DE102004007937B4 - Computergesteuerte Einstellung des Motor-Luft/Kraftstoffverhältnisses - Google Patents

Computergesteuerte Einstellung des Motor-Luft/Kraftstoffverhältnisses Download PDF

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Abstract

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der zumindest eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Zylindern aufweist, mit: einer mit der genannten ersten Gruppe und der genannten zweiten Gruppe von Zylindern verbundenen ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70), einer stromabwärts der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70) vorgesehenen zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (72), und einem Computerspeichermedium mit einem darin kodierten Computerprogramm für die Steuerung des in die erste Zylindergruppe und in die zweite Zylindergruppe eingespritzten Kraftstoffs, wobei das Computerspeichermedium umfaßt: eine erste Codierung für das Betreiben des Motors in einer ersten Betriebsart bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen in oder stromabwärts der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70), wobei in der genannten ersten Betriebsart die erste Zylindergruppe mit magerem Gemisch betrieben wird und für die zweite Zylindergruppe das Luft-/Kraftstoffverhältnis gemäß einer ersten Modulation zwischen einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und einem zweiten weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis derart hin- und hergestellt wird, dass in der ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70) Hitze erzeugt wird,...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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 amerikanischen Patent US 5 974 788 A beschrieben. Diese Vorgehensweise tendiert dahin, überall dort Hitze zu erzeugen, wo eine Oxidantspeicherung verfügbar ist, und zwar proportional zu dieser Speicherung. Jedoch wurde erkannt, daß es unter einigen Bedingungen wünschenswert ist, Hitze an anderen Punkte zu erzeugen, statt einfach nur dort, wo zufällig Oxidantspeicherkapazität vorliegt.
  • 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 B1 beschrieben.
  • Hier wurde 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.
  • In der DE 100 51 150 A1 wird die Regelung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Motor offenbart. Es wird hier vorgeschlagen, verschiedene Zylindergruppen eines Motors mit verschiedenen Luft-/Kraftstoffverhältnissen arbeiten zu lassen, um in der Abgasanlage Wärme zu erzeugen. Ziel dieser Regelung ist es, die hierdurch entstehenden Schwankungen im Motordrehmoment bestmöglich zu unterdrücken und insgesamt den Kraftstoffverbrauch zu minimieren.
  • DE 19910503 C1 beschreibt den bekannten Ansatz, eine Zylindergruppe mager zu betreiben und eine weitere Zylindergruppe fett zu betreiben, um im Abgasstrang Hitze zu erzeugen. Dabei wird hier der Lambdawert des fett betriebenen Zylinders oder der Lambdawert für die magere Zylindergruppe verändert, um das Gesamtluftverhältnis auf einen gewünschten Wert einzustellen. Es wird lediglich eine Veränderung des fetten Lambdawertes erwähnt, um das Gesamtluftverhältnis zu verändern, beispielsweise zunächst stöchiometrisch zu halten und sodann im fetten Bereich zu fahren. Soweit in dieser Druckschrift von einer Fett/Mager-Spreizung und deren Veränderung die Rede ist, bedeutet dies wiederum nur, dass die eine Zylindergruppe mager und die andere fett betrieben wird und dabei entweder der magere Lambdawert der einen Zylindergruppe oder der fette Lambdawert der anderen Zylindergruppe verändert werden kann, um das Gesamtluftverhältnis zu verändern, insbesondere um mit zunehmender Aufheizung den Abstand zwischen dem mageren Luftverhältnis und dem fetten Luftverhältnis im Sinne des Betrages der Lambdadifferenz zu verringern.
  • In der DE 19801815 A1 wird beschrieben, wie eine NOx-Speicherregeneration erreicht werden kann, auch wenn der Motor insgesamt mager betrieben wird und eine insgesamt sauerstoffbehaftete Abgasatmosphäre vorliegt. Hierzu wird vorgeschlegen, den Lambdawert oszillierend zu regeln, wobei auch vorgeschlagen wird, die Oszillation zu variieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorstehend beschriebenen Nachteile früherer Vorgehensweisen werden durch eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor überwunden, welche mindestens eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Zylindern aufweist. Die Steuervorrichtung umfaßt:
    eine mit der genannten ersten Gruppe und der genannten zweiten Gruppe von Zylindern verbundene Abgasreinigungsvorrichtung;
    eine stromabwärts der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung verbundene zweite 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 Computerspeichermedium umfaßt:
    eine erste Codierung für das Betreiben des Motors in einer ersten Betriebsart bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen in oder stromabwärts der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung, wobei in der genannten ersten Betriebsart die erste Zylindergruppe mit magerem Gemisch betrieben wird und für die zweite Zylindergruppe das Luft-/Kraftstoffverhältnis gemäß einer ersten Modulation zwischen einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und einem zweiten weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis derart hin- und hergestellt wird, dass in der ersten Abgasreinigungsvorrichtung Hitze erzeugt wird, und
    eine zweite Codierung für das Betreiben des Motors in einer zweiten Betriebsart bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen in oder stromabwärts der genannten zweiten Abgasreinigungsvorrichtung, wobei in der genannten zweiten Betriebsart die erste Zylindergruppe mit magerem Gemisch betrieben wird und für die zweite Zylindergruppe das Luft-/Kraftstoffverhältnis gemäß einer zweiten, von der ersten Modulation verschiedenen Modulation zwischen einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und einem zweiten weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis derart hin- und hergestellt wird, dass in der zweiten Abgasreinigungsvorrichtung Hitze erzeugt wird.
  • Auf diese Weise werden verschiedene Heizverfahren abhängig von Betriebsbedingungen eingesetzt, und es ist demzufolge möglich, verschiedene Werte der Hitzeerzeugung an verschiedenen Punkten des Auspuffsystems abhängig von Betriebsbedingungen bereitzustellen.
  • Weitere erfindungswesentliche Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 bis 2 Blockdiagramme eines Motors und eines Abgassystems;
  • 3A bis 3D Blockdiagramme mit Darstellungen des Motorbetriebs nach Routinen der vorliegenden Erfindung;
  • 4 und 9 Übersichtsflußdiagramme verschiedener durch einen Teil der in den 1 bis 2 gezeigten Ausführungsform ausgeführter Vorgänge; und
  • 5A bis 5D Graphiken mit der Darstellung der zylinderweisen Betriebsart nach verschiedenen Verfahren der vorliegenden Erfindung;
  • 6A bis 6B Graphiken mit der Darstellung der zylinderweisen Betriebsart nach verschiedenen Verfahren der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine Graphik mit der Darstellung der Ergebnisse von Luft-/Kraftstoffverhältnis und Abgastemperatur nach einem beispielhaften Betrieb nach der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine Graphik mit der Darstellung der Beziehung zwischen Motordrehmoment und Luft-/Kraftstoffverhältnis für festgelegten Luftdurchsatz und optimalen Zündzeitpunkt;
  • 10 ein Steuerungsblockdiagramm mit der Darstellung eines Teils des Betriebes nach 9;
  • 11 eine Graphik mit der Darstellung des in 3C dargestellten Betriebes nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung;
  • 12A–12B graphische Darstellung einer beispielhaften Betriebsart;
  • 13 Beispiele von Temperaturprofilen quer durch einen Katalysator;
  • 14 den Zustand des Katalysators entsprechend dem in 12A gezeigten Betrieb;
  • 15 ein Programm zur Steuerung der Temperatur und der erzeugten Hitze; und
  • 16A–16B Beispiele für alternative Ausgestaltungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Schichten oder Bereiche, Oxidationskomponenten physisch zu trennen, um NOx-Speicherung zu ermöglichen, während gleichzeitig eine effiziente HC/COx-Oxidationsaktivität geliefert wird. Anzumerken ist, daß auch verschiedene Phasen verwendet werden könnten.
  • 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 Losungsmittel 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 Bereiche 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 plaziert 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In jeder Figur wird die Startzeit (t1) so dargestellt, daß sie die verschiedenen Betriebsvorgänge korreliert.
  • 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 Speichem von Oxidantien im Katalysator 70A und anschließender Freisetzung und Reaktion von gespeicherten Oxidantier 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 Oxidantspeicherkapazitt erreicht wurde. 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.
  • 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-/Kraftstoffuerhältnis-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.
  • 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 Abgasreinigungsvorrichtung 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 mageren 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 30 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 Abgasreinigungsvorrichtung 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_lrafmod_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_llam = Funktion zur Umwandlung des Steuerausgangs auf ein gewünschtes mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis.
    • • dsx_llam = 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 werter 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.
  • Schlißlich ich 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.
  • Die zweite Graphik (11B) zeigt das Verändern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses des Gemischs zwischen einem durchschnittlich fetten und durchschnittlich mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es wird nun insbesondere auf 12A Bezuggenommen. 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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 Schutt 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.
  • 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.
  • Lautet die Antwort im Schritt 1518 nein” (d. h. der Zustand wurde nicht erfaßt), kehrt die Routine zum Schritt 1516 für fortgesetzte Überwachung 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 Vorgehensweise. 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (11)

  1. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der zumindest eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Zylindern aufweist, mit: einer mit der genannten ersten Gruppe und der genannten zweiten Gruppe von Zylindern verbundenen ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70), einer stromabwärts der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70) vorgesehenen zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (72), und einem Computerspeichermedium mit einem darin kodierten Computerprogramm für die Steuerung des in die erste Zylindergruppe und in die zweite Zylindergruppe eingespritzten Kraftstoffs, wobei das Computerspeichermedium umfaßt: eine erste Codierung für das Betreiben des Motors in einer ersten Betriebsart bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen in oder stromabwärts der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70), wobei in der genannten ersten Betriebsart die erste Zylindergruppe mit magerem Gemisch betrieben wird und für die zweite Zylindergruppe das Luft-/Kraftstoffverhältnis gemäß einer ersten Modulation zwischen einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und einem zweiten weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis derart hin- und hergestellt wird, dass in der ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70) Hitze erzeugt wird, und eine zweite Codierung für das Betreiben des Motors in einer zweiten Betriebsart bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen in oder stromabwärts der genannten zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (72), wobei in der genannten zweiten Betriebsart die erste Zylindergruppe mit magerem Gemisch betrieben wird und für die zweite Zylindergruppe das Luft-/Kraftstoffverhältnis gemäß einer zweiten, von der ersten Modulation verschiedenen Modulation zwischen einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und einem zweiten weniger fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis derart hin- und hergestellt wird, dass in der zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (72) Hitze erzeugt wird.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Sensor (124, 145) zur Bestimmung der genannten Betriebsbedingung in der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70) oder stromabwärts derselben vorgesehen ist.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Lambdasonde (145) zur Bestimmung der genannten Betriebsbedingung in der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70) oder stromabwärts derselben vorgesehen ist.
  4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sensor (126, 140) zur Bestimmung der genannten Betriebsbedingung in der genannten zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (72) oder stromabwärts derselben vorgesehen ist.
  5. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Lambdasonde (140) zur Bestimmung der genannten Betriebsbedingung in der genannten zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (72) oder stromabwärts derselben vorgesehen ist.
  6. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte magere Betrieb der genannten ersten Zylindergruppe den Betrieb der genannten ersten Zylindergruppe zwischen einem dritten mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis und einem vierten weniger mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis umfaßt.
  7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das genannte vierte weniger magere Luft-/Kraftstoffverhältnis stöchiometrisch ist.
  8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ersten und zweiten Abgasreinigungsvorrichtungen (70, 72) Oxidantien speichern, wenn mager gearbeitet wird, und gespeicherte Oxidantien mit eintretenden Reduktanten reduzieren, wenn fett gearbeitet wird.
  9. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Lambdasonde (145) zur Bestimmung der genannten Betriebsbedingung in der genannten ersten Abgasreinigungsvorrichtung (70) oder stromabwärts derselben und eine zweite Lambdasonde (140) zur Bestimmung der genannten Betriebsbedingung in der genannten zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (72) oder stromabwärts derselben vorgesehen sind.
  10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die genannte erste Lambdasonde (145) zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (70; 72) angeordnet ist, und die genannte zweite Lambdasonde (140) stromabwärts der genannten zweiten Abgasreinigungsvorrichtung (72) angeordnet ist.
  11. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens entweder die genannte erste oder die genannte zweite Abgasreinigungsvorrichtung (70; 72) einen Washcoat mit einer vorbestimmten Menge von Edelmetall getrennt vom NOx-Speichermaterial aufweist.
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