BR102016006367A2

BR102016006367A2 - aparelho de controle de gás de escape para motor de combustão interna

Info

Publication number: BR102016006367A2
Application number: BR102016006367A
Authority: BR
Inventors: Hirohiko Ota
Original assignee: Toyota Motor Co Ltd
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-09-27
Also published as: EP3073086B1; EP3073086A1; JP6287924B2; RU2627620C1; JP2016183613A; KR101831512B1; KR20160115754A; US9856771B2; CN106014556B; CN106014556A; US20160281567A1

Abstract

aparelho de controle de gás de escape para motor de combustão interna a presente invenção refere-se a um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna que inclui um me-canismo de adição (200), um catalisador (41) e uma unidade de controle eletrônica (80). o mecanismo de adição (200) é configurado para adicionar água de ureia ao gás de escape. o catalisador (41) é confi-gurado para adsorver a amônia gerada a partir da água de ureia. a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para ajustar uma quantidade de adsorção alvo da amônia adsorvida no catalisador (41). a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para controlar o mecanismo de adição (200) de modo que a quantidade da adição de água de ureia ao gás de escape se torne uma quantidade de adição calculada com base na quantidade de adsorção alvo. a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para executar um processamento de inicialização para diminuir a quantidade da amônia adsorvida no catalisador (41) para "0" no caso em que um valor integrado da quanti-dade do nox que flui para o catalisador (41) seja igual ou maior do que um valor predeterminado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO DE CONTROLE DE GÁS DE ESCAPE PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A invenção refere-se a um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna.

2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Um motor de combustão interna que é dotado de um catalisador que purifica o gás de escape de óxido de nitrogênio (NOx) é conhecido (por exemplo, consultar a Publicação do Pedido de Patente JP n° 2014-88800 (JP 2014-88800 A)). Um mecanismo de adição que adiciona água de ureia ao gás de escape é disposto em uma passagem de escape do motor de combustão interna, e a amônia gerada a partir da água de ureia é adsorvida no catalisador de remoção de NOx. Então, o NOx é removido por redução pela amônia adsorvida no catalisador.

[0003] Quando uma quantidade insuficiente da amônia é adsorvida no catalisador, a remoção de NOx não pode ser executada adequadamente. Uma quantidade de adsorção de amônia excessiva, por outro lado, é propensa a resultar em um escorregamento de amônia. Consequentemente, é desejável que uma quantidade de adsorção alvo seja ajustada para a amônia adsorvida no catalisador e um controle de quantidade de adsorção de amônia para controlar a quantidade da adição de água de ureia com base na quantidade de adsorção alvo seja executado.

[0004] Em relação à execução do controle de quantidade de adsorção de amônia, é importante suprimir um erro entre a quantidade de adsorção alvo e uma quantidade de adsorção de amônia real. No entanto, a dessorção e a adsorção de amônia são repetidas no catali- sador como resultado da remoção de NOx, e isso faz com que a quantidade de adsorção de amônia real seja desviada da quantidade de adsorção alvo. Assim, o erro é acumulado.

[0005] No dispositivo descrito no documento JP 2014-88800 A ou semelhantes, um processamento de inicialização é realizado nesse sentido quando o desvio entre um valor estimado da quantidade de adsorção de amônia e a quantidade de adsorção de amônia real é igual ou maior do que um valor predeterminado. Esse processamento de inicialização serve para permitir que a amônia seja completamente dessorvida do catalisador por um processamento para aumentar uma temperatura do gás de escape que é executado para fazer com que uma temperatura do catalisador aumente. Quando o processamento de inicialização é realizado, o erro acumulado é eliminado e, assim, o desvio da quantidade de adsorção de amônia real em relação à quantidade de adsorção alvo pode ser suprimido durante o controle de quantidade de adsorção de amônia subsequente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] No dispositivo que é relvado no documento JP 2014-88800 A, no entanto, o desvio descrito acima pode não ser calculado de maneira precisa quando o valor estimado da quantidade de adsorção de amônia em si contém um erro. Nesse caso, um cálculo errado do desvio pode levar a um estado contínuo em que o desvio permanece abaixo do valor predeterminado. Então, um estado em que o processamento de inicialização não é executado continua, e o erro pode ser aumentado.

[0007] A invenção fornece um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna que tem capacidade para suprimir um aumento em um erro de uma quantidade de adsorção de amônia real em relação a uma quantidade de adsorção alvo que é atribuível a uma continuação de um estado em que um processamento de inicialização não é executado.

[0008] Um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna, de acordo com um aspecto da invenção, inclui um mecanismo de adição, um catalisador e uma unidade de controle eletrônica. O mecanismo de adição é configurado para adicionar água de ureia ao gás de escape do motor de combustão interna. O catalisador é configurado para adsorver a amônia gerada a partir da água de ureia. O catalisador é configurado para remover NOx com o uso da amônia que é adsorvida no catalisador. A unidade de controle eletrônica é configurada para ajustar uma quantidade de adsorção alvo da amônia adsorvida no catalisador. A unidade de controle eletrônica é configurada para controlar o mecanismo de adição de modo que a quantidade da adição de água de ureia ao gás de escape se torne uma quantidade de adição calculada com base na quantidade de adsorção alvo. A unidade de controle eletrônica é configurada para executar um processamento de inicialização para diminuir a quantidade da amônia adsorvida no catalisador para "0" no caso em que um valor integrado da quantidade do NOx que flui para o catalisador seja igual ou maior do que um valor predeterminado.

[0009] O número de reações amônia-NOx no catalisador aumenta conforme o valor integrado da quantidade do NOx que flui para o catalisador aumenta e, assim, um valor cumulativo de um erro entre a quantidade de adsorção de amônia alvo e uma quantidade de adsorção de amônia real aumenta. No aspecto descrito acima, no entanto, o processamento de inicialização é executado com uma condição de que o valor integrado da quantidade do NOx que flui para o catalisador seja igual ou maior do que o valor predeterminado e, assim, o processamento de inicialização pode ser executado de maneira confiável com base no valor integrado da quantidade de NOx. Consequentemente, um aumento no erro da quantidade de adsorção de amônia re- al em relação à quantidade de adsorção alvo, atribuível a uma continuação de um estado em que o processamento de inicialização não é executado, pode ser suprimido.

[0010] No aparelho de controle de gás de escape, de acordo com o aspecto descrito acima, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para executar um processamento de aumento de temperatura para aumentar uma temperatura do gás de escape que flui para o catalisador como o processamento de inicialização. De acordo com esse aspecto, uma temperatura do catalisador é aumentada pelo processamento de aumento de temperatura e, assim, a dessorção da amônia a partir do catalisador é estimulada. Consequentemente, a quantidade da amônia adsorvida no catalisador pode ser diminuída para "0".

[0011] No aparelho de controle de gás de escape, de acordo com o aspecto descrito acima, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para aumentar a temperatura do gás de escape até uma temperatura na qual a amônia é dessorvida do catalisador como o processamento de aumento de temperatura.

[0012] No aparelho de controle de gás de escape, de acordo com o aspecto descrito acima, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para interromper a adição de água de ureia a partir do mecanismo de adição como o processamento de inicialização. De acordo com esse aspecto, a adição de água de ureia é interrompida e, assim, um processamento de redução para o NOx que flui para o catalisador é realizada pela amônia adsorvida no catalisador antes de a adição de água de ureia ser interrompida. Consequentemente, a amônia adsorvida no catalisador é consumida através de uma reação de redução com o NOx, e a quantidade de adsorção de amônia do catalisador diminui gradualmente. Consequentemente, a quantidade da amônia adsorvida no catalisador pode ser diminuída para "0" no final.

[0013] No aparelho de controle de gás de escape, de acordo com o aspecto descrito acima, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para medir um tempo de execução do processamento de inicialização. A unidade de controle eletrônica pode ser configurada para executar o processamento de inicialização até que o tempo de execução medido alcance um limiar determinado antecipadamente.

[0014] De acordo com esse aspecto, o processamento de inicialização pode ser executado até que a quantidade da amônia adsorvida no catalisador se torne "0" ajustando-se o limiar do tempo de execução adequadamente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] As características, vantagens e a significância técnica e industrial das modalidades exemplificativas da invenção serão descritas abaixo com referência aos desenhos em anexo, em que numerais semelhantes denotam elementos semelhantes, e em que: [0016] A Figura 1 é um desenho esquemático que ilustra um motor de combustão interna ao qual uma modalidade de um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna é aplicada e uma configuração periférica do mesmo;

[0017] A Figura 2 é um gráfico que ilustra uma relação entre uma quantidade máxima de adsorção de amônia e uma quantidade de des-sorção de amônia para uma temperatura de catalisador;

[0018] A Figura 3 é um gráfico que ilustra uma relação entre a temperatura de catalisador e uma quantidade de adsorção alvo;

[0019] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra uma série de procedimentos de processamento relacionados a uma execução de um processamento de inicialização, de acordo com essa modalidade;

[0020] A Figura 5 é um diagrama de temporização que ilustra um efeito do processamento de inicialização, de acordo com essa modalidade; e [0021] A Figura 6 é um diagrama de temporização que ilustra um efeito de um processamento de inicialização, de acordo com um exemplo de modificação dessa modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0022] A seguir, uma modalidade específica de um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna será descrita com referência às Figuras 1 a 5. A Figura 1 mostra um motor a diesel (doravante referido simplesmente como um "motor") ao qual o aparelho de controle de gás de escape, de acordo com essa modalidade, é aplicado e uma configuração periférica do mesmo.

[0023] Uma pluralidade de cilindros #1 a #4 são dispostos em um motor 1. Em um cabeçote de cilindro 2, uma pluralidade de válvulas de injeção de combustível 4a a 4d é disposta em correlação aos respectivos cilindros #1 a #4. As válvulas de injeção de combustível 4a a 4d injetam um combustível nas câmaras de combustão dos respectivos cilindros #1 a #4. No cabeçote de cilindro 2, uma porta de ingresso para introduzir ar fresco nos cilindros e portas de escape 6a a 6d para descarregar o gás de combustão para fora dos cilindros também são dispostas em correlação aos respectivos cilindros #1 a #4.

[0024] As válvulas de injeção de combustível 4a a 4d são conectadas a uma linha comum 9 que acumula um combustível de alta pressão. A linha comum 9 é conectada a uma bomba de fornecimento 10. A bomba de fornecimento 10 suga o combustível em um tanque de combustível e fornece o combustível de alta pressão à linha comum 9. O combustível de alta pressão que é fornecido para a linha comum 9 é injetado nos cilindros a partir das válvulas de injeção de combustível 4a a 4d quando as respectivas válvulas de injeção de combustível 4a a 4d são abertas.

[0025] Um coletor de ingresso 7 é conectado à porta de ingresso. O coletor de ingresso 7 é conectado a uma passagem de ingresso 3.

Uma válvula borboleta de ingresso 16 para ajustar a quantidade de ar sugado é disposta na passagem de ingresso 3.

[0026] Um coletor de escape 8 é conectado às portas de escape 6a a 6d. O coletor de escape 8 é conectado a uma passagem de escape 26. Um turbocompressor 11 que submete à turbocompressão o ar sugado que é introduzido nos cilindros usando-se pressão de escape é disposto no meio da passagem de escape 26. Na passagem de ingresso 3, um refrigerador intermediário 18 é disposto entre um compressor lateral de ingresso do turbocompressor 11 e a válvula borboleta de ingresso 16. O refrigerador intermediário 18 resfria o ar sugado após o turbocompressor 11 aumentar a temperatura do ar sugado por turbocompressão.

[0027] Um primeiro membro de purificação 30 que purifica o gás de escape é disposto no meio da passagem de escape 26 e no lado a jusante de uma turbina lateral de escape do turbocompressor 11. No primeiro membro de purificação 30, um catalisador de oxidação 31 e um filtro 32 são dispostos em série em relação à direção na qual o gás de escape flui.

[0028] Um catalisador que realiza o processamento de oxidação no HC no gás de escape é sustentado no catalisador de oxidação 31. O filtro 32 é um membro que coleta o material particulado (PM) no gás de escape e é formado a partir de cerâmica porosa. Um catalisador para promover a oxidação do PM é sustentado no filtro 32. O PM no gás de escape é coletado durante a passagem através de uma parede porosa do filtro 32.

[0029] Uma válvula de adição de combustível 5 para adicionar o combustível ao gás de escape é disposta próxima a uma porção de união do coletor de escape 8. A válvula de adição de combustível 5 é conectada à bomba de fornecimento 10 por meio de um duto de fornecimento de combustível 27. A posição de disposição da válvula de adi- ção de combustível 5 pode ser alterada adequadamente contanto que a posição de disposição da válvula de adição de combustível 5 esteja no lado a montante do primeiro membro de purificação 30 em um sistema de escape. O combustível pode ser adicionado ao gás de escape por injeção posterior que é realizada com uma temporização de injeção de combustível ajustada.

[0030] Quando a quantidade do PM coletado pelo filtro 32 excede um valor predeterminado, um processamento de regeneração para o filtro 32 é iniciado e o combustível é injetado no coletor de escape 8 a partir da válvula de adição de combustível 5. O combustível injetado a partir da válvula de adição de combustível 5 é oxidado ao alcançar o catalisador de oxidação 31. Assim, a temperatura do gás de escape aumenta. Então, a temperatura do filtro 32 é aumentada pelo gás de escape, cuja temperatura é aumentada pelo catalisador de oxidação 31, fluindo para o filtro 32. Isso faz com que o filtro 32 seja regenerado com o PM depositado no filtro 32 submetido ao processamento de oxidação.

[0031] Um segundo membro de purificação 40 que purifica o gás de escape é disposto no meio da passagem de escape 26 e no lado a jusante do primeiro membro de purificação 30. Um catalisador seletivo de NOx do tipo redução (doravante, referido como um catalisador SCR) 41 que purifica por redução o gás de escape de NOx através do uso de amônia é disposto no segundo membro de purificação 40.

[0032] Um terceiro membro de purificação 50 que purifica o gás de escape é disposto no meio da passagem de escape 26 e no lado a jusante do segundo membro de purificação 40. Um catalisador de oxidação de amônia 51 que purifica o gás de escape de amônia é disposto no terceiro membro de purificação 50.

[0033] Um mecanismo de fornecimento de água de ureia 200 é disposto no motor 1 como um mecanismo de adição que adiciona água de ureia ao gás de escape. Um tanque 210 que armazena a água de ureia, uma válvula de adição de ureia 230 que fornece a água de ureia para a passagem de escape 26 por injeção, uma passagem de fornecimento 240 que conecta a válvula de adição de ureia 230 e o tanque 210 um ao outro, e uma bomba 220 que é disposta no meio da passagem de fornecimento 240 constituem o mecanismo de fornecimento de água de ureia 200.

[0034] A válvula de adição de ureia 230 é disposta entre o primeiro membro de purificação 30 e o segundo membro de purificação 40 na passagem de escape 26. Quando a válvula de adição de ureia 230 é aberta, a água de ureia é fornecida por injeção para a passagem de escape 26 por meio da passagem de fornecimento 240.

[0035] A bomba 220 é uma bomba elétrica. Durante uma rotação positiva, a bomba 220 alimenta a água de ureia do tanque 210 em direção à válvula de adição de ureia 230. Durante a rotação reversa, a bomba 220 alimenta a água de ureia da válvula de adição de ureia 230 em direção ao tanque 210. Em outras palavras, a água de ureia é recuperada a partir da válvula de adição de ureia 230 e da passagem de fornecimento 240 e retorna ao tanque 210 durante a rotação reversa da bomba 220.

[0036] Na passagem de escape 26, uma placa de dispersão 60 é disposta entre a válvula de adição de ureia 230 e o catalisador SCR 41. A placa de dispersão 60 promove a atomização da água de ureia através da dispersão da água de ureia injetada a partir da válvula de adição de ureia 230.

[0037] A água de ureia que é injetada a partir da válvula de adição de ureia 230 é hidrolisada pelo calor do gás de escape e se torna amônia. A amônia é adsorvida no catalisador SCR 41 ao alcançar o catalisador SCR 41. O gás de escape é purificado por redução do NOx pela amônia que é adsorvida no catalisador SCR 41.

[0038] Conforme ilustrado na Figura 2, a quantidade de adsorção máxima da amônia que pode ser adsorvida no catalisador SCR 41 diminui conforme uma temperatura de leito de SCR ST, que é a temperatura do catalisador SCR 41, aumenta. Quando a temperatura de leito de SCR ST excede uma temperatura de limite de adsorção UT, a amônia não pode ser adsorvida no catalisador SCR 41. Quando temperatura de leito de SCR ST excede uma temperatura de iniciação de dessorção DT, a amônia começa a ser dessorvida pelo catalisador SCR 41. Essa temperatura de iniciação de dessorção DT é uma temperatura que é menor que a temperatura de limite de adsorção UT. A quantidade da amônia que é dessorvida pelo catalisador SCR 41 aumenta conforme a temperatura de leito de SCR ST aumenta. Consequentemente, a quantidade máxima de adsorção de amônia diminui e a quantidade de dessorção de amônia aumenta conforme a temperatura de leito de SCR ST aumenta como resultado de um aumento na temperatura do gás de escape.

[0039] O motor 1 também é fornecido com um dispositivo de recir-culação de gás de escape (doravante, referido como um dispositivo de EGR). Uma passagem de EGR 13 que permite que o coletor de ingresso 7 e o coletor de escape 8 se comuniquem um com o outro, uma válvula de EGR 15 que é disposta na passagem de EGR 13, um refrigerador de EGR 14 que é disposto no meio da passagem de EGR 13 e semelhantes constituem esse dispositivo de EGR. Uma quantidade de EGR é ajustada quando o grau de abertura da válvula de EGR 15 é ajustado de acordo com um estado de operação de motor. A quantidade de EGR é a quantidade do gás de escape que retorna da passagem de escape 26 para a passagem de ingresso. A temperatura do gás de escape que flui através da passagem de EGR 13 é diminuída pelo refrigerador de EGR 14.

[0040] Vários sensores são anexados ao motor 1 de modo a de- tectar os estados de operação de motor. Por exemplo, um medidor de fluxo de ar 19 detecta a quantidade de gás sugado GA, um sensor de grau de abertura de válvula borboleta 20 detecta o grau de abertura da válvula borboleta de ingresso 16, um sensor de ângulo de manivela 21 detecta uma velocidade de rotação de motor NE, um sensor de aceleração 22 detecta uma quantidade de depressão do pedal acelerador, ou seja, uma quantidade de operação de acelerador ACCP, um sensor de temperatura do ar externo 23 detecta uma temperatura de ar externo THout, e um sensor de velocidade de veículo 24 detecta uma velocidade de veículo SPD de um veículo no qual o motor 1 é montado.

[0041] Um primeiro sensor de temperatura do gás de escape 100, que é disposto no lado a montante do catalisador de oxidação 31, detecta uma primeira temperatura do gás de escape TH1 que é a temperatura do gás de escape antes do ingresso para o catalisador de oxidação 31. Um sensor de pressão diferencial 110 detecta a diferença de pressão ΔΡ entre as pressões de escape nos lados a montante e a jusante do filtro 32.

[0042] Na passagem de escape 26, um segundo sensor de temperatura do gás de escape 120 e um primeiro sensor de NOx 130 são dispostos entre o primeiro membro de purificação 30 e o segundo membro de purificação 40 e no lado a montante da válvula de adição de ureia 230. O segundo sensor de temperatura do gás de escape 120 detecta uma segunda temperatura do gás de escape TH2 que é a temperatura do gás de escape antes do ingresso para o catalisador SCR 41. Essa segunda temperatura do gás de escape TH2 é mais adequada do que a primeira temperatura do gás de escape TH1 como uma temperatura que tem uma correlação com a temperatura do catalisador SCR 41. O primeiro sensor de NOx 130 detecta uma primeira concentração de NOx N1 que é a concentração de NOx do gás de escape antes do ingresso para o catalisador SCR 41.

[0043] Na passagem de escape 26, um segundo sensor de NOx 140 é disposto no lado a jusante do terceiro membro de purificação 50. O segundo sensor de NOx 140 detecta uma segunda concentração de NOx N2 que é a concentração de NOx do gás de escape purificado pelo catalisador SCR 41.

[0044] As saídas desses sensores e semelhantes são introduzidos a uma unidade de controle eletrônica 80. O componente principal dessa unidade de controle eletrônica 80 é um microcomputador que é dotado, por exemplo, de uma unidade de processamento central (CPU), uma memória somente de leitura (ROM) em que vários programas, mapas e semelhantes são armazenados antecipadamente, uma memória de acesso aleatório (RAM) que armazena temporariamente os resultados de cálculo da CPU e semelhantes, um contador temporiza-dor, uma interface de entrada e uma interface de saída.

[0045] Vários tipos de controle para o motor 1 são realizados pela unidade de controle eletrônica 80. Exemplos dos mesmos incluem controle de quantidade de injeção de combustível e injeção controle de temporização com relação às válvulas de injeção de combustível 4a a 4d e à válvula de adição de combustível 5, controle de pressão de descarga com relação à bomba de fornecimento 10, controle de quantidade de acionamento com relação a um atuador 17 que abre e fecha a válvula borboleta de ingresso 16 e o controle de grau de abertura com relação à válvula de EGR 15.

[0046] A unidade de controle eletrônica 80 também realiza vários tipos de controle de purificação de gás de escape, exemplos dos quais incluem o processamento de regeneração para a combustão do PM coletado pelo filtro 32. A unidade de controle eletrônica 80 controla a adição de água de ureia pela válvula de adição de ureia 230 como um exemplo do controle de purificação de gás de escape. Nesse controle de adição, uma quantidade de adição de ureia QE que é necessária para o processamento de redução do Nox descarregado a partir do motor 1 é calculada com base nos estados de operação de motor e semelhantes. Então, o estado aberto da válvula de adição de ureia 230 é controlado de modo que a quantidade da água de ureia equivalente à quantidade de adição de ureia QE calculada seja injetada a partir da válvula de adição de ureia 230. Além disso, a unidade de controle eletrônica 80 executa o controle de quantidade de adsorção de amônia para controlar a quantidade de adsorção de amônia do catalisador SCR 41 como um desse controle de adição.

[0047] Conforme ilustrado na Figura 3, uma quantidade de adsorção alvo NHp da amônia que é necessária para o processamento de redução de NOx no catalisador SCR 41 é ajustada durante esse controle de quantidade de adsorção de amônia. Nessa modalidade, um valor constante e fixo NH1 é ajustado como a quantidade de adsorção alvo NHp em um caso em que a temperatura de leito de SCR ST é igual ou menor do que uma temperatura predeterminada ST1. Em uma região em que a temperatura de leito de SCR ST excede a temperatura ST1, uma quantidade que é menor do que um valor fixo NH1 é ajustada como a quantidade de adsorção alvo NHp. Mais especificamente, a quantidade de adsorção alvo NHp é ajustada de maneira variável para diminuir conforme a temperatura de leito de SCR ST aumenta. Uma correção da quantidade de adição de ureia QE com base na quantidade de adsorção alvo NHp permite que a quantidade de adsorção de amônia seja controlada de modo que a quantidade de adsorção de amônia real do catalisador SCR 41 (doravante, referido como uma quantidade de adsorção real) e a quantidade de adsorção alvo NHp correspondam uma à outra.

[0048] Conforme descrito acima, a dessorção e a adsorção de amônia são repetidas no catalisador SCR 41 como resultado da purificação de NOx no catalisador SCR 41. Consequentemente, a quanti- dade de adsorção real NHR deriva da quantidade de adsorção alvo NHp e um erro da quantidade de adsorção real NHR em relação à quantidade de adsorção alvo é acumulado.

[0049] Nesse sentido, a unidade de controle eletrônica 80 suprime um aumento no erro através da realização de uma série de processamentos ilustrada na Figura 4. Conforme ilustrado na Figura 4, a unidade de controle eletrônica 80 lê uma quantidade de NOx integrada NS primeiro (S100). A quantidade de NOx integrada NS é um valor integrado da quantidade do NOx que flui para o catalisador SCR 41 e um valor que é obtido pela integração em relação ao tempo de um valor que é detectado pelo primeiro sensor de NOx 130. Essa quantidade de NOx integrada NS é calculada através de um processamento separado desse processamento. Além disso, a quantidade de NOx integrada NS é reajustada para "0" e um processamento de integração é iniciado novamente em um ponto no tempo em que um processamento de inicialização (descrito posteriormente) é terminado e em um ponto no tempo em que o processamento de regeneração para o filtro 32 é terminado.

[0050] Então, a unidade de controle eletrônica 80 determina se a quantidade de NOx integrada NS é ou não igual ou maior do que um limiar NS1 (S110). O número de reações amônia-NOx no catalisador SCR 41 aumenta conforme a quantidade de NOx integrada NS aumenta e, assim, a dessorção e a adsorção de amônia são repetidas várias vezes no catalisador SCR 41. Consequentemente, é possível que o valor cumulativo do erro da quantidade de adsorção real NHR em relação à quantidade de adsorção alvo NHp aumente conforme a quantidade de NOx integrada NS aumenta. Um valor da quantidade de NOx integrada NS com o qual se pode determinar que o valor cumulativo do erro da quantidade de adsorção real NHR em relação à quantidade de adsorção alvo NHp é aumentado para um grau inaceitável é ajustado como o limiar NS1 antecipadamente através de um experimento ou semelhantes.

[0051] Quando a quantidade de NOx integrada NS é menor do que o limiar NS1 (S110: NÃO), o valor cumulativo do erro da quantidade de adsorção real NHR em relação à quantidade de adsorção alvo NHp não é significativamente alto. Consequentemente, a unidade de controle eletrônica 80 termina temporariamente esse processamento.

[0052] Quando a quantidade de NOx integrada NS é igual ou maior do que o limiar NS1 (S110: SIM), o valor cumulativo do erro da quantidade de adsorção real NHR em relação à quantidade de adsorção alvo NHp é alta em um grau inaceitável. Consequentemente, a unidade de controle eletrônica 80 inicia o processamento de inicialização para diminuir a quantidade da amônia adsorvida no catalisador SCR41 para "0" (S120).

[0053] Nessa modalidade, um processamento de aumento de temperatura para aumentar a temperatura do gás de escape que flui para o catalisador SCR 41 é executado como o processamento de inicialização. Esse processamento de aumento de temperatura pode ser executado adequadamente. Por exemplo, a temperatura do gás de escape pode ser aumentada pela adição de combustível a partir da válvula de adição de combustível 5 que é executada ou da injeção posterior que é executada. Durante a execução desse processamento de aumento de temperatura, a temperatura do gás de escape é aumentada para uma temperatura na qual a amônia é dessorvida a partir do catalisador SCR 41. Mais especificamente, a temperatura do gás de escape é aumentada para pelo menos uma temperatura na qual a quantidade da amônia dessorvida do catalisador SCR 41 excede a quantidade da amônia adsorvida no catalisador SCR 41. Nessa modalidade, por exemplo, a temperatura do gás de escape é aumentada para a temperatura de limite de adsorção UT na qual a adsorção de amônia no catalisador SCR 41 se torna impossível. Como o processamento de inicialização, o processamento de regeneração para o filtro 32 pode ser forçado a ser iniciado.

[0054] Após a iniciação do processamento de inicialização, a unidade de controle eletrônica 80 mede um tempo de execução ET do processamento de inicialização (S130). O tempo de execução ET representa o intervalo de tempo da iniciação do processamento de inicialização.

[0055] Então, a unidade de controle eletrônica 80 determina se o tempo de execução ET é ou não igual ou maior do que um limiar ET1 (S140). Como o limiar ET1, o tempo de execução ET é ajustado o quão antecipadamente necessário para que a amônia adsorvida no catalisador SCR 41 seja completamente dessorvida.

[0056] Quando o tempo de execução ET é mais curto do que o limiar ET1 (S140: NÃO), a unidade de controle eletrônica 80 realiza repetidamente o processamento da etapa S130 e o processamento da etapa S140 até que o tempo de execução ET se torne igual ou mais longo do que o limiar ET1.

[0057] Quando o tempo de execução ET se torna igual ou mais longo do que o limiar ET1, a unidade de controle eletrônica 80 termina o processamento de inicialização. Em outras palavras, o processamento de aumento de temperatura para o gás de escape é terminado (S150) e o tempo de execução ET e a quantidade de NOx integrada NS são reajustados para "0" (S160). Então, a unidade de controle eletrônica 80 termina temporariamente esse processamento.

[0058] Doravante, um efeito dessa modalidade será descrito com referência à Figura 5. Quando a quantidade de NOx integrada NS se torna igual ou maior do que o limiar NS1 no tempo t1, a temperatura de leito de SCR ST é aumentada gradualmente pelo processamento de inicialização que é iniciado. Esse aumento na temperatura de leito de SCR ST estimula a dessorção da amônia a partir do catalisador SCR 41 e, assim a quantidade de adsorção real NHR diminui gradualmente e alcança "0" no final, conforme é ilustrado pela linha contínua L1.

[0059] Conforme ilustrado pela linha de cadeia de dois pontos L2, o aumento na temperatura de leito de SCR ST faz com que a quantidade de adsorção alvo NHp aumente gradualmente. Quando a temperatura de leito de SCR ST alcança a temperatura de limite de adsorção UT no tempo t2, a adsorção de amônia se torna impossível e, então, a quantidade de adsorção alvo NHp é ajustada para "0". A quantidade de adição de ureia aumenta gradualmente, assim como devido à diminuição na quantidade de adsorção alvo NHp que resulta do aumento na temperatura de leito de SCR ST. Quando a quantidade de adsorção alvo NHp é ajustada para "0" no tempo t2, a quantidade de adição de ureia para a adsorção de amônia é ajustada para "0".

[0060] Quando o tempo de execução ET alcança o limiar ET1 no tempo t3, o processamento de inicialização é terminado e a temperatura de leito de SCR ST diminui. Após o tempo t3, o controle de quantidade de adsorção de amônia baseado em adição de ureia é iniciado. Em outras palavras, a quantidade de adsorção alvo NHp é ajustada com base na temperatura de leito de SCR ST e a adição de ureia para adsorção de amônia é iniciada, permitindo que a quantidade de adsorção real NHR comece a aumentar novamente.

[0061] Visto que o processamento de inicialização é executado antes da iniciação do controle de quantidade de adsorção de amônia no tempo t3, a quantidade de adsorção real NHR é temporariamente reajustada para "0". Consequentemente, um erro cumulativo AG da quantidade de adsorção real NHR em relação à quantidade de adsorção alvo NHp antes da iniciação da execução do processamento de inicialização é eliminado. Consequentemente, após o tempo t3, o desvio da quantidade de adsorção real NHR em relação à quantidade de adsorção alvo NHp permanece suprimido, e a quantidade de adsorção real NHR do catalisador SCR 41 é mantida em uma quantidade adequado de acordo com a quantidade de adsorção alvo NHp.

[0062] Na Figura 5, um estado em que a quantidade de adsorção real NHR é menor do que a quantidade de adsorção alvo NHp antes da execução do processamento de inicialização é mostrado como um exemplo. No entanto, um efeito que é semelhante ao efeito descrito acima é alcançado pela execução do processamento de inicialização mesmo em um estado em que a quantidade de adsorção real NHR é maior do que a quantidade de adsorção alvo NHp.

[0063] A quantidade de adsorção real NHR é "0" imediatamente após o término do processamento de inicialização e, assim, é desejável que a quantidade de adsorção real NHR seja aumentada rapidamente. Para essa finalidade, imediatamente após a iniciação do controle de quantidade de adsorção de amônia no tempo t3 na Figura 5, a quantidade de adsorção real NHR pode ser aumentada rapidamente através do ajuste de um valor relativamente alto para a quantidade de adsorção alvo NHp em vez do ajuste da quantidade de adsorção alvo NHp com base na temperatura de leito de SCR ST.

[0064] Os seguintes efeitos podem ser alcançados com essa modalidade descrita acima. (1) O processamento de inicialização para diminuir a quantidade da amônia adsorvida no catalisador SCR 41 para "0" é executado com a condição de que o valor integrado da quantidade do NOx que flui para o catalisador SCR 41 seja igual ou maior do que o limiar NS1. Consequentemente, o processamento de inicialização é executado de maneira confiável com base no valor integrado da quantidade de NOx. Assim, um aumento no erro da quantidade de adsorção real NHR em relação à quantidade de adsorção alvo NHp que é atribuível à continuação de um estado em que o processamento de inicialização não é executado pode ser suprimido.

[0065] (2) O processamento de aumento de temperatura para aumentar a temperatura do gás de escape que flui para o catalisador SCR 41 é executado como o processamento de inicialização descrito acima. Consequentemente, a quantidade da amônia adsorvida no catalisador SCR 41 pode ser diminuída para "0".

[0066] (3) O tempo de execução ET do processamento de inicialização é medido e o processamento de inicialização é executado até que o tempo de execução medido ET alcance o limiar ET1 determinado antecipadamente. Consequentemente, o processamento de inicialização pode ser executado até que a quantidade da amônia adsorvida no catalisador SCR 41 se torne "0" pelo limiar ET1 sendo ajustado apropriadamente.

[0067] A modalidade descrita acima pode ser executada através de modificação como segue. Na modalidade descrita acima, o valor fixo e constante NH1 é ajustado como a quantidade de adsorção alvo NHp, conforme ilustrado na Figura 3, em um caso em que a temperatura de leito de SCR ST é igual ou menor do que a temperatura predeterminada ST1. No entanto, a maneira em que a quantidade de adsorção alvo NHp é ajustada pode ser alterada adequadamente. Por exemplo, a quantidade de adsorção alvo NHp pode ser ajustada de maneira variável de acordo com a temperatura de leito de SCR ST mesmo em um caso em que a temperatura de leito de SCR ST é igual ou menor do que a temperatura predeterminada ST1. Além disso, a quantidade de adsorção alvo NHp pode ser ajustada de maneira variável com base na quantidade do NOx que flui para o catalisador SCR 41 por unidade de tempo.

[0068] A quantidade de NOx integrada NS é um valor que é obtido pela integração em relação ao tempo de um valor que é detectado pelo primeiro sensor de NOx 130. Em vez disso, no entanto, a quantidade de NOx integrada NS pode ser obtida pela quantidade do NOx que flui para o catalisador SCR 41 que é estimada a partir dos estados de operação de motor (tais como a quantidade de injeção de combustível e a velocidade de rotação do motor) e esse valor estimado que é integrado em relação ao tempo.

[0069] O processamento de aumento de temperatura para aumentar a temperatura do gás de escape que flui para o catalisador SCR 41 é executado como o processamento de inicialização. Em vez disso, no entanto, um processamento para interromper a adição de água de ureia do mecanismo de fornecimento de água de ureia 200 pode ser executado como o processamento de inicialização, conforme ilustrado na Figura 6. Quando a adição de água de ureia é interrompida, conforme descrito acima, o processamento de redução para o NOx que flui para o catalisador SCR 41 é realizado pela amônia adsorvida no catalisador SCR 41 antes da adição de água de ureia ser interrompida. Consequentemente, a amônia adsorvida no catalisador SCR 41 é consumida através de uma reação de redução com o NOx após o tempo t1, conforme ilustrado na Figura 6, e a quantidade de adsorção de amônia do catalisador SCR 41 aumenta gradualmente. Assim, a quantidade da amônia adsorvida no catalisador SCR 41 pode ser diminuída para "0" no final.

[0070] Além disso, o processamento de aumento de temperatura para aumentar a temperatura do gás de escape que flui para o catalisador SCR 41 e o processamento para interromper a adição de água de ureia do mecanismo de fornecimento de água de ureia 200 podem ser usados em um em combinação um com o outro como o processamento de inicialização.

REINVINDICAÇÕES

Claims

1. Aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que compreende: um mecanismo de adição (200) configurado para adicionar água de ureia ao gás de escape do motor de combustão interna; um catalisador (41) configurado para adsorver a amônia gerada a partir da água de ureia, sendo que o catalisador (41) é configurado para remover NOx usando-se a amônia que é adsorvida no catalisador (41); e uma unidade de controle eletrônica (80) configurada para ajustar uma quantidade de adsorção alvo da amônia adsorvida no catalisador (41), sendo que a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para controlar o mecanismo de adição (200) de modo que a quantidade da adição de água de ureia ao gás de escape se torne uma quantidade de adição calculada com base na quantidade de adsorção alvo, e em que a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para executar um processamento de inicialização para diminuir a quantidade da amônia adsorvida no catalisador para "0" em um caso em que um valor integrado da quantidade do NOx que flui para o catalisador (41) seja igual ou maior do que um valor predeterminado.

2. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para executar um processamento de aumento de temperatura para aumentar uma temperatura do gás de escape que flui para o catalisador (41) como o processamento de inicialização.

3. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para aumentar a temperatura do gás de escape até uma temperatura na qual a amônia é dessorvida a partir do catalisador (41) como o processamento de aumento de temperatura.

4. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para interromper a adição de água de ureia do mecanismo de adição (200) como o processamento de inicialização.

5. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para medir um tempo de execução do processamento de inicialização, e sendo que a unidade de controle eletrônica (80) é configurada para executar o processamento de inicialização até que o tempo de execução medido alcance um limiar determinado antecipadamente.