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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur
Reinigung eines Abgases aus einem Verbrennungsmotor unter Verwendung
eines Katalysators. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Abgasreinigungssystem
für einen
Verbrennungsmotor, der ein Zusatzkraftstoffventil zum Zuführen eines zusätzlichen
Kraftstoffs in eine Abgasleitung beinhaltet, und betrifft zu dem
ein Abgasreinigungsverfahren.
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2. Beschreibung des einschlägigen Stands
der Technik
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Das
Abgasreinigungssystem zur Reinigung eines Abgases aus dem Verbrennungsmotor,
wie z. B. einem Dieselmotor (der nachstehend gelegentlich als Motor
bezeichnet wird), weist beispielsweise einen NOx-Speicherreduktionskatalysator
und einen Partikelfilter zum Auffangen von in dem Abgas enthaltenen
Partikeln (die nachstehend als PM bezeichnet werden) auf.
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Der
NOx-Speicherreduktionskatalysator ist so
ausgelegt, dass er ein Abgas mittels Speichern von NOx dann
reinigt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas hoch ist,
und mittels Reduzieren von NOx zu N2, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases
gering ist und eine große
Menge von Reduktionsmitteln (z. B. unverbrannte Kraftstoffbestandteile
wie HC) im Abgas vorhanden sind. Ein Dieselpartikelfilter (DPF)
oder ein Diesel-Partikel-NOx-Reduktionssystem-(DPNR)-Katalysator
wird als Partikelfilter (der nachstehend als Filter bezeichnet wird)
zum Auffangen der PM verwendet.
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Das
vorstehende Abgasreinigungssystem, das in der Abgasleitung einen
NOxSpeicherreduktionskatalysator und einen
Filter aufweist, führt
eine PM-Katalysator-Regenerationssteuerung,
eine Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung und eine NOx-Speicherreduktionssteuerung (die nachstehend
allesamt als Katalysatorsteuerung bezeichnet werden) aus. Die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
regeneriert den Filter durch Oxidieren und Entfernen von PM-Ablagerungen
im Filter. Die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung sorgt
für eine
Wiederherstellung des NOxSpeicherreduktionskatalysators
von einer Schwefelvergiftung durch Eliminieren von SOx,
das in dem NOx-Speicherreduktionskatalysator
gespeichert ist. Bei der NOxReduktionssteuerung
werden die in dem NOx-Speicherreduktionskatalysator
gespeicherten NOx chemisch reduziert.
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Eine
dieser Katalysatorsteuerungen, die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung,
beinhaltet ein Schätzen
der Menge von PM-Ablagerungen in dem Filter basierend auf den Betriebsbedingungen des
Motors. Die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
beinhaltet ferner ein Zuführen
von zusätzlichem
Kraftstoff aus einem Zusatzkraftstoffventil in die Abgasleitung
(stromauf des Filters), wenn die geschätzte Menge von PM-Ablagerungen
größer oder gleich
einem spezifizierten bzw. vorgegebenen Wert (maximalen zulässigen Ablagerungsmenge)
ist. Die Zuführung
von zusätzlichem
Kraftstoff erhöht
eine Betttemperatur, wodurch eine Oxidation (Verbrennung) der PM-Ablagerungen
im Filter unterstützt wird.
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Die
Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung sorgt für eine Wiederherstellung
des NOx-Speicherreduktionskatalysators von
einer Schwefelvergiftung. Die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
beinhaltet ein Zuführen von
zusätzlichem
Kraftstoff aus dem Zusatzkraftstoffventil in die Abgasleitung. Dadurch
wird die Katalysator-Betttemperatur erhöht und gleichzeitig das Kraftstoff-Luftverhältnis des
Abgases an ein stöchiometrisches
oder fetteres Verhältnis
angepasst. Die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung beinhaltet
ferner ein Eliminieren des in dem NOxSpeicherreduktionskatalysator
gespeicherten SOx. Die NOx-Reduktionssteuerung
sorgt wiederum für
eine chemische Reduktion der NOx. Bei der
NOx-Reduktionssteuerung wird der Abgasleitung
ein zusätzlicher Kraftstoff
aus dem Zusatzkraftstoffventil zugeführt und dem NOx-Speicherreduktionskatalysator
zugeführt,
wo das in dem Katalysator gespeicherte NOx mit
einer Kraftstoffkomponente (HC) reagiert.
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Das
Abgasreinigungssystem weist aber auch Nachteile auf. Wenn die Menge
der PM-Ablagerungen größer als
ein spezifizierter Wert ist (z. B. unmittelbar vor oder im Verlauf
der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung) und das Volumen der Ansaugluft
aufgrund einer Verlangsamung des Motors abnimmt, kann durch das
reduzierte Volumen der Ansaugluft verhindert werden, dass die Menge
der durch Verbrennen der PM-Ablagerungen
erzeugten Wärme übertragen
wird. Dadurch kann ein übermäßiger Anstieg
der Katalysator-Betttemperatur bewirkt werden. Zur Lösung dieses
Problems wird in der Druckschrift
JP-A-2005-155500 , Absatz [0003] der folgende
einschlägige
Stand der Technik vorgeschlagen. Wenn während der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
der Motor verlangsamt wird, wird das Drosselklappenventil in der
Saugleitung geöffnet,
um die Luftmenge im Abgas zu erhöhen,
wodurch die Wärmemenge
erhöht
wird, die durch die durch den Katalysator geleitete Luft übertragen
wird. Dadurch wird ein übermäßiger Anstieg
der Katalysator-Betttemperatur verhindert.
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Zusätzlich beschreibt
die Druckschrift
JP-A-2005-155500 ferner
den Fall, in dem das Volumen der Saugluft während der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
erhöht
wird, wenn der Motor verlangsamt wird, die Katalysator-Betttemperatur hoch
ist und die Menge der PM-Ablagerungen groß ist. Unter diesen Bedingungen
ist die Wärmemenge, die
durch Verbrennen der PM-Ablagerungen erzeugt wird, größer ist
als die Wärmemenge,
die durch im Abgas enthaltene Luft übertragen werden kann. Dadurch
kann ein abrupter Anstieg der Katalysator-Betttemperatur bewirkt
werden. Unter solchen Umständen
ist es notwendig, den Anstieg des Saugluftvolumens zu verhindern.
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Vor
der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung führt das
Motorabgasreinigungssystem die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung aus,
um die PM-Ablagerungen
im Filter zu verbrennen. Dabei handelt es sich um einen sogenannten „Rußentfernungs"-Prozess. Dadurch
ist die Menge der PM-Ablagerungen bereits redu ziert, wenn die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung nach
der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung ausgeführt wird.
Ein übermäßiger Anstieg
der Katalysator-Betttemperatur, der aus der Verbrennung der PM-Ablagerungen
resultiert, findet somit nicht statt. In einem solchen Fall würde jedoch,
wenn das Saugluftvolumen während
der Verlangsamung in der gleichen Weise wie unter der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
zunimmt, ein Überschuss
an Luft durch den Filter gelangen. Dadurch wird verhindert, dass
die Katalysator-Betttemperatur auf einem hohen Wert gehalten wird,
so dass die Temperatur abnimmt. Infolge derart reduzierter Katalysator-Betttemperaturen
gestaltet sich die Wiederherstellung des Katalysators aus einer
Schwefelvergiftung schwieriger. Dementsprechend dauert es länger, bis der
NOXSpeicherreduktionskatalysator sich von
der Schwefelvergiftung wieder erholt hat, wodurch die Zuführmenge
an zusätzlichem
Kraftstoff erhöht
wird. Wie zur Erhöhung
der Katalysator-Betttemperatur ein zusätzlicher Kraftstoff erforderlich
ist, kommt es zu einer Reduktion der Kraftstoffersparnis.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Abgasreinigungssystem für einen
Verbrennungsmotor und ein Abgasreinigungsverfahren, das während der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung weiterhin
für Kraftstoffersparnis
sorgt.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungssystem
für einen
Verbrennungsmotor, wobei das System einen Katalysator, der in einer
Abgasleitung im Verbrennungsmotor angeordnet ist, und ein Zusatzkraftstoffventil
zur Zuführung
eines zusätzlichen
Kraftstoffs in die Abgasleitung aufweist. Das System führt eine
Steuerung des Katalysators einschließlich einer PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
und einer Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung aus. Im
Abgasreinigungssystem wird während
einer Verlangsamung ein Sollwert zur Steuerung des Saugluftvolumens
für die
Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung auf einen kleineren
Wert als für
die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung eingestellt.
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Gemäß dem ersten
Aspekt wird für
den Zweck der „Rußentfernung", bei der die PM-Ablagerungen
im Katalysator verbrannt werden, die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
nach der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung ausgeführt. Für die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
wird der Sollwert zur Steuerung des Saugluftvolumens während einer
Verlangsamung auf einen kleineren Wert eingestellt als für die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung,
um das Saugluftvolumen während
der Verlangsamung zu reduzieren. Es wird somit verhindert, dass
die Katalysator-Betttemperatur abfällt, und wird somit auf einem
Wert gehalten, der für
eine Schwefelvergiftungs-Wiederherstellung geeignet ist. Dies führt zu einer
effizienteren Katalysator-Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung
und daher einer kürzeren
Wiederherstellungszeit. Ferner kann die Katalysator-Betttemperatur
auf einem hohen Wert gehalten werden, wodurch die Menge zusätzlichen
Kraftstoffs reduziert wird, die notwendig ist, um die Katalysator-Betttemperatur
zu erhöhen.
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Gemäß dem ersten
Aspekt kann, wenn die Menge der PM-Ablagerungen bei Ausführung der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
geringer als eine Referenzmenge ist, der Sollwert zur Steuerung
des Saugluftvolumens während
einer Verlangsamung auf einen kleineren Wert eingestellt werden als
in dem Fall, wo die Menge der PM-Ablagerungen größer oder gleich der Referenzmenge
ist. Unter Verwendung einer derartigen Anordnung kann zum Verbrennen
der PM-Ablagerungen in dem Katalysator das entsprechende Saugluftvolumen
während
einer Verlangsamung bestimmt werden. Dadurch wird ein Abfall der
Katalysator-Betttemperatur aufgrund der übermäßigen Erhöhung des Saugluftvolumens während der
PM-Katalysatorregeneration verhindert. Folglich wird eine effiziente
PM-Katalysatorregeneration erreicht.
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Gemäß dem ersten
Aspekt kann der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor sein. Zusätzlich kann
der Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug angebracht sein. Ferner
kann ein jeweiliger Sollwert zur Steuerung des Saugluftvolumens
während
der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung und der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung durch
Anpassen des Grads der Drosselklappenöffnung im Verbrennungsmotors
bestimmt werden.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungsverfahren
für einen
Verbrennungsmotor. Das Abgasreinigungsverfahren beinhaltet ein Zuführen eines
für den
Verbrennungsmotor verwendeten zusätzlichen Kraftstoffs in eine
Abgasleitung, um ein Steuerung des Katalysators, der in der Abgasleitung
in dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, auszuführen. Die Steuerung des Katalysators
beinhaltet eine PM-Katalysator-Regenerationssteuerung und eine Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung.
Das Abgasreinigungsverfahren beinhaltet ferner eine Voreinstellen
eines Sollwerts zum Steuern des Saugluftvolumens, der für die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung kleiner
ist als für
die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt kann die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung vor der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung ausgeführt werden.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt kann bei Ausführung
der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung,
wenn eine Menge von PM-Ablagerungen geringer ist als eine Referenzmenge,
der Sollwert zum Steuern des Saugluftvolumens auf einen kleineren Wert
eingestellt werden als in dem Fall, in dem die Menge der PM-Ablagerungen
größer oder
gleich der Referenzmenge ist.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt kann jeder Sollwert zum Steuern des Saugluftvolumens für die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung und
die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
ein Sollwert zum Steuern des Saugluftvolumens während einer Verlangsamung eines
mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Fahrzeugs sein.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt kann jeder Sollwert zum Steuern des Saugluftvolumens
während
der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung und der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
durch Anpassen eines Grads der Drosselklappenöffnung im Verbrennungsmotors
bestimmt werden.
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Gemäß den vorstehend
erwähnten
Aspekten der Erfindung wird die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
nach der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung ausgeführt. Für die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
wird der Sollwert zum Steuern des Saugluftvolumens während einer
Verlangsamung auf einen Wert eingestellt, der für die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung kleiner
ist, um das Saugluftvolumen während
einer Verlangsamung zu reduzieren. Es wird somit verhindert, dass
die Katalysator-Betttemperatur abfällt, und sie wird daher auf
einem Wert gehalten, der für
die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellung geeignet ist. Dies führt zu einer
effizienteren Katalysator-Wiederherstellung aus einer Schwefelvergiftung,
so dass eine Kraftstoffersparnis während der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
beibehalten wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden anhand der nachstehenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert,
wobei identische Bezugszeichen zur Darstellung von ähnlichen
Elementen verwendet werden. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm, das ein Beispiel für einen Dieselmotor darstellt,
auf den die Erfindung angewendet wird.
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2 ein
Blockdiagramm einer Konfiguration eines Steuersystems einschließlich einer
ECU.
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3 ein
beispielhaftes Flussdiagramm, das einen Prozess zum Bestimmen eines
Drosselklappenöffnungsgrads
während
einer Verlangsamung darstellt, der durch die ECU ausgeführt wird.
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4 ein
eindimensionales Kennfeld zum Berechnen des Drosselklappenöffnungsgrads,
das für
den Prozess zum Bestimmen des Drosselklappenöffnungsgrads während einer
Verlangsamung in 3 verwendet wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Eine
allgemeine Konfiguration eines Dieselmotors unter Verwendung einer
Zusatzkraflstoffzuführungsvorrichtung
der Erfindung ist unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Bei
dieser Ausführungsform
handelt es sich bei dem Dieselmotor 1 (der nachstehend
als „Verbrennungsmotor 1" bezeichnet wird)
um einen Common-Rail-Direkteinspritzungs-Vierzylinderdiesel.
Der Verbrennungsmotor 1 beinhaltet als Hauptkomponenten
ein Kraftstoffzuführsystem 2,
Verbrennungsräume 3,
ein Einlasssystem 6 und ein Abgassystem 7.
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Das
Kraftstoffzuführsystem 2 beinhaltet
eine Kraftstoffzuführpumpe 21,
eine Common-Rail 22, Einspritzdüsen (Kraftstoffeinspritzventile) 23,
ein Zusatzkraftstoffventil 25, eine Motorkraftstoffleitung 26 und
eine Zusatzkraftstoffleitung 27.
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Die
Kraftstoffzuführpumpe 21 zieht
Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und setzt den Kraftstoff unter Druck,
um den unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs der Common-Rail 22 durch
die Motorkraftstoffleitung 26 zuzuführen. Die Common-Rail 22 funktioniert
als ein Sammeleinrichtung, um den Druck des Kraftstoffs beizubehalten,
der von der Kraftstoffzuführpumpe 21 bei
einem spezifizierten Wert zugeführt
wird (wobei der unter hohem Druck stehende Kraftstoff von der Kraftstoffzuführpumpe 21 gesammelt
wird). Die Common-Rail 22 verteilt den angesammelten Kraftstoff
an die Einspritzventile 23. Bei den jeweiligen Einspritzventilen 23 handelt
es sich um elektro magnetisch angesteuerte Ventile, die sich öffnen, wenn
eine spezifizierte Spannung angelegt wird, um einen Kraftstoff in
den zugewiesenen Verbrennungsraum 3 zu sprühen.
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Die
Kraftstoffzuführpumpe 21 ist
so ausgelegt, dass sie einen Teil des Kraftstoffs, der aus dem Kraftstofftank
gesogen wird, dem Zusatzkraftstoffventil 25 durch die Zusatzkraftstoffleitung 27 zuführt. Das
Zusatzkraftstoffventil 25 ist ein elektromagnetisch angesteuertes
Ventil, das sich öffnet,
wenn eine spezifizierte Spannung angelegt wird, um dem Abgassystem 7 (von
den Auslasskanälen 71 zu
einem Abgaskrümmer 72)
einen zusätzlichen
Kraftstoff zuzuführen.
Eine Einspritzöffnung
des Zusatzkraftstoffventils 25 liegt zum Inneren des Abgassystems 7 frei.
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Das
Einlasssystem 6 weist einen Ansaugkrümmer 63 auf, der mit
Einlasskanälen
verbunden ist, die auf einem Zylinderkopf ausgebildet sind. Ein Saugrohr 64,
das in der Saugleitung beinhaltet ist, ist mit dem Ansaugkrümmer 63 verbunden.
Eine Luftreinigungseinrichtung 65, ein Luftströmungsmesser 32 und
ein Drosselklappenventil 62 sind in der Saugleitung in
der Reihenfolge von der stromauf befindlichen Seite angeordnet.
Der Luftströmungsmesser 32 ist so
ausgelegt, dass er ein elektrisches Signal als Reaktion auf das
Volumen der Luftströmung
durch die Luftreinigungseinrichtung 65 in die Saugleitung
ausgibt.
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Das
Abgassystem 7 weist einen Abgaskrümmer 72 auf, der mit
den Auslasskanälen 71 verbunden
ist, die auf dem Zylinderkopf ausgebildet sind. Die Auspuffrohre 73 und 74,
die in der Abgasleitung beinhaltet sind, sind mit dem Abgaskrümmer 72 verbunden.
Eine katalytische Umwandlungseinrichtung 4 ist ebenfalls
in der Abgasleitung angeordnet.
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Die
katalytische Umwandlungseinrichtung 4 beinhaltet einen
NOxSpeicherreduktionskatalysator (NSR) 4a und
einen DPNR-Katalysator 4b.
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Der
NSR-Katalysator 4a kann beispielsweise einen Aluminiumoxidträger (Al2O3) und mehrere
Arten von Metall, die auf dem Aluminiumträger platziert sind, beinhalten.
Sie beinhalten alkalines Metall wie Kalium (K), Natrium (Na), Lithium
(Li) und Cäsium (Cs),
Alkalierdmetall wie Barium (Ba) und Kalzium (Ca), Seltenerdmetall
wie Lanthan (La) und Yttrium (Y) und Edelmetall wie Platin (Pt).
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Der
NSR 4a ist so ausgelegt, dass er NOx bei Vorliegen
einer hohen Sauerstoffkonzentration im Abgas speichert und ansonsten
NOx zu NO2 oder
NO als Emissionen bei Vorliegen einer geringen Sauerstoffkonzentration
und einer großen
Menge von reduzierten Komponenten (unverbrannten Kraftstoffkomponenten
wie HC) im Abgas reduziert. Die NOx-Emissionen
in Form von NO2 oder NO reagieren unmittelbar
mit HC oder CO, die im Abgas enthalten sind, so dass NO2 und
NO zu N2 reduziert werden. Die Reduktion
von NO2 oder NO zu N2 bewirkt,
dass HC oder CO zu H2O oder CO2 oxidiert
werden.
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Bei
einem Beispiel verwendet der DPNR-Katalysator 4b eine poröse Keramikstruktur,
die den NOx-Speicherreduktionskatalysator
beinhaltet. Die PM im Abgas werden aufgefangen, wenn sie durch eine
poröse
Wand gelangen. Wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis im Abgas mager ist, speichert
der NOx-Speicherreduktionskatalysator die
NOx, die im Abgas vorhanden sind. Wenn das
Kraftstoff-Luftverhältnis
angefettet wird, werden die gespeicherten NOx reduziert
und freigesetzt. Der DPNR-Katalysator 4b beinhaltet einen
zusätzlichen
Katalysator zum Oxidieren und Verbrennen von PM, die im Filter aufgefangen
werden (z. B. ein Oxidationskatalysator, dessen Hauptkomponente
ein Edelmetall wie Pt ist).
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Das
Abgasreinigungssystem beinhaltet die katalytische Umwandlungseinrichtung 4,
das Zusatzkraftstoffventil 25 und die Zusatzkraftstoffleitung 27 sowie
eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 100. Die ECU 100 steuert
eine Öffnung/Schließung des
Zusatzkraftstoffventils 25.
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Der
Motor 1 weist einen Turbolader (Verdichter) 5 auf.
Der Turbolader 5 beinhaltet eine Turbinenwelle 5a,
ein Turbinenrad 5b und ein Verdichterrad 5c. Das
Turbinenrad 5b und das Verdichterrad 5c sind miteinander über die
Turbinenwelle 5a ver bunden. Das Verdichterrad 5c ist
zur Innenseite des Saugrohrs 64 gerichtet, während das
Turbinenrad 5b zur Innenseite des Auspuffrohrs 73 gerichtet
ist. Der so konfigurierte Turbolader 5 verwendet eine Abgasströmung (Abgasdruck),
der durch das Turbinenrad 5b aufgenommen wird, um das Verdichterrad 5c zu drehen,
um eine Luft zwangsweise in den Motor einzuführen. Bei dieser Ausführungsform
handelt es sich bei dem Turbolader 5 um einen Turbolader
mit einer variablen Düse,
der einen variablen Düsen-Flügelblattmechanismus 5d auf
der Seite des Turbinenrads 5b aufweist. Der Verstärkungsdruck
des Motors 1 kann durch Steuern des Öffnungsgrads des variablen
Düsen-Flügelblattmechanismus 5d reguliert
werden.
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Das
Einlasssystem 6 weist einen Zwischenkühler bzw. Ladeluftkühler 61 auf,
der auf dem Saugrohr 64 angeordnet ist. Der Ladeluftkühler 61 kühlt die
Saugluft, deren Temperatur aufgrund der Zwangseinführung durch
den Turbolader 5 erhöht worden
ist. Das Drosselklappenventil 62 ist ebenfalls in dem Saugrohr 64 stromabwärts des
Ladeluftkühlers 61 angeordnet.
Das Drosselklappenventil 62 ist ein elektronisch gesteuertes
Ventil, dessen Öffnung kontinuierlich
variiert. Das Drosselklappenventil 62 reduziert unter bestimmten
Umständen
den Querschnitt der Saugluftleitung, um das Volumen der Saugluft
zu steuern (zu verringern).
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Der
Motor 1 weist eine Abgasrückführungs- (AGR-) Leitung 8 auf,
die das Einlasssystem 6 und das Abgassystem 7 verbindet.
Die AGR-Leitung 8 führt
gegebenenfalls einen Teil des Abgases in das Einlasssystem 6 zurück und führt diese
Abgas wieder in die Verbrennungsräume 3, um die Verbrennungstemperatur
zu senken. Dadurch wird die Menge der NOx-Emissionen
verringert. Die AGR-Leitung 8 weist ein AGR-Ventil 81 und
eine AGR-Kühleinrichtung 82 auf,
die ein durch die AGR-Leitung 8 geleitetes (rückgeführtes) Abgas
kühlt.
Das Volumen der AGR, die vom Abgassystem 7 in das Einlasssystem 6 eingeführt werden
soll (das Volumen des Abgases, das rückgeführt werden soll), kann durch
Steuern des Öffnungsgrades
des AGR-Ventils 81 angepasst werden.
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung der Sensoren. Der Motor 1 weist
mehrere Arten von Sensoren auf, die an spezifischen Positionen installiert
sind. Die Sensoren geben Signale aus, die auf die Umgebungsbedingungen
in den spezifischen Positionen verweisen, sowie Signale, die die
Betriebsbedingungen des Motor 1 anzeigen.
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Der
Luftströmungsmesser 32,
der sich stromauf des Drosselklappenventils 62 in dem Einlasssystem 6 befindet,
gibt ein Signal aus, dass die erfasste Strömungsrate der Saugluft (des
Saugluftvolumens) anzeigt. Der Einlasstemperatursensor 33, der
auf dem Ansaugkrümmer 63 angeordnet
ist, gibt ein Signal aus, dass die erfasste Temperatur der Saugluft
anzeigt. Der Einlassdrucksensor 34, der auf dem Ansaugkrümmer 63 bereitgestellt
ist, gibt ein Erfassungssignal als Reaktion auf den Druck der Saugluft
aus. Ein A/F- (Kraftstoff-Luftverhältnis-) Sensor 35,
der stromabwärts
der katalytischen Umwandlungseinrichtung 4 im Abgassystem 7 angeordnet
ist, gibt ein Erfassungssignal aus, das abhängig von der Sauerstoffkonzentration
im Abgas kontinuierlich variiert. Ein Abgastemperatursensor 36,
der stromabwärts
der katalytischen Umwandlungseinrichtung 4 im Abgassystem 7 angeordnet
ist, gibt ein Signal aus, dass die erfasste Abgastemperatur anzeigt.
Ein Sammelleitungsdrucksensor 37 gibt ein Signal aus, das
den erfassten Druck des Kraftstoffs anzeigt, der in der Common-Rail 22 gespeichert
ist. Ein Drosselklappenöffnungssensor 39 erfasst
einen Öffnungsgrad
des Drosselklappenventils 62.
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung der ECU. Wie in 2 gezeigt
ist, beinhaltet die ECU 100 eine CPU 101, einen
ROM 102, einen RAM 103 und einen Sicherungs-RAM 104.
Der ROM 102 speichert mehrere Steuerungsprogramme, Kennfelder,
die zum Ausführen
dieser Steuerungsprogramme verwendet werden sollen, und andere Daten.
Die CPU 101 führt verschiedene
Operationen gemäß den jeweiligen Steuerungsprogrammen
und Kennfeldern aus, die im ROM 102 gespeichert sind. Die
Ergebnisse der Operationen in der CPU 101 und die Daten,
die aus den jeweiligen Sensoren eingegeben werden, werden vorübergehend
im RAM 103 gespeichert. Der Sicherungs-RAM 104 ist
ein nichtflüchtiger
Speicher zum Sichern von gespeicherten Daten bei Abschaltung, wie
z. B. dem Abstellen des Motors 1.
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Der
ROM 102, die CPU 101, der RAM 103 und
der Sicherungs-RAM 104 sind miteinander über einen
Bus 107 verbunden, während
sie mit einer Eingabeschnittstelle 105 und einer Ausgabeschnittstelle 106 verbunden
sind.
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Die
Eingabeschnittstelle 105 verbindet den Luftströmungsmesser 32,
den Einlasstemperatursensor 33, den Einlassdrucksensor 34,
den A/F-Sensor 35, den Abgastemperatursensor 36,
den Sammelleitungsdrucksensor 37 und den Drosselklappenöffnungssensor 39.
Zusätzlich
verbindet die Eingabeschnittstelle 105 einen Wassertemperatursensor 31, einen
Fahrpedalverstellwegsensor 40 und einen Kurbelwellenpositionssensor 41.
Der Wassertemperatursensor 31 gibt ein Signal aus, dass
die erfasste Kühlmitteltemperatur
im Motor 1 anzeigt. Der Fahrpedalverstellwegsensor 40 gibt
ein Signal aus, das die erfasste Verschiebung des Fahrpedals anzeigt. Der
Kurbelwellenpositionssensor 41 gibt einen Impuls aus, wenn
die Abtriebswelle (Kurbelwelle) des Motors 1 sich um einen
gegebenen Winkel dreht. Die Ausgabeschnittstelle 106 verbindet
wiederum die Einspritzdüse 23,
das Zusatzkraftstoffventil 25, den variablen Düsen-Flügelblattmechanismus 5d,
das Drosselklappenventil 62, das AGR-Ventil 81 und
andere.
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Die
ECU 100 führt
die jeweiligen Steuerung im Verbrennungsmotor 1 basierend
auf den Ausgangssignalen der vorstehenden Sensoren aus. Darüber hinaus
führt die
ECU 100 auch die PM-Katalysator-Regenerationssteuemng,
die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
und die Saugluftvolumensteuerung während einer Motorverlangsamung
aus, worauf später
eingegangen wird.
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung.
Die ECU 100 schätzt
zunächst
die Menge der PM-Ablagerungen im DPNR-Katalysator 4b ab. Ein Lösungsansatz zum
Schätzen
der Menge der PM-Ablagerungen ist es, ein Kennfeld zu verwenden,
auf das die empirisch ermittelten Daten über die Menge der PM-Adhäsion bzw.
anhaftenden PM, die von den Betriebsbedingungen des Motors 1 abhängt (z.
B. Abgastemperatur, Kraftstoffeinspritzmenge und Motordrehzahl), aufgetragen
sind. Die Mengen der PM-Adhäsion,
die von dem Kennfeld abgele sen werden, werden summiert, um die Menge
der PM-Ablagerungen zu erhalten. Alternativ kann die Menge der PM-Ablagerungen basierend
auf der zurückgelegten
Entfernung des Fahrzeugs oder der Fahrdauer bestimmt werden. Noch
eine weitere Alternative ist es, einen Differenzdrucksensor zu verwenden,
der in der katalytischen Umwandlungseinrichtung 4 angeordnet
ist, um die Druckdifferenz zwischen einer Position stromauf und einer
Position stromabwärts
des DPNR-Katalysators 4b zu erfassen. Die Menge der PM-Ablagerungen, die
durch den DPNR-Katalysator 4b aufgefangen werden, wird
dann basierend auf dem Ausgangssignal aus dem Differenzdrucksensor
berechnet.
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Wenn
die geschätzte
Menge der PM-Ablagerungen größer oder
gleich einer spezifizierten Referenzmenge (Schwellwert-Ablagerungsmenge)
ist, bestimmt die ECU 100, dass eine Regeneration des DPNR-Katalysators 4b gestartet
werden soll, und führt
die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung aus. Insbesondere berechnet
die ECU 100 eine erforderliche Zusatzkraftstoff-Zuführmenge
und ein Zuführintervall
basierend auf der Motordrehzahl Ne, die vom Kurbelwellenpositionssensor 41 ausgegeben wird,
unter Bezugnahme auf das Kennfeld, auf das zuvor empirisch ermittelte
Ergebnisse aufgetragen wurden. Gemäß dem Berechnungsergebnis steuert die
ECU den Betrieb des Zusatzkraftstoffventils 25, durch das
dem Abgassystem 7 kontinuierlich Kraftstoff zugeführt wird..
Die Zuführung
zusätzlichen Kraftstoffs
führt zu
einem Anstieg der Temperatur des DPNR-Katalysators 4b,
der eine Oxidation der PM-Ablagerungen im DPNR-Katalysator 4b zu
H2O und CO2-Emissionen
unterstützt.
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung,
die durch die ECU 100 ausgeführt wird. Bei der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
wird Schwefel aus dem NSR-Katalysator 4a und dem DPNR-Katalysator 4b freigesetzt.
Dies wird erreicht, indem die Katalysator-Betttemperatur durch kontinuierliches
Zuführen
von Kraftstoff aus dem Zusatzkraftstoffventil 25 erhöht wird,
während
das Kraftstoff-Luftverhältnis
des Abgases auf das stöchiometrische
oder fettere Verhältnis
gesteuert wird. In der Ausführungsform
der Erfindung führt
die ECU 100 die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung vor
dem Ausführen
der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung aus.
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Zusätzlich zur
PM-Katalysator-Wiederherstellungssteuerung und Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
führt die
ECU 100 auch Katalysatorsteuerungen aus, die eine NOx-Reduktionssteuerung beinhalten. Bei der
NOx-Reduktionssteuerung werden NOx, die durch den NSR-Katalysator 4a und
den DPNR-Katalysators 4b adsorbiert werden, zu N2, CO2 und H2O reduziert und freigesetzt, indem ein Kraftstoff
aus dem Zusatzkraftstoffventil 25 intermittierend zugeführt wird.
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Anschließend erfolgt
eine Beschreibung einer während
einer Verlangsamung stattfindenden Saugluftvolumensteuerung. Bevor
die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
ausgeführt wird,
führt das
Abgasreinigungssystem im Motor 1 die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
aus, um PM-Ablagerungen im DPNR-Katalysator 4b zu verbrennen.
Dies wird als sogenannter „Rußentfernungs-„Prozess
bezeichnet. Dadurch ist die Menge der PM-Ablagerungen bereits zu
dem Zeitpunkt reduziert, wenn eine Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
nach der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
ausgeführt
worden ist. In Bezug auf die Katalysator-Betttemperatur liegt somit
kein übermäßiger Anstieg
vor, der infolge des Verbrennens der PM-Ablagerungen auftreten kann.
In einem solchen Fall würde
jedoch, wenn das Saugluftvolumen aufgrund einer Verlangsamung in
der gleichen Weise wie unter der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
anstiege, ein überschüssiges Luftvolumen durch
den NSR-Katalysator gelangen. Dadurch wird verhindert, dass die
Katalysator-Betttemperatur
auf einem hohen Wert gehalten wird, so dass die Temperatur also
abnimmt. Als Folge einer derart geringeren Katalysator-Betttemperatur,
gestaltet sich eine Wiederherstellung aus einer Schwefelvergiftung
schwieriger. Dementsprechend dauert es länger, bis sich der NOx-Speicherreduktionskatalysator von einer Schwefelvergiftung
wieder erholt hat, wodurch die Zuführmenge an zusätzlichem
Kraftstoff erhöht
wird. Zudem ist zur Erhöhung
der Katalysator-Betttemperatur eine Extramenge an zusätzlichem
Kraftstoff erforderlich, was eine schlechte Kraftstoffersparnis
zur Folge hat.
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Zur
Lösung
dieser Probleme sieht die Ausführungsform
der Erfindung folgendes Merkmal vor: Während einer Verlangsamung wird
ein Sollwert zum Steuern des Saugluftvolumens (d. h. ein Soll-Drosselklappenöffnungsgrad)
für die
Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
bestimmt. Der Sollwert wird auf einen kleineren Wert als den Wert für die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
eingestellt. Dadurch wird ermöglicht,
das Saugluftvolumen während
der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung richtig zu steuern,
wodurch ein Abfall der Katalysator-Betttemperatur verhindert wird.
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Ein
spezifisches Beispiel für
den Vorgang des Bestimmens des Drosselklappenöffnungsgrads während einer
Verlangsamung wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm
in 3 beschrieben. Dieser Bestimmungsvorgang wird
nämlich
von der ECU 100 ausführt
und zu vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt.
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Bei
Schritt ST1 bestimmt die ECU 100, ob der Motor 1 langsamer
wird oder nicht. Wenn der Motor 1 nicht verlangsamt, wird
die Routine vorübergehend
beendet. Wenn der Motor 1 verlangsamt, wird der Prozess
bei Schritt ST2 fortgesetzt. Die Verlangsamung des Motors 1 wird
basierend auf dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Hauptkraftstoffeinspritzung
bestimmt. In der Ausführungsform der
Erfindung wird, wenn ein Befehlswert für die Einspritzmenge kleiner
oder gleich „0" ist (ein Befehlswert
für eine
Einspritzmenge z. B. < –5mm3/st beträgt),
bestimmt, dass der Motor verlangsamt.
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Bei
Schritt ST2 bestimmt die ECU 100, ob die AGR ausgeführt wird,
wenn der Motor 1 verlangsamt. Um genauer zu sein, bestimmt
die ECU 100, ob der AGR-Ventil-Öffnungsgrad
größer 0 %
ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung stimmt, wird der Prozess bei
Schritt ST3 fortgesetzt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung falsch
ist, wird der Prozess bei Schritt ST6 fortgesetzt. Die vorstehende
Bestimmung für
eine AGR erfolgt aus nachstehenden Gründen in Schritt ST2: Zur Motorsteuerung
wird das AGR-Ventil 81 normalerweise offen gehalten. Das
AGR-Ventil 81 wird jedoch gelegentlich geschlossen, was
von den Umgebungsbedingungen während
der Motorsteuerung oder dem Grad der Korrektur der letzten Betriebsbedingungen
abhängt.
Wenn das AGR-Ventil 81 geschlossen wird, bewirkt eine Steuerung
des Drosselklappenöffnungsgrads
basierend auf einer Annahme, dass das AGR-Ventil 81 offen steht, einen übermäßigen Abfall
im Innendruck im Saugrohr. Wenn somit das AGR-Ventil 81 geschlossen
ist (wobei das Ergebnis der Bestimmung in Schritt ST2 falsch ist),
wird der Prozess bei Schritt ST6 fortgesetzt, um einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TAegrof
für das
geschlossene AGR-Ventil 81 zu berechnen. Um genauer zu
sein, wird die Motordrehzahl Ne vom Ausgangssignal des Kurbelwellenpositionssensors 41 abgelesen,
und die Kühlmitteltemperatur
im Motor 1 wird vom Ausgangssignal des Wassertemperatursensors 31 abgelesen.
Dann wird, basierend auf der Motordrehzahl Ne und der Kühlmitteltemperatur,
der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TAegrof
unter Bezugnahme auf ein spezifisches Kennfeld (ein zweidimensionales
Kennfeld) für
das geschlossene AGR-Ventil 81 berechnet.
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Die
ECU 100 steuert eine Betätigung des Drosselklappenventils 62 derart,
dass der Ist-Drosselklappenöffnungsgrad
(Wert, der durch den Drosselklappenöffnungssensor 39 erfasst
wird) dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
TAegrof entspricht, der bei Schritt ST6 berechnet wurde. Dadurch
wird das Volumen der Saugluft während
einer Verlangsamung unter Berücksichtigung
des geschlossenen AGR-Ventils 81 gesteuert.
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Das
zweidimensionale Kennfeld zum Berechnen des Soll-Drosselklappenöffnungsgrads TAegrof verwendet
die Motordrehzahl Ne und die Kühlmitteltemperatur
als Parameter. Auf dieses Kennfeld werden empirisch ermittelte und
berechnete Daten über
den Drosselklappenöffnungsgrad
aufgetragen, um einen angemessenen Innendruck im Saugrohr beizubehalten.
Die ECU 100 speichert das Kennfeld im ROM 102.
Das zweidimensionale Kennfeld zum Berechnen des Soll-Drosselklappenöffnungsgrads TAegrof
für das
geschlossene AGR-Ventil 81 ist so ausgelegt, dass es, im
Vergleich zu einem gewöhnlichen
Kennfeld (das in Schritt ST7 verwendet wird) zum Berechnen eines
Soll-Drosselklappenöffnungsgrads
TAegron für
das geöffnete
AGR-Ventil 81, einen größeren Soll-Drosselklappenöffnungsgrad,
in anderen Worten, einen größeren Sollwert
zum Steuern des Saugluftvolumens während einer Verlangsamung aufweist.
Eine Erörterung
des gewöhnlichen Kennfelds
erfolgt an späterer
Stelle.
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In
Schritt ST3 bestimmt die ECU 100, ob sich die Abgastemperatur,
die von dem Ausgangssignal der Abgastemperatur 36 gelesen
wird, auf einem hohen Wert befindet (z. B. 500–750 C). Wenn sich die Abgastemperatur
nicht auf einem hohen Wert befindet, wird der Prozess bei Schritt
ST7 fortgesetzt, um den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
TAegron unter Bezugnahme auf das zweidimensionale Kennfeld zu berechnen,
das unter normalen Betriebsbedingungen angewendet wird. Um genauer
zu sein, wird die Motordrehzahl Ne vom Ausgangssignal des Kurbelwinkelpositionssensors 41 gelesen,
und die Kühlmitteltemperatur
im Motor 1 wird vom Ausgangssignal des Wassertemperatursensors 31 gelesen.
Dann wird, basierend auf der Motordrehzahl Ne und der Kühlmitteltemperatur,
der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
TAegron unter Bezugnahme auf das zweidimensionale Kennfeld berechnet.
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Die
ECU 100 steuert eine Betätigung des Drosselklappenventils 62 derart,
dass der Ist-Drosselklappenöffnungsgrad
(der Wert, der durch den Drosselklappenöffnungssensor 39 erfasst
wird) mit dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TAegron übereinstimmt,
der in Schritt ST7 berechnet wird. Dadurch wird das Saugluftvolumen
während
einer Verlangsamung unter Berücksichtigung
des geöffneten AGR-Ventils 81 und
der niedrigen Abgastemperatur gesteuert.
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Als
Parameter verwendet das zweidimensionale Kennfeld zum Berechnen
des Soll-Drosselklappenöffnungsgrads
TAegron die Motordrehzahl Ne und die Kühlmitteltemperatur. Auf dieses
Kennfeld werden empirisch ermittelte und berechnete Daten über den
Drosselklappenöffnungsgrad
durch Berücksichtigung
des Saugluftvolumens während
einer Verlangsamung aufgetragen, um die Katalysator-Betttemperatur
beizubehalten. Das Kennfeld wird durch die ECU 100 im ROM 102 gespeichert.
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Aus
den nachstehend angegebenen Gründen
ist die Kühlmitteltemperatur
als einer der Parameter in den in den Schritten ST6 und ST7 herangezogenen
zweidimensionalen Kennfeldern beinhaltet. Wenn eine Kühlmitteltemperatur
gering ist, kommt es zu einem geringeren AGR-Volumen als im Vergleich zu
einem Fall mit einer höheren
Kühlmitteltemperatur,
d. h. bei Motoraufwärmbedingungen.
Eine Steuerung des Drosselklappenöffnungsgrads basierend auf
dem Volumen der AGR, das für
die Motoraufwärmbedingungen
angenommen wird, bewirkt einen übermäßigen Abfall
des Innendrucks im Saugrohr. Angesichts dieser Problematik ist die
Kühlmitteltemperatur
als ein Parameter in dem Kennfeld zum Berechnen des Soll-Drosselklappenöffnungsgrads
beinhaltet. Dadurch wird ermöglicht,
die Auswirkung der geringeren Kühlmitteltemperatur
zu kompensieren, wodurch der Innendruck im Saugrohr auf einem angemessenen
Wert beibehalten wird.
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Wenn
im Gegensatz dazu das Ergebnis der Bestimmung in Schritt ST3 stimmt,
d. h. die Abgastemperatur sich auf einem hohen Wert befindet, wird der
Prozess bei Schritt ST4 fortgesetzt, um zu bestimmen, ob die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
zugange ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung falsch ist, bestimmt
die ECU 100, dass die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
zugange ist oder das Fahrzeug im normalen Fahrmodus mit einer hohen
Abgastemperatur läuft
(z. B. beim Fahren mit hoher Drehzahl über lange Stunden hinweg). Dann
wird der Vorgang bei Schritt ST8 fortgesetzt, um einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TAegron1
zu berechnen.
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Insbesondere
wird, basierend auf der Motordrehzahl Ne, die anhand des Ausgangssignals
des Kurbelwinkelpositionssensors 41 abgelesen wird, der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
TAegron1 unter Bezugnahme auf ein in 4 gezeigtes
eindimensionales Kennfeld einschließlich Mpm1 bis Mpm3 berechnet.
Es werden entweder Mpm1, Mpm2 oder Mpm3 aus dem eindimensionalen
Kennfeld abhängig von
der (geschätzten)
Menge der PM-Ablagerungen im DPNR-Katalysator 4b ausgewählt, um
den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
TAegron1 zu berechnen.
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Die
ECU 100 steuert eine Betätigung des Drosselklappenventils 62 derart,
dass der Ist-Drosselklappenöffnungsgrad
(der Wert, der durch den Drosselklappenöffnungssensor 39 erfasst
wird) dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
TAegron1 entspricht, der bei Schritt ST8 berechnet wird. Dadurch wird
das Saugluftvolumen während
einer Verlangsamung unter Berücksichtigung
des geöffneten AGR-Ventils 81 und
der hohen Abgastemperatur gesteuert.
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Wie
in 4 gezeigt ist, verwendet das eindimensionale Kennfeld,
das Mpm1 bis Mpm3 beinhaltet, die Motordrehzahl Ne als Parameter,
und es werden empirisch ermittelte und berechnete Daten über den
Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
aufgetragen, die empirisch ermittelt werden. Die ECU 100 speichert
dieses Kennfeld im ROM 102. Das eindimensionale Kennfeld
in 4, Mpm1 bis Mpm3 beinhaltet drei Regionen, die
durch Aufteilen des zulässigen
Bereichs der Menge der PM-Ablagerungen zwischen 0 und maximal in
drei definiert sind: „Mpm1: große Menge
von Pm-Ablagerungen", „Mpm2:
mittlere Menge von PM-Ablagerungen" und „Mpm3: kleine Menge von PM-Ablagerungen". Mpm1, Mpm2 und Mpm3
sind so ausgelegt, dass sie jeweils eigene Drosselklappenöffnungsgrade,
in anderen Worten Saugluftvolumina während einer Verlangsamung aufweisen,
die wie in der Ordnung von Mpm1, Mpm2 und Mpm3 abnehmen.
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Wenn
wiederum das Ergebnis der Bestimmung in Schritt ST4 stimmt, d. h.
wenn die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung zugange ist,
wird der Vorgang bei Schritt ST5 fortgesetzt, um eine Soll-Drosselklappenöffnung TAsox
für die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung zu
berechnen. Insbesondere wird basierend auf der Motordrehzahl Ne,
die vom Ausgangssignal der Kurbelwellenpositionssensors 41 gelesen
wird, der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
TAsox unter Bezugnahme auf ein eindimensionales Kennfeld Msox, das
in 4 gezeigt ist, berechnet. Die ECU 100 steuert
eine Betätigung
des Drosselklappenventils 62 derart, dass der Ist-Drosselklappenöffnungsgrad
(der Wert, der durch den Drosselklappenöffnungssensor 39 erfasst
wird) dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
TAsox entspricht, der in Schritt ST5 berechnet wird. Dadurch wird
das Saugluftvolumen während
einer Verlangsamung für
die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung gesteuert.
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Die
Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung wird im Anschluss
an die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung ausgeführt. Daher wird
bei der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung eine geringeres
Saugluftvolumen bei während
der Verlangsamung benötigt
als im Vergleich zur PM-Katalysator-Regenerationssteuerung. Angesichts
dessen ist das eindimensionale Kennfeld Msox, das für die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
verwendet wird, so ausgelegt, dass es einen geringeren Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
aufweist, in anderen Worten einen geringeren Soll-Wert zum Steuern
des Saugluftvolumens während
einer Verlangsamung, als im Vergleich zum eindimensionalen Kennfeld
Mpm3 (geringe Menge von PM-Ablagerungen),
das für
die PM-Katalysator-Regenerationssteuerung verwendet wird. Um genauer
zu sein, verwendet das eindimensionale Kennfeld Msox für die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
die Motordrehzahl Ne als Parameter. Auf dieses Kennfeld werden empirisch
ermittelte und berechnete Daten über
den Drosselklappenöffnungsgrad
aufgetragen, die empirisch erhalten werden, in dem das Saugluftvolumen
während
einer Verlangsamung berücksichtigt
wird, um die Katalysator-Betttemperatur
beizubehalten. Die ECU 100 speichert das Kennfeld im ROM 102.
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Ein
Soll-Drosselklappenöffnungsgrad,
der im Kennfeld Msox für
die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung gezeigt ist,
kann gleich oder in der Nähe
der Soll-Drosselklappenöffnung
voreingestellt werden, die in dem zweidimensionalen Kennfeld gezeigt
ist (die in Schritt ST7 verwendet wird), die auf normale Fahrbedingungen
angewendet wird (das geöffnete
AGR-Ventil 81 und die niedrige Abgastemperatur).
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Wie
vorstehend beschrieben, wird in der Ausführungsform der Erfindung für den Zweck
der „Rußentfernung", durch die die PM-Ablagerungen
im DPNR-Katalysator 4b verbrannt werden, die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung
nach der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung
ausgeführt.
Für die
Schwefelvergiftungs- Wiederherstellungssteuerung
wird die Soll-Drosselklappenöffnung reduziert,
um das Saugluftvolumen während
einer Verlangsamung zu reduzieren, wodurch verhindert wird, dass
die Katalysator-Betttemperatur abfällt. Somit wird die Katalysator-Betttemperatur auf
einem Wert beibehalten, der für
die Schwefelvergiftungs-Wiederherstellung
geeignet ist. Dies führt
zu einer effizienteren Katalysatorwiederherstellung von einer Schwefelvergiftung
und daher zu einer kürzeren
Wiederherstellungszeit und reduziert zudem die Menge des zusätzlichen
Kraftstoffs, der zur Erhöhung
der Katalysator-Betttemperatur notwendig ist. Folglich nimmt die
Kraftstoffersparnis infolge der Schwefelvergiftungs-Wiederherstellungssteuerung nicht
ab.
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In
der erfindungsgemäßen Ausführungsform kann,
wenn eine hohe Abgastemperatur erzeugt wird, ein jeweiliges der
Kennfelder Mpm1 bis Mpm3 abhängig
von der Menge der PM-Ablagerungen im DPNR-Katalysator 4b ausgewählt werden,
um den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad
(Mpm1 für
eine große
Menge von PM-Ablagerungen, Mpm2 für eine mittlere Menge von PM-Ablagerungen
und Mpm3 für eine
kleine Menge von PM-Ablagerungen) zu berechnen. Dadurch wird ermöglicht,
das geeignete Saugluftvolumen während
einer Verlangsamung zu bestimmen, das für die zu bestimmende Menge
der PM-Ablagerungen im DPNR-Katalysator 4b geeignet ist.
Dadurch wird daher ein Abfall der Katalysator-Betttemperatur aufgrund
eines übermäßigen Anstiegs
des Saugluftvolumens während
der PM-Katalysator-Regenerationssteuerung verhindert. Dadurch wird
eine effizientere PM-Katalysatorregneration erreicht.
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Es
erfolgt anschließend
eine Beschreibung einer weiteren Ausführungsform. In der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform
wird das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem
auf einen Vierzylinder-Dieselmotor mit Direkteinspritzung angewendet.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Das
erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem
kann alternativ auf andere Dieselmotoren mit einer beliebigen Anzahl
von Zylindern angewendet werden, wie einem Sechszylinder-Dieselmotor mit Direkteinspritzung.
Neben Dieselmotoren mit Direkteinspritzung kann die Erfindung auch
auf andere Arten von Dieselmotoren angewendet werden. Ferner kann
die Erfindung nicht nur für Fahrzeugmotoren,
sondern auch für
andere Zwecke ausgelegte Motoren verwendet werden.
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Bei
der zuvor beschriebenen Ausführungsform
beinhaltet die katalytische Umwandlungseinrichtung 4 den
NSR- (NOx-Speicherreduktions-) Katalysator 4a und
den DPNR-Katalysator 4b. Alternativ kann die katalytische
Umwandlungseinrichtung 4 neben dem NSR-Katalysator 4a einen
DPF-Katalysator oder einem Oxidationskatalysator beinhalten.
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Obgleich
die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen
derselben beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass die
Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen und Konstruktionen
beschränkt
ist. Im Gegensatz dazu soll die Erfindung verschiedene Modifizierungen
und entsprechende Anordnungen abdecken. Obgleich verschiedene Element
der Ausführungsformen
in verschiedenen beispielhaften Kombinationen und Konfigurationen
gezeigt sind, befinden sich andere Kombinationen und Konfigurationen,
die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element umfassen, darüber hinaus
ebenfalls im Schutzbereich der Erfindung.