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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für
eine Brennkraftmaschine, die einen NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator in
einem Abgasrohr hat.
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Als
eine herkömmliche Technologie gibt es eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine, die einen Katalysator in einem Abgassystem
zum Fördern einer Reduktionsreaktion von NOx hat und die
einen Verbrennungszustand der Kraftmaschine von einer Kraftstoffeinspritzmenge
und einer Kraftmaschinendrehzahl ermittelt. Die Abgasreinigungsvorrichtung
wählt ein geeignetes Steuerungsverfahren von mehreren Verfahren
(fette Verbrennung, Nacheinspritzung, Niedertemperaturverbrennung
auf der Basis einer EGR-Steuerung, Kraftstoffzusetzen zu dem Abgassystem
durch ein Kraftstoffzusatzventil) gemäß dem Verbrennungszustand
aus.
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Somit
führt die Technologie eine effiziente Reduktionsreaktion
des NOx durch (wie es beispielsweise im Patentdokument 1,
JP-A-2003-120392 ,
beschrieben ist).
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Herkömmlich
ist es bekannt, dass es, um sowohl eine NOx Reinigungsrate und eine
Unterdrückung einer Abgabemenge von Partikeln (d. h. PM) zu
erreichen, wirksam ist, mehrere Verfahren vorzusehen und ein für
eine Situation geeignetes Verfahren von den mehreren Verfahren wahlweise
zu verwenden. Die mehreren Verfahren beinhalten ein Verfahren zum
Reduzieren des NOx durch ein Verfahren des Durchführens
einer Verbrennung bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis
oder darunter, indem eine Haupteinspritzmenge erhöht wird, oder
durch ein Verfahren des Durchführens einer Hilfseinspritzung
bei solch einem kurzen Intervall unmittelbar nach der Haupteinspritzung,
dass die Hilfseinspritzung ein Moment erzeugt (nachstehend als fette
Verbrennung bezeichnet), in einem Niedrigdrehzahl- und einem Niedriglastbereich,
und beinhalten ein Verfahren zum Reduzieren des NOx durch ein Verfahren
des Abgaskraftstoffzusetzens, bei dem ein Kraftstoffzusatzventil
an einer Position stromaufwärts des Katalysators in dem
Abgassystem zusätzlich vorgesehen ist und der Kraftstoff
(als ein Reduktionsmittel) direkt zu dem Katalysator eingespritzt
wird, oder durch ein Verfahren des Durchführens einer Nacheinspritzung,
in dem eine Hilfseinspritzung bei einem langen Intervall nach der
Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, in einem Hochdrehzahl-
und Hochlastbereich. Jedoch gibt es einige Probleme, die berücksichtigt
werden sollten, wenn eine derartige selektive Verwendung durchgeführt
wird. D. h. wenn beispielsweise die fette Verbrennung in dem Hochdrehzahl-
und Hochlastbereich durchgeführt wird, wie bei einem Fahren
mit hoher Geschwindigkeit auf einer Schnellstraße, ist
eine Zündverzögerung kurz und der Kraftstoff wird
verbrannt, bevor er ausreichend mit Luft gemischt ist. Als eine
Folge wird eine große Menge von Rauch erzeugt und eine
Ablagerung der Partikel in einem Dieselpartikelfilter (nachstehend
als ein DPF bezeichnet) wird verstärkt. In diesem Fall
wird eine Regeneration des DPF zum Verbrennen und Entfernen der
in dem DPF abgelagerten Partikel häufig durchgeführt,
so dass der Kraftstoff zum Verbrennen und Entfernen der Partikel verwendet
wird und ein Kraftstoffverbrauch verschlechtert ist. Deshalb sollte
die fette Verbrennung bevorzugt in dem Zustand des Hochdrehzahl-
und Hochlastbereichs vermieden werden.
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Wenn
eine Bedingung auftritt, die es schwierig macht, dass der Kraftstoff
verbrennt (wenn die Kraftmaschine beispielsweise in großer
Höhe betrieben wird oder wenn Kraftstoff mit niedriger
Cetanzahl verwendet wird), wird der Kraftstoff weniger gut zündbar,
und deshalb gibt es eine Möglichkeit, dass eine geeignete
Antriebskraft aufgrund eines Fehlzündens nicht erhalten
werden kann (d. h. ein Momentstoß kann auftreten), falls
die fette Verbrennung bei derselben Bedingung wie bei einer normalen
Zeitdauer durchgeführt wird. Deshalb, wenn der Betrieb
in großer Höhe durchgeführt wird oder
wenn der Kraftstoff mit niedriger Cetanzahl verwendet wird, sollte
die fette Verbrennung in dem Zustand der Niedrigdrehzahl und der
Niedriglast vorzugsweise vermieden werden.
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Die
Cetanzahl ist ein Index zum Messen einer Zündbarkeit des
Kraftstoffs. Im Allgemeinen, selbst falls ein gewisser Kraftstoff
als der Niedrigcetankraftstoff bezeichnet wird, variiert die Cetanzahl des
Kraftstoffs, beispielsweise in Abhängigkeit einer Tankstelle,
wo der Kraftstoff erhalten wird. Um die Cetanzahl des Kraftstoffs
direkt zu messen, müssen Komponenten des Kraftstoffs analysiert
werden. Jedoch ist solch eine Messung in dem derzeitigen Stadium
schwierig, so dass ein anderer Index notwendig ist. In der großen
Höhe wird der atmosphärische Druck niedrig und
die Zündung des Kraftstoffs wird schwierig. Deshalb tritt
in der großen Höhe ein Phänomen auf,
das ähnlich zu dem Fall des Verwendens des Niedrigcetankraftstoffs
ist.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, wird eine große Menge an Rauch
erzeugt, falls die fette Verbrennung in dem Zustand der hohen Drehzahl
und der hohen Last durchgeführt wird. Aufgrund der großen
Menge an Rauch wird eine große Menge der Partikel im Inneren
des DPF abgelagert, was eine häufige Regeneration des DPF
notwendig macht. Als eine Folge wird die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
beschleunigt. Um die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs in
angemessener Weise zu handhaben, ist es unumgänglich, die
Abgabemenge des Rauchs zu messen. Jedoch ist es schwierig die Abgabemenge
des Rauchs direkt zu messen, so dass ein bestimmter Index notwendig
ist. Deshalb kann die Menge der Partikel, die in einem Filterabschnitt
abgelagert sind, der an einer Abgasseite der Kraftmaschine angeordnet
ist, als ein Index der Abgabemenge des Rauchs verwendet werden.
Dies ist so, denn wenn eine große Menge der Partikel in
dem Filterabschnitt abgelagert sind, bedeutet dies, dass eine große
Menge des Rauchs abgegeben worden ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine vorzusehen, die sowohl eine Hemmung einer
Verschlechterung eines Kraftstoffverbrauchs aufgrund einer Regeneration
eines Dieselpartikelfilters als auch eine Hemmung eines Momentstoßes
erreichen kann, der ein Fehlzünden während einer
fetten Verbrennung zur NOx-Reduktion begleitet.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine eine Vorrichtung für eine fette Verbrennung
zum Verlängern einer Dauer einer Kraftstoffeinspritzung
oder zum Durchführen einer Hilfseinspritzung bzw. ergänzenden
Einspritzung unmittelbar nach der Kraftstoffeinspritzung, eine Reduktionsmittelzusatzvorrichtung
zum Zusetzen eines Reduktionsmittels direkt stromaufwärts
eines NOx-Okklusions-Reduktionskatalysators, und eine Nacheinspritzvorrichtung
zum Durchführen einer Hilfseinspritzung in einem Arbeitshub
oder einem Auslasshub nach der Kraftstoffeinspritzung. Die Abgasreinigungsvorrichtung
schaltet zwischen der Vorrichtung für eine fette Verbrennung
und der Reduktionsmittelzusatzvorrichtung oder der Nacheinspritzvorrichtung gemäß einer
Kraftmaschinendrehzahl und einer Last um. Auf diese Weise steuert
die Abgasreinigungsvorrichtung den Katalysator. Die Abgasreinigungsvorrichtung
hat eine Bestimmungsvorrichtung für große Höhe
bzw. eine Höhenlagebestimmungseinrichtung zum Bestimmen,
ob ein Lagepunkt bzw. Standort der Abgasreinigungsvorrichtung höher
als eine vorbestimmte Höhe ist, eine Niedrigcetankraftstoffbestimmungsvorrichtung
zum Bestimmen, ob eine Cetanzahl eines verwendeten Kraftstoffs geringer
als eine vorbestimmte Cetanzahl ist, und eine erste Katalysatorreduktionseinstellvorrichtung
zum Ändern der Kraftmaschinendrehzahl und der Last zum
Ausführen bzw. Betreiben der Vorrichtung für eine
fette Verbrennung zu einer Hochdrehzahlseite oder einer Hochlastseite,
wenn die Höhenlagebestimmungseinrichtung bestimmt, dass
der Lagepunkt der Abgasreinigungsvorrichtung höher als
die vorbestimmte Höhe ist, oder wenn die Niedrigcetankraftstoffbestimmungsvorrichtung
bestimmt, dass der verwendete Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff
ist.
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Somit,
wenn eine ECU bestimmt, dass die Cetanzahl des verwendeten Kraftstoffs
niedrig ist oder der derzeitige Lagepunkt bei der großen
Höhe ist, schaltet die ECU ein Schaltkennfeld eines NOx-Reduktionsverfahrens
auf der Basis eines Betriebsbereichs um oder schreibt Kennfeldwerte
um, so dass ein Bereich zum Verlängern der Kraftstoffeinspritzdauer
oder zum Durchführen der Hilfseinspritzung unmittelbar
nach der Haupteinspritzung (d. h. ein Bereich zum Durchführen
der fetten Verbrennung) sich zu der Hochdrehzahlseite oder der Hochlastseite
bewegt. Somit wird die fette Verbrennung, die dazu neigt, eine Fehlzündung
in einem Niedrigdrehzahl- und Niedriglastzustand zu verursachen, nicht
durchgeführt, wenn der Niedrigcetankraftstoff verwendet
wird oder wenn sich die Abgasreinigungsvorrichtung in der großen
Höhe befindet. Demzufolge kann das Fehlzünden
und letztendlich ein Momentschock gehemmt werden. Wenn der Niedrigcetankraftstoff
verwendet wird oder wenn sich die Abgasreinigungsvorrichtung in
der großen Höhe befindet, verlängert
sich eine Zündverzögerung und deshalb wird ein
Mischen der Luft und des Kraftstoffs gefördert. Deshalb
wird die Erzeugung des Rauchs unterdrückt. In einem derartigen
Fall kann durch Durchführen der fetten Verbrennung auch
in einem Zustand einer relativ hohen Drehzahl und einer relativ
hohen Last eine hohe NOx-Reinigungseffizienz und ein angemessener
Kraftstoffverbrauch erreicht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Abgasreinigungsvorrichtung
eine Zündzeitmessvorrichtung zum Messen einer Zeit von
dem Zeitpunkt an, zu dem der Kraftstoff durch einen Injektor der
Kraftmaschine eingespritzt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der
Kraftstoff gezündet wird. Die Niedrigcetankraftstoffbestimmungsvorrichtung
bestimmt, ob der verwendete Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff
ist, auf der Basis der durch die Zündzeitmessvorrichtung
gemessenen Zündzeit.
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Somit
wird die Zeit von der Kraftstoffeinspritzung zu der Zündung
als ein Index zum Schätzen der Cetanzahl verwendet. Eine
Zeitabstimmung zum Einspritzen des Kraftstoffs kann durch die Kraftmaschinensteuerungseinheit (ECU)
als ein Steuerungsabschnitt gesteuert werden. Deshalb ist es leicht,
die Zeit nach der Kraftstoffeinspritzung bis zu der Kraftstoffzündung
zu messen. Die Zündzeit kann durch Vorsehen eines Drucksensors
in einem Zylinder und durch Messen einer Zeitabstimmung gemessen
werden, wenn der Druck stark ansteigt. Somit kann die Cetanzahl
des Kraftstoffs noch genauer bestimmt werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Abgasreinigungsvorrichtung
einen Einlassdruckmessabschnitt zum Messen eines Einlassdrucks der
Kraftmaschine. Die Höhenlagebestimmungseinrichtung bestimmt,
ob der Lagepunkt höher als die vorbestimmte Höhe
ist, auf der Basis des durch den Einlassdruckmessabschnitt gemessenen
Einlassdrucks.
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Somit
kann ein Aufbau, der einen Einlassdrucksensor an einer Einlassseite
der Kraftmaschine vorsieht, korrekt schätzen, ob der derzeitige
Punkt bei der großen Höhe ist. Demzufolge kann
die Auswahl zwischen der Vorrichtung für eine fette Verbrennung
und der Reduktionsmittelzusatzvorrichtung oder eine Auswahl zwischen
der Vorrichtung für eine fette Verbrennung und der Nacheinspritzvorrichtung noch
angemessener durchgeführt werden. Als eine Folge kann eine
Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs aufgrund der Regeneration
des DPF gehemmt werden und ein Momentstoß kann gehemmt werden,
der die Fehlzündung während der fetten Verbrennung
für die NOx Reduktion begleitet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine eine Vorrichtung für eine fette
Verbrennung zum Verlängern einer Dauer einer Kraftstoffeinspritzung
oder zum Durchführen einer Hilfseinspritzung unmittelbar
nach der Kraftstoffeinspritzung, eine Reduktionsmittelzusatzvorrichtung zum
Zusetzen eines Reduktionsmittels direkt stromaufwärts eines
NOx-Okklusions-Reduktionskatalysators und eine Nacheinspritzvorrichtung
zum Durchführen einer Hilfseinspritzung in einem Arbeitshub oder
einem Auslasshub nach der Kraftstoffeinspritzung. Die Abgasreinigungsvorrichtung
schaltet zwischen der Vorrichtung für eine fette Verbrennung
und der Reduktionsmittelzusatzvorrichtung oder der Nacheinspritzvorrichtung
gemäß einer Kraftmaschinendrehzahl und einer Last
um. Somit steuert die Abgasreinigungsvorrichtung den Katalysator.
Die Abgasreinigungsvorrichtung hat einen Partikelabgabemengenmessabschnitt
zum Messen einer Abgabemenge von Partikeln, eine Partikelabgabemengenbestimmungsvorrichtung
zum Bestimmen, ob die Abgabemenge der Partikel, die mit dem Partikelabgabemengenmessabschnitt
gemessen wird, größer als ein erster vorbestimmter
Wert ist, und eine zweite Katalysatorreduktionseinstellvorrichtung
zum Ändern der Kraftmaschinendrehzahl und der Last zum
Ausführen bzw. Betreiben der Vorrichtung für eine
fette Verbrennung zu einer Niedrigdrehzahlseite oder einer Niedriglastseite,
wenn die Partikelabgabemengenbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass
die Abgabemenge der Partikel größer als der erste
vorbestimmte Wert ist.
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Wenn
die ECU bestimmt, dass die Abgabemenge des Rauchs (d. h. der in
dem Gas verteilten Partikel) groß ist, schaltet die ECU
das Schaltkennfeld des NOx-Reduktionsverfahrens auf der Basis des
Betriebsbereichs um oder schreibt die Kennfeldwerte um, so dass
sich der Bereich zum Durchführen der fetten Verbrennung
zu der Niedrigdrehzahl und der Niedriglastseite bewegt. Somit wird
in dem Bereich der Kraftmaschinendrehzahl und der Last, in dem in
einer normalen Zeitspanne die fette Verbrennung durchgeführt
wird, das Abgaskraftstoffzusetzen oder die Nacheinspritzung anstelle
der fetten Verbrennung durchgeführt. Deshalb wird eine übermäßige
Abgabemenge des Rauchs aufgrund der fetten Verbrennung gehemmt,
und die Regenerationshäufigkeit des DPF wird unterdrückt
bzw. reduziert. Die Unterdrückung bzw. Reduzierung der
Regenerationshäufigkeit des DPF führt zu einer
Hemmung der Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine eine Vorrichtung für eine fette
Verbrennung zum Verlängern einer Dauer einer Kraftstoffeinspritzung
oder zum Durchführen einer Hilfseinspritzung unmittelbar
nach der Kraftstoffeinspritzung, ein Reduktionsmittelzusatzventil
zum Zusetzen eines Reduktionsmittels direkt stromaufwärts
eines NOx-Okklusions-Reduktionskatalysators und eine Nacheinspritzvorrichtung
zum Durchführen einer Hilfseinspritzung in einem Arbeitshub
oder einem Auslasshub nach der Kraftstoffeinspritzung. Die Abgasreinigungsvorrichtung
schaltet zwischen der Vorrichtung für eine fette Verbrennung
und der Reduktionsmittelzusatzvorrichtung oder der Nacheinspritzvorrichtung
gemäß einer Kraftmaschinendrehzahl und einer Last
um. Somit steuert die Abgasreinigungsvorrichtung den Katalysator.
Die Abgasreinigungsvorrichtung hat einen Filterabschnitt zum Sammeln
von Partikeln, der an einer abgasseitigen Passage der Kraftmaschine
vorgesehen ist, einen Messabschnitt für auf Partikelablagerungsmengen
bezogene Daten zum Messen von Daten, die eine Ablagerungsmenge der
Partikel in dem Filterabschnitt anzeigen, eine Partikelablagerungsmengenableitungsvorrichtung
zum Ableiten der Ablagerungsmenge der Partikel in dem Filterabschnitt
von einem Messergebnis des Messabschnitts für auf Partikelablagerungsmengen
bezogene Daten, eine Partikelablagerungserhöhungsmengenberechnungsvorrichtung
zum Berechnen der Ablagerungsmenge der Partikel pro Fahrdistanzeinheit
oder Zeiteinheit von der Ablagerungsmenge der Partikel, die durch
die Partikelablagerungsmengenableitungsvorrichtung abgeleitet wird,
eine Partikelablagerungserhöhungsmengenbestimmungsvorrichtung
zum Bestimmen, ob die Ablagerungsmenge der Partikel pro Fahrdistanzeinheit
oder Zeiteinheit, die durch die Partikelablagerungserhöhungsmengenberechnungsvorrichtung
berechnet wird, größer als ein zweiter vorbestimmter
Wert ist, und eine dritte Katalysatorreduktionseinstellvorrichtung
zum Ändern der Kraftmaschinedrehzahl und der Last zum Ausführen
bzw. Betreiben der Vorrichtung für eine fette Verbrennung
zu einer Niedrigdrehzahlseite oder einer Niedriglastseite, wenn
die Partikelablagerungserhöhungsmengenbestimmungsvorrichtung
bestimmt, dass die Ablagerungsmenge der Partikel pro Fahrdistanzeinheit
oder Zeiteinheit größer als der zweite vorbestimmte
Wert ist.
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Wenn
der Rauch durch den Filterabschnitt geht, wird ein Teil des Rauchs
in dem Filter als die Partikel abgelagert. Deshalb ermöglicht
die Messung der Änderung der Partikelablagerungsmenge in
dem Filter eine genauere Ermittlung einer übermäßigen Abgabe
des Rauchs. Demzufolge kann ein wirksames NOx Reduktionsverfahren
gewählt werden.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in der Abgasreinigungsvorrichtung
der Messabschnitt für auf Partikelablagerungsmengen bezogene
Daten ein Differenzialdrucksensorabschnitt zum Messen eines Unterschieds zwischen
Luftdrücken an einem Einlass und einem Auslass des Filterabschnitts,
und die Partikelablagerungserhöhungsmengenberechnungsvorrichtung
leitet die Ablagerungsmenge der Partikel pro Fahrdistanzeinheit
oder Zeiteinheit von dem durch den Differenzialdrucksensorabschnitt
gemessenen Unterschied zwischen den Luftdrücken an dem
Einlass und dem Auslass des Filterabschnitts ab.
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Wenn
die Partikel in dem Filterabschnitt abgelagert sind, wird das Abgas
nicht sanft bzw. gleichmäßig von dem Einlass zu
dem Auslass abgegeben, so dass der Unterschied zwischen den Luftdrücken an
dem Einlass und dem Auslass des Filterabschnitts auftritt. Deshalb
ermöglicht die Messung des Unterschieds des Luftdrucks über
den Filterabschnitt mit dem Differenzialdrucksensor ein noch genaueres
Erhalten der Menge der Partikel, die in dem Filterabschnitt abgelagert
sind. Die Abgasreinigungsvorrichtung der Brennkraftmaschine, die
den Aufbau gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung
hat, kann die Menge von Partikeln, die in dem Filterabschnitt abgelagert
sind, korrekt berechnen. Als eine Folge können die vorbestimmte
Kraftmaschinendrehzahl und die vorbestimmte Last zum Umschalten
zwischen der Vorrichtung für eine fette Verbrennung und
der Reduktionsmittelzusatzvorrichtung oder zwischen der Vorrichtung
für eine fette Verbrennung und der Nacheinspritzvorrichtung
als die Vorrichtungen zum Reduzieren des Katalysators angemessener
eingestellt werden.
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Merkmale
und Vorteile von Ausführungsformen werden verstanden, genauso
wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen
Teile, von einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung,
der angehängten Ansprüche und der Zeichnungen,
die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
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1 ist
ein Systemdiagramm, das eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer ECU gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt;
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3A bis 3C sind
Diagramme, die jeweils ein Schaltkennfeld eines NOx-Reduktionsverfahrens
auf der Basis eines Betriebsbereichs gemäß der
ersten Ausführungsform zeigen;
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4 ist
ein Flussdiagramm, das einen Schaltprozess des NOx-Reduktionsverfahrens
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 ist
ein Flussdiagramm, das einen Schaltprozess eines NOx-Reduktionsverfahrens
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt; und
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6 ist
ein Flussdiagramm, das einen Schaltprozess eines NOx-Reduktionsverfahrens
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Als
nächstes werden Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Systemdiagramm, das eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine Dieselkraftmaschine 2, die in 1 gezeigt
ist, dient als ein Motor. Ein Dieselpartikelfilter 3 (DPF)
als ein Filterabschnitt zum Sammeln von Partikeln, die in dem Abgas
der Dieselkraftmaschine 2 enthalten sind, ist in einer
Passage an einer Abgasseite der Dieselkraftmaschine 2 angeordnet.
Des Weiteren ist eine Mager-NOx-Falle 4 (nachstehend als
LNT bezeichnet) als ein Katalysator einer NOx-Okklusions-Reduktionsbauart
zum Entfernen von Stickoxiden (NOx), die in dem Abgas enthalten
sind, stromabwärts des DPF 3 angeordnet. Der NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator
okkludiert das NOx, wenn eine Sauerstoffkonzentration des Abgases
hoch ist, und gibt das NOx ab, wenn die Sauerstoffkonzentration
des Abgases niedrig ist. Das NOx führt eine Oxidationsreduktionsreaktion
mit in dem Abgas enthaltenen HC oder CO durch, wenn es abgegeben
wird, und wird zu CO2, H2O
und N2 oxidiert oder reduziert. Das NOx
in dem Abgas wird durch diese Reaktion entfernt.
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Ein
Kraftstoffzusatzventil 5 ist in einer Abgaspassage zwischen
einem Auslassanschluss der Dieselkraftmaschine 2 und dem
DPF 3 in einer Richtung vorgesehen, um den Kraftstoff in
die Passage einzuspritzen. Der von dem Kraftstoffzusatzventil 5 eingespritzte
Kraftstoff wird in dem Abgas gemischt und dient als ein Reduktionsmittel
für den NOx Katalysator.
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Ein
Einlassdrucksensor 8 (d. h. ein Einlassdruckmessabschnitt)
ist in einer Passage an einer Einlassanschlussseite der Dieselkraftmaschine 2 zum
Messen eines Drucks in einem Einlassanschluss vorgesehen. Der Einlassdrucksensor 8 ist mit
einer ECU 10 elektrisch verbunden und überträgt einen
Messwert zu der ECU 10. Bei der großen Höhe wird
die Atmosphäre dünn und der atmosphärische Druck
fällt ab. Deshalb wird der mit dem Einlassdrucksensor 8 gemessene
Druck als ein Index zum Berechnen einer Höhe eines Lagepunkts
verwendet.
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Ein
Drucksensor 9, der als ein Zündungsmessabschnitt
verwendet wird, ist in jedem Zylinder der Dieselkraftmaschine 2 zum
Messen eines Drucks in dem Zylinder vorgesehen. Der Drucksensor 9 ist mit
der ECU 10 elektrisch verbunden und überträgt einen
Messwert zu der ECU 10. Die ECU 10 führt eine
Verarbeitung unter Verwendung eines Punkts einer schnellen Druckänderung,
der auf der Basis des von dem Drucksensor 9 gelieferten
Messwerts des Drucks in dem Zylinder erfasst wird, als ein Explosionspunkt
durch. Der Explosionspunkt wird verwendet, wenn die ECU 10 bestimmt,
ob der verwendete Kraftstoff ein Niedrigcetankraftstoff ist.
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Differenzialdrucksensoren 6 (d.
h. ein Messabschnitt für auf Partikelablagerungsmengen
bezogene Daten) sind an einem Einlass beziehungsweise einem Auslass
des DPF 3 zum Messen von Luftdrücken und zum Messen
einer Differenz zwischen diesen vorgesehen. Die Differenzialdrucksensoren 6 sind
mit der ECU 10 elektrisch verbunden und übertragen
Messwerte zu der ECU 10. Falls die Partikel in dem DPF 3 abgelagert
sind, ist ein Hindurchgehen des Abgases durch den DPF 3 verschlechtert,
so dass die Differenz des Luftdrucks zwischen dem Einlass und dem
Auslass des DPF 3 bewirkt wird. Deshalb kann die Menge
der Partikel, die in dem DPF 3 abgelagert sind, durch Messen
des Luftdruckunterschieds zwischen dem Einlass und dem Auslass geschätzt
werden.
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Luft-Kraftstoffverhältnissensoren 7 (nachstehend
auch als A/F-Sensoren bezeichnet) sind an einem Einlass bzw. einem
Auslass des LNT 4 vorgesehen. Somit werden die Sauerstoffkonzentrationen des
Abgases über den Katalysator gemessen. Die A/F-Sensoren 7 sind
mit der ECU 10 elektrisch verbunden und übertragen
die Messwerte zu der ECU 10. Wie vorstehend beschrieben
ist, hängt die Abgabe des NOx von dem LNT 4 von
der Sauerstoffkonzentration des Abgases ab. Deshalb dienen die Messwerte
der A/F-Sensoren 7 als Indizes zum Bestimmen bzw. Entscheiden
der Kraftstoffmenge, die durch das Kraftstoffzusatzventil 5 eingespritzt
werden soll.
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Das
Kraftstoffzusatzventil 5, die Differenzialdrucksensoren 6,
die A/F-Sensoren 7 und der Einlassdrucksensor 8 sind
mit der Kraftmaschinensteuerungseinheit 10 (ECU) elektrisch
verbunden. Die ECU 10 empfängt die Messwerte von
den jeweiligen Sensoren und führt die Kraftmaschinensteuerung
auf der Basis der Messwerte durch. Beispielsweise führt die
ECU 10 eine Regeneration des DPF 3 auf der Basis
der Messwerte durch, die mit den Differenzialdrucksensoren 6 erhalten
werden, und entscheidet die Einspritzmenge des Kraftstoffzusatzventils 5 auf der
Basis der Messwerte der A/F-Sensoren 7. Zusätzlich
führt die ECU 10 verschiedene Arten von Steuerungen
durch, die sich auf die Kraftmaschine beziehen, wie eine Entscheidung/Bestimmung
einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung.
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Zusätzlich
kann ein Rauchsensor 11 (d. h. ein Partikelsensor) als
ein Partikelabgabemengenmessabschnitt in der Passage zwischen der
Abgasseite der Dieselkraftmaschine 2 und dem DPF 3 vorgesehen
sein, um die Menge des in dem Abgas gemischten Rauchs zu messen.
Der Rauchsensor 11 ist mit der ECU 10 elektrisch
verbunden und überträgt den Messwert zu der ECU 10.
In diesem Fall schätzt die ECU 10 die Menge der
in dem DPF 3 abgelagerten Partikel von dem Messwert des
Rauchsensors 11.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Aufbaubeispiel der ECU 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die ECU 10 besteht
aus einer CPU 20, die jeweilige Komponenten steuert, die die
ECU 10 bilden, einem RAM 30, der als ein Arbeitsort
einer Berechnung dient, die durch die CPU 20 durchgeführt
wird, einem ROM 40, der Steuerungsprogramme und verschiedene
Daten speichert, und einem EEPROM 50, der als ein nichtflüchtiger Speicher
dient, der verschiedene Einstellungen speichert. Die Komponenten
der ECU 10 führen durch einen Bus 60 eine
Datenkommunikation untereinander durch. Eine elektrische Verbindung
mit äußeren Einrichtungen, wie verschiedenen Sensoren,
wird durch den Bus 60 und einen I/O 70 bewirkt.
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Der
ROM 40 hat ein Kraftstoffeinspritzprogramm 41 (eine
Vorrichtung für eine fette Verbrennung, eine Reduktionsmittelzusatzvorrichtung,
eine Nacheinspritzvorrichtung), die einen Befehl einer Kraftstoffeinspritzung
zu dem Injektor, der in der Dieselkraftmaschine 2 vorgesehen
ist, und zu dem Kraftstoffzusatzventil 5, das in der Passage
an der Abgasseite vorgesehen ist, gemäß eingestellten
Kraftstoffkennfeldern gibt, ein NOx- Reduktionsverfahrenschaltkennfeldentscheidungsprogramm 42 (eine
erste Katalysatorreduktionseinstellvorrichtung, eine zweite Katalysatorreduktionseinstellvorrichtung,
eine dritte Katalysatorreduktionseinstellvorrichtung), die ein Schaltkennfeld
des NOx-Reduktionsverfahrens auf der Basis eines Betriebsbereichs
bestimmt bzw. entscheidet, ein Bestimmungsprogramm 43 für
große Höhe (eine Bestimmungsvorrichtung für
große Höhe bzw. Höhenlagebestimmungseinrichtung),
die auf der Basis des Messwerts, der mit dem in der Passage an der
Einlassseite vorgesehenen Einlassdrucksensor 8 erhalten
wird, bestimmt, ob sich der Lagepunkt bei einer großen
Höhe befindet, ein Zündzeitmessprogramm 44 (eine
Zündzeitmessvorrichtung), die eine mit dem Drucksensor 9 gemessene
Zündzeit Tig von der Kraftstoffeinspritzung zu der Zündung
misst, ein Niedrigcetankraftstoffbestimmungsprogramm 45 (eine
Niedrigcetankraftstoffbestimmungsvorrichtung), die bestimmt, ob
der verwendete Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff ist, ein Partikelabgabemengenbestimmungsprogramm 46 (eine
Partikelabgabemengenbestimmungsvorrichtung), die bestimmt, ob die Abgabemenge
PMe des mit dem Rauchsensor 11 gemessenen Rauchs größer
als ein erster vorbestimmter Wert ist, ein Partikelablagerungsmengenableitungsprogramm 47 (eine
Partikelablagerungsmengenableitungsvorrichtung), die eine Ablagerungsmenge
PMf der in dem DPF 3 abgelagerten Partikel von dem Differenzialdruck
misst, der mit den Differenzialdrucksensoren 7 gemessen
wird, ein Partikelablagerungserhöhungsmengenberechnungsprogramm 48 (eine
Partikelablagerungserhöhungsmengenberechnungsvorrichtung),
die eine Erhöhungsmenge ΔPMf der Ablagerungsmenge
PMf der Partikel von der gemessenen Partikelablagerungsmenge PMf
und einer Fahrdistanz oder einer Fahrtzeit der Kraftmaschine 2 berechnet,
und ein Partikelablagerungserhöhungsmengenbestimmungsprogramm 49 (eine Partikelablagerungserhöhungsmengenbestimmungsvorrichtung),
die bestimmt, ob die Ablagerungserhöhungsmenge ΔPMf
der Partikel, die durch das Partikelablagerungserhöhungsmengenberechnungsprogramm 48 berechnet
wird, größer als ein zweiter vorbestimmter Wert
ist. Die CPU 20 führt verschiedene Arten von Prozessen
durch Verschieben bzw. Übertragen von Inhalten des ROMS 40 zu
dem RAM 30 aus. Die CPU 20 führt verschiedene
Arten von Prozessen durch Übertragen der Werte der verschiedenen
Arten von Einstellungen, die für die Prozesse notwendig
sind, von dem EEPROM 50 zu dem RAM 30 aus. Wenn
es eine Änderung der Einstellungen gibt, speichert die
CPU 20 die Einstellungen durch Schreiben des Änderungswerts
in den EEPROM 50.
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3A zeigt
ein Schaltkennfeld des NOx-Reduktionsverfahrens auf der Basis des
Betriebsbereichs während einer normalen Zeitspanne. Eine
vertikale Achse zeigt eine auf die Kraftmaschine 2 aufgebrachte
Last und eine horizontale Achse zeigt eine Kraftmaschinendrehzahl
RPM. Ein Bereich 100 in 3A zeigt
einen Bereich der Kraftmaschinendrehzahl RPM und der Last zum Durchführen
der fetten Verbrennung, um den NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator
zu reduzieren. Ein Bereich 101 in 3A zeigt
einen Bereich der Kraftmaschinendrehzahl RPM und der Last zum Durchführen
des Kraftstoffzusetzens oder der Nacheinspritzung, um den NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator
zu reduzieren. Wie in 3A gezeigt ist, ist der Bereich
zum Durchführen der fetten Verbrennung der Bereich der niedrigen
Drehzahl und der niedrigen Last. Dies ist so, weil eine große
Menge des Rauchs erzeugt wird, falls die fette Verbrennung bei einer
hohen Drehzahl und einer hohen Last durchgeführt wird.
Dies bewirkt, dass eine große Menge der Partikel in dem
DPF 3 abgelagert werden, so dass sich die Häufigkeit
der Regeneration erhöht und sich ein Kraftstoffverbrauch verschlechtert.
Deshalb wird in dem Zustand der hohen Drehzahl und der hohen Last
das Reduktionsverfahren des NOx-Okklusions-Reduktionskatalysators von
der fetten Verbrennung zu dem Kraftstoffzusetzen oder der Nacheinspritzung
umgeschaltet. In dem Fall der Nacheinspritzung verbrennt nur ein
kleiner Teil des Kraftstoffs in dem Zylinder. In dem Fall des Kraftstoffzusetzens
wird der Kraftstoff in die abgasseitige Passage eingespritzt, so
dass der Kraftstoff nicht verbrennt. Somit ist in dem Fall der Nacheinspritzung
oder des Abgaskraftstoffzusetzens die Verbrennung gering und die
Erzeugung von CO2 und H2O
als die Ursache der Reduktion des NOx ist gering. Demzufolge ist
eine NOx-Reinigungsrate niedriger als bei der fetten Verbrennung,
aber die Abgabemenge des Rauchs kann verringert werden. Wie vorstehend
beschrieben ist, wird die fette Verbrennung bei der niedrigen Drehzahl
und der niedrigen Last durchgeführt, und das Abgaskraftstoffzusetzen
oder die Nacheinspritzung wird bei der hohen Drehzahl und der hohen
Last durchgeführt.
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Der
NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator wird in einem begrenzten Temperaturbereich
wirksam aktiviert. Im Allgemeinen erstreckt sich ein derartiger
Temperaturbereich von 250 bis 400°C. Falls die Temperatur
von dem Temperaturbereich abweicht, fällt ein Fortschreiten
der Reaktion schnell ab. Deshalb steigt in einem Bereich über
einer gewissen Drehzahl und einer gewissen Last die Temperatur übermäßig
an und die Reaktion hört auf, fortzuschreiten. Dies ist
der Grund warum es obere Grenzen für die Kraftmaschinendrehzahl
und die Last in dem Bereich 101 gibt.
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Der
Bereich für die fette Verbrennung, das Abgaskraftstoffzusetzen
oder die Nacheinspritzung ist nicht in einem Bereich der sehr niedrigen
Drehzahl und der sehr niedrigen Last in 3A eingestellt. Dies
ist so, weil die untere Grenze des Betriebsbereichs durch die Drehzahl
und die Last eines Leerlaufbetriebs definiert ist, und die Kraftmaschine
nicht bei der Drehzahl und der Last betrieben wird, die niedriger
als diejenigen des Leerlaufbetriebs sind.
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3B zeigt
ein Schaltkennfeld des NOx-Reduktionsverfahrens auf der Basis des
Betriebsbereichs, das verwendet wird, wenn die ECU 10 bestimmt,
dass der verwendete Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff ist oder
sich der Lagepunkt bei der großen Höhe befindet.
Ein Bereich 100 in 3B zeigt
einen Bereich der Kraftmaschinendrehzahl RPM und der Last zum Durchführen
der fetten Verbrennung. Ein Bereich 101 in 3B zeigt
einen Bereich der Kraftmaschinendrehzahl RPM und der Last zum Durchführen
des Abgaskraftstoffzusetzens oder der Nacheinspritzung. Eine gepunktete
Linie 102 zeigt eine Grenze zum Umschalten zwischen der
fetten Verbrennung und dem Abgaskraftstoffzusetzen oder der Nacheinspritzung
während der normalen Zeitspanne. Falls während
der normalen Zeitspanne die fette Verbrennung bei der höheren
Drehzahl und der höheren Last als die gepunktete Linie 102 durchgeführt
wird, wird eine große Menge des Rauchs erzeugt. Deshalb
wird die NOx-Reduktion durch die fette Verbrennung während
der normalen Zeitspanne nicht bei der Drehzahl und der Last durchgeführt,
die höher sind als die gepunktete Linie 102.
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Durch
Messen des atmosphärischen Drucks wird bestimmt, ob sich
der Lagepunkt bei der großen Höhe befindet. Der
Einlassdrucksensor 8 ist an der Einlassseite der Kraftmaschine 2 zum
Messen eines atmosphärischen Drucks vorgesehen. Da sich
der atmosphärische Druck mit der Höhe ändert,
kann die Höhe durch Messen des atmosphärischen
Drucks bestimmt werden. Wenn das Bestimmungsprogramm 43 für
große Höhe von der gemessenen Höhe bestimmt,
dass der Lagepunkt die große Höhe ist bzw. sich
in der großen Höhe befindet, wird das Schaltkennfeld
des NOx-Reduktionsverfahrens auf der Basis des Betriebsbereichs
umgeschrieben. Alternativ kann ein vorbestimmter Wert eingestellt
sein, und der Lagepunkt kann als die große Höhe
bestimmt werden, wenn der gemessene atmosphärische Druck
niedriger als der vorbestimmte Wert ist. Alternativ kann die Höhe
von dem derzeitigen Lagepunkt, der in einem Fahrzeugnavigationssystem
gezeigt wird, und eingetragenen bzw. gespeicherten Kennfelddaten
(Höhendaten) bestimmt werden.
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Durch
Messen der Zeit, die von der Haupteinspritzung zu der Zündung
in dem Zylinder notwendig ist, wird bestimmt, ob der verwendete
Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff ist. Die Messung wird durch
Vorsehen des Drucksensors 9 in dem Zylinder durchgeführt.
Der Punkt, wenn sich der Druck schnell ändert, ist der
Explosionspunkt. Die Zeit von dem Einspritzpunkt zu dem Explosionspunkt
wird gemessen, und die Cetanzahl wird von dem Messwert geschätzt.
Der Kraftstoff wird weniger brennbar, wenn die Cetanzahl abnimmt.
Deshalb wird angenommen, dass sich die Cetanzahl verringert, wenn
sich die Zeit bis zur Explosion verlängert. Wenn das Niedrigcetankraftstoffbestimmungsprogramm 45 bestimmt,
dass der verwendete Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff ist, wird
das Schaltkennfeld des NOx-Reduktionsverfahrens auf der Basis des
Betriebsbereichs umgeschrieben. Alternativ kann ein fünfter
vorbestimmter Wert eingestellt sein, und es kann bestimmt werden,
dass der verwendete Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff ist, wenn
die gemessene Zeit länger als der vorbestimmte Wert ist.
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Die
Sauerstoffkonzentration ist in der großen Höhe
niedrig und die Cetanzahl ist niedrig, wenn der Niedrigcetankraftstoff
verwendet wird. Derartige Situationen sehen Umgebungen vor, wo der
Kraftstoff nicht leicht verbrennt. Deshalb wird unter derartigen Situationen
das Kennfeld umgeschaltet oder Kennfeldwerte werden umgeschrieben,
so dass die fette Verbrennung auch in dem Bereich der höheren
Drehzahl und der höheren Last als in der normalen Zeitspanne
durchgeführt wird. Durch die Kennfeldänderung
wird die fette Verbrennung auch in dem Bereich durchgeführt,
in dem in der normalen Zeitspanne die fette Verbrennung nicht durchgeführt
wird. Somit kann eine effizientere NOx-Reduktion durchgeführt werden,
und die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs kann gehemmt werden.
In dem Fall von 3B ist der Bereich, in dem in
der normalen Zeitspanne die fette Verbrennung nicht durchgeführt wird,
aber in dem die fette Verbrennung durchgeführt wird, wenn
der Niedrigcetankraftstoff verwendet wird oder wenn die große
Höhe vorliegt, der Bereich unterhalb des Bereichs 101 und
oberhalb der gepunkteten Linie 102.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist die Umgebung, in der der Kraftstoff
schwierig zu verbrennen ist, in der großen Höhe
vorgesehen oder dann vorgesehen, wenn der Niedrigcetankraftstoff
verwendet wird. In einer derartigen Umgebung gibt es eine Möglichkeit,
dass die Zylindertemperatur niedrig ist und der Kraftstoff in einem
Betriebsbereich der Niedrigdrehzahl und der Niedriglast nicht verbrennt,
der durch einen Bereich 103 in 3B gezeigt
ist. Wenn eine übermäßige Kraftstoffzufuhr
unter einer derartigen Bedingung durchgeführt wird, gibt
es eine Möglichkeit, dass der Zylinder in der Kraftmaschine
mit dem Kraftstoff benetzt wird, wodurch ein Fehlzünden
verursacht wird. Um das Fehlzünden zu verhindern, wird in
dem Bereich 103 das Verfahren von der fetten Verbrennung
zu dem Abgaskraftstoffzusetzen oder der Nacheinspritzung umgeschaltet,
wodurch das Fehlzünden aufgrund des Überschusses
des Kraftstoffs unterdrückt wird. Die Unterdrückung
des Fehlzündens führt zu einer Unterdrückung
eines Momentstoßes.
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3C zeigt
ein NOx-Reduktionsverfahrenschaltkennfeld in dem Fall, in dem die
ECU 10 bestimmt, dass die Partikelablagerungserhöhungsmenge ΔPMf
des DPF 3 größer als der zweite vorbestimmte
Wert ist. Wie in dem Fall von 3B zeigt ein
Bereich 100 in 3C einen
Bereich der Kraftmaschinendrehzahl RPM und der Last zum Durchführen
der fetten Verbrennung, und ein Bereich 101 zeigt einen
Bereich der Kraftmaschinendrehzahl RPM und der Last zum Durchführen
des Abgaskraftstoffzusetzens oder der Nacheinspritzung. Eine gepunktete
Linie 102 in 3C zeigt eine Grenze zum Umschalten
des Verfahrens zwischen der fetten Verbrennung und dem Abgaskraftstoffzusetzen
oder der Nacheinspritzung in der normalen Zeitspanne. Falls sich
die Partikelablagerungsmenge erhöht, wird die Regeneration
des DPF 3 häufig durchgeführt. Eine große
Menge des Kraftstoffs wird in der Regeneration des DPF 3 verwendet.
Deshalb erhöht sich eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs,
falls die Regeneration des DPF 3 häufig durchgeführt
wird. Um die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu hemmen,
wird das Kennfeld umgeschaltet oder Kennfeldwerte werden umgeschrieben,
so dass die oberen Grenzwerte der Kraftmaschinendrehzahl RPM und
der Last zum Durchführen der fetten Verbrennung abgesenkt
werden. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Raucherzeugung
in dem Fall des Abgaskraftstoffzusetzens oder der Nacheinspritzung
im Vergleich zu dem Fall der fetten Verbrennung verringert. Durch
Umschalten des Reduktionsverfahrens gibt es einen Bereich, in dem
das Abgaskraftstoffzusetzen oder die Nacheinspritzung bei der Kraftmaschinendrehzahl
und der Last durchgeführt wird, bei denen während
der normalen Zeitspanne die fette Verbrennung durchgeführt
wird. Somit kann die Abgabemenge des Rauchs unterdrückt
werden.
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Als
nächstes wird eine Prozedur des Umschaltens des NOx-Reduktionsverfahrens
mit Bezug auf ein Flussdiagramm erklärt.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Umschaltprozesses des
NOx-Reduktionsverfahrens gemäß der vorliegenden
Ausführungsform zeigt. Zuerst misst die ECU 10 den
atmosphärischen Druck Patm mit dem Einlassdrucksensor 8 an
der Einlassseite und empfängt den Messwert in S100 (S bezeichnet „Schritt").
Dann bestimmt die ECU 10 in S110, ob der empfangene Messwert
des atmosphärischen Drucks Patm gleich zu oder niedriger
als ein dritter vorbestimmter Wert y ist. Falls bestimmt wird, dass
der Messwert des atmosphärischen Drucks Patm gleich zu
oder niedriger als der dritte vorbestimmte Wert y ist (S110: JA),
bestimmt die ECU 10, dass der Lagepunkt höher
als eine vorbestimmte Höhe ist, und schaltet in S150 das
Schaltkennfeld des NOx-Reduktionsverfahrens um oder schreibt die
Kennfeldwerte um, so dass sich der Bereich zum Durchführen
der fetten Verbrennung zu der Hochdrehzahl- und Hochlastbereichseite
bewegt. Dann wird der Umschaltprozess des NOx-Reduktionsverfahrens
beendet. Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Höhe
von dem Messwert des atmosphärischen Drucks Patm abgeleitet
werden, oder die Höhe des Lagepunkts kann von den Kennfelddaten des
Fahrzeugnavigationssystems erhalten werden, und es kann bestimmt
werden, ob die Höhe höher als die vorbestimmte
Höhe ist. Durch Verwenden der Kennfelddaten in Kombination
kann die Höhe noch genauer bestimmt werden.
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Wenn
der Messwert des atmosphärischen Drucks Patm größer
als der dritte vorbestimmte Wert y ist (S110: NEIN), misst die ECU 10 in
S120 die Zündzeit Tig von der Kraftstoffeinspritzung zu
der Zündung. Die ECU 10 misst die Zündzeit
Tig von der Haupteinspritzung zu der Zündung mit dem Befehl der
Haupteinspritzung, der durch die ECU 10 zu dem Injektor übertragen
wird, und mit dem Drucksensor 9, der an dem Zylinder vorgesehen
ist. Die ECU 10 leitet die Cetanzahl Nce von der gemessenen
Zeit Tig ab.
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Dann
leitet die ECU 10 in S130 die Cetanzahl Nce des verwendeten
Kraftstoffs von der gemessenen Zündzeit Tig von der Haupteinspritzung bis
zu der Zündung ab. Dann bestimmt die ECU 10 in S140,
ob die abgeleitete Cetanzahl Nce gleich zu oder niedriger als ein
vierter vorbestimmter Wert δ ist. Wenn die abgeleitete
Cetanzahl Nce gleich zu oder kleiner als der vierte vorbestimmte
Wert δ ist (S140: JA), bestimmt die ECU 10, dass
der verwendete Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff ist, und die
ECU 10 schaltet in S150 das Kennfeld des NOx-Reduktionsverfahrens
um oder schreibt die Kennfeldwerte um, so dass sich der Bereich
zum Durchführen der fetten Verbrennung zu der Hochdrehzahl-
und Hochlastbereichseite ändert. Dann wird der Umschaltprozess
des NOx-Reduktionsverfahrens beendet.
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Wenn
die abgeleitete Cetanzahl Nce größer als der vierte
vorbestimmte Wert δ ist (S140: NEIN), bestimmt die ECU 10,
dass der verwendete Kraftstoff nicht der Niedrigcetankraftstoff
ist und beendet den Prozess.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, kann alternativ der fünfte
vorbestimmte Wert eingestellt sein, und es kann durch Vergleichen
der gemessenen Zündzeit Tig von der Haupteinspritzung bis
zu der Zündung mit dem fünften vorbestimmten Wert
bestimmt werden, ob der verwendete Kraftstoff der Niedrigcetankraftstoff
ist.
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Das
Vorstehende ist die Prozedur des Umschaltens des NOx-Reduktionsverfahrens,
die bei der großen Höhe durchgeführt
wird oder durchgeführt wird, wenn der Niedrigcetankraftstoff
verwendet wird. Als nächstes wird eine Prozedur des Umschaltens
des NOx-Reduktionsverfahrens auf der Basis der Abgabemenge der Partikel
erklärt.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Umschaltprozesses des
NOx-Reduktionsverfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Zuerst
misst die ECU 10 die Abgabemenge PMe des Rauchs mit dem
Rauchsensor 11 und empfängt den Messwert in S200.
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Dann
bestimmt die ECU 10 in S210, ob die gemessene Abgabemenge
PMe des Rauchs gleich zu oder größer als ein erster
vorbestimmter Wert α ist. Wenn die Abgabemenge PMe des
Rauchs gleich zu oder größer als der erste vorbestimmte
Wert α ist (S210: JA), bestimmt die ECU 10, dass
eine große Menge des Rauchs erzeugt wird, und schaltet
in S220 das Schaltkennfeld des NOx-Reduktionsverfahrens um oder
schreibt die Kennfeldwerte um, so dass sich der Bereich zum Durchführen
der fetten Verbrennung zu der Niedrigdrehzahl- und der Niedriglastbereichseite ändert.
Dann wird der Umschaltprozess der NOx-Reduktionsvorrichtung beendet.
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Wenn
die Abgabemenge PMe des Rauchs geringer als der erste vorbestimmte
Wert α ist (S210: NEIN), bestimmt die ECU 10,
dass die große Menge des Rauchs nicht erzeugt wird, und
beendet den Umschaltprozess des NOx-Reduktionsverfahrens.
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Das
Vorstehende ist die Prozedur zum Umschalten des NOx-Reduktionsverfahrens
auf der Basis der Abgabemenge des Rauchs. Als nächstes
wird eine Prozedur des Umschaltens des NOx-Reduktionsverfahrens
auf der Basis der Ablagerungsmenge der Partikel erklärt.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Umschaltprozesses des
NOx-Reduktionsverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. Zuerst misst die ECU 10 den
Differenzialdruck ΔP zwischen dem Einlass und dem Auslass
des DPF 3 mit den Differenzialdrucksensoren 6 und
empfängt den Messwert ΔP in S300. Dann berechnet
die ECU 10 in S310 die Partikelablagerungsmenge PMf von
dem Messwert ΔP.
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Dann
berechnet die ECU 10 in S320 einen Erhöhungsgrad ΔPMf
der Partikelablagerungsmenge PMf. Der Erhöhungsgrad ΔPMf
der Partikelablagerungsmenge PMf wird von der Partikelablagerungsmenge
PMf und einer Fahrdistanz berechnet. Der Erhöhungsgrad ΔPMf
kann von der Partikelablagerungsmenge PMf und einer Fahrdauer berechnet werden.
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Dann
bestimmt die ECU 10 in S330, ob der berechnete Erhöhungsgrad ΔPMf
der Partikelablagerungsmenge PMf gleich zu oder größer
als der zweite vorbestimmte Wert β ist. Wenn der Erhöhungsgrad ΔPMf
der Partikelablagerungsmenge PMf gleich zu oder größer
als der zweite vorbestimmte Wert β ist (S330: JA), dann
bestimmt die ECU 10, dass eine große Menge des
Rauchs erzeugt wird, und schaltet in S340 das Kennfeld des NOx-Reduktionsverfahrens
um oder schreibt die Kennfeldwerte um, so dass sich der Bereich
zum Durchführen der fetten Verbrennung zu der Niedrigdrehzahl-
und Niedriglastbereichseite ändert. Dann wird der Umschaltprozess
des NOx-Reduktionsverfahrens beendet.
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Wenn
der Erhöhungsgrad ΔPMf der Partikelablagerungsmenge
PMf geringer als der zweite vorbestimmte Wert β ist (S330:
NEIN), bestimmt die ECU 10, dass eine große Menge
des Rauchs nicht erzeugt wird, und beendet den Umschaltprozess des NOx-Reduktionsverfahrens.
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Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können
beliebig modifiziert werden. Beispielsweise kann die Partikelablagerungsmenge oder
die Partikelablagerungserhöhungsmenge von dem Rauchsensor 11 abgeleitet
werden. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, gibt es eine Möglichkeit,
dass eine Abweichung in dem Messwert des Differenzialdrucksensors 6 auftritt.
Deshalb ermöglicht ein Aufbau, der den Rauchsensor in Kombination
verwendet, eine genauere Ableitung der Partikelablagerungsmenge
und des Ablagerungsmengenerhöhungsumfangs.
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Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
beschränkt werden, sondern kann auf viele anderen Arten
umgesetzt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen,
wie er durch die angehängten Ansprüche definiert
ist.
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Wenn
bestimmt ist, dass ein verwendeter Kraftstoff ein Niedrigcetankraftstoff
ist oder dass sich ein derzeitiger Lagepunkt in einer großen
Höhe befindet, wird ein Kennfeld einer fetten Verbrennung,
eines Abgaskraftstoffzusetzens oder einer Nacheinspritzung bei der
Gelegenheit einer Reduktion von NOx umgeschrieben, um eine Fehlzündung
zu hemmen. Des Weiteren wird eine Verschlechterung eines Kraftstoffverbrauchs
aufgrund einer Regeneration eines Dieselpartikelfilters (3)
durch Unterdrücken einer übermäßigen
Abgabe von Rauch aufgrund der fetten Verbrennung gehemmt. Somit
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (2)
vorgesehen, die sowohl eine Hemmung der Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
aufgrund der Regeneration des Dieselpartikelfilters (3)
als auch eine Hemmung eines Momentstoßes erreichen kann,
der die Fehlzündung auf Grund der fetten Verbrennung für
die NOx-Reduktion begleitet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-120392
A [0003]