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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Abgasemissionssteuerungssystem
für Brennkraftmaschinen, das mit einem Kraftstoffinjektor
ausgestattet ist, der Kraftstoff in ein Abgasrohr einspritzen kann,
um eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung zu regenerieren, die
in dem Abgasrohr installiert ist, und genauer gesagt solch ein Abgasemissionssteuerungssystem
mit verbesserter Fähigkeit, die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung
zu regenerieren.
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Brennkraftmaschinen,
wie mager verbrennende Benzinmaschinen oder Dieselmaschinen, in
denen ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch, das einen größeren
Luftanteil als ein stöchiometrisches Gemisch hat, verbrannt
wird, verwenden beispielsweise einen NOx-Absorptions-Reduktions-Katalysator
zum Steuern oder Reinigen von Stickstoffoxiden (NOx), die in einem
von der Maschine ausgestoßenen Abgas enthalten sind. Der NOx-Absorptions-Reduktions-Katalysator
absorbiert NOx in einem kraftstoffmageren Abgas und reduziert das absorbierte
NOx, um unschädlichen Stickstoff zu erzeugen und zur Außenseite
eines Abgassystems abzugeben, wenn das kraftstoffmagere Abgas in
ein kraftstofffettes Abgas geändert wird, wodurch der NOx-Absorptions-Reduktions-Katalysator
regeneriert wird. Um solch ein kraftstoffreiches Abgas zu erzeugen,
wird gewöhnlich ein Kraftstoffinjektor verwendet, um Kraftstoff
direkt in das Abgas einzuspritzen, das durch ein sich von der Maschine
erstreckendes Abgasrohr strömt.
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Es
sind Partikelfilter bekannt, die in dem Abgasrohr installiert sind,
um Partikel zu fangen, die in einem von der Brennkraftmaschine ausgestoßenem
Abgas enthalten sind, um die Abgabe der Partikel zu der Außenatmosphäre
zu vermeiden. Die Partikelfilter bringen jedoch das Problem mit
sich, dass, wenn die gefangene Menge der Partikel groß wird,
dies zu einem Druckanstieg des Abgas führt, das stromaufwärts
des Partikelfilters strömt, was zu einer Verringerung der
Leistung, die von der Maschine ausgegeben wird, oder zu einer Erhöhung
des Kraftstoffverbrauchs führt. Um solch ein Problem zu
vermeiden, wird der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor in das
Abgas eingespritzt, um die Temperatur des Partikelfilters zu erhöhen,
um die Partikel zu oxidieren, die in dem Partikelfilter gesammelt
sind, wodurch der Partikelfilter von den Partikeln gereinigt wird.
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Um
den Kraftstoff zu dem Abgas in geeigneter Weise zuzugeben, lehrt
die
japanische Patenterstveröffentlichung
Nr. 2002-038939 ein Abgasemissionssteuerungssystem, das
die erwartete Kraftstoffmenge berechnet, deren Verdampfung in dem
Abgasrohr erwartet wird, indem ein Kennfeld auf der Basis der Strömungsrate
und der Temperatur des Abgases, das durch das Abgasrohr strömt,
und der Temperatur einer Innenwand des Abgasrohrs aufgerufen wird,
und das eine Zielkraftstoffmenge bestimmt, die von dem Kraftstoffinjektor
einzuspritzen ist, um die berechnete Kraftstoffmenge, deren Verdampfung
erwartet wird, zu kompensieren.
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Die
japanische Patenterstveröffentlichung
Nr. 2005-180290 lehrt ein Abgasemissionssteuerungssystem,
das entwickelt ist, um ein Einspritzen des Kraftstoffs zu stoppen,
wenn die Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffinjektor eingespritzt
worden ist und sich in dem Abgasrohr angesammelt hat, größer
als ein Referenzwert wird, um die Erzeugung von weißem
Rauch zu vermeiden. Das Abgasemissionssteuerungssystem berechnet
auch den Prozentsatz von Kraftstoff, der einzuspritzen ist und an
dem Abgasrohr anhaften wird, und den Prozentsatz des eingespritzten
und anhaftenden Kraftstoffs, der in dem Abgasrohr verdampfen wird,
indem ein Kennfeld auf der Basis der Menge der Einlassluft und der
Temperatur des Abgases aufgerufen wird, und bestimmt auch die in
dem Abgasrohr angesammelte Kraftstoffmenge auf der Basis der berechneten
Prozentsätze und der Kraftstoffmenge, die in das Abgasrohr
eingespritzt wird.
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Die
vorstehenden Abgasemissionssteuerungssysteme berechnen die Kraftstoffmenge,
die in das Abgasrohr einzuspritzen ist, in einem Open-Loop-Steuerungsmodus,
in dem das bereitgestellte Kennfeld verwendet wird, und bestimmen
des Weiteren die Kraftstoffmenge, die verdampfen wird, auf der Basis
der Strömungsrate und einer Temperatur des Abgases und
der Einlassluftmenge, ungeachtet einer individuellen Variabilität der
geometrischen Struktur von Fahrzeugen oder einer Destillationseigenschaft
des Kraftstoffs. Gewöhnlich hängt die Kraftstoffmenge,
die an dem Abgasrohr anhaftet, von der individuellen Variabilität
der geometrischen Struktur von Fahrzeugen ab. Die Rate, mit der
der Kraftstoff verdampft, hängt auch von der Destillationseigenschaft
des Kraftstoffs ab. Dies wirft das Problem auf, dass eine gewünschte
Steuerungsgenauigkeit manchmal nicht gewährleistet ist.
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Es
ist deshalb eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands
der Technik zu vermeiden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Abgasemissionssteuerungssystem
für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, das in einem Fahrzeug
zu installieren ist und entwickelt ist, um Verhältnisse
von Kraftstoff zu lernen, der an einem Abgassystem anhaftet und/oder
verdampft, und um eine Kraftstoffzielmenge zu berechnen, die in
das Abgassystem einzuspritzen ist, um die individuelle Variabilität
einer geometrischen Struktur des Fahrzeugs und/oder der Destillationseigenschaft
des Kraftstoffs zu kompensieren.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Abgasemissionssteuerungssystem vorgesehen,
das arbeitet, um Abgasemissionen von einer Brennkraftmaschine zu
steuern, die von einem Verbrennen von in diese eingespritztem Kraftstoff
resultieren. Das Abgasemissionssteuerungssystem weist Folgendes
auf: (a) ein Abgasemissionssteuerungsbauteil, das in einem Abgasweg
angeordnet ist, durch den Abgasemissionen von der Brennkraftmaschine
strömen, wobei das Abgasemissionssteuerungsbauteil arbeitet,
um die Abgasemissionen zu reinigen; (b) einen Luft-Kraftstoffverhältnissensor,
der ein Signal als eine Funktion eines Luft-Kraftstoffverhältnisses
der Abgasemissionen erzeugt, die stromabwärts des Abgasemissionssteuerungsbauteils
strömen; (c) einen Kraftstoffinjektor, der arbeitet, um
Kraftstoff in einen Abschnitt des Abgaswegs stromaufwärts
des Abgasemissionssteuerungsbauteils einzuspritzen, um eine Fähigkeit
des Abgasemissionssteuerungsbauteils, die Abgasemissionen zu reinigen,
wiederherzustellen; und (d) eine Steuerungseinrichtung, die ein
Anhaftungsverhältnis, das ein Verhältnis einer
Kraftstoffmenge ist, die an dem Abgasweg anhaften wird, zu der Kraftstoffmenge
ist, die in den Abgasweg eingespritzt wird, und ein Verdampfungsverhältnis,
das ein Verhältnis einer Kraftstoffmenge ist, die in dem
Abgasweg verdampfen wird, zu der Kraftstoffmenge ist, die an dem
Abgasweg anhaftet, gemäß einem gegebenen Algorithmus
auf der Basis eines Werts des Luft-Kraftstoffverhältnisses,
das durch den Luft-Kraftstoffverhältnissensor bestimmt
wird, und einer Menge der Abgasemissionen, nachdem der Kraftstoff
von dem Kraftstoffinjektor in den Abgasweg eingespritzt worden ist,
und einer Menge des in das Abgasrohr eingespritzten Kraftstoffs
lernt. Die Steuerungseinrichtung berechnet eine Kraftstofferreichmenge,
die eine Menge des Kraftstoffs ist, der das Abgasemissionssteuerungsbauteil
erreicht, auf der Basis eines ausgewählten Kraftstoffeinspritzmusters,
des Anhaftungsverhältnisses und des Verdampfungsverhältnisses
und bestimmt eine Kraftstoffzielmenge, die von dem Kraftstoffinjektor
einzuspritzen ist, um die Fähigkeit des Abgasemissionssteuerungsbauteils
zu regenerieren, auf der Basis der berechneten Erreichmenge.
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Im
Speziellen lernt die Steuerungseinrichtung das Verdampfungsverhältnis
und das Anhaftungsverhältnis, wodurch ermöglicht
wird, dass die Kraftstoffzielmenge von Kraftstoff, die in den Abgasweg
einzuspritzen ist, korrekt ungeachtet individueller Schwankungen
einer geometrischen Struktur des Fahrzeugs und/oder einer Destillationseigenschaft
des Kraftstoffs bestimmt wird.
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In
der bevorzugten Form der Erfindung kann die Steuerungseinrichtung
das Anhaftungsverhältnis lernen, nachdem das Verdampfungsverhältnis
gelernt worden ist.
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Die
Steuerungseinrichtung kann wenigstens zwei Sätze von gegebenen
Parametern verwenden, um das Verdampfungsverhältnis zu
bestimmen. Jeder der Sätze umfasst eine Menge der Abgasemissionen,
ein Luft-Kraftstoffverhältnis der Abgasemissionen und eine
Menge des Kraftstoffs, der in die Maschine eingespritzt wird, als
die gegebenen Parameter. Die Zeit, wenn einer der Sätze
der gegebenen Parameter abgefragt wird, unterscheidet sich von der,
wenn der andere Satz der Parameter abgefragt wird.
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Die
Steuerungseinrichtung fragt einen minimalen Peak eines Luft-Kraftstoffverhältnisses
des Abgases durch den Luft-Kraftstoffverhältnissensor ab,
nachdem der Kraftstoff in den Abgasweg eingespritzt worden ist, und
verwendet den abgefragten minimalen Peak, eine Menge der Abgasemissionen,
wenn der minimale Peak abgefragt wird, und eine Menge des Kraftstoffs,
die in die Maschine eingespritzt wird, wenn der minimale Peak abgefragt
wird, um das Anhaftungsverhältnis gemäß dem
gegebenen Algorithmus zu berechnen.
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Die
Steuerungseinrichtung kann das gelernte Anhaftungs- und Verdampfungsverhältnis
in Bezug auf eine Menge der Abgasemissionen und eine Temperatur
des Abgases aufzeichnen, wie sie zu der Zeit gemessen werden, wenn
das Adhäsions- und das Verdampfungsverhältnis
gelernt werden.
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Das
Abgasemissionssteuerungsbauteil kann wenigstens eines von einem
NOx-Katalysator, der Stickstoffoxyd absorbieren kann, und einem
Filter sein, der Partikel fangen kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger von der detaillierten
Beschreibung verstanden, die nachstehend gegeben ist, und von den
begleitenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung, die jedoch nicht herangezogen werden sollten, um
die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen zu
begrenzen, sondern nur zur Erklärung und zum Verständnis
dienen.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die ein Abgasemissionssteuerungssystem
gemäß der Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Ansicht, die ein schematisches Model zeigt, das Kraftstoff
darstellt, der in ein Abgas eingespritzt wird und einen NOx-Katalysator
erreicht;
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3(a) ist eine Ansicht, die eine Änderung
eines Einspritzsteuerungssignals zeigt, das zu einem Kraftstoffinjektor
ausgegeben wird;
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3(b) ist eine Ansicht, die eine Änderung
einer Kraftstoffmenge zeigt, die an einer Innenwand eines Abgasrohrs
anhaftet;
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4 ist
ein Flussdiagramm eines Programms, das durch das Abgasemissionssteuerungssystem
von 1 ausgeführt wird, um ein Kraftstoffanhaftungsverhältnis
und ein Kraftstoffverdampfungsverhältnis zu bestimmen;
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5 ist
ein Flussdiagramm eines Programms, das durch das Abgasemissionssteuerungssystem
von 1 ausgeführt wird, um eine Kraftstoffzielmenge,
die in ein Abgasrohr eingespritzt wird, und ein Kraftstoffeinspritzmuster
zu bestimmen;
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6(a) ist eine Ansicht, die eine Abfolge von Einspritzsteuerungssignalen
zeigt, die zu einem Kraftstoffinjektor ausgegeben werden;
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6(b) ist eine Ansicht, die einen Wert eines Zählers
zeigt, der verwendet wird, um das Kraftstoffanhaftungsverhältnis
und das Kraftstoffverdampfungsverhältnis in dem Programm
von 4 zu bestimmen;
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6(c) ist eine Ansicht, die eine Änderung
der Ausgabe von einem Luft-Kraftstoffverhältnissensor zeigt;
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7(a) ist eine Ansicht, die eine Abfolge von Einspritzsteuerungssignalen
zeigt, die zu einem Kraftstoffinjektor ausgegeben werden;
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7(b) ist eine Ansicht, die eine Änderung
einer Kraftstoffmenge zeigt, die an einer Innenwand eines Abgasrohrs
anhaftet;
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8 ist
eine Ansicht, die zeigt, wie ein Einspritzintervall bestimmt wird,
bei dem Kraftstoff zyklisch in ein Abgasrohr eingespritzt wird;
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9(a) ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen
einer Ausgabesequenz eines Einspritzsteuerungssignals und einer Änderung
eines Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases darstellt;
und
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9(b) ist eine Ansicht, die eine Änderung
einer Kraftstoffmenge, die an einer Innenwand eines Abgasrohrs anhaftet,
in Bezug zu 9(a) zeigt.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1, ist ein
Abgasemissionssteuerungssystem für Brennkraftmaschinen
gemäß der Erfindung gezeigt.
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Die
Brennkraftmaschine 1 ist beispielsweise eine Vierzylinderdieselmaschine,
in der jede Brennkammer 8 durch einen Zylinder 2,
einen Kolben 4 und einen Zylinderkopf 6 definiert
ist.
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Ein
Einleitungssystem für die Brennkraftmaschine 1 ist
mit einem Einlassanschluss 14, der über ein Einlassventil 12 zur
Brennkammer 8 führt, einem Einlassrohr 16 und
einer Drosselklappe 20 ausgerüstet, die dazu dient,
die Strömungsrate von Einlassluft in die Brennkammer 8 zu
regulieren. In den Zylinderköpfen 6 der Maschine 1 sind
Kraftstoffinjektoren 21 montiert, von denen jeder Kraftstoff
in eine der Brennkammern 8 einspritzt. Die Maschine 1 kann
auch eine Benzinmaschine sein.
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Ein
Abgassystem für die Maschine 1 ist mit einem Abgasanschluss 24,
der zu jeder der Brennkammern 8 über ein Auslassventil 22 führt,
und einem Abgasrohr 26 ausgerüstet. Das Abgasrohr 26 ist über
einen Rückführungsweg 28 auch mit dem
Einlassrohr 16 verbunden. Ein Steuerungsventil 30 ist
in dem Rückführungsweg 28 nahe dem Einlassrohr 16 angeordnet.
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In
dem Abgasrohr 26 ist eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 angeordnet,
die in sich ein Abgasemissionssteuerungsbauteil hält. In
dieser Ausführungsform ist das Abgasemissionssteuerungsbauteil durch
einen Mager-NOx-Fangkatalysator 34 (auch NOx-Absorptions-Reduktions-Katalysator
genannt) realisiert, der nachstehend auch als LNT 34 bezeichnet
wird. Der LNT 34 arbeitet, um NOx zu absorbieren, wenn das
Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases mager ist, und um,
wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases niedrig
ist (d. h. die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas niedrig
ist) und das Abgas Reduktionsmittel wie HC oder CO enthält,
in dem LNT 34 absorbiertes NOx freizusetzen und zu reduzieren.
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Auf
diese Weise absorbiert die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 NOx
in dem Abgas in dem NOx-Absorptionsmittel, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis
des Abgases auf der mageren Seite ist. Wenn sich die Fähigkeit
des NOx-Absorptionsmittels, NOx zu absorbieren, nach einer langen
Verwendungsdauer verschlechtert hat, spritzt das Abgasemissionssteuerungssystem
Kraftstoff stromaufwärts des NOx-Absorptionsmittels ein,
um NOx von diesem zu entfernen, so dass das entfernte NOx durch
eine Reaktion mit HC oder CO reduziert und dann als Stickstoff abgegeben
wird. Die Reduktion von NOx bewirkt, dass HC oder CO oxidiert und
in Wasser oder Kohlendioxid geändert wird, wodurch der
LNT 34 regeneriert wird.
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Die
Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 kann alternativ
gestaltet sein, um einen Dieselpartikelfilter (DPF) als das Abgasemissionssteuerungsbauteil
zu haben. Das von der Dieselmaschine 1 ausgestoßene Abgas
enthält gewöhnlich eine Menge kohlenstoffbasierter
Partikel, die zu dunklem Rauch führen. Der DPF ist beispielsweise
ein aus Keramik hergestellter poröser Filter, der eine
Wabenstruktur hat, die aus vielen Zellen oder Pfaden besteht, die
sich in einer Längsrichtung von diesem erstrecken, und
trägt in sich einen Edelmetallkatalysator und ein Freisetzmittel
für aktiven Sauerstoff, das arbeitet, um überschüssigen
Sauerstoff in der Umgebung in sich zu fangen und diesen als aktiven
Sauerstoff freizusetzen, wenn die Umgebungskonzentration von Sauerstoff
niedrig wird.
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Der
DPF ist im Stand der Technik als Fangen und Verbrennen der Partikel
bekannt. Im Speziellen werden, wenn die gefangene Menge von Partikeln
groß wird, die Partikel verbrannt, um den DPF zu regenerieren. Das
Verbrennen der Partikel bewirkt jedoch, dass Unreinheiten wie beispielsweise Öl
oder Additive, die in dem Kraftstoff enthalten sind, zu Asche verbrannt
werden, die gewöhnlich an dem DPF anhaftet, was zu einem
Verstopfen des DPF nach einer langen Verwendungsdauer führt.
Dies kann einen Betrieb der Maschine 1 nachteilig beeinflussen.
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Um
das vorstehende Problem zu beseitigen, kann der DPF durch Zuführen
des Kraftstoffs zu dem DPF, wenn ein Druckunterschied zwischen einer
stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen
Seite des DPF einen bestimmten Wert übersteigt und durch
Verbrennen des Kraftstoffs, um die Temperatur des DPF anzuheben,
was das Verbrennen der Ablagerungen in dem DPF einleitet, regeneriert
werden. Die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 kann
entweder den LNT 34 oder den DPF oder beide als das Abgasemissionssteuerungsbauteil
haben.
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Ein
Kraftstoffsystem für die Maschine 1 ist mit einer
Common Rail 36, die in sich Kraftstoff bei einem gesteuerten
hohen Druck speichert, und einer Hochdruckzufuhrpumpe 38 ausgestattet,
die den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 37 herauspumpt
und diesen mit Druck beaufschlagt und zu der Common Rail 36 zuführt. Ein
Zieldruck, bei dem der Kraftstoff in der Common Rail 36 gespeichert
wird, wird auf der Basis einer Betriebsbedingung der Maschine 1 bestimmt.
Die Common Rail 36 speichert in sich den Kraftstoff, der
von der Hochdruckpumpe 38 geliefert wird, bei dem bestimmten
Zieldruck. Jeder der Kraftstoffinjektoren 21 arbeitet,
um den Kraftstoff, der von der Common Rail 36 zugeführt
wird, in die Brennkammer 8 eines entsprechenden Zylinders der
Maschine 1 einzuspritzen.
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Das
Abgasemissionssteuerungssystem hat auch einen Kraftstoffinjektor 41,
der in einem Abschnitt des Abgasrohrs 26 angeordnet ist,
der stromaufwärts des LNT 34 gelegen ist. Der
Kraftstoffinjektor 41 spritzt den Kraftstoff, der von der
Hochdruckpumpe 38 geliefert wird, in das Abgasrohr 26 ein.
Im Speziellen spricht der Kraftstoffinjektor 41 auf ein
Kraftstoffeinspritzsteuerungssignal an, um den Kraftstoff für
eine variabel gesteuerte Dauer T bei einem Zeitintervall INT n-Male
einzuspritzen, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases
in dem Abgasrohr 26 auf einen ausgewählten Wert
einzustellen.
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Das
Abgasemissionssteuerungssystem hat auch einen elektronischen Steuerkreis 60 und
einen Drosselpositionssensor 46, einen Drehzahlsensor 48,
einen Einlassluftströmungsratensensor 50, einen
Gaspedalpositionssensor 54, einen Abgastemperatursensor 56 und
einen Luft-Kraftstoffverhältnissensor 58. Der
Drosselpositionssensor 46 misst eine Offenposition der
Drosselklappe 20 und gibt ein Signal, das diese anzeigt,
zu dem elektronischen Steuerkreis 60 aus. Der Drehzahlsensor 48 misst
die Drehzahl der Maschine 1 und gibt ein Signal, das diese
anzeigt, zu dem elektronischen Steuerkreis 60 aus. Der
Einlassluftströmungsratensensor 50 misst die Strömungsrate
der Einlassluft, die in das Einlassrohr 16 strömt,
und gibt ein Signal, das diese anzeigt, zu dem elektronischen Steuerkreis 60 aus.
Der Gaspedalpositionssensor 54 misst eine Betätigung
des Gaspedals 52 durch einen Fahrer oder eine Position
des Gaspedals 52 und gibt ein Signal, das diesen/diese anzeigt, zu
dem elektronischen Steuerkreis 60 aus. Der Abgastemperatursensor 56 misst
die Temperatur des Abgases, das stromaufwärts des LNT 34 strömt,
und gibt ein Signal, das diese anzeigt, zu dem elektronischen Steuerkreis 60 aus.
Der Luft-Kraftstoffverhältnissensor 58 misst die
Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas, das stromabwärts
des LNT 34 strömt, und gibt ein Signal, das das
Luft-Kraftstoffverhältnis des Gemisches anzeigt, das zu
der Maschine 1 zugeführt worden ist, zu dem elektronischen
Steuerkreis 60 aus.
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Der
elektronische Steuerkreis 60 berechnet, wie später
im Detail beschrieben wird, die Abgasmenge, die in dem Abgasrohr 26 strömt,
auf der Basis der Strömungsrate der Einlassluft, die durch
den Einlassluftströmungsratensensor 50 gemessen
wird, jedoch kann das Abgasemissionssteuerungssystem einen Abgasströmungsratensensor
haben, der in dem Abgasrohr 26 angeordnet ist, um die Strömungsrate
des Abgases direkt zu messen. Die Konzentration von Sauerstoff des
Abgases hängt von der Menge von Sauerstoff ab, die in dem Gemisch
enthalten ist, das zu der Maschine 1 zugeführt
wird, minus der Menge, die beim Verbrennen des Kraftstoffs verbraucht
wird. Gewöhnlich gilt, dass, je höher die Konzentration
von Sauerstoff (d. h. das Luft-Kraftstoffverhältnis) des
Gemisches ist, desto höher ist die Konzentration von Sauerstoff
(d. h. das Luft-Kraftstoffverhältnis) des Abgases. Der
elektronische Steuerkreis 60 bestimmt die Temperatur des
Abgases auf der Basis der Ausgabe von dem Abgastemperatursensor 56,
der stromaufwärts des LNT 34 angeordnet ist, jedoch
kann er gestaltet sein, um diese auf der Basis einer Ausgabe von
einem Temperatursensor zu berechnen, der die Temperatur des LNT 34 misst.
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Der
elektronische Steuerkreis 60 ist als eine Arithmetik-Logik-Einheit
realisiert, die aus einer typischen CPU 62, einem ROM 64,
einem RAM 66, die durch einen Eingabe-/Ausgabekreis 68 elektrisch
verbunden sind, und einen gemeinsamen Bus 70 gebildet ist.
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Die
CPU 62 empfängt die Ausgaben von dem Drosselpositionssensor 46,
dem Drehzahlsensor 48, dem Einlassluftströmungsratensensor 50,
dem Gaspedalpositionssensor 54, dem Abgastemperatursensor 56 und
dem Luft-Kraftstoffverhältnissensor 58 durch den
Eingabe-/Ausgabekreis 68 und erzeugt Kraftstoffeinspritzsteuerungssignale
auf der Basis der erhaltenen Ausgaben, Daten und Steuerungsprogrammen,
die in dem ROM 64 und dem RAM 66 gespeichert sind.
Die CPU 62 gibt die Kraftstoffeinspritzsteuerungssignale
zu den Kraftstoffinjektoren 21 und 41 über
den Eingabe-/Ausgabekreis 68 aus.
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Der
elektronische Steuerungskreis 60 berechnet die erforderte
Kraftstoffmenge, die direkt in den LNT 34 zuzuführen
ist. Im Speziellen ist die Kraftstoffgesamtmenge, die in die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 eintritt,
wenn der Kraftstoff in das Abgasrohr 26 eingespritzt worden
ist, die Menge des Kraftstoffs, die von dem Kraftstoffinjektor 41 eingespritzt
worden ist, verdampft oder zerstäubt worden ist und dann
die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 erreicht, plus
die Menge des Kraftstoffs, der an der Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaftet,
verdampft und zu der Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 strömt.
Der elektronische Steuerkreis 60 berechnet deshalb die
erforderte Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffinjektor 41 einzuspritzen
ist, um den LNT 34 zu regenerieren, um die Kraftstoffmenge
auszugleichen, die von der Innenwand des Abgasrohrs 26 verdampfen
wird.
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2 stellt
ein schematisches Modell dar, das den Kraftstoff darstellt, der
von dem Kraftstoffinjektor 41 in das Abgasrohr 26 eingespritzt
wird und den LNT 34 erreicht. Im Speziellen wird, wenn
der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 41 eingespritzt
worden ist, ein Teil von diesem verdampft, zerstäubt und
strömt dann in den LNT 34, während der
Rest von diesem an der Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaftet.
Darüber hinaus verdampft der Kraftstoff, der sich an dem
Abgasrohr 26 angehaftet hat, auch teilweise und strömt
in den LNT 34.
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Falls
die Kraftstoffmenge, die eingespritzt wird und an der Innenwand
des Abgasrohrs 26 anhaftet, als Qa definiert wird, das
Verhältnis der Kraftstoffmenge, die an dem Abgasrohr 26 haftet,
zu einer Kraftstoffgesamtmenge, die in das Abgasrohr 26 eingespritzt
wird, als α definiert wird (was nachstehend auch als ein
Anhaftungsverhältnis bezeichnet wird), das Verhältnis
der Kraftstoffmenge, die von der Innenwand des Abgasrohrs 26 verdampft,
zu der Menge, die an der Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaftet,
als β definiert wird (was nachstehend auch als ein Verdampfungsverhältnis
bezeichnet wird) und die Kraftstoffgesamtmenge, die von dem Kraftstoffinjektor 41 eingespritzt
wird, als q definiert wird (die nachstehend auch als eine eingespritzte Menge
bezeichnet wird), ist eine Änderung der Kraftstoffmenge,
die an der Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaftet, durch
nachstehende Gleichung (1) ausgedrückt. dQa/dt = aq – βQa (1), wobei die
anhaftende Kraftstoffmenge Qa und die eingespritzte Kraftstoffmenge
q jeweils durch die Menge pro Zeiteinheit oder Zyklus (d. h. einer
konstanten Zeitspanne) dargestellt sind, in der das Programm, das
später beschrieben wird, ausgeführt wird.
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Die
Kraftstoffgesamtmenge, die in den LNT 34 eintritt, wenn
der Kraftstoff in das Abgasrohr 26 eingespritzt wird, ist,
wie vorstehend beschrieben ist, die Summe aus der Kraftstoffmenge,
die von dem Kraftstoffinjektor 41 eingespritzt wird, verdampft
oder zerstäubt wird und dann direkt zu der Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 strömt,
und der Menge, in der der Kraftstoff, der an der Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaftet, verdampft
und zu der Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 geleitet
wird. Die Kraftstoffmenge, die in die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 eintritt,
wenn der Kraftstoff nicht in den LNT 34 eingespritzt wird,
ist die Kraftstoffmenge, die sich an der Innenwandfläche
des Abgasrohrs 26 angehaftet hat, verdampft und den LNT 34 erreicht.
Deshalb wird die Kraftstoffmenge Q, die den LNT 34 erreichen
wird, wenn der Kraftstoff in das Abgasrohr 26 eingespritzt
wird bzw. nicht eingespritzt wird, durch die folgenden Gleichungen
(2) bzw. (3) ausgedrückt. Q
= (1 – a)q + βQa (2) Q = βQa (3)
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3(a) und 3(b) stellen
eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritzsteuerungssignal,
das zu dem Kraftstoffinjektor 41 eingegeben wird, um den
Kraftstoff einzuspritzen, und der Kraftstoffmenge dar, die an der
Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaften wird. Der elektronische
Steuerkreis 60 gibt, wie in 3(a) dargestellt
ist, das Kraftstoffeinspritzsteuerungssignal zyklisch bei dem Intervall
INT aus, um den Kraftstoff für die Einspritzdauer T einzuspritzen.
Wenn der Kraftstoffinjektor 41 zu öffnen beginnt,
um den Kraftstoff einzuspritzen, erhöht sich die Kraftstoffmenge
Qa, die an der Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaftet, wie
in 3(b) dargestellt ist, mit einer
exponentiellen Rate. Während des Intervalls INT verdampft
der Kraftstoff, so dass die anhaftende Kraftstoffmenge Qa mit einer
exponentiellen Rate abnimmt. Im Speziellen erreicht, wenn das Einspritzen
des Kraftstoffs endet, die anhaftende Kraftstoffmenge Qa ein Maximum,
während, wenn das Intervall INT endet, die anhaftende Kraftstoffmenge
Qa ein Minimum erreicht.
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Wenn
der Kraftstoff n-Male eingespritzt worden ist, ist eine Gesamtmenge
des Kraftstoffs Qa_max(n), die an der Innenwand des Abgasrohrs 26 zu
der Zeit anhaftet, wenn die n-te Einspritzdauer T beendet ist, durch
die folgende Gleichung (4) gegeben. Eine Gesamtmenge des Kraftstoffs
Qa_min(n – 1), die an der Innenwand des Abgasrohrs 26 zu
der Zeit anhaftet, wenn das (n-te – 1) Intervall INT beendet
ist, ist durch die folgende Gleichung (5) gegeben.
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4 ist
ein Flussdiagramm einer Abfolge von logischen Schritten oder eines
Programms, das durch den elektronischen Steuerkreis 60 ausgeführt
wird, um das Anhaftungsverhältnis α und das Verdampfungsverhältnis β zu
lernen.
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Der
elektronische Steuerkreis 60 fragt die Offenposition der
Drosselklappe 20, die durch den Drosselpositionssensor 46 gemessen
wird, und die Drehzahl der Maschine 1, die durch den Drehzahlsensor 48 gemessen
wird, als eine Betriebsbedingung der Maschine 1 ab und
bestimmt eine Kraftstoffzielmenge, die von den Kraftstoffinjektoren 21 einzuspritzen
ist, durch Aufrufen eines gespeicherten Kennfelds als eine Funktion der
Betriebsbedingung der Maschine 1. Der elektronische Steuerkreis 60 gibt
das Kraftstoffeinspritzsteuerungssignal aus, um jeden der Kraftstoffinjektoren 21 anzuweisen,
die Kraftstoffzielmenge in die Maschine 1 einzuspritzen.
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Der
LNT 34, der vorstehend beschrieben ist, absorbiert NOx,
wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas hoch ist, während
er NOx reduziert, um NO2 oder NO zu erzeugen
und abzugeben, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas niedrig
ist. Solange die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas hoch ist,
absorbiert der LNT 34 deshalb weiter NOx in dem Abgas.
Wenn jedoch die Menge von NOx, die in dem LNT 34 absorbiert
ist, eine obere Grenze erreicht, geht NOx in dem Abgas durch den
LNT 34 hindurch, ohne in diesem absorbiert zu werden.
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Das
Einspritzen von Kraftstoff in das Abgasrohr 26 wird durchgeführt,
wenn beispielsweise die folgenden Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt
sind.
- (1) Die Betriebsbedingung der Maschine 1 wird
als für das Einspritzen des Kraftstoffs in das Abgasrohr 26 auf
der Basis der Drehzahl Ne der Maschine 1 und der Öffnungsposition
des Gaspedals 52 als geeignet bestimmt. Im Speziellen befindet
sich die Maschine 1 in der Betriebsbedingung, wo das Einspritzen
des Kraftstoffs nicht zu einer unerwünschten Änderung
des Drehmoments führt, das von der Maschine 1 ausgegeben
wird. Solch eine Bedingung ist beispielsweise, dass die Maschine 1 verzögert.
- (2) Die Temperatur Tex des Abgases ist höher als ein
gegebener Wert (beispielsweise 250°C), der erfordert ist,
um den NOx-Katalysator (d. h. den LNT 34) zu aktivieren.
- (3) Die Menge von NOx, die in dem NOx-Katalysator gefangen oder
absorbiert ist, hat einen gegebenen Wert erreicht, der um eine obere
Grenze der Fähigkeit des NOx-Katalysators, in sich NOx
zu absorbieren, definiert ist. Die absorbierte Menge von NOx kann
als eine Funktion der Zeit, die seit der Beendigung des Einspritzens
von Kraftstoff in das Abgasrohr 26 in einem vorhergehenden
Steuerungszyklus verstrichen ist, oder auf der Basis der Historie
des Luft-Kraftstoffverhältnisses oder der Temperatur des
Abgases bestimmt werden.
-
Wenn
die vorstehenden drei Bedingungen (1) bis (3) alle erfüllt
sind, bestimmt der elektronische Steuerkreis 60, dass der
Kraftstoff in das Abgasrohr 26 eingespritzt werden sollte.
-
Das
Kraftstoffanhaftungs- und Verdampfungsprogramm, das in 4 gezeigt
ist, wird durch den elektronischen Steuerkreis 60 bei einem
konstanten Zeitintervall durch Zeitgeberunterbrechung in einer Anwendung
durchgeführt, um die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 zu
regenerieren.
-
Nach
Beginn des Programms geht die Routine zu Schritt 100, in
dem bestimmt wird, ob es die Zeit ist, unmittelbar nachdem der Kraftstoffinjektor 41 beginnt,
den Kraftstoff in das Abgasrohr 26 einzuspritzen.
-
Falls
in Schritt 100 eine JA-Antwort erhalten wird, was bedeutet,
dass es die Zeit ist, unmittelbar nachdem der Kraftstoffinjektor 41 beginnt,
den Kraftstoff einzuspritzen, dann geht die Routine weiter zu Schritt 110, in
dem ein Zähler C_OFF auf Null (0) zurückgestellt
wird. Die Routine endet dann. Nach dem Verstreichen des gegebenen
Zeitintervalls beginnt die Routine den Betrieb in Schritt 100 durchzuführen.
Falls alternativ eine NEIN-Antwort in Schritt 100 erhalten
wird, dann geht die Routine zu Schritt 120, in dem bestimmt
wird, ob der Wert des Zählers C_OFF geringer als oder gleich
wie ein gegebener Schwellenwert DELY_AF ist.
-
Falls
in Schritt 120 eine JA-Antwort erhalten wird, dann geht
die Routine weiter zu Schritt 130, in dem der Peak des
Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases in dem Abgasrohr 26,
der in dem elektronischen Steuerkreis 60 gespeichert ist,
auf den Peak aktualisiert wird, der durch den Luft-Kraftstoffverhältnissensor 58 in diesem
Programmlaufzyklus gemessen wird. Mit anderen Worten gesagt, wenn
das Luft-Kraftstoffverhältnis, das in diesem Programmausführungszyklus
gemessen wird, kleiner als das ist, das einen Programmlaufzyklus vorher
gemessen worden ist, wird der Peakwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses,
der in dem elektronischen Steuerkreis 60 gespeichert ist,
aktualisiert.
-
Die
Routine geht weiter zu Schritt 140, in dem bestimmt wird,
ob der Kraftstoff nun von dem Injektor 41 eingespritzt
wird. Falls eine JA-Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass der
Kraftstoff eingespritzt wird, dann endet die Routine. Falls alternativ
eine NEIN-Antwort erhalten wird, dann geht die Routine weiter zu Schritt 150,
in dem bestimmt wird, ob der Wert des Zählers C_OFF geringer
als oder gleich wie eine vorbestimmte obere Grenze Te ist. Die obere
Grenze Te ist viel größer als der Schwellenwert
DELY_AF festgelegt. Falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, dann
endet die Routine. Falls alternativ eine JA-Antwort erhalten wird, dann
geht die Routine weiter zu Schritt 160, in dem der Wert
des Zählers C_OFF erhöht wird.
-
In
einer Abfolge von Schritten von 100 bis 160, wenn
es die Zeit ist, unmittelbar nachdem der Kraftstoffinjektor 41 beginnt,
den Kraftstoff einzuspritzen, mit anderen Worten gesagt, jedes Mal,
wenn der Kraftstoffinjektor 41 beginnt, den Kraftstoff
einzuspritzen (d. h. eine JA-Antwort wird in Schritt 100 erhalten),
stellt der elektronische Steuerkreis 60, wie in 6(a) dargestellt ist, den Zähler C_OFF
auf Null (0) zurück.
-
Dieses
Programm wird wiederholt, um, wie in 6(c) gesehen
werden kann, den gespeicherten Peakwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses
zyklisch zu aktualisieren, bis der Wert des Zählers C_OFF
den Schwellenwert DELY_AF übersteigt. Wenn der Kraftstoffinjektor 41 den
Kraftstoff in das Abgasrohr 26 n-Mal eingespritzt hat,
wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases fett, wodurch
der LNT 34 regeneriert wird. 9(a) und 9(b) stellen eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritzsteuerungssignal,
dem Luft-Kraftstoffverhältnis und der Kraftstoffmenge dar,
die an der Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaftet.
-
Die
Ausgabe von dem Luft-Kraftstoffverhältnissensor 58 wechselt
von fett zu mager nach einer Verzögerung von dem Zeitpunkt,
wenn der Kraftstoff tatsächlich in das Abgasrohr 26 eingespritzt
wird. Deshalb ist die Zeit, wenn der Peakwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses,
der in dem elektronischen Steuerkreis 60 gespeichert ist,
auf einen minimalen Peakwert AFpeak aktualisiert
wird, wie in 6(c) dargestellt ist, nach der
Beendigung des Einspritzens des Kraftstoffs von dem Kraftstoffinjektor 41.
Die Kraftstoffmenge Qe, die in den Zylinder der Maschine eingespritzt
wird (beispielsweise die Rate, mit der die Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit
eingespritzt wird), wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis
den minimalen Peakwert AFpeak hat, und die
Abgasmenge Ga (beispielweise eine Strömungsrate des Abgases),
die von der Einlassluftmenge berechnet wird, die durch den Einlassluftströmungsratensensor 50 gemessen
wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis den minimalen
Peakwert AFpeak hat, werden auch in dem
elektronischen Steuerkreis 60 gespeichert.
-
Der
Schwellenwert DELY_AF ist so bestimmt, dass der Wert des Zählers
C_OFF den Schwellenwert DELY_AF übersteigt, nachdem das
Luft-Kraftstoffverhältnis den minimalen Peakwert AFpeak hat. Der elektronische Steuerkreis 60 bestimmt
den Schwellenwert DELY_AF durch Aufrufen eines Kennfelds (nicht
gezeigt) als eine Funktion der Abgasmenge.
-
Falls
eine NEIN-Antwort in Schritt 120 erhalten wird, die bedeutet,
dass der Wert des Zählers C_OFF den Schwellenwert DELY_AF übersteigt,
dann geht die Routine weiter zu Schritt 170, in dem bestimmt
wird, ob der Wert des Zählers C_OFF entweder einen ersten
festgelegten Wert T0 oder einen zweiten festgelegten Wert T1 erreicht
hat. Die Länge der Zeit, die erfordert ist, damit das Luft-Kraftstoffverhältnis
des Abgases von fett zu mager zurückwechselt, nachdem der
Kraftstoff in das Abgasrohr 26 eingespritzt worden ist,
wird experimentell gemessen. Der erste und der zweite festgelegte
Wert T0 und T1 sind, wie von 6(b) und 6(c) gesehen werden kann, ausgewählt, um
größer als der Schwellenwert DELY_AF und kleiner
als die obere Grenze Te der experimentell gemessenen Zeit zu sein.
Der erste festgelegte Wert T0 ist so ausgewählt, dass er
in einem gegebenen Zeitintervall Δt weg von dem zweiten
festgelegten Wert T1 ist.
-
Falls
in Schritt 170 eine JA-Antwort erhalten wird, die bedeutet,
dass der Wert des Zählers C_OFF entweder der erste festgelegte
Wert T0 oder der zweite festgelegte Wert T1 ist, dann geht die Routine
weiter zu Schritt 180, in dem Daten zur Verwendung beim
Berechnen des Verdampfungsverhältnisses β des
Kraftstoffs abgefragt und gespeichert werden. Wenn beispielsweise
der Wert des Zählers C_OFF der erste festgelegte Wert T0
in diesem Programmlaufzyklus ist, fragt der elektronische Steuerkreis 60 das
Luft-Kraftstoffverhältnis AF0 des Abgases, das durch den
Luft-Kraftstoffverhältnissensor 48 gemessen wird,
die Abgasmenge GE0, die auf der Basis der Einlassluftmenge berechnet
wird, die durch den Einlassluftströmungsratensensor 50 gemessen
wird, und die Kraftstoffmenge Qe0 ab, die von dem Kraftstoffinjektor 21 in
den Zylinder der Maschine 1 eingespritzt wird. Wenn der
Wert des Zählers C_OFF der zweite festgelegte Wert T1 in
diesem Programmlaufzyklus ist, fragt der elektronische Steuerkreis 60 das
Luft-Kraftstoffverhältnis AF1 des Abgases, das durch den Luft-Kraftstoffverhältnissensor 48 gemessen
wird, die Abgasmenge Gel, die auf der Basis der Einlassluftmenge
berechnet wird, die durch den Einlassluftströmungsratensensor 50 gemessen
wird, und die Kraftstoffmenge Qe1 ab, die von dem Kraftstoffinjektor 21 in
den Zylinder der Maschine 1 eingespritzt wird. Im Speziellen
sammelt der elektronische Steuerkreis 60 alle diese Daten über
mehrere Programmlaufzyklen hinweg.
-
Die
Routine geht weiter zu Schritt 190, in dem bestimmt wird,
ob der Peakwert AFpeak des Luft-Kraftstoffverhältnisses
und die Luftkraftstoffverhältnisse AF0 und AF1 zur Verwendung
beim Berechnen des Verdampfungsverhältnisses β aktualisiert
worden sind. Falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, dann geht die
Routine weiter zu Schritt 140. Falls alternativ eine JA-Antwort
erhalten wird, dann geht die Routine weiter zu Schritt 200,
in dem das Verdampfungsverhältnis β, das ein Verhältnis
der Kraftstoffmenge, die in dem Abgasrohr 26 verdampfen
wird, zu Kraftstoffmenge ist, die an der Innenwand des Abgasrohrs 26 anhaftet,
in der Weise berechnet wird, die nachstehend beschrieben wird. Dann
geht die Routine weiter zu Schritt 210, in dem das Anhaftungsverhältnis α,
das ein Verhältnis der Kraftstoffmenge, die an der Innenwand
des Abgasrohrs 26 anhaften wird, zu der Kraftstoffmenge
ist, die in das Abgasrohr 2 eingespritzt wird, in der Weise
berechnet wird, die später beschrieben wird.
-
Im
Speziellen wird das Verdampfungsverhältnis β gemäß Gleichung
(7) berechnet, die von Gleichung (6) abgeleitet ist, die eine Beziehung
zwischen der Kraftstoffmenge Q0 und der Kraftstoffmenge Q1, die
den LNT 34 zu Zeitpunkten erreichen werden, die zu dem
ersten bzw. dem zweiten festgelegten Wert T0 bzw. T1 korrespondieren,
in dem schematischen Modell von 2 ausdrückt.
-
-
Die
Kraftstofferreichmengen Q0 und Q1 sind durch die Definition des
Luft-Kraftstoffverhältnisses gemäß nachstehenden
Gleichungen (8) und (9) gegeben.
wobei
Qe0 und Qe1, wie vorstehend beschrieben ist, die Kraftstoffmengen
sind, die von dem Kraftstoffinjektor
21 in den Zylinder
der Maschine zu den Zeitpunkten des ersten bzw. des zweiten festgelegten
Werts T0 bzw. T1 eingespritzt werden, und Ga0 und Ga1 sind die Abgasmengen,
die als eine Funktion der Einlassluftmenge abgeleitet werden, die
durch den Einlassluftströmungsratensensor
50 zu
den Zeitpunkten des ersten und zweiten festgelegten Werts T0 und
T1 gemessen wird.
-
Der
Einfachheit halber beim Berechnen des Anhaftungsverhältnisses α ist
der Durchschnitt QT der Kraftstoffmenge, die an der Innenwand des
Abgasrohrs 26 in einer Einspritzdauer T anhaftet, für
die der Kraftstoff in das Abgasrohr 26 in dem n-ten Einspritzereignis
eingespritzt wird, durch nachstehende Gleichung (10) ausgedrückt,
und der Durchschnitt QINT der Kraftstoffmenge, die an der Innenwand
des Abgasrohrs 26 in einer Nichteinspritzdauer INT anhaftet,
die eine vorausgewählte Zeitdauer ist, für die
der Kraftstoff nicht eingespritzt wird und die beispielsweise der
n-ten Einspritzdauer folgt, ist durch nachstehende Gleichung (11)
ausgedrückt. Die Nichteinspritzdauer INT wird als ein Zeitintervall
berechnet, das erfordert ist, um ein Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis
zu erreichen, wenn die Einspritzdauer T bestimmt worden ist, und
kann auf das gleiche Zeitintervall von beispielsweise 10 bis 500
ms wie die Einspritzdauer T festgelegt sein.
-
-
Die
Kraftstoffmenge, die in dem n-ten Einspritzereignis eingespritzt
worden ist und die den LNT 34 erreichen wird, kann von
einem Zeitverhältnis der Einspritzdauer T zu der Nichteinspritzdauer
INT abgeleitet werden. Das Anhaftungsverhältnis α kann
deshalb durch Gleichung (13) ausgedrückt werden, die von
nachstehender Gleichung (12) abgeleitet ist.
-
-
Falls
eine maximale Erreichmenge Qmax, die eine maximale Kraftstoffmenge
ist, die den LNT
34 erreicht, als die Kraftstoffmenge definiert
ist, die den LNT
34 erreicht, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis,
das durch den Luft-Kraftstoffverhältnissensor
58 gemessen
wird, einen minimalen Wert zeigt, wird die maximale Erreichmenge
Qmax von dem Peakwert AF
peak des Luft-Kraftstoffverhältnisses
gemäß nachstehender Gleichung (14) abgeleitet.
Das Anhaftungsverhältnis α ist deshalb durch Einsetzen
von Gleichung (14) in Gleichung (13) gegeben.
wobei
Qe die Kraftstoffmenge ist, die von dem Kraftstoffinjektor in den
Zylinder der Maschine
1 eingespritzt wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis
den Peakwert AF
peak zeigt, und Ga die Abgasmenge
ist, die auf der Basis der Einlassluftmenge berechnet wird, die
durch den Einlassluftströmungsratensensor
50 gemessen
wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis den Peakwert AF
peak zeigt.
-
Das
Verdampfungsverhältnis β und das Anhaftungsverhältnis α werden
in einem zweidimensionalen Kennfeld in Bezug auf die Abgasmenge
Ga und die Temperatur des Abgases gespeichert oder aufgezeichnet. Das
Verdampfungsverhältnis β und das Anhaftungsverhältnis α werden
in Bezug auf die Abgasmenge Ga und die Temperatur des Abgases jedes
Mal dann abgeleitet oder gelernt, wenn das Kraftstoffanhaftungs-
und Verdampfungsprogramm von 4 ausgeführt
wird. Mit anderen Worten gesagt werden das Verdampfungsverhältnis β und
das Anhaftungsverhältnis α abgeleitet, die individuelle
Schwankungen der geometrischen Struktur des Fahrzeugs und der Destillationseigenschaft
des Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 37 ausgleichen.
-
Falls
in Schritt 170 eine NEIN-Antwort erhalten wird, was bedeutet,
dass der Wert des Zählers C_OFF keiner von dem ersten und
dem zweiten festgelegten Wert T0 und T1 ist, dann geht die Routine
weiter zu Schritt 190 ohne die Daten zur Verwendung bei
der Bestimmung des Verdampfungsverhältnisses β und
des Anhaftungsverhältnisses α abzufragen. Falls
in Schritt 190 eine NEIN-Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass
der Peakwert AFpeak des Luft-Kraftstoffverhältnisses
und die Luft-Kraftstoffverhältnisse AF0 und AF1 noch nicht
aktualisiert worden sind, geht die Routine direkt weiter zu Schritt 140.
-
Wie
eine Kraftstoffzielmenge, die von dem Kraftstoffinjektor 41 in
das Abgasrohr 26 einzuspritzen ist, unter Verwendung des
Verdampfungsverhältnisses β und des Anhaftungsverhältnisses α,
die in dem Programm von 4 abgeleitet werden, bestimmt
wird, wird nachstehend mit Bezug auf ein Zieleinspritzmengenbestimmungsprogramm
von 5 beschrieben.
-
Zuerst
wird in Schritt 300 die Kraftstoffmenge, von der erfordert
ist, dass sie den LNT 34 erreicht (die nachstehend auch
als eine erforderte Kraftstoffmenge Qreq bezeichnet wird), als eine
Funktion einer Bedingung des Abgases, die durch das gegenwärtige
Luft-Kraftstoffverhältnis AF und die Abgasmenge Ga definiert ist,
und eines Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnisses AF_TRG gemäß nachstehender
Gleichung (15) berechnet. Das Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis
AF_TRG ist ein Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das
Kraftstoffreich ist und erfordert ist, um den LNT 34 von
NOx zu reinigen. Die erforderte Kraftstoffmenge Qreq ist die Kraftstoffmenge, die
erfordert ist, um den LNT 34 von NOx zu reinigen.
-
-
Die
Routine geht dann weiter zu Schritt 310, in dem die Basiskraftstoffeinspritzparameter
auf der Basis der erforderten Kraftstoffmenge Qreq berechnet werden.
Im Speziellen werden der Wert der Einspritzdauer T, für
die der Kraftstoffinjektor 41 offen gehalten werden sollte,
und die Anzahl von Malen n, bei denen der Kraftstoffinjektor 41 den
Kraftstoff zyklisch einspritzen sollte, als die Basiskraftstoffeinspritzparameter
durch Interpolation unter Verwendung eines zweidimensionalen Kennfelds
bestimmt, das durch die Drehzahl der Maschine 1 und die Öffnungsposition
des Gaspedals 52 definiert ist.
-
Die
Routine geht weiter zu Schritt 320, in dem ein maximaler
Wert INT_MAX und einer minimaler Wert INT_MIN des Kraftstoffeinspritzintervalls
INT abgeleitet werden. Der maximale Wert INT_MAX und der minimale
Wert INT_MIN sind vorbestimmte obere und untere Grenzen eines zulässigen
Bereichs, in dem ein Betrieb des Kraftstoffinjektors 41 gesteuert
werden darf.
-
Die
Routine geht weiter zu Schritt 330, in dem eine Katalysatorerreichmenge
Qmin, das die Kraftstoffmenge ist, die den LNT 34 in dem
Fall erreichen wird, in dem das Einspritzintervall INT auf den maximalen Wert
INT_MAX festgelegt ist, und eine Katalysatorerreichmenge Q_max,
die die Kraftstoffmenge ist, die den LNT 34 in dem Fall
erreichen wird, in dem das Einspritzintervall INT auf den minimalen
Wert INT_MIN festgelegt ist, gemäß vorstehender
Gleichung (12) abgeleitet werden.
-
Im
Speziellen werden das Verdampfungsverhältnis β und
das Anhaftungsverhältnis α, die zu der gegenwärtigen
Abgasmenge Ga und der gegenwärtigen Temperatur des Abgases
korrespondieren, aus dem zweidimensionalen Kennfeld ausgewählt
oder ausgelesen, wie es bei Schritten 200 und 210 von 4 durchgeführt
wird. Die Katalysatorerreichmenge Q_min wird gemäß Gleichung
(12) berechnet, falls die Einspritzdauer T auf den Wert festgelegt
ist, der in Schritt 310 abgeleitet ist, und das Einspritzintervall
INT auf den maximalen Wert INT_MAX festgelegt ist, der in Schritt 320 abgeleitet
wird. In gleicher Weise wird die Katalysatorerreichmenge Q_max gemäß Gleichung
(12) berechnet, falls die Einspritzdauer T auf den Wert festgelegt
ist, der in Schritt 310 abgeleitet wird, und das Einspritzintervall
INT auf den minimalen Wert INT_MIN festgelegt ist, der in Schritt 320 abgeleitet
wird.
-
Die
Routine geht weiter zu Schritt 340, in dem ein Zieleinspritzintervall
INTF berechnet wird, wie von 8 gesehen
werden kann, das zu der erforderten Kraftstoffmenge Qreq auf einer
Linie korrespondiert, die so definiert ist, um die Katalysatorerreichmengen
Q_max und Q_min zu interpolieren.
-
Die
Routine geht weiter zu Schritt 350, in dem die Breite des
Einspritzsteuerungssignals auf der Basis der Einspritzdauer T bestimmt
wird, die in Schritt 310 bestimmt wird. Das Einspritzsteuerungssignal
wird zu dem Kraftstoffinjektor 41 zyklisch ausgegeben,
um den Kraftstoff für die Einspritzdauer T bei dem Einspritzintervall
INTF die Anzahl von Malen n einzuspritzen.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, bestimmt der elektronische Steuerkreis 60 das
Verdampfungsverhältnis β und das Anhaftungsverhältnis α zyklisch
durch das Programm von 4 und zeichnet diese in dem
zweidimensionalen Kennfeld in Bezug auf die Abgasmenge Ga und die
Temperatur des Abgases auf, wodurch die Genauigkeit beim Bestimmen
der Kraftstoffmenge gewährleistet wird, die erfordert ist,
um in das Abgasrohr 26 eingespritzt zu werden, um die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32 ungeachtet
der individuellen Schwankungen des geometrischen Aufbaus des Fahrzeugs
und der Destillationseigenschaft des Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 37 zu
regenerieren. Dies minimiert die Verschlechterung der Fähigkeit
der Abgasemissionssteuerungsvorrichtung 32, NOx zu reduzieren,
und vermeidet die Emission von weißem Rauch von dem Abgasrohr 26.
-
Während
die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform
offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von dieser
zu erleichtern, sollte es klar sein, dass die Erfindung auf verschiedene
Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der
Erfindung abzuweichen. Deshalb sollte es zu verstehen sein, dass
die Erfindung alle möglichen Modifikationen an der gezeigten
Ausführungsform umfasst, die ausgeführt werden
können, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen,
wie es in den angehängten Ansprüchen dargelegt
ist.
-
Ein
Abgasemissionssteuerungssystem steuert Abgasemissionen von einer
Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug. Das Abgasemissionssteuerungssystem
hat ein Abgasemissionssteuerungsbauteil, das Abgasemissionen von
der Maschine reinigt, einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von
Kraftstoff in ein Abgasrohr, um die Leistungsfähigkeit
des Abgasemissionssteuerungsbauteils zu regenerieren, und eine Steuerungseinrichtung,
die ein Kraftstoffanhaftungsverhältnis und ein Kraftstoffverdampfungsverhältnis
lernt und eine Kraftstoffzielmenge, die in das Abgasrohr durch den
Kraftstoffinjektor einzuspritzen ist, auf der Basis des gelernten Kraftstoffanhaftungsverhältnisses
und des gelernten Kraftstoffverdampfungsverhältnisses bestimmt.
Dies gewährleistet die Genauigkeit beim Bestimmen der einzuspritzenden
Kraftstoffzielmenge ungeachtet der individuellen Schwankungen des
geometrischen Aufbaus des Fahrzeugs und einer Destillationseigenschaft
des Kraftstoffs.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2002-038939 [0004]
- - JP 2005-180290 [0005]
