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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 10. Juli 2018 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0080151 , deren gesamter Inhalt hierin für alle Zwecke durch diese Bezugnahme aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Regenerieren eines Benzinpartikelfilters (GPF) und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Regenerieren eines Benzinpartikelfilters unter Verwendung eines elektrischen Laders.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Ein herkömmlicher Dieselmotor, der nur die Luft durch einen Zylinder ansaugt und drückt und dann Dieselkraftstoff zum Zünden einspritzt, hat das Problem der Emission von Feinstaub (PM), da jedoch ein Motor mit Benzin-Direkteinspritzung, der direkt Kraftstoff in den Zylinder einspritzt, seit Neustem bei einem Ottomotor gemäß einem Trend einer hohen Leistung und eines hohen Wirkungsgrads des Motors eingesetzt wird, wird ein Auftreten von Feinstaub (PM) aufgrund einer Zunahme einer unvollständigen Verbrennungszone in einer Verbrennungskammer problematisch. Um das Auftreten des PM zu lösen, werden Forschung und Entwicklung, wie z. B. die Anwendung eines Benzinpartikelfilters, der als Rußfilter im Dieselmotor vorgesehen ist, aktiv durchgeführt. Der im Benzinpartikelfilter gesammelte Ruß wird nur entfernt, wenn er mit Sauerstoff kombiniert und bei einer bestimmten Temperatur oder höher verbrannt wird, was als „Regeneration“ des Benzinpartikelfilters bezeichnet wird. Bei den meisten herkömmlichen Benzinpartikelfiltersystemen ist der Benzinpartikelfilter stromabwärts eines Dreiwegekatalysators angeordnet, oder der Dreiwegekatalysator und der Benzinpartikelfilter haben das gleiche Gehäuse. Um den Ruß zu entfernen, wird herkömmlicherweise ein Verfahren zum Beschleunigen einer Verbrennung des Rußes durch Erfassen einer Zündzeit zum Erhöhen einer Temperatur eines Abgases, oder ein Erhöhen einer Sauerstoffkonzentration durch Einstellen eines Zielsteuer-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf einen höheren Wert als 1, was ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, verwendet. Im vorliegenden Fall kann jedoch aufgrund einer verdünnten Mischgaszusammensetzung die Verbrennungskammer des Motors nicht mit dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gezündet werden, und ein Hochtemperaturgas mit dem reduzierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird ebenfalls in den Dreiwegekatalysator eingeleitet, der am vorderen Endabschnitt des Benzinpartikelfilters angeordnet ist. Wenn das Hochtemperatur-Abgas mit dem reduzierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch den Dreiwegekatalysator strömt, wird die Reinigungseffizienz des Dreiwegekatalysators selbst verringert und die Temperatur des Abgases im Katalysator unnötig erhöht, was sich nachteilig auf die Haltbarkeit des Katalysators selbst auswirken kann.
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Die Informationen, die in diesem Abschnitt der Erfindung enthalten sind, dienen lediglich der Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und können nicht als Bestätigung oder als Form einer Andeutung aufgefasst werden, dass diese Informationen den bereits bekannten Stand der Technik bilden, der einem Fachmann bekannt ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein System zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters vorzusehen, welches die Vorteile des Regenerierens des Benzinpartikelfilters durch Anbringen elektrischer Lader an zwei Einlassleitungen, die jeweils Luft in eine Verbrennungskammer eines Motors liefern, und durch Anbringen einer Regenerationsluftleitung, die direkt mit dem vorderen Endabschnitt des Benzinpartikelfilters verbunden ist, ohne die Verbrennungskammer von einer der zwei Einlassleitungen aus zu durchlaufen, aufweist, um dadurch dem Benzinpartikelfilter durch die Regenerationsluftleitung Luft zuzuführen, wenn die Regenerierung der Benzinpartikelfilter erforderlich ist.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein System zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters vorzusehen, welches aufweist: einen Motor, der mindestens eine Verbrennungskammer aufweist, die eine Antriebskraft durch eine Verbrennung von Kraftstoff erzeugt; ein Abgasrohr, das mit dem Motor verbunden ist und durch das Abgas strömt; eine Katalysatorvorrichtung, die an dem Abgasrohr montiert ist und das Abgas reinigt; den Benzinpartikelfilter, der an einem hinteren Endabschnitt der Katalysatorvorrichtung des Abgasrohrs montiert ist und ein in dem Abgas enthaltenes Partikelmaterial sammelt; eine erste Einlassleitung und eine zweite Einlassleitung, welche der Verbrennungskammer Luft zuführen; einen ersten elektrischen Lader und einen zweiten elektrischen Lader, die jeweils an der ersten Einlassleitung und der zweiten Einlassleitung angeordnet sind; eine Bypassleitung, die einen ersten Punkt stromabwärts des ersten Laders der ersten Einlassleitung und einen zweiten Punkt stromaufwärts des zweiten Laders der zweiten Einlassleitung miteinander verbindet; ein erstes Einlassventil, das stromabwärts des ersten Punktes der ersten Einlassleitung angeordnet ist; ein zweites Einlassventil, das stromaufwärts des zweiten Punktes der zweiten Einlassleitung angeordnet ist; ein Bypassventil, das an der Bypassleitung angeordnet ist; und eine Regenerationsluftleitung, welche die erste Einlassleitung oder die Bypassleitung zwischen dem ersten elektrischen Lader, dem ersten Einlassventil und dem Bypassventil mit der Auslassleitung zwischen der Katalysatorvorrichtung und dem Benzinpartikelfilter verbindet, um von dem ersten Lader eingesaugte Luft zum Benzinpartikelfilter zuzuführen.
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Das System kann ferner eine Steuerung aufweisen, die zum Steuern des ersten und des zweiten elektrischen Laders, des ersten und des zweiten Einlassventils und des Bypassventils ausgestaltet ist.
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Das System kann ferner ein Steuerventil aufweisen, das an der Bypassleitung angeordnet ist, um eine Strömungsrichtung oder eine Strömungsrate der durch die Regenerationsluftleitung strömenden Luft zu steuern, wobei die Steuerung ferner das Steuerventil steuern kann.
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Das System kann ferner einen Differenzdrucksensor aufweisen, der einen Differenzdruck zwischen einem vorderen Endabschnitt und einem hinteren Endabschnitt des Benzinpartikelfilters misst, wobei, wenn der von dem Differenzdrucksensor gemessene Differenzdruck ein vorbestimmter Wert oder mehr ist, kann die Steuerung ausgestaltet sein, um zu bestimmen, dass eine Zwangsregenerationsbedingung des Benzinpartikelfilters erfüllt ist.
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Wenn die Steuerung ausgestaltet ist, um zu bestimmen, dass die Zwangsregenerationsbedingung erfüllt ist, kann die Steuerung das erste Einlassventil schließen, das Bypassventil schließen und den ersten elektrischen Lader antreiben, um die durch die erste Einlassleitung strömende Luft zwangsweise zu dem Benzinpartikelfilter durch die Regenerationsluftleitung zu senden.
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Die erste Einlassleitung und die zweite Einlassleitung können sich an einer Haupteinlassleitung verbinden, und ein Hauptkühler kann an der Haupteinlassleitung angebracht sein.
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Das System kann ferner einen Hilfs-Ladeluftkühler aufweisen, der an der Bypassleitung angeordnet ist.
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Das Bypassventil kann stromaufwärts des Hilfs-Ladeluftkühlers angeordnet sein.
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Das System kann ferner ein Drosselventil aufweisen, das eine Strömungsrate steuert, die der Verbrennungskammer durch die erste Einlassleitung oder die zweite Einlassleitung zugeführt wird.
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Die Katalysatorvorrichtung kann eine Dreiwege-Katalysatorvorrichtung sein.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Benzinpartikelfilter zwangsweise regeneriert wird, die Luft direkt dem Benzinpartikelfilter zugeführt, wodurch es möglich wird, eine Abnahme der Katalysatorreinigungswirksamkeit und eine unnötige Erhöhung der Katalysatortemperatur zu vermeiden.
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Ferner wird die Abnahme der Katalysatorreinigungswirksamkeit verhindert, wodurch es möglich wird, die Abgasmenge zu reduzieren, und die Erhöhung der Katalysatortemperatur wird verhindert, wodurch es möglich wird, zur Erhöhung der Haltbarkeit des Katalysators beizutragen.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die aus den beigefügten Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, ersichtlich sind oder ausführlicher dargelegt werden, welche gemeinsam dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Konzeptansicht, die beispielhaft eine Ausgestaltung eines Systems zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht, die beispielhaft einen Luftstrom eines Falls darstellt, in dem der Benzinpartikelfilter nicht zwangsweise regeneriert wird.
- 2 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung des Systems zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 3 ist eine Konzeptansicht, die beispielhaft eine Ausgestaltung eines Systems zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht, die beispielhaft einen Luftstrom eines Falls darstellt, in dem der Benzinpartikelfilter zwangsweise regeneriert wird.
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Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, welche die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin enthalten sind, einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die besonders beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich Bezugszahlen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung in den verschiedenen Figuren der Zeichnung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nun wird detailliert auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (-en) Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung die vorliegende Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen einschränken soll. Andererseits sollen die vorliegenden Erfindung (-en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die in den Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung einbezogen werden können, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
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Eine Beschreibung für Inhalte, die nicht mit der vorliegenden Erfindung verbunden sind, wird weggelassen, um die vorliegende Erfindung klar zu beschreiben, und gleiche Bezugszahlen bezeichnen in der gesamten Beschreibung gleiche Elemente.
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Da ferner Größen und Dicken der jeweiligen Komponenten zur Vereinfachung der Erläuterung willkürlich in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf den in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Inhalt beschränkt. Darüber hinaus wurden die Dicken übertrieben dargestellt, um offensichtlich mehrere Teile und Regionen darzustellen.
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Nachfolgend wird ein Motorsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 ist eine Konzeptansicht, die beispielhaft eine Ausgestaltung eines Systems zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht, die beispielhaft einen Luftstrom eines Falls darstellt, in dem der Benzinpartikelfilter nicht zwangsweise regeneriert wird und 3 ist eine Konzeptansicht, die beispielhaft eine Ausgestaltung eines Systems zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht, die beispielhaft einen Luftstrom eines Falls darstellt, in dem der Benzinpartikelfilter zwangsweise regeneriert wird.
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Wie in den 1 bis 3 dargestellt, weist das System zum zwangsweise Regenerieren eines Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Motor 10, der eine Verbrennungskammer 11 aufweist, die eine Antriebskraft durch eine Verbrennung von Kraftstoff erzeugt, erste und zweite Einlassleitungen 20 und 30, die mit der Verbrennungskammer 11 verbunden sind, um der Verbrennungskammer 11 Luft zuzuführen, und einen ersten und einen zweiten elektrischen Lader 25 und 35, die jeweils an der ersten und der zweiten Einlassleitung 20 und 30 angeordnet sind, auf. Des Weiteren weist das System zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters ferner ein Abgasrohr 80 zum Ableiten eines in der Verbrennungskammer 11 erzeugten Abgases an die Außenseite eines Fahrzeugs, eine Katalysatorvorrichtung 60, die an dem Abgasrohr 80 angebracht ist, um enthaltene Schadstoffe zu entfernen, und ein Benzinpartikelfilter 70, der an der Abgasleitung 80 stromabwärts der Katalysatorvorrichtung 60 montiert ist, um im Abgas enthaltene Partikel zu sammeln und zu entfernen, auf.
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Der Motor 10 kann ferner einen Einlasskrümmer 13, der selektiv mit der Verbrennungskammer 11 verbunden werden kann, um Luft zuzuführen, und einen Abgaskrümmer 17, der die Verbrennungskammer 11 und das Abgasrohr 80 selektiv miteinander verbindet, um das Abgas nach außerhalb des Fahrzeugs abzulassen, welches in der Verbrennungskammer 11 erzeugt wird, aufweisen. Der Motor 10 kann ein Benzinmotor sein (d. H. eine Zündkerze ist in der Verbrennungskammer angeordnet). Ferner kann der Motor 10 ein Benzin-Direkteinspritzmotor (GDI-Motor) sein, der Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 11 einspritzt. Die Art des Motors 10 ist nicht notwendigerweise auf den Benzinmotor, insbesondere den GDI-Motor, beschränkt. Obwohl die Zeichnungen zeigen, dass der Motor 10 vier Verbrennungskammern 11 aufweist, ist die Anzahl der Verbrennungskammern 11 nicht notwendigerweise auf vier beschränkt.
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Die Katalysatorvorrichtung 60 kann eine Dreiwege-Katalysatorvorrichtung sein. Die Dreiwegekatalysatorvorrichtung reduziert CO, HC und NOx im Benzinabgas. In der Dreiwegekatalysatorvorrichtung werden CO und HC durch Oxidationsreaktion in eine unschädliche Komponente umgewandelt, und gleichzeitig wird NOx durch eine Reduktionsreaktion in die harmlose Komponente umgewandelt. Edelmetallkomponenten von Platin (Pt) / Palladium (Pd) / Rhodium (Rh) einschließlich Palladium (Pd) werden in der Dreiwegekatalysatorvorrichtung verwendet, und Pd beschleunigt die Oxidationsreaktion, die hauptsächlich CO und HC reduziert, und Rh beschleunigt die Reduktionsreaktion von NOx. Der Benzinpartikelfilter 70 bezieht sich auf eine Vorrichtung, die ein in dem Abgas des Ottomotors enthaltenes Partikelmaterial (PM) sammelt. Das Partikelmaterial bezieht sich auf alle Emissionskomponenten mit Ausnahme einer Kondensationskomponente unter den Fahrzeugemissionskomponenten, die bei einer bestimmten Temperatur oder darunter mit Luft verdünnt und in einem Filter gesammelt werden. Ein Ruß, bei dem es sich um eine Art Feststoffteilchen handelt, wird durch unvollständige Verbrennung von Kraftstoff in der Verbrennungskammer 11 des Motors 10 erzeugt. In einem Fall, in dem sich der Ruß im Benzinpartikelfilter 70 ansammelt, kann sich die Leistung des Benzinpartikelfilters 70 verschlechtern. Um den Leistungsabfall zu verhindern, wird der Ruß in dem Benzinpartikelfilter 70 durch Verbrennen des Rußes entfernt, was als „Regeneration“ des Benzinpartikelfilters 70 bezeichnet wird. Die Regeneration kann weitgehend in natürliche Regeneration und Zwangsregeneration eingeteilt werden. Die natürliche Regeneration bedeutet, dass der in dem Benzinpartikelfilter 70 angesammelte Ruß auf natürliche Weise ohne künstliche Manipulation durch die Steuerung regeneriert wird, und die Zwangsregeneration bedeutet eine Regeneration, die durch zwangsweise Temperaturerhöhung des Abgases unter dem Steuern der Steuerung und zwangsweiser Sauerstoffzufuhr zum Benzinpartikelfilter 70 bewirkt wird.
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Die von außen in das Fahrzeug eingeleitete Luft wird durch einen Luftfilter 52 gefiltert, durch die erste und die zweite Einlassleitung 20 und 30 einer Haupteinlassleitung 50 zugeführt und dann durch ein Drosselventil 15 der Verbrennungskammer 11 zugeführt ein. Ein Hauptkühler 54 kann an der Haupteinlassleitung 50 angeordnet sein. Der Hauptkühler 54 kann die durch die Haupteinlassleitung 50 strömende Luft kühlen.
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Ein erster elektrischer Lader 25 ist an der ersten Einlassleitung 20 angeordnet, und ein zweiter elektrischer Lader 35 ist an der zweiten Einlassleitung 30 angeordnet. Der erste und der zweite elektrische Lader 25 und 35 sollen verdichtete Luft der Verbrennungskammer 11 zuführen und weisen einen Motor und einen elektrischen Kompressor auf. Der elektrische Kompressor wird durch den Motor betrieben, um die Luft gemäß den Betriebsbedingungen zu verdichten und die verdichtete Luft der Verbrennungskammer 11 zuzuführen.
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Eine Bypassleitung 40, welche die erste Einlassleitung 20 und die zweite Einlassleitung 30 miteinander verbindet, ist zwischen der ersten Einlassleitung 20 und der zweiten Einlassleitung 30 angeordnet. Das heißt, die Bypassleitung 40 verzweigt sich an einem ersten Punkt die erste Einlassleitung 20 und mündet an einem zweiten Punkt der zweiten Einlassleitung 30. Der erste Punkt befindet sich stromabwärts des ersten elektrischen Laders 25 an der ersten Einlassleitung 20 und der zweite Punkt befindet sich stromaufwärts von der zweiten elektrischen Lader 35 an der zweiten Einlassleitung 30. Daher kann die von dem ersten elektrischen Lader 25 angesaugte Luft von der ersten Einlassleitung 20 durch die Bypassleitung 40 zur zweiten Einlassleitung 30 strömen und dann in die Haupteinlassleitung 50 mittels des zweiten elektrischen Laders 35, falls erforderlich, strömen.
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Ein erstes Einlassventil 27 ist an der ersten Einlassleitung 20 angeordnet. Das erste Einlassventil 27 kann stromabwärts des ersten Punkts an der ersten Einlassleitung 20 angeordnet sein. Eine Strömungsrate, die durch die erste Einlassleitung 20 verläuft, kann durch einen Öffnungsbetrag des ersten Einlassventils 27 eingestellt werden.
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Ein zweites Einlassventil 37 ist an der zweiten Einlassleitung 30 angeordnet. Das zweite Einlassventil 37 kann stromaufwärts des zweiten Punkts an der zweiten Einlassleitung 30 angeordnet sein. Eine Strömungsrate, die durch die zweite Einlassleitung 30 verläuft, kann durch einen Öffnungsbetrag des zweiten Einlassventils 37 eingestellt werden.
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Ein Bypassventil 47 ist an der Bypassleitung 40 angeordnet. Das Bypassventil 47 kann eine Strömungsrate einstellen, die durch die Bypassleitung 40 strömt. Ein Hilfs-Ladeluftkühler 43 kann an der Bypassleitung 40 angeordnet sein. Die durch die Bypassleitung 43 strömende Luft wird durch den Hilfs-Ladeluftkühler 43 gekühlt. Das Bypass-Ventil 47 kann stromaufwärts des Hilfs-Ladeluftkühlers 43 angebracht sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Die durch die erste Einlassleitung 20 oder die zweite Einlassleitung 30 eingeleitete Luft mündet an der Haupteinlassleitung 50. Die Luft wird durch den Hauptkühler 54 gekühlt, der an der Haupteinlassleitung 50 angeordnet ist, und wird dann zum Einlasskrümmer 13 durch Druck geleitet. Das Drosselventil 15 ist an dem Einlasskrümmer 13 so montiert, dass eine der Verbrennungskammer 11 zugeführte Strömungsrate eingestellt wird.
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Das System zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ferner eine Regenerationsluftleitung 24 zum zwangsweisen Zuführen der Luft der ersten Einlassleitung 20 zu dem Benzinpartikelfilter 70 auf. Die Regenerationsluftleitung 24 verbindet die erste Einlassleitung 20 oder die Bypassleitung 40 zwischen dem ersten elektrischen Lader 25, dem ersten Einlassventil 27 und dem Bypassventil 47 mit der Auslassleitung 80 zwischen der Katalysatorvorrichtung 60 und dem Benzinpartikelfilter 70. Dementsprechend kann die von dem ersten elektrischen Lader 25 angesaugte Luft durch die Regenerationsluftleitung 24 dem Abgasrohr 80 zugeführt werden, das sich stromaufwärts des Benzinpartikelfilters 70 befindet. Daher kann Sauerstoff zum Verbrennen des in dem Benzinpartikelfilter 70 gesammelten Ruß direkt dem Benzinpartikelfilter 70 zugeführt werden. Ein Steuerventil 22 kann an der Regenerationsluftleitung 24 angeordnet sein. Das Steuerventil 22 ermöglicht, dass die durch die Regenerationsluftleitung 24 strömende Luft in Richtung des Benzinpartikelfilters 70 strömt, und verhindert, dass der Auslass des Abgasrohrs 80 zurück zur ersten Einlassleitung 20 strömt. Das Steuerventil 22 kann eine Rückschlagventil 22 sein, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Das System zum zwangsweise Regenerieren des Benzinpartikelfilters 70 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Differenzdrucksensor 100, der einen Differenzdruck misst, der eine Differenz zwischen einem Einlassdruck des Benzinpartikelfilters 70 und einen Auslassdruck davon ist, und eine Steuerung 90 aufweisen, die bestimmt, ob eine Zwangsregenerationsbedingung des Benzinpartikelfilters 70 erfüllt ist oder nicht, basierend auf dem vom Differenzdrucksensor 100 gemessenen Differenzdruck (siehe 2). Hier kann die Zwangsregenerationsbedingung in einem Fall erfüllt sein, in dem der Differenzdruck zwischen einem vorderen Endabschnitt und einem hinteren Endabschnitt des Benzinpartikelfilters 70, der von dem Differenzialdrucksensor 100 gemessen wird, ein vorbestimmter Wert oder mehr ist. Das heißt, in dem Fall, in dem sich der Ruß im Benzinpartikelfilter 70 ansammelt, wird der Differenzdruck zwischen dem vorderen Endabschnitt und dem hinteren Endabschnitt des Benzinpartikelfilters 70 erhöht. In dem Fall, in dem der Differenzdruck zwischen dem vorderen Endabschnitt und dem hinteren Endabschnitt des Benzinpartikelfilters 70 der vorbestimmte Wert oder mehr beträgt, ist es erforderlich, da sich die Leistung des Benzinpartikelfilters 70 verschlechtert, den Ruß in dem Benzinpartikelfilter 70 zu entfernen. Der vorbestimmte Wert ist ein beliebiger Wert, der vom Fachmann ausgewählt wird.
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2 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung des Systems zum zwangsweisen Regenerieren eines Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Wie in 2 gezeigt, wird das System zum zwangsweisen Regenerieren des Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die Steuerung 90 gesteuert.
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Die Steuerung 90 ist mit dem Differenzdrucksensor 100 verbunden, um den Differenzdruck zwischen dem vorderen Endabschnitt und dem hinteren Endabschnitt des Benzinpartikelfilters 70 zu empfangen, der durch den Differenzdrucksensor 100 gemessen wird. Ferner bestimmt die Steuerung 90, ob oder nicht die Zwangsregenerationsbedingung auf der Grundlage des Differenzdrucks erfüllt ist. Des Weiteren steuert die Steuerung 90 den ersten und den zweiten elektrischen Lader 25 und 35, das erste und das zweite Einlassventil 27 und 37, das Bypassventil 47 und das Steuerventil 22 basierend darauf, ob die Zwangsregenerationsbedingung erfüllt ist oder nicht. Der Zwangsregenerationszustand bezieht sich auf einen Fall, in dem der vom Differenzdrucksensor 100 gemessene Differenzdruck als vorbestimmter Wert oder mehr gemessen wird, d. H. ein Fall, in dem die Leistung des Benzinpartikelfilters 70 aufrechterhalten wird, wenn der im Benzinpartikelfilter 70 angesammelte Ruß entfernt wird.
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Ferner kann das System zum zwangsweise Regenerieren des Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine Motordrehzahlerfassungseinheit 110 aufweisen, die eine Drehzahl des Motors 10 erfasst und die erfasste Drehzahl des Motors 10 an die Steuerung 90 überträgt.
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Wenn die Zwangsregenerationsbedingung nicht erfüllt ist, steuert die Steuerung 90 das erste und das zweite Einlassventil 27 und 37 und das Bypassventil 47 gemäß einer von der Motordrehzahlerfassungseinheit 110 erhaltenen Drehzahl des Motors 10. Die Steuerung 90 steuert das Drosselventil 15, um die der Verbrennungskammer 11 zugeführte Strömungsrate zu steuern.
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Im Folgenden wird ein Betrieb des Systems zum zwangsweisen Regenerieren des Benzinpartikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert um einen Luftstrom mit Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
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Ein Luftstrom eines Falls, in dem die Steuerung 90 bestimmt, dass die Zwangsregenerationsbedingung des Benzinpartikelfilters 70 nicht erfüllt ist, da gemessen wird, dass der Differenzdruck, der von dem Differenzdrucksensor 100 gemessen wird, kleiner ist als der vorbestimmte Wert, wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Wenn die Steuerung 90 bestimmt, dass der Motor 10 sich durch die von der Motordrehzahlerfassungseinheit 110 erfasste Drehzahl des Motors 10 mit hoher Geschwindigkeit dreht, kann die Steuerung 90 eine Steuerung durchführen, so dass das erste und das zweite Einlassventil 27 und 37 geöffnet sind und das Bypassventil 47 geschlossen ist, wie in 1 dargestellt.
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Daher können sich die von dem ersten elektrischen Lader 25 angesaugte Luft und die von dem zweiten elektrischen Lader 35 angesaugte Luft an der Haupteinlassleitung 50 jeweils durch die erste Einlassleitung 20 und die zweite Einlassleitung 30, falls notwendig, verbinden, und kann der Verbrennungskammer 11 durch den Einlasskrümmer 13 zugeführt werden.
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Im vorliegenden Fall kann die der Verbrennungskammer 11 zugeführte Strömungsrate durch die Steuerung 90 eingestellt werden, die den Öffnungsbetrag des Drosselventils 15 steuert.
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Obwohl in 1 nicht dargestellt ist, kann, wenn die Steuerung 90 bestimmt, dass sich die Maschine 10 mit einer niedrigen Geschwindigkeit oder einer mittleren Geschwindigkeit durch die Drehzahl der Maschine 10 dreht, die von der Motordrehzahlerfassungseinheit 110 erfasst wird, die Steuerung 90 eine Steuerung durchführen, so dass das erste und das zweite Einlassventil 27 und 37 geschlossen sind und das Bypassventil 47 geöffnet ist.
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Die von dem ersten elektrischen Lader 25 angesaugte Luft kann durch die Bypassleitung 40 von der ersten Einlassleitung 20 zu der zweiten Einlassleitung 30 strömen und dann der Verbrennungskammer 11 über den Einlasskrümmer 13 durch die Haupteinlassleitung 50 mittels des zweiten elektrischen Laders 35, falls erforderlich, zugeführt werden.
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Im vorliegenden Fall kann die Strömungsrate durch die Steuerung 90 eingestellt werden, die den Öffnungsbetrag des Drosselventils 15 steuert.
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Ferner kann eine Referenz zum Bestimmen, ob die Drehzahl des Motors 10 eine niedrige, eine niedrige und mittlere Geschwindigkeit, oder eine hohe Geschwindigkeit ist, vom Fachmann willkürlich eingestellt werden.
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Ein Luftstrom eines Falls, in dem die Steuerung 90 bestimmt, dass die Zwangsregenerationsbedingung des Benzinpartikelfilters 70 erfüllt ist, da der von dem Differenzdrucksensor 100 gemessene Differenzdruck als der vorbestimmten Wert oder mehr gemessen wird, wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt, führt, wenn die Steuerung 90 bestimmt, dass die Zwangsregenerationsbedingung des Benzinpartikelfilters 70 erfüllt ist, die Steuerung 90 eine Steuerung durch, so dass das erste Einlassventil 27 und das Bypassventil 47 geschlossen sind und das zweite Einlassventil 37 geöffnet ist.
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Wenn das erste Einlassventil 27 und das Bypassventil 47 geschlossen sind, treibt die Steuerung 90 den ersten elektrischen Lader 25 an, um die Luft anzusaugen, und die Luft wird einem vorbestimmten Raum zugeführt, der von dem ersten Einlassventil 27, dem Bypassventil 47 und dem ersten elektrischen Lader 25 umgeben ist.
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Die Luft wird dem Benzinpartikelfilter 70 durch die Regenerationsluftleitung 24 zugeführt, die in der ersten Einlassleitung 20 oder der Bypassleitung 40 angeordnet ist.
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Im vorliegenden Fall öffnet die Steuerung 90 das Steuerventil 22 nur in einem Fall, in dem ein Luftdruck in dem vorbestimmten Raum höher ist als ein Druck des Abgases des Benzinpartikelfilters 70, wodurch dies möglich zu verhindern, dass das Abgas von dem Benzinpartikelfilter 70 in den vorbestimmten Raum zurückströmt.
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Ferner kann die Steuerung 90 einen Öffnungsbetrag des Steuerventils 22 steuern, um die Strömungsrate zu steuern, die dem Benzinpartikelfilter 70 zugeführt wird.
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Das Steuerventil 22 kann ein Rückschlagventil sein. In diesem Fall wird dem Benzinpartikelfilter 70 nur in dem Fall Luft zugeführt, in dem der Druck der Luft in dem vorbestimmten Raum höher ist als der Druck des Abgases des Benzinpartikelfilters 70, und dies möglich zu verhindern, dass das Abgas vom Benzinpartikelfilter 70 in den vorbestimmten Raum zurückströmt.
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In dem vorliegenden Fall wird die von außen zugeführte Luft der Verbrennungskammer 11 durch die zweite Einlassleitung 30 zugeführt. Die Steuerung 90 steuert den Öffnungsbetrag des Drosselventils 15 zu der Strömungsrate der der Verbrennungskammer 11 zugeführten Luft.
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Das Verfahren beschleunigt die Verbrennung des Rußes durch die Luft, die dem Benzinpartikelfilter 70 zugeführt wird, wodurch es möglich wird, den Benzinpartikelfilter 70 zwangsweise zu regenerieren.
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Ferner wird das Drosselventil 15 so gesteuert, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 11 ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, wodurch es möglich wird, die Leistung der Katalysatorvorrichtung zu verbessern.
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Das System ist auf alle allgemeinen Fahrzeuge, Mild-Hybridfahrzeuge und Hybridfahrzeuge anwendbar.
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Zur Erleichterung der Erläuterung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „oberer“, „unterer“, „innerer“, „äußerer“, „ oben“, „ unten“, „oberer“, „unterer“ , „ „nach oben“, „nach unten“, „front“, „heck“, „innerhalb“ „außerhalb“, „nach innen“, „nach außen“, „inwärts gerichteten“, „auswärts gerichteten“, „Vorwärts“ und „Rückwärts“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale, wie sie in den Figuren dargestellt sind, zu beschreiben.
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Die vorstehenden Beschreibungen spezifischer beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die vorliegende Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen angesichts der obigen Lehren möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien ihrer praktischen Anwendung zu erläutern, um es anderen Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon zu erzeugen und zu verwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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