DE102012101233A1 - Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine ECU (90) in einer einen NOx Adsorptionskatalysatoraufweisenden Abgasreinigungsvorrichtung (10) empfängt- eine Motordrehzahl (Ne) und einen Gaspedalöffnungsgrad (Ao). Wenn Ne1 < Ne < Ne2 und Ao1 < Ao < Ao2 ist, verringert die ECU (90) die Menge (Qc) an von einem Kraftstoffinjektionsventil (36) einzuspritzendem Kraftstoff umso mehr und erhöht die Menge (Qa) an durch ein Kraftstoffeinspeiseventil (60) beizugebendem Kraftstoff umso mehr, je weiter die Temperatur (Tg) des Abgases ansteigt. Wenn die Temperatur (Tg) des zur Turbine (20) gespeisten Abgases relativ hoch ist, verringert die ECU (90) die Menge (Qc) an in den Zylinder (4) einzuspritzendem Kraftstoff, um eine thermische Schädigung der Turbine (22) zu vermeiden. Wenn die Temperatur (Tg) relativ niedrig ist, erhöht die ECU (90) die Kraftstoffmenge (Qa), um die NOx Reduziereffizienz zu steigern.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasreinigungsvorrichtungen, die zur Reinigung von aus einem Verbrennungsmotor ausgestoßenem Abgas geeignet sind.
  • 2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
  • Es ist bekannt, dass Abgasreinigungsvorrichtungen bei verschiedenen Arten von Motorfahrzeugen angewendet und angebracht werden. Eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung hat die Funktion, aus einem Verbrennungsmotor eines Motorfahrzeugs ausgestoßenes Abgas zu reinigen. Abgas enthält grundsätzlich Schadstoffe, die für Menschen und Umwelt Schaden verursachen. Die Abgasreinigungsvorrichtung beseitigt aus dem aus einem Verbrennungsmotor ausgestoßenem Abgas Luftverschmutzungen wie beispielsweise Feststoffpartikel (PM = particulate matter), Stickoxide (NOx) Hydrocarbonate (HC), Kohlenmonoxide (CO) etc.
  • Beispielsweise offenbart ein erstes Patentdokument ( JP Patent Nr. 3788049 ) solch eine konventionelle Abgasreinigungsvorrichtung, die einen NOx Adsorber aufweist. Der NOx Adsorber weist einen darin enthaltenen NOx Adsorptionskatalysator auf. Der NOx Adsorptionskatalysator adsorbiert im Abgas enthaltenes NOx, wenn das in den NOx Adsorptionskatalysator eingeführte Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A-F Verhältnis = air-fuel ratio) aufweist. Andererseits reduziert der NOx Adsorptionskatalysator daran adsorbiertes NOx, wenn das in den NOx Adsorptionskatalysator eingeführte Abgas ein fettes A-F Verhältnis hat.
  • Wenn das A-F Verhältnis des Verbrennungsmotors von mager zu fett wechselt, wird eine große Menge von unverbrannte Hydrocarbonate (HC) und Kohlenmonoxide (CO) enthaltendem Kraftstoff zu dem NOx Adsorptionskatalysator gespeist, um eine adäquate Menge von Hydrocarbonaten (HC) und Kohlenmonoxiden (CO) zur Verfügung zu stellen für eine Reduzierung des an dem NOx Adsorptionskatalysator adsorbierten NOx.
  • Es gibt konventionelle Verfahren der zur Zurverfügungstellung von unverbranntem Kraftstoff an den NOx Adsorptionskatalysator. Beispielsweise wird bei einem konventionellen Verfahren Kraftstoff in den Zylinder eines Verbrennungsmotors während des Ausstoßhubes der Verbrennung eingespritzt. Die obige Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder während des Ausstoßhubes wird auch im Folgenden bezeichnet als die "Kraftstoffinjektion in den Zylinder" oder als die „Zylinder-Kraftstoffinjektion“. Ein anderes Verfahren spritzt Kraftstoff in das Innere eines auf einer stromaufwärts gelegenen Seite des NOx Adsorptionskatalysator angebrachten Abgasrohres. Diese Kraftstoffeinspritzung wird im Folgenden bezeichnet als "Kraftstoffeinspeisung in die Abgaspassage".
  • Der Vorgang der Kraftstoffeinspeisung in die Abgaspassage weist eine geringere NOx Reduktionseffizienz auf als die NOx Reduktionseffizienz der Kraftstoffinjektion in den Zylinder. Die Kraftstoffinjektion in den Zylinder hat den großen Vorteil einer Förderung der NOx Reduktion (oder "NOx Reinigung") im Vergleich zu der Kraftstoffeinspeisung in die Abgaspassage.
  • Wenn allerdings die Kraftstoffinjektion in den Zylinder ausgeführt wird, wenn das NOx reduziert ist, steigt eine Temperatur des aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgases extrem an, wenn der Motor in einem Mittel- oder Hochlastbetrieb ist. Wenn der Verbrennungsmotor mit einem Turbolader ausgestattet ist, wird in diesem Fall das Abgas bei einer hohen Temperatur, welche eine zulässige Temperatur überschreitet, in die Turbine des Turboladers rückgeführt. Dies beschädigt den Turbolader.
  • Andererseits verursacht das Verfahren der Kraftstoffeinspeisung in das Innere des Abgasrohrs, nämlich die Kraftstoffeinspeisung in die Abgaspassage, nicht eine Hitzeschädigung der Turbine, aber es vermindert die Effizienz der NOx Reduktion. Um entsprechend die Turbine, nämlich den Turbolader, während des Durchlaufens von einem Mittellastbereich zum Hochlastbereich hin vor thermischen Beschädigungen zu schützen, würde das Beenden der Ausführung der Kraftstoffinjektionen in den Zylinder es schwierig machen, eine adäquate Leistung in der Reinigung des aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgases zu erreichen.
  • KURZÜBERSICHT
  • Es ist demzufolge gewünscht, eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einer hohen NOx Reduktionseffizienz aufzuzeigen, die dazu geeignet ist, die Temperatur eines Abgases, das aus einem Verbrennungsmotor mit einem Turbolader ausgespeist wird, unterhalb einer zulässigen Temperatur zu halten.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform sieht eine Abgasreinigungsvorrichtung (10) vor, die für verschiedene Typen von Verbrennungsmotoren einsetzbar ist. Der Motor (2) weist beispielsweise einen Zylinder (4), ein Ansaugrohr (70), ein Abgasrohr (80), einen Turbolader (20), ein Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) und ein Kraftstoffeinspeisemittel (60) auf. Der Turbolader (20) weist eine Turbine (22) und einen Kompressor (24) auf. Die Turbine (22) ist in dem Abgasrohr (80) angebracht und wird durch aus dem Zylinder (4) ausgespeistes Abgas rotiert. Der Kompressor (24) ist am Ansaugrohr (70) angebracht und wird durch die Turbine (22) angetrieben. Das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) spritzt Kraftstoff in den Zylinder (4) ein, um den eingespritzten Kraftstoff mit Abgas in dem Zylinder (4) zu vermischen. Das Kraftstoffeinspeisemittel (60) gibt den Kraftstoff dem Abgas bei, das durch die Abgaspassage (81) des Abgasrohrs (80) fließt, um den beigegebenen Kraftstoff mit dem Abgas zu vermischen. Die Abgasreinigungsvorrichtung (10) beseitigt in dem aus dem Zylinder (4) des Motors (2) ausgestoßenen Abgas enthaltene Stickoxide (NOx) unter Nutzung des Kraftstoffs, der von zumindest dem Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) und/oder dem Kraftstoffeinspeisemittel (60) beigegeben wird.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung (10) weist das Kraftstoffeinspeisemittel (60), eine NOx Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40), ein Temperaturerfassungsmittel (26) und ein Steuermittel (90) auf. Das Kraftstoffeinspeisemittel (60) ist an dem Abgasrohr (80) angebracht und gibt Kraftstoff dem Abgas bei, welches in der Abgaspassage (81) des Abgasrohrs (80) fließt. Die NOx Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40) weist einen NOx Adsorptionskatalysator auf. Von dem Kraftstoffeinspeisemittel (60) aus betrachtet, ist die NOx Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40) auf einer stromabwärts gelegenen Seite angeordnet. Die NOx Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40) adsorbiert NOx, das in dem Abgas enthalten ist, welches in der Abgaspassage (81) fließt, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A-F Verhältnis) des Abgases mager ist. Die NOx Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40) reduziert (in einer chemischen Reduktions-Reaktion) von dem NOx Adsorptionskatalysator adsorbiertes NOx, wenn das A-F Verhältnis des Abgases fett ist. Das Temperaturerfassungsmittel (26) erfasst eine Temperatur des aus dem Zylinder (4) des Motors (2) zu der Turbine (22) hin ausgestoßenen Abgases. Das Steuermittel (90) stellt eine Menge von durch das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) einzuspritzendem Kraftstoff und eine Menge an durch das Kraftstoffeinspeisemittel (60) in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff ein.
  • Der Aufbau der Abgasreinigungsvorrichtung (10) ermöglicht es, auf Basis der erfassten Temperatur (Tg) des Abgases, das aus dem Zylinder (4) des Motors (2) zur Turbine (22) des Turboladers (20) gespeist wird, das Verhältnis zwischen der Menge des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs und der Menge des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs einzustellen. Das bedeutet, wenn die Temperatur (Tg) des zur Turbine (22) zu speisenden Abgases relativ hoch ist, arbeitet eine ECU (90) als Steuermittel und verringert die Menge (Qc) an in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoff (oder die "Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc)"), um die Turbine (22) vor thermischen Schädigungen zu bewahren. Wenn andererseits die Temperatur (Tg) des von dem Zylinder (4) zur Turbine (22) zu speisenden Abgases relativ niedrig ist, erhöht die ECU (90) als Steuermittel die Menge (Qc) an in den Zylinder (4) des Motors (2) einzuspritzendem Kraftstoff (oder die "Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc)") innerhalb eines Kraftstoffmengenbereichs bei dem die Turbine (22) von thermischen Einflüssen frei ist und die NOx Reduktionseffizienz erhöht ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in den sind:
  • 1: Eine schematische Ansicht, die ein Verbrennungsmotorsystem zeigt, an dem eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform angebracht ist;
  • 2A, B, C: Ansichten, die einen Abgasreinigungsmechanismus erläutern, der durch die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
  • 3: Ein Ablaufdiagramm, das den Prozess der Abgasreinigung zeigt, der durch die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
  • 4A: Eine Ansicht, die einen Zusammenhang zeigt zwischen einer Drehgeschwindigkeit (Ne) (oder Drehzahl) eines Verbrennungsmotors, einer Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) (als eine Menge an in den Zylinder einzuspritzendem Kraftstoff) und einer Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) (als einer Menge an in eine Abgaspassage beizugebendem Kraftstoff);
  • 4B: Eine Ansicht, die einen Zusammenhang zeigt zwischen einem Gaspedalöffnungsgrad (Ao), der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa);
  • 4C: Eine Ansicht, die einen Zusammenhang zeigt zwischen einer Temperatur (Tg) des zu einer Turbine zu speisenden Abgases, der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa);
  • 5A: ein Timing-Diagramm, das einen Zusammenhang zeigt zwischen einem Gaspedal-Öffnungsgrad (Ao) und einem Zeitintervall der Ausführung des Abgasreinigungsprozesses;
  • 5B: ein Timing-Diagramm, das einen Zusammenhang zeigt zwischen einer Temperatur (Tg) des aus einem Zylinder zu einer Turbine gespeisten Abgases und einem Zeitintervall der Ausführung des Abgasreinigungsprozesses;
  • 5C: ein Timing-Diagramm, das einen Zusammenhang zeigt zwischen einer Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc), die in einen Zylinder einzuspritzen ist, und einem Zeitintervall der Ausführung des Abgasreinigungsprozesses;
  • 5D: ein Timing-Diagramm, das einen Zusammenhang zeigt zwischen einer Kraftstoffeinspeisemenge (Qa), die in eine Abgaspassage beizugeben ist, und einem Zeitintervall der Ausführung des Abgasreinigungsprozesses;
  • 6A: eine Ansicht, die eine Differenz in der unter verschiedenen Verfahren beizugebenden Kraftstoffmenge zeigt;
  • 6B: eine Ansicht, die eine Differenz in der Menge von Hydrocarbonat (HC) (=Kohlenwasserstoff) zeigt, die einen LNT (Lean NOx Trap = NOx Speicherkatalysator) im Vergleich zwischen zwei Verfahren durchquert, nämlich zwischen einem ersten und einem zweiten Verfahren;
  • 6C: eine Ansicht, die eine Differenz in der Reduzierung von NOx im Vergleich zwischen zwei Verfahren zeigt;
  • 7A: eine Ansicht, die eine Beziehung zeigt zwischen einer NOx Reduktionsgeschwindigkeit und einer LNT-Temperatur TLNT; und
  • 7B: eine Ansicht, die das Phänomen der Kraftstoffabscheidung (Kraftstoffanhaftung) auf der Innenwand eines Abgasrohrs und das Phänomen des Verdampfens des abgeschiedenen Kraftstoffs zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Im Anschluss werden unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Überall in der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen in den verschiedenen Darstellungen jeweils gleiche Bezugszeichen oder Bezugsziffern gleiche oder äquivalente Bestandteile.
  • [Beispielhafte Ausführungsform]
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 7A und 7B eine Beschreibung einer Abgasreinigungsvorrichtung (10) gegeben.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel reinigt Abgas, das in eine Abgaspassage (81) fließt, die beispielsweise mit einem Vier-Zylinder-Dieselmotor (2) verbunden ist. Wie durch die Strich-Punkt-Linie in 1 dargestellt ist, ist die Abgasreinigungsvorrichtung (10) mit einem NOx Speicherkatalysator (LNT = Lean NOx trap) (40) einem an einer Abgaspassage (80) zwischen einer Turbine (22) und einem Zylinder (4) des Viertakt-Dieselmotors (2) angebrachten Temperatursensor (26), einem LNT-Temperatursensor (42) und einer elektronischen Steuereinheit (ECU) (90) ausgestattet. Die ECU (90) arbeitet als ein Steuermittel. Das aus dem Zylinder (4) des Viertakt-Dieselmotors (2) ausgestoßene Abgas fließt zur Turbine (22).
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Verbrennungsmotorsystem darstellt, welches mit der Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgestattet ist. Wie in 1 dargestellt ist, führt ein Kolben (6) in dem Viertakt-Dieselmotor (2) eine alternierende Bewegung in dem Zylinder (4) aus. Eine Ansaugpassage (71) ist mit dem Zylinder (4) durch ein Ansaugventil (7) verbunden. Das Ansaugventil (7) schließt die Verbindung zwischen der Ansaugpassage (71) und dem Zylinder (4).
  • In ähnlicher Weise ist eine Abgaspassage (81) mit dem Zylinder (4) durch ein Auslassventil (8) verbunden. Das Auslassventil (8) schließt die Verbindung zwischen der Abgaspassage (81) und dem Zylinder (4). Ein Raum, der durch eine Innenwand des Zylinders (4), die obere Außenfläche des Kolbens (6), das Ansaugventil (7) und das Auslassventil (8) umgeben ist, bildet eine Brennkammer (9).
  • Während einer ersten Periode und einer zweiten Periode spritzt ein Kraftstoffinjektionsventil (36) unter der Steuerung der ECU (90) einen aus einer common rail (nicht dargestellt) gespeisten Hochdruck-Kraftstoff in die Brennkammer (9) des Motors (2) ein.
  • Die erste Periode ist ein Expansionshub des Zylinders (4) des Motors (2), währenddessen das Kraftstoffinjektionsventil (36), welches als ein Verbrennung-Kraftstoffinjektionsmittel arbeitet, einen Hochdruck-Kraftstoff in die Brennkammer (9) des Zylinders (4) einspritzt.
  • Die zweite Periode ist ein Ausstoßhub des Zylinders (4) des Motors (2) währenddessen das Kraftstoffinjektionsventil (36), welches auch als ein Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel arbeitet, einen Hochdruck-Kraftstoff in das Abgas einspritzt. Die Kraftstoffeinspritzung während des Ausstoßhubes des Zylinders (4) vermischt den eingespritzten Kraftstoff mit dem Abgas, um einen NOx Reinigungsvorgang auszuführen. Der NOx Reinigungsvorgang wird später im Detail beschrieben.
  • Insbesondere wird eine Menge an (Hochdruck-)Kraftstoff, der während des Ausstoßhubes des Motors (2) in das Abgas im Zylinder (4) einzuspritzen ist, als die "Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Q)c" bezeichnet. Die ECU (90) steuert die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und einen Zeitpunkt zum Einspritzen von Kraftstoff in das Abgas im Zylinder (4) während des Ausstoßhubes des Motors (2).
  • Ein Ansaugrohr (70) bildet eine Ansaugpassage (71), durch die die Außenluft in die Brennkammer (9) eingeführt wird.
  • Ein Kompressor (24) des Turboladers (20) ist mit dem Ansaugrohr (70) verbunden, um die Ansaugluft zu verdichten. Ein Zwischenkühler (30) ist an einer von dem Kompressor (24) aus betrachtet stromabwärts gelegenen Seite angebracht. Der Zwischenkühler (30) kühlt die durch den Kompressor (24) verdichtete Luft.
  • Ein Luftmassenmessgerät (34) erfasst eine Menge der Ansaugluft, die durch die Ansaugpassage (71) fließt und zu der Brennkammer (9) des Zylinders (4) des Motors (2) gespeist wird. Die ECU (90) empfängt ein von dem Luftmassenmessgerät (34) übermitteltes Erfassungssignal und berechnet eine Abgasmenge, die durch die Abgaspassage (81) fließt, auf Basis des empfangenen Erfassungssignals, das die durch das Luftmassenmessgerät (34) erfasste Ansaugluftmenge ausdrückt.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist die stromabwärts gelegene Seite des Ansaugrohrs (70) durch ein Abgasrückführungsrohr (72) mit dem Abgasrohr (80) (EGR-Rohr = exhaust gas recirculation pipe) verbunden. Ein Teil des Abgases wird aus dem Abgasrohr (80) zum Ansaugrohr (70) zurückgeführt, wenn ein EGR-Ventil (nicht dargestellt) geöffnet ist.
  • Wenn die ECU (90) die EGR-Gasmenge einstellt, wird beispielsweise ein Öffnungsgrad eines Drosselventils (32) eingestellt. Wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils (32) verringert wird, um die Ansaugpassage (21) zu verschließen, wird an der von dem Drosselventil (32) aus betrachtet stromabwärts gelegenen Seite des Ansaugrohrs (70) ein (Ne)gativer Druck erzeugt. Dies erhöht die Menge des aus dem EGR-Rohr (72) zum Ansaugrohr (70) eingeführten EGR-Abgases.
  • Das Abgasrohr (80) ist mit der Turbine (22) des Turboladers (20) verbunden. Die Turbine (22) ist mit einem Turbinenrad (nicht dargestellt) in einem Turbinengehäuse ausgestattet. Das Turbinenrad wird durch den Abgasstrom rotiert. Die Turbine (22) treibt eine nicht dargestellte Antriebswelle des Kompressors (24) rotierend an. Die Antriebswelle steht also in Verbindung mit dem Turbinenrad.
  • Insbesondere ist ein NOx Speicherkatalysator (LNT – lean NOx trap) (40) an der stromabwärts gelegenen Seite der Turbine (22) angebracht. Der LNT (40) weist einen NOx Adsorptionskatalysator auf, der durch einen Körper mit einer Wabenstruktur gebildet ist. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis (A-F Verhältnis oder AFR) mager ist, adsorbiert der LNT (40) als ein Bestandteil in dem Abgas enthaltenes Stickoxid NOx. Das A-F Verhältnis ist das Massenverhältnis von Luft zu Kraftstoff, das in dem Verbrennungsmotor (2) vorliegt. Wenn andererseits das A-F Verhältnis fett ist, reduziert der LNT (40) das adsorbierte NOx. Auf der stromabwärts gelegenen Seite des LNT (40) ist eine Kohlenwasserstoff-(Hydrocarbonat HC)-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) angebracht. Die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) wird durch einen Körper mit einer Wabenstruktur gebildet, der einen HC-Oxidationskatalysator beinhaltet.
  • Der HC-Oxidationskatalysator in der HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) oxidiert in dem Abgas enthaltene schädliche Luftverschmutzungssubstanzen NOx, HC, CO zu unschädlichen Substanzen wie beispielsweise N2, H2O, CO2. Die oxidierten unschädlichen Substanzen werden in die Außenluft ausgestoßen.
  • In dem Abgasrohr (80) ist zwischen der Turbine (22) und dem LNT (40) ein Kraftstoffeinspeiseventil (60) angebracht. Eine Förderpumpe (nicht dargestellt) speist beispielsweise Kraftstoff zu dem Kraftstoffeinspeiseventil (60). Die Förderpumpe speist auch Kraftstoff zur Common rail.
  • Um Kraftstoff mit dem Abgas zu vermischen, gibt das Kraftstoffeinspeiseventil (60) Kraftstoff, der durch die Förderpumpe zugespeist wird, in das Innere der Abgaspassage (81) auf einer von dem LNT (40) aus betrachtet stromaufwärts gelegenen Seite bei oder spritzt ihn ein.
  • Das Kraftstoffeinspeiseventil (60) entspricht einem Kraftstoffeinspeisemittel. Eine Menge an von dem Kraftstoffeinspeiseventil (60) beizugebendem Kraftstoff wird auch bezeichnet als die "Kraftstoffeinspeisemenge (Qa)". Die ECU (90) stellt die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) und einen optimalen Zeitpunkt oder ein Zeitintervall für das Einspeisen des Kraftstoffs in das Abgas ein.
  • Ein Abgastemperatursensor (26) ist vor der Turbine (22) angebracht, nämlich in dem Abgasrohr (80) zwischen dem Zylinder (4) und der Turbine (22). Mit anderen Worten ist der Abgastemperatursensor (26), wie in 1 dargestellt ist, in dem Abgasrohr (80) angebracht, welches den Zylinder (4) mit der Turbine (22) verbindet. Der Abgastemperatursensor (26) erfasst eine Temperatur des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases. Der Abgastemperatursensor (26) vor der Turbine (22) entspricht einem Temperaturerfassungsmittel zur Erfassung einer Temperatur von aus dem Zylinder (4) des aus dem Motor (2) ausgestoßenen Abgases.
  • Ein LNT-Temperatursensor (42) erfasst eine Temperatur des LNT (40). Der LNT-Temperatursensor (42) entspricht einem NOx Adsorptionskatalysator-Temperatur-Erfassungsmittel. Der Abgastemperatursensor (26) und der LNT-Temperatursensor (42) können beide als thermoelektrisches Element oder als Thermistor ausgebildet sein.
  • Die ECU (90) empfängt Erfassungssignale bezüglich einer Motordrehgeschwindigkeit (Ne) und eines Gaspedalöffnungsgrades (Ao) und beurteilt den Betriebszustand des Motors (2). Weiterhin empfängt die ECU (90) von dem Abgastemperatursensor (26) und dem LNT-Temperatursensor (42) übermittelte Erfassungssignale. Die ECU (90) steuert den Betrieb des Kraftstoffinjektionsventils (36) und des Kraftstoffeinspeiseventils (60) auf Basis der empfangenen Erfassungssignale. Die ECU (90) stellt die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc), die durch das Kraftstoffinjektionsventil (36) einzuspritzen ist und die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa), die durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) beizugeben ist, ein.
  • Die ECU (90) schätzt eine Adhäsionsmenge (anhaftende Menge) von Adhäsionskraftstoff (Fd), der an die Innenwand des Abgasrohres (80) angeschlagen (anhaftend/abgeschieden) und ein Teil des durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) beigegebenen Kraftstoffs ist. Die ECU (90) schätzt weiterhin eine Verdampfungsmenge des Adhäsionskraftstoffs (Fd), welcher an der Innenwand des Abgasrohrs (80) angeschlagen ist, während der durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) beigegebene Kraftstoff den LNT (40) erreicht. Die Verdampfungsmenge des Adhäsionskraftstoffs (Fd) ist eine Teilmenge des Adhäsionskraftstoffs (Fd), welche von der Innenwand des Abgasrohrs (80) verdampft. Der verdampfte Kraftstoff wird mit dem Abgas vermischt, das durch die Abgaspassage (81) fließt. Die ECU (90) weist einen ROM (Lesespeicher) auf. Der ROM speichert ein im Voraus berechnetes Kennfeld ab. Das Kennfeld zeigt eine Beziehung zwischen einer Abgasflussgeschwindigkeit, verschiedenen Temperaturzuständen, einer Menge von an die Innenwand des Abgasrohres (80) (in welches der Kraftstoff durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) beigegeben wird) anhaftendem Kraftstoff und eine Menge von von der Innenwand des Abgasrohres (80) verdampftem Kraftstoff. Die ECU (90) nimmt Bezug auf das Kennfeld und schätzt basierend auf den aus dem Kennfeld bezogenen Daten die Menge (Fd) von an der Innenwand des Abgasrohres (80) anhaftendem Kraftstoff. Die ECU (90) stellt die Menge (Qa) des durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) beizugebenden Kraftstoffs ein, basierend auf der Gesamtsumme der geschätzten Menge (Fd) von an der Innenwand anhaftendem Kraftstoff und der geschätzten Menge an von der Innenwand des Abgasrohrs (80) verdampftem Kraftstoff. Die ECU (90) entspricht einem Steuermittel und einem Kraftstoffverdampfung-Schätzmittel.
  • Unter Bezugnahme auf die 2A, 2B und 2C wird nun eine Beschreibung gegeben für den Mechanismus der Abgasreinigung unter Nutzung des LNT (Speicherkatalysators) (40) und der HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50).
  • 2A, 2B und 2C sind Ansichten, die den Mechanismus der Abgasreinigung erläutern, der durch die Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
  • Wie in 2A dargestellt ist, weist der LNT (40) einen Tragkörper, wie beispielsweise einen Wabenstrukturkörper, auf. Der Tragkörper trägt Katalysatoren wie beispielsweise Platin (Pt) und Barium (Ba).
  • Wenn der Motor (2) während des Verbrennungsbetriebs eine große Menge an Stickoxiden NOx erzeugt, fördert Platin (Pt) eine chemische Reaktion zwischen Sauerstoff und Stickoxiden NOx (insbesondere NO, NO2, etc.), die in dem Abgas enthalten sind, um das Stickoxid NOx in ein durch die Molekülformel NO3- ausgedrücktes Nitrat-Ion umzuwandeln und das erhaltene Nitrat-Ion NO3- haftet an Barium (Ba) an.
  • Wie in 2B dargestellt ist, tritt eine chemische Reaktion zwischen dem am Barium (Ba) anhaftenden Nitrat-Ion NO3- und Hydrocarbonat (Kohlenwasserstoff) HC und Kohlenmonoxid CO auf, wobei HC und CO in dem Kraftstoff enthalten sind, welcher in den Zylinder (4) eingespritzt wird oder in die Abgaspassage (81) beigegeben wird, um den LNT (40) HC und CO zuzuspeisen. Die obige chemische Reaktion erzeugt N2, H2O und CO2. Das bedeutet, ein Nitrat-Ion NO3- wird zu N2 reduziert. HC und CO werden zu H2O und CO2 oxidiert. Folglich gibt der LNT (40) an die Umgebung der Abgasreinigungsvorrichtung (10) ein gereinigtes Abgas aus, das unschädliche Substanzen wie N2, H2O und CO2 enthält.
  • Wie bereits oben dargestellt wurde, wird in dem LNT (40) während der Adsorption und Reduktion Stickoxid NOx zu N2 reduziert. Die obige chemische Reaktion wird bezeichnet als die "NOx Reduktion" oder "NOx Reinigung".
  • Außerdem besteht die Möglichkeit, dass ein Teil des zu dem LNT (40) gespeisten (Kohlenwasserstoff) HC und (Kohlenmonoxid) CO (in dem in den Zylinder (4) eingespritzten Kraftstoff oder in dem in die Abgaspassage (81) beigegebenen Kraftstoff) durch den LNT (40) hindurchtritt. Das durch den LNT (40) hindurchgetretene HC wird als weißer Rauch an die Außenatmosphäre des Motors (2) ausgestoßen.
  • Um das obige Phänomen zu vermeiden, ist die Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einer HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) ausgestattet, die in dem Abgasrohr hinter den LNT (40) angebracht ist (wie in 1 durch gestrichelte Linie dargestellt.
  • Wie in 2C dargestellt ist, weist die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) einen Tragkörper auf, der Zer (Ce) trägt.
  • Wenn das A-F Verhältnis mager ist, wird in dem Abgas enthaltener Sauerstoff mit Zer (Ce) kombiniert, um Zeroxid (Zeriumdioxid) CeO2 zu bilden. Also wird Sauerstoff als Zeroxid CeO2 adsorbiert.
  • Wenn das A-F Verhältnis des Abgases fett wird, gibt Zeroxid CeO2 Sauerstoff O2 ab. Das bedeutet, die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) hat eine Sauerstoff- (O2) Speicherfunktion. Diese Sauerstoffspeicherfunktion wird beispielsweise in dem ersten Patentdokument, Japanisches Patent Nr. 3788049 , erläutert.
  • Wenn Kraftstoff in den Zylinder (4) eingespritzt oder in der Abgaspassage (81) im Abgasrohr (80) beigegeben wird, wird durch den LNT (40) hindurchgetretenes Hydrocarbonat HC mit von dem Zeroxid CeO2 abgegebenem Sauerstoff O2 in Reaktion gesetzt, um Wasser H2O und Kohlendioxid CO2 zu erzeugen. Es ist folglich möglich, ein Ausstoßen des durch den LNT (40) hindurchgetretenen Hydrocarbonats HC zur Außenatmosphäre als weißer Rauch zu vermeiden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird nun eine Beschreibung gegeben für den Prozess der Abgasreinigung, der in der Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel von der ECU (90) ausgeführt wird.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess der Abgasreinigung darstellt, der durch die Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
  • In dem in 3 gezeigten Schritt S05 empfängt die ECU (90) eine Motordrehgeschwindigkeit (Ne) und einen Gaspedalöffnungsgrad (Ao), der einer Last des Motors (2) entspricht (als Motorlast). Ein erster Öffnungsgradschwellenwert (Ao)1 und ein zweiter Öffnungsgradschwellenwert (Ao)2 entsprechen jeweils einem ersten Motorlastschwellenwert und einem zweiten Motorlastschwellenwert.
  • In Schritt S10 überprüft die ECU (90), ob die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) nicht größer (kleiner oder gleich) als ein erster Drehzahl-Schwellenwert (Ne1) ist und ob der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) nicht größer (kleiner oder gleich) als ein erster Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao1) ist. Der erste Drehzahl-Schwellenwert (Ne1) ist ein Wert, der derart bestimmt ist, dass die Temperatur (Tg) des von dem Zylinder (4) zur Turbine (22) hin ausgestoßenen Abgases nicht höher ist als eine zulässige Temperatur, wenn der Motor (2) bei dem ersten Drehzahl-Schwellenwert (Ne1) dreht und der Kraftstoff in den Zylinder (4) eingespritzt wird. Der erste Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao1) ist ein Wert, der derart bestimmt wird, dass die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases nicht höher ist als eine zulässige Temperatur, wenn der Kraftstoff in den Zylinder (4) bei dem ersten Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao1) beigegeben wird, wenn das Kraftstoffinjektionsventil (36) Kraftstoff während des Ausstoßhubes des Motors (2) in den Zylinder (4) einspritzt.
  • Wenn das Bewertungsergebnis in Schritt S10 ein positives Ergebnis anzeigt (JA in Schritt S10), schreitet der Verarbeitungsfluss zu Schritt S20 fort. In Schritt S20 vergrößert die ECU (90) die Menge (Qc) des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs auf größer Null und setzt weiterhin die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) auf 0 (Null). Das bedeutet, das Kraftstoffeinspeiseventil (60) gibt in diesem Fall überhaupt keinen Kraftstoff bei. Die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) ist die Menge an während des Ausstoßhubes in das Abgas im Zylinder (4) einzuspritzendem Hochdruckkraftstoff. Die Kraftstoffmenge (Qa) ist die Menge an durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) in die Abgaspassage (81) beizugebendem Kraftstoff.
  • Wenn andererseits das Bewertungsergebnis in Schritt S10 ein negatives Ergebnis anzeigt (NEIN in Schritt S10), schreitet der Verarbeitungsfluss zu Schritt S30 fort. In Schritt S30 überprüft die ECU (90), ob die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) nicht niedriger (d.h. größer oder gleich) als der zweite Drehzahl-Schwellenwert (Ne2) ist. Der zweite Drehzahl-Schwellenwert (Ne2) ist höher als der erste Drehzahl-Schwellenwert (Ne1).
  • Wenn die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) nicht kleiner (d.h. größer oder gleich) ist als der zweite Drehzahl-Schwellenwert (Ne2), besteht die Möglichkeit einer Erzeugung von Rauch (schwarzem Rauch) durch den Vorgang der Einspritzung von Kraftstoff, der in dem Zylinder (4) einzuspritzen ist (gemäß der "Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc)").
  • Wenn das Bewertungsergebnis in Schritt S30 ein positives Ergebnis anzeigt (JA in Schritt S30), schreitet der Verarbeitungsfluss zu Schritt S40 fort. In Schritt S40 wird die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) umso weiter verringert, je weiter die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) ansteigt. In Übereinstimmung zu diesem Vorgang erhöht die ECU (90) die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa).
  • Eine Mengenerhöhung ∆Qa der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) wird in dem Vorgang Schritt S75 bis S90 festgelegt, der weiter unten beschrieben wird.
  • Wenn das Bewertungsergebnis in Schritt S30 ein negatives Ergebnis anzeigt (NEIN in Schritt S30), schreitet der Verarbeitungsfluss zu Schritt S50 fort. In Schritt S50 prüft die ECU (90), ob der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) nicht niedriger (d.h. größer oder gleich) als der zweite Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao2) ist. Der zweite Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao2) ist höher als der erste Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao1). Wenn der Gaspedal-Öffnungsgrad (Ao) nicht niedriger (d.h. größer oder gleich) als der zweite Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao2) ist, besteht die Möglichkeit der Erzeugung von Rauch (schwarzem Rauch) durch die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc).
  • Wenn das Bewertungsergebnis in Schritt S50 ein positives Ergebnis anzeigt (JA in Schritt S50), schreitet der Verarbeitungsfluss zu Schritt S60 fort. In Schritt S60 steuert die ECU (90) in der Weise, dass die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) (mit anderen Worten die Menge (Qc) an in den Zylinder (4) einzuspritzendem Kraftstoff) umso mehr verringert wird, je höher der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) ausfällt. Zusätzlich erhöht die ECU (90) die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) (mit anderen Worten die Menge (Qa) des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs).
  • Die Verarbeitung in Schritt S75 bis Schritt S90 bestimmt eine Mengenerhöhung ∆Qa für die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa). Der Vorgang in Schritt S75 bis Schritt S90 wird an späterer Stelle erläutert.
  • Wenn das Bewertungsergebnis in Schritt S50 ein negatives Ergebnis anzeigt (NEIN in Schritt S50), schreitet der Verarbeitungsfluss zu Schritt S65 fort. Das negative Bewertungsergebnis in Schritt S50 zeigt an, dass die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) den ersten Drehzahl-Schwellenwert (Ne1) überschreitet, aber geringer ist als der zweite Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert (Ne2), und dass der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) den ersten Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao1) überschreitet, aber geringer ist als der zweite Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao2).
  • In Schritt S65 empfängt die ECU (90) die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases, die von dem vor der Turbine (22) angebrachten Abgas-Temperatursensor (26) übermittelt wird. Der Verarbeitungsfluss schreitet zu Schritt S70 fort. In Schritt S70 steuert die ECU (90) die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) derart, dass die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) umso mehr verringert wird, je weiter die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases ansteigt. Weiterhin erhöht die ECU (90) gemäß der Steuerung die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa).
  • Der Vorgang in Schritt S75 bis Schritt S90 bestimmt eine Mengenerhöhung (∆Qa) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa). Der Vorgang in Schritt S75 bis Schritt S90 wird an späterer Stelle erläutert.
  • Nun wird mit Bezugnahme auf die 4A bis 4C eine Beschreibung des in Schritt S05 bis Schritt S70 vorgesehenen Vorgangs gegeben.
  • 4A ist eine Ansicht, die eine Beziehung zeigt zwischen einer Drehgeschwindigkeit (Ne) des Verbrennungsmotors (2), der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa). 4B ist eine Ansicht, die eine Beziehung zeigt zwischen dem Gaspedalöffnungsgrad (Ao), der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa). 4C ist eine Ansicht, die eine Beziehung zeigt zwischen einer Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases, der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa).
  • Wie in 4A dargestellt ist, führt die ECU (90) ausschließlich die Zylinder-Kraftstoffinjektion während der Zone aus, in der die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) nicht höher ist als der erste Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert (Ne1). Während der Zone, in dem die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) den ersten Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert (Ne1) überschreitet und geringer ist als der zweite Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert (Ne2), hängen die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) und der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) von der Temperatur (Tg) des Abgases ab, das aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßen wird.
  • Das bedeutet, die ECU (90) steuert in der Weise, wie in 4C dargestellt, dass die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) umso mehr verringert wird und die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) umso mehr erhöht wird, je weiter die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases ansteigt.
  • Wenn die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases nicht höher ist als die Temperatur (Tg0), steuert die ECU (90) die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) auf 0 (Null) und führt lediglich die Zylinder-Kraftstoffinjektion durch das Kraftstoffinjektionsventil (36) aus.
  • In der Zone, in der die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases nicht geringer (größer oder gleich) ist, als die obere Grenztemperatur (TgMAX) der Zylinder-Kraftstoffinjektion, setzt die ECU (90) andererseits die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) auf 0 (Null) und führt ausschließlich die Kraftstoffeinspeisung in die Abgaspassage (81) durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) aus.
  • Die Verarbeitung kehrt zu dem in 4A gezeigten Vorgang zurück. In der Zone, in der die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) den zweiten Drehgeschwindigkeits-Schwellenwert (Ne2) übersteigt, wird die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) umso weiter verringert und die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) umso weiter erhöht, je mehr die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) ansteigt. In der Zone, in der die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) nicht größer (kleiner oder gleich) ist, als die maximale Drehgeschwindigkeit (NeMAX) des Motors (2), setzt die ECU (90) die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) auf 0 (Null) und gestattet nur dem Kraftstoffeinspeiseventil (60) Kraftstoff in das Abgas beizugeben, das in der Abgaspassage (21) des Abgasrohres (80) fließt.
  • Wie in 4B dargestellt ist, steuert die ECU (90) in Bezug auf den Gaspedalöffnungsgrad (Ao) in der gleichen Weise wie bei der Steuerung in Bezug auf die Motordrehgeschwindigkeit (Ne).
  • 5A ist ein Timing-Diagramm, das eine Beziehung zeigt zwischen dem Gaspedalöffnungsgrad (Ao) und dem Zeitintervall der Ausführung des Abgasreinigungsvorgangs. 5B ist ein Timing-Diagramm, das eine Beziehung zeigt zwischen der Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases und dem Zeitintervall der Ausführung des Abgasreinigungsvorgangs. 5C ist ein Timing-Diagramm, das eine Beziehung zeigt zwischen der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und dem Zeitintervall der Ausführung des Abgasreinigungsvorgangs. 5D ist ein Timing-Diagramm, das eine Beziehung zeigt zwischen der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) und dem Zeitintervall der Ausführung des Abgasreinigungsvorgangs.
  • 5A bis 5D zeigen die Timing-Diagramme, die den Abgasreinigungsvorgang darstellen. Bei einem Zeitpunkt t0 nimmt der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) einen Öffnungsgrad-Wert (AoX) an, der zwischen dem ersten Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao1) und dem zweiten Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao2) liegt. Auf Grund der Ausführung der Kraftstoffverbrennung im Motor (2) wird die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases (nämlich die Temperatur des Abgases vor der Turbine (22)) erhöht. Die ECU (90) weist die Abgasreinigungsvorrichtung (10) zum Zeitpunkt t1 an, den Vorgang der Ausführung der Abgasreinigung zu starten.
  • Da die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases niedrig ist, erhöht die ECU (90) ab dem Zeitpunkt t1 die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) (nämlich die Menge (Qc) an Kraftstoff der durch das Kraftstoffinjektionsventil (36) in den Zylinder (4) einzuspritzen ist), und verringert die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) (nämlich die Menge (Qa) an Kraftstoff, der durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) in die Abgaspassage (81) beizugeben ist). Wenn die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases nach diesem Vorgang graduell ansteigt, verringert die ECU (90) die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und vergrößert die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa).
  • Wenn die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases bei dem Zeitpunkt t2 die obere Grenztemperatur (TgMAX) für die Zylinder-Kraftstoffinjektion erreicht, setzt die ECU (90) die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) auf 0 (Null) und die ECU (90) führt lediglich die Kraftstoffbeigabe durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) aus.
  • Beim Zeitpunkt t3 setzt die ECU (90) die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) auf 0 (Null) und schließt den Vorgang der Abgasreinigung ab.
  • Die Wirkungen des in Schritt S05 bis Schritt S70 ausgeführten Vorgangs der Abgasreinigung sind wie folgt:
    • (1) Wenn die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) nicht höher ist als der erste Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert Ne1 oder wenn der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) nicht größer ist als der erste Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao)1, schlussfolgert die ECU (90), dass die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases nicht höher ist als die zulässige Temperatur. Demzufolge kann die ECU (90) die Zylinder-Kraftstoffinjektion alleine ausführen, was für die NOx Reduktion effektiv ist. Es ist demzufolge möglich, die NOx Reduktionseffizienz zu erhöhen.
    • (2) Wenn die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) nicht geringer (d.h. größer oder gleich) ist als der zweite Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert (Ne2) oder wenn der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) nicht geringer (d.h. größer oder gleich) ist als der zweite Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao2), besteht die Möglichkeit, dass eine Menge von zu erzeugendem Rauch (schwarzem Rauch) vergrößert wird, wenn die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) einen hohen Wert hat, unabhängig von der thermischen Beeinflussung gegenüber der Turbine (22). Die ECU (90) reduziert die auszustoßende Rauchmenge auf eine Menge, die nicht höher ist als eine zulässige Menge, durch Verringern der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc), wenn die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) oder der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) erhöht wird.
  • Die ECU (90) kann eine zur NOx Reduktion erforderliche Kraftstoffmenge durch Erhöhen der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) erhalten, um die Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) zu kompensieren.
    • (3) Wenn die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) den ersten Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert (Ne1) überschreitet und geringer ist als der zweite Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert (Ne2) und wenn der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) den ersten Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao1) überschreitet und geringer ist als der zweite Öffnungsgrad-Schwellenwert (Ao2), verringert die ECU (90) die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und erhöht die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa), wenn die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases einen höheren Wert annimmt. Dies ermöglicht es, die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) und die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) auf Basis der Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases einzustellen. Das bedeutet, wenn die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases relativ hoch ist, verringert die ECU (90) die Menge der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc), um die Turbine (22) vor thermischen Beschädigungen zu bewahren. Dies kann eine angemessen lange Lebensdauer des Turboladers (20) ermöglichen.
  • Wenn die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases relativ gering ist, ist es möglich, die Effizienz der NOx Reduktion durch Erhöhung der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) innerhalb eines Bereichs zu erhöhen, bei dem die Turbine (22) von einer thermischen Beeinflussung frei bleibt.
  • Als nächstes kehrt der Verarbeitungsfluss zu dem in 3 gezeigten Vorgang zurück. Während des Vorgangs in Schritt S75 bis Schritt S90 bestimmt die ECU (90) eine Mengenerhöhung (∆Qa) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa), wenn die Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) in Schritt S40, Schritt S60 oder Schritt S70 verringert wird.
  • Vor der Erläuterung von Schritt S75 wird nun mit Bezugnahme auf die 6A, 6B und 6C eine Beschreibung von drei Modellen gegeben, um die Mengenerhöhung (∆Qa) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) zu bestimmen.
  • 6A ist eine Ansicht, die eine Differenz in der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) im Vergleich zwischen verschiedenen Verfahren zeigt. 6B ist eine Ansicht, die im Vergleich zwischen den Verfahren eine Differenz in der Menge des Hydrocarbonat (HC) zeigt, das durch den LNT (40) hindurch tritt. 6C ist eine Ansicht, die im Vergleich zwischen den Verfahren eine Differenz in der Menge des reduzierten NOx zeigt.
  • Wie in 6A gezeigt, wird eine Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) durch (–∆Qc) auf Basis einer Referenz-Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) ausgedrückt, die einen Wert darstellt, wenn nur die Zylinder-Kraftstoffinjektion ausgeführt wird.
  • Das erste Verfahren nutzt den Zustand, bei dem eine Mengenerhöhung (∆Qa1) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) und eine Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (∆Qc) denselben Wert haben. Das zweite Verfahren nutzt den Zustand, in dem eine Mengenerhöhung (∆Qa2) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) geringer ist als eine Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc). Das dritte Verfahren nutzt den Zustand, bei dem eine Mengenerhöhung (∆Qa3) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) größer ist als eine Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc).
  • Nun wird eine Beschreibung des ersten Verfahrens, des zweiten Verfahrens und des dritten Verfahrens gegeben.
  • Das zweite Verfahren wird genutzt, wenn die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) eine geringe Oxidationsleistung hat oder die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) nicht an dem Abgasrohr angebracht ist. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) durch den LNT (40) hindurchgetretenes Hydrocarbonat (HC) nicht in adäquatem Maße oxidieren kann und Hydrocarbonat (HC) als weißer Rauch ausgestoßen wird. Wenn eine Kraftstoffbeigabe genutzt wird, um die Mengenreduktion des in den Zylinder (4) eingespritzten Kraftstoffs zu kompensieren, tritt Hydrocarbonat (HC) leicht durch den LNT (40) hindurch, weil die Kraftstoffbeigabe eine niedrige NOx Reduktionsgeschwindigkeit hat im Vergleich mit derjenigen der Zylinder-Kraftstoffinjektion. Wenn die Mengenerhöhung (∆Qa2) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) geringer ist als die Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc), ist es möglich, eine Menge von durch den LNT (40) hindurchtretendem Hydrocarbonat (HC) zu verringern und die Bildung von weißem Rauch zu unterdrücken, wie es in 6C dargestellt ist.
  • Das dritte Verfahren ist an den Fall angepasst, in welchem die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtungen (50) eine hohe Oxidationsleistung hat, der sich (also) von dem durch das zweite Verfahren ausgeführten Fall unterscheidet. Die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) ist auf der von dem LNT (40) aus betrachtet stromabwärts gelegenen Seite in dem Abgasrohr (80) angebracht.
  • Im Fall des dritten Verfahrens ist es möglich, die Bildung von weißem Rauch zu vermeiden, weil die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) in adäquater Weise durch den LNT (40) hindurchgetretenes Hydrocarbonat (HC) oxidiert. Dementsprechend gibt es kein Problem mit der Erhöhung der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) um die Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc) zu kompensieren, selbst wenn der Kraftstoffbeigabe-Fall eine niedrige NOx Reduktionsgeschwindigkeit aufweist (die geringer ist als diejenige des Zylinder-Kraftstoffinjektion-Falls) und eine Menge von Hydrocarbonat HC aufweist, die in dem durch den LNT (40) hindurchgetretenen Abgas verbleibt (welche größer ist als diejenige des Zylinder-Kraftstoffinjektion-Falls).
  • Wie in 6C dargestellt ist, erhöht das dritte Verfahren die Mengenerhöhung (∆Qa3) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) weiter als die Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc). Dies ermöglicht es, die NOx Reinigungsmenge aufrecht zu erhalten, die ungefähr zu der gleich groß ist, die erreicht wird, wenn (nur) der Injektionskraftstoff in den Zylinder (4) eingespritzt wird.
  • Andererseits kann das erstere Verfahren als ein mittleres Verfahren zwischen dem zweiten Verfahren und dem dritten Verfahren genutzt werden, das beispielsweise bei einem Fall angewendet werden kann, wenn die HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50), die auf der von dem LNT (40) aus betrachtet stromabwärts gelegenen Seite angebracht ist, eine mittlere Oxidationsleistung hat und nicht eine hohe Oxidationsleistung oder eine niedrige Oxidationsleistung.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung des in Schritt S75 der 5 dargestellten Vorgangs gegeben. In Schritt S75 empfängt die ECU (90) ein Erfassungssignal bezüglich der LNT-Temperatur TLNT, das von dem LNT-Temperatursensor (42) übertragen wird.
  • In Schritt S80 steuert die ECU (90) die Mengenerhöhung (∆Qa) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) derart, dass die Mengenerhöhung (∆Qa) umso mehr verringert oder erhöht wird, je weiter die LNT-Temperatur TLNT verringert wird. Das bedeutet, bei dem zweiten Verfahren verringert die ECU (90) die Mengenerhöhung (∆Qa) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa). Andererseits erhöht die ECU (90) die Mengenerhöhung (∆Qa) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) bei dem dritten Verfahren. Der obige Steuerungsbetrieb wird durch die ECU 90 im Vorfeld bestimmt.
  • 7A ist eine Ansicht, die eine Beziehung zeigt zwischen einer NOx Reduktionsgeschwindigkeit und einer LNT-Temperatur TLNT. 7D ist eine Darstellung, die das Abscheiden (Anhaften/Anlagern) von Kraftstoff an dem Abgasrohr und ein Verdampfen des abgeschiedenen Kraftstoffs von dem Abgasrohr während der Zeit einer Kraftstoffbeigabe zeigt.
  • Wie in 7A dargestellt ist, nimmt die NOx Reduktionsgeschwindigkeit umso weiter ab, je weiter die LNT-Temperatur TLNT verringert wird. Dieses Phänomen gestattet es Hydrocarbonat, leicht durch den LNT (40) hindurchzutreten. Um das Hydrocarbonat (HC) von einem Durchtritt durch den LNT (40) abzuhalten und um die Bildung von weißem Rauch durch Hydrocarbonate (HC) zu vermeiden, kann die ECU (90) das zweite Verfahren anwenden, um die Mengenerhöhung (∆Qa2) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) zu verringern, wenn die LNT-Temperatur TLNT weiter ansteigt.
  • Andererseits nutzt die ECU (90) das dritte Verfahren, wenn die Menge des Kraftstoffs gering ist, der durch den LNT (40) hindurch tritt. In diesem Fall ist die Menge des aufgereinigten NOx pro Mengeneinheit verringert, weil die NOx Reduktionsgeschwindigkeit umso mehr abnimmt, je weiter die LNT-Temperatur TLNT verringert wird. Wenn die LNT-Temperatur TLNT weiter verringert wird, erhöht die ECU (90) die Mengenerhöhung (∆Qa3) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) weiter. Dies ermöglicht es, eine NOx Reduktionsmenge aufrecht zu erhalten, die ungefähr gleich der Menge des Falles ist, in welchem das Kraftstoffinjektionsventil (36) Kraftstoff in den Zylinder einspritzt, nämlich wenn ausschließlich die Zylinder-Kraftstoffinjektion ausgeführt wird.
  • Nun wird eine Beschreibung für den Vorgang des in 3 gezeigten Schritts S90 gegeben, in welchem die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) kompensiert wird.
  • 7B zeigt den Fall einer Kraftstoffeinspeisung in das in der Abgaspassage (81) fließende Abgas durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60). In dem in 7A dargestellten Fall fließt das den beigegebenen Kraftstoff enthaltende Abgas durch die Abgaspassage (81) und erreicht schließlich den LNT (40).
  • Die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa), die durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) in das in der Abgaspassage (81) fließende Abgas beigegeben wird, wird bezeichnet als die "Kraftstoffeinspeisemenge zur Zeit der Beimengung (Qai)". Die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) nämlich die Menge (Qa) des Kraftstoffs, die den LNT (40) erreicht und durch die NOx Reduktionsreaktion benutzt wird, wird bezeichnet als die "Kraftstoffspeisemenge zur Zeit des Eintreffens (Qaf)".
  • Es besteht die Möglichkeit, dass ein Teil der Kraftstoffeinspeisemenge zur Zeit der Beigabe (Qai) an der Innenwand des Abgasrohrs (80) angelagert wird. Der Teil des Kraftstoffs, der an der Innenwand angelagert ist, wird bezeichnet als "anhaftender Kraftstoff (Fd)". Daneben besteht die Möglichkeit, dass ein Teil des anhaftenden Kraftstoffs (Fd) verdampft wird und wieder in das Abgas beigegeben wird, das in der Abgaspassage (81) fließt. Wie in 7B dargestellt ist, wird die Menge des anhaftenden Kraftstoffs (Fd) auf der Innenwand des Abgasrohres (80) mit Qα gekennzeichnet und die Menge des verdampften und in die Abgaspassage (81) beigegebenen Kraftstoffs ist mit Qβ gekennzeichnet. Die Gesamtmenge des Kraftstoffs der den LNT (40) erreicht, kann durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: ∑(–qα)= –Qα (1), ∑(–qβ)= Qβ (2), und Qai – Qα + Qβ = Qaf (3).
  • Das bedeutet, die Gesamtmenge (–Qα) des an der Innenwand des Abgasrohrs (80) anhaftenden Kraftstoffs bezeichnet eine Verlustmenge und die Gesamtmenge (Qβ) des verdampften Kraftstoffs bezeichnet eine zurückgewonnene Menge.
  • Wenn der Absolutbetrag der Gesamtmenge (–Qα) des anhaftenden Kraftstoffs größer ist als die Gesamtmenge (Qβ) des verdampften Kraftstoffs, ist die Kraftstoffspeisemenge zur Zeit des Eintreffens (Qaf) geringer als die Kraftstoffeinspeisemenge zur Zeit der Beigabe (Qai). Die ECU (90) legt in den ROM ein Kennfeld ab, das die Beziehung darstellt zwischen einer Abgasflussgeschwindigkeit Ge, verschiedenen Temperaturzuständen, einer Kraftstoffadhäsionsmenge und der Verdampfungsmenge von an der Innenwand des Abgasrohres (80) anhaftendem Kraftstoff.
  • In Schritt S90 nimmt die ECU (90) Bezug auf das Kennfeld und schätzt die Gesamtmenge (–Qα) des an der Innenwand des Abgasrohrs (80) anhaftenden Kraftstoffs und die Gesamtmenge (Qβ) des verdampften Kraftstoffs und bestimmt auf Basis der aus dem Kennfeld bezogenen Datenwerte eine Rückgewinnungsmenge. Auf Basis der geschätzten Gesamtmenge (–Qα) und der Gesamtmenge (Qβ) stellt die ECU (90) die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) ein.
  • Mit anderen Worten erhöht die ECU (90) die Kraftstoffeinspeisemenge zur Zeit der Beigabe (Qai), um die Mengenreduktion (∆Qa) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) durch die Adhäsion an die Innenwand des Abgasrohrs (80) zu kompensieren. Dies ermöglicht es, dass die Kraftstoffspeisemenge zur Zeit des Eintreffens (Qaf) gleich derjenigen Kraftstoffmenge wird, die zur Ausnutzung der gesamten NOx Reduktionsreaktion in dem LNT (40) benötigt wird. Dies ermöglicht es, die Steuergenauigkeit des zu dem LNT (40) zu speisenden Kraftstoffs zu erhöhen. Die ECU (90) vervollständigt damit den in 3 gezeigten Vorgang der Abgasreinigung.
  • (Abwandlungen)
  • Nun wird eine Beschreibung von verschiedenen Abwandlungen M1 bis M6 der Abgasreinigungsvorrichtung und eines Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel gegeben.
  • (Abwandlung M1)
  • Wie in 3 dargestellt ist, empfängt und nutzt die ECU (90) der Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel sowohl die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) als auch den Gaspedalöffnungsgrad (Ao). Allerdings ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausbildung beschränkt. Beispielsweise ist es für die ECU (90) möglich, nur einen der Werte Motordrehgeschwindigkeit (Ne) oder Gaspedalöffnungsgrad (Ao) zu empfangen und zu nutzen. Wenn die ECU (90) nur die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) empfängt, dann führt die ECU (90) nicht den Vorgang in Schritt S50 und Schritt S60 aus. In diesem Fall schreitet der Verarbeitungsfluss direkt zu Schritt S65 fort, wenn das Bewertungsergebnis in Schritt S30 ein negatives Ergebnis anzeigt (NEIN in Schritt S30).
  • Wenn die ECU (90) andererseits nur den Gaspedalöffnungsgrad (Ao) empfängt und nutzt, führt die ECU (90) nicht den Vorgang in Schritt S30 und Schritt S40 aus. In diesem Fall schreitet der Vorgangsfluss direkt zu Schritt S50 fort, wenn das Bewertungsergebnis in Schritt S10 ein negatives Ergebnis anzeigt (NEIN in Schritt S10).
  • Weiterhin ist es für die ECU (90) möglich, dass diese weder die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) noch den Gaspedalöffnungsgrad (Ao) empfängt. In diesem Fall führt die ECU (90) nicht den Vorgang in Schritt S50 bis Schritt S60 aus. In diesem Fall schreitet der Verarbeitungsfluss direkt fort zu Schritt S65. Die ECU (90) empfängt nur die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases und führt den Vorgang in Schritt S70 aus.
  • Darüber hinaus ist es möglich, dass die ECU (90) andere Parameter empfängt und verarbeitet, wie beispielsweise einen Parameter bezüglich der Motorlast, anstelle der Nutzung des Gaspedalöffnungsgrades (Ao). Der Parameter bezüglich der Motorlast weist eine Korrelation mit der Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) durch das Abgasrohr (80) zu speisenden Abgases auf.
  • (Abwandlung M2)
  • Wie in 3 dargestellt ist, ist die Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel mit dem LNT-Temperatursensor (42) ausgestattet. Auf Basis der LNT-Temperatur TLNT, die von dem LNT-Temperatursensor (42) übermittelt wird, führt die ECU (90) den Vorgang in Schritt S80 aus. Außerdem ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht durch diese Struktur beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, den LNT-Temperatursensor (42) von der Abgasreinigungsvorrichtung (10) zu entfernen und es ist für die ECU (90) möglich, den Vorgang in Schritt S75 und Schritt S80 nicht auszuführen. In diesem Fall führt die ECU (90) das erste in 6 gezeigte Verfahren aus und nutzt dieselbe Menge für die Mengenerhöhung (∆Qa1) der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) und die Mengenreduktion (∆Qc) der Zylinder-Kraftstoffinjektionsmenge (Qc).
  • (Abwandlung M3)
  • Wie in 3 dargestellt ist, schätzt die ECU (90) der Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel die Gesamtmenge Qα des an der Innenwand des Abgasrohrs (80) anhaftenden Kraftstoffs (Fd) (das bedeutet die Menge Qα des anhaftenden Kraftstoffs (Fd)) und die Gesamtmenge Qβ des verdampften Kraftstoffs (das bedeutet die Menge Qβ des von der Innenwand des Abgasrohres (80) verdampften Kraftstoffs) und die ECU (90) stellt die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) auf Basis der geschätzten Werte ein (siehe Schritt S90 in 3). Allerdings ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Beispielsweise ist es für die ECU (90) möglich, die Ausführung des Vorgangs in Schritt S90 zu vermeiden, wenn die Gesamtmenge Qα des anhaftenden Kraftstoffs oder die Gesamtmenge Qβ des verdampften Kraftstoffs in ihrer Höhe gegenüber der Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) vernachlässigt werden können.
  • (Abwandlung M4)
  • In dem zuvor beschriebenen Aufbau der Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß dem Ausführungsbeispiel erfasst der Abgastemperatursensor (26) direkt die Temperatur des Abgases, das in die Turbine (22) fließt. Es ist für die ECU (90) möglich, die Temperatur der Oberfläche der Turbine (22) zu messen und die Temperatur des Abgases, das in die Turbine (22) eindringt, auf Basis der Oberflächentemperatur der Turbine (22) zu schätzen.
  • (Abwandlung M5)
  • In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel arbeitet das Kraftstoffinjektionsventil (36) sowohl als das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel als auch als das Verbrennungs-Kraftstoffinjektionsmittel für die Verbrennung. Das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel spritzt Kraftstoff in Abgas ein, um den Kraftstoff mit dem Abgas zu vermischen. Das Verbrennungs-Kraftstoffinjektionsmittel spritzt Kraftstoff in den Zylinder (4) ein, um die Verbrennung des Verbrennungsmotors auszuführen. Weiterhin ist es möglich für die Abgasreinigungsvorrichtung (10), dass diese sowohl ein Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel und ein Verbrennungs-Kraftstoffinjektionsmittel aufweist, welche jeweils separat vorliegen und unabhängig voneinander arbeiten.
  • (Abwandlung M6)
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel wendet die Abgasreinigungsvorrichtung (10) an einem Vier-Zylinder-Dieselmotor an. Allerdings ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, die Abgasreinigungsvorrichtung (10) an unterschiedlichen Typen von Motoren anzuwenden.
  • (Andere Vorteile und Wirkungen der Abgasreinigungsvorrichtung (10) gemäß der vorliegenden Erfindung)
  • Die ECU (90) empfängt weiterhin als das Steuermittel Erfassungssignale, wie beispielsweise zumindest die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) oder die Motorlast. Die ECU (90) setzt die Menge an in den Zylinder (4) einzuspritzendem Kraftstoff auf einen Wert der nicht geringer ist als 0 (Null) (größer gleich Null). Die ECU (90) setzt die Menge (Qa) des in die Abgaspassage (81) des Abgasrohres (80) einzuspritzenden Kraftstoffs ohne Berücksichtigung der Temperatur des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases auf 0 (Null), wenn die Motordrehgeschwindigkeit nicht höher ist als ein vorbestimmter erster Drehgeschwindigkeits-Schwellenwert oder wenn die Motorlast nicht höher ist als ein vorbestimmter erster Motorlast-Schwellenwert.
  • Da es eine positive Korrelation zwischen der Motordrehgeschwindigkeit (Ne) und der Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases gibt, wenn der Motor (2) bei der Motordrehgeschwindigkeit (Ne) rotiert, ist es für die ECU (90) möglich, den ersten Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert passend zur Temperatur (Tg) des Abgases zu bestimmen.
  • Weiterhin wird der Gaspedalöffnungsgrad (Ao) beispielsweise benutzt, um den Zustand der Motorlast zu beziehen, wobei auch eine positive Korrelation zwischen dem Gaspedalöffnungsgrad (Ao) und der Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases besteht, wenn der Motor (2) bei dem Gaspedalöffnungsgrad (Ao) rotiert. Es ist dabei für die ECU (90) möglich, den ersten Öffnungsgrad-Schwellenwert als den ersten Motorlast-Schwellenwert festzulegen, der der zulässigen Temperatur des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases entspricht. Wenn die Motordrehgeschwindigkeit nicht höher ist als der vorbestimmte erste Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert und wenn die Motorlast nicht höher ist als der vorbestimmte erste Motorlast-Schwellenwert, ist es dementsprechend für die ECU (90) möglich, die Einschätzung zu treffen, dass die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) zur speisenden Abgases nicht höher ist als die zulässige Temperatur, wenn das Kraftstoffinjektionsventil (36) als das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel Kraftstoff in den Zylinder (4) einspritzt. Dies ermöglicht es, die Kraftstoffinjektion in den Zylinder (4) auszuführen, um NOx mit einer hohen Effizienz zu reduzieren, während eine thermische Beschädigung der Turbine (22) vermieden wird.
  • Wenn im Übrigen die Motordrehgeschwindigkeit (Ne) den ersten Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert überschreitet und die Motorlast den ersten Motorlast-Schwellenwert überschreitet, verringert die ECU (90) als das Steuermittel die Menge an in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoff umso weiter und erhöht die ECU (90) die Menge an in die Abgaspassage (81) in dem Abgasrohr (80) beizugebendem Kraftstoff umso mehr, je höher die Temperatur (Tg) des zur Turbine (22) gespeisten Abgases ist.
  • Insbesondere bezieht die ECU (90) als das Steuermittel Daten für beispielsweise zumindest einen Wert der Motordrehgeschwindigkeit (Ne) und/oder der Motorlast. Das Steuermittel (90) steuert die Menge des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs und die Menge des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs derart, dass ohne Berücksichtigung der Temperatur des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases die Menge des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs umso weiter verringert wird und die Menge des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs umso weiter erhöht wird, je weiter die Motordrehgeschwindigkeit oder die Motorlast ansteigt. Die ECU (90) führt die obige Steuerung aus, wenn die Motordrehgeschwindigkeit nicht kleiner (d.h. größer oder gleich) ist als ein vorbestimmter zweiter Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert, der höher ist als der vorbestimmte erste Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert und/oder wenn die Motorlast nicht geringer (d.h. größer oder gleich) ist als ein vorbestimmter zweiter Motorlast-Schwellenwert, der höher ist als der vorbestimmte erste Motorlast-Schwellenwert.
  • Wenn die Motordrehgeschwindigkeit nicht geringer ist als der vorbestimmte zweite Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert oder wenn die Motorlast nicht geringer ist als der vorbestimmte zweite Motorlast-Schwellenwert, besteht die Möglichkeit der Vergrößerung einer Menge von schwarzem Rauch, wenn die Menge des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs angehoben wird und zwar zusätzlich zu dem Problem der Erzeugung einer thermischen Beschädigung der Turbine (22). Um die Rauchmenge auf einen Wert zu verringern, der innerhalb einer zulässigen Raucherzeugungsmenge liegt, steuert die ECU (90) die Menge des Kraftstoffs derart, dass die Menge des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs umso weiter verringert wird, je höher die Motorgeschwindigkeit ist oder je höher die Motorlast ist.
  • Um die Mengenreduktion der in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu kompensieren, erhöht die ECU (90) zusätzlich die Menge des in die Abgaspassage (81) beizugebenen Kraftstoffs. Diese Steuerung ermöglicht es, eine für die NOx Reduktion erforderliche Kraftstoffmenge zu erreichen
  • Wenn die Motordrehgeschwindigkeit niedriger ist als der vorbestimmte zweite Drehgeschwindigkeit-Schwellenwert und wenn die Motorlast niedriger ist als der vorbestimmte zweite Motorlast-Schwellenwert, stellt die ECU (90) weiterhin die Kraftstoffmenge derart ein, dass die Menge in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs umso weiter verringert wird und die Menge des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs umso weiter erhöht wird, je höher die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases ist.
  • Weiterhin stellt die ECU (90) als das Steuermittel eine Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs derart ein, dass die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs kleiner ist als eine Mengenreduktion des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs.
  • Es gibt einen Fall, bei dem der HC-Oxidationskatalysator auf einer stromabwärts gelegenen Seite der einen NOx-Adsorptionskatalysator aufweisenden NOx-Adsorptionskatalysatorvorrichtung angebracht ist. Wenn Kraftstoff in den Zylinder (4) eingespritzt wird oder in die Abgaspassage (81) beigegeben wird, oxidiert ein HC-Oxidationskatalysator wie beispielsweise Zer (Ce) in der HC-Oxidationskatalysatorvorrichtung (50) durch den NOx Adsorptionskatalysator in dem LNT (40) hindurchgetretenes HC und CO und erzeugt H2O und CO2.
  • Wenn der HC-Oxidationskatalysator eine niedrige Oxidationsfunktion aufweist oder wenn ein HC-Oxidationskatalysator nicht in der Abgaspassage (81) angebracht ist, wird im Übrigen durch den NOx Adsorptionskatalysator hindurchgetretenes Hydrocarbonat (HC) nicht durch den HC-Oxidationskatalysator in adäquater Weise oxidiert und es besteht die Möglichkeit, dass nicht oxidiertes Hydrocarbonat HC als weißer Rauch an die Außenatmosphäre ausgestoßen wird. Wenn die ECU (90) in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff nutzt, um die Mengenreduktion des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs zu kompensieren, weil die NOx Reduktionsgeschwindigkeit des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs geringer ist als diejenige des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs, wird weiterhin mehr solcher weißer Rauch durch das durch den NOx Adsorptionskatalysator hindurchgetretene Hydrocarbonat (HC) erzeugt. Dementsprechend ist es möglich, die Menge des durch den HC-Oxidationskatalysator hindurch getretenen Hydrocarbonats HC zu verringern und die Bildung von weißem Rauch zu unterdrücken, indem die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs weiter verringert wird als die Mengenreduktion des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung (10) weist ein NOx-Adsorptionskatalysator-Temperaturerfassungsmittel (42) auf. Das NOx-Adsorptionskatalysator-Temperaturerfassungsmittel (42) erfasst die Temperatur des NOx-Adsorptionskatalysators in der NOx-Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40). Das Steuermittel (90) stellt die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs derart ein, dass basierend auf der durch das NOx-Adsorptionskatalysator-Temperaturerfassungsmittel (42) erfassten Temperatur die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs umso weiter verringert wird, je weiter die Temperatur des NOx-Adsorptionskatalysators abnimmt.
  • Wenn die Temperatur des NOx-Adsorptionskatalysators weiter verringert wird, nimmt die NOx Reduktionsgeschwindigkeit ab und Hydrocarbonat (HC) tritt leicht durch den NOx-Adsorptionskatalysator hindurch. Um die Bildung von weißem Rauch zu unterdrücken, der durch das durch den NOx-Adsorptionskatalysator hindurchgetretenen Hydrocarbonat (HC) hervorgerufen wird, steuert die ECU 90 in einer Weise, dass die Mengenerhöhung der in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs kleiner wird als die Mengenreduktion des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs. Dementsprechend stellt die ECU (90) die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs derart ein, dass die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs umso weiter verringert wird, je niedriger die Temperatur des NOx-Adsorptionskatalysators ist. Die obige Einstellung ermöglicht es, eine Menge des Hydrocarbonats zu beschränken und eine Menge des HC von einem Hindurchtreten durch den NOx-Adsorptionskatalysator abzuhalten und so die Bildung von weißem Rauch zu unterdrücken.
  • Weiterhin steuert das Steuermittel (90) die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs derart, dass die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs größer ist als die Mengenreduktion des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs während eines Ausstoßhubes des Zylinders (4) des Motors (2).
  • Wenn der auf der von dem NOx-Adsorptionskatalysator aus betrachtet stromabwärts gelegenen Seite angebrachte HC-Oxidationskatalysator eine hohe Oxidationsfunktion hat, wird der Großteil des durch den NOx-Adsorptionskatalysator hindurch getretenen Hydrocarbonats (HC) in adäquater Weise oxidiert. Dies kann die Bildung von weißem Rauch vermeiden. Dementsprechend ist es annehmbar, die Menge des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs zu erhöhen, selbst wenn der in die Abgaspassage (81) beizugebende Kraftstoff eine niedrigere NOx-Reduktionsgeschwindigkeit hat als der in den Zylinder (4) einzuspritzende Kraftstoff und selbst wenn Hydrocarbonat HC leicht durch den HC-Oxidationskatalysator hindurchtritt. Dementsprechend stellt die ECU (90) die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Abgases derart ein, dass die Mengenerhöhung des Kraftstoffs größer ist als die Mengenreduktion des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs. Dies ermöglicht es, die gleiche NOx Reduktionsleistung aufrecht zu erhalten wie bei dem Fall, wenn der Kraftstoff während des Ausstoßhubes des Zylinders (4) des Motors (2) in den Zylinder (4) eingespritzt wird und kein Kraftstoff in die Abgaspassage (81) beigegeben wird.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung (10) weist ferner ein NOx-Adsorptionskatalysator-Temperaturerfassungsmittel (42) auf. Das NOx-Adsorptionskatalysator-Temperaturerfassungsmittel (42) erfasst die Temperatur des NOx-Adsorptionskatalysator in der NOx-Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40). Das Steuermittel (90) stellt die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs derart ein, dass basierend auf der durch das NOx-Adsorptionskatalysator-Temperaturerfassungsmittel (42) erfassten Temperatur die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs umso weiter erhöht wird, je weiter die Temperatur des NOx-Adsorptionskatalysators abfällt.
  • Wenn es nicht erforderlich ist, eine Gegenmaßnahme gegen das durch den HC-Oxidationskatalysator hindurchtretende Hydrocarbonat HC vorzunehmen und wenn die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs größer ist als die Mengenreduktion des in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoffs, wird die NOx Reduktionsmenge pro Kraftstoffeinheit umso weiter verringert, je weiter die Temperatur des NOx-Adsorptionskatalysators abnimmt. Die ECU (90) stellt die Mengenerhöhung des Kraftstoffs derart ein, dass die Mengenerhöhung des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs umso weiter angehoben wird, je niedriger die Temperatur des NOx-Adsorptionskatalysators ist. Dies macht es möglich, eine NOx Reduktionsmenge aufrecht zu erhalten, die ungefähr gleich ist zu der, die erreicht wird, wenn Kraftstoff nur in den Zylinder (4) eingespritzt wird.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung (10) weist weiterhin das Kraftstoffverdampfungs-Schätzmittel (90) auf. Das Kraftstoffverdampfungs-Schätzmittel (90) schätzt eine Menge von an die Innenwand des Abgasrohres (80) angelagertem Kraftstoff, bevor der Kraftstoff den NOx-Adsorptionskatalysator erreicht. Das Kraftstoffverdampfungs-Schätzmittel (90) schätzt auch eine Menge von Kraftstoff, die an die Innenwand des Abgasrohrs (80) abgeschieden wurde, von der Innenwand verdampft ist, mit dem durch die Abgaspassage (81) fließenden Abgas vermischt ist und schließlich den NOx-Adsorptionskatalysator erreicht. Das Steuermittel (90) stellt die Menge des in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs basierend auf der geschätzten Menge des an die Innenwand des Abgasrohrs (80) angeschlagenen Kraftstoffs und der geschätzten Menge des von der Innenwand verdampften Kraftstoffs ein.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass ein Teil des durch das Kraftstoffeinspeisemittel (60) beigegebenen Kraftstoffs an die Innenwand des Abgasrohrs (80) anhaftet, während der Kraftstoff sich in der Abgaspassage (81) zu der NOx-Adsorptionskatalysatorvorrichtung hin bewegt und den NOx-Adsorptionskatalysator erreicht. Weiterhin wird ein Teil des an der Innenwand anhaftenden Kraftstoffs verdampft und mit dem durch die Abgaspassage (81) hindurchtretenden Abgasfluss vermischt. Das Kraftstoffverdampfungs-Schätzmittel (90) hat einen ROM (Lesespeicher), der ein Kennfeld speichert. Das Kennfeld zeigt eine Beziehung zwischen der Abgasflussgeschwindigkeit, den Temperaturzuständen, der Anhaftmenge des durch das Kraftstoffeinspeiseventil (60) in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoffs und der Verdampfungsmenge des auf der Innenwand des Abgasrohrs (80) anhaftenden Kraftstoffs. Die ECU (90) nimmt als das Steuermittel Bezug auf das Kennfeld und schätzt die Menge des anhaftenden Kraftstoffs (Fd) und die Verdampfungsmenge des anhaftenden Kraftstoffs (Fd) auf Basis der aus dem Kennfeld bezogenen Daten. Die ECU (90) stellt die Kraftstoffeinspeisemenge (Qa) auf Basis der geschätzten Menge ein. Also stellt die ECU (90) als das Steuermittel die Menge des dem durch die Abgaspassage (81) fließenden Abgas beizugebenden Kraftstoffs ein unter Berücksichtigung der Menge des an die Innenwand des Abgasrohrs (80) abzuscheidenden Kraftstoffs und der Menge des Kraftstoffs, der an der Innenwand abgeschieden ist und von der Innenwand des Abgasrohrs (80) verdampft. Diese Steuerung ermöglicht es, die Steuergenauigkeit für die zu dem NOx-Adsorptionskatalysator zu speisende Kraftstoffmenge zu verbessern.
  • Das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) arbeitet als das Verbrennungs-Kraftstoffinjektionsmittel, das zum Einspritzen von Verbrennungskraftstoff in den Zylinder (4) des Motors (2) geeignet ist. Im Allgemeinen ist ein Motor mit einem oder mehreren Zylindern und einem Verbrennungs-Kraftstoffinjektionsmittel wie beispielsweise einem Kraftstoffinjektionsventil ausgestattet. Jedes Injektionsventil spritzt Verbrennungskraftstoff in den entsprechenden Zylinder ein. Demgemäß kann das Kraftstoffinjektionsventil (36) sowohl als das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel als auch als das Verbrennungs-Kraftstoffinjektionsmittel genutzt werden. Dies kann die Gesamtzahl von Bauteilen verringern, die das mit der Abgasreinigungsvorrichtung ausgestattete Motorsystem bilden.
  • Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, wird durch den Fachmann erkannt werden, dass verschiedene Abwandlungen und Alternativen zu diesen Details im Lichte der Gesamtlehre dieser Offenbarung entwickelt werden könnten. Dementsprechend sind die speziellen offenbarten Aufbauten als rein illustrativ anzusehen und sie beschränken nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, den die gesamte Breite der folgenden Ansprüche und aller Äquivalente davon ergibt. BEZUGSZEICHENLISTE
    2 Motor/Verbrennungsmotor engine/internal
    /Viertakt-Dieselmotor combustion engine/four
    cycle diesel engine
    4 Zylinder cylinder
    6 Kolben piston
    7 Ansaugventil intake valve
    8 Auslassventil outlet valve
    9 Brennkammer combustion chamber
    10 Abgasreinigungsvorrichtung exhaust gas purification
    device
    20 Turbolader turbo charger
    22 Turbine turbine
    24 Kompressor compressor
    26 Temperatur- temperature detection
    Erfassungsmittel means
    30 Zwischenkühler intercooler
    32 Drosselventil throttle valve
    34 Luftmassenmessgerät airflow meter
    36 Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel/ cylinder fuel injection
    Kraftstoffinjektionsventil means/fuel injection valve
    40 NOx Adsorptions- NOx adsorption catalyst
    katalysatorvorrichtung/ device/Lean NOx trap
    NOx Speicherkatalysator
    42 NOx Adsorptions- NOx adsorption catalyst
    katalysator-Temperatur- temperature detection
    Erfassungsmittel/LNT- means/LNT temperature
    Temperatursensor sensor
    50 Hydrocarbonat-Oxidations- hydro carbon oxidation
    katalysatorvorrichtung catalyst device
    60 Kraftstoffeinspeisemittel fuel supplying means/
    /Kraftstoffeinspeise- fuel supply means/fuel
    ventil supplying valve
    70 Ansaugrohr intake pipe
    71 Ansaugpassage intake passage
    72 EGR-Rohr/Abgasrückführungsrohr EGR pipe/exhaust gas
    recirculation pipe
    80 Abgasrohr exhaust gas pipe
    81 Abgaspassage exhaust gas passage
    90 Steuermittel/ECU control means/ECU
    (elektronische Steuer- (electronic control
    einheit)/Kraftstoff- unit)/fuel evaporation
    verdampfungs-Schätzmittel estimation means
    Ba Barium barium
    Ce Zer/Cerium cerium
    CeO2 Zeroxid/ Ceriumoxid cerium oxide
    CO Kohlenmonoxid carbon monoxide
    CO2 Kohlendioxid carbon dioxide
    Fd anhaftender Kraftstoff adhered fuel
    Ge Abgasflussgeschwindigkeit exhaust gas flow speed
    LNT NOx Speicherkatalysator lean NOx Trap
    HC Hydrocarbonat hydro carbon
    (Kohlenwasserstoff)
    H2O Wasser water
    NOx Stickoxid nitrogen oxide
    NO Stickstoffmonoxid nitrogen monoxide
    NO2 Stickstoffdioxid nitrogen dioxide
    PM Feststoffpartikel particulate matter
    Pt Platin platinum
    qα Menge des auf der quantity of fuel adhered
    Innenwand des Abgasrohrs to the inner wall of the
    anhaftenden Kraftstoffs exhaust gas pipe
    qβ Menge des verdampften und quantity of fuel
    in die Abgaspassage evaporated and supplied
    beigegebenen Kraftstoffs into the exhaust gas
    passage
    Qa Kraftstoffeinspeisemenge fuel supply quantity
    Qai Kraftstoffeinspeisemenge fuel supply quantity at
    zur Zeit der Beigabe supply time
    Qaf Kraftstoffspeisemenge zur fuel supply quantity at
    Zeit des Eintreffens time of arrival
    ∆Qa Mengenerhöhung der quantity increment of
    Kraftstoffeinspeisemenge fuel supply quantity
    Qc Zylinder-Kraftstoff- cylinder fuel injection
    injektionsmenge quantity
    ∆Qc Mengenreduktion der quantity decrement of
    Zylinder- cylinder fuel injection
    Kraftstoffinjektionsmenge quantity
    Tg Temperatur des Abgases temperature of exhaust
    vor der Turbine gas before turbine
    TLNT LNT-Temperatur LNT temperature
    NOx Adsorptions- NOx adsorption catalyst
    katalysator
    A-F Luft-Kraftstoff Air-to-fuel ratio
    Verhältnis (A-F ratio)
    mageres A-F Verhältnis lean A-F ratio
    fettes A-F Verhältnis rich A-F ratio
    Tragkörper supporting body
    Wabenstruktur-Körper honeycomb structural
    body
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 3788049 [0003, 0063]

Claims (9)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung (10) für einen Motor (2), wobei – der Motor (2) einen Zylinder (4), ein Ansaugrohr (70), ein Abgasrohr (80), einen Turbolader (20), ein Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) und ein Kraftstoffeinspeisemittel (60) aufweist, wobei – der Turbolader (20) eine Turbine (22) und einen Kompressor (24) umfasst und wobei die Turbine (22) an dem Abgasrohr (70) angebracht ist und durch aus dem Zylinder (4) ausgestoßenes Abgas rotiert wird, und wobei das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) Kraftstoff in den Zylinder (4) einspritzt, um den Kraftstoff mit Abgas im Zylinder (4) zu vermischen, und wobei das Kraftstoffeinspeisemittel (60) Kraftstoff in das Abgas beigibt, das durch eine Abgaspassage (81) des Abgasrohres (80) fließt, um den Kraftstoff mit dem Abgas zu vermischen, und wobei die Abgasreinigungsvorrichtung (10) dazu geeignet ist, in dem aus dem Zylinder (4) des Motors (2) ausgestoßenen Abgas enthaltenes NOx zu beseitigen unter Nutzung von zumindest durch das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) eingespritztem und/oder durch das Kraftstoffeinspeisemittel (60) beigegebenem Kraftstoff, – wobei die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst: – eine NOx Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40), die einen NOx Adsorptionskatalysator aufweist, welcher auf der von dem an dem Abgasrohr (80) angebrachten Kraftstoffeinspeisemittel (60) aus betrachtet stromabwärts gelegenen Seite angebracht ist, und wobei der NOx Adsorptionskatalysator Stickoxide (NOx) adsorbiert, welche in dem Abgas enthalten sind, das in der Abgaspassage (81) des Abgasrohrs (80) fließt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A-F Verhältnis) des Abgases mager ist, und wobei der NOx Adsorptionskatalysator das durch den NOx Adsorptionskatalysator adsorbierte NOx reduziert, wenn das A-F Verhältnis des Abgases fett ist; – ein Temperaturerfassungsmittel (26) zur Erfassung einer Temperatur (Tg) des Abgases, welches aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßen wird; und – ein Steuermittel (90) zur Einstellung einer Menge (Qc) an durch das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) einzuspritzendem Kraftstoff und einer Menge (Qa) an durch das Kraftstoffeinspeisemittel (60) in die Abgaspassage (81) beizugebendem Kraftstoff, wobei das Steuermittel (90) das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) und das Kraftstoffeinspeisemittel (60) derart steuert, dass die Menge (Qc) an in den Zylinder (4) durch das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) einzuspritzendem Kraftstoff umso mehr verringert wird und die Menge (Qa) an durch das Kraftstoffeinspeisemittel (60) in die Abgaspassage (81) beizugebendem Kraftstoff umso mehr erhöht wird, je weiter die Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases ansteigt.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (90) mindestens einen Wert der Motordrehzahl (Ne) und/oder der Motorlast bezieht, wobei das Steuermittel (90) ohne Berücksichtigung der Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases die Menge (Qc) an in den Zylinder (4) zu speisendem Kraftstoff auf einen Wert größer/gleich 0 (Null) setzt und die Menge (Qa) an in die Abgaspassage (81) des Abgasrohres (80) beizugebendem Kraftstoff auf 0 (Null) setzt, wenn die Motordrehzahl (Ne) nicht höher (kleiner/gleich) ist als ein vorbestimmter erster Drehzahl-Schwellenwert oder wenn die Motorlast nicht höher (kleiner/gleich) ist als ein vorbestimmter erster Motorlast-Schwellenwert.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (90) zumindest einen Wert der Motordrehzahl (Ne) und/oder der Motorlast bezieht, wobei das Steuermittel die Menge (Qc) an in den Zylinder (4) einzuspritzendem Kraftstoff und die Menge (Qa) an in die Abgaspassage (81) beizugebendem Kraftstoff derart steuert, dass ohne Berücksichtigung der Temperatur (Tg) des aus dem Zylinder (4) zur Turbine (22) ausgestoßenen Abgases die Menge (Qc) an in den Zylinder (4) einzuspritzendem Kraftstoff umso mehr verringert wird und die Menge (Qa) an in die Abgaspassage (81) des Abgasrohres (80) beizugebendem Kraftstoff umso mehr erhöht wird, je weiter die Motordrehzahl (Ne) oder die Motorlast ansteigt, wenn die Motordrehzahl nicht geringer (d.h. größer oder gleich) ist als ein vorbestimmter zweiter Drehzahl-Schwellenwert, welcher höher ist als der vorbestimmte erste Drehzahl-Schwellenwert, und/oder wenn die Motorlast nicht geringer (d.h. größer oder gleich) ist als ein vorbestimmter zweiter Motorlast-Schwellenwert, welcher höher ist als der vorbestimmte erste Motorlast-Schwellenwert.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (90) eine Mengenerhöhung (∆Qa) für den in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff derart einstellt, dass die Mengenerhöhung (∆Qa) für den in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff geringer ist als eine Mengenreduzierung (∆Qc) für den in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoff.
  5. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung (10) ein NOx Adsorptionskatalysator-Temperatur-Erfassungsmittel (42) aufweist, das zur Erfassung einer Temperatur des NOx Adsorptionskatalysators in der NOx Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40) ausgebildet ist, wobei das Steuermittel (90) die Mengenerhöhung (∆Qa) für den in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff derart einstellt, dass auf Basis der durch das NOx Adsorptionskatalysator-Temperatur-Erfassungsmittel (42) erfassten Temperatur die Mengenerhöhung (∆Qa) für den in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff umso mehr verringert wird, je weiter die Temperatur des Adsorptionskatalysators abnimmt.
  6. Abgasreinigungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (90) die Mengenerhöhung (∆Qa) für den in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff derart steuert, dass die Mengenerhöhung (∆Qa) für den in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff größer ist als die Mengenreduktion (∆Qc) für den in den Zylinder (4) einzuspritzenden Kraftstoff.
  7. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung (10) weiterhin ein NOx Adsorptionskatalysator-Temperatur-Erfassungsmittel (42) aufweist, das zur Erfassung einer Temperatur des NOx Adsorptionskatalysators in der NOx Adsorptionskatalysatorvorrichtung (40) ausgebildet ist, wobei das Steuermittel (90) die Mengenerhöhung (∆Qa) für den in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff derart steuert, dass auf Basis der durch das NOx Adsorptionskatalysator-Temperatur-Erfassungsmittel (42) erfassten Temperatur die Mengenerhöhung (∆Qa) für den in die Abgaspassage (81) beizugebenden Kraftstoff umso mehr vergrößert wird, je weiter die Temperatur des NOx Adsorptionskatalysators abnimmt.
  8. Abgasreinigungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung (10) weiterhin ein Kraftstoffverdampfung-Schätzmittel (90) aufweist, das dazu geeignet ist, eine Kraftstoffmenge zu schätzen, die an der Innenwand des Abgasrohres (80) anhaftet bevor der Kraftstoff den NOx Adsorptionskatalysator erreicht, und das weiter dazu geeignet ist, eine Kraftstoffmenge zu schätzen, die an der Innenwand des Abgasrohrs (80) anhaftet und von der Innenwand verdampft und in das durch die Abgaspassage (81) fließende Abgas beigegeben wird und den NOx Adsorptionskatalysator erreicht, wobei das Steuermittel (90) auf Basis der geschätzten Menge von an der Innenwand des Abgasrohrs (80) anhaftendem Kraftstoff und der Menge des von der Innenwand verdampften Kraftstoffs die Menge an in das Abgas beizugebendem Kraftstoff einstellt.
  9. Abgasreinigungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinder-Kraftstoffinjektionsmittel (36) als Verbrennungskraftstoff-Einspritzmittel (36) zum Einspritzen von Verbrennungskraftstoff in den Zylinder (4) des Motors (2) agiert.
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