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Motoren
können
mit Abgasreinigungsvorrichtungen, wie z.B. Katalysatoren, verbunden
werden, um Abgasemissionen zu mindern. Jedoch können diese Vorrichtungen kontaminiert
werden, beispielsweise durch Sulfate. Um diese Schadstoffe zu beseitigen,
wird die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung signifikant erhöht, und
es wird ein nahezu stöchiometrisches
Luft-/Kraftstoffverhältnis bereitgestellt,
das um die Stöchiometrie
herum (zwischen mager und fett) alterniert bzw. oszilliert.
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Verschiedene
Verfahren können
verwendet werden, um die Temperatur von Abgasreinigungsvorrichtungen
zu erhöhen.
Eine Vorgehensweise für
die Anhebung der Temperatur eines einzelnen Auspuffkanals besteht
darin, sequentiell einige Zylinder mager und anschließend einige
fett zu betreiben, um Hitze zu erzeugen. Eine solche Vorgehensweise
wird beispielsweise im US-Patent 5.974.788 beschrieben. Diese Vorgehensweise
tendiert dahin, überall
dort Hitze zu erzeugen, wo Oxidantspeicherung verfügbar ist,
und zwar proportional zu dieser Speicherung. Jedoch haben die Erfinder
erkannt, daß es
unter einigen Bedingungen wünschenswert
ist, Hitze an anderen Punkte zu erzeugen, statt einfach nur dort,
wo zufällig
Oxidantspeicherkapazität
vorliegt.
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Bei
einem anderen Verfahren werden einige Zylinder mager und andere
fett betrieben, um das gleichzeitige Vorhandensein von Oxidantien
und Reduktanten im Abgas bereitzustellen, die über der Fläche eines Edelmetallkatalysators
reagieren können. Bei
einer solchen Vorgehensweise wird tendenziell Hitze erzeugt, sobald Oxidantien
und Reduktanten gleichzeitig über
einer Katalysatoroberfläche
vorhanden sind. Eine solche Vorgehensweise wird im US-Patent 6.189.316
beschrieben.
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Hier
haben die Erfinder wiederum erkannt, daß es manchmal gewünscht wird,
Hitze an einem anderen Punkt als dem zu erzeugen, an dem Oxidantien
und Reduktanten zuerst gemeinsam über einem Katalysator vorhanden
sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorstehend beschriebenen Nachteile früherer Vorgehensweisen werden
durch ein System für einen
Motor überwunden,
welches mindestens eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von
Zylindern aufweist. Das System umfaßt:
eine mit der genannten
ersten Gruppe und der genannten zweiten Gruppe von Zylindern verbundene Abgasreinigungsvorrichtung,
eine
stromabwärts
der genannten ersten Vorrichtung verbundene Abgasreinigungsvorrichtung
und
ein Computerspeichermedium mit einem darin kodierten Computerprogramm
für die
Steuerung des in die erste Zylindergruppe und in die zweite Zylindergruppe
eingespritzten Kraftstoffs, welches Medium umfaßt:
eine Codierung für das Betreiben
des Motors in einer ersten Betriebsart, wobei die genannte erste
Betriebsart mindestens den Betrieb der genannten ersten Zylindergruppe
mit unterstöchiometrischem
Gemisch und den Betrieb der genannten zweiten Zylindergruppe zwischen
einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und
einem zweiten weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis, jeweils
mindestens basierend auf einer Bestimmung von Bedingungen in oder stromabwärts von
der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung, und
eine Codierung
für das
Betreiben des Motors in einer zweiten Betriebsart, wobei die genannte
zweite Betriebsart mindestens den Betrieb der genannten ersten Zylindergruppe
mit unterstöchiometrischem
Gemisch und den Betrieb der genannten zweiten Zylindergruppe zwischen
einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und einem zweiten weniger
fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis,
jeweils mindestens basierend auf einer Bestimmung von Bedingungen
in oder stromabwärts
von der genannten zweiten Abgasreinigungsvorrichtung.
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Auf
diese Weise werden verschiedene Heizverfahren abhängig von
Betriebsbedingungen eingesetzt, und es ist demzufolge möglich, verschiedene Wert
der Hitzeerzeugung an verschiedenen Punkten des Auspuffsystems abhängig von
Betriebsbedingungen bereitzustellen.
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Weitere
erfindungswesentliche Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele
erläutert
werden. In den Zeichnungen zeigen:
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1 bis 2 Blockdiagramme eines Motors und eines
Abgassystems;
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3A bis 3D Blockdiagramme mit Darstellungen des
Motorbetriebs nach Routinen der vorliegenden Erfindung;
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4 und 9 Übersichtsflußdiagramme
verschiedener durch einen Teil der in den 1 bis 2 gezeigten
Ausführungsform
ausgeführter
Vorgänge; und
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5A bis 5D Graphiken mit der Darstellung der
zylinderweisen Betriebsart nach verschiedenen Verfahren der vorliegenden
Erfindung;
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6A bis 6B Graphiken mit der Darstellung der
zylinderweisen Betriebsart nach verschiedenen Verfahren der vorliegenden
Erfindung;
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7 eine Graphik mit der Darstellung
der Ergebnisse von Luft-/Kraftstoffverhältnis und
Abgastemperatur nach einem beispielhaften Betrieb nach der vorliegenden
Erfindung;
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8 eine Graphik mit der Darstellung
der Beziehung zwischen Motordrehmoment und Luft-/Kraftstoffverhältnis für festgelegten
Luftdurchsatz und optimalen Zündzeitpunkt;
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10 ein Steuerungsblockdiagramm
mit der Darstellung eines Teils des Betriebes nach 9, und
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11 eine Graphik mit der
Darstellung des in 3C dargestellten
Betriebes nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Wie
in 1A gezeigt, wird
ein fremdgezündeter
Innenverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung 10, welcher
eine Mehrzahl von Brennräumen aufweist,
durch ein elektronisches Motorsteuergerät 12 gesteuert. Der
Brennraum 30 des Motors 10 weist Brennraumwände 32 mit
einem darin angeordneten und mit der Kurbelwelle 40 verbundenen
Kolben 36 auf. Bei diesem besonderen Beispiel weist der
Kolben 36 eine (nicht gezeigte) Aussparung oder Mulde auf,
um die Bildung von Schichtladungen von Luft und Kraftstoff zu unterstützen. Der
Brennraum 30 wird so dargestellt, daß er über jeweilige (nicht gezeigte)
Einlaßventile 52a und 52b und
(nicht gezeigte) Auslaßventile 54a und 54b mit
einem Ansaugkrümmer 44 und
einem Abgaskrümmer 48 verbunden
ist. Ein Kraftstoffinjektor 66 wird als direkt mit dem
Brennraum 30 verbunden dargestellt, um diesem proportional
zur Impulsbreite eines über
einen konventionellen elektronischen Treiber 68 vom Steuergerät 12 erhaltenen
Signals fpw eingespritzten Kraftstoff direkt zuzuführen. Dem
Kraftstoffinjektor 66 wird über ein (nicht gezeigtes),
einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffverteilerrohr
umfassendes an sich bekanntes Hochdruckkraftstoffsystem Kraftstoff
zugeführt.
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Der
Ansaugkrümmer 44 wird
als über
die Drosselklappenplatte 62 mit einem Drosselklappenkörper 58 verbunden
dargestellt. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel ist die Drosselklappenplatte 62 mit
einem Elektromotor 94 verbunden, so daß die Stellung der Drosselklappenplatte 62 durch das
Steuergerät 12 über den
Elektromotor 94 gesteuert wird. Diese Konfiguration wird
allgemein als elektronisches Gaspedal (ETC) bezeichnet, welches auch
während
der Leerlaufregelung verwendet wird. Bei einer (nicht gezeigten)
alternativen Ausführungsform,
die dem Fachmann an sich bekannt ist, ist parallel zur Drosselklappenplatte 62 ein
Bypass-Luftkanal angeordnet, um den während der Leerlaufregelung
angesaugten Luftstrom über
ein im Luftkanal angeordnetes Drosselklappensteuerventil zu steuern.
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Eine
Lambdasonde 76 wird als stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 70 mit
dem Abgaskrümmer 48 verbunden
dargestellt. Bei diesem besonderen Beispiel gibt der Sensor 76 ein
EGO-Signal, welches angibt, ob das Luft-/Kraftstoffverhältnis magerer oder fetter als
das stöchiometrische
Verhältnis
ist. Das EGO-Signal wird dazu verwendet, das Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnis zu
steuern, wie dies nachstehend detaillierter beschrieben wird. Bei
einer alternativen Ausführungsform
liefert der Sensor 76 das UEGO-Signal an das Steuergerät 12,
welches das UEGO-Signal in ein relatives Luft-/Kraftstoffverhältnis λ umzuwandeln
vermag (Luft-/Kraftstoffverhältnis
bezogen auf das stöchiometrische
Luft-/Kraftstoffverhältnis, so
daß ein
Wert von 1 der stöchiometrische
ist, wobei ein Wert unter 1 fett anzeigt und ein Wert größer als
1 mager bedeutet). Das UEGO-Signal
wird vorteilhafterweise in einer Weise während der Luft-/Kraftstoffregelung
im geschlossenen Regelkreis genutzt, um das durchschnittliche Luft-/Kraftstoffverhältnis bei
einem gewünschten
Luft-/Kraftstoffverhältnis
zu halten.
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Ein
an sich bekanntes kontaktloses Zündsystem 88 liefert
als Reaktion auf das Vorzündungssignal
SA aus dem Steuergerät 12 über eine
Zündkerze 92 einen
Zündfunken
an den Brennraum 30.
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Das
Steuergerät 12 bewirkt,
indem es den Zündzeitpunkt
regelt, daß der
Brennraum 30 entweder in einer Betriebsart mit homogenen
Luft-/Kraftstoffverhältnis
oder in einer Betriebsart mit geschichteten Luft-/Kraftstoffverhältnis arbeitet.
In der Schichtladungsbetriebsart aktiviert das Steuergerät 12 den
Kraftstoffinjektor 66 während
des Verdichtungstaktes des Motors, so daß Kraftstoff direkt in die Mulde
des Kolbens 36 eingespritzt wird. Geschichtete Luft-/Kraftstoffschichten
werden entsprechend ausgebildet. Die Schicht, die der Zündkerze
am nächsten
liegt, enthält
ein stöchiometrisches
Gemisch oder ein etwas fetteres Gemisch als das stöchiometrische
Gemisch, und die anschließenden Schichten
enthalten zunehmend magerere Gemische. Während der homogenen Betriebsart
aktiviert das Steuergerät 12 den
Kraftstoffinjektor 66 während des
Ansaugtaktes, so daß ein
Gemisch mit im wesentlichen homogenem Luft-/Kraftstoffverhältnis gebildet
wird, wenn durch das Zündsystem 88 der Zündstrom
der Zündkerze 92 zugeführt wird.
Das Steuergerät 12 steuert
die durch den Kraftstoffinjektor 66 abgegebene Kraftstoffmenge
in der Weise, daß das
Gemisch mit homogenem Luft-/Kraftstoffverhältnis in dem Brennraum 30 so
gewählt
werden kann, daß es
im wesentlichen (oder nahezu) dem stöchiometrischen Verhältnis, einem
Wert fetter als das stöchiometrische
Verhältnis
oder einem magereren Wert als das stöchiometrische Verhältnis entspricht.
Betrieb im wesentlichen beim (oder in der Nähe) des stöchiometrischen Verhältnisses
bezieht sich auf konventionelle oszillierende Steuerung im um die Stöchiometrie
herum geschlossenen Regelkreis. Das Gemisch mit geschichtetem Luft-/Kraftstoffverhältnis wird
immer bei einem magereren Wert als das stöchiometrische Verhältnis liegen,
wobei das genaue Luft-/Kraftstoffverhältnis eine Funktion der dem Brennraum 30 zugeführten Kraftstoffmenge
ist. Eine zusätzliche
gesplittete Betriebsart, bei der beim Schichtladebetrieb während des
Auspufftaktes zusätzlicher
Kraftstoff eingespritzt wird, ist verfügbar. Eine zusätzliche
gesplittete Betriebsart, bei der während des Ansaugtaktes zusätzlicher
Kraftstoff eingespritzt wird, wenn der Motor in der Schichtladungsbetriebsart
arbeitet, steht auch zur Verfügung,
soweit eine kombinierte homogene und gesplittete Betriebsart zur
Verfügung
steht.
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Die
zweite Abgasreinigungsvorrichtung 72 wird als stromabwärts von
der Vorrichtung 70 angeordnet gezeigt. Die Vorrichtungen 70 und 72 können verschiedene Arten
von Abgasreinigungsvorrichtungen sein. Wie in 2 gezeigt, kann jede Vorrichtung eine
Vielzahl von Katalysator-Bricks (70A, 70B usw.; 72A, 72B usw.)
enthalten. Alternativ kann jede Vorrichtung einen einzigen Katalysator-Brick
enthalten. Bei noch einem weiteren Beispiel können die Vorrichtungen jeweils
nur einen, zwei oder drei Bricks enthalten. Zusätzlich können verschiedene Arten von Katalysatoren
verwendet werden, wie z.B. Dreiwege-Katalysator-Washcoats. Beispielsweise
können Dreiwege-Katalysatoren,
welche NOX absorbieren, wenn der Motor 10 unterstöchiometrisch
arbeitet, verwendet werden. Bei diesen Katalysatoren werden die
absorbierten NOX später mit Inhaltsstoffen fetter Abgase
reagiert (beispielsweise HC und CO) und während eines NOx-Spülzyklus
katalysiert, wenn das Steuergerät 12 den
Motor 10 veranlaßt,
entweder in einer fetten Betriebsart oder in einer nahezu stöchiometrischen
Betriebsart zu arbeiten.
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Das
Steuergerät 12 wird
in 1 als ein an sich
bekannter Mikrocomputer dargestellt, welcher eine Mikroprozessoreinheit 102,
Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104,
ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte,
in diesem besonderen Beispiel dargestellt als ROM-Baustein 106,
wahlfreier Zugriffsspeicher (RAM) 108, batteriestromgestützter Speicherchip 110 und
konventioneller Datenbus, aufweist.
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Darstellungsgemäß erhält das Steuergerät 12 zusätzlich zu
den vorstehend erörterten
Signalen verschiedene Signale aus mit dem Motor 10 verbundenen
Sensoren, hierin eingeschlossen die Messung der angesaugten Luftmenge
(MAF) aus dem mit dem Drosselklappenkörper 58 verbundenen
Luftmengenmesser 100, Motorkühlwassertemperatur (ECT) aus dem
mit einer Kühlwasseraufnahme 114 verbundenen
Temperaturfühler 112,
ein Zündungsprofilaufnehmer(PIP)-Signal
aus dem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118,
welcher eine Angabe der Motordrehzahl (RPM) liefert, die Drosselklappenstellung
TP aus dem Drosselklappenstellungssensor 120 sowie das
Krümmerabsolutdruck-Signal
MAP aus dem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal RPM wird
aufgrund des PIP-Signals in an sich bekannter Weise durch das Steuergerät 12 generiert,
und ein Krümmerdrucksignal
MAP liefert einen Hinweis auf die Motorlast.
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In
diesem besonderen Beispiel werden die Temperaturen Tcat1 und Tcat2
der Vorrichtungen 70 und 72 aus dem Motorbetrieb
abgeleitet. Bei einer alternativen Ausführungsform wird die Temperatur Tcat1
durch den Temperaturfühler 124 geliefert,
und die Temperatur Tcat2 wird durch den Temperaturfühler 126 geliefert.
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Das
Kraftstoffsystem 130 ist über die Leitung 132 mit
dem Ansaugkrümmer 44 verbunden.
Im Kraftstoffsystem 130 erzeugte (nicht gezeigte) Kraftstoffdämpfe fließen durch
die Leitung 132 und werden über ein Spülventil 134 gesteuert.
Das Spülventil 134 erhält das Steuersignal
PRG aus dem Steuergerät 12.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist der Abgassensor 140 ein zweiter EGO-Sensor vom Typ Lambdasonde,
der ein Ausgangssignal (SIGNAL1) erzeugt. Bei einem alternativen
Ausführungsbeispiel kann
der Sensor 140 ein UEGO-Sensor sein.
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Während 1 einen Motor mit Direkteinspritzung
zeigt, kann auch ein Motor mit Einlaßkanaleinspritzung, bei dem
Kraftstoff durch einen Kraftstoffinjektor in den Ansaugkrümmer 44 eingespritzt wird,
verwendet werden (wie in den 2 und 3A-D gezeigt wird). Der Motor 10 kann
homogen im wesentlichen stöchiometrisch, überstöchiometrisch oder
unterstöchiometrisch
betrieben werden.
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Der
Fachmann wird angesichts dieser Offenbarung erkennen, daß die nachstehend
beschriebenen Verfahren in vorteilhafter Weise sowohl bei Motoren
mit Einlaßkanaleinspritzung
als auch bei Motoren mit Direkteinspritzung verwendet werden können.
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Anzumerken
ist auch, daß in
einem Ausführungsbeispiel
die Vorrichtung 70 ein Dreiwege-Katalysator, 72A ein
wie nachstehend beschriebener Katalysator und 72B eine
Mager-NOX-Falle ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
besteht der Katalysator 72A aus zwei Bereichen. Es sollte
angemerkt werden, daß bei
der vorliegenden Erfindung auch die Verwendung von Schichten anstelle
von Bereichen in Aussicht genommen wird. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung ermöglichen
es diese verschiedenen Schich ten oder Bereiche, Oxidationskomponenten
physisch zu trennen, um NOX-Speicherung zu ermöglichen,
während
gleichzeitig eine effiziente HC/CO-Oxidationsaktivität geliefert wird. Anzumerken
ist, daß auch
verschiedene Phasen verwendet werden könnten.
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Bei
einer Vorgehensweise sind in dem Katalysator-Washcoat zwei Komponenten
enthalten, so daß sowohl
NOX-Speicherung und starke HC/CO-Umwandlungsaktivität in ein
und demselben Katalysator gegeben sind. Um eine effiziente NOX-Speicherung
zu erreichen, werden ein hochinteragierter NOX-Oxidationskatalysator
und NO2-Speichermaterial genutzt. Dies ist typischerweise ein Edelmetall
(Pt) und Ba, aber an deren Stelle könnten andere geeignete Materialien
treten, wie z.B. Zäsium
oder Kalium. Dies ermöglicht
einen effizienten Transfer des oxidierten NO2 zum Speichermaterial.
Unglücklicherweise
mindert dies die Aktivität
des Pt zur Oxidation von HC und CO. Für eine gute Oxidationsaktivität werden
demzufolge Pt und/oder Pd auf Al203 oder Ce/Zr aufgebracht, wobei Pt/Pd
eine gute Oxidationsaktivität
aufweisen werden. Um einen Katalysator sowohl mit HC/CO-Aktivität als auch
NOX-Speicherung zu schaffen, werden die
beiden Phasen getrennt, so daß Ba
die Oxidationsaktivität
der PGM/Al203-Phase (bzw. weniger als mit einem vorbestimmten Wert)
nicht stört.
Dies kann dadurch erreicht werden, daß getrennte Phasen des Materials
geschaffen werden, wobei Pt/Pd zunächst auf einem Träger (Al203
oder Ce/Zr-Mischoxyd) fixiert werden, und die Pt/Ba-Mischung auf
einem Al203-Träger
fixiert wird. Diese getrennten Phasen können anschließend entweder
miteinander vermischt und überzogen
werden oder könnten
vorzugsweise als zwei getrennte Schichten überzogen werden. Ein weiteres
Merkmal dieses Prozesses wäre es,
ein Lösungsmittel
zu verwenden, in dem keines der Aktivmaterialien eine bedeutende
Löslichkeit
aufweist, so daß sie
nicht gemischt würden,
wenn im Washcoat-Prozeß ein
Schlamm vorbereitet wird. Auf diese Weise werden die Probleme der
NOX-Freisetzung überwunden. Mit anderen Worten
wird von einem Makro-Standpunkt aus gesehen eine ausgewählte Menge
Edelmetall in dem Washcoat plaziert, der nicht mit den NOX-Speichermaterialien
verbunden ist, wie z.B. Ba. Bei einem Ausführungsbeispiel werden zwischen
30 bis 70 % (durch Masse) des Edelmetalls in dem Washcoat plaziert,
der nicht mit den NOX-Speichermaterialien
verbunden ist. Spezifische Be reiche umfassen: 10-20, 20-30, 30-40, 40-50,
60-70 und/oder 70-80. Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht 50-80
% vor. Anzumerken ist auch, daß sowohl
die Vorrichtung 70 als auch die Vorrichtung 72 eine
solche Katalysatorformation umfassen können.
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Es
wird auf 2 Bezug genommen.
Dort wird eine alternative Ansicht des Motors 10 und des Motorabgassystems
gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird der Motor 10 so dargestellt, daß er ein Vier-Zylinder-Reihenmotor
ist (welcher die Zylinder 1, 2, 3 und 4 aufweist).
Anzumerken ist, daß verschiedene
Arten von Motoren in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen
Verfahren verwendet werden können,
wie z.B. ein 6-Zylinder-V-Motor, ein 8-Zylinder-V-Motor, ein 4-,
5-, oder 6-Zylinder-Reihenmotor oder verschiedene andere Motortypen. 2 zeigt die Abgasreinigungsvorrichtungen 70 und 72,
welche eine Vielzahl von Katalysator-Bricks aufweisen. Anzumerken
ist, daß dies
lediglich ein Beispiel ist, bei dem zwei oder mehrere Katalysator-Bricks
in jeder der Abgasreinigungsvorrichtungen gezeigt werden. Jedoch
kann die Abgasreinigungsvorrichtung 70 zwei Bricks oder
nur ein Brick aufweisen, während
die Abgasreinigungsvorrichtung 72 ebenfalls nur zwei Bricks
oder nur ein einziges Brick enthalten kann. Bei diesem bestimmten
Beispiel weist die Abgasreinigungsvorrichtung 70 Katalysator-Bricks 70A, 70B usw.
auf. Darüber
hinaus weist die Abgasreinigungsvorrichtung 72 ebenfalls
Katalysator-Bricks 72A, 72B usw. auf.
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Weiter
ist anzumerken, daß bei
dem Ausführungsbeispiel
der 2 der stromaufwärts gelegene EGO-Sensor
so dargestellt wird, daß er
im Auspuffkrümmer 48 angeschlossen
ist, während
der stromabwärts
gelegene EGO-Sensor 140 so dargestellt wird, daß er zwischen
den Bricks 72A und 72B der Abgasreinigungsvorrichtung 72 angeschlossen
ist. Bei einer alternativen Ausführungsform
kann der Sensor 140 ein Sensor sein, der sowohl ein NOX-Ausgangssignal als auch ein Sauerstoffkonzentrations-Ausgangssignal
liefert.
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Anzumerken
ist, daß die
Sensoren 76 und 140 an anderen Stellen im Auspuffsystem
des Motors 10 plaziert werden können. Beispielsweise kann,
wie in 1 gezeigt, der
Sensor 140 stromabwärts
von der Abgasreinigungsvorrichtung 72 pla ziert werden. Alternativ
kann der Sensor 76 zwischen den Bricks 70A und 70B plaziert
werden. Es kann noch ein weiteres Ausführungsbeispiel verwendet werden,
bei dem der Sensor 140 direkt stromaufwärts von dem letzten Katalysator-Brick der Abgasreinigungsvorrichtung 72 plaziert
wird.
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2 zeigt auch einen dritten
EGO-Sensor 145, der als zwischen den Vorrichtungen 70 und 72 angeschlossen
dargestellt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird der Sensor 145 für
die Abgasreinigungsvorrichtungsdiagnose der Vorrichtungen 70 und 72 überflüssig. Wenn
dies jedoch für
verbesserte Leistung oder sonstige Steuerzielsetzungen gewünscht wird,
kann ein dritter Sensor 145 verwendet werden.
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Anzumerken
ist, daß bei
einem Ausführungsbeispiel
die Abgasreinigungsvorrichtung 70, wie in 2 gezeigt, in einer dicht beim Auspuffkrümmer 48 liegenden
Stelle plaziert wird. Bei einer alternativen Ausführungsform
kann die Vorrichtung 70 weiter weg vom Auspuffkrümmer plaziert
werden. Analog wird bei einem Ausführungsbeispiel die Vorrichtung 72 an
einer Stelle am Fahrzeugunterboden plaziert (beispielsweise unterhalb
der Karosserie/des Chassis des Fahrzeuges). Bei einer alternativen
Ausführungsform
kann jedoch die Vorrichtung 72 stromaufwärts und
in der Nähe
der Vorrichtung 70 angeschlossen werden. Des weiteren ist
anzumerken, daß für eine verbesserte
Leistung zusätzliche
Abgasreinigungsvorrichtungen im Auspuffsystem des Motors 10 plaziert
werden können.
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2 zeigt ebenfalls einen
Motor 10, welcher vier Zylinder (mit der Bezeichnung 1 bis 4)
aufweist, sowie Einlaßkanal-Kraftstoffinjektoren 66A bis 66D.
Anzumerken ist, daß die
Zündfolge
des Motors 10 nicht notwendigerweise 1, 2, 3, 4 lautet.
Sie ist vielmehr im allgemeinen gestaffelt, wie z.B. 1-3-4-2.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden zwei Zylindergruppen genutzt. Es ist jedoch
anzumerken, daß die
Zylindergruppen ungleich sein können
oder anders aufgeteilt werden können als
in zwei Gruppen von zwei Zylindern. Beispielsweise könnte eine
erste Gruppe mit nur einem Zylinder verwendet werden, während eine
zweite Gruppe mit drei Zylindern verwendet werden könnte.
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3A zeigt das Vorheiz-Verfahren,
bei dem zwei Zylinder mager betrieben werden und zwei Zylinder zwischen
fett und weniger fett oder zwischen fett und Stöchiometrie moduliert werden.
Die Linie „A" zeigt das ungefähre fette
Luft-/Kraftstoffverhältnis, das,
wenn die Zylinder mit diesem betrieben würden, ein Luft-/Kraftstoffverhältnis des
Gemischs (in Kombination mit den mageren Zylindern) erzeugen würden, das
in der Nähe
des stöchiometrischen
Verhältnisses
liegt.
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3A zeigt das Luft-/Kraftstoffverhältnis an vier
Stellen im Motor/Auspuffsystem, wie in den 3A-1 bis 3A-4 gezeigt. 3A-1 zeigt die Zylinder-/Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnisse. 3A2 zeigt das Luft-/Kraftstoffverhältnis des
Abgasgemischs. 3A-3 zeigt
das Luft-/Kraftstoffverhältnis
in der Mitte des Stroms, während 3A-4 das stromabwärts vorhandene
Luft-/Kraftstoffverhältnis
des Gemischs zeigt. Die verschiedenen Verfahren nach den 3A-C werden nachstehend
beschrieben.
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In
jeder Figur wird die Startzeit (t1) so dargestellt, daß sie die
verschiedenen Betriebsvorgänge korreliert.
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Insbesondere
zeigt 3A das Betreiben
einer ersten Zylindergruppe in unterstöchiometrischer Form und einer
zweiten Zylindergruppe oszillierend zwischen einem fetten und einem
weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis bzw. zwischen einem fetten und
einem stöchiometrischen
Luft-/Kraftstoffverhältnis.
Nach diesem Beispiel wird die Auspufferhitzung über eine Vielzahl von Quellen
geliefert. Insbesondere entsteht eine erste Quelle von Auspuffhitze
aus dem alternierenden Speichern von Oxidantien im Katalysator 70A und
anschließender
Freisetzung und Reaktion von gespeicherten Oxidantien mit einfließenden Reduktanten.
Die aus dieser Quelle erzeugte Hitzemenge ist eine Funktion der
Menge der Oxidantspeicherung des Katalysators. Sie ist auch eine Funktion
des Umfangs, in dem die Oxidantkapazität genutzt wird. Wenn beispielsweise
das einströmende Luft-/Kraftstoffverhältnis mit
einer hohen Frequenz zwischen mager und fett alterniert wird, dann
tritt der Übergang
zwischen den mageren und fetten Luft-/Kraftstoffverhältnissen ein, bevor die volle Oxidantspeicherkapazität erreicht
wur de. Entsprechend wird dann weniger Hitze erzeugt als wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis lange
genug mager gehalten wird, um im Katalysator Oxidantien bis zu dessen voller
Oxidantspeicherkapazität
einzulagern, bevor von mager auf fett übergegangen wird und genügend lang
fett gefahren wird, um sämtliche
gespeicherten Oxidantien freizusetzen und zu reagieren.
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Eine
zweite Quelle von Hitze nach dem in 3A gezeigten
Verfahren ist eine exotherme Reaktion über Edelmetalle des Katalysators
durch gleichzeitig vorhandene Oxidantien und Reduktanten in dem
in den Katalysator einströmenden
Abgas. Mit anderen Worten können
Oxidantien aus den mageren Zylindern mit Reduktanten aus den fetten
Zylindern unabhängig
davon reagieren, ob die Zylinder sich im ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis oder
im zweiten weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis befinden.
In beiden Fällen
sind im fetten Abgas Reduktanten vorhanden, die über die Oberfläche des
Edelmetalls im Katalysator mit den Oxidantien im mageren Abgas reagieren
können.
Somit liefert das Verfahren nach 3A dadurch
zwei Quellen von Auspufferhitzung, indem in vorteilhafter Weise
sowohl Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modulation
(unter Verwendung von Oxidantspeicherung) als auch gleichzeitig vorhandene
magere und fette Abgase kombiniert werden, um über die Oberflächenreaktion über den Katalysator
exotherme Hitze zu erzeugen.
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Bei
dem Verfahren nach 3A wird
der Übergang
zwischen dem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und dem zweiten weniger
fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis,
der in 3A-1 gezeigt wird,
auf der Grundlage eines Signals aus dem Sensor 145 bestimmt,
welcher in 3A-3 gezeigt
wird. In diesem Fall wird der Übergang
zwischen mager auf fett und fett auf mager nach 3A-2 (und der Übergang zwischen dem ersten
fetten zum zweiten weniger fetten Verhältnis und umgekehrt in 3A-1) dadurch bestimmt,
daß der
Pegel des Signals 145 mit einem Schwellenwert verglichen
wird. Bei dem Ausführungsbeispiel
wird der Schwellenwert als die mit „B" bezeichneten Strich/Punkt-Linien in 3A-3 gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3A werden exotherme Reaktionen
primär im
stromaufwärts
gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung 70 erzeugt. Entsprechend
wird lediglich eine geringfügige
oder unbedeutende Reaktion in der Abgasreinigungsvorrich tung 72 geliefert,
da das eintretende Luft-/Kraftstoffverhältnis nahe beim stöchiometrischen
Wert liegt und, wie in 3A-3 gezeigt,
nur jeweils für
kurze Zeit davon abweicht. Entsprechend liegt das stromabwärts vorhandene
Luft-/Kraftstoffverhältnis in 3A-4 im wesentlichen beim
stöchiometrischen
Wert.
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Wie
nachstehend zu beschreiben sein wird, verwendet die vorliegende
Erfindung bei einem Beispiel das Verfahren nach 3A, wenn gewünscht wird, Hitze in der Abgasreinigungsvorrichtung 7 zu erzeugen
oder wenn gewünscht
wird, stromabwärts in
der Abgasreinigungsvorrichtung 72 Hitze zu erzeugen, während die
Abgasreinigungsvorrichtung 72 noch keine ausreichend hohe
Betriebstemperatur erreicht hat. Entsprechend verwendet die vorliegende Erfindung
die stromaufwärts
gelegene Abgasreinigungsvorrichtung zur Erzeugung von Hitze in der stromabwärts gelegenen
Abgasreinigungsvorrichtung. Alternativ kann das Verfahren nach 3A auch dazu verwendet werden,
hauptsächlich
in der Abgasreinigungsvorrichtung 70 Hitze zu erzeugen. Darüber hinaus
stellt das Verfahren nach 3A ein Vorheizverfahren
dar.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
ist es möglich,
wiederholt und kontinuierlich eine erste Gruppe von Zylindern mager
und eine zweite Gruppe von Zylindern fett zu betreiben, wodurch
ein stöchiometrisches
Gemisch erzeugt wird, das in die stromaufwärts gelegene Vorrichtung 70 eintritt,
um eine exotherme Reaktion zu schaffen und damit beide Vorrichtungen 70 und 72 zu
erhitzen.
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Unter
Bezugnahme auf 3B wird
nunmehr das Verfahren nach 3A erweitert,
um jeweils sowohl in der stromaufwärts gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung 70 als
auch in der stromabwärts
gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung 72 jeweils Hitze zu
erzeugen. Das Verfahren nach 3B liefert
analog zum Verfahren nach 3A Hitze
aus zwei Quellen in der stromaufwärts gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung 70.
Mit anderen Worten wird Hitze aus zwei Quellen in der Abgasreinigungsvorrichtung 70 erzeugt.
Die erste Quelle bezieht sich auf die Oxidantspeicherung der Abgasreinigungsvorrichtung 70 und
das Umschalten des Einlaß-Luft-/Kraftstoffverhältnisses
zwischen mager und fett. Die zweite Quelle bezieht sich auf Hitze,
die aus den einströmenden,
gleichzeitig vorhandenen ma geren und fetten Gasen erzeugt wird,
die dadurch exotherme Hitze schaffen, daß einströmende Oxidantien und Reduktanten über das
Edelmetall auf den Katalysatoren reagieren. Jedoch wird die Hitze
in der stromabwärts gelegenen
Abgasreinigungsvorrichtung hauptsächlich durch die Verwendung
von Oxidantspeicherung erzeugt, da ein Einrohrauspuffsystem gezeigt
wird. Mit anderen Worten ist das Einlaß-Luft-/Kraftstoffverhältnis an
die Abgasreinigungsvorrichtung 72 das Ausgangs-Luft-/Kraftstoffverhältnis der
Abgasreinigungsvorrichtung 70, welches bereits gemischt
wurde und deshalb entweder fett, mager oder stöchiometrisch ist. Des weiteren
stammt bei dem Beispiel der 3B das
Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnis aus
der zweiten Zylindergruppe (der fetten Zylindergruppe), und wird
zwischen dem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und dem zweiten weniger
fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis
auf der Grundlage des Sensors 140 und nicht aufgrund des
Sensors 145, wie in 3A gezeigt,
umgeschaltet.
-
Es
ist anzumerken, daß statt
der Verwendung des Sensors 140 oder des Sensors 145 eine Bestimmung
der Bedingungen in oder stromabwärts der
ersten oder zweiten Abgasreinigungsvorrichtung verwendet werden
kann. Beispielsweise kann das Luft-/Kraftstoffverhältnis stromabwärts der
ersten Abgasreinigungsvorrichtung auf der Grundlage von Betriebsbedingungen
geschätzt
werden. Analog kann das Luft-/Kraftstoffverhältnis stromabwärts der
zweiten Abgasreinigungsvorrichtung auf der Grundlage von Betriebsbedingungen
geschätzt
werden.
-
Ebenso
wie bei 3A zeigt 3B das Luft-/Kraftstoffverhältnis bei
verschiedenen Positionen im Auspuffsystem in den 3B-1, 3B-2, 3B-3 und 3B-4. Da der stromabwärts gelegene Sensor 140 dazu
verwendet wird, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis der
Zylinder 2 und 4 zu ändern, ist die Modulationsfrequenz
(aufgrund der erhöhten
Oxidantspeicherung und der größeren Rohrleitungslänge/Verzögerungslänge) länger. Insbesondere
und wie in 3B-4 gezeigt,
wird ein Schwellenwert „C" dazu verwendet zu
bestimmen, wann das Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnis zwischen
dem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und dem zweiten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis umzuschalten
ist.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 3C wird ein alternatives
Modulationsschema beschrieben. Bei diesem Beispiel werden beide
Zylindergruppen zwischen variierenden Luft-/Kraftstoffverhältnissen
justiert. Während
dies eine gewisse Drehmomentverschlechterung in der zwischen mager
und Stöchiometrie
arbeitenden Gruppe verursacht, kann jedoch eine Verstellung des
Zündzeitpunktes
in der anderen Gruppe nach spät
dazu verwendet werden, einen Ausgleich zu schaffen.
-
Das
Verfahren nach 3C liefert
vorteilhafterweise Hitze durch Nutzung von Oxidantspeicherung sowohl
der stromaufwärts
als auch der stromabwärts
gelegenen Vorrichtungen 70 bzw. 72. Jedoch minimiert
dieses Verfahren das gleichzeitige Vorhandensein von Oxidantien
aus der Magerverbrennung und Reduktanten auf der fetten Verbrennung,
die in die Vorrichtung 70 eintreten. Als solches liefert
dieses Verfahren potentiell weniger Hitze als die Verfahren nach
den 3A und 3B, je nach der Bandbreite
der bei den verschiedenen Verfahren verwendeten Luft-/Kraftstoffverhältnisse.
In dem Fall, in dem signifikant mehr Oxidantspeicherung in der stromabwärts gelegenen
Vorrichtung 72 geliefert wird, ist es möglich, dieses Verfahren zu
nutzen, um mehr Hitze in der Vorrichtung 72 als in der
Vorrichtung 70 zu erzeugen. Entsprechend kann Schwefel
aus der Vorrichtung 72 entfernt werden, ohne die Vorrichtung 70 potentiell
zu überhitzen.
-
In 3C werden die beiden Zylindergruppen
wie folgt betrieben:
- • Die erste Zylindergruppe moduliert
zwischen einem fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und
dem stöchiometrischen
Luft-/Kraftstoffverhältnis
(Anmerkung: Der stöchiometrische
Betrieb muß nicht
genau stöchiometrisch
sein, – beispielsweise – kann er
leicht auf der fetten Seite der Stöchiometrie liegen, z.B. bei
einem Verhältnis
von 14:4 (wobei die Stöchiometrie
bei ca. 14:6 liegt)).
- • Die
zweite Zylindergruppe moduliert zwischen einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis und
dem stöchiometrischen
Luft-/Kraftstoffverhältnis
(Wiederum ist anzumerken: Der stöchiometrische
Betrieb muß nicht
genau stöchiometrisch
sein, – beispielsweise – kann er
leicht auf der mageren Seite der Stöchiometrie liegen, z.B. bei
einem Verhältnis
von 14:8).
- • Dies
schafft eine Abgasmischung mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis, das
zwischen mager und fett moduliert, aber es gibt wenig bis kein gleichzeitiges
Vorhandensein von mageren und fetten Gasen.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
nach 3C wird der Übergang
bei den Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnissen
auf der Grundlage des Erreichens des Wertes „C" des stromabwärts gelegenen Sensors 140 bestimmt.
Des weiteren wird die Temperatur, wie nachstehend detaillierter
beschrieben, dadurch gesteuert, daß mindestens jeweils eines
und potentiell jeweils beide mageren und fetten Luft-/Kraftstoffverhältnisse
der ersten und der zweiten Zylindergruppe gesteuert werden. Dies
wird in den 3C-1 bis 3C-4 beschrieben.
-
3D ist zur 3C mit der Ausnahme analog, daß die Hitze
hauptsächlich
in der Vorrichtung 70 erzeugt wird, da das Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnis auf
der Grundlage des Sensors 145 anstelle des Sensors 140 umgeschaltet
wird. In diesem Fall wird die Oxidantspeicherkapazität der stromaufwärts gelegenen
Vorrichtung 70 genutzt, während die Hitzeerzeugung in
der stromabwärts
gelegenen Vorrichtung 72 minimiert wird. Wiederum zeigen
die 3D-1 bis 3D-4 das Luft-/Kraftstoffverhältnis an verschiedenen
Stellen im Auspuffsystem. Insbesondere zeigt die 3D-1 das Wechseln einer ersten Gruppe
von Zylindern zwischen einem fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und
der Stöchiometrie,
während
die zweite Gruppe von Zylindern zwischen einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis und
der Stöchiometrie
wechselt.
-
Unter
Bezugnahme auf 4 wird
nunmehr eine Routine zur Steuerung der Katalysatorerhitzung zwecks
Entfernung von Schwefel aus den Abgasreinigungsvorrichtungen 70 oder 72 beschrieben.
Zunächst
wird im Schritt 504 eine Anforderung erzeugt, die Schwefelkontaminanten
zu entfernen. Dies Anforderung kann auf verschiedenen Faktoren beruhen,
wie z.B. einer Minderung beim Reaktionswirkungsgrad, einer Minderung
der Oxidantspeicherung oder einer Verschlechterung der Gesamtkraftstoffökonomie,
welche während
einer mageren Betriebsart erzielt wird.
-
Anschließend bestimmt
die Routine im Schritt 410, ob die stromaufwärts gelegene
Abgasreinigungsvorrichtung 70 eine Katalysator-„Light-off"-Temperatur erreicht
hat, die die Oxidation einströmender
Reduktanten und Oxidantien unterstützt, oder ob Oxidantien gespeichert
und später mit
einströmenden
Reduktanten reagiert werden können.
Lautet die Antwort im Schritt 410 „nein", geht die Routine einfach zur Überwachung
der stromaufwärts
gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung 70 weiter. Diese Feststellung
im Schritt 410 kann auf verschiedenen Faktoren beruhen,
wie z.B.: Auspuffkrümmertemperatur,
Abgastemperatur und/oder Temperatur der Katalysatoren 70A, 70B oder
einer Gesamttemperatur der Vorrichtung 70.
-
Lautet
die Antwort im Schritt 410 „ja", geht die Routine zum Schritt 412 weiter.
Im Schritt 412 heizt die Routine die Abgasreinigungsvorrichtung 70 vor,
wie dies durch das Verfahren nach 3A im Schritt 414 zeigt
wird. Vom Schritt 414 geht die Routine zum Schritt 416 weiter,
um zu bestimmen, ob das Vorheizen abgeschlossen ist. Diese Feststellung kann
auf verschiedene Weise getroffen werden, wie z.B. durch Schätzen oder
Messen der Temperatur der stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen
Abgasreinigungsvorrichtungen 70 bzw. 72. Lautet
die Antwort im Schritt 416 „ja", geht die Routine zum Schritt 418 weiter.
Im Schritt 418 stellt die Routine fest, welches Verfahren
für das
Erhitzen der Vorrichtungen 70 und 72 zur Entfernung
von Schwefel verwendet wird. Diese Auswahl basiert auf verschiedenen
Kriterien, wie z.B. die Temperaturen der Vorrichtungen 70 und 72,
sowie auf Katalysatorwirkungsgrad oder geschätzte Verschlechterung. Wenn
aufgrund des Schrittes 418 das Verfahren 1 gewählt wird,
geht die Routine zum Schritt 420 weiter und führt das
Verfahren nach 3B aus.
Dies wird solange fortgesetzt, bis die Routine im Schritt 422 feststellt,
daß die
Temperatur der Vorrichtung 72 650°C erreicht hat. Lautet die Antwort
im Schritt 422 „ja", deaktiviert die
Routine das Heizen.
-
Wenn
analog im Schritt 418 das Verfahren 2 gewählt wird,
geht die Routine zum Schritt 424 weiter und führt das
Verfahren nach 3C durch.
Dies wird solange fortgesetzt, bis die Temperatur der Vorrichtung 72 im
Schritt 426 650°C
erreicht hat. Lautet die Antwort im Schritt 426 „ja", geht die Routine
weiter und deaktiviert die Katalysatorheizung.
-
Dieses Übersichtsflußdiagramm
zeigt allgemein, wie verschiedene Katalysatorheizverfahren auf der
Grundlage von Betriebsbedingungen ausgewählt werden, die Abgas- und/oder
Katalysator- und/oder Vorrichtungstemperatur umfassen. So ist es
nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung möglich, abhängig von den Betriebsbedingungen
verschiedene Katalysatorheizverfahren bereitzustellen und damit
verschiedene Hitzemengen verschiedenen Abgasreinigungsvorrichtungen
im Auspuffsystem zuzuführen.
Beispielsweise liefert das Verfahren nach 3A auf zwei Wegen Hitze zur stromaufwärts gelegenen
Abgasreinigungsvorrichtung 70 und Hitze zur Abgasreinigungsvorrichtung 72 über Wärmeübertragung
nach stromabwärts
durch das Auspuffsystem bzw. das Abgas. Jedoch wird sowohl in den ersten
und zweiten Vorrichtungen 70 und 72 über das Verfahren
nach 3B Hitze erzeugt.
In 3B wird auf zwei
Wegen in der stromaufwärts
gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung und in der stromabwärts gelegenen
Abgasreinigungsvorrichtung auf eine Weise Hitze erzeugt. Letztlich
wird in 3C sowohl in den
stromaufwärts
bzw. stromabwärts
gelegenen Abgasreinigungsvorrichtungen 70 bzw. 72 Hitze
auf die gleiche Weise erzeugt. Auf diese Weise können unterschiedliche Hitzemengen
verschiedenen Positionen im Auspuffsystem abhängig von Betriebsbedingungen
zugeführt
werden. Anzumerken ist, daß dies lediglich
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist.
-
Es
wird nun auf 5 Bezug
genommen. Mehrere Beispiele zeigen, wie die Temperatur durch Anpassen
der Werte von mageren, fetten oder beiden Gemischen gesteuert wird.
In diesen Figuren bezeichnet „x" ein Verbrennungsereignis
bei einem bestimmten gewünschten
Luft-/Kraftstoffverhältnis,
und insbesondere ist ein eingekreistes „x" für
die erste Gruppe und ein „x" ohne Kreis für die zweite
Gruppe vorgesehen. Des weiteren bezeichnet „L" mager (lean) und „R" fett (rich). Schließlich gibt die Strichpunktlinie
den durchschnittlichen fetten Wert an.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
der 5A wird die Amplitudenmodulation
der fetten Zylindergruppe so angepaßt, daß zum Zeitpunkt t2 die Hitzeerzeugung
erhöht
wird. Anzumerken ist, daß durch
Verändern
der Differenz zwischen den fetten und den weniger fetten Werten
(zum Zeitpunkt t2) die Frequenz der Modulation automatisch beeinflußt wird
(da bei einem Beispiel die Frequenz dadurch gesteuert wird, daß der stromabwärts gelegene
Sensor schaltet). Auf diese Weise wird die aufgrund der Oxidantspeicherkapazität pro Zeiteinheit
erzeugte Hitze erhöht. Das
heißt,
der Effekt der Oxidantspeicherung wird mit höherer Frequenz zyklisch wiederholt,
so daß eine stärkere Hitzezufuhr
pro Zeiteinheit und damit ein Anstieg der Temperatur erreicht wird.
Dies wird in 5A entsprechend
gezeigt.
-
Anzumerken
ist, daß beide
Wirkungen (Oxidantspeicherung und Reaktion von gleichzeitig vorhandenen
Oxidantien und Reduktanten) in 5 dazu
verwendet werden, (zum Zeitpunkt t2) zusätzliche Hitze zu erzeugen.
Hier werden gleichzeitig vorhandene Oxidantien und Reduktanten deshalb
erhöht,
weil eine erhöhte
Menge von Oxidantien und Reduktanten vorhanden ist (weil die Differenz
zwischen dem durchschnittlichen mageren und dem durchschnittlichen
fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis erhöht wird).
-
In 5C wird lediglich die Spanne
zwischen dem durchschnittlichen mageren und dem fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis angepaßt, ohne
die Modulationsfrequenz zu verändern.
Auf diese Weise wird die durch gleichzeitig vorhandene Oxidantien und
Reduktanten erzeugte Hitze erhöht.
-
Schließlich zeigt 5D nur das Anpassen der
fetten Gruppe, was zu asymmetrischen zyklischen Wiederholungen führt. Mit
anderen Worten wird die Amplitude der Modulation der fetten Zylindergruppe
vergrößert, wodurch
die erzeugte Hitze aufgrund der Oxidantspeicherungsreaktionen erhöht wird.
Jedoch wird nur der fette Wert (der fettere Wert) angepaßt, was
zu asymmetrischer Modulation führt.
-
Eine
beliebige Vorgehensweise nach den 5A bis 5D kann mit einem oder beiden
Verfahren der 3A oder 3B genutzt werden.
-
Unter
Bezugnahme auf die 6A und 6B wird nunmehr eine beispielhafte
Modulation nach einem weiteren Verfahren der Erfindung beschrieben. In
diesem Fall werden sowohl die erste wie auch die zweite Zylindergruppe
moduliert. In jedem Fall wird aufgrund des gleichzeitigen Vorhandenseins
von Oxidantien und Reduktanten Hitzeerzeugung gemindert oder minimiert.
Wie in den 6A und 6B gezeigt, erfolgt zum Zeitpunkt
t4 eine Anpassung zur Erhöhung
der erzeugten Hitze. In 6A wird
der Wert sowohl des fetten wie auch des mageren Luft-/Kraftstoffverhältnisses
erhöht,
während
in 6B lediglich der
Wert der fetten Gruppe angepaßt
wird (was zu asymmetrischen zyklischen Wiederholungen führt).
-
Die 6A bis 6B zeigen Verfahren, die mit einem oder
beiden Verfahren der 3C oder 3D genutzt werden können. Anzumerken
ist, daß die 6A bis 6B und 5D Beispiele
asymmetrischer zyklischer Wiederholungen zeigen, während die 5A bis 5C symmetrische zyklische Wiederholungen
des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
zeigen. Die Verfahren nach den 6A und 6B und 5D passen die fette Luft-/Kraftstoffgruppe
an, um die Temperatur zu steuern, ohne das durchschnittliche magere Luft-/Kraftstoffverhältnis zu
verändern,
wobei dieses höchstens
geringfügig
beeinflußt
wird.
-
Anzumerken
ist, daß die
Beispiele der 5 und 6 ein Verändern der Temperatur ohne Veränderung
bestimmter Motorbetriebsbedingungen zeigen. Wenn sich beispielsweise
die Luftmasse ändern
würde,
könnte
dies die Frequenz der Umschaltung und die gewünschten Luft-/Kraftstoffwerte
beeinflussen.
-
7 zeigt eine weitere Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
der 6B verbunden mit
entsprechender Abgastemperatur, wodurch die Regelung dargestellt
wird, welche durch dieses Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erreicht wird.
-
So
ist es entsprechend den vorstehend beschriebenen Verfahren möglich, die
Temperatur durch Anpassen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
einer Zylinderbank oder beider Zylinderbänke einzustellen. Des weiteren
ist es durch Auswahl des geeigneten Verfahrens zur Erzeugung von
Hitze möglich, einzustellen,
wo im Auspuffsystem unterschiedliche Mengen von Hitze erzeugt werden.
-
Es
wird nunmehr auf 8 Bezug
genommen. Eine Graphik zeigt die Veränderung des Zylinderdrehmoments
aufgrund des Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnisses bei gegebener Zylinderluftladung. Anzumerken
ist, daß bei
einer gegebenen Veränderung
bei einem magere Luft-/Kraftstoffverhältnis eine im Vergleich zu
einer ähnlichen
Veränderung
bei einem fetten Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnis, wie in der Figur dargestellt,
eine größere Motorzylinderdrehmoment-Änderung
bewirkt wird. Entsprechend verwenden verschiedene vorstehend hierin
beschriebene Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise eine größere Veränderung
bei den Luft-/Kraftstoffverhältnissen
in der fetten Zylindergruppe als bei den Luft-/Kraftstoffverhältnissen
der mageren Zylindergruppe. Auf diese Weise kann Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modulation
mit reduzierter Veränderung
beim Motorzylinderdrehmoment geliefert werden und damit ein verbessertes
Antriebsverhalten.
-
Das
Folgende sind Definitionen von Parametern, welche bei den verschiedenen
hierin beschriebenen Beispielen von Steuerverfahren verwendet werden.
- • dsx_ntr_mn
= gewünschte
Temperatur für
die stromabwärts
gelegene Abgasreinigungsvorrichtung 72.
- • ntr_ts_tf
= geschätzte
oder gemessene Temperatur der stromabwärts gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung 72.
Anzumerken ist, daß bei
einer alternativen Ausführungsform
die Temperatur eines bestimmten Bricks (oder einer Gruppe von Bricks)
in einer Vorrichtung als die Steuer-Sollwerte/Messungen verwendet werden
können.
So ist bei einem Beispiel dieser Wert gleich Tcat2. Bei einem alternativen
Ausführungsbeispiel
stellt er die Temperatur eines bestimmten Bricks, beispielsweise 72B der
Vorrichtung 72, dar.
- • ntr_proj_t
= Anpassung zur Berücksichtigung transienter
Temperaturänderungen
bei der geschätzten
oder gemessenen Temperatur der Abgasreini gungsvorrichtung 72.
Anmerkung: Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann diese Anpassung
weggelassen werden.
- • dsx_err_t
= Abweichung zwischen der gewünschten
und der tatsächlichen/geschätzten Temperatur.
- • z
= diskreter Operator, der dem Fachmann für digitale Signalverarbeitung
bekannt ist.
- • dsx_kp
= proportionale Verstärkung
im PI(proportionalen-integralen)Regelsystem.
- • fndsx_ki
= integrale Verstärkung
im PI(proportionalen-integralen)Regelsystem.
Anzumerken ist, daß dies
bei einem Ausführungsbeispiel
ein einziger Wert sein kann. Bei einem anderen Beispiel kann dies,
wie nachstehend beschrieben, eine variable Verstärkung sein.
- • dsx_i_term
= integraler Steuerterm.
- • dsx-hbi_gn
= auf Hitze beruhende Eingangssteuerverstärkung
- • ext_fl
= Flanschtemperatur des Auspuffkrümmers in Grad-Fahrenheit.
- • dsx_Irafmod_sw
= Aktivierungsschalter zur Nutzung von auf Temperatureingangswerten
beruhenden Regelungsmaßnahmen.
Anzumerken ist, daß der
Aktivierungsschalterblock einen Wert eins abgibt, wenn er nicht
aktiviert ist, und daß, wenn
er aktiviert ist, vorher der maximale Eingangswert durchlaufen wurde.
- • am
= Luftmengenwert aus dem Luftmassensensor (oder geschätzt aufgrund
des Krümmerabsolutdrucksensors
und der Motordrehzahl).
- • fndsx_am_cmp
= eine kalibrierbare Funktion für die Änderung
der Luftmassen-Kompensationssteuerung.
- • dsx_am_gn
= kalibrierbare Verstärkung
zur Veränderung
der Luftmassen-Kompensationssteuerung.
- • dsx_ctr_out
= Steuerausgang, welcher die Summe des PI-Steuergeräts des auf
Hitze beruhenden Eingangscontrollers und der Luftmassenkompensation
ist.
- • fndsx_Ilam
= Funktion zur Umwandlung des Steuerausgangs auf ein gewünschtes
mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis.
- • dsx_Ilam
= Ausgang des Controllers in 10, was
das gewünschte
magere Luft-/Kraftstoffverhältnis
ist.
- • dsx_bg_tmr
= Hintergrundtimer.
-
Die 9 bis 10 beschreiben, wie das Luft-/Kraftstoffverhältnis geregelt
wird, um die gewünschte
Hitzeerzeugung zu liefern. Im allgemeinen wird eine gewünschte magere
(oder fette oder beide) Größe (Tiefe)
der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modulation
festgelegt, welche erforderlich ist, um die Temperatur der Vorrichtung 72 oberhalb
der gewünschten Temperatur
zu halten. Anzumerken ist, daß die
Veränderung
der Amplitude des mageren oder des fetten Luft-/Kraftstoffverhältnisses oder von beiden das Luft-/Kraftstoffverhältnis zu
einer Veränderung
der Modulationsfrequenz führt,
da die nachstehend beschriebenen Verfahren aufgrund eines stromabwärts gelegenen
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensors
schalten. Anzumerken ist, daß bei
einer alternativen Ausführungsform
das sensorbasierte Schalten durch andere Schaltverfahren ersetzt
werden kann, beispielsweise basierend auf einer Schätzung gespeicherter Oxidantien.
-
10 zeigt Details der Regelung,
während das Übersichtsflußdiagramm
in 9 gezeigt wird.
-
Unter
Bezugnahme auf 9 wird
nun die Routine für
die Regelung der Hitzezufuhr während der
Entschwefelung der Abgasreinigungsvorrichtung beschrieben. Zunächst bestimmt
die Routine im Schritt 910, ob die Abgasreinigungsvorrichtung 72 eine
Light-off-Temperatur aufweist. Lautet die Antwort im Schritt 910 „ ja", geht die Routine
weiter zum Schritt 918, wie nachstehend beschrieben werden wird.
Lautet die Antwort im Schritt 910 „nein", geht die Routine weiter zum Schritt 912,
um festzustellen, ob die Abgasreinigungsvorrichtung 70 die
Light-off-Temperatur hat. Lautet die Antwort im Schritt 912 „nein", wiederholt die
Routine bzw. überwacht
sie weiter, ob die Abgasreinigungsvorrichtung 70 die Light-off-Temperatur
erreicht hat.
-
Nachdem
die Abgasreinigungsvorrichtung 70 die Light-off-Temperatur
erreicht hat und die Antwort im Schritt 912 „ja" lautet, geht die
Routine weiter zum Schritt 914.
-
Im
Schritt 914 führt
die Routine die Vorheizstrategie aus, wie dies vorstehend unter
Bezugnahme auf 3A beschrieben
wurde. Anschließend geht
die Routine zum Schritt 916 weiter, um zu überwachen,
ob die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung 72 die
Light-off-Temperatur erreicht hat. Lautet die Antwort im Schritt 916 „nein", geht die Routine zum
Schritt 914 zurück
und setzt die Vorheizstrategie so lange fort, bis die Abgasreinigungsvorrichtung 72 die
Light-off-Temperatur
erreicht hat.
-
Nachdem
die Abgasreinigungsvorrichtung die Light-off-Temperatur erreicht
hat und die Antwort im Schritt 916 „ja" lautet, geht die Routine weiter zum Schritt 918.
-
Die
Schritte 918 bis 922 beschreiben allgemein den
auf der Grundlage der Hitzezufuhr arbeitenden Controller eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. Die Details des auf der Grundlage von
Hitzezufuhr arbeitenden Controllers werden nachstehend ausführlicher
unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
Jedoch bestimmt allgemein gesagt die Routine im Schritt 918,
ob die Temperatur einer stromabwärts
gelegenen Break-in-Vorrichtung 72 einer Sollwerttemperatur
entspricht oder darüber liegt.
Lautet die Antwort im Schritt 918 „ja", reduziert die Routine die Strom-/Hitzezufuhr
durch Reduzieren der Amplitude der mageren und/oder fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modulation
des in die Vorrichtung 72 eintreten Luft-/Kraftstoffgemischs.
Dies führt
zu reduzierter Modulationsfrequenz und demzufolge zu weniger Hitzezufuhr,
wie dies nachstehend beschrieben wird. Wenn alternativ die Antwort
im Schritt 918 „nein" lautet, erhöht die Routine
die Strom-/Hitzezufuhr durch Erhöhen
der Amplitude der Veränderung
der mageren und fetten Luft-/Kraftstoffgemische in der Vorrichtung 72,
wodurch die Modulationsfrequenz erhöht wird, wie dies nachstehend
beschrieben wird.
-
Anzumerken
ist, daß das
Erhöhen
und das Vermindern der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Amplitude in der Modulation
die Modulationsfrequenz beeinflußt, da das Umschalten zwischen
mageren und fetten Gemischen in diesem Ausführungsbeispiel, bei dem Hitze
in der Vorrichtung 72 erzeugt wird, durch den stromabwärts gelegenen
Sensor 140 bestimmt wird. Mit anderen Worten wird, je größer die
Amplitude der mageren und fetten alternierenden, in die Vorrichtung
eintretenden Mischungen ist, die Vorrichtung desto rascher aufgefüllt und
mit Sauerstoff gespült. Demzufolge
ist die Hitzezufuhr pro Zeiteinheit um so größer. Dies führt auch zu rascherem Auffüllen und Spülen und
demzufolge zu rascherem Schalten des stromabwärts gelegenen Sensors 140.
Dies führt also
zu vergrößerter Frequenzmodulation.
Wenn umgekehrt die Amplitude der fetten und mageren Modulation zurückgenommen
wird, reduziert dies entsprechend die Modulationsfrequenz und mindert
die Hitzezufuhr pro Zeiteinheit.
-
Ausgehend
von den Schritten 920 und 922 überwacht die Routine im Schritt 924,
ob die Entschwefelung deaktiviert werden sollte. Lautet die Antwort
im Schritt 924 „nein", kehrt die Routine
zum Schritt 918 zurück.
Wenn dagegen die Antwort im Schritt 924 , ja" lautet, endet die
Routine.
-
Unter
Bezugnahme auf 10 werden
nun Details des auf der Grundlage von Hitzezufuhr arbeitenden Controllers
in Form eines Blockdiagramms des Regelsystems dargestellt. Die Parametereingänge der
Routine werden durch die Blöcke 1010 bis 1018 gezeigt.
Wie in 10 gezeigt, wird
die gewünschte
Temperatur aus Block 1010 der Summierung 1020 zugeführt. Des
weiteren wird die geschätzte
Temperatur (Summierung der Blöcke 1012 und 1014 bei
Block 1022) ebenfalls der Summierung 1020 zugeführt. Auf
diese Weise werden eine gewünschte
Temperatur und eine tatsächliche
Temperatur dazu verwendet, einen Temperaturfehler zu schaffen, der
der Ausgang der Summierung 1020 ist. Dieser Fehler wird
dann über
einen PI-Controller zugeführt.
Die proportionale Verstärkung
wird durch das Dreieck 1024 mit einer beispielhaften Verstärkung von
100 gezeigt. Die integrale Regelwirkung wird über die Blöcke 1026 bis 1032 gezeigt.
Im Block 1034 wird ein Timereingang gezeigt. Block 1026 stellt eine
Verzögerung
des Eingangstemperaturfehlersignals dar. Block 1020 stellt
eine variable integrale Verstärkung
dar, die im Block 1030 durch den Hintergrundtimer multipliziert
wird. Dieser integrale Term wird dann im Block 1032 gekappt.
Der Summierungsblock 1034 addiert dann die proportionalen
und integralen Regelverstärkungen.
-
Eine
auf der Grundlage von Hitzezufuhr arbeitende Kompensation wird basierend
auf der Auspuffflanschtemperatur benutzt, welche im Block 1016 geschätzt oder gemessen
werden kann. Insbesondere wird im Block 1038 eine Verstärkung auf
diesen Temperaturwert angewandt (in diesem Fall 1/1000). Des weiteren
wird im Block 1040 ein Aktivierungsschalter auf der Grundlage
des Flags in Block 1042 genutzt. Das Flag in Block 1042 wechselt
zwischen 0 und 1 abhängig
von Motorbetriebsbedingungen, wie z.B. Zeit während der Katalysatorentschwefelung, Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modulation
und verschiedenen anderen. Der Aktivierungsschalter-Endblock 1040 passiert
entweder durch den oberen Eingangswert oder durchläuft abhängig vom
Schalter 1042 einen Wert von eins.
-
Schließlich wird
ein Luftmassenkompensations(feedforward)-Term auf der Grundlage
des Luftmassensignals aus Block 1018 verwendet.
-
Der
Luftmassenkompensationsterm basiert auf einer ersten Funktionsverstärkung (1044)
und einer zweiten Verstärkung
(1046), die auf das Luftmassensignal aus Block 1018 angelegt
werden.
-
Die
Kombination des PI-Controllers, die auf der Grundlage von Hitzezufuhr
arbeitende Kompensation und die Luftmassenkompensation werden jeweils
im Block 1015 miteinander multipliziert. Der Steuerausgang
aus Block 1050 wird über
eine Verstärkungsfunktion 1052 eingespeist,
um einen gewünschten
Wert der mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis-Amplitude im Block 1054 abzugeben.
Anzumerken ist, daß in
diesem Beispiel die Amplitude der mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modulation bestimmt wird.
Jedoch kann bei einer alternativen Ausführungsform eine Luft-/Kraftstoffspanne
(Amplitude) zwischen den mageren und fetten Werten ebenfalls verwendet
werden. Alternativ könnte
eine gewünschte
fette Luft-/Kraftstoffverhältnis-Amplitude
der Systemausgang sein.
-
Anzumerken
ist, daß die
auf der Grundlage von Hitzezufuhr arbeitende Kompensation die Hitze aus
dem Abgas schätzt,
das zu der stromabwärts
gelegenen Vorrichtung 72 geführt wird. Das hießt, es ist auf
der Auspuffkrümmerflanschtemperatur
(ext_fl) basiert. Auf diese Weise ist es möglich, eine Feedforward-Kompensation basierend
auf der Hitze aus anderen Quellen als der Luft- /Kraftstoffverhältnis-Modulation (oxidantspeicherungsbasierter
Exotherm) zu liefern.
-
Zusammenfassend
wird die Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modulation
so geregelt, daß eine
gewünschte
Temperatur der Vorrichtung 72 gehalten wird, wobei eine
Feedforward-Kompensation stattfindet, um die Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modulation
zu ändern
und damit Veränderungen
bei den Luftmassen- und Abgastemperatureffekten zu berücksichtigen.
-
Anzumerken
ist, daß,
wenn Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kompensation
und auf der Grundlage von Hitzezufuhr arbeitende Kompensation verwendet werden,
der Controller vorteilhafterweise Veränderungen beim Motorbetrieb
kompensiert. Das heißt, Veränderungen
bei diesen Bedingungen verändern die
durch das Abgassystem geführte
Hitze und verändern
die Modulationsfrequenz durch Veränderung der Systemverzögerung.
Wenn demzufolge diese Effekte in einer auf Annahmen beruhenden Form
kompensiert werden, Kann eine präzisere
Temperaturregelung erreicht werden. Jedoch ist, wie ausgeführt, keine
der Kompensationsmethoden erforderlich. Darüber hinaus können Kombinationen
derselben verwendet werden. Es ist auch anzumerken, daß das Beispiel
der Feedforward-Anpassung für
die Temperaturregelung auf der Luftmasse basiert. Jedoch können andere
Luftwerte verwendet werden, wie z.B. Abgasflußrate, Luftstromrate oder Zylinderluftladung.
-
Es
wird nunmehr auf 11 Bezug
genommen. Eine Graphik zeigt den Betrieb nach einem Verfahren der
vorliegenden Erfindung (siehe 3C).
In diesem Fall wird, wie in der oberen Graphik (11A) gezeigt, eine Zylindergruppe (Bank 1)
zwischen ungefähr
dem stöchiometrischen
Wert (oder einem leicht unterstöchiometrischen
Wert) und einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis, wie durch die Strich/Punktlinie
gezeigt, moduliert. Die andere Zylindergruppe (Bank 2)
wird zwischen ungefähr
dem stöchiometrischen
(oder einem leicht überstöchiometrischen)
Wert und einem fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis moduliert, wie durch
die durchgezogene Linie gezeigt. Das koordinierte Wechseln der Luft-/Kraftstoffverhältnisse
basiert beispielsweise darauf, daß der stromabwärts gelegene
Sauerstoffsensor 140 einen Schwellenwert erreicht.
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Die
zweite Graphik (11B)
zeigt das Verändern
des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
des Gemischs zwischen einem durchschnittlich fetten und durchschnittlich
mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis.
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Die
dritte Graphik (11C)
zeigt die Zündzeitpunktverstellung
nach spät,
die für
die beiden Zylindergruppen genutzt wird. Die magere Zylindergruppe
erfordert eine gewisse Zündzeitpunktmodulation,
um die Veränderung
des Motordrehmoments beim Wechseln zwischen mageren und weniger
mageren Werten zu berücksichtigen
(siehe 8), während bei
der zweiten Bank, die zwischen fett und weniger fett moduliert wird,
keine Modulation genutzt wird. Auf diese Weise wird die Drehmomentverschlechterung
aufgrund der Modulation gemindert.
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Die
vierte Graphik zeigt das resultierende Drehmomentverhältnis der
beiden Bänke
als ungefähr
gleich (was darauf hinweist, daß die
Drehmomentabgabe des Motors konsistent sein sollte), wodurch eine
entsprechende gute Kundenzufriedenheit sichergestellt wird.
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Eine
weitere Vorgehensweise bei der Erzeugung von Hitze in den Vorrichtungen 70 und/oder 72 (oder
Teilen derselben) und für
das Entfernen von Schwefel aus der Vorrichtung 72 (beispielsweise) wird
nunmehr unter Bezugnahme auf die 12 bis 15 beschrieben. Mit anderen
Worten und wie oben beschrieben, wurde der Wechsel zwischen magerem und
fettem Luft-/Kraftstoffverhältnis
durch verschiedene Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensoren bestimmt. Je
nachdem, welcher Sensor genutzt wurde, konnte Hitze in verschiedener
Stärke
an verschiedenen Punkten des Auspuffsystems erzeugt werden. Um des
weiteren den Wert der Frequenzmodulation zu regeln, wurde der fette
oder der magere Charakter des Luft-/Kraftstoffverhältnisses angepaßt.
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Bei
der Vorgehensweisen der 12 bis 15 wird die Modulation in
einer anderen Weise geregelt, um Ort und Menge der im Auspuffsystem
erzeugten Hitze zu steuern. Allgemein ausgedrückt wird(werden) der(die) Katalysator(en),
in (dem)denen Hitze zu erzeugen ist, aufgefüllt, um die Sauerstoffspeicherung
zu saturieren (und möglicherweise,
aber nicht notwendigerweise die NOX-Speicherung), indem
mager gefahren wird. Dies wird beispielsweise durch Überwachung
eines stromabwärts
gelegenen Luft-/Kraftstoffsensors ebenso wie bei den vorstehenden
Beispielen bestimmt. Anschließend
wird der fette Betrieb genutzt, um eine bestimmte Menge von Reduktant
zu liefern (bzw. es wird während
einer vorbestimmten Zeitdauer gefahren), um eine exotherme Reaktion
auszulösen.
Jedoch wird dieser fette Betrieb beendet, bevor der stromabwärts gelegene Sensor
einen Durchbruch von Reduktanten anzeigt. Auf diese Weise wird das
Auspuffsystem moduliert, um Hitze zu erzeugen und Schwefel zu entfernen, wobei
der Durchbruch von Reduktanten gemindert wird und lediglich Oxidantien
durchbrechen. Des weiteren ist es möglich, die Hitzeerzeugung im
vorderen Teil einer Abgasreinigungsvorrichtung zu konzentrieren
und damit eine gleichmäßige Erhitzung
in der Vorrichtung zu bewerkstelligen. Dies führt zu noch gleichmäßigerer
thermischer Abnutzung und zu noch gleichmäßiger Entfernung von Schwefel.
Mit anderen Worten ist es möglich,
eine bessere Schwefelentfernung mit geringerer thermischer Beschädigung zu
erhalten, da eine gleichmäßigere Erhitzung
erreicht wird.
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Wie
in 13 gezeigt, wird
eine gleichmäßigere Temperaturverteilung
erreicht. Insbesondere zeigt 13 die
Vorrichtung 72 (verbunden mit den Bricks 72A,
usw., in der Vorrichtung) mit zwei verschiedenen Temperaturprofilen
(A und B). Das Profil A wird erzeugt, während die gesamte Vorrichtung 72 wiederholt
mit Oxidantien gefüllt
und gespült
wird, während
das Profil B erzeugt wird, während
nur ein Teil der Vorrichtung wiederholt von Oxidantien gespült wird.
Dies deshalb, weil eine exotherme Reaktion über die gesamte Länge der
Vorrichtung erzeugt wird, wenn die gesamte Vorrichtung gefüllt und
gespült
wird. Die gegen Ende der Vorrichtung erzeugte Hitze wird jedoch
zum größten Teil über den
Ausgang der Vorrichtung verloren und trägt nicht zum Erhitzen des vorderen
Teils der Vorrichtung bei. Auf der anderen Seite heizt im vorderen
Teil der Vorrichtung erzeugte Hitze nicht nur diesen Teil auf, sondern überträgt auch
Hitze über
die verbleibende Länge
der Vorrichtung. Indem also eine Modulation vorgesehen wird, die
nicht die gesamte Vorrichtung füllt
und spült, ist
es möglich,
eine größere Menge
Hitze pro Zeiteinheit im vorderen Teil des Katalysators zu erzeugen, und
anschließend
wird aufgrund des effizienteren Hitzetransfers die gesamte Vorrichtung
mit einem gleichmäßigeren
Temperaturprofil auf die gewünschte
Temperatur erhitzt.
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Anzumerken
ist, daß ein
beliebiges der vorstehend beschriebenen Modulationsverfahren auf dieses
Merkmal der Erfindung anwendbar ist. Mit anderen Worten kann dies,
obwohl die 12 einfach das
Luft-/Kraftstoffverhältnis
des Gemischs im Auspuff zeigt, in einer Vielzahl von Wegen erzeugt
werden, einschließlich
des Betriebs sämtlicher
Zylinder mit Magergemisch und anschließend des Betreibens sämtlicher
Zylinder mit fetten Gemisch, Betreiben des Motors mit verschiedenen
mager und fett arbeitenden Zylindergruppen oder mit einem beliebigen der
oben hierin beschriebenen Verfahren.
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Weiterhin
ist anzumerken, daß es
durch Anpassung der Modulation möglich
ist, in verschiedenen Bereichen des Auspuffsystems erzeugte Hitze zu
konzentrieren. Demzufolge ist es durch Betreiben unter Bedingungen
nach der in 12B beschriebenen
Vorgehensweise möglich,
zusätzliche
Hitze in der stromaufwärts
gelegenen Vorrichtung bereitzustellen. Analog ist es unter anderen
Betriebsbedingungen durch Betreiben nach der in 12A beschriebenen Vorgehensweise möglich, zusätzliche Hitze
der stromabwärts
gelegenen Vorrichtung zuzuführen.
Bei einem Ausführungsbeispiel
wird das Verfahren der Auswahl des Punktes, an dem die Temperatur
zu regeln ist und in welcher Vorrichtung primär Hitze zu erzeugen ist, nach
dem Verfahren der 15 bestimmt.
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Es
wird nun insbesondere auf 12A Bezug
genommen. Verschiedene Graphiken zeigen die Modulation nach einem
Merkmal der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall wird gewünscht, in
der Vorrichtung 72 unter Verwendung der Modulation des Luft-/Kraftstoffgemischs
im Auspuff Hitze zu erzeugen und Schwefel zu entfernen. In diesem
Fall wird das Auspuffsystem zum Zeitpunkt t0 bei einem Fall, in
dem die Vorrichtungen 70 und 72 zufällig von
gespeicherten Oxidantien befreit sind, zunächst (wie durch den Sensor
S1 gezeigt) mager betrieben. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, und
zum Zeitpunkt t1 wird die Vorrichtung 70 mit Oxidantien
saturiert sein. Magerer Auspuffbetrieb wird fortgesetzt, bis die
Vorrichtung 72 zum Zeitpunkt t2 mit Oxidantien saturiert ist.
Zu diesem Zeitpunkt gibt eine Messung aus dem Sensor S3 (der den
Wert L3 erreicht) an, daß eine erste
Menge von Oxidantien durch die Vorrichtung 72 durchbricht
(beispielsweise wird eine bestimmte Sauerstoffkonzentration stromabwärts von
der Vorrichtung 72 erfaßt). Anzumerken ist, daß die Routine
bei einer alternativen Ausführungsform
diesen Zustand schätzen
kann, indem eine Schätzung
von in der Vorrichtung 72 gespeicherten Oxidantien verwendet wird,
welche auf Bedingungen, wie z.B. Luftmassenstrom, Luft-/Kraftstoffverhältnis des
Gemischs, Katalysatortemperatur und verschiedene andere, beruht.
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Es
wird mit 12A fortgefahren.
Zum Zeitpunkt t2 schaltet das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgasgemischs des
Motors auf ein fettes Luft-/Kraftstoffverhältnis um
(wie durch den Sensor S1 nachgewiesen). Zunächst werden die Oxidantien
in der Vorrichtung 70 mit einströmenden Reduktanten bis zum Zeitpunkt
t3 reagiert, was Hitze erzeugt. Anschließend wird ein Teil der Oxidantien
in der Vorrichtung 72 bis zum Zeitpunkt t4 reagiert, was
Hitze erzeugt. Zum Zeitpunkt t4 wird das Abgasgemisch auf ein mageres
Luft-/Kraftstoffverhältnis
zurückgeführt. Wie nachstehend
zu beschreiben sein wird, kann die Bestimmung zum Zeitpunkt t4 auf
verschiedenen unterschiedlichen Verfahren beruhen. Beispielsweise kann
das Steuergerät 12 einfach
ein vorbestimmtes Zeitkennfeld oder eine Anzahl von Motorzyklen
oder eine Frequenz oder einen Arbeitszyklus nutzen, der auf Betriebsbedingungen
basiert, wie z.B. Luftmassenstrom, Temperatur, Last und verschiedene
andere. Alternativ kann das Steuergerät 12 eine Schätzung von
in der Vorrichtung 72 gespeicherten Oxidantien nutzen,
und wenn der Wert unter einen Schwellenwert abfällt, wird der fette Betrieb
beendet.
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Vom
Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5 wird ein mageres Gemisch hergestellt,
um erneut die stromaufwärts
gelegene und (einen Teil der) stromabwärts gelegenen Vorrichtung bis
zum Zeitpunkt t6 mit Oxidantien zu füllen, der stromabwärts gelegene Sensor
erfaßt
dann erneut den Schwellenwert L3 der Sauerstoffkonzentration. Anschließend wird,
wie gezeigt, der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt. Insbesondere
wird der fette Betrieb zum Zeitpunkt t6 bis zum Zeitpunkt t7 genutzt
und setzt sich bis zum Zeitpunkt t8 fort, zu dem zum Magerbetrieb zurückgekehrt
wird. Auf diese Weise wird in der Vorrichtung 70 und im
stromaufwärts gelegenen
Teil der Vorrichtung 72 Hitze erzeugt, um die Vorrichtung 72 gleichmäßiger zu
erhitzen und Schwefel aus der Vorrichtung 72 zu entfernen.
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Anzumerken
ist auch, daß es
möglich
ist, die in die Vorrichtung 72 eintretende Reduktantmenge unter
Verwendung des Sensors am Punkt S2 zu bestimmen. Dies entspricht
der Reduktantmenge im schraffierten Bereich zwischen den Zeitpunkten
t3 und t4. Entsprechend kann die Veränderung im Sensor S2 zum Zeitpunkt
t3 dazu verwendet werden, die Menge von Oxidantien zu schätzen, die
zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 reagiert werden, und damit können eine
genauere Schätzung
der Oxidantspeicherung und eine genauere Temperaturregelung erreicht
werden.
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Es
wird nunmehr auf 12B Bezug
genommen. Verschiedene Graphiken zeigen die Modulation nach einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall wird
gewünscht,
in der Vorrichtung 70 Hitze zu erzeugen (beispielsweise
weil die Vorrichtung 72 keine Temperatur erreicht hat,
die exotherme Reaktionen stützen
kann), indem die Modulation des Luft-/Kraftstoffgemischs im Auspuff
verwendet wird. In diesem Fall wird das Auspuffsystem bei einem
Fall, in dem die Vorrichtungen 70 und 72 zufällig von
gespeicherten Oxidantien befreit sind, zum Zeitpunkt t0 zunächst mager
betrieben (wie von Sensor S1 gezeigt). Dieser Vorgang wird fortgesetzt, und
zum Zeitpunkt t1 ist die Vorrichtung 70 mit Oxidantien
saturiert, was dadurch festgestellt wird, daß der Sensor S2 den Sauerstoffkonzentrationswert (Schwellenwert)
L4 erreicht. Nunmehr wird bis zum Zeitpunkt t2, zu dem die Routine
schätzt,
daß eine vorbestimmte
Menge von in der Vorrichtung 70 gespeicherten Oxidantien
beseitigt wurde, ein fettes Gemisch bereitgestellt. Auch hier gibt
es, wie oben hinsichtlich der 12A beschrieben,
verschiedene andere Verfahren, die dazu benutzt werden können, um
zu bestimmen, wann der fette Betrieb zu beenden ist. Anschließend werden
der Magerbetrieb erneut benutzt und der Prozeß, wie zu den Zeitpunkten t3,
t4 und t5 gezeigt, wiederholt, dies sind jedoch nur einige Beispiele.
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14 zeigt in detaillierterer
Form den Zustand des Katalysators nach der in 12A beschriebenen Vorgehensweise. Insbesondere
zeigt das obere Diagramm der 14 die
Vorrichtung 72 in mit Sauerstoff gesättigtem Zustand (Schraffierung mit
diagonalen Linien von unten links nach oben rechts) zum Zeitpunkt
t2 der 12A. Das mittlere Diagramm
der 14 zeigt die Vorrichtung 72 mit Reduktanten,
die mit in einem stromaufwärts
gelegenen Teil der Vorrichtung 72 gespeichertem Sauerstoff reagieren
(Schraffierung mit diagonalen Linien von unten rechts nach oben
links) zum Zeitpunkt t4 der 12A.
Das untere Diagramm der 14 zeigt
die Vorrichtung 72, die sich im stromaufwärts gelegenen Teil
der Vorrichtung 72 erneut mit Oxidantien füllt, die vorher
für die
Reaktion genutzt wurden (Schraffierung mit horizontalen Linien),
zum Zeitpunkt t6 der 12A.
Auf diese Weise liefert die im stromaufwärts gelegenen Teil erzeugte
Hitze als solche nicht nur eine signifikante Hitzezufuhr pro Zeiteinheit
im stromaufwärts
gelegenen Teil, sondern der Abgasstrom trägt diese Hitze nach stromabwärts, um,
wie in 13, Profil B,
gezeigt, die gesamte Vorrichtung 72 gleichmäßiger zu
erhitzen (im Unterschied zur Modulation, die die gesamte Vorrichtung 72,
wie in Profil A der 13 gezeigt,
füllt und
spült).
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Unter
Bezugnahme auf 15 wird
nun ein Verfahren zur Auswahl des Punktes längs des Abgasstroms des Auspuffsystems
beschrieben, in dem gewünscht
wird, die Temperatur zu regeln und Hitze zu erzeugen. Zunächst bestimmt
die Routine im Schritt 1510, ob Erhitzen im Auspuffsystem
erforderlich ist. Beispielsweise kann die Routine feststellen, ob
es wünschenswert
ist, Schwefel entweder auf der Vorrichtung 70 oder der
Vorrichtung 72 oder aus beiden zu entfernen. Alternativ
kann die Routine feststellen, ob eine Temperatur eines ausgewählten Punktes
entlang der Abgasreinigungssystems unter eine gewünschte Temperatur
abgefallen ist. Lautet die Antwort im Schritt 1510 „ja", geht die Routine
zum Schritt 1512 weiter. Im Schritt 1512 bestimmt
die Routine, ob der gewählte
Punkt für
die Temperaturregelung (oder Hitzeerzeugung) ein stromaufwärts oder
ein stromabwärts
gelegener Punkt ist. Wenn gewünscht
wird, Hitze in der stromaufwärts
gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung zu erzeugen, geht die Routine
vom Schritt 1512 zum Schritt 1514 weiter. Wenn
alternativ gewünscht
wird, Hitze sowohl in der stromaufwärts gelegenen wie auch in der
stromabwärts
gelegenen Abgasreinigungsvorrichtung zu erzeugen, bewegt sich die
Routine vom Schritt 1512 zum Schritt 1530.
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Im
Schritt 1514 erzeugt die Routine ein mageres Abgasgemisch.
Wie vorstehend beschrieben, kann dies auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden,
wie z.B. durch Betreiben sämtlicher
Zylinder im Magerbetrieb oder durch Betreiben der ersten Zylindergruppe
bei einem ersten mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis und einer zweiten Zylindergruppe
bei einem zweiten mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis oder Betreiben einer
ersten Zylindergruppe mit einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis und einer zweiten Zylindergruppe
mit einem stöchiometrischen oder
fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis.
Als nächstes überwacht
die Routine im Schritt 1516 einen stromabwärts der
Vorrichtung 70 und stromaufwärts der Vorrichtung 72 gelegenen
Punkt. Bei einem Ausführungsbeispiel
führt dies
zur Überwachung
einer Lambdasonde an dem Ort des Sensors S2. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Sensor eine Lambdasonde vom schaltbaren Typ, welcher als
HEGO-Sensor bekannt
ist. Alternativ könnte
auch ein UEGO-Sensor verwendet werden. Im Schritt 1518 bestimmt
die Routine, ob eine vorbestimmte Bedingung an dem überwachten
Punkt erfaßt
wurde. Bei einem bestimmten Beispiel und wie in 12B gezeigt, bestimmt die Routine zum
Zeitpunkt T1, ob die erfaßte
Sauerstoffkonzentration über
den Schwellenwert L4 angestiegen ist.
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Lautet
die Antwort im Schritt 1518 „nein" (d.h. der Zustand wurde nicht erfaßt), kehrt
die Routine zum Schritt 1516 für fortgesetzte Übenrwachung zurück. Wenn
alternativ die Antwort im Schritt 1518 „ja" lautet, geht die Routine zum Schritt 1520 weiter, um
ein fettes Abgasgemisch zu erzeugen. Wie oben beschrieben, gibt
es verschiedene Verfahren für
die Erzeugung des fetten Abgasgemischs, wie z.B. Betreiben sämtlicher
Zylinder des Motors mit einem fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis oder
Betreiben einer ersten Zylindergruppe mit einem fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und
einer zweiten Zylindergruppe mit einem weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis, das
stöchiometrisch
oder mager sein kann.
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Anschließend schätzt die
Routine im Schritt 1522 die Menge der in der Vorrichtung 70 gespeicherten
Oxidantien, die reagiert wurden. Mit anderen Worten kann die Routine
die Menge von in der Vorrichtung gespeicherten verbleibenden Oxidantien schätzen, oder
sie kann alternativ die Menge von Oxidantien schätzen, die mit einströmenden Reduktanten
reagiert wurden. Eine noch weitere Alternative wäre es, die Menge von einströmenden Reduktanten zu
schätzen
oder ein vorbestimmtes Kennfeld von Zeitpunkten oder Frequenzen
oder Arbeitszyklen zu verwenden, um die Menge von reagiertem Material zu
schätzen,
bevor eine vorbestimmte Menge von Reduktantdurchbruch eintritt.
Im Schritt 1524 ermittelt die Routine, ob die Schätzung einen
ausgewählten
Wert erreicht hat, welcher bei einem Beispiel der Zeitpunkt t2 in 12B sein. Lautet die Antwort
im Schritt 1524 „nein", kehrt die Routine
zum Schritt 1522 zurück,
um die Schätzung
der Menge gespeicherter Oxidantien fortzusetzen. Wenn alternativ
die Antwort im Schritt 1524 „ja" lautet, kehrt die Routine zum Schritt 1510 zurück.
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Es
wird mit 15 fortgefahren.
Wenn die Routine vom Schritt 1512 zum Schritt 1530 übergeht, erzeugt
die Routine im Schritt 1530 ein mageres Abgasgemisch. Wie
oben hinsichtlich des Schrittes 1514 beschrieben, gibt
es verschiedene Verfahren zur Erzeugung des mageren Gemischs. Anschließend überwacht
die Routine im Schritt 1532 den Bereich stromabwärts der
Vorrichtung 72. Wiederum gibt, wie hinsichtlich des Schrittes 1516 beschrieben, verschiedene
Vorgehensweisen für
die Bewerkstelligung dieser Überwachung,
wie z.B. die Verwendung eines HEGO- oder eines UEGO-Sensors. Bei
noch einer weiteren Vorgehensweise wird eine Schätzung eines erzeugten Luft-/Kraftstoffverhältnisses
verwendet, das auf Betriebsbedingungen, wie z.B. Luftmassenstrom,
Luft-/Kraftstoffverhältnis
und Katalysatortemperatur, beruht.
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Anschließend bestimmt
die Routine im Schritt 1534, ob die Bedingung stromabwärts der Vorrichtung 72 festgestellt
wird. Lautet die Antwort im Schritt 1534 „nein", geht die Routine
zum Schritt 1532 zur fortgesetzten Überwachung zurück. Wenn
dagegen die Bedingung festgestellt wird (siehe beispielsweise den
Zeitpunkt T2 der 12A),
geht die Routine weiter zum Schritt 1536. Im Schritt 1536 erzeugt die
Routine ein fettes Abgasgemisch. Wie oben hierin beschrieben und
unter besonderer Bezugnahme auf den Schritt 1520, gibt
es verschiedene verfügbare Verfahren
für die
Erzeugung einer fetten Abgasmischung. Als nächstes schätzt die Routine im Schritt 1538 die
Menge der in der Vorrichtung 72 gespeicherten Oxidantien,
die reagiert wurden. Dies wird in einer ähnlichen Weise bewerkstelligt
wie bei Schritt 1522 oder einer beliebigen alternativen
Vorgehenswei se. Die Routine überwacht
anschließend
im Schritt 1540, ob die Schätzung einen vorbestimmten Wert
erreicht hat (siehe beispielsweise Zeitpunkt t4 in 12A). Lautet die Antwort im Schritt 1540 „nein", geht die Routine
zum Schritt 1538 zurück,
um die Schätzung
fortzusetzen. Wenn dagegen die Antwort im Schritt 1540 „ja" lautet, geht die
Routine zum Schritt 1510 zurück.
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Anzumerken
ist, daß bei
der vorstehend dargestellten Vorgehensweise die Menge von Hitze,
die an verschiedenen Punkten des Auspuffsystems erzeugt wird, dadurch
angepaßt
werden kann, daß entweder
der Wert des mageren/fetten Luft-/Kraftstoffverhältnisses
des Gemischs oder aber die Menge von Oxidantien, die abgebaut wird
(beispielsweise die Fläche
der Schraffierung der Vorrichtung 72 in 12A oder die Fläche der Schraffierung der Vorrichtung 70 in 12B) oder beide angepaßt werden.
Mit anderen Worten kann der Schwellenwert abgebauter Oxidantien
in den Schritten 1524 und 1540 angepaßt werden,
um die Temperatur der Vorrichtung so zu regeln, daß sie sich
einer gewünschten Temperatur
der Vorrichtung annähert.
Dies würde
potentiell zu einer größeren Frequenzschwankung
(basierend auf verschiedenen anderen Faktoren) führen und damit eine größere Hitze
pro Zeiteinheit erzeugen.
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Auch
hinsichtlich der oben beschriebenen Schritte 1524 und 1540 ist
anzumerken, daß verschiedene
alternative Vorgehensweisen verwendet werden können, um den fetten Betrieb
zu beenden, bevor der stromabwärts
gelegene Sensor einen signifikanten Durchbruch von Reduktanten anzeigt
(beispielsweise indem auf fett umgeschaltet wird). Beispielsweise
kann bei noch einer weiteren Vorgehensweise das Steuergerät 12 einfach
den Modulationsarbeitszyklus (oder die Frequenz) in einem offenen Regelkreis
(lediglich auf der fetten Seite) regeln, um den Ort und die Mengen
von erzeugter Hitze im Auspuffsystem anzupassen.
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Schließlich ist
hinsichtlich einer weiteren alternativen Vorgehensweise anzumerken,
daß das Abgasreinigungssystem
von gespeicherten Oxidantien (über
fetten Betrieb) gespült
und anschließend
mit einem mageren Gemisch betrieben werden könnte, um lediglich den vorderen
Teil einer Vorrichtung zu füllen.
Anschließend
würde ein
fetter Betrieb lediglich diesen gespeicherten Sauerstoff ausspülen, um Hitze
an einem bestimmten Punkt zu erzeugen und gleichmäßigere Erhitzung
zu erzielen. Dies würde
jedoch zu einem Durchbrechen von Reduktanten (anstelle von Oxidantien,
wie bei dem in den 12 und 14 gezeigten Verfahren) führen. Gleichwohl
kann es Bedingungen geben, bei denen das Durchbrechen von Reduktanten
weniger unerwünscht
ist als das Durchbrechen von Oxidantien. Es ist auch anzumerken,
daß die
Schwellenwerte der Schritte 1524 und 1540 auf
verschiedene Werte eingestellt werden können, beispielsweise aufgrund
von Unterschieden bei den Oxidantspeicherkapazitäten zwischen den Vorrichtungen 70 und 72.
Alternativ können
sie den gleichen Wert haben.
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Unter
Bezugnahme auf 16 wird
nun noch eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird ein V-8-Motor
gezeigt, obwohl auch V-10-, V-12-, V-6- usw. Motoren verwendet werden
könnten. Konkret
zeigt 16A einen V-8-Motor
mit ersten und zweiten Bänken 1610 und 1610.
Des weiteren werden die stromaufwärts gelegenen Vorrichtungen 70A und 70B so
dargestellt, daß sie
beide zu einer einzigen stromabwärts
gelegenen Vorrichtung 72 führen. Alternativ und wie in 16B gezeigt, kann ein vollständig getrennter
Weg benutzt werden, d.h. die Vorrichtungen 70A und 72A haben
einen Weg, und die Vorrichtungen 70B und 72B haben
einen anderen Weg.
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Bei
jeder dieser Ausgestaltungen kann jede Bank (1610, 1612)
jeweils in mindestens zwei Gruppen von Zylindern aufgeteilt und
dann wie oben hierin beschrieben betrieben werden. Beispielsweise
können
die Zylinder a und b zwischen mager und stöchiometrisch und die Zylinder
c und d zwischen fett und stöchiometrisch
betrieben werden (aber phasenverschoben, wie beispielsweise in 3C oder 3D gezeigt). Analog können die Zylinder e und f zwischen mager
und stöchiometrisch
und die Zylinder g und h zwischen fett und stöchiometrisch betrieben werden. Noch
eine weitere Möglichkeit
ist die Schaffung verschiedener Gruppen, wie z.B. in der Form, daß die Zylinder
a, f, g und d zwischen mager und stöchiometrisch und die Zylinder
b, c, e und h zwischen fett und stöchiometrisch betrieben werden
können.
Auch verschiedene weitere Kombinationen können geschaffen werden.
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Die
vorstehende Beschreibung bezog sich auf Benzin-Magermotoren. Mehrere
der vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren sind jedoch in
gleicher Weise auf Dieselauspuffsysteme anwendbar. Da jedoch möglicherweise
Dieselmotoren nicht fett betrieben werden können, kann ein fettes Abgasgemisch über einen
externen Reduktant erzeugt werden (beispielsweise Dieselkraftstoff),
der über
einen Reduktantinjektor in das Abgas eingespritzt wird. Darüber hinaus
sind verschiedene Verfahren der vorliegenden Erfindung auf einen
Ein-Zylinder-Motor anwendbar, welcher abwechselnd mager und fett
arbeitet, um verstärkt
Wärme im
Auspuff zu erzeugen.