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Die
Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor für
ein Fahrzeug und insbesondere eine Technik zur Verbesserung der
Fähigkeit
zur Entfernung von HC (Kohlenwasserstoff), der bei kaltem Verbrennungsmotor
ausgestoßen
wird.
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Allgemein
ist in einer Abgasanlage eines Motors (Verbrennungsmotors) eine
Abgasreinigungsvorrichtung zur Entfernung von Schadstoffen (HC, CO,
NOx usw.) aus Abgas z. B. mit Hilfe eines Dreiwegekatalysators vorgesehen.
Allerdings kann der Dreiwegekatalysator seine volle Wirkung für diese Entfernung
erst dann entfalten, wenn er seine Anspringtemperatur erreicht.
Auch bei motorkörpernaher
Anordnung des Dreiwegekatalysators, damit er frühzeitig anspringt, besteht
immer noch ein Problem, daß in
besonders großen
Mengen beim Motorkaltstart ausgestoßener HC nicht zufriedenstellend entfernt
werden kann.
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Zur
Lösung
dieses Problems wurde eine katalytische HC-Adsorptionsvorrichtung
vorgeschlagen, bei der eine Abgasreinigungskatalysatorschicht auf
einer zum Adsorbieren von HC wirksamen HC-Adsorbensschicht vorgesehen ist, so
daß HC
in die HC-Adsorbensschicht
adsorbiert wird und daß HC,
der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur der HC-Adsorbensschicht
desorbiert wird, durch Oxydation mit Sauerstoff entfernt wird, der
in der Abgasreinigungskatalysatorschicht eingefangen ist.
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Gleichwohl
besteht ein Problem darin, daß zwar
die Desorption von HC aus dem HC-Adsorbens bei niedrigen Temperaturen
von etwa 100°C
bis 150°C
beginnt, der Abgasreinigungskatalysator aber allgemein bei hohen
Temperaturen von etwa 250°C bis
350°C anspringt,
so daß bis
zum Anspringen des Abgasreinigungskatalysators desorbiertes HC nicht entfernt,
sondern abgegeben wird.
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Unter
Berücksichtigung
von Problemen wie diesem wurde eine Vorrichtung entwickelt, die
so angeordnet ist, daß bei
niedriger Temperatur des Abgasreinigungskatalysators in der katalytischen HC-Adsorptionsvorrichtung,
so daß z.
B. die in der Abgasreinigungskatalysatorschicht eingefangene Sauerstoffmenge
klein ist und der Sauerstoff enthaltende Zustand des Abgasreinigungskatalysators noch
keinen festgelegten zufriedenstellenden Wert erreicht hat, die im
Abgas enthaltene Sauerstoffmenge erhöht wird, indem das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des
Motors auf ein mageres Kraftstoff/Luft-Verhältnis eingestellt oder die
Kraftstoffzufuhr zum Motor gestoppt wird (Kraftstoffabschaltung)
(siehe die
JP-A-2002-38927 ).
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Die
JP 2003 343316 A beschreibt
eine Abgassteuerung für
einen Verbrennungsmotor, wobei bei einem Schwer-/bzw. Volllastbetrieb
die Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder für vorbestimmte Zyklen unterbrochen
wird.
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Die
DE 195 22 068 C2 beschreibt
ein Verfahren zur Drehmomentsteuerung bei einem Verbrennungsmotor,
wobei die Drehmomentreduktion durch eine oder eine Kombination von
Kraftstoffzufuhrunterbrechung zu mindestens einem der Motorzylinder, eine
magere Luft/Kraftstoff-Zumessung sowie Zündungsverzögerung erfolgt.
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In
den letzten Jahren besitzt ferner eine steigende Anzahl von Fahrzeugen
ein Automatikgetriebe (A/T), das mit einer Ausgangswelle des Motors
gekoppelt ist. Normalerweise weist das Automatikgetriebe eine Hydraulikkupplung
auf, die zwischen einem direkt verbundenen Zustand und einem nicht
direkt verbundenen Zustand mit Hilfe einer Überbrückungskupplung (Direktverbindungskupplung)
umgeschaltet werden kann. Bei einem Automatikgetriebe mit einer
solchen Überbrückungskupplung
ist es normalerweise verboten, die Überbrückungskupplung in einen Verbindungszustand
zu versetzen, während
das Automatikgetriebe kalt ist. Grund dafür ist, daß bei kaltem Automatikgetriebe
die Reibungseigenschaft von Öl
(z. B. Automatikgetriebeöl – ATF) im
Getriebe instabil ist, so daß das
Versetzen der Überbrückungskupplung
in den Verbindungszustand eine variable Drehzahlsteuerung instabil
macht und Schwingungen der Fahrzeugkarosserie usw. verursacht und
daher das Fahrgefühl
beeinträchtigt.
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Indes
gibt es ein weiteres Problem. Die Periode, in der das Automatikgetriebe
kalt ist, entspricht etwa der Periode, in der der Motor kaltgestartet
wird und noch kalt ist. Beim Kaltstart des Motors befindet sich
also die Überbrückungskupplung
des Automatikgetriebes im Nichtverbindungszustand, und die Hydraulikkupplung
kann von sich aus keine Kraft der Räder zum Motor übertragen.
Wird daher die Kraftstoffabschaltung bei Kaltstart des Motors durchgeführt, sinkt
die Motordrehzahl drastisch gleichzeitig mit dem Stopp der Kraftstoffzufuhr
und erreicht eine Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl in einem Moment,
so daß die
Kraftstoffeinspritzung wieder beginnt. Dadurch hat das Fahrzeug,
das mit einem Automatikgetriebe mit einer Hydraulikkupplung versehen
ist, ein Problem, daß beim
Kaltstart des Motors die Sauerstoffzufuhr zur Abgasanlage durch
Kraftstoffabschaltung praktisch undurchführbar ist, so daß aus dem
HC-Adsorbens desorbierter HC nicht zufriedenstellend oxidiert werden
kann.
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Problematisch
ist weiterhin, daß bei
Einwirkung einer sofortigen Kraftstoffwiederaufnahme auf den Motor
infolge eines durch die o. g. Kraftstoffabschaltung bewirkten drastischen
Abfalls der Motordrehzahl zu Pendeln der Motorleistung und Motordrehzahl
kommt, so daß sich
das Fahrverhalten des Fahrzeugs verschlechtert.
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Weiterhin
ist unerwünscht,
die Kraftstoffabschaltung durchzuführen, wenn das Fahrzeug nicht verlangsamt.
Wird insbesondere die Kraftstoffabschaltung durchgeführt, wenn
das Fahrzeug nicht verlangsamt, kann keine ausreichende Motorleistung in
der Periode erhalten werden, in der die Kraftstoffzufuhr gestoppt
ist, was des Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinträchtigt.
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Bei
Einstellung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des Motors auf ein
mageres Kraftstoff/Luft-Verhältnis
kommt fer ner ein Ausgleich in Frage. Insbesondere wird zwar aus
dem HC-Adsorbens
desorbierter HC durch Oxidation relativ zufriedenstellend entfernt,
aber magere Verbrennung neigt dazu, den Ausstoß einer großen NOx-Menge zu verursachen.
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Die
Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine Abgasreinigungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor für
ein Fahrzeug bereitzustellen, die das Vermögen zur Entfernung von HC verbessern kann,
wobei eine Beeinträchtigung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs verhindert wird, besonders wenn der
Verbrennungsmotor kalt ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Abgasreinigungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor für
ein Fahrzeug, wobei der Verbrennungsmotor mehrere Zylinder hat,
mit folgendem bereit: einem HC-Adsorbens, das in einer Abgasanlage
vorgesehen ist, mit einer Eigenschaft, daß es im Abgas enthaltenen HC
adsorbiert, wenn es sich in einem festgelegten niedrigen Temperaturbereich befindet,
und den adsorbierten HC desorbiert, wenn es den festgelegten niedrigen
Temperaturbereich überschreitet;
einem in der Abgasanlage an der gleichen Position wie das HC-Adsorbens
oder diesem nachgelagert vorgesehenen Katalysator, der mindestens
HC durch Oxidation entfernen kann; einem Desorbierzustands-Detektionselement
zum Feststellen, daß sich
das HC-Adsorbens
in einem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten Zustand befindet;
einem Verlangsamungszustands-Detektionselement zum Feststellen,
daß sich
der Verbrennungsmotor in einem festgelegten Verlangsamungszustand
befindet; einem Kraftstoffzufuhrelement zum Zuführen von Kraftstoff zum Verbrennungsmotor; und
einem Steuerelement, das so angeordnet ist, daß es den Betrieb des Kraftstoffzufuhrelements steuert,
um Kraftstoffzufuhr zu einigen (mindestens einem, aber nicht allen)
der Zylinder des Verbrennungsmotors zu stoppen und Kraftstoff den
anderen Zylindern zuzuführen,
wenn mit Hilfe des Desorbierzustands-De tektionselements festgestellt
wird, daß sich
das HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand befindet, und mit Hilfe des Verlangsamungszustands-Detektionselements
festgestellt wird, daß sich
der Verbrennungsmotor im festgelegten Verlangsamungszustand befindet.
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HC,
der in das HC-Adsorbens adsorbiert wurde, beginnt, aus dem HC-Adsorbens
desorbiert zu werden, wenn die Temperatur des HC-Adsorbens infolge
von Abgaswärme
steigt. Befindet sich in der o. g. Anordnung das HC-Adsorbens in
dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten Zustand und befindet
sich der Verbrennungsmotor oder anders gesagt das Fahrzeug im Verlangsamungszustand,
wird die Kraftstoffzufuhr zu einigen der Zylinder des Verbrennungsmotors
gestoppt, während
die Kraftstoffzufuhr zu den anderen Zylindern fortgesetzt wird (dies
wird als Teilkraftstoffabschaltung bezeichnet).
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Auch
wenn also der an der gleichen Position wie das HC-Adsorbens in der
Abgasanlage oder nachgelagert angeordnete Katalysator keine ausreichende
Sauerstoffmenge einfängt,
kann dadurch, daß nur
Luft aus einigen der Zylinder des Verbrennungsmotors in die Abgasanlage
ausgestoßen
wird, dafür
gesorgt werden, daß desorbierter
HC auf dem Katalysator mit Sauerstoff in dieser Luft, d. h. Sauerstoffüberschuß, zufriedenstellend
oxidiert wird. Da zudem die Kraftstoffzufuhr für die anderen Zylinder fortgesetzt
wird, ist es möglich,
die Motorleistung zu stabilisieren und Beeinträchtigung des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs zu verhindern.
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In
diesem Fall ist erwünscht,
daß das
Desorbierzustands-Detektionselement
ein HC-Adsorbenstemperatur-Detektionselement zum Detektieren der Temperatur
des HC-Adsorbens aufweist und bestimmt, daß sich das HC-Adsorbens in
dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten Zustand befindet,
wenn mit Hilfe des HC-Adsorbenstemperatur-Detektionselements festgestellt
wird, daß die Temperatur
des HC-Adsorbens in einem festgelegten Bereich liegt.
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In
diesem Fall läßt sich
durch Bestimmen, ob die Temperatur des HC-Adsorbens im festgelegten Bereich
liegt, leicht feststellen, daß sich
das HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand befindet.
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Alternativ
kann die Anordnung so sein, daß das
Desorbierzustands-Detektionselement ein Zeitmeßelement zum Messen der Zeit
aufweist, die nach Start des Verbrennungsmotors abgelaufen ist,
und bestimmt, daß sich
das HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand befindet, wenn mit Hilfe des Zeitmeßelements festgestellt wird,
daß die
nach dem Start abgelaufene Zeit in einem festgelegten Bereich liegt.
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In
diesem Fall läßt sich
durch Bestimmen, ob die nach dem Start des Verbrennungsmotors abgelaufene
Zeit in einem festgelegten Bereich liegt, leicht feststellen, daß sich das
HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand befindet.
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Erwünscht ist,
daß die
Abgasreinigungsvorrichtung ferner ein Motortemperatur-Detektionselement
zum Detektieren der Temperatur des Verbrennungsmotors aufweist,
wobei das Steuerelement den Betrieb des Kraftstoffzufuhrelements
steuert, um Kraftstoffzufuhr zu einigen der Zylinder des Verbrennungsmotors
zu stoppen und Kraftstoff den anderen Zylindern zuzuführen, wenn
mit Hilfe des Motortemperatur-Detektionselements festgestellt wird,
daß sich
der Verbrennungsmotor in einem festgelegten Kaltzustand befindet,
mit Hilfe des Desorbierzustands-Detektionselements festgestellt
wird, daß sich
das HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand befindet, und mit Hilfe des Verlangsamungszustands-Detektionselements
festgestellt wird, daß sich
der Verbrennungsmotor im festgelegten Verlangsamungszustand befindet.
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Bei
kaltem Verbrennungsmotor wird eine große Menge von HC ausgestoßen und
in das HC-Adsorbens adsorbiert. Befindet sich im o. g. Fall das
HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand und befindet sich der Verbrennungsmotor oder anders gesagt
das Fahrzeug im Verlangsamungszustand, wird die Kraftstoffzufuhr
zu einigen der Zylinder des Verbrennungsmotors gestoppt, während die
Kraftstoffzufuhr zu den anderen Zylindern fortgesetzt wird (Teilkraftstoffabschaltung).
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Auch
wenn also der an der gleichen Position wie das HC-Adsorbens in der
Abgasanlage oder nachgelagert angeordnete Katalysator keine ausreichende
Sauerstoffmenge einfängt,
kann dadurch, daß nur
Luft aus einigen der Zylinder des Verbrennungsmotors in die Abgasanlage
ausgestoßen
wird, dafür
gesorgt werden, daß der
in großen
Mengen desorbierte HC auf dem Katalysator mit Sauerstoff in dieser
Luft, d. h. Sauerstoffüberschuß, zufriedenstellend
oxidiert wird, während
Beeinträchtigung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs verhindert ist.
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Erwünscht ist,
daß das
Steuerelement Kraftstoff so zuführt,
daß das
Kraftstoff/Luft-Verhältnis
in den anderen Zylindern zu einem stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Verhältnis wird.
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Dadurch
ist es möglich,
die Motorleistung zu stabilisieren und Beeinträchtigung des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs zu verhindern sowie dem aus dem HC-Adsorbens desorbierten
HC zu ermöglichen,
auf dem Katalysator zufriedenstellend oxidiert zu werden, während die
Erzeugung von NOx zufriedenstellend unterdrückt wird.
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Erwünscht ist,
daß die
Abgasreinigungsvorrichtung ferner ein Drosselklappenöffnungs-Einstellelement
zum Einstellen einer Drosselklappenöffnung des Verbrennungsmotors
aufweist, wobei das Steuerelement den Betrieb des Drosselklappenöffnungs-Einstellelements
steuert, um die Drosselklappenöffnung
zu vergrößern, wenn
mit Hilfe des Desorbierzustands-Detektionselements festgestellt
wird, daß sich
das HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand be findet, und mit Hilfe des Verlangsamungszustands-Detektionselements
festgestellt wird, daß sich
der Verbrennungsmotor im festgelegten Verlangsamungszustand befindet.
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Befindet
sich in diesem Fall das HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des
adsorbierten HC bereiten Zustand und befindet sich der Verbrennungsmotor
oder anders gesagt das Fahrzeug im Verlangsamungszustand, wird die
Kraftstoffzufuhr zu einigen der Zylinder des Verbrennungsmotors
gestoppt, während
die Kraftstoffzufuhr zu den anderen Zylindern fortgesetzt wird (Teilkraftstoffabschaltung), wobei
die Drosselklappenöffnung
vergrößert ist.
Dadurch kann die Sauerstoffüberschußmenge erhöht werden,
so daß der
desorbierte HC auf dem Katalysator zufriedenstellend oxidiert werden
kann.
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Zudem
läßt sich
durch Erhöhen
der Kraftstoffzufuhrmenge mit einer Vergrößerung der Drosselklappenöffnung zugleich
Beeinträchtigung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs zufriedenstellend verhindern.
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Erwünscht ist,
daß das
Steuerelement den Betrieb des Kraftstoffzufuhrelements steuert,
um Kraftstoffzufuhr für
alle Zylinder des Verbrennungsmotors zu stoppen, wenn mit Hilfe
des Desorbierzustands-Detektionselements nicht mehr festgestellt wird,
daß sich
das HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand befindet, und mit Hilfe des Verlangsamungszustands-Detektionselements
festgestellt wird, daß sich
der Verbrennungsmotor im festgelegten Verlangsamungszustand befindet.
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Befindet
sich in diesem Fall das HC-Adsorbens nicht mehr in dem zum Desorbieren
des adsorbierten HC bereiten Zustand, kann unnötige Kraftstoffzufuhr unterdrückt werden,
um Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu verhindern.
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Erwünscht ist,
daß das
Steuerelement den Betrieb des Kraftstoffzufuhrelements steuert,
um Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern des Verbrennungsmotors fortzusetzen,
bevor mit Hilfe des Desorbierzustands-Detektionselements festgestellt wird,
daß sich
das HC-Adsorbens in dem zum Desorbieren des adsorbierten HC bereiten
Zustand befindet, auch wenn mit Hilfe des Verlangsamungszustands-Detektionselements
festgestellt wird, daß sich
der Verbrennungsmotor im festgelegten Verlangsamungszustand befindet.
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Dadurch
läßt sich
verhindern, daß das HC-Adsorbens
einen Temperaturabfall erleidet, bevor es den zum Desorbieren des
adsorbierten HC bereiten Zustand erreicht, und zudem Beeinträchtigung des
Fahrverhaltens unterbinden.
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Erwünscht ist,
daß ein
Automatikgetriebe zum variablen Übertragen
von Antriebsleistung des Verbrennungsmotors zu Rädern mit einer Ausgangswelle
des Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Hydraulikkupplung gekoppelt
ist, die so angeordnet ist, daß sie
zwischen einem direkt verbundenen Zustand und einem nicht direkt
verbundenen Zustand durch eine Direktverbindungskupplung umgeschaltet
wird, die Abgasreinigungsvorrichtung ferner ein Kupplungssteuerelement
zum Versetzen der Direktverbindungskupplung in einen Nichtverbindungszustand mindestens
dann, wenn sich des Automatikgetriebe in einem festgelegten niedrigen
Temperaturbereich befindet, und ein Kupplungszustands-Detektionselement
zum Detektieren des Nichtverbindungszustands der Direktverbindungskupplung
aufweist und das Steuerelement den Betrieb des Kraftstoffzufuhrelements
steuert, um Kraftstoffzufuhr zu einigen der Zylinder des Verbrennungsmotors
zu stoppen und Kraftstoff den anderen Zylindern zuzuführen, wenn
der Nichtverbindungszustand der Direktverbindungskupplung durch
das Kupplungszustands-Detektionselement detektiert wird.
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Befindet
sich in dem Fall, in dem ein Automatikgetriebe zum variablen Übertragen
von Antriebsleistung des Verbrennungsmotors zu Rädern mit einer Ausgangswelle
des Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Hydraulikkupplung gekoppelt
ist, die so angeordnet ist, daß sie
zwischen einem direkt verbundenen Zustand und einem nicht direkt
verbundenen Zustand durch eine Direktverbindungskupplung umgeschaltet
wird, das Automatikgetriebe in einem festgelegten niedrigen Temperaturbereich,
ist im Verbindungszustand der Direktverbindungskupplung die variable
Drehzahlsteuerung instabil, was Schwingungen der Fahrzeugkarosserie
usw. verursacht und daher Beeinträchtigung des Fahrgefühls bewirkt.
Somit ist normalerweise die Direktverbindungskupplung in den Nichtverbindungszustand
versetzt. Befindet sich im o. g. Fall die Direktverbindungskupplung
im Nichtverbindungszustand wie diesem, wird Teilkraftstoffabschaltung
durchgeführt.
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Dadurch
ist es möglich,
eine ausreichende Sauerstoffüberschußmenge der
Abgasanlage zuzuführen,
damit der aus dem HC-Adsorbens
desorbierte HC auf dem Katalysator zufriedenstellend oxidiert und
gleichzeitig ein drastischer Rückgang
der Drehzahl des Verbrennungsmotors verhindert werden kann, zu dem
es in der Tendenz kommt, wenn sich die Direktverbindungskupplung
im Nichtverbindungszustand befindet. Dadurch kann Pendeln der Motorleistung
und Motordrehzahl, das durch sofortige Kraftstoffwiederaufnahme
verursacht wird, die in der Tendenz auftritt, wenn Kraftstoffabschaltung
für alle Zylinder
mit der in den Nichtverbindungszustand versetzten Direktverbindungskupplung
durchgeführt wird,
unterdrückt
werden, und Beeinträchtigung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs läßt sich zufriedenstellender
verhindern.
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Befindet
sich weiterhin die Direktverbindungskupplung im Verbindungszustand,
dreht der Verbrennungsmotor durch Kraft von den Rädern. Somit
kann anstelle von Teilkraftstoffabschaltung Kraftstoffabschaltung
für alle
Zylinder durchgeführt
werden, um Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu verhindern.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor, die in einem Fahrzeug eingebaut ist.
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2 zeigt
einen Ablaufplan einer Kraftstoffabschalt-Bestimmungsroutine in einer ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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3 zeigt
einen Ablaufplan einer Kraftstoffabschalt-Steuerroutine in der ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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4 zeigt
einen Ablaufplan einer Kraftstoffabschalt-Bestimmungsroutine in einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung.
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5 zeigt
einen Ablaufplan einer Kraftstoffabschalt-Steuerroutine in der zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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6 zeigt
ein Zeitdiagramm eines Beispiels für ein Ergebnis der Kraftstoffabschaltsteuerung.
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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Auf
der Grundlage der beigefügten
Zeichnungen werden Ausführungsformen
der Erfindung nachstehend beschrieben.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor, die in einem Fahrzeug eingebaut ist. Anhand dieser
Zeichnung wird der Aufbau der Abgasreinigungsvorrichtung nachstehend beschrieben.
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Mit
einer Antriebswelle 2 eines Motors (Verbrennungsmotors) 1 ist
ein Automatikgetriebe (A/T) 10 mit Hilfe einer Hydraulikkupplung 4 verbunden.
Mit dem Automatikgetriebe 10 sind ein Paar bildende Räder mit
Hilfe einer Ausgleichsgetriebeeinheit und einer Achse (nicht gezeigt)
verbunden. Das Automatikgetriebe 10 kann durch ein stufenloses
Getriebe (CVT) ersetzt sein.
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Für den Motor 1 kommt
z. B. ein Vierzylinder-Ottomotor mit Saugrohreinspritzung zum Einsatz.
Mit einem Zylinderkopf 20 des Motors 1 ist ein Einlaßkrümmer 22 so
verbunden, daß die
Abzweigkanäle
des Einlaßkrümmers jeweils
mit den Einlaßkanälen der
Zylinder (#1, #2, #3, #4) verbunden sind. Mit dem Einlaßkrümmer 22 ist
ein Saugrohr 24 verbunden. Im Saugrohr 24 ist
eine Drosselklappe 26 zum Einstellen der Einiaßluftmange
vorgesehen.
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In
jedem Abzweigkanal des Einlaßkrümmers 22 ist
ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil (Kraftstoffzufuhrelement) 28 vorgesehen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 28 ist mit einer Kraftstoffzufuhreinheit
(nicht gezeigt) durch eine Kraftstoffleitung 29 verbunden,
und Kraftstoff wird über
die Kraftstoffleitung 29 zugeführt.
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Mit
dem Zylinderkopf 20 ist ferner ein Auslaßkrümmer 30 so
verbunden, daß die
Abzweigkanäle
des Auslaßkrümmers jeweils
mit den Auslaßkanälen der
Zylinder (#1, #2, #3, #4) verbunden sind. Mit dem Auslaßkrümmer 30 ist
ein Abgasrohr 32 verbunden.
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Am
Zylinderkopf 20 sind außerdem Zündkerzen 39 so eingepaßt, daß sie jeweils
zu den Brennräumen
der Zylinder weisen. Jede Zündkerze 39 ist mit
einer Batterie (nicht gezeigt) verbunden, wobei eine Zündspule 38 dazwischen
eingefügt
ist.
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Zu
beachten ist, daß am
Zylinderkopf 20 Einlaßventile
zum Verbinden und Trennen des Brennraums und des Einlaßkanals
sowie Auslaßventile zum
Verbinden und Trennen des Brennraums und des Auslaßkanals
zusammen mit Ventilbetätigungsmechanismen
angebaut sind, deren Beschreibung hier entfällt.
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Im
Abgasrohr 32 ist ein Dreiwegekatalysator 34 an
einer Stelle nahe dem Motor 1 angeordnet, damit er frühzeitig
anspringt, und ein HC-(Fallen-)Katalysator 36 ist dem Dreiwegekatalysator 34 nachgelagert.
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Der
Dreiwegekatalysator 34 enthält ein Edelmetall, z. B. Platin
(Pt). In angesprungenem Zustand, in dem die Katalysatortemperatur
mindestens eine festgelegte Temperatur ist (etwa 250°C bis 350°C), kann
der Dreiwegekatalysator eine ausreichende Sauerstoffmenge um das
Edelmetall einfangen, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis im
Abgas nahe einem stöchiometrischen
Kraftstoff/Luft-Verhältnis liegt,
und HC und CO durch Oxidation entfernen sowie auch NOx durch Reduktion
zufriedenstellend entfernen.
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Der
HC-Katalysator 36 enthält
ein HC-Adsorbens, das als Hauptbestandteil z. B. einen Zeolith (β-Zeolith
o. ä.)
enthält.
Der HC-Katalysator 36 hat eine Eigenschaft, daß er im
Abgas enthaltenen HC adsorbiert, wenn er sich in einem festgelegten
niedrigen Temperaturbereich befindet (z. B. unter 100°C), und den
adsorbierten HC desorbiert, wenn die Katalysatortemperatur mindestens
auf eine festgelegte Temperatur steigt (z. B. 100°C bis 150°C). Somit
hat der HC-Katalysator 36 eine Funktion zum Adsorbieren
von im Abgas enthaltenem HC und Verringern der in die Atmosphäre abgegebenen
HC-Menge dadurch, wenn der Motor 1 so kalt ist, daß die aus
dem Motor ausgestoßene
HC-Menge groß und
der Dreiwegekatalysator 34 noch nicht angesprungen ist.
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Wie
der Dreiwegekatalysator 34 enthält auch der HC-Katalysator 36 ein
Edelmetall, z. B. Platin (Pt), so daß er eine katalytische Dreiwegefunktion (katalytische
Oxidationsfunktion, katalytische Reduktionsfunktion) neben der HC
adsorbierenden Funktion hat. In angesprungenem Zustand bei einer
festgelegten Mindesttemperatur (etwa 250°C bis 350°C oder höher kann der HC-Katalysator
eine ausreichende Sauerstoffmenge um das Edelmetall einfangen und
HC und CO sowie NOx zufriedenstellend entfernen. Auch wenn der HC-Katalysator 36 noch nicht
angesprungen ist und daher keine ausreichende Sauerstoffmenge um
das Edelmetall einfängt, kann
er die katalytische Oxidationsfunktion in einer Sauerstoffüberschußatmosphäre zeigen
und daher HC und CO durch Oxidation relativ gut entfernen.
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Die
Hydraulikkupplung 4 ist als Drehmomentwandler bekannt und
weist eine Pumpe 4a, eine Turbine 4b und ein Leitrad
(nicht gezeigt) auf. Außerdem
weist die Hydraulikkupplung 4 eine Überbrückungskupplung (Direktverbindungskuppplung) 6 zum
Verbinden und Trennen der Pumpe 4a und der Turbine 4b so wie
eine Hydraulikeinheit 8 zum Durchführen der Verbindungs-/Trennungssteuerung
an der Überbrückungskupplung 6 auf.
Dadurch kann eine Umschaltung zwischen einem direkt verbundenen Zustand
(überbrückten Zustand)
und einem nicht direkt verbundenen Zustand (rutschenden Zustand, getrennten
Zustand) in Abhängigkeit
vom Betriebszustand des Fahrzeugs oder Motors 1 bewirkt
werden.
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Der
Motor 1 ist mit einem Kurbelwinkelsensor 40 zum Überwachen
der Drehung einer Kurbelwelle und Detektieren des Kurbelwinkels
versehen. Mit Hilfe des Kurbelwinkelsensors 40 wird die
Motordrehzahl Ne detektiert.
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Versehen
ist der Motor 1 ferner mit einem Leerlaufschalter (IDLE
SW) (Verlangsamungszustands-Detektionselement) 42 zum Detektieren
von Leerlauf des Motors 1 und einem Wassertemperatursensor
(Motortemperatur-Detektionselement) 44 zum Detektieren
der Kühlmitteltemperatur,
d. h. der Motorwassertemperatur, und Detektieren des Erwärmungszustands
des Motors 1 dadurch.
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Für den HC-Katalysator 36 ist
ein Temperatursensor (HC-Adsorbenstemperatur-Detektionselement) 46 zum
Detektieren der HC-Fallentemperatur, d. h. der Temperatur des HC-Katalysators 36,
vorgesehen.
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Ein
elektronisches Steuergerät
(ECU) 50 ist ein Hauptsteuergerät, das eine Zentraleinheit
(CPU), ein Zeitglied (Zeitmeßelement)
usw. aufweist und das verschiedene Steuervorgänge am Fahrzeug steuert, u.
a. Steuervorgänge
am Motor 1. Mit dem Eingang des ECU sind der o. g. Kurbelwellensensor 40,
Leerlaufschalter 42, Wassertemperatursensor 44 und Temperatursensor 46 sowie
verschiedene andere Sensoren verbunden.
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Weiterhin
sind mit dem Ausgang des ECU 50 die o. g. Hydraulikeinheit 8,
Drosselklappe 26, die Kraftstoffeinspritzventile 28 und
Zündspulen 38 sowie
verschiedene andere Vorrichtungen verbunden, und der Betrieb dieser
Vorrichtungen wird auf der Grundlage von Eingangsinformationen von
den ver schiedenen vorgenannten Sensoren gesteuert. Zu beachten ist,
daß der
Verbindungs-/Nichtverbindungszustand der Überbrückungskupplung 6 anhand eines
Steuerbefehls leicht detektiert werden kann, der der Hydraulikeinheit 8 (Kupplungszustands-Detektionselement)
erteilt wird.
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Der
Motor 1 ist so angeordnet, daß auf der Grundlage von Informationen
vom ECU 50 die sogenannte Kraftstoffabschaltsteuerung,
d. h. der zeitweilige Stopp der Kraftstoffzufuhr aus dem Kraftstoffeinspritzventil 28 (Zylinderruhezustand)
durchgeführt werden
kann. Insbesondere ist im Fall der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung
für den Verbrennungsmotor
für das
Fahrzeug der Motor 1 so angeordnet, daß die Kraftstoffabschaltung
zum Ruhenlassen aller Zylinder (Kraftstoffabschaltung für alle Zylinder)
und die Kraftstoffabschaltung zum Ruhenlassen nur einiger (mindestens
eines, aber nicht aller) der Zylinder bei fortgesetzter Kraftstoffzufuhr
zu den anderen Zylindern, um den HC zu entfernen, der aus dem HC-Katalysator 36 desorbiert
wird, wenn die Temperatur des HC-Katalysators 36 steigt
(im folgenden "Teilkraftstoffabschaltung" genannt), durchgeführt werden
kann (Steuerelement).
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Als
nächstes
wird die Kraftstoffabschaltsteuerung in der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung
für den
Verbrennungsmotor für
das Fahrzeug mit der zuvor dargestellten Anordnung beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Zunächst wird
eine erste Ausführungsform beschrieben.
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In
Form eines Ablaufplans zeigt 2 eine durch
das ECU 40 in der ersten Ausführungsform ausgeführte Kraftstoffabschalt-Bestimmungsroutine, und
in Form eines Ablaufplans zeigt 3 eine Kraftstoffabschalt-Steuerroutine
in der ersten Ausführungsform.
Die nachfolgende Beschreibung erfolgt anhand dieser Ablaufpläne.
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Hierbei
wird gemäß der Kraftstoffabschalt-Bestimmungsroutine
von 2 bestimmt, ob die Kraftstoffabschaltung für alle Zylinder
oder die Teilkraftstoffabschaltung zur HC-Entfernung durchgeführt werden
sollte.
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Im
Schritt S10 zur Kraftstoffabschaltbestimmung werden verschiedene
Daten von verschiedenen Sensoren eingelesen.
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Im
Schritt S12 wird anhand von Informationen über die Kühlmitteltemperatur vom Wassertemperatursensor 44 bestimmt,
ob die Motorwassertemperatur niedriger als eine festgelegte Temperatur Tw1
ist. Bei verneinendem Bestimmungsergebnis, d. h. bei Bestimmung,
daß die
Motorwassertemperatur mindestens die festgelegte Temperatur Tw1
und der Motor 1 daher warm ist, wird der Schritt S24 durchgeführt, d.
h. ein Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung wird auf AUS gesetzt. Ist der Motor 1 warm,
kann insbesondere bestimmt werden, daß die ausgestoßene HC-Menge
kleiner als bei kaltem Motor 1 ist und daß der Dreiwegekatalysator 34 und
der HC-Katalysator 36 infolge von Abgaswärme angesprungen
sind. Somit wird das Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung auf AUS gesetzt, um keine Teilkraftstoffabschaltung durchzuführen.
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Bei
bejahendem Bestimmungsergebnis im Schritt S12, d. h. bei Bestimmung,
daß die
Motorwassertemperatur unter der festgelegten Temperatur Tw1 liegt
und daher der Motor 1 kalt ist (sich in einem festgelegten
Kaltzustand befindet), kann dagegen bestimmt werden, daß die ausgestoßene HC-Menge groß ist und
daher eine große
HC-Menge in den HC-Katalysator 36 adsorbiert wird und daß die Möglichkeit
hoch ist, daß der
adsorbierte HC aus dem HC-Katalysator 36 bei steigender
Temperatur des HC-Katalysators desorbiert wird. Daher wird der Schritt
S14 durchgeführt.
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Im
Schritt S14 wird bestimmt, ob der Leerlaufschalter 42 eingeschaltet
ist und der Motor 1 leerläuft. Insbesondere wird nicht
nur bestimmt, ob das Fahrzeug gestoppt ist und der Motor 1 leerläuft, sondern
auch ob das Fahrzeug verlangsamt und der Motor 1 leerläuft. Bei
verneinendem Bestimmungsergebnis wird zum Schritt S24 übergegangen.
Bei bejahendem Bestimmungsergebnis, d. h. bei Bestimmung, daß der Leerlaufschalter 42 eingeschaltet
ist und das Fahrzeug verlangsamt, weshalb keine spezielle Motorleistung
erforderlich ist und die Durchführung
der Teilkraftstoffabschaltung keine Probleme verursacht, wird dagegen
der Schritt S16 durchgeführt.
-
Im
Schritt S16 wird bestimmt, ob die Temperatur des HC-Katalysators 36 über einer
festgelegten niedrigen Temperatur T1 (z. B. 100°C) liegt, bei der HC beginnt,
aus dem HC-Katalysator 36 desorbiert zu
werden, was anhand von Informationen vom Temperatursensor 46 (Desorbierzustands-Detektionselement)
geschieht. Bei verneinendem Bestimmungsergebnis, d. h. bei Bestimmung,
daß die
Temperatur des HC-Katalysators 36 noch immer höchstens
die festgelegte niedrige Temperatur T1 ist, wird zum Schritt S24 übergegangen,
weil keine Teilkraftstoffabschaltung erforderlich ist, da HC in
den HC-Katalysator 36 zufriedenstellend adsorbiert und
nicht aus dem HC-Katalysator 36 desorbiert
wird. Bei bejahendem Bestimmungsergebnis, d. h. bei Bestimmung,
daß die
Temperatur des HC-Katalysators 36 über der festgelegten niedrigen
Temperatur T1 liegt, wird der Schritt S18 durchgeführt.
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Im
Schritt S18 wird auf ähnliche
Weise wie zuvor bestimmt, ob die Temperatur des HC-Katalysators 36 unter
einer festgelegten hohen Temperatur Th (z. B. T1 + 200°C) liegt,
bei der HC nicht mehr aus dem HC-Katalysator 36 desorbiert
wird (Desorbierzustands-Detektionselement). Bei verneinendem Bestimmungsergebnis,
d. h. bei Bestimmung, daß die Temperatur
des HC-Katalysators 36 mindestens die festgelegte hohe
Temperatur Th ist, wird zum Schritt S24 übergegangen, damit die Teilkraftstoffabschaltung
nicht unnötig
durchgeführt
wird. Bei bejahendem Bestimmungsergebnis, d. h. bei Bestimmung, daß die Temperatur
des HC-Katalysators 36 unter der festgelegten hohen Temperatur
Th liegt, wird dagegen der Schritt S20 durchgeführt.
-
Indem
die Bestimmung im Schritt S16 und Schritt S18 auf diese Weise erfolgt,
ist es möglich,
die Teilkraftstoffabschaltung in der Periode leicht und effizient
durchzuführen,
in der die Temperatur des HC-Katalysators 36 zwischen der
festgelegten niedrigen Temperatur T1 und der festgelegten hohen Temperatur
Th (in einem festgelegten Bereich) liegt, d. h. in der Periode,
in der HC aus dem HC-Katalysator 36 desorbiert wird.
-
Im
Schritt S20 wird bestimmt, ob die Überbrückungskupplung 6 ausgerückt ist,
d. h. sich im Nichtverbindungszustand befindet.
-
Bei
kaltem Motor 1 ist normalerweise das Automatikgetriebe 10 ebenfalls
kalt, weshalb die Temperatur eines Automatikgetriebeöls (ATF)
niedrig ist. Wird in dieser Situation die Überbrückungskupplung 6 in
den Verbindungszustand versetzt, wird die Drehzahländerungssteuerung
instabil, was in der Tendenz Schwingungen der Fahrzeugkarosserie
usw. verursacht und daher das Fahrgefühl beeinträchtigt. Normalerweise ist daher
bei einer Temperatur des Automatikgetriebeöls in einem festgelegten niedrigen Temperaturbereich
(z. B. höchstens
25°C) die Überbrückungskupplung 6 in
den Nichtverbindungszustand versetzt. Somit wird in diesem Schritt
S20 bestimmt, ob das Automatikgetriebe 10 kalt ist und
sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand befindet.
-
Bei
verneinendem Bestimmungsergebnis im Schritt S20, d. h. im Verbindungszustand
der Überbrückungskupplung 6,
dreht Kraft von den Rädern den
Motor 1, weshalb auch bei Durchführung der Kraftstoffabschaltung
für alle
Zylinder im Motor 1 diese keine drastische Abnahme der
Motordrehzahl Ne bewirkt. Befindet sich anders gesagt die Überbrückungskupplung 6 im
Verbindungszustand, ist es unnötig,
die Teilkraftstoffabschaltung durchzuführen, um die Motordrehung durch Einspritzen
von Kraftstoff in einige der Zylinder zu gewährleisten. Um also auch in
diesem Fall zu verhindern, daß die
Teilkraftstoffabschaltung unnötig
durchgeführt
wird, wird zum Schritt 24 übergegangen. Bei bejahendem
Bestimmungsergebnis im Schritt S20, d. h. bei Bestimmung, daß sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand befindet, wird dagegen der Schritt S22 durchgeführt.
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Im
Schritt S22 wird das Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung auf EIN gesetzt. Liegt insbesondere die
Motorwassertemperatur unter der festgelegten Temperatur Tw1, ist
der Leerlaufschalter (SW) eingeschaltet und verlangsamt das Fahrzeug,
liegt die Temperatur des HC-Katalysators 36 zwischen der festgelegten
niedrigen Temperatur T1 und der festgelegten hohen Temperatur Th
und befindet sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand, so wird das Flag für die Teilkraftstoffabschaltung
auf EIN gesetzt, damit die Teilkraftstoffabschaltung durchgeführt werden
kann.
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Im
Anschluß an
die zuvor beschriebene Kraftstoffabschaltbestimmung wird die Kraftstoffabschalt-Steuerroutine
gemäß 3 abgearbeitet.
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Im
Schritt S30 wird bestimmt, ob das Flag für die Teilkraftstoffabschaltung,
das im o. g. Kraftstoffabschalt-Bestimmungsverfahren gesetzt wird,
EIN ist. Bei bejahendem Bestimmungsergebnis, d. h. wenn das Flag
für die
Teilkraftstoffabschaltung EIN ist, wird der Schritt S32 abgearbeitet,
d. h. die Steuerung für
die Teilkraftstoffabschaltung wird durchgeführt.
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Hierbei
wird z. B. die Kraftstoffzufuhr für zwei (z. B. Zylinder #1 und
#4) der vier Zylinder gestoppt, während die Kraftstoffzufuhr
für die
anderen beiden Zylinder (z. B. Zylinder #2 und #3) normal durchgeführt wird.
In diesem Fall erfolgt die Kraftstoffeinspritzung zu den beiden
Zylindern, für
die die Kraftstoffzufuhr durchgeführt werden soll, so, daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis zu
einem stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Verhältnis wird.
Ist der Motor 1 ein V-Motor, in dem ein Abgaskanal mit
einem Kraftstoff/Luft-Verhältnissensor
für jede
Zylinderreihe vorgesehen ist, kann eine stöchiometrische Rückkopplungssteuerung
durchgeführt
werden, indem die Kraftstoffeinspritzung für eine der beiden Zylinderreihen
gestoppt wird, während
die Kraftstoffzufuhr für die
andere Zylinderreihe durchgeführt
wird. Zu beachten ist, daß bei
der Steuerung für
die Teilkraftstoffabschaltung das Kraftstoff/Luft-Verhältnis in
offener Schleife gesteuert wird.
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Wird
z. B. die Kraftstoffabschaltung für alle Zylinder durchgeführt, wenn
sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand befindet, reduziert sich die Motordrehzahl
Ne drastisch und erreicht eine Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl
in einem Moment, so daß die
Kraftstoffeinspritzung wieder einsetzt. Dies erzeugt ein Problem,
daß die
Sauerstoffzufuhr zur Abgasanlage durch Kraftstoffabschaltung praktisch
nicht durchgeführt
werden kann, so daß aus
dem HC-Adsorbens desorbierter HC nicht zufriedenstellend oxidiert
werden kann. Wird dagegen die Steuerung für die Teilkraftstoffabschaltung wie
zuvor beschrieben durchgeführt,
verhindert man einen Abfall der Motordrehzahl Ne, Luft wird aus
einigen der Zylinder in die Abgasanlage zufriedenstellend ausgestoßen, weshalb
aus dem HC-Adsorbens desorbierter HC mit in dieser Luft enthaltenem
Sauerstoffüberschuß mit Hilfe
der katalytischen Oxidationsfunktion des HC-Katalysators 36 zufriedenstellend
oxidiert werden kann.
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Bewirkt
ferner die Kraftstoffabschaltung eine drastische Verringerung der
Motordrehzahl Ne und führt
daher zu einer sofortigen Kraftstoffwiederaufnahme, verursacht dies
ein Problem, daß Pendeln der
Motorleistung und Motordrehzahl Ne auftritt, so daß sich das
Fahrverhalten des Fahrzeugs verschlechtert. Bei Durchführung der
Steuerung für
die Teilkraftstoffabschaltung gemäß der vorstehenden Beschreibung kommt
es nicht zu einem solchen Pendeln der Motorleistung und Motordrehzahl
Ne, wodurch eine Verschlechterung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs
verhindert wird.
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Indem
die Kraftstoffeinspritzung so durchgeführt wird, daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis in
den beiden Zylindern, für
die die Kraftstoffzufuhr durchzuführen ist, zu einem stöchiometrischen
Kraftstoff/Luft-Verhältnis
wird, ist es ferner möglich,
die Verbrennung zu stabilisieren und Beeinträchtigung des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs zufriedenstellender zu verhindern.
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Indem
die Kraftstoffeinspritzung so durchgeführt wird, daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis zu
einem stöchiometrischen
Kraftstoff/Luft-Verhältnis
wird, unterdrückt
man weiterhin die Erzeugung von NOx durch Verbrennung. Somit kann
bei der Steuerung für die
Teilkraftstoffabschaltung in der Erfindung aus dem HC-Adsorbens
desorbierter HC zufriedenstellend oxidiert werden, und gleichzeitig
läßt sich
die Erzeugung von NOx zufriedenstellend unterdrücken.
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Zu
beachten ist, daß bei
der Steuerung für die
Teilkraftstoffabschaltung das Motordrehmoment verglichen mit dem
Normalbetrieb sinkt, bei dem die Kraftstoffzufuhr für alle Zylinder
durchgeführt
wird. ist aber eine Motordrehmomentsteigerung erforderlich, kann
sie erreicht werden, indem die Öffnung
der Drosselklappe 26 (Drosselklappenöffnung) größer eingestellt und die Kraftstoffzufuhrmenge
entsprechend eingestellt wird, was das stöchiometrische Kraftstoff/Luft-Verhältnis wahrt,
ohne Verringerung der Motordrehzahl Ne oder Beeinträdhtigung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs zu verursachen.
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Ferner
läßt sich
durch Vergrößern der Öffnung der
Drosselklappe 26 auf diese Weise die aus einigen der Zylinder
ausgestoßene
Luftmenge und daher die Sauerstoffüberschußmenge erhöhen. Folglich kann aus dem
HC-Adsorbens desorbierter HC zufriedenstellender oxidiert werden.
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Im
Schritt S34 wird bestimmt, ob die Motordrehzahl Ne unter der Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl
liegt. Hierbei wird die Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl in Abhängigkeit
von der Motorwassertemperatur so eingestellt, daß die Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl
höher ist,
wenn die Motorwassertemperatur niedriger ist. Bei Durchführung der Steuerung
für die
Teilkraftstoffabschaltung findet stabile Verbrennung in zwei der
Zylinder statt, weshalb normalerweise die Motordrehzahl Ne nicht
niedriger als die Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl wird. Daher ist das Bestimmungsergebnis
verneinend, und die Steuerung für
die Teilkraftstoffabschaltung wird fortgesetzt. Ist dagegen das
Bestimmungsergebnis bejahend, d. h. liegt die Motordrehzahl Ne unter
der Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl, wird der Schritt S36 abgearbeitet,
d. h. der Normalbetrieb wird durchgeführt, indem die Kraftstoffeinspritzung
für alle
Zylinder erfolgt.
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Bei
verneinendem Bestimmungsergebnis im Schritt S30, d. h. im AUS-Zustand
des Flags für
die Teilkraftstoffabschaltung, wird dagegen der Schritt S38 durchgeführt.
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Im
Schritt S38 wird bestimmt, ob die Bedingung zur Durchführung von
Kraftstoffabschaltung für alle
Zylinder vorliegt. Als Bedingung zur Durchführung der Kraftstoffabschaltung
für alle
Zylinder gilt z. B. die Bedingung, daß der Leerlaufschalter eingeschaltet
ist und das Fahrzeug verlangsamt. Ist also z. B. der Leerlaufschalter
ausgeschaltet, so ist das Bestimmungsergebnis hier verneinend, so
daß der Schritt
S36 durchgeführt
wird, d. h. der Normalbetrieb erfolgt, indem die Kraftstoffeinspritzung
für alle
Zylinder durchgeführt
wird. Ist das Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung AUS, der Leerlaufschalter aber eingeschaltet,
kommt es zu einem bejahenden Bestimmungsergebnis, so daß der Schritt
S40 abgearbeitet wird.
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Im
Schritt S40 wird bestimmt, ob das Flag für die Teilkraftstoffabschaltung
AUS, aber das Bestimmungsergebnis im o. g. Schritt S16 bejahend
ist, d. h. die Temperatur des HC-Katalysators 36 über der
festgelegten niedrigen Temperatur T1 liegt. Bei bejahendem Bestimmungsergebnis
wird, da die Bedingung zur Durchführung der Kraftstoffabschaltung
für alle Zylinder
vorliegt, der Schritt S44 durchgeführt, d. h. es erfolgt die Kraftstoffabschaltung
für alle
Zylinder. Die Kraftstoffabschaltung für alle Zylinder wird solange
fortgeführt,
wie im Schritt S34 nicht bestimmt wird, daß die Motordrehzahl Ne unter
der Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl liegt.
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Angenommen
sei, daß in
der o. g. Kraftstoffabschalt-Bestimmungsroutine das Bestimmungsergebnis
im Schritt S20 verneinend ist, d. h. daß sich die Überbrückungskupplung 6 im
Verbindungszustand befindet, so daß das Flag für die Teilkraftstoffabschaltung
auf AUS gesetzt ist. Da in diesem Fall die Bedingung, daß der Leerlaufschalter
eingeschaltet ist, erfüllt
ist und auch die Bedingung im Schritt S40 erfüllt ist, wird die Kraftstoffabschaltung
für alle Zylinder
durchgeführt.
Wie zuvor erwähnt,
dreht in diesem Fall Kraft von den Rädern den Motor 1,
weshalb es auch bei Durchführung
der Kraftstoffabschaltung für
alle Zylinder im Motor 1 zu keiner drastischen Verringerung
der Motordrehzahl Ne kommt. Somit kann unnötige Kraftstoffzufuhr unterdrückt werden, und
eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs läßt sich verhindern.
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Bei
verneinendem Bestimmungsergebnis, d. h. bei Bestimmung, daß die Temperatur
des HC-Katalysators 36 höchstens die festgelegte niedrige
Temperatur T1 ist, bedeutet dies, daß der HC-Katalysator 36 noch
keine Desorptionstemperatur erreicht hat. Obwohl also die Bedingung
zur Durchführung
der Kraftstoffabschaltung für
alle Zylinder vorliegt, wird der Schritt S36 durchgeführt, d.
h. die Kraftstoffeinspritzung erfolgt für alle Zylinder. Dadurch kann
ein Abfall der Temperatur des HC-Katalysators 36 verhindert
werden.
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6 zeigt
ein Beispiel für
das Ergebnis der zuvor beschriebenen Kraftstoffabschaltsteuerung
in Form eines Zeitdiagramms. Liegt gemäß dieser Darstellung die Motorwassertemperatur
unter der festgelegten Temperatur TW1, ist der Leerlaufschalter
eingeschaltet und verlangsamt das Fahrzeug, liegt die Temperatur
des HC-Katalysators 36 zwischen der festgelegten niedrigen
Temperatur T1 und der festgelegten hohen Temperatur Th und befindet
sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand, so wird die Teilkraftstoffabschaltung durchgeführt, so
daß eine
ausreichende Sauerstoffüberschußmenge der
Abgasanlage zugeführt
wird. Folglich wird aus dem HC-Adsorbens desorbierter HC durch Oxidation
mit Hilfe der katalytischen Oxidationsfunktion des HC-Katalysators 36 zufriedenstellend
entfernt, während
Beeinträchtigung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs verhindert wird.
-
Zweite Ausführungsform
-
Im
folgenden wird eine zweite Ausführungsform
beschrieben.
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In
Form eines Ablaufplans zeigt 4 eine durch
das ECU 50 in der zweiten Ausführungsform ausgeführte Kraftstoffabschalt-Bestimmungsroutine, und
in Form eines Ablaufplans zeigt 5 eine Kraftstoffabschalt-Steuerroutine
in der zweiten Ausführungsform.
Die folgende Beschreibung beruht auf diesen Ablaufplänen. Zu
beachten ist, daß sich
die zweite Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
dadurch unterscheidet, daß die
Periode, in der HC aus dem HC-Katalysator 36 desorbiert
wird, nicht anhand der Temperatur des HC-Katalysators 36 bestimmt
wird, sondern anhand der Zeit, die nach dem Start des Motors 1 abgelaufen
ist. Im folgenden werden hauptsächlich
Unterschiede zur ersten Ausführungsform
beschrieben, während
mit der ersten Ausführungsform
gemeinsame Schritte mit den gleichen Zahlen für die Schritte bezeichnet und
kurz beschrieben werden.
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Ist
nach dem Schritt S10 in 4 das Bestimmungsergebnis im
Schritt S12 bejahend, d. h. wird bestimmt, daß die Motorwassertemperatur
unter der festgelegten Temperatur Tw1 liegt und der Motor kalt (in
einem festgelegten Kaltzustand) ist, wird der Schritt S13 durchgeführt.
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Im
Schritt S13 werden festgelegte, nach Start des Motors 1 abgelaufene
Zeiten t1 und t2 (t1 < t2),
die der Periode entsprechen, in der HC aus dem HC-Katalysator 36 desorbiert
wird, in Abhängigkeit von
der Motorwassertemperatur eingestellt. Zu beachten ist, daß die Beziehung
zwischen der Motorwassertemperatur und den nach Start abgelaufenen Zeiten
t1 und t2 anhand eines Experiments o. ä. in Form eines Kennfelds vorab
erhalten wird. Somit werden eigentlich festgelegte, nach Start abgelaufene
Zeiten t1 und t2, die einer festgelegten Motorwassertemperatur entsprechen,
aus diesem Kennfeld ausgelesen.
-
Bei
bejahendem Bestimmungsergebnis im Schritt S14, d. h. bei eingeschaltetem
Leerlaufschalter 42, wird der Schritt S16' durchgeführt.
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Im
Schritt S16 wird bestimmt, ob die Zeit, die nach dem Start des Motors 1 in
der Messung durch das Zeitglied des ECU 50 abgelaufen ist,
länger
als die festgelegte, nach dem Start abgelaufene Zeit t1 ist (Desorbierzustands-Detektionselement).
Bei verneinendem Bestimmungsergebnis, d. h. bei Bestimmung, daß die nach
dem Start abgelaufene Zeit noch immer höchstens die festgelegte, nach
dem Start abgelaufene Zeit t1 ist, läßt sich bestimmen, daß HC in den
HC-Katalysator 36 zufriedenstellend adsorbiert werden kann
und nicht aus dem HC-Katalysator 36 desorbiert
wird, weshalb keine Teilkraftstoffabschaltung erforderlich ist.
Somit wird zum Schritt S24 übergegangen,
d. h. das Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung wird auf AUS gesetzt. Ist dagegen
das Bestimmungsergebnis bejahend, d. h. wird bestimmt, daß die nach
dem Start ab gelaufene Zeit länger
als die festgelegte, nach dem Start abgelaufene Zeit t1 ist, wird
der Schritt S18' durchgeführt.
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Im
Schritt S18' wird ähnlich wie
zuvor bestimmt, ob die nach dem Start des Motors 1 abgelaufene
Zeit kürzer
als die festgelegte, nach dem Start abgelaufene Zeit t2 ist (Desorbierzustands-Detektionselement).
Bei verneinendem Bestimmungsergebnis, d. h. bei Bestimmung, daß die nach
dem Start abgelaufene Zeit mindestens die festgelegte, nach dem Start
abgelaufene Zeit t2 ist, wird der Schritt S24 durchgeführt, damit
keine unnötige
Teilkraftstoffabschaltung erfolgt. Bei bejahendem Bestimmungsergebnis,
d. h. bei Bestimmung, daß die
nach dem Start abgelaufene Zeit kürzer als die festgelegte, nach dem
Start abgelaufene Zeit t2 ist, wird der Schritt S20 durchgeführt.
-
Indem
die Bestimmung im Schritt S16' und im
Schritt S20' auf
diese Weise durchgeführt
wird, ist es möglich,
die Teilkraftstoffabschaltung in der Periode leicht und effizient
durchzuführen,
in der die nach dem Start des Motors 1 abgelaufene Zeit
zwischen der festgelegten, nach dem Start abgelaufenen Zeit t1 und
der festgelegten, nach dem Start abgelaufenen Zeit t2 (in einem
festgelegten Bereich) liegt, d. h. in der Periode, in der HC aus
dem HC-Katalysator 36 desorbiert wird.
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Im
Schritt S20 wird bestimmt, ob die Überbrückungskupplung ausgerückt ist,
also sich im Nichtverbindungszustand befindet. Bei verneinendem
Bestimmungsergebnis, d. h. wenn sich die Überbrückungskupplung 6 im
Verbindungszustand befindet, wird zum Schritt S24 übergegangen,
um unnötige
Durchführung
der Teilkraftstoffabschaltung zu verhindern. Bei bejahendem Bestimmungsergebnis
im Schritt S20, d. h. bei Bestimmung, daß sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand befindet, wird der Schritt S22 abgearbeitet,
um die Teilkraftstoffabschaltung durchzuführen, insbesondere wird das
Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung auf EIN gesetzt.
-
Im
Schritt S30 in 5 wird bestimmt, ob das Flag
für die
Teilkraftstoffabschaltung, das im o. g. Kraftstoffabschalt-Bestimmungsverfahren
gesetzt wird, EIN ist. Bei bejahendem Bestimmungsergebnis, d. h.
wenn das Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung EIN ist, wird der Schritt S32 abgearbeitet,
d. h. die Steuerung für
die Teilkraftstoffabschaltung durchgeführt.
-
Dadurch
wird wie im o. g. Fall Verringerung der Motordrehzahl Ne verhindert,
und Luft wird aus einigen der Zylinder in die Abgasanlage zufriedenstellend
ausgestoßen,
so daß aus
dem HC-Adsorbens desorbierter HC mit dem in dieser Luft enthaltenen Sauerstoffüberschuß mit Hilfe
der katalytischen Oxidationsfunktion des HV-Katalysators 36 zufriedenstellend
oxidiert werden kann und sich zugleich Pendeln der Motorleistung
und Motordrehzahl Ne und damit Beeinträchtigung des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs verhindern lassen.
-
Indem
die Kraftstoffeinspritzung zu den Zylindern, für die die Kraftstoffzufuhr
durchzuführen
ist, so erfolgt, daß das
Kraftstoff/Luft-Verhältnis
zu einem stöchiometrischen
Kraftstoff/Luft-Verhältnis
wird, ist es ferner möglich,
die Verbrennung zu stabilisieren, Verschlechterung des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs zu unterbinden und die Erzeugung von NOx durch Verbrennung
zu unterdrücken.
-
Ferner
kann bei der Steuerung für
die Teilkraftstoffabschaltung durch größeres Einstellen der Öffnung der
Drosselklappe 26 (Drosselklappenöffnung) die aus einigen der
Zylinder ausgestoßene
Luft und daher die Sauerstoffüberschußmenge erhöht werden.
Durch entsprechendes Einstellen der Kraftstoffzufuhrmenge kann das
Motordrehmoment unter Wahrung des stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses
erhöht
werden, ohne Beeinträchtigung
des Fahrverhaltens zu verursachen.
-
Im
Schritt S34 wird bestimmt, ob die Motordrehzahl Ne unter der Kraftstoffwiederaufnahme-Drehzahl
liegt. Bei verneinendem Bestimmungsergebnis wird die Steuerung für die Teilkraftstoffabschaltung
fortgesetzt. Bei bejahendem Bestimmungsergebnis wird der Schritt
S36 abgearbeitet, d. h. der Normalbetrieb wird durchgeführt, indem
die Kraftstoffeinspritzung für
alle Zylinder erfolgt.
-
Ist
dagegen das Bestimmungsergebnis im Schritt S30 verneinend, d. h.
ist das Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung AUS, wird der Schritt S38 durchgeführt, d.
h. es wird bestimmt, ob die Bedingung zur Durchführung der Kraftstoffabschaltung
für alle
Zylinder vorliegt. Ist z. B. der Leerlaufschalter ausgeschaltet,
dann ist das Bestimmungsergebnis im Schritt S38 verneinend, so daß der Schritt
S36 abgearbeitet wird, d. h. der Normalbetrieb durchgeführt wird,
indem die Kraftstoffeinspritzung für alle Zylinder erfolgt. Ist
das Flag für
die Teilkraftstoffabschaltung AUS, aber z. B. der Leerlaufschalter
eingeschaltet, dann ist des Bestimmungsergebnis bejahend, so daß der Schritt
S40' durchgeführt wird.
-
Im
Schritt S40' wird
bestimmt, ob das Flag für die
Teilkraftstoffabschaltung AUS, aber das Bestimmungsergebnis im o.
g. Schritt S16' bejahend
ist, d. h. die nach dem Start des Motors 1 abgelaufene
Zeit länger
als die festgelegte, nach dem Start abgelaufene Zeit t1 ist. Bei
bejahendem Bestimmungsergebnis wird, da die Bedingung zur Durchführung der
Kraftstoffabschaltung für
alle Zylinder vorliegt, der Schritt S44 durchgeführt, d. h. es erfolgt die Kraftstoffabschaltung
für alle
Zylinder. Dadurch kann unnötige Kraftstoffzufuhr
unterdrückt
und Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs verhindert werden.
-
Ist
das Bestimmungsergebnis dagegen verneinend, d. h. wird bestimmt,
daß die
nach dem Start abgelaufene Zeit höchstens die festgelegte, nach dem
Start abgelaufene Zeit t1 ist, wird geschlußfolgert, daß der HC-Katalysator 36 noch
nicht die Desorptionstemperatur erreicht hat. Auch wenn also die Bedingung
zur Durchführung
der Kraftstoffabschaltung für
alle Zylinder vorliegt, wird der Schritt S36 durchgeführt, d.
h. die Kraftstoffeinspritzung erfolgt für alle Zylinder. Dadurch läßt sich
ein Temperaturabfall des HC-Katalysators 36 verhindern.
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In 6 sind
die festgelegten, nach dem Start abgelaufenen Zeiten t1 und t2 angegeben.
Liegt gemäß dieser
Darstellung die Motorwassertemperatur unter der festgelegten Temperatur
Tw1, ist der Leerlaufschalter eingeschaltet und verlangsamt das Fahrzeug,
liegt die nach dem Start des Motors 1 abgelaufene Zeit
zwischen der festgelegten, nach dem Start abgelaufenen Zeit t1 und
der festgelegten, nach dem Start abgelaufenen Zeit t2 und befindet
sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand, so wird die Teilkraftstoffabschaltung durchgeführt, so
daß eine
ausreichende Sauerstoffüberschußmenge der
Abgasanlage zugeführt
wird. Folglich wird wie im Fall der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform
aus dem HC-Adsorbens desorbierter HC durch Oxidation mit Hilfe der
katalytischen Oxidationsfunktion des HC-Katalysators 36 zufriedenstellend
entfernt, während
Beeinträchtigung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs verhindert wird.
-
Zuvor
wurden Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung
für den Verbrennungsmotor
für das
Fahrzeug beschrieben. Indes ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
-
Beispielsweise
ist in den beschriebenen Ausführungsformen
die Anordnung so, daß die
Teilkraftstoffabschaltung unter der Bedingung durchgeführt wird,
daß die
Motorwassertemperatur unter der festgelegten Temperatur Tw1 liegt
(Schritt S12), der Leerlaufschalter eingeschaltet ist und das Fahrzeug verlangsamt
(Schritt S14), sich der HC-Katalysator 36 in dem zum Desorbieren
von HC bereiten Zustand befindet (Schritte S16 und S18 oder S16' und S18') und sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand befindet (Schritt S20). Gleichwohl ist die
Anordnung nicht darauf beschränkt.
Die Anordnung kann so sein, daß die
Teilkraftstoffabschaltung unter der Bedingung durchgeführt wird,
daß der Leerlaufschalter
eingeschaltet ist und das Fahrzeug verlangsamt (Schritt S14), sich
der HC-Katalysator 36 in dem zum Desorbieren von HC bereiten
Zustand befindet (Schritte S16 und S18 oder S16 und S18') und sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand befindet (Schritt S20), unabhängig davon,
ob der Motor 1 kalt ist.
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Alternativ
kann die Anordnung so sein, daß die
Teilkraftstoffabschaltung unter der Bedingung durchgeführt wird,
daß die
Motorwassertemperatur unter der festgelegten Temperatur Tw1 liegt
(Schritt S12), der Leerlaufschalter eingeschaltet ist und das Fahrzeug
verlangsamt (Schritt S14) und sich der HC-Katalysator 36 in
dem zum Desorbieren von HC 36 bereiten Zustand befindet
(Schritte S16 und S18 oder S16' und
S18'), unabhängig davon,
ob sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand befindet.
-
Alternativ
kann die Anordnung so sein, daß die
Teilkraftstoffabschaltung einfach unter der Bedingung durchgeführt wird,
daß der
Leerlaufschalter eingeschaltet ist und das Fahrzeug verlangsamt
(Schritt S14) und sich der HC-Katalysator in dem zum Desorbieren
von HC bereiten Zustand befindet (Schritte S16 und S18 oder S16' und S18'), unabhängig davon,
ob der Motor 1 kalt ist und ob sich die Überbrückungskupplung 6 im
Nichtverbindungszustand befindet.
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Obwohl
ferner in den beschriebenen Ausführungsformen
der Motor 1 ein Vierzylinder-Ottomotor mit Saugrohreinspritzung
ist, kann der Motor 1 von jeder Art sein, solange er mehrere
Zylinder hat und ermöglicht,
die Kraftstoffabschaltung nur für
einige (mindestens einen, aber nicht alle) der Zylinder durchzuführen.
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Außerdem ist
in den beschriebenen Ausführungsformen
die Anordnung so, daß die
Kraftstoffabschaltung für
die Hälfte
der vier Zylinder, d. h. zwei Zylinder, durchgeführt wird, während Kraftstoff der anderen
Hälfte,
d. h. den anderen bei den Zylindern, zugeführt wird. Bei wieviel Zylindern
die Kraftstoffabschaltung und bei wieviel die Kraftstoffzufuhr erfolgen sollte,
kann aber geeignet bestimmt werden, solange Beeinträchtigung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs verhindert und eine ausreichende
Sauerstoffüberschußmenge bereitgestellt
werden kann.
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Obwohl
weiterhin in den beschriebenen Ausführungsformen der Dreiwegekatalysator 34 nahe dem
Motor 1 vorgesehen ist, ist die Erfindung auf den Fall
anwendbar, in dem kein Dreiwegekatalysator 34 vorgesehen
ist.
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Zudem
kommt in den beschriebenen Ausführungsformen
der HC-Katalysator 36 zum Einsatz, der auch eine katalytische
Oxidationsfunktion hat, so daß der
aus dem HC-Katalysator 36 desorbierte HC durch Oxidation
mit Hilfe dieser katalytischen Oxidationsfunktion entfernt werden
kann. Statt dessen kann ein gesonderter Dreiwegekatalysator oder
Oxidationskatalysator einem HC-Katalysator 36 nachgelagert
sein.