird zu der Regenerationsbetriebssteuerung von Schritt S50 fortgefahren.
  • Bei der Regenerationsbetriebssteuerung in Schritt S50 werden die Berechnung der Zeit des fetten Betriebs, einer Fettbetriebssteuerung und einem Vorgang zur Beendigung der Fettregenerierung durchgeführt.
  • Bei der in Schritt S51 erfolgenden Berechnung der Zeit des fetten Betriebs wird die Zeit des fetten Betriebs Trich aus der NOx-Speichermenge NOxS, der Motorgeschwindigkeit und der Belastung während der Steuerung des fetten Zustands berechnet. Falls der Motor sich in einem Beschleunigungszustand befindet, wird ein Ausgleich vorgenommen, indem die Zeit des fetten Betriebs Trich mit dem Fettfrequenzfaktor, der aus der Katalysatortemperatur und der Motorgeschwindigkeit berechnet wurde, multipliziert wird. Darüber hinaus wird eine Zeit des im wesentlichen fetten Betriebs TrichMAX erhalten durch Berechnen der frühen Startzeit und der Beendigungsverzögerungszeit der Steuerung des fetten Betriebs unter Berücksichtigung des Antriebs eines AGR-Ventils 42 und einer Drosselklappe 23.
  • Bei der Steuerung des fetten Betriebs von Schritt S52 werden die Öffnung des AGR-Ventils 42, die Öffnung der Drosselklappe 23, die eingespritzte Kraftstoffmenge, die Kraftstoffeinspritzzeit, das Kraftstoffeinspritzmuster und dergleichen eingestellt und gesteuert unter Bezugnahme auf die Aufzeichnungsdaten und unter Zurückgeben des Ausgangswerts eines λ-Sensors 52, um die Katalysatortemperatur innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs zu halten, in welchem der Katalysator aktiv ist, und darüber hinaus wird der Luftüberschußfaktor λ so eingestellt, daß er einen fetten Zustand (Fettverbrennungszustand) von 0,8 bis 0,95 am Katalysatoreingang aufrechterhält.
  • Wenn dann ein Abgas aus dem fetten Zustand, in dem die Sauerstoffkonzentration Null ist und die Konzentrationen von HC und CO gering sind, in den NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 einströmt, wird das gespeicherte NO2 bei hoher Temperatur aus dem Katalysator 30 ausgestoßen, um den Katalysator 30 zu regenerieren. Gleichzeitig wird die Freisetzung von in dem gereinigten Abgas enthaltenem NO2 durch HC und CO reduziert, was N2, H2O und CO2 liefert. Darüber hinaus werden auch HC und CO in dem Abgas als Reduzierer für NO2 verbraucht und nicht nach außen abgegeben.
  • Die Steuerung des fetten Betriebs setzt mit dem Berechnen der Operationszeit TrichS fort und endet, wenn die Operationszeit TrichS die Zeit des fetten Betriebs TrichMAX, die in Schritt S51 berechnet wurde, überschreitet. Bei der Beendigung des Regenerationsbetriebs im nachfolgenden Schritt S53 werden Daten wie die NOx-Speichermenge NOxS, die Mageroperationszeit TleanS und die Zeit des fetten Betriebs TrichS auf Null zurückgesetzt.
  • Die Regenerationsbetriebssteuerung von Schritt S50 wird durch die aufeinanderfolgende Ausführung der Schritte S51 bis S53 durchgeführt und kehrt dann zu Schritt S10 zurück.
  • Dann werden die Schritte S10 bis S50 des Steuerungsablaufs wiederholt, bis der Zündschlüssel auf AUS gedreht wird, und es wird durch eine Unterbrechung mittels einen Beendigungsbefehls wie z.B. dem Drehen des Zündschlüssels auf AUS zur Beendigung des Steuerungsablaufbetriebs in Schritt S60 fortgefahren. Bei der Beendigung des Steuerungsablaufs werden Daten wie die NOx-Speichermenge NOxS und die angesammelte Schwefelmenge SOxS, die sich in dem NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysator 30 angesammelt hat, sowie die Zeit des Magerbetriebs TleanS im gegenwärtigen Motorbetrieb in einen Speicher geschrieben. Danach wird der Steuerungsablauf ausgesetzt (STOP) und beendet (ENDE).
  • Gemäß dem Steuerungsverfahren für das Abgasreinigungssystem 1, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird, wenn die Schwefelreinigung notwendig ist, die Abgastemperatur erhöht, um die Katalysatortemperatur durch Durchführen der Temperaturerhöhungsoperation, nämlich beispielsweise der Einlaßbeschränkung, auf eine Temperatur gleich der Schwefelreinigungstemperatur oder darüber zu erhöhen. Gleichzeitig wird ein lockerer fetter Betrieb erzielt; insbesondere wird der Luftüberschußfaktor λ durch die Steuerung des fetten Betriebs in einem Bereich von 0,95 bis 1,0 eingestellt. Durch die Abgastemperaturerhöhungsoperation und den lockeren fetten Betrieb wird der Zustand optimaler Temperatur und niedriger Sauerstoffkonzentration für die Schwefelreinigung erzielt. Die Schwefelreinigung kann auf wirksame Weise durchgeführt werden, während verhindert wird, daß die Katalysatortemperatur abnimmt.

Claims (2)

  1. Steuerungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem, das in seiner Abgasleitung mit einem Reduktionstypkatalysator mit NOx-Einschluß ausgestattet ist, der ein katalytisches Metall und eine NOx einschließende Substanz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Reduktionstypkatalysator mit NOx-Einschluß auf eine Schwefelreinigungstemperatur oder darüber aufgeheizt wird, eine Behandlung durchgeführt wird, um den Reduktionstypkatalysator mit NOx-Einschluß aus seinem mit Schwefel verschmutzten Zustand zurückzubringen durch Durchführen einer Steuerung des lockeren, fetten Betriebs (lax-rich operation), um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu einem theoretischen Verhältnis oder leicht darunter zu bringen, wobei durch die Steuerung des lockeren fetten Betriebs erreicht wird, daß ein Reduzierer bereitgestellt wird durch Durchführen einer Abgasrezirkulation (EGR) und eine Nachinjektion und durch Durchführen einer Einlaßquantitätsdrosselung durch eine Drosselventiloperation und eine Einstellung einer EGR-Menge, wobei die Steuerung des lockeren fetten Betriebs abgestellt wird, wenn die Katalysatortemperatur einen oberen Grenzwert überschreitet, bei dem eine Katalysatorzerstörung stattfindet, wenn die Motorbelastung einen Bereich verläßt, in dem ein rauchloser fetter Betriebszustand betreibbar ist, oder wenn die Katalysatortemperatur unter eine Temperatur, bei der die Schwefelreinigung stattfinden kann, fällt.
  2. Steuerungsverfahren eines Abgasreinigungssystems nach Anspruch 1, wobei die Steuerung des lockeren fetten Betriebs einen Luftüberschußfaktor des Abgases auf 0,95 bis 1,0 einstellt.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7047730B2 (en) * 2004-07-08 2006-05-23 International Engine Intellectual Property Company, Llc De-sulfurization of a NOx adsorber catalyst in a diesel engine exhaust system
EP1818522B1 (de) * 2004-11-30 2012-06-13 Isuzu Motors Limited Verfahren zum entfernen von schwefeldioxiden für ein abgasreinigungssystem und abgasreinigungssystem
JP2006169997A (ja) * 2004-12-14 2006-06-29 Nissan Motor Co Ltd 触媒の劣化判定装置
JP3915822B2 (ja) 2005-09-07 2007-05-16 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの脱硫制御方法及び排気ガス浄化システム
JP4845762B2 (ja) * 2007-02-13 2011-12-28 本田技研工業株式会社 内燃機関の排ガス浄化装置
JP5590640B2 (ja) * 2007-08-01 2014-09-17 日産自動車株式会社 排気ガス浄化システム
JP5206774B2 (ja) * 2010-11-25 2013-06-12 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化の診断装置
US20160061129A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Cummins Inc. System and method of recovering oxidation catalyst performance
JP2016151183A (ja) * 2015-02-16 2016-08-22 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法
JP6471857B2 (ja) * 2015-03-03 2019-02-20 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
JP6455237B2 (ja) * 2015-03-04 2019-01-23 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5704339A (en) * 1996-04-26 1998-01-06 Ford Global Technologies, Inc. method and apparatus for improving vehicle fuel economy
DE19781739T1 (de) * 1996-04-26 1999-04-01 Komatsu Mfg Co Ltd Vorrichtung und Verfahren zum Regenerieren eines NOx-Katalysators für Dieselmotoren
DE19705335C1 (de) * 1997-02-12 1998-09-17 Siemens Ag Verfahren zur Regeneration eines Speicherkatalysators
US5832722A (en) * 1997-03-31 1998-11-10 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for maintaining catalyst efficiency of a NOx trap
JP3067685B2 (ja) * 1997-03-31 2000-07-17 三菱自動車工業株式会社 火花点火式筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置
US5974788A (en) * 1997-08-29 1999-11-02 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for desulfating a nox trap
DE19800665C1 (de) * 1998-01-10 1999-07-01 Degussa Verfahren zum Betreiben eines Stickoxid-Speicherkatalysators
DE19802631C1 (de) * 1998-01-24 1999-07-22 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Einrichtung zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors
US6233925B1 (en) * 1998-08-28 2001-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust discharge control device for internal combustion engine
DE19843859A1 (de) * 1998-09-25 2000-03-30 Bosch Gmbh Robert Katalysatorregenerationsverfahren
DE19851843B4 (de) * 1998-11-10 2005-06-09 Siemens Ag Verfahren zur Sulfatregeneration eines NOx-Speicherkatalysators für eine Mager-Brennkraftmaschine
AT3392U1 (de) * 1998-12-17 2000-02-25 Avl List Gmbh Verfahren zur schwefelregeneration eines nox-speicherkatalysators
JP3633349B2 (ja) 1999-03-19 2005-03-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE60008639T2 (de) * 1999-07-02 2005-03-10 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1394375B1 (de) 2005-07-27
JP3925357B2 (ja) 2007-06-06
EP1394375A1 (de) 2004-03-03
JP2004092445A (ja) 2004-03-25
US20050014978A1 (en) 2005-01-20
DE60301106D1 (de) 2005-09-01
US7114328B2 (en) 2006-10-03

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