Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

专利摘要:
DieTemperatur, mit der Abgas aus einer Verbrennungskammer ausgestoßen werdensollte, wenn ein Speicher-NOx-Abgaskatalysator(Abgasreinigungseinheit) eine vorbestimmte hohe Temperatur T1 erreicht hat, die eine Abgaskatalysator-Solltemperaturist, wird als eine Grundauslaßtemperatur(B32) eingestellt. Indem eine Differenz zwischen der vorbestimmtenhohen Temperatur T1 und der Temperatur desSpeicher-NOx-Abgaskatalysators, die durcheinen zweiten Temperatursensor detektiert wird, zur Grundauslaßtemperaturaddiert wird, wird eine Sollauslaßtemperatur für das Abgasbestimmt (B32, B34, B36, B38, B40), das aus der Verbrennungskammerausgestoßenwird. Der Speicher-NOx-Abgaskatalysatorwird so temperaturgesteuert, daß dieIsttemperatur des Abgases, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird,die durch einen ersten Sensor detektiert wird, gleich der Sollauslaßtemperatur(B40, B42, B44, B46) werden wird.
公开号:DE102004019658A1
申请号:DE200410019658
申请日:2004-04-22
公开日:2004-12-09
发明作者:Michihiro Hata；Kazuo Kurata；Kei Shigahara
申请人:Mitsubishi Motors Corp；
IPC主号:F02B37-00

专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft eine Abgasemissions-Steuerungs- bzw. Begrenzungsvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor, insbesondere eine Technik zur Entfernung schädlicherBestandteile, die in einer Abgasreinigungseinheit gespeichert odergesammelt werden.
[0002] Inden letzten Jahren ist als eine Abgasreinigungseinheit ein Speicher-NO_x-Abgaskatalysator entwickelt und in denpraktischen Gebrauch umgesetzt worden, der NO_x sogarin einer Sauerstoffüberschußatmosphäre umwandelnkann.
[0003] DerSpeicher-NO_x-Abgaskatalysator ist als einAbgaskatalysator ausgebildet, der eine Eigenschaft aufweist, daß er NO_x, das im Abgas enthalten ist, als NitratX-NO₃ in einem Sauerstoffüberschußzustand(oxidative Atmosphäre)speichert, und das gespeicherte NO_x zu N₂ (Stickstoff) reduziert (und gleichzeitigKarbonat X-CO₃) in einem CO- (Kohlenmonoxid)-Überschußzustand(reduzierende Atmosphäre)erzeugt. Wenn zum Beispiel der Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorin einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, wirdder Motor regelmäßig aufeinen Betrieb mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet,in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnisso gesteuert wird, daß es dasstöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisoder einen ihm naheliegenden Wert annimmt, bevor der Speicher-NO_x-Abgaskatalysatormit NO_x gesättigt ist, um eine reduzierendeAtmosphärezu bilden, die CO-reich ist, um das gespeicherte NO_x zureduzieren und dadurch zu entfernen (NO_x-Spülung), umden Speicher-NO_x-Abgaskatalysator zu regenerieren.
[0004] KraftstoffenthältS (Schwefel) als einen schädlichenBestandteil. Der im Kraftstoff enthaltene S reagiert mit Sauerstoff,um SO_x (Schwefeloxid) zu erzeugen, und dasSO_x wird im Speicher-NO_x-Abgaskatalysatoranstelle von NO_x in der Form von Sulfat X-SO₄ gespeichert (S-Vergiftung).
[0005] Esist bekannt, daß dasSO_x, das auf diese Weise gespeichert wird,freigesetzt und entfernt wird (S-Spülung), indem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett gemachtwird und indem die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorshoch gemacht wird. Zum Beispiel ist eine Technik bekannt, in derdie Menge des gespeicherten SO_x abgeschätzt wird,und in der, wenn festgestellt wird, daß die abgeschätzte Mengeeine vorbestimmte Menge erreicht, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fettgemacht wird und zusätzlichKraftstoff in einen Expansionshub oder einen Auslaßhub eingespritztwird, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen, um die Temperatur desAbgaskatalysators hoch zu machen (siehe zum Beispiel die japanischeungeprüftePatentveröffentlichungNr. 2002-213229).
[0006] Wennder Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist, enthält das Abgas in einem gewissenBetriebszustand Feststoffe (die im folgenden auch durch eine abgekürzte Form „FS" bezeichnet werden)als einen schädlichenBestandteil. Als Abgasreinigungseinheit ist ein Dieselpartikelfilter(der im folgenden auch durch eine abgekürzte Form „DPF" bezeichnet wird) zur Sammlung der FSentwickelt und in den praktischen Gebrauch umgesetzt worden.
[0007] Wennsich FS im DPF ablagern, erhöhtsich allmählichder Abgasdruck, und daher nimmt der Abgaswiderstand zu, so daß sich derKraftstoffverbrauch verschlechtert. Folglich benötigt der DPF regelmäßig eineZwangsregeneration durch Entfernung der abgelagerten FS.
[0008] Soist zum Beispiel eine Technik bekannt, in der die Menge der gesammeltenFS abgeschätzt wird,und in der, wenn festgestellt wird, daß die abgeschätzte Mengeeine vorbestimmte Menge erreicht, ebenfalls eine zusätzlicheEinspritzung ausgeführt wird,um die Temperatur des Abgases zu erhöhen, um die Temperatur desDPF hoch zu machen, um die FS zu verbrennen und dadurch zu entfernen.
[0009] Außerdem wirdin der Technik, die in der obenerwähnten Veröffentlichung offenbart wird,ein Dieselmotor als Verbrennungsmotor verwendet. Mit dem Dieselmotorgibt es das folgende Problem: Der Dieselmotor arbeitet mit einergroßenAnsaugluftmenge und wird im Grunde mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben.Folglich ist im allgemeinen die Temperatur des Abgases des Dieselmotorsniedriger als jenes eines Benzinmotors. Folglich braucht es, wenneine S-Spülungoder Zwangsregeneration des DPF durchgeführt wird, eine lange Zeit,um die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorsoder des DPF ausreichend zu erhöhen.
[0010] Fernerist in der Technik, in der eine zusätzliche Einspritzung durchgeführt wird,sie so eingerichtet, daß Kohlenwasserstoffe(HC), die dem Abgaskanal zugeführtwerden, mit der Hilfe einer katalytischen Oxidationsfunktion desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators, oder eines Oxidationsabgaskatalysatorsoder eines Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorsoxidiert werden, der stromaufwärtsdes DPF vorgesehen ist, und daß durchVerwendung der in der Oxidation erzeugten Wärme die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators oder des DPF erhöht wird.Auf diese Weise, die Temperatur unter Verwendung der Wärme zu erhöhen, diein der Oxidation mit der Hilfe eines Oxidationskatalysators wiediesen erzeugt wird, braucht die Oxidationsreaktion einige Zeit.Folglich ist sie nicht frei von dem Problem, daß es eine lange Zeit braucht,die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorsoder des DPF zu erhöhen.
[0011] Fernergibt es auch ein Problem, daß wenn dasLuft/Kraftstoff-Verhältnisim Dieselmotor fett gemacht wird, es leicht Rauch (Qualm) erzeugt.
[0012] Esgibt eine Technik, daß umden Speicher-NO_x-Abgaskatalysator oder denDPF so zu steuern, daß erzur Durchführungder S-Spülungoder Zwangsregeneration des DPF eine hohe Temperatur aufweist, einTemperatursensor nahe des Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorsund/oder des DPF vorgesehen ist, so daß die Erhöhung der Temperatur des Abgasesauf der Grundlage einer Temperaturinformation über den Speicher-NO_x-Abgaskatalysator und/oder den DPF rückführungs-gesteuertwird. Jedoch ist das Ansprechen des Temperatursensors langsam. Wennfolglich ein Turbolader im Abgaskanal vorgesehen ist, oder wennder Abgaskanal eine großeWärmekapazität aufweistoder die Wärmeenergiedes Abgases verbraucht und die Temperatur des Abgases senkt, wiez.B. wenn der Abgaskanal lang ist, fluktuiert die Temperatur desSpeicher- NO_x-Abgaskatalysators oder des DPF in einem großen Ausmaß, und folglichist die Steuerbarkeit seiner Temperatur schlecht. Insbesondere gibtes ein Problem, daß wenndie Temperatur des Abgases zu steigen beginnt, die Temperatur desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators oder desDPF eine Zeitlang nicht leicht steigt, und daß nachdem die Temperatur desAbgases entsprechend der Wärmekapazität des Abgaskanalssteigt, die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorsoder des DPF schnell zu steigen beginnt. Dieses Problem bleibt ungelöst, selbstwenn ein Oxidationsabgaskatalysator oder ein DPF stromaufwärts desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators vorgesehen ist oder wennder Oxidationsabgaskatalysator oder ein Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorstromaufwärtsdes DPF vorgesehen ist. Wenn die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators oder des DPF auf dieseWeise schnell steigt, gibt es ferner ein Risiko, daß der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator, der DPF und/oder Turbolader überhitztund beschädigtwerden.
[0013] Indiesem Fall muß,um die Temperatur des Abgases in einer Weise zu erhöhen, daß die Temperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators oderdes DPF nicht fluktuieren wird und daß der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator,der DPF oder der Turbolader nicht überhitzt werden, eine Steuerunglangsam durchgeführtwerden. Folglich braucht es immer noch eine lange Zeit, die Temperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators oderdes DPF zu erhöhen.Dies ist nicht vorteilhaft.
[0014] DieErfindung ist gemacht worden, um diese Probleme zu lösen. EineAufgabe der Erfindung ist es, eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor bereitzustellen, die schädliche Bestandteile, die ineiner Abgasreinigungseinheit gespeichert oder gesammelt werden,mit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeit entfernen kann.
[0015] DieseAufgabe kann durch die Merkmale gelöst werden, die in den Ansprüchen definiertsind.
[0016] Umdie Aufgabe zu lösen,ist eine erfindungsgemäße Abgasemissions-Steuerungsvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:eine Abgasreinigungseinheit, die in einer Abgasanlage eines Verbren nungsmotorszur Reinigung von Abgas vorgesehen ist; einen ersten Temperatursensor,der in der Abgasanlage so vorgesehen ist, daß er zur Detektion der Temperaturdes Abgases, das aus einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors ausgestoßen wird,nahe dem Auslaßkanaldes Verbrennungsmotors angeordnet ist; einen zweiten Temperatursensor,der in der Abgasanlage so vorgesehen ist, daß er zur Detektion der Temperaturdes Abgases, das in die Abgasreinigungseinheit strömt, naheder Abgasreinigungseinheit angeordnet ist; eine Ablagerungsdetektionseinrichtungzur Abschätzungbzw. Berechnung oder Detektion der Menge schädlicher Bestandteile, die imAbgas enthalten sind und in der Abgasreinigungseinheit gespeichert odergesammelt und abgelagert werden, und eine Freisetzungssteuereinrichtung,um dann, wenn die Menge abgelagerter schädlicher Bestandteile, die durchdie Ablagerungsdetektionseinrichtung abgeschätzt bzw. berechnet oder detektiertwird, eine vorbestimmte Menge erreicht, die Temperatur der Abgasreinigungseinheitso zu regeln, daß sieeine vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, wobei die Wärme desAbgases verwendet wird, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird,und dadurch die abgelagerten schädlichenBestandteile freizusetzen und zu entfernen, wobei die Freisetzungssteuereinrichtungdie Temperatur der Abgasreinigungseinheit auf der Grundlage einerTemperaturinformation aus dem ersten Temperatursensor und dem zweitenTemperatursensor so regelt, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt.
[0017] Wennzum Beispiel die Temperatursteuerung an der Abgasreinigungseinheitnur mit dem zweiten Temperatursensor zur Detektion der Temperaturdes Abgases durchgeführtwird, das in die Abgasreinigungseinheit strömt, ist das Ansprechen der Temperatursteuerunglangsam, und wenn der Abgaskanal eine große Wärmekapazität aufweist oder die Wärmeenergiedes Abgases verbraucht und die Temperatur des Abgases senkt, fluktuiertdie Temperatur der Abgasreinigungseinheit in einem großen Ausmaß, und folglichist die Steuerbarkeit der Temperatur der Abgasreinigungseinheitschlecht. Im Gegensatz dazu kann durch Überwachung der Temperatur desAbgases nahe des Auslaßkanalsmit dem ersten Temperatursensor, zusätzlich zur Überwachung der Tempe ratur derAbgasreinigungseinheit mit dem zweiten Temperatursensor, die Temperatur desAbgases, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird, so gesteuert werden,daß siegenau eine geeignete Temperatur annimmt, so daß die Abgasreinigungseinheitso gesteuert werden kann, daß sieeine vorbestimmte hohe Temperatur aufweist. Folglich verbessertsich die Steuerbarkeit der Temperatur der Abgasreinigungseinheit,so daß schädliche Bestandteile,die in der Abgasreinigungseinheit gespeichert oder gesammelt werden,mit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeit entfernt werden können.
[0018] Indiesem Fall ist es wünschenswert,daß die Freisetzungssteuereinrichtungeine Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungzur Einstellung, als Grundauslaßtemperatur,der Temperatur, mit der Abgas aus der Verbrennungskammer ausgestoßen werdensollte, wenn die Abgasreinigungseinheit die vorbestimmte hohe Temperaturerreicht hat, und eine Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung zur Einstellungeiner Sollauslaßtemperaturfür Abgas,das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird, auf der Grundlageder Grundauslaßtemperatur,die durch die Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungeingestellt wird, und einer Differenz zwischen der vorbestimmtenhohen Temperatur und der Temperatur, die durch den zweiten Temperatursensordetektiert wird, aufweisen sollte, und die Temperatur der Abgasreinigungseinheitauf der Grundlage einer Differenz zwischen der Sollauslaßtemperatur,die durch die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungeingestellt wird, und der Temperatur, die durch den ersten Temperatursensordetektiert wird, regeln sollte.
[0019] Indiesem Fall kann die Temperatur des Abgases, das aus der Verbrennungskammerausgestoßenwird, zufriedenstellend so gesteuert werden, daß sie genau eine geeigneteTemperatur annimmt, und folglich kann die Abgasreinigungseinheitdie vorbestimmte hohe Temperatur schnell erreichen. Da die Temperaturder Abgasreinigungseinheit ferner der vorbestimmten hohen Temperaturnäher kommt, kommtdie Sollauslaßtemperaturder Grundauslaßtemperaturnäher.Folglich kann die Temperatur des Abgases, das aus der Verbrennungskammerausgestoßenwird, schließ lichzufriedenstellend zur Grundauslaßtemperatur hin gesteuert werden,so daß dieTemperatur der Abgasreinigungseinheit zufriedenstellend ohne Fluktuationender vorbestimmten hohen Temperatur angenähert werden kann.
[0020] Esist wünschenswert,daß derVerbrennungsmotor eine Drosselklappe aufweisen sollte, die in einerLuftansauganlage zur Regelung der Ansaugluftmenge vorgesehen ist,und daß dieFreisetzungssteuereinrichtung die Temperatur der Abgasreinigungseinheitso regeln sollte, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem die Drosselklappegesteuert wird, währenddas Luft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases so gesteuert wird, daß es das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisannimmt.
[0021] Indiesem Fall kann die Temperatur des Abgases und folglich die Temperaturder Abgasreinigungseinheit auf der Grundlage einer Proportionalitätsbeziehungzwischen der Ansaugluftmenge und der Temperatur der Abgasreinigungseinheitleicht gesteuert werden, währendeine Zunahme von NO_x oder HC, CO und dergleichen,die im Abgas enthalten sind, unterdrückt werden kann (siehe 4).
[0022] Indiesem Fall ist es wünschenswert,daß die Freisetzungssteuereinrichtungeine Grunddrosselklappenposition-Einstelleinrichtung zur Einstellung einerGrunddrosselklappenposition fürdie Drosselklappe gemäß einemBetriebszustand des Verbrennungsmotors aufweisen und die Temperaturder Abgasreinigungseinheit regeln sollte, indem sie die Grunddrosselklappenposition,die durch die Grunddrosselklappenposition-Einstelleinrichtung eingestelltwird, auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Sollauslaßtemperatur,die durch die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungeingestellt wird, und der Temperatur korrigiert, die durch den erstenTemperatursensor detektiert wird.
[0023] Indiesem Fall kann die Temperatur des Abgases und folglich die Temperaturder Abgasreinigungseinheit leicht gesteuert werden, indem nur die Grunddrosselklappenpositionkorrigiert wird.
[0024] Fernerist es wünschenswert,daß derVerbrennungsmotor ein Dieselmotor sein sollte, und daß die Freisetzungssteuereinrichtungden Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögern sollte, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases so gesteuert wird, daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisoder ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisannimmt.
[0025] Indiesem Fall kann die Steuerbarkeit der Temperatur der Abgasreinigungseinheitverbessert werden, währendeine Zunahme des NO_x oder HC, CO und dergleichen,die im Abgas enthalten sind, und eine Raucherzeugung verhindertwerden können.
[0026] Außerdem istes wünschenswert,daß die Abgasreinigungseinheiteinen Speicher-NO_x-Abgaskatalysator aufweisensollte, der in der Abgasanlage des Verbrennungsmotors zum Speichernvon NO_x, das im Abgas enthalten ist, wennder Verbrennungsmotor mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betriebenwird, und Reduzieren des gespeicherten NO_x vorgesehenist, wenn der Verbrennungsmotor mit dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis odereinem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird; daß der zweiteTemperatursensor so vorgesehen sein sollte, daß er zur Detektion der Temperatur desAbgases, das in den Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorströmt,nahe dem Speicher- NO_x-Abgaskatalysator angeordnet ist; daß die Ablagerungsdetektionseinrichtungaus einer Schwefel-Ablagerungsdetektionseinrichtung zur Berechnungoder Detektion der Schwefelmenge bestehen sollte, die im Abgas enthaltenund im Speicher-NO_x-Abgaskatalysator gespeichertund abgelagert wird; daß dieFreisetzungssteuereinrichtung aus einer Schwefel-Freisetzungseinrichtungbestehen sollte, um dann, wenn die abgelagerte Schwefelmenge, diedurch die Schwefel-Ablagerungsdetektionseinrichtung abgeschätzt bzw. berechnetoder detektiert wird, eine vorbestimmte Menge erreicht, die Temperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators so zu regeln, daß sie dievorbestimmte hohe Temperatur annimmt, wobei die Wärme desAbgases verwendet wird, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird,und dann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases so zu steuern,daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisoder ein fet tes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, und den Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorauf der vorbestimmten hohen Temperatur zu halten, um dadurch denabgelagerten Schwefel freizusetzen; und die Schwefel-Freisetzungseinrichtungdie Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators auf der Grundlage derTemperaturinformation aus dem ersten Temperatursensor und dem zweitenTemperatursensor so regeln sollte, daß sie die vorbestimmte hoheTemperatur annimmt.
[0027] Indiesem Fall verbessert sich die Steuerbarkeit der Temperatur desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators, wenn eineS-Spülungam Speicher-NO_x-Abgaskatalysator durchgeführt wird,so daß dieS-Spülungmit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeit durchgeführt werdenkann.
[0028] Indiesem Fall ist es wünschenswert,daß der Verbrennungsmotoreine Drosselklappe aufweisen sollte, die in einer Luftansauganlagezur Regelung der Ansaugluftmenge vorgesehen ist, und daß die Schwefel-Freisetzungseinrichtungdie Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorsso regeln sollte, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem die Drosselklappegesteuert wird, währenddas Luft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases so gesteuert wird, daß es das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnisannimmt.
[0029] Indiesem Fall kann die Temperatur des Abgases und folglich die Temperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators auf derGrundlage einer Proportionalitätsbeziehungzwischen der Ansaugluftmenge und der Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators leicht gesteuert werden(siehe 4).
[0030] Fernerist es wünschenswert,daß dieAbgasreinigungseinheit einen Filter, der in der Abgasanlage desVerbrennungsmotors vorgesehen ist, zur Sammlung von Feststoffenenthalten sollte, die im Abgas enthalten sind; daß der zweiteTemperatursensor so vorgesehen werden sollte, daß er zur Detektion der Temperaturdes Abgases, das in den Filter strömt, nahe dem Filter angeordnetist; daß dieAblagerungsdetektionseinrichtung aus einer Feststoff-Ablagerungsdetektionseinrichtungzur Abschätzungbzw. zur Berechnung oder Detektion der Feststoffmenge bestehen soll te,die im Abgas enthalten ist und im Filter gesammelt und abgelagertwird; daß dieFreisetzungssteuereinrichtung aus einer Zwangsregenerationseinrichtungbestehen sollte, um dann, wenn die abgelagerte Feststoffmenge, diedurch die Feststoff-Ablagerungsdetektionseinrichtungabgeschätzt bzw.berechnet oder detektiert wird, eine vorbestimmte Menge erreicht,die Temperatur des Filters so zu regeln, daß sie die vorbestimmte hoheTemperatur annimmt, wobei die Wärmedes Abgases verwendet wird, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird,und dann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases so zu steuern,daß esein Luft/Kraftstoff-Verhältnisannimmt, das magerer als das stöchiometrischeLuft/Kraftstoff- Verhältnisist, und den Filter auf der vorbestimmten hohen Temperatur zu halten,um dadurch die abgelagerten Feststoffe zu verbrennen und den Filterzu regenerieren; und daß die Zwangsregenerationseinrichtungdie Temperatur des Filters auf der Grundlage der Temperaturinformation ausdem ersten Temperatursensor und dem zweiten Temperatursensor soregeln sollte, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt.
[0031] Indiesem Fall verbessert sich die Steuerbarkeit der Temperatur desFilters, wenn eine Zwangsregeneration am Filter durchgeführt wird,so daß eine Zwangsregenerationmit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeit durchgeführt werdenkann.
[0032] Indiesem Fall ist es wünschenswert,daß der Verbrennungsmotoreine Drosselklappe aufweisen sollte, die in einer Luftansauganlagezur Regelung der Ansaugluftmenge vorgesehen ist, und daß die Zwangsregenerationseinrichtungdie Temperatur des Filters so regeln sollte, daß sie die vorbestimmte hoheTemperatur annimmt, indem die Drosselklappe gesteuert wird, während dasLuft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases so gesteuert wird, daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisoder ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisannimmt.
[0033] Indiesem Fall kann die Temperatur des Abgases und folglich die Temperaturdes Filters auf der Grundlage einer Proportionalitätsbeziehungzwischen der Ansaugluftmenge und der Temperatur des Filters leichtgesteuert werden, währendeine Zunahme von NO_x oder HC, CO und dergleichen,die im Abgas enthalten sind, unterdrückt werden kann (siehe 4).
[0034] Fernerist es wünschenswert,daß derLuftüberschußbetragdes Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, dasmagerer als das stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisist, 1,3 bis 1,5 beträgt.
[0035] Indiesem Fall kann, wenn eine Zwangsregeneration am Filter durchgeführt wird,ein Sauerstoffmangel behoben werden, während ein Abfall der Temperaturdes Abgases infolge einer Zunahme der Ansaugluftmenge und folglichein Abfall der Temperatur des Filters soweit wie möglich verhindertwerden kann. Folglich kann die Verbrennung von Feststoffen zufriedenstellendbeschleunigt werden.
[0036] Fernerist es wünschenswert,daß dieSollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungdie Sollauslaßtemperaturso einstellen sollte, daß sieeine vorbestimmte Wärmebeständigkeitnicht überschreitet.
[0037] Indiesem Fall kann die Sollauslaßtemperaturauf einen Wert beschränktwerden, der die vorbestimmte Wärmebeständigkeitnicht überschreitet. Folglichkann die Steuerbarkeit der Temperatur der Abgasreinigungseinheitverbessert werden, während verhindertwerden kann, daß Bestandteileder Abgasanlage, wie die Abgasreinigungseinheit durch Überhitzungbeschädigtwerden.
[0038] Fernerist es wünschenswert,daß vorgesehenwird, daß inder Abgasanlage und der Luftansauganlage ein Turbolader zur Turboaufladungvon Ansaugluft in die Verbrennungskammer enthalten ist; daß vorgesehenwird, daß dererste Temperatursensor in der Abgasanlage stromaufwärts desTurboladers zur Detektion der Temperatur des Abgases angeordnetist, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird und in den Turboladerströmt;daß die Freisetzungssteuereinrichtungeine Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungzur Einstellung, als eine Grundauslaßtemperatur, der Temperatur,mit der Abgas aus der Verbrennungskammer ausgestoßen werdenund in den Turbolader strömensollte, wenn die Abgasreinigungseinheit die vorbestimmte hohe Temperaturerreicht, und eine Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungzur Einstellung einer Sollauslaßtemperaturfür Abgas,das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird und in den Turbolader strömt, aufder Grundlage der Grundauslaßtemperatur,die durch die Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungeingestellt wird, und einer Differenz zwischen der vorbestimmtenhohen Temperatur und der Temperatur, die durch den zweiten Temperatursensordetektiert wird, enthalten, und die Temperatur der Abgasreinigungseinheitauf der Grundlage einer Differenz zwischen der Sollauslaßtemperatur,die durch die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung eingestelltwird, und der Temperatur regeln sollte, die durch den ersten Temperatursensordetektiert wird.
[0039] Indiesem Fall kann selbst dann, wenn die Abgasanlage einen Turboladermit einer besonders großenWärmekapazität enthält, dieTemperatur des Abgases, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wirdund in den Turbolader strömt,so gesteuert werden, daß siegenau eine geeignete Temperatur annimmt, und folglich kann die Temperaturder Abgasreinigungseinheit so gesteuert werden, daß sie dievorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem die Temperatur der Abgasreinigungseinheitmit dem zweiten Temperatursensor überwacht wird, und außerdem dieTemperatur des Abgases stromaufwärts desTurboladers mit dem ersten Temperatursensor überwacht wird.
[0040] Indiesem Fall ist es wünschenswert,daß die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungdie Sollauslaßtemperaturso einstellen sollte, daß siedie Wärmebeständigkeitendes Turboladers und der Abgasreinigungseinheit nicht überschreitet.
[0041] Indiesem Fall kann die Sollauslaßtemperaturauf einen Wert beschränktwerden, der die Wärmebeständigkeitendes Turboladers und der Abgasreinigungseinheit nicht überschreitet.Folglich kann die Steuerbarkeit der Temperatur der Abgasreinigungseinheitverbessert werden, währendverhindert werden kann, daß derTurbolader und die Abgasreinigungseinheit durch Überhitzung beschädigt werden.
[0042] Fernerist es wünschenswert,daß derVerbrennungsmotor eine Abgasrückführungs(AGR)-Vorrichtung(EGR- exhaust gas recirculation) aufweisen sollte, die einen AGR-Kanal,der die Luftansauganlage und die Abgasanlage verbindet, und einAGR- Ventil zum Öffnenund Schließendes AGR-Kanals aufweist, und daß dieFreisetzungssteuereinrichtung die Temperatur der Abgas reinigungseinheitso regeln sollten, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem das Öffnen/Schließen des AGR-Ventils gesteuertwird, währenddas Luft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases so gesteuert wird, daß es das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisannimmt.
[0043] Indiesem Fall könnendie Temperatur des Abgases und folglich die Temperatur der Abgasreinigungseinheiteffektiv erhöhtwerden, währendein Pumpverlust unterdrücktwerden kann.
[0044] Indiesem Fall ist es wünschenswert,daß der Verbrennungsmotoreine Drosselklappe aufweisen sollte, die in der Luftansauganlagezur Regelung der Ansaugluftmenge vorgesehen ist, und daß die Freisetzungssteuereinrichtungdie Temperatur der Abgasreinigungseinheit so regeln sollte, daß sie dievorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem die Drosselklappe sogesteuert wird, daß sieeine vorbestimmte reduzierte Öffnungaufweist und das Öffnen/Schließen desAGR-Ventils gesteuert wird, währenddas Luft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases so gesteuert wird, daß es das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisannimmt.
[0045] Indiesem Fall könnendie Temperatur des Abgases und folglich die Temperatur der Abgasreinigungseinheiteffektiver erhöhtwerden, währendder Pumpverlust unterdrücktwerden kann.
[0046] DieErfindung wird im Detail in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.Es zeigen:
[0047] 1 ein Diagramm, das schematischdie Struktur einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für einenVerbrennungsmotor zeigt, die einen Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorgemäß einerersten Ausführungsformder Erfindung verwendet;
[0048] 2 ein Blockdiagramm, daseine λ-Steuerungin einer S-Spülsteuerungzeigt;
[0049] 3 ein Blockdiagramm, daseine Temperatursteuerung in einer S-Spülsteuerung zeigt;
[0050] 4 experimentelle Daten über dieAbgaskatalysatortemperatur (DPF-Temperatur), die erhalten werden,wenn die An saugluftmenge unter der Bedingung geändert wurde, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (zumBeispiel beim stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis) zumBeispiel in einem Dieselmotor fest war, die die Proportionalitätsbeziehung zwischender Ansaugluftmenge und der Abgaskatalysatortemperatur (DPF-Temperatur)zeigen;
[0051] 5 ein Zeitdiagramm, dasErgebnisse (Motordrehmoment, Ansaugluftmenge, Abgaskatalysator-Isttemperatur,Istauslaßtemperatur,Haupteinspritzmenge, Voreinspritzmenge, Abgas-λ, Rauchvorkommen) eines Experimentszeigt, in dem eine erfindungsgemäße S-Spülsteuerungdurchgeführtwurde;
[0052] 6 ein Diagramm, das schematischdie Struktur einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für einenVerbrennungsmotor zeigt, die einen Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorgemäß einerzweiten Ausführungsformder Erfindung verwendet;
[0053] 7 ein Diagramm, das schematischdie Struktur einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für einenVerbrennungsmotor zeigt, die einen Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorgemäß einerdritten Ausführungsformder Erfindung verwendet;
[0054] 8 ein Diagramm, das schematischeinen Teil zeigt, der einen DPF einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor enthält,wobei ein DPF gemäß einervierten und fünftenAusführungsformender Erfindung verwendet wird;
[0055] 9 ein Blockdiagramm, daseine Temperatursteuerung in einer DPF-Zwangsregenerationssteuerungzeigt;
[0056] 10 ein Zeitdiagramm, dasErgebnisse (Ansaugluftmenge, Ist-DPF-Temperatur,Istauslaßtemperatur,Haupteinspritzmenge, Voreinspritzmenge, Abgas-λ) eines Experiments zeigt, indem eine erfindungsgemäße DPF-Zwangsregenerationssteuerungdurchgeführtwurde; und
[0057] 11 ein Diagramm, das schematischeinen Teil zeigt, der einen DPF einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor enthält,wobei ein DPF gemäß einersechsten Ausführungsformder Erfindung verwendet wird.
[0058] Bezugnehmendauf die Zeichnungen werden einige Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Abgasemissions-Begrenzungsvorrichtungfür einen Verbrennungsmotorbeschrieben.
[0059] Zuerstwird eine erste Ausführungsformbeschrieben.
[0060] 1 ist ein Diagramm, dasschematisch die Struktur einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor gemäß einerersten Ausführungsformder Erfindung zeigt. Die folgende Beschreibung wird auf der Grundlageder 1 gegeben.
[0061] Hierwird als Motor 1 ein Reihen-Vierzylinder-Dieselmotor (derim folgenden einfach als „Motor" bezeichnet wird)verwendet.
[0062] EineKraftstoffzufuhranlage fürden Motor 1 besteht zum Beispiel aus einer gemeinsamemVerteilerrohranlage. In dieser Anlage sind Injektoren (Kraftstoffeinspritzdüsen) 2 einzelnfür dieZylinder vorgesehen, und diese Injektoren 2 sind mit einem (nichtgezeigten) gemeinsamem Verteilerrohr verbunden. Jeder der Injektoren 2 istmit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 40 verbundenund eingerichtet, gemäß einemKraftstoffeinspritzbefehl von der ECU 40 geöffnet undgeschlossen zu werden, um Kraftstoff, der im gemeinsamem Verteilerrohraufbewahrt wird, mit einem hohen Druck zu einem gewünschtenZeitpunkt in seine zugehörigeVerbrennungskammer einzuspritzen. Insbesondere ist jeder Injektor 2 dazueingerichtet, imstande zu sein, leicht eine Anfangseinspritzung(Voreinspritzung), eine zusätzlicheEinspritzung, einen Stop der Kraftstoffeinspritzung und dergleichenzusätzlichzur Haupteinspritzung zur Hauptverbrennung durchzuführen. Da dieAnlage mit gemeinsamem Verteilerrohr allgemein bekannt ist, wirdeine detaillierte Beschreibung der Struktur der Anlage mit gemeinsamemVerteilerrohr hier weggelassen.
[0063] EinAnsaugrohr 6 ist durch einen Ansaugkrümmer 4 mit den Einlaßkanälen verbunden,die jeweils mit einem Einlaßventilversehen und mit einer der Verbrennungskammern 3 verbundensind, die einzeln den Zylindern des Motors 1 entsprechen.Ein Luftfilter 9 und eine Pumpe 8a eines Turboladers(Lader) 8 sind im Ansaugrohr 6 in Richtung desAnsaugluftstroms in dieser Reihenfolge angeordnet. Im Ansaugrohr 6 istferner in Richtung des Ansaugluftstroms stromabwärts des Turboladers 8 eineelektromagnetische Drosselklappe 5 zur Regelung der Ansaugluftmenge(Ansaugluftmenge) vorgesehen, und ein Luftmengenmesser (AFS) 7 zurDetektion der Ansaugluftmenge ist zwischen dem Luftfilter 9 unddem Turbolader 8 vorgesehen.
[0064] Esist eine Abgasleitung 12 durch einen Abgaskrümmer 10 mitden Auslaßkanälen verbunden, diejeweils mit einem Auslaßventilversehen und mit einer der Verbrennungskammern 3 verbundensind, die einzeln den Zylindern des Motors 1 entsprechen. EineTurbine 8b des Turboladers 8 ist in der Abgasleitung 12 angeordnet.
[0065] VomAbgaskrümmer 10 erstrecktsich ein AGR-Kanal 14. Das Anschlußende des AGR-Kanals 14 istmit dem Ansaugkrümmer 6 verbunden.Es ist ein elektromagnetisches AGR-Ventil 16 im AGR-Kanal 14 vorgesehen.
[0066] Inder Abgasleitung 12. ist ein Speicher-NO Abgaskatalysator 20 vorgesehen.Wie oben erwähnt, hatder Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 dieFunktion, daß ereinmal NO_x in einer oxidativen Atmosphäre speichert,in der das Luft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases (Abgas-λ)ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnisist, und NO_x in einer reduzierenden Atmosphäre zu N₂ (Stickstoff) oder dergleichen reduziert,in der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist und in der CO als Hauptbestandteilvorhanden ist. Insbesondere ist der Speicher- NO_x-Abgaskatalysator 20 soausgebildet, daß erPlatin (Pt), Rhodium (Rh) oder dergleichen als ein Edelmetall aufweist.Als Speichermaterial wird ein Alkalimetall, wie Barium (Ba) oderein Erdalkalimetall verwendet. Es ist zu beachten, daß der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 auch eineOxidationsfunktion und eine Dreiwegkatalysefunktion aufweisen kann.
[0067] Inder Abgasleitung 12 ist ein Temperatursensor (erster Temperatursensor) 18 zurDetektion der Temperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, an einer Stelle nahe derVerbrennungskammern 3, zum Beispiel im Abgaskrümmer 10 oderin einem der Auslaßkanäle vorgesehen,die einzeln den Zylindern entsprechen. In der Abgasleitung 12 istaußerdemein Temperatursensor (zweiter Temperatursensor) 22 zurDetektion der Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 anseinem Einlaß amSpeicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 vorgesehen,und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (λ-Sensor) 19 zurDetektion des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases (Abgas-λ) ist inRichtung des Abgasstroms gesehen stromaufwärts des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 vorgesehen.Es ist zu beachten, daß obwohlder Temperatursensor 18 in der in 1 gezeigten Struktur beispielhaft aneinem Auslaßkanalvorgesehen ist, der Ort des Temperatursensors 18 nichtauf dieses Beispiel beschränktist. Zum Beispiel kann er an irgendeiner Stelle stromabwärts derAuslaßkanäle und stromaufwärts desTurboladers 8 in der Abgasleitung 12 vorgesehenwerden.
[0068] DieECU 40 ist eine Steuereinrichtung zur Durchführung dergesamten Steuerung am Motor 1, der mit der erfindungsgemäßen Abgasemissions-Steuerungsvorrichtungfür denVerbrennungsmotor versehen ist.
[0069] AmEingang der ECU 40 sind verschiedene Sensoren, einschließlich desobenerwähntenLuftmengenmessers 7, Temperatursensoren 18 und 22 undein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 angeschlossen.
[0070] Anden Ausgang der ECU 40 sind verschiedene Vorrichtungeneinschließlichder obenerwähntenInjektoren 2, die Drosselklappe 5 und das AGR-Ventil 16 angeschlossen.Auf der Grundlage von Informationen verschiedener Art, die in dieECU eingespeist werden, werden Werte für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ), die Kraftstoffeinspritzmenge,Ansaugluftmenge und dergleichen bestimmt, wird ein Kraftstoffeinspritzmengen-Befehlssignalan die Injektoren 2 ausgesendet, wird ein Ansaugluftmengen-Befehlssignalan die Drosselklappe 5 ausgesendet, und werden andere Signalean andere Vorrichtungen ausgesendet.
[0071] Wieoben erwähnt,wird SO_x (schädlicher Bestandteil) im Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 mit NO_x gespeichert (S-Vergif tung), und das gespeicherteSO_x verringert die Kapazität des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20, NO_x zu speichern. Folglich ist er dafür eingerichtet,daß wenndie im Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 gespeicherte SO_x-Menge eine vorbestimmte Menge erreicht,das gespeicherte SO_x freigesetzt und entferntwird, oder mit anderen Worten eine S-Spülung durchgeführt wird.Obwohl die im Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 gespeicherteSO_x-Mengeabgeschätztbzw. berechnet wird, zum Beispiel in der vorliegenden Ausführungsformauf der Grundlage der Betriebszeit des Motors 1 usw., kannsie auf eine andere Weise detektiert werden (Schwefel-Ablagerungsdetektionseinrichtung,Ablagerungsdetektionseinrichtung).
[0072] Wieoben erwähnt,ist es notwendig, um eine S-Spülungdurchzuführen,eine reduzierende Atmosphärefür denSpeicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 zu bildenund die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 aufeine vorbestimmte hohe Temperatur T₁ (zumBeispiel 650°)zu erhöhen.In der vorliegenden Ausführungsformwird die Steuerbarkeit der Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 verbessert,so daß eineS-Spülungmit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeit durchgeführt werdenkann.
[0073] Imfolgenden wird der S-Spülsteuerungsprozeß (Schwefelfreisetzungseinrichtung,Freisetzungssteuereinrichtung) in der Abgasemissions-Steuerungsvorrichtunggemäß der erstenAusführungsform derErfindung mit der oben beschriebenen Struktur im Detail beschrieben.
[0074] 2 ist ein Blockdiagramm,das eine λ-Steuerungzur Bildung einer reduzierenden Atmosphäre für den Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 zeigt,und 3 ist ein Blockdiagramm,das die Temperatursteuerung zur Erhöhung der Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 aufeine vorbestimmte hohe Temperatur T₁ zeigt.Die folgende Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 gegeben.
[0075] Zuerstwird im Block B10, wie in 2 gezeigt,um eine reduzierende Atmosphärefür den Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 zu bilden,ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis(Soll-λ)für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases (Abgas-λ)bestimmt.
[0076] Hierwird, um eine Zunahme des NO_x oder HC, COund dergleichen zu verhindern, die im Abgas enthalten sind, wenndie Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 erhöht wird,das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Soll-λ) so eingestellt, daß es zumBeispiel das stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnis(λ = 1,0)annimmt. Das Soll-λ muß nichtnotwendigerweise das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1,0) sein.Es kann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnissein, so lange es nicht zu einer extremen Zunahme von NO_x oder HC, CO und dergleichen führt, dieim Abgas enthalten sind.
[0077] ImBlock B12 wird die Ansaugluftmenge (Ansaugluftmenge) durch den Luftmengenmesser 7 detektiert.Dann wird im Block B14 eine Gesamteinspritzmenge für Kraftstoff,der aus den Injektoren 2 eingespritzt wird, auf der Grundlageder detektierten Ansaugluftmenge bestimmt, so daß das Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases (Ist-λ) gleichdem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird.
[0078] Daeine kleine Menge Kraftstoff vor der Haupteinspritzung voreingespritztwird, um die Verbrennung zu stabilisieren, die durch die Haupteinspritzungerzeugt wird, und dadurch das Motordrehmoment zu stabilisieren,wird hier eine Voreinspritzmenge für Kraftstoff im Block B16 bestimmt.Dann wird im Block B18 eine Differenz zwischen der Gesamteinspritzmengeund der Voreinspritzmenge für Kraftstoffals eine Grundhaupteinspritzmenge erhalten. Das Verhältnis derVoreinspritzmenge zur Grundhaupteinspritzmenge kann auf der Grundlage desBetriebszustands des Motors in Hinblick auf die Motordrehmomentstabilität geeignetbestimmt werden.
[0079] ImBlock B20 wird das Ist-λ,d.h. das Ist-λ des Abgasesdurch den λ-Sensor 19 detektiert.Im Block B22 wird eine Differenz zwischen dem Soll-λ und demIst-λ detektiert,und die detektierte Differenz wird in einen Korrekturbetrag für die Kraftstoffeinspritzmengeumgewandelt. Dann wird im Block B24 dieser Korrekturbetrag für die Kraftstoffeinspritzmengezur obenerwähntenGrundhaupteinspritzmenge addiert, um eine Haupt einspritzmenge zubestimmen, mit der Kraftstoff tatsächlich eingespritzt werdensollte, um das Abgas-λ gleichdem Soll-λ zumachen.
[0080] Wiein 3 gezeigt, wird imBlock B30 eine Grunddrosselklappenposition für die Drosselklappe 5 aufder Grundlage des Betrags, mit dem ein Fahrer ein Gaspedal betätigt hat,und der Motordrehzahl Ne bestimmt (Grunddrosselklappenposition-Einstelleinrichtung).
[0081] ImBlock B32 wird die Temperatur, mit der Abgas aus den Verbrennungskammern 3 desMotors 1 ausgestoßenwerden und in den Turbolader 8 strömen sollte, wenn der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 dievorbestimmte hohe Temperatur T₁ (zum Beispiel650°C) erreichthat, die eine Abgaskatalysator-Solltemperaturist, im voraus auf der Grundlage eines Experiments oder dergleichenals eine Grundauslaßtemperaturfestgelegt (Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung).
[0082] ImBlock B36 wird die Abgaskatalysator-Isttemperatur, d.h. die Isttemperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 anseinem Einlaß durchden Temperatursensor 22 detektiert. Im Block B38 wird eineDifferenz zwischen der Abgaskatalysator-Isttemperatur und der Abgaskatalysator-Solltemperatur,die im Block B34 vorbestimmt wird, d.h. der hohen Temperatur T₁ detektiert. Dann wird im Block B40 diedetektierte Differenz zur obenerwähnten Grundauslaßtemperaturaddiert, um eine Sollauslaßtemperaturfür Abgaszu bestimmen, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt (Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung).
[0083] Wenndie Sollauslaßtemperaturzu hoch ist, könnenBestandteile der Abgasanlage, wie der Turbolader 8, derSpeicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 und einanderer Abgaskatalysator überhitztwerden. Folglich wird im Block B39 die Sollauslaßtemperatur auf einen Wertbeschränkt,der die Wärmebeständigkeitensolcher Bestandteile der Abgasanlage nicht überschreitet. Mit anderen Wortenwird die Sollauslaßtemperaturso festgelegt, daß siedie Wärmebeständigkeitenvon Bestandteilen der Abgasanlage, wie des Turboladers 8 unddes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 nicht überschreitet.Dadurch wird verhindert, daß derTurbolader 8, der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 unddergleichen durch Überhitzungbeschädigtwerden.
[0084] ImBlock 42 wird die Istauslaßtemperatur, d.h. die Isttemperaturdes Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, durch den Temperatursensor 18 detektiert.Im Block B44 wird eine Differenz zwischen der Istauslaßtemperaturund der Sollauslaßtemperaturdetektiert, und die detektierte Differenz wird in einen Korrekturbetragfür dieDrosselklappenposition der Drosselklappe 5 umgewandelt.
[0085] 4 zeigt experimentelle Daten über die Abgaskatalysatortemperatur,die die Erfinder erhielten, indem sie die Ansaugluftmenge durcheine Änderungder Drosselklappenposition unter der Bedingung änderten, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einenDieselmotor fest war (zum Beispiel beim stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, d.h. λ = 1,0 lag).Dies bestätigt,daß dieAnsaugluftmenge und die Abgaskatalysatortemperatur proportionalsind, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fest ist. Mit anderenWorten steigt dann, wenn die Drosselklappenposition geändert wird,um die Öffnungder Drosselklappe unter der Bedingung zu erhöhen, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis festist, die Temperatur des Abgases entsprechend, und folglich steigtdie Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 entsprechend.
[0086] Folglichwird in der vorliegenden Ausführungsformauf der Grundlage dieser Proportionalitätsbeziehung, die in 4 gezeigt wird, die Differenzzwischen der Istauslaßtemperaturund der Sollauslaßtemperaturin einen Korrekturbetrag fürdie Ansaugluftmenge und folglich einen Korrekturbetrag für die Drosselklappenpositionumgewandelt.
[0087] Nachdemder Korrekturbetrag fürdie Drosselklappenposition auf diese Weise erhalten wird, wird dieserKorrekturbetrag zur Grunddrosselklappenposition addiert, um im BlockB46 eine Solldrosselklappenposition zu bestimmen.
[0088] Esist zu beachten, daß nachdemdie Solldrosselklappenposition bestimmt wird, die Drosselklappe 5 zurSolldrosselklappenposition hin gesteuert wird, so daß sich dieAnsaugluftmenge ändert. Diese Änderungder Ansaugluftmenge wird zur λ-Steuerung,die in 2 gezeigt wird,geeignet rückgeführt, sodaß dasAbgas-λ sogesteuert werden kann, daß esimmer gleich dem Soll-λ ist.
[0089] Die λ-Steuerungund die Temperatursteuerung werden in einer untrennbaren integriertenWeise wiederholt. Dadurch wird die Temperatur des Abgases auf dieSollauslaßtemperaturerhöht,so daß die Temperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 zufriedenstellendso gesteuert wird, daß siedie Abgaskatalysator-Solltemperatur annimmt, d.h. die vorbestimmtehohe Temperatur T1.
[0090] Wenndie Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 eineAbgaskatalysator-Solltemperatur erreicht, d.h. die vorbestimmtehohe Temperatur T₁, wird die Freisetzungdes SO_x, das im Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 gespeichertist, d.h. die Entfernung des SO_x durch Reduktion,zufriedenstellend beschleunigt, da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases (Abgas-λ)so gesteuert wird, daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1,0) annimmt.
[0091] Folglichwird die Entfernung des SO_x, das im Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 gespeichertist, vollendet und die Kapazitätdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20,NO_x zu speichern, wird zufriedenstellendregeneriert. Tatsächlichwird die Zeit, die erforderlich ist, um die Entfernung von SO_x zu vollenden, nachdem die Temperatur desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 dievorbestimmte hohe Temperatur T₁ erreicht,im voraus bestimmt, und die S-Spülungwird überdie bestimmte Zeit durchgeführt.
[0092] Wieoben beschrieben, wird in der S-Spülsteuerung gemäß der erstenAusführungsformder Erfindung die Temperatur, mit der Abgas aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen werdenund in den Turbolader 8 fließen sollte, wenn der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 die vorbestimmte hoheTemperatur T₁ erreicht hat, als eine Grundauslaßtemperaturfestgelegt. Es ist ein Temperatursensor 22 zur Detektionder Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 amSpeicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 vor gesehen,und es ist ein Temperatursensor 18 zur Detektion der Temperaturdes Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, im Abgaskrümmer 10 odereinem der Auslaßkanäle vorgesehen.Indem eine Differenz zwischen der vorbestimmten hohen TemperaturT₁, die eine Abgaskatalysator-Solltemperaturist, und der Temperatur, die durch den Temperatursensor 22 detektiertwird, zur Grundauslaßtemperaturaddiert wird, wird eine Sollauslaßtemperatur für Abgasbestimmt, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, und es wird eine Temperatursteuerungso durchgeführt,daß diedurch den Temperatursensor 18 detektierte Temperatur gleichdieser Sollauslaßtemperaturwird.
[0093] Folglichkann in der erfindungsgemäßen S-Spülsteuerungselbst dann, wenn der Abgaskanal insbesondere aufgrund des Vorhandenseinsdes Turboladers 8 eine große Wärmekapazität aufweist, die Temperaturdes Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, zufriedenstellend so gesteuertwerden, daß siegenau eine geeignete Temperatur annimmt, und folglich kann die Temperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 schnellauf die vorbestimmte hohe Temperatur T₁ erhöht werden.Da die λ-Steuerungund die Temperatursteuerung wiederholt werden, kommt ferner dieTemperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 dervorbestimmten hohen Temperatur T₁ näher. Dadie Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 der vorbestimmtenhohen Temperatur T₁ näher kommt, kommt die Sollauslaßtemperaturder Grundauslaßtemperaturnäher.Dies bedeutet, daß dieTemperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, schließlich zufriedenstellend zurGrundauslaßtemperaturhin gesteuert werden kann, und folglich die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 der vorbestimmtenhohen Temperatur T₁ zufriedenstellend ohneFluktuationen angenähertwerden kann. Folglich verbessert sich unter der erfindungsgemäßen S-Spülsteuerungdie Steuerbarkeit der Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20,so daß dieS-Spülung mitgutem Ansprechen und hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
[0094] Dadie Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 gesteuertwerden kann, indem die Drosselklappenposition der Drosselklappe 5 gesteuertwird, kann ferner die Temperatursteuerung am Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 leicht durchgeführt werden.
[0095] Zusätzlich zuden obenerwähntenexperimentellen Daten zeigt 4 außerdem experimentelleDaten überdas Auftreten von Rauch (schwarzer Qualm), die die Erfinder durcheine Änderung,d.h. Verzögerungdes Kraftstoffeinspritzzeitpunktes für die Injektoren 2 erhielten. 4 bestätigt, daß unter der Bedingung, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fest ist,das Rauchvorkommen stärkerunterdrücktwird, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mehr verzögert wird.
[0096] Folglichwird in der erfindungsgemäßen S-Spülsteuerungder Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in einem großen Maß verzögert, während die oben beschriebene λ-Steuerungund die Temperatursteuerung durchgeführt werden. Gemäß 4 ist es unter der Bedingung,daß dasLuft/Kraftstoff-Verhältnisfest ist (zum Beispiel beim stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnis,d.h. λ =1,0), wünschenswert,daß derKraftstoffeinspritzzeitpunkt so verzögert wird, daß er hinsichtlichdes ATDC 35° odermehr beträgt.Noch wünschenswertersollte der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt so verzögert werden, daß er hinsichtlichdes ATDC 40° odermehr beträgt.
[0097] Indiesem Fall kann die Steuerbarkeit der Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators verbessert werden undgleichzeitig kann die Raucherzeugung verhindert werden, obwohl häufig Rauchim Dieselmotor erzeugt wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases so gesteuert wird, daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisoder ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
[0098] Wenndie S-Spülungdurchgeführtwird, ist es wünschenswert,daß dasAGR-Ventil 16 vollständig geschlossensein sollte. In diesem Fall fließt das Hochtemperatur-Abgasnicht durch den AGR-Kanal 14 in die Ansauganlage, so daß verhindertwird, daß Bestandteileder Ansauganlage, wie das AGR-Ventil 16, durch Ü berhitzungbeschädigtwerden. Ferner unterdrücktes auch die Raucherzeugung.
[0099] 5 ist ein Zeitdiagramm,das Ergebnisse (Motordrehmoment, Ansaugluftmenge, Abgaskatalysator-Isttemperatur,Istauslaßtemperatur,Haupteinspritzmenge, Voreinspritzmenge, Abgas-λ,Rauchvorkommen) eines Experiments zeigt, in dem die oben beschriebeneS-Spülsteuerungdurchgeführt wurde.In 5 werden außerdem dieAbgaskatalysator-Isttemperatur und die Istauslaßtemperatur in dem Fall alsunterbrochene Linie gezeigt, in dem der Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorohne Fluktuationen temperaturgesteuert wurde, indem nur der Temperatursensor 22 zurDetektion der Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 vorgesehenwurde. Ferner werden die Abgaskatalysator-Isttemperatur und dieIstauslaßtemperaturin dem Fall als strichpunktierte Linie gezeigt, in dem der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator temperaturgesteuert wurde,wobei eine katalytische Reaktion verwendet wurde, indem eine zusätzlicheEinspritzung durchgeführtwurde. Wie 5 zeigt,kann die erfindungsgemäße S-Spülsteuerung,währendsie das Abgas-λ zufriedenstellendauf einem festen Wert hält,Fluktuationen des Motordrehmoments fast verhindert und das Rauchvorkommenauf einem niedrigen Niveau hält,die Auslaßtemperaturschneller erhöhen,d.h. die Temperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, und folglich die Abgaskatalysatortemperatur,d.h. die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20, schnellerauf die vorbestimmte hohe Temperatur T₁ (650°C, zum Beispiel)erhöhen,verglichen mit dem Fall, in dem nur der Temperatursensor 22 vorgesehenist (unterbrochene Linie), und dem Fall, in dem die katalytische Reaktionverwendet wird (strichpunktierte Linie). Ferner kann die erfindungsgemäße S-Spülsteuerungzufriedenstellend die Auslaßtemperaturzur Grundauslaßtemperaturhin steuern, und folglich die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators zufriedenstellend dervorbestimmten hohen Temperatur T₁ ohne Fluktuationenannähern.
[0100] Imoben beschriebenen Fall wird das Soll-λ so eingestellt, daß es dasstöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1,0) vondem Zeitpunkt an ist, wo die Temperatur des Abgases beginnt, erhöht zu werden,bis die S-Spülungbeendet ist. Alternativ kann das Soll-λ so eingestellt werden, daß es einLuft/ Kraftstoff-Verhältnisist, das magerer als das stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisist, bis die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 dievorbestimmte hohe Temperatur T₁ erreicht,und dann so geändertwerden, daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnis(λ = 1,0)annimmt.
[0101] Alternativkann das Soll-λ soeingestellt werden, daß esein Luft/Kraftstoff-Verhältnisist, das von dem Zeitpunkt an, wenn die S-Spülsteuerung gestartet wird,fetter als das stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnis(λ = 1,0)ist, so lange es nicht zu einer extremen Zunahme von HC, CO unddergleichen führt,die im Abgas enthalten sind.
[0102] Imfolgenden wird eine Variante der ersten Ausführungsform beschrieben.
[0103] Inder oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird, wenn die S-Spülung durchgeführt wird,das Soll-λ soeingestellt, daß eszum Beispiel 1,0 beträgt,und die Solldrosselklappenposition wird gemäß dem Blockdiagramm der 3 gesteuert, das die Temperatursteuerungzeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Artund Weise beschränkt.Insbesondere kann die erste Ausführungsformwie folgt modifiziert werden: In der S-Spülung wirddie Ansaugluftmenge nicht so gesteuert, daß sie sich ändert. Stattdessen ist eineAnsaugluftdrosseleinrichtung zur Reduzierung der Ansaugluftmenge aufeine vorbestimmte Menge (indem die Drosselklappe 5 so gesteuertwird, daß siezum Beispiel eine vorbestimmte reduzierte Öffnung aufweist) vorgesehen,und es werden eine Grundvoreinspritzmenge und eine Sollvoreinspritzmengein den BlöckenB30 bzw. B46 in 3 bestimmt.Indem die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Grundvoreinspritzmengeund der Sollvoreinspritzmenge gesteuert wird, wird die Temperaturdes Abgases so geregelt, daß sieeine vorbestimmte hohe Temperatur annimmt.
[0104] Alsnächsteswird eine zweite Ausführungsformbeschrieben.
[0105] 6 ist ein Diagramm, dasschematisch die Struktur einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor gemäß einer zweitenAusführungsformder Erfindung zeigt, die im folgenden beschrieben wird. Es ist zubeachten, daß sich 6 von 1 nur darin unterscheidet, daß sie denTurbolader 8 nicht enthält.In anderer Hinsicht ist die Struktur in 6 dieselbe wie in 1. Ferner werden die Blockdiagramme,die die S-Spülsteuerungin der zweiten Ausführungsformzeigen, dieselben wie die 2 und 3 sein. Folglich wird dieBeschreibung der Struktur und des S-Spülsteuerungsprozesses hier weggelassen.Da der Turbolader 8 nicht vorgesehen ist, ist nur der Temperatursensor 18 imAbgaskrümmer 10 odereinem der Auslaßkanäle vorgesehen.Ferner wird in 3 imBlock B40 eine Sollauslaßtemperaturfür Abgasbestimmt, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,und die Temperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,wird als eine Istauslaßtemperaturdurch den Temperatursensor 18 im Block B42 detektiert.
[0106] Insbesonderewird in der S-Spülsteuerung gemäß der zweitenAusführungsformder Erfindung die Temperatur, mit der Abgas aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen werdensollte, wenn der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 einevorbestimmte hohe Temperatur T₁ erreichthat, als eine Grundauslaßtemperaturfestgelegt. Ferner ist ein Temperatursensor 22 zur Detektionder Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 amSpeicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 vorgesehen,und es ist ein Temperatursensor 18 zur Detektion der Temperaturdes Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,im Abgaskrümmer 10 odereinem der Auslaßkanäle vorgesehen.Indem eine Differenz zwischen der vorbestimmten hohen TemperaturT₁, die eine Abgaskatalysator-Solltemperaturist, und der Temperatur, die durch den Temperatursensor 22 detektiertwird, zur Grundauslaßtemperaturaddiert wird, wird eine Sollauslaßtemperatur für Abgasbestimmt, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,und es wird eine Temperatursteuerung so durchgeführt, daß die durch den Temperatursensor 18 detektierteTemperatur gleich der Sollauslaßtemperaturwird.
[0107] Folglichkann in der S-Spülsteuerunggemäß der zweitenAusführungsformselbst dann, wenn die Temperatur des Abgases fällt, zum Beispiel, weil die Abgasleitung 12 langist und die thermische Energie des Abgases verbraucht, die Temperaturdes Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,zufriedenstellend so gesteuert werden, daß sie genau eine geeigneteTemperatur annimmt, und daher kann der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 dievorbestimmte hohe Temperatur T₁ schnellerreichen. Die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 kannzufriedenstellend der vorbestimmten hohen Temperatur T₁ ohneFluktuationen angenähertwerden. Folglich verbessert sich die Steuerbarkeit der Temperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20,so daß dieS-Spülungmit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeit durchgeführt werdenkann.
[0108] Alsnächsteswird eine dritte Ausführungsformbeschrieben. 7 ist einDiagramm, das schematisch die Struktur einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor gemäß einerdritten Ausführungsformder Erfindung zeigt, die im folgenden beschrieben wird. Es ist zu beachten,daß sich 7 von 6 nur darin unterscheidet, daß ein Oxidationsabgaskatalysator 24 stromaufwärts desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 vorgesehenist. In anderer Hinsicht ist die Struktur in 7 dieselbe wie in 6. Ferner werden die Blockdiagramme,die die S-Spülsteuerungin der dritten Ausführungsformzeigen, dieselben wie die 2 und 3 sein. Folglich wird dieBeschreibung der Struktur und des S-Spülsteuerungsprozesses hier weggelassen.
[0109] Insbesonderewird in der S-Spülsteuerung gemäß der drittenAusführungsformder Erfindung, wie in der zweiten Ausführungsform, die Temperatur, mitder Abgas aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen werdensollte, wenn der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 einevorbestimmte hohe Temperatur T₁ erreichthat, als eine Grundauslaßtemperatur festgelegt.Ferner ist ein Temperatursensor 22 zur Detektion der Temperaturdes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 am Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 vorgesehen,und es ist ein Temperatursensor 18 zur Detektion der Temperaturdes Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 aus gestoßen wird,im Abgaskrümmer 10 odereinem der Auslaßkanäle vorgesehen.Indem eine Differenz zwischen der vorbestimmten hohen TemperaturT₁, die eine Abgaskatalysator-Solltemperaturist, und der Temperatur, die durch den Temperatursensor 22 detektiertwird, zur Grundauslaßtemperaturaddiert wird, wird eine Sollauslaßtemperatur für Abgasbestimmt, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,und es wird eine Temperatursteuerung so durchgeführt, daß die durch den Temperatursensor 18 detektierteTemperatur gleich der Sollauslaßtemperaturwird.
[0110] Folglichkann in der S-Spülsteuerunggemäß der drittenAusführungsformselbst dann, wann der Abgaskanal insbesondere aufgrund des Vorhandenseinsdes Oxidationsabgaskatalysators 24 eine große Wärmekapazität aufweist,die Temperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,zufriedenstellend so gesteuert werden, daß sie genau eine geeigneteTemperatur aufweist, und daher kann der Speicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 dievorbestimmte hohe Temperatur T₁ schnellerreichen. Die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 kannfolglich zufriedenstellend der vorbestimmten hohen Temperatur T₁ ohne Fluktuationen angenähert werden.Folglich verbessert sich die Steuerbarkeit der Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20, so daß die S-Spülung mitgutem Ansprechen und hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
[0111] Inder oben beschriebenen Ausführungsform istder Oxidationsabgaskatalysator 24 stromaufwärts vomSpeicher-NO_x-Abgaskatalysator 20 vorgesehen. Außerdem können dann,wenn ein Partikelfilter, wie späterbeschrieben, anstelle des Oxidationsabgaskatalysators 24 vorgesehenist, ähnlicheEffekte erhalten werden.
[0112] Esist offensichtlich, daß derTurbolader 8 zusätzlichzum Oxidationsabgaskatalysator 24 oder dergleichen vorgesehenwerden kann.
[0113] Alsnächsteswird eine vierte Ausführungsformbeschrieben. Die vierte Ausführungsformunterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, daß ein Dieselpartikelfilter(der im folgenden mit DPF abgekürztwird) 20',wie in 8 ge zeigt, anstelle desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 inder ersten Ausführungsformverwendet wird, die in 1 gezeigtwird. Die Beschreibung von Merkmalen, die mit der ersten Ausführungsformgemeinsam sind, wird weggelassen, und es werden im folgenden nur sichunterscheidende Merkmale beschrieben.
[0114] Wieoben angegeben, enthältAbgas Feststoffe (schädlicheBestandteile, die im folgenden als FS abgekürzt werden) als schädliche Bestandteile, undder DPF 20' istvorgesehen, um die FS zu sammeln. Da sich die FS im DPF 20' ansammeln,nehmen der Abgasdruck und folglich der Abgaswiderstand allmählich zu.Dies führtzu einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs. Folglich werdendann, wenn die Menge der abgelagerten FS eine vorbestimmte Mengeerreicht, die abgelagerten FS durch Verbrennung entfernt, um denDPF 20' zwangsweise zuregenerieren (Zwangsregeneration des DPF).
[0115] Wiedie obenerwähnteSO_x-Menge wird die Menge der abgelagertenFS zum Beispiel auf der Grundlage der Betriebszeit des Motors 1 usw.berechnet. Sie kann auf eine andere Weise detektiert werden (aufder Grundlage einer Differenz zwischen einem Druck vor dem DPF undeinem Druck nach dem DPF) (Feststoff-Ablagerungsdetektionseinrichtung,Ablagerungsdetektionseinrichtung).
[0116] Umdie DPF-Zwangsregeneration durchzuführen, ist es notwendig, dieTemperatur des DPF 20' aufeine vorbestimmte hohe Temperatur T₁' (650 bis 700°C, zum Beispiel)zu erhöhen.In der vorliegenden Ausführungsformwird die Steuerbarkeit der Temperatur des DPF 20' verbessert,so daß die DPF-Zwangsregenerationmit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeit durchgeführt werdenkann.
[0117] Eswird im folgenden im Detail der DPF-Zwangsregenerations-Steuerungsprozeß (Zwangsregenerationseinrichtung,Freisetzungssteuereinrichtung) in der Emissionssteuerungsvorrichtunggemäß der viertenAusführungsformder Erfindung mit der oben beschriebenen Struktur beschrieben.
[0118] Inder vierten Ausführungsformwird bis die Temperatur des DPF die vorbestimmte hohe TemperaturT₁' erreicht,eine λ-Steuerung gemäß dem Blockdiagrammder 2 durchgeführt, wie inder S-Spülung,währendeine Temperatursteuerung gemäß einemBlockdiagramm der 9 anstelledesjenigen der 3 durchgeführt wird.
[0119] Wiegezeigt in 2, wird imBlock B10 ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Soll-λ) für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases bestimmt. Hier wird, um eine Zunahme des NO_x oderHC, CO und dergleichen zu verhindern, die im Abgas enthalten sind,wenn die Temperatur des DPF 20' erhöht wird, das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Soll-λ) so eingestellt,daß eszum Beispiel das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1,0) ist.Das Soll-λ muß nichtnotwendigerweise das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1,0) sein.Es kann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnissein, d.h. ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das fetter oder magererals das stöchiometrischeLuft/ Kraftstoff-Verhältnisist, so lange es nicht zu einer extremen Zunahme des NO_x oderHC, CO und dergleichen führt,die im Abgas enthalten sind. Nachdem die Blöcke B12 bis B22 ausgeführt sind,wird im Block B24 eine Haupteinspritzmenge bestimmt, mit der Kraftstofftatsächlicheingespritzt werden sollte, um das Abgas-λ gleich dem Soll-λ zu machen.Die Erläuterungder BlöckeB12 bis B24 ist wie oben angegeben und wird hier weggelassen.
[0120] Wiein 9 gezeigt, wird imBlock B30 eine Grunddrosselklappenposition für die Drosselklappe 5 bestimmt(Grunddrosselklappenpositions-Einstelleinrichtung). Im Block B32wird die Temperatur, mit der Abgas aus den Verbrennungskammern 3 des Motors 1 ausgestoßen werdenund in den Turbolader 8 fließen sollten, wenn der DPF 20' die vorbestimmte hoheTemperatur T₁' erreicht hat, die eine Soll-DPF-Temperaturist, als eine Grundauslaßtemperaturbestimmt (Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung).
[0121] ImBlock B36' wirddie Ist-DPF-Temperatur, d.h. die Isttemperatur des DPF 20' an seinem Einlaß durchden Temperatursensor 22 detektiert. Im Block B38 wird eineDifferenz zwischen der Ist-DPF-Temperatur und der im Block B34' vorbestimmten Soll- DPF-Temperatur, d.h.der hohen Temperatur T₁', detektiert. Dann wird im Block B40die detektierte Differenz zur obenerwähnten Grundauslaßtemperatur addiert,um eine Sollauslaßtemperaturfür Abgaszu bestimmen, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt (Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung).Es ist zu beachten, daß dieSollauslaßtemperaturauf einen Wert beschränktwird, der die Wärmebeständigkeiten derBestandteile der Abgasanlage nicht überschreitet, wie oben festgestellt.
[0122] ImBlock B42 wird die Istauslaßtemperatur, d.h.die Isttemperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, durch den Temperatursensor 18 detektiert.Im Block B44 wird eine Differenz zwischen der Istauslaßtemperaturund der Sollauslaßtemperaturdetektiert, und die detektierte Differenz wird auf der Grundlageder in 4 gezeigten Proportionalitätsbeziehungin einen Korrekturbetrag fürdie Drosselklappenposition der Drosselklappe 5 umgewandelt.Dann wird im Block B46 dieser Korrekturbetrag zur Grunddrosselklappenpositionaddiert, um eine Solldrosselklappenposition zu bestimmen.
[0123] Außerdem wirdin der vorliegenden Ausführungsformeine Änderungder Ansaugluftmenge geeignet zur λ-Steuerung,die in
[0124] 2 gezeigt wird, rückgeführt, sodaß das Abgas-λ so gesteuertwerden kann, daß esimmer gleich dem Soll-λ ist.Folglich steigt die Temperatur des Abgases auf die Sollauslaßtemperatur,so daß dieTemperatur des DPF 20' zufriedenstellendso gesteuert wird, daß siedie Soll-DPF-Temperatur, d.h. die vorbestimmte hohe Temperatur T₁' annimmt.
[0125] Zueiner vorbestimmten Zeit, nachdem die Temperatur des DPF 20' die Soll-DPF-Temperatur, d.h.die vorbestimmte hohe Temperatur T₁' erreicht hat, wirddas Soll-λ aufein Luft/Kraftstoff- Verhältnis (1,3 < λ ≤ 1,5, zumBeispiel) geändert,das magerer als das stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1,0) ist.Wenn das Soll-λ aufein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis(1,3 < λ ≤ 1,5, zumBeispiel) wie dieses geändertist, kann der Sauerstoffmangel behoben werden, während der Abfall der Temperaturdes Abgases, der durch die Zunahme der Ansaugluftmenge verursachtwird, und folglich der Abfall der Temperatur des DPF 20' so weit wiemöglichverhindert werden kann. Folglich kann die Verbrennung der FS zufriedenstellendbeschleunigt werden.
[0126] Sowird die Verbrennung der FS, die im DPF 20' angesammelt sind, vollendet, sodaß dieFS, die im DPF 20' gesammeltsind, aus dem DPF 20' entferntwerden. Folglich wird der DPF 20' zufriedenstellend regeneriert.Tatsächlichwird die Vollendung der Verbrennung der FS, nachdem die Temperaturdes DPF 20' dievorbestimmte hohe Temperatur T₁' erreicht, auf derGrundlage einer Differenz zwischen einem Druck vor dem DPF 20' und einem Drucknach dem DPF 20' undeiner Information aus einem anderen Temperatursensor bestimmt, derstromabwärts vomDPF 20' vorgesehenist. Alternativ kann es so eingerichtet werden, daß die Zeit,die erforderlich ist, um die Verbrennung der FS zu vollenden, aufder Grundlage der Menge der FS, die sich im DPF 20' gesammelt undabgelagert haben, und der Temperatur im voraus bestimmt wird, diezur Regeneration des DPF 20' bestimmtwird, und daß dieDPF-Zwangsregenerationssteuerung über diese bestimmte Zeit durchgeführt wird.
[0127] Wieoben beschrieben, wird in der DPF-Zwangsregenerationssteuerung gemäß der viertenAusführungsformder Erfindung die Temperatur, mit der Abgas aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen werdenund in den Turbolader 8 fließen sollte, wenn die Temperaturdes DPF 20' dievorbestimmte hohe Temperatur T₁' erreicht hat, alseine Grundauslaßtemperaturfestgelegt. Es ist ein Temperatursensor 22 zur Detektionder Temperatur des DPF 20' amDPF 20' vorgesehen,und es ist ein Temperatursensor 18 zur Detektion der Temperaturdes Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen undin den Turbolader 8 strömt,im Abgaskrümmer 10 odereinem der Auslaßkanäle vorgesehen.Indem eine Differenz zwischen der vorbestimmten hohen TemperaturT₁',die eine Soll-DPF-Temperatur ist, und der Temperatur, die durchden Temperatursensor 22 detektiert wird, zur Grundauslaßtemperaturhinzugefügtwird, wird eine Sollauslaßtemperaturfür Abgas,das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, bestimmt, und die Temperatursteuerungwird so durchgeführt,daß dieTemperatur, die durch den Temperatursensor 18 detektiertwird, gleich der Sollauslaßtemperaturwird.
[0128] Folglichkann in der erfindungsgemäßen DPF-Zwangsregenerationssteuerungselbst dann, wenn die Abgasleitung eine große Wärmekapazität aufweist, insbesondere aufgrunddes Vorhandenseins des Turboladers 8, die Temperatur desAbgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund in den Turbolader 8 strömt, zufriedenstellend so gesteuertwerden, daß siegenau eine geeignete Temperatur annimmt, und folglich kann die Temperaturdes DPF 20' schnellauf die vorbestimmte hohe Temperatur T₁' erhöht werden.Da ferner die λ-Steuerungund die Temperatursteuerung wiederholt werden, kommt die Temperaturdes DPF 20' der vorbestimmtenhohen Temperatur T₁' näher.Wenn die Temperatur des DPF 20' der vorbestimmten hohen TemperaturT₁' näher kommt,kommt die Sollauslaßtemperaturder Grundauslaßtemperaturnäher. Diesbedeutet, daß dieTemperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird undin den Turbolader 8 strömt,schließlichzufriedenstellend zur Grundauslaßtemperatur hin gesteuert werdenkann, und folglich kann die Temperatur des DPF 20' zufriedenstellendder vorbestimmten hohen Temperatur T₁' ohne Fluktuationenangenähert werden.Folglich verbessert sich unter der erfindungsgemäßen DPF-Zwangsregenerationssteuerung die Steuerbarkeitder Temperatur des DPF 20', sodaß dieDPF-Zwangsregeneration mit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeitdurchgeführtwerden kann.
[0129] Daferner die Temperatur des DPF 20' gesteuert werden kann, indem dieDrosselklappenposition der Drosselklappe 5 gesteuert wird,kann die Temperatursteuerung am DPF 20' leicht durchgeführt werden.
[0130] Außerdem istes in der DPF-Zwangsregenerationssteuerung wünschenswert, daß während die λ-Steuerungund die Temperatursteuerung durchgeführt werden, der Kraftstoffeinspritzzeitpunktso verzögertwerden sollte, daß erauf der Grundlage der 4 hinsichtlichdes ATDC zum Beispiel 35° oder mehrbeträgt.Noch wünschenswertersollte der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zum Beispiel so verzögert werden,daß erhinsichtlich des ATDC 40° odermehr beträgt.In diesem Fall kann die Steuerbarkeit der Temperatur des DPF 20' verbessertwerden, und gleichzeitig kann die Raucherzeugung verhindert werden.
[0131] Auchin dieser Ausführungsformist es wünschenswert,daß dasAGR-Ventil 16 vollständiggeschlossen sein sollte. In diesem Fall wird verhindert, daß Bestandteileder Ansauganlage, wie das AGR-Ventil 16 durch Überhitzungbeschädigtwerden, und die Raucherzeugung wird weiter unterdrückt.
[0132] 10 ist ein Zeitdiagramm,das ähnlichzu dem der 5 ist, dasdie Ergebnisse (Ansaugluftmenge, Ist-DPF-Temperatur, Istauslaßtemperatur, Haupteinspritzmenge,Voreinspritzmenge, Abgas-λ) einesExperiments zeigt, in dem die oben beschriebene DPF-Zwangsregenerationssteuerungdurchgeführtwurde. In 10 werdenauch die Ist-DPF-Temperatur und die Istauslaßtemperatur in dem Fall als unterbrocheneLinie gezeigt, in dem der DPF 20' ohne Fluktuationen temperaturgesteuertwurde, indem nur der Temperatursensor 22 zur Detektionder Temperatur des DPF 20' vorgesehenwurde. Ferner werden die Ist-DPF-Temperatur und die Istabgastemperaturin dem Fall als strichpunktierte Linie gezeigt, in dem der DPF 20' temperaturgesteuertwurde, wobei eine katalytische Reaktion verwendet wurde, indem einezusätzlicheEinspritzung durchgeführtwurde. Wie 10 zeigt,kann, währenddas Abgas-λ zufriedenstellendauf einem festen Wert gehalten wird, die erfindungsgemäße DPF-Zwangsregenerationssteuerungdie Auslaßtemperatur,d.h. die Temperatur des Abgases schneller erhöhen, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wirdund den Turbolader 8 strömt, und folglich die DPF-Temperatur,d.h. die Temperatur des DPF 20' schneller auf die vorbestimmtehohe Temperatur T₁' (650 bis 700°C) erhöhen, verglichen mit dem Fall,in dem nur der Temperatursensor 22 vorgesehen ist, (unterbrocheneLinie) und dem Fall, in dem die katalytische Reaktion verwendetwird (strichpunktierte Linie). Ferner kann die erfindungsgemäße DPF-Zwangsregenerationssteuerungzufriedenstellend die Auslaßtemperaturzur Grundauslaßtemperaturhin steuern, und folglich zufriedenstellend die Temperatur des DPF 20' der vorbestimmtenhohen Temperatur T₁' ohne Fluktuationen annähern.
[0133] Imfolgenden wird eine Variante der vierten Ausführungsform beschrieben.
[0134] Inder oben beschriebenen vierten Ausführungsform wird, wenn die Zwangsregenerationssteuerungam DPF 20' durchgeführt wird,das Soll-λ so eingestellt,daß eszum Beispiel 1,0 beträgt,und die Solldrosselklappenposition wird gemäß dem Blockdiagramm der 9 gesteuert, das die Temperatursteuerungzeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Artund Weise beschränkt.Insbesondere kann die vierte Ausführungsform wie folgt modifiziertwerden: In der Zwangsregenerationssteuerung am DPF 20' wird die Ansaugluftmengenicht so gesteuert, daß siesich ändert.Sattdessen ist eine Ansaugluftdrosseleinrichtung zur Reduzierungder Ansaugluftmenge auf eine vorbestimmte Menge vorgesehen (indemdie Drosselklappe 5 so gesteuert wird, daß sie zumBeispiel eine vorbestimmte reduzierte Öffnung aufweist), und es werdeneine Grundvoreinspritzmenge und eine Sollvoreinspritzmenge in den Blöcken B30bzw. B46 in 9 bestimmt.Durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage derGrundvoreinspritzmenge und der Sollvoreinspritzmenge wird die Temperaturdes Abgases so geregelt, daß sieeine vorbestimmte hohe Temperatur annimmt.
[0135] Fernerwird in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform, wenn die Zwangsregenerationssteuerungdes DPF 20' durchgeführt wird,das Soll-λ soeingestellt, daß eszum Beispiel 1,0 beträgt, unddie Solldrosselklappenposition wird gesteuert, wobei das AGR-Ventil 16 vollständig geschlossenist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art undWeise beschränkt.Insbesondere kann die vierte Ausführungsform wie folgt modifiziertwerden: In der Zwangsregenerationssteuerung am DPF 20' wird die Ansaugluftmengenicht so gesteuert, daß sie sich ändert. Stattdessenist eine Ansaugluftdrosseleinrichtung zur Reduzierung der Ansaugluftmenge aufeine vorbestimmte Menge vorgesehen (indem die Drosselklappe 5 sogesteuert wird, daß siezum Beispiel eine vorbestimmte reduzierte Öffnung aufweist), und die Temperaturdes Abgases wird so geregelt, daß sie eine vorbestimmte hoheTemperatur annimmt, indem das Öffnen/Schließen desAGR-Ventils 16 gesteuert wird. Diese Variante der viertenAusführungsform,in der das Öffnen/Schließen des AGR-Ventils 16 gesteuertwird, kann so modifiziert werden, daß die Temperatur des Abgasesso geregelt wird, daß sieeine vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem nur das Öffnen/Schließen des AGR-Ventils 16 gesteuertwird, so lange es keine Beschädigungan der AGR-Anlage verursacht, ohne eine Ansaugluftdrosseleinrichtungvorzusehen. In diesem Fall wird der Pumpverlust reduziert, so daß die Temperaturdes Abgases und folglich die Temperatur des DPF 20' effektiv erhöht wird.
[0136] Alsnächsteswird eine fünfteAusführungsformbeschrieben. Obwohl es nicht dargestellt wird, unterscheidet sichdie fünfteAusführungsform,wie die vierte Ausführungsform,von der zweiten Ausführungsformdarin, daß derin 8 gezeigte DPF 20' anstelle desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 der zweitenAusführungsformverwendet wird, die in 6 gezeigtwird. Ferner unterscheidet sich die fünfte Ausführungsform von der viertenAusführungsformdarin, daß derTurbolader 8 nicht vorgesehen ist.
[0137] Inder DPF-Zwangsregenerationssteuerung gemäß der fünften Ausführungsform kann selbst dann,wenn die Temperatur des Abgases fällt, zum Beispiel, weil dieAbgasleitung 12 lang ist und die thermische Energie desAbgases verbraucht, die Temperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,zufriedenstellend so gesteuert werden, daß sie genau eine geeigneteTemperatur annimmt, und daher kann der DPF 20' die vorbestimmtehohe Temperatur T₁' schnell erreichen. Die Temperatur desDPF 20' kannso zufriedenstellend der vorbestimmten hohen Temperatur T₁' ohneFluktuationen angenähertwerden. Folglich verbessert sich die Steuerbarkeit der Temperaturdes DPF 20',so daß dieDPF-Zwangsregeneration mit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeitdurchgeführtwerden kann.
[0138] Alsnächsteswird eine sechste Ausführungsformbeschrieben. Wie in 11 gezeigt,unterscheidet sich, die sechste Ausführungsform von der dritten Ausführungsformdarin, daß derDPF 20' anstelledes Speicher-NO_x-Abgaskatalysators 20 derdritten Ausführungsformverwendet wird, die in 7 gezeigt wird,und unterscheidet sich von der fünftenAusführungsformdarin, daß einOxidationsabgaskatalysator 24 stromaufwärts vom DPF 20' vorgesehenist.
[0139] Inder DPF-Zwangsregenerationssteuerung gemäß der sechsten Ausführungsformkann selbst dann, wenn der Abgaskanal insbesondere aufgrund desVorhandenseins des Oxidationsabgaskatalysators 24 einegroßeWärmekapazität aufweist,die Temperatur des Abgases, das aus den Verbrennungskammern 3 ausgestoßen wird,zufriedenstellend so gesteuert werden, daß sie genau eine geeigneteTemperatur annimmt, und daher kann der DPF 20' die vorbestimmtehohe Temperatur T₁' schnell erreichen. Die Temperatur desDPF 20' kannfolglich zufriedenstellend ohne Fluktuationen der vorbestimmtenhohen Temperatur T₁' angenähert werden. Folglich verbessertsich die Steuerbarkeit der Temperatur des DPF 20', so daß die DPF-Zwangsregenerationmit gutem Ansprechen und hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
[0140] Inder oben beschriebenen Ausführungsform istder Oxidationsabgaskatalysator 24 stromaufwärts vomDPF 20' vorgesehen.Auch könnendann, wenn ein Speicher-NO_x-Abgaskatalysatoranstelle des Oxidationsabgaskatalysators 24 vorgesehenist, ähnlicheEffekte erhalten werden.
[0141] Esist offensichtlich, daß auchin diesem Fall der Turbolader 8 zusätzlich zum Oxidationsabgaskatalysator 24 oderdergleichen vorgesehen werden kann.
[0142] Dasvorhergehende ist die Beschreibung von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung.Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformenbeschränkt.
[0143] ZumBeispiel kann der Motor 1, obwohl er in den beschriebenenAusführungsformenein Dieselmotor mit gemeinsamem Verteilerrohr ist, jede Art Dieselmotorsein.
[0144] Obwohlder Motor 1 ferner in den beschriebenen Ausführungsformenein Dieselmotor ist, kann er ein Benzinmotor mit Saugrohreinspritzung,ein Benzinmotor mit Direkteinspritzung oder dergleichen sein. Dievorliegende Erfindung kann auch auf diese Arten von Motoren zufriedenstellendangewendet werden.

权利要求:
Claims (15)
[1] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für einenVerbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß dieAbgasemissions-Steuerungsvorrichtung aufweist: eine Abgasreinigungseinheit(20, 20'),die in einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors (1) zur Reinigungvon Abgas vorgesehen ist, einen ersten Temperatursensor (18),der in der Abgasanlage so vorgesehen ist, daß er zur Detektion der Temperaturdes Abgases, das aus einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotorsausgestoßenwird, nahe dem Auslaßkanaldes Verbrennungsmotors angeordnet ist, einen zweiten Temperatursensor(22), der in der Abgasanlage so vorgesehen ist, daß er zurDetektion der Temperatur des Abgases, das in die Abgasreinigungseinheitströmt,nahe der Abgasreinigungseinheit angeordnet ist, eine Ablagerungsdetektionseinrichtungzur Berechnung oder Detektion der Menge schädlicher Bestandteile, die imAbgas enthalten sind und in der Abgasreinigungseinheit gespeichertoder gesammelt und abgelagert werden, und eine Freisetzungssteuereinrichtung,um dann, wenn die Menge abgelagerter schädlicher Bestandteile, die durchdie Ablagerungsdetektionseinrichtung berechnet oder detektiert wird,eine vorbestimmte Menge erreicht, die Temperatur der Abgasreinigungseinheitso zu regeln, daß sieeine vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, wobei die Wärme desAbgases verwendet wird, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird,und dadurch die abgelagerten schädlichenBestandteile freizusetzen und zu entfernen, wobei die Freisetzungssteuereinrichtungdie Temperatur der Abgasreinigungseinheit auf der Grundlage einerTemperaturinformation aus dem ersten Temperatursensor und dem zweitenTemperatursensor so regelt, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt.
[2] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freisetzungssteuereinrichtungeine Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung(B32) zur Einstellung, als eine Grundauslaßtemperatur, der Temperatur,mit der Abgas aus der Verbrennungskammer ausgestoßen werdensollte, wenn die Abgasreinigungseinheit die vorbestimmte hohe Temperaturerreicht, und eine Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung(B40) zur Einstellung einer Sollauslaßtemperatur für Abgasaufweist, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird,auf der Grundlage der Grundauslaßtemperatur, die durch die Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungeingestellt wird, und einer Differenz zwischen der vorbestimmtenhohen Temperatur und der Temperatur, die durch den zweiten Temperatursensordetektiert wird, und die Temperatur der Abgasreinigungseinheitauf der Grundlage einer Differenz zwischen der Sollauslaßtemperatur,die durch die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungeingestellt wird, und der Temperatur regelt, die durch den erstenTemperatursensor detektiert wird.
[3] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß derVerbrennungsmotor eine Drosselklappe (5) aufweist, diezur Regelung der Ansaugluftmenge in einer Luftansauganlage vorgesehenist, und die Freisetzungssteuereinrichtung die Temperatur derAbgasreinigungseinheit so regelt, daß sie die vorbestimmte hoheTemperatur annimmt, indem die Drosselklappe gesteuert wird, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases so gesteuert wird, daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisoder ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisist.
[4] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Freisetzungssteuereinrichtungeine Grunddrosselklappenpositions-Einstelleinrichtung (B30) zurEinstellung einer Grunddrosselklappenposition für die Drosselklappe gemäß eines Betriebszustandsdes Verbrennungsmotors aufweist, und die Temperatur der Abgasreinigungseinheitregelt, indem sie die Grunddrosselklappenposition, die durch dieGrunddrosselklappenpositions-Einstelleinrichtung eingestellt wird,auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Sollauslaßtemperatur,die durch die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtung(B40) eingestellt wird, und der Temperatur korrigiert, die durchden ersten Temperatursensor detektiert wird.
[5] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach einem der Ansprüche 1bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotorein Dieselmotor ist, und die Freisetzungssteuereinrichtungden Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases so gesteuert wird, daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnis oderein Luft/Kraftstoff- Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisist.
[6] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach einem der Ansprüche 1bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasreinigungseinheiteinen Speicher-NO_x-Abgaskatalysator (20)aufweist, der in der Abgasanlage des Verbrennungsmotors zum Speichernvon NO_x, das im Abgas enthalten ist, wennder Verbrennungsmotor mit einem mageren Luft/ Kraftstoff-Verhältnis betriebenwird, und zum Reduzieren des gespeicherten NO_x vorgesehenist, wenn der Verbrennungsmotor mit dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis odereinem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, derzweite Temperatursensor (22) so vorgesehen ist, daß er zurDetektion der Temperatur des Abgases, das in den Speicher-NO_x-Abgaskatalysator strömt, nahe dem Speicher-NO_x- Abgaskatalysator angeordnet ist, dieAblagerungsdetektionseinrichtung aus einer Schwefel-Ablagerungsdetektionseinrichtungzur Berechnung oder Detektion der Schwefelmenge besteht, die imAbgas enthalten und im Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorgespeichert und abgelagert wird, die Freisetzungssteuereinrichtungaus einer Schwefel-Freisetzungseinrichtung besteht, um dann, wenn dieabgelagerte Schwefelmenge, die durch die Schwefel-Ablagerungsdetektionseinrichtungberechnet oder detektiert wird, eine vorbestimmte Menge erreicht,die Temperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysatorsso zu regeln, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, wobei die Wärme desAbgases verwendet wird, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird,und dann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases so zu steuern,daß esdas stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisoder ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, und den Speicher-NO_x-Abgaskatalysator auf der vorbestimmten hohenTemperatur zu halten, um dadurch den abgelagerten Schwefel freizusetzen,und die Schwefel-Freisetzungseinrichtung die Temperatur desSpeicher-NO_x-Abgaskatalysators auf der Grundlageder Temperaturinformation aus dem ersten Temperatursensor und demzweiten Temperatursensor so regelt, daß sie die vorbestimmte hohe Temperaturannimmt.
[7] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor eine Drosselklappe(5) aufweist, die zur Regelung der Ansaugluftmenge in einerLuftansauganlage vorgesehen ist, und die Schwefel-Freisetzungseinrichtung dieTemperatur des Speicher-NO_x-Abgaskatalysators soregelt, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem die Drosselklappegesteuert wird, währenddas Luft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases so gesteuert wird, daß es das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
[8] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach einem der Ansprüche 1bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasreinigungseinheiteinen Filter (20')aufweist, der in der Abgasanlage des Verbrennungsmotors zur Sammlungvon Feststoffen vorgesehen ist, die im Abgas enthalten sind, derzweite Temperatursensor (22) so vorgesehen ist, daß er zurDetektion der Temperatur des Abgases, das in den Filter strömt, nahedem Filter angeordnet ist, die Ablagerungsdetektionseinrichtungaus einer Feststoff-Ablagerungsdetektionseinrichtungzur Berechnung oder Detektion der Feststoffmenge besteht, die imAbgas enthalten und im Filter gesammelt und abgelagert wird, dieFreisetzungssteuereinrichtung aus einer Zwangsregenerationseinrichtungbesteht, um dann, wenn die abgelagerte Feststoffmenge, die durchdie Feststoff-Ablagerungsdetektionseinrichtung berechnet oder detektiertwird, eine vorbestimmte Menge erreicht, die Temperatur des Filtersso zu regeln, daß siedie vorbestimmte hohe Temperatur annimmt, wobei die Wärme desAbgases verwendet wird, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird,und dann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases so zu steuern,daß esein Luft/Kraftstoff-Verhältnisist, das magerer als das stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisist, und den Filter auf der vorbestimmten hohen Temperatur zu halten,um dadurch die abgelagerten Feststoffe zu verbrennen und den Filter zuregenerieren, und die Zwangsregenerationseinrichtung die Temperatur desFilters auf der Grundlage der Temperaturinformation aus dem erstenTemperatursensor und dem zweiten Temperatursensor so regelt, daß sie dievorbestimmte hohe Temperatur annimmt.
[9] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor eine Drosselklappe(5) aufweist, die in einer Luftansauganlage zur Regelungder Ansaugluftmenge vorgesehen ist, und die Zwangsregenerationseinrichtungdie Temperatur des Filters so regelt, daß sie die vorbestimmte hoheTemperatur annimmt, indem die Drosselklappe gesteuert wird, während dasLuft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases so gesteuert wird, daß es das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisist.
[10] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftüberschußbetrag des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,das magerer als das stöchiometrischeLuft/Kraftstoff-Verhältnisist, 1,3 bis 1,5 beträgt.
[11] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach einem der Ansprüche 2bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungdie Sollauslaßtemperaturso einstellt, daß sieeine vorbestimmte Wärmebeständigkeitnicht überschreitet.
[12] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach einem der Ansprüche 1bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Turbolader (8)zur Turboaufladung von Ansaugluft in die Verbrennungskammer so vorgesehenist, daß erin der Abgasanlage und der Luftansauganlage enthalten ist, dererste Temperatursensor (18) so vorgesehen ist, daß er stromaufwärts desTurboladers in der Abgasanlage zur Detektion der Temperatur desAbgases angeordnet ist, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wirdund in den Turbolader strömt, dieFreisetzungssteuereinrichtung aufweist: eine Grundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungzur Einstellung, als eine Grundauslaßtemperatur, der Temperatur,mit der Abgas aus der Verbrennungskammer ausgestoßen werdenund in den Turbolader strömen sollte,wenn die Abgasreinigungseinheit die vorbestimmte hohe Temperaturerreicht hat, und eine Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungzur Einstellung einer Sollauslaßtemperaturfür Abgas,das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird und in den Turboladerströmt,auf der Grundlage der Grundauslaßtemperatur, die durch dieGrundauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungeingestellt wird, und einer Differenz zwischen der vorbestimmtenhohen Temperatur und der Temperatur, die durch den zweiten Temperatursensordetektiert wird, und die Temperatur der Abgasreinigungseinheitauf der Grundlage einer Differenz zwischen der Sollauslaßtemperatur,die durch die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungeingestellt wird, und der Temperatur regelt, die durch den erstenTemperatursensor detektiert wird.
[13] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollauslaßtemperatur-Einstelleinrichtungdie Sollauslaßtemperaturso einstellt, daß siedie Wärmebeständigkeitendes Turboladers und der Abgasreinigungseinheit nicht überschreitet.
[14] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach einem der Ansprüche 1bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotoreine AGR-Vorrichtung aufweist, die einen AGR-Kanal (14),der eine Luftansauganlage und die Abgasanlage verbindet, und ein AGR-Ventil(16) zum Öffnenund Schließendes AGR-Kanals aufweist, und die Freisetzungssteuereinrichtungdie Temperatur der Abgasreinigungseinheit so regelt, daß sie dievorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem das Öffnen/Schließen desAGR-Ventils gesteuert wird, währenddas Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases so gesteuert wird, daß esdas stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischenLuft/Kraftstoff-Verhältnisist.
[15] Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotornach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor eine Drosselklappe(5) aufweist, die in der Luftansauganlage zur Regelungder Ansaugluftmenge vorgesehen ist, und die Freisetzungssteuereinrichtungdie Temperatur der Abgasreinigungseinheit so regelt, daß sie dievorbestimmte hohe Temperatur annimmt, indem die Drosselklappe sogesteuert wird, daß sieeine vorbestimmte reduzierte Öffnungaufweist, und indem das Öffnen/Schließen desAGR-Ventils gesteuert wird, währenddas Luft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases so gesteuert wird, daß es das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderein Luft/Kraftstoff-Verhältnisnahe dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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DE102004019658B4|2010-06-17|

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JP2004340137A|2004-12-02|

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JP4114077B2|2008-07-09|

引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2004-12-09| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

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2010-12-16| 8364| No opposition during term of opposition|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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