DE10355621A1 - Control unit, for I.C. engine, has electrical motor control unit which is controlled, such that air is prevented from being drawn into engine when exhaust gas-air-fuel ratio is rich - Google Patents
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Abstract
Description
TECHNOLOGISCHER
HINTERGRUND
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit mit einem NOx-Speicher-Material in der Abgasleitung und einem Turbolader mit einem in der Turbine-Verdichter-Einheit eingerichteten Elektromotor.The invention relates to a Control device and a control method for an internal combustion engine with a NOx storage material in the exhaust pipe and a turbocharger with an electric motor set up in the turbine-compressor unit.
Da in letzter Zeit die Forderungen nach Verbesserungen im Hinblick auf Kraftstoffeinsparung und sauberen Abgasen zugenommen haben, wurden Magerbrennkraftmaschinen und dergleichen für den praktischen Einsatz entwickelt. Bei einer Magerbrennkraftmaschine kommt üblicherweise entweder eine Kombination aus einem NOx-Speicher-Material und einem Drei-Wege-Katalysator oder ein Abgasreinigungskatalysator der NOx-Speicher-Reduktions-Bauart zum Einsatz, um während der Magerverbrennung freigesetztes NOx abzubauen. Auf diese Weise wird die Rate der Reduktion des im Abgas enthaltenem NOx erhöht. Das NOx-Speicher-Material hat die Funktion, bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases NOx (Stickoxid) zu speichern und bei einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gespeichertes NOx wieder freizugeben. Dementsprechend speichert das NOx-Speicher-Material vorübergehend NOx, das bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases freige setzt wird, und gibt das gespeicherte NOx bei einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wieder frei, das anschließend mittels des Drei-Wege-Katalysators abgebaut wird (in dem Fall, in dem der Abgasreinigungskatalysator ein NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator ist, baut der Abgasreinigungskatalysator das NOx selbst ab). Um das gespeicherte NOx zwangsabzubauen, kann eine sogenannte (in Fachkreisen auch als "rich spike" bekannte) "Anfettungsspitzenaktion" durchgeführt werden, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kurzzeitig zwangsangefettet wird.Since the demands lately for improvements in fuel economy and clean Exhaust gases have increased, lean-burn engines and the like for the practical Use developed. Usually comes with a lean-burn engine either a combination of a NOx storage material and one Three-way catalytic converter or an exhaust gas purification catalytic converter of the NOx storage reduction type used to during to reduce the lean NOx released. In this way the rate of reduction of the NOx contained in the exhaust gas is increased. The NOx storage material has the function of lean air-fuel ratio incoming Exhaust gas NOx (nitrogen oxide) and store at a rich or stoichiometric Air-fuel ratio release the stored NOx. Accordingly stores the NOx storage material temporarily NOx, which releases at a lean air-fuel ratio of the exhaust gas and releases the stored NOx at a rich or stoichiometric Air-fuel ratio of the exhaust gas, which is then released using the three-way catalytic converter is degraded (in the case where the exhaust gas purification catalyst a NOx storage reduction catalyst the exhaust gas purification catalytic converter removes the NOx itself). Around Forced mining of the stored NOx can be a so-called (in specialist circles also known as a "rich spike") by the air-fuel ratio of the exhaust gas is briefly greased.
Eine Brennkraftmaschine, bei der
eine Anfettungsspitzenaktion durchgeführt wird, ist beispielsweise
aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION
Erfindungsgemäß ist an einer Brennkraftmaschine ein Turbolader mit einem in einer Turbine-Verdichter-Einheit eingerichteten Elektromotor vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, durch einen Antrieb des Elektromotors zum Zwangsantreiben der Turbine-Verdichter-Einheit des Turboladers die Aufladung zu unterstützen oder aber den Elektromotor zur Regeneration von elektrischer Leistung unter Nutzung der Abgasenergie zu veranlassen.According to the invention is on an internal combustion engine a turbocharger with one set up in a turbine compressor unit Electric motor provided. Accordingly, it is possible to go through a drive of the electric motor for driving the turbine-compressor unit the turbocharger to support the charging or the electric motor Regeneration of electrical power using exhaust gas energy to cause.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die ermöglichen, dass bei einer Zwangsanfettung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und einer Freigabe von NOx (Stickoxid) aus einem NOx-Speicher-Material NOx (während einer Anfettungsspitzenaktion oder dergleichen) aus dem NOx-Speicher-Material NOx zuverlässig und rasch freigegeben wird.The object of the invention is now based, a control device and a control method for an internal combustion engine to provide that enable that with a forced enrichment of the air-fuel ratio of the exhaust gas and release of NOx (nitrogen oxide) from a NOx storage material NOx (during a rich tip action or the like) made of the NOx storage material NOx reliable and released quickly.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. ein Steuerverfahren mit den Mermkalen des Patentanspruchs 7. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.This task is solved by a control device with the features of claim 1 or a control method with the Mermkalen of claim 7. Preferred embodiments are subject to Expectations.
Anspruch 1 betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem in einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine vorgesehenen NOx-Speicher-Material, das NOx speichert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und gespeichertes NOx freigibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett oder stöchiometrisch ist, einem an der Brennkraftmaschine vorgesehenen Turbolader, einem Elektromotor, der durch einen Antrieb der Turbine-Verdichter-Einheit des Turboladers den Ladedruck ändern und unter Nutzung der Abgasenergie elektrische Leistung regenerieren kann, und einer Elektromotorsteuereinrichtung zum Antreiben des Elektromotors und Durchführen einer Steuerung zur Regeneration von elektrischer Leistung. Die Elektromotor- Steuereinrichtung steuert den Elektromotor so, dass die in die Brennkraftmaschine anzusaugende Luftmenge vermindert wird, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis zwangsangefettet und aus dem NOx-Speicher-Material gespeichertes NOx freigegeben wird.Claim 1 relates to a control device for one Internal combustion engine with one in an exhaust pipe of the internal combustion engine provided NOx storage material that stores NOx when that Air-fuel ratio of the inflowing Exhaust gas is lean and releases stored NOx when the air-fuel ratio of the Exhaust gas rich or stoichiometric is, a turbocharger provided on the internal combustion engine, a Electric motor driven by the turbine-compressor unit of the turbocharger change the boost pressure and Regenerate electrical power using the exhaust gas energy can, and an electric motor control device for driving the Electric motor and performing a controller for the regeneration of electrical power. The Electric motor control device controls the electric motor so that the in the internal combustion engine Air quantity to be sucked is reduced if the exhaust gas / air / fuel ratio is greased and released NOx stored from the NOx storage material becomes.
Der Patentanspruch 7 betrifft ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem in einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine vorgesehenen NOx-Speicher-Material, das NOx speichert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases des einströmenden Abgases mager ist, und gespeichertes NOx freigibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett oder stöchiometrisch ist, einem an der Brennkraftmaschine vorgesehenen Turbolader und einem Elektromotor, der durch einen Antrieb der Turbine-Verdichter-Einheit des Turboladers den Ladedruck ändern und unter Nutzung der Abgasenergie elektrische Leistung regenerieren kann. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Elektromotor so gesteuert, dass die in die Brennkraftmaschine anzusaugende Luftmenge vermindert wird, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis zwangsangefettet und aus dem NOx-Speicher-Material gespeichertes NOx freigegeben wird.The claim 7 relates to a control method for an internal combustion engine with a vorese in an exhaust pipe of the internal combustion engine The NOx storage material that stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas of the incoming exhaust gas is lean and releases stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or stoichiometric is provided on the internal combustion engine Turbocharger and an electric motor, which can change the boost pressure by driving the turbine-compressor unit of the turbocharger and regenerate electrical power using the exhaust gas energy. According to the method according to the invention, the electric motor is controlled in such a way that the amount of air to be sucked into the internal combustion engine is reduced when the exhaust gas / air / fuel ratio is greased and NOx stored from the NOx storage material is released.
Mittels der vorstehend beschriebenen Steuerungvorrichtung und des vorstehend beschriebenen Steuerverfahrens für eine Brennkraftmaschine lässt sich durch eine Verminderung der Ansaugluftmenge unter Verwendung des Elektromotors bei einer Zwangsanfettung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und einer Freigabe von NOx aus dem NOx-Speicher-Material das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases rascher und zuverlässiger in ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ändern und damit der Effekt des NOx-Abbaus rasch und zuverlässig erhalten. Wenn die Ansaugluftmenge durch eine Reduzierung der dem Elektromotor zuzuführenden elektrischen Leistung vermin dert wird, lässt sich ein unnötiger Verbrauch von elektrischer Energie verhindern und daher der energetische Wirkungsgrad erhöhen. Mit einer Erhöhung der durch den Elektromotor regenerierten elektrischen Leistung lässt sich mehr elektrische Leistung regenerieren und daher der energetische Wirkungsgrad weiter erhöhen.By means of those described above Control device and the control method described above for one Internal combustion engine can by reducing the amount of intake air using the Electric motor with a forced enrichment of the air-fuel ratio of the Exhaust gas and a release of NOx from the NOx storage material the air-fuel ratio of the Exhaust gas faster and more reliably change to a rich air-fuel ratio and thus the effect of the NOx removal quickly and reliably receive. If the intake air volume is reduced by reducing the Electric motor to be fed electrical power is reduced, unnecessary consumption prevent electrical energy and therefore the energy efficiency increase. With an increase the electrical power regenerated by the electric motor can be regenerate more electrical power and therefore the energy efficiency increase further.
Die in die Brennkraftmaschine anzusaugende Luftmenge kann daher dadurch vermindert werden, dass die dem Elektromotor zuzuführende elektrische Leistungsmenge reduziert wird.The one to be sucked into the internal combustion engine The amount of air can therefore be reduced in that the electric motor supplied electrical power is reduced.
Die in die Brennkraftmaschine zu saugende Luftmenge kann im Besonderen dadurch vermindert werden, dass die dem Elektromotor zuzuführende elektrische Leistungsmenge bis auf Null reduziert wird.The in the internal combustion engine too The amount of air sucked in can be reduced in particular by that the electrical to be supplied to the electric motor Power quantity is reduced to zero.
Wenn die dem Elektromotor zuzuführende elektrische Leistungsmenge gleich Null ist, wird der Elektromotor zur Regeneration von elektrischer Leistung veranlasst.If the electrical to be supplied to the electric motor Power is zero, the electric motor is used for regeneration caused by electrical power.
Die in die Brennkraftmaschine anzusaugende Luftmenge kann dadurch vermindert werden, dass der Betrag der vom Elektromotor regenerierten elektrischen Leistung erhöht wird.The one to be sucked into the internal combustion engine Air volume can be reduced by changing the amount of air Electric motor regenerated electrical power is increased.
Des Weiteren kann die Elektromotorsteuereinrichtung die Funktion haben, die Öffnung der Drosselklappe der Brennkraftmaschine zu steuern, und zur Verminderung der Ansaugluftmenge die Öffnung der Drosselklappe reduzieren.Furthermore, the electric motor control device have the function of opening to control the throttle valve of the internal combustion engine and to reduce it the opening of the intake air volume reduce the throttle valve.
Die vorstehend vorgestellten beispielhaften Ausführungsformen und weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile sowie die gewerbliche Bedeutsamkeit dieser Er findung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:The exemplary embodiments presented above and other embodiments, features and advantages and the commercial importance of this invention emerge from the following detailed description of examples embodiments the invention with reference to the accompanying drawings, in which:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Im Folgenden wird eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
Die Brennkraftmaschine
In der Brennkraftmaschine
Der Luftfilter
Der Turbolader
Des Weiteren ist es möglich, durch
einen Antrieb des Elektromotors
Stromabwärts des Ladeluftkühlers
Stromabwärts der Drosselklappe
Das Steuergerät
Stromabwärts des Turboladers
Der NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator
Das im NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator
Vorgesehen ist weiter eine AGR- (d.h.
Abgasrückführungs-)
Leitung
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Brennkraftmaschinensteuerung
beschrieben.
Die Steuerung in dem in
Zunächst wird bestimmt (S200),
ob eine (im Folgenden als "Anfettungspitzenaktions-Forderung" bezeichnete) Forderung
nach einer Anfettungsspitzenaktion vorliegt. Eine Anfettungspitzenaktions-Forderung
ergeht bei laufender Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung/Steuerung. Bei
der vorgenannten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung/Steuerung kann eine
Anfettungsspitzenaktion durchgeführt
werden. Dabei ergeht eine Anfettungsspitzenaktions-Forderung, in Abhängigkeit
von welcher die Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert wird. Falls erforderlich
wird dabei die Ansaugluftmenge durch die Drosselklappe
wenn keine Anfettungsspitzenaktions-Forderung
vorliegt, ist die Steuerung gemäß dem in
Durch die Unterbrechung der Aufladungsunterstützung und
Einleitung der Regeneration von elektrischer Leistung, wird der
Drehung der Turbine-Verdichter-Einheit
Wenn dagegen im Schritt S210 eine
negative Antwort erhalten wird, wird anschließend bestimmt (S240), ob bereits
die Regeneration von elektrischer Leistung durch den Elektormotor
Wenn bereits ein maximaler Betrag
der elektrischen Leistung erzeugt wird, kann die Öffnung der Drosselklappe
Nach der Verminderung der Ansaugluftmenge
durch den Elektromotor
Während
der Anfettungsspitzenaktion kann sich eine sprung- oder stufenartige Änderung
des Ausgangsmoments der Brennkraftmaschine
Die Erfindung ist aber nicht auf
die vorstehend erläuterte
Ausführungsform
beschränkt.
In der vorstehend erläuterten
Ausführungsform
wird beispielsweise in dem Fall, in dem die Anfettungsspitzenaktion
durchgeführt
wird (d.h. in dem Fall, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases zwangsangefettet und aus dem NOx-Speicher-Material NOx freigegegeben
wird), wenn der Elektromotor
Des Weiteren speichert das NOx-Speicher-Material (d.h. der NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator) tendentiell SOx (Schwefeloxid) dauerhafter als NOx. Daher wird eine im Kraftstoff oder Brennkraftmaschinenöl enthaltene Schwefelkomponente im NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator als SOx gespeichert mit der Folge, dass die Kapazität zur Speicherung von NOx vermindert wird, wodurch eine sogenannte SOx-Vergiftung entstehen kann. Zur Vermeidung einer SOx-Vergiftung kann aber die Anfettungsspitzenaktion durchgeführt werden. Bei dieser Anfettungsspitzenaktion werden sowohl NOx als auch SOx freigegeben. Dementsprechend bildet die Verminderung der Ansaugluftmenge durch eine entsprechende Steuerung des Elektromotors 11b in jedem Fall einen wesentlichen Teil der Erfindung.Furthermore, the NOx storage material stores (ie the NOx storage reducti ons catalyst) tend to be SOx (sulfur oxide) more permanent than NOx. Therefore, a sulfur component contained in the fuel or engine oil is stored in the NOx storage reduction catalyst as SOx, with the result that the capacity for storing NOx is reduced, which can cause so-called SOx poisoning. In order to avoid SOx poisoning, however, the greasing tip action can be carried out. This enrichment spike action releases both NOx and SOx. Accordingly, the reduction in the amount of intake air by appropriate control of the electric motor 11b in any case forms an essential part of the invention.
Eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine
umfasst daher ein NOx-Speicher-Material (beispielsweise den NOx-Speicher-Reduktionskatalysator)
Es wird darauf hingewiesen, dass der Begriff "Speicherung" hier das Zurückhalten einer Substanz (feste, flüssige, gasförmige Moleküle) durch Adsorption, Adhäsion, Absorption, Einfangen, Okklusion und/oder dergleichen bedeutet.It should be noted that the term "storage" here the restraint a substance (solid, liquid, gaseous molecules) through adsorption, adhesion, Absorption, trapping, occlusion and / or the like means.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |