DE112010005470B4

DE112010005470B4 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor

Info

Publication number: DE112010005470B4
Application number: DE112010005470.3T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Yano; Tomofumi Nakashima; Tomoyuki Takeda; Takafumi Amano
Original assignee: Volvo Truck Corp
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2030-12-04
Also published as: WO2011125257A1; CN102884290A; CN102884290B; JP2011220158A; US8850799B2; DE112010005470T5; BR112012025150A2; US20130025262A1

Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10), folgendes umfassend:ein Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32), das an einer Abgasleitung (24) des Motors (10) bereitgestellt ist,einen Temperatursensor (36, 38, 40), der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur des Abgases zu messen, das in das Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) strömt, undeine Steuereinheit (42) mit einem eingebauten Computer, wobei die Steuereinheit (42)eine Ablassmenge einer festgelegten Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit abgelassen werden soll, schätzt, wobei die festgelegte Kraftstoffkomponente im Abgas enthalten ist,eine der vom Temperatursensor (36, 38, 40) gemessenen Abgastemperatur entsprechende Menge der Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit aus dem Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) entfernt werden soll, schätzt, indem sie sich auf ein Kennfeld bezieht, das die zu entfernenden Mengen der Kraftstoffkomponente entsprechend der Abgastemperaturen ausgibt, wobei in dem Kennfeld die zu entfernende Menge der Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit aus dem Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) entfernt werden soll, auf null eingestellt ist, wenn die Abgastemperatur niedriger oder gleich einer Temperatur T0ist, bei der die Kraftstoffkomponente entfernt wird, und basierend auf der Ablassmenge und der pro Zeiteinheit zu entfernenden Menge der Kraftstoffkomponente eine Ansammlungsmenge der im Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) angesammelten Kraftstoffkomponente schätzt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen von Abgas, das von einem Motor abgegeben wird.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Als Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen von Abgas, das von einem Motor abgegeben wird, wurden Diesel-Partikelfilter (DPF), die dafür eingerichtet sind, partikelförmiges Material (PM) zu sammeln und zu beseitigen, Drei-Wege-Katalysatoren, die dafür eingerichtet sind, gleichzeitig Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Stickoxid (NO_x) zu entfernen, Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), die dafür eingerichtet sind, NO_x mit Hilfe eines Reduktionsmittels zu entfernen, und andere Vorrichtungen in Gebrauch gebracht. Bei einer derartigen Abgasreinigungsvorrichtung verursacht das Ansammeln zum Beispiel von Schwefelkomponenten, die im Abgas enthalten sind, in einem Abgasreinigungselement (z. B. DPF), das an einer Abgasleitung des Motors bereitgestellt ist, Probleme wie beispielsweise den Abbau des Katalysationsmittels und einen Anstieg des Abgasdrucks. Daher wurde in der japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. JP 2005-076 495 A (Patentdokument 1) ein Vorschlag für eine Technik gemacht, die: basierend auf einer Kraftstoff-Verbrauchsmenge und einem Prozentsatz des Schwefelgehalts im Kraftstoff eine Ansammlungsmenge von Schwefelkomponenten, die im Reinigungselement angesammelt werden, schätzt und die Schwefelkomponenten zwangsweise entfernt, wenn die geschätzte Menge gleich oder größer als eine zuvor bestimmte Menge ist.
LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: japanische Patent-Auslegeschrift Nr. JP 2005-076 495 A .
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei einer derartigen herkömmlichen Technik wurde jedoch versäumt, die Eigenart in Betracht zu ziehen, dass die im Abgasreinigungselement angesammelten Schwefelkomponenten in einem Bereich abnehmen, in dem eine Abgastemperatur höher als eine Temperatur ist, bei der die Schwefelkomponenten entfernt werden, und somit die Ansammlungsmenge der Schwefelkomponenten nicht genau geschätzt werden konnte. Demzufolge kann die Abgasreinigungsvorrichtung zum Beispiel auf das Problem stoßen, dass selbst bei Ansammlung der Schwefelkomponenten im Abgasreinigungselement in einer Menge, die größer oder gleich einer zulässigen Menge ist, die Schwefelkomponenten nicht zwangsweise entfernt werden und die Abgasreinigungsvorrichtung nicht kontinuierlich korrekt funktioniert. Die oben beschriebenen Probleme betreffen nicht nur die Schwefelkomponenten (d. h. ein Beispiel einer Kraftstoffkomponente), sondern können gleichermaßen auch verursacht werden, wenn zum Beispiel ein nicht verbrannter Kraftstoff involviert ist, der hauptsächlich HC enthält.
Deshalb hat die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die oben angeführten herkömmlichen Probleme und in Beachtung der Eigenart, dass eine Kraftstoffkomponente gemäß einer Abgastemperatur entfernt wird, die Aufgabe, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, mit der eine Ansammlungsmenge einer in einem Abgasreinigungselement angesammelten Kraftstoffkomponente mit großer Genauigkeit geschätzt werden kann.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Somit beinhaltet eine Abgasreinigungsvorrichtung ein Abgasreinigungselement, das an einer Abgasleitung des Motors bereitgestellt ist, einen Temperatursensor, der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur des Abgases zu messen, das in das Abgasreinigungselement strömt, und eine Steuereinheit mit einem eingebauten Computer, In der Abgasreinigungsvorrichtung schätzt die Steuereinheit eine Ablassmenge einer zuvor bestimmten Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit abgelassen werden soll, wobei die zuvor bestimmte Kraftstoffkomponente im Abgas enthalten ist, sie schätzt, basierend auf der Abgastemperatur, die durch den Temperatursensor gemessen wird, eine Menge der Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit aus dem Abgasreinigungselement entfernt werden soll, und schätzt, basierend auf der Ablassmenge und der Menge der Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit entfernt werden soll, eine Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente, die im Abgasreinigungselement angesammelt wird.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente, die im Abgasreinigungselement angesammelt wird, kann mit großer Genauigkeit geschätzt werden.
Figurenliste

1 ist eine Gesamtanordnung einer beispielhaften Abgasreinigungsvorrichtung,
2 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Steuerprogramms und
3 ist eine Ansicht, die ein Kennfeld zur Verwendung bei der Schätzung einer entsprechend einer Abgastemperatur zu entfernenden Menge einer Kraftstoffkomponente erläutert.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Weiteren werden beispielhafte Ausführungsformen gemäß dem Aspekt der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 stellt eine beispielhafte Abgasreinigungsvorrichtung dar.
Eine Ansaugleitung 14, die an einen Ansaugkrümmer 12 eines Dieselmotors 10 angeschlossen ist, ist mit einem Luftreiniger 16 ausgestattet, der dafür eingerichtet ist, Staubteilchen und dergleichen aus der Luft zu filtern, mit einem Kompressor 18A eines Turboladers 18, der dafür eingerichtet ist, Ansaugluft aufzuladen, und mit einem Zwischenkühler 20, der dafür eingerichtet ist, die Ansaugluft zu kühlen, die durch den Durchtritt durch den Turbolader 18 auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wurde. Der Luftreiniger 16, der Kompressor 18A und der Zwischenkühler 20 sind in dieser Reihenfolge in eine Richtung, in der die Ansaugluft strömt, an der Ansaugleitung 14 bereitgestellt.
Andererseits ist eine Abgasleitung 24, die an einen Abgaskrümmer 22 des Dieselmotors 10 angeschlossen ist, mit einer Turbine 18B des Turboladers 18, mit einer sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 26, mit einer Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28, die eine Einspritzdüse zum Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung (einer Vorstufe des Reduktionsmittels) aufweist, mit einem SCR-Katalysator 30, der dafür eingerichtet ist, unter Verwendung von Ammoniak (Reduktionsmittel), das aus der wässrigen Harnstofflösung erzeugt wird, selektiv NO_x zu reduzieren und zu entfernen, und mit einem Oxidationskatalysator 32, der dafür eingerichtet ist, das Ammoniak zu oxidieren, das durch den SCR-Katalysator 30 geströmt ist. Die Turbine 18B, die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung 26, die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28, der SCR-Katalysator 30 und der Oxidationskatalysator 32 sind in dieser Reihenfolge in einer Richtung, in der das Abgas strömt, an der Abgasleitung 24 bereitgestellt. Die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung 26 beinhaltet einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 26A, der dafür eingerichtet ist, mindestens Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO₂) zu oxidieren, und einen DPF 26B, der dafür eingerichtet ist, PM zu sammeln und zu entfernen, das im Abgas enthalten ist. Anstelle des DPF 26B kann ein katalytischer Rußpartikelfilter (CSF) verwendet werden, dessen Oberfläche ein Katalysationsmittel (aktive Inhaltsstoffe und zusätzliche Inhaltsstoffe) trägt. In dieser beispielhaften Ausführungsform dient mindestens eine der Elemente DOC-Katalysator 26A, DPF 26B, SCR-Katalysator 30 oder Oxidationskatalysator 32, die alle an der Abgasleitung 24 bereitgestellt sind, als ein Abgasreinigungselement, das in der Abgasreinigungsvorrichtung enthalten ist.
Am Dieselmotor 10 ist ein Abgasrückführungssystem (EGR-System) 34 angebracht, das dafür eingerichtet ist, durch Ein- und Rückführung eines Teils des Abgases in die Ansaugluft und durch Senken der Verbrennungstemperatur NO_x zu reduzieren. Das EGR-System 34 beinhaltet eine EGR-Leitung 34A, die dafür eingerichtet ist, einen Teil des durch die Abgasleitung 24 strömenden Abgases in die Ansaugleitung 14 einzuführen, einen EGR-Kühler 34B, der dafür eingerichtet ist, das durch die EGR-Leitung 34A strömende Abgas zu kühlen, und ein EGR-Steuerventil 34C, das dafür eingerichtet ist, eine EGR-Rate zu steuern, mit welcher das Abgas in die Ansaugleitung 14 eingeführt wird.
Als Steuersystem für die Abgasreinigungsvorrichtung ist an der Abgasanströmseite des DOC-Katalysators 26A der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 26 ein Temperatursensor 36 bereitgestellt, der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur (Abgastemperatur) T₁ des Abgases zu messen, das in den Doc-Katalysator 26A strömt. Des Weiteren ist an einer Position zwischen dem DOC-Katalysator 26A und dem DPF 26B der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 26 ein Temperatursensor 38 bereitgestellt, der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur (Abgastemperatur) T₂ des Abgases zu messen, das in den DPF 26B strömt. Ein Temperatursensor 40, der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur (Abgastemperatur) T₃ des Abgases zu messen, das in den SCR-Katalysator 30 und den Oxidationskatalysator 32 strömt, ist an einer Position zwischen der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 26 und der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 bereitgestellt. Um die Abgastemperatur des Abgases zu messen, das in den Oxidationskatalysator 32 strömt, kann zwischen dem SCR-Katalysator 30 und dem Oxidationskatalysator 32 ein zusätzlicher Temperatursensor bereitgestellt sein.
Die jeweiligen Ausgabesignale der Temperatursensoren 36, 38 und 40 werden in eine Steuereinheit 42 mit einem eingebauten Computer eingegeben. In die Steuereinheit 42 werden außerdem jeweils die Ausgabesignale eines Drehzahlsensors 44 zum Erkennen einer Drehzahl Ne und eines Lastsensors 46 zum Erkennen einer Last Q eingegeben, die beispielhafte Anzeigen für den Betrieb des Dieselmotors 10 sind. Beispiele der Last Q des Dieselmotors 10 sind Eigenschaften, die eng mit dem Drehmoment in Zusammenhang stehen, wie beispielsweise eine Strömungsrate der Ansaugluft, ein Druck der Ansaugluft, ein Ladedruck, eine Öffnungsweite des Gaspedals und eine Öffnungsweite der Drosselklappe. Die Drehzahl Ne und die Last Q des Dieselmotors 10 können aus einer Motorsteuereinheit (nicht dargestellt) gelesen werden, die dafür eingerichtet ist, den Dieselmotor 10 über ein Controller Area Network (CAN) elektronisch zu steuern.
Durch Abarbeiten eines in einem nichtflüchtigen Speicher, wie beispielsweise einem Nur-Lese-Speicher (ROM), gespeicherten Steuerprogramms bestimmt die Steuereinheit 42, basierend auf den Signalen der verschiedenen Sensoren, ob im Abgasreinigungselement Kraftstoffkomponenten (z. B. Schwefelkomponenten und HC-Komponenten) in einer Menge angesammelt wurden, die eine zulässige Menge übersteigt, oder nicht. Wird bestimmt, dass die Menge der im Abgasreinigungselement angesammelten Kraftstoffkomponenten die zulässige Menge übersteigt, gibt die Steuereinheit 42 an eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die am Dieselmotor 10 angebracht ist, einen Kraftstofferhöhungsbefehl aus, um die Kraftstoffkomponenten durch Erhöhen der Abgastemperatur zwangsweise zu entfernen. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die Steuereinheit 42 auch eine Warnlampe 48 (Alarm) ein, die an einer Instrumententafel angebracht ist.
2 stellt den Inhalt des Steuerprogramms dar, das die Steuereinheit 42 nach der Aktivierung des Dieselmotors 10 wiederholt in Zeiteinheiten abarbeitet (z. B. jede Sekunde). In einem Steuerprogramm, das sich von dem in 2 dargestellten Steuerprogramm unterscheidet, steuert die Steuereinheit 42 im Übrigen elektronisch die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 und das EGR-Steuerventil 34C in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand und dergleichen.
In Schritt 1 (in der Zeichnung zu „S1“ abgekürzt, was auch auf die Folgenden angewandt wird) verarbeitet die Steuereinheit 42 eine Kraftstoff-Zufuhrmenge, die pro Zeiteinheit in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand zuzuführen ist. Insbesondere liest die Steuereinheit 42 zum Beispiel die Last Q vom Lastsensor 46 aus und berechnet die Kraftstoff-Zufuhrmenge entsprechend der Last Q, basierend auf einem Kennfeld, das die Kraftstoff-Zufuhrmenge entsprechend der Lasten ausgibt. Die Kraftstoff-Zufuhrmenge kann aus der Motorsteuereinheit (nicht dargestellt) gelesen werden.
In Schritt 2 schätzt die Steuereinheit 42 eine Ablassmenge einer festgelegten Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit abgelassen werden soll, zum Beispiel durch Multiplizieren der Kraftstoff-Zufuhrmenge pro Zeiteinheit mit dem Anteilsprozentsatz der Kraftstoffkomponente im Kraftstoff. Der Anteilsprozentsatz der Kraftstoffkomponente kann zum Beispiel ein fester Wert entsprechend der Kraftstoffeigenschaft sein.
In Schritt 3 schätzt die Steuereinheit 42 eine Ansammlungsmenge der im angesteuerten Abgasreinigungselement (d. h. dem Doc-Katalysator 26A, dem DPF 26B, dem SCR-Katalysator 30 oder dem Oxidationskatalysator 32) angesammelten Kraftstoffkomponente durch Anwendung einer Formel, wie beispielsweise „neue Ansammlungsmenge = bisherige Ansammlungsmenge + Ablassmenge pro Zeiteinheit“.
In Schritt 4 schätzt die Steuereinheit 42 eine zu entfernende Menge der Kraftstoffkomponente in Übereinstimmung mit der Abgastemperatur T_i (i = ein Wert von 1 bis 3) des Abgases, das in das angesteuerte Abgasreinigungselement strömt, wobei die Temperatur vom Temperatursensor 36, 38 oder 40 gelesen wird. Beim Schätzen bezieht sich die Steuereinheit 42 auf ein Kennfeld, das entsprechend der Abgastemperatur die zu entfernende Menge der Kraftstoffkomponente ausgibt, wie in 3 dargestellt ist. In dem in 3 dargestellten Kennfeld ist die zu entfernende Menge der Kraftstoffkomponente auf „Null“ eingestellt, was bedeutet, dass in einem Bereich, in dem die Abgastemperatur niedriger oder gleich einer Temperatur To ist, bei der die Kraftstoffkomponente entfernt wird, keine Kraftstoffkomponente entfernt werden kann. Die der Abgastemperatur entsprechend zu entfernende Menge der Kraftstoffkomponente kann pro angesteuerte Kraftstoffkomponente beispielsweise durch Simulationen oder Versuche bestimmt werden.
In Schritt 5 erneuert die Steuereinheit 42 die Ansammlungsmenge der im angesteuerten Abgasreinigungselement angesammelten Kraftstoffkomponente basierend auf der zu entfernenden Menge der Kraftstoffkomponente. Beim Erneuern wendet die Steuereinheit 42 eine Formel an, wie beispielsweise „Ansammlungsmenge = Ansammlungsmenge - zu entfernende Menge“.
In Schritt 6 bestimmt die Steuereinheit 42, ob die Ansammlungsmenge der im Abgasreinigungselement angesammelten Kraftstoffkomponente gleich oder größer als eine festgelegte Menge ist oder nicht. Die „festgelegte Menge“ ist ein Grenzwert zur Verwendung bei der Bestimmung, ob die im Abgasreinigungselement angesammelte Kraftstoffkomponente zwangsweise zu entfernen ist oder nicht. Zum Beispiel ist die festgelegte Menge etwas kleiner eingestellt als eine zulässige Ansammlungsmenge, bis zu der das Abgasreinigungselement in der Lage ist, die Ansammlung der Kraftstoffkomponente zu tolerieren. Wenn dann bestimmt wird, dass die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente gleich oder größer als die festgelegte Menge ist, fährt die Steuereinheit 42 mit Schritt 7 fort (Ja); wird jedoch bestimmt, dass die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente kleiner als die festgelegte Menge ist, beendet die Steuereinheit 42 den Prozess (Nein).
In Schritt 7 schaltet die Steuereinheit 42 die Warnlampe 48 an, die an der Instrumententafel angebracht ist, um einen Alarm zu geben, dass die im Abgasreinigungselement angesammelte Kraftstoffkomponente zwangsweise entfernt wird. Statt der Warnlampe 48 kann eine andere Alarmierung aktiviert werden, wie beispielsweise ein Summer.
In Schritt 8 gibt die Steuereinheit 42 an die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die am Dieselmotor 10 angebracht ist, einen Befehl zum Erhöhen der Kraftstoff-Zufuhrmenge aus, um die im Abgasreinigungselement angesammelte Kraftstoffkomponente durch Anheben der Abgastemperatur über die Temperatur hinaus, bei der die Kraftstoffkomponente entfernt wird, zwangsweise zu entfernen. Um die Abgastemperatur anzuheben, kann die Steuereinheit 42 einen bekannten Prozess des zwangsweisen Entfernens ausführen, wie beispielsweise eine Steuerung zum Öffnen oder Schließen einer Ansaugluftklappe oder einer Abgasklappe, Steuerung der Leitschaufelstellung eines Laders mit variabler Turbinengeometrie oder eine Nacheinspritzsteuerung.
In der oben beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung strömt das Abgas vom Dieselmotor 10 durch den Abgaskrümmer 22 und die Turbine 18B des Turboladers 18, um in den DOC-Katalysator 26A der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 26 eingeführt zu werden. Das in den DOC-Katalysator 26A eingeführte Abgas strömt in den DPF 26B, während darin enthaltenes NO teilweise zu NO₂ oxidiert wird. Im DPF 26B wird das PM im Abgas gesammelt und entfernt und das PM wird mit Hilfe des durch den DOC-Katalysator 26A erzeugten NO₂ oxidiert. Auf diese Weise werden das Ansammeln und Entfernen des PM und das Regenerieren des PM gleichzeitig ausgeführt.
Die wässrige Harnstofflösung, die in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 eingespritzt und zugeführt wird, wird mit Hilfe der Abgaswärme und des Dampfes im Abgas hydrolysiert und in Ammoniak umgewandelt, der als Reduktionsmittel dient. Im SCR-Katalysator 30 bewirkt das Ammoniak eine selektive Reduktionsreaktion mit NO_x, das im Abgas enthalten ist. Bekanntlich wird das Ammoniak dann zu Wasser (H₂O) und Stickstoffgas(N₂) aufbereitet, d. h. zu harmlosen Komponenten. Andererseits soll das Ammoniak, das durch den SCR-Katalysator 30 geströmt ist, durch den Oxidationskatalysator 32 oxidiert werden, der an der Abgasabströmseite des SCR-Katalysators 30 angeordnet ist. Demzufolge wird verhindert, dass das Ammoniak in seiner direkten Form an die Umgebung abgegeben wird.
Gemäß dem oben beschriebenen Abgasreinigungsprozess wird die Ansammlungsmenge der im angesteuerten Abgasreinigungselement angesammelten Kraftstoffkomponente geschätzt durch: fortlaufendes Integrieren der Ablassmenge der Kraftstoffkomponente pro Zeiteinheit, die aus der Kraftstoff-Zufuhrmenge geschätzt wird, und fortlaufendes Subtrahieren der Menge der Kraftstoffkomponente, die entsprechend der Abgastemperatur entfernt werden soll, vom gewonnenen integrierten Wert. Die im angesteuerten Abgasreinigungselement angesammelte Kraftstoffkomponente verringert sich in dem Bereich, in dem die Abgastemperatur höher ist als die Temperatur, bei der die Kraftstoffkomponente entfernt wird. Somit wird durch die dieser Eigenschaft gezollte Aufmerksamkeit durch Berücksichtigung nicht nur der Ablassmenge der Kraftstoffkomponente sondern auch der zu entfernenden Menge der Kraftstoffkomponente die Ansammlungsmenge der im Abgasreinigungselement angesammelten Kraftstoffkomponente mit hoher Genauigkeit geschätzt. Wenn dann die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente gleich oder größer als der festgelegte Wert ist, wird die an der Instrumententafel angebrachte Warnleuchte 48 angeschaltet und die Kraftstoffkomponente wird zwangsweise entfernt.
Die Ansammlungsmenge der im Abgasreinigungselement angesammelten Kraftstoffkomponente kann derart konfiguriert sein, dass sie von der Steuereinheit 42 in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben wird, wenn der Motor abgeschaltet wird, und die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente kann derart konfiguriert sein, dass sie aus dem nichtflüchtigen Speicher gelesen wird, wenn der Motor angelassen wird. Bei dieser Anordnung ist die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente vor dem Zurücksetzen geschützt, wenn der Motor ausgeschaltet wird, und der bisher berechnete Wert wird für den zukünftigen Gebrauch erhalten. Deshalb kann eine Verminderung der Genauigkeit bei der Schätzung der Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente vermieden werden.
Des Weiteren kann angesichts der Tatsache, dass das Abgasreinigungselement zum Beispiel bei der Wartung in Werkstätten einer Reinigung und dergleichen unterzogen wird, die Abgasreinigungsvorrichtung derart konfiguriert sein, dass sie eine Funktion aufweist, die die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente in Reaktion auf externe Befehle zwangsweise zurücksetzt. Darüber hinaus muss der Prozess des zwangsweisen Entfernens der im Abgasreinigungselement angesammelten Kraftstoffkomponente nicht automatisch ausgeführt werden, sondern kann stattdessen derart konfiguriert sein, dass er in Reaktion auf eine Anweisung durch den Fahrer oder dergleichen ausgeführt wird, der das Aufleuchten der Warnlampe 48 bemerkt hat.
Die Erfindung ist nicht nur auf eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Dieselmotors 10 anwendbar, sondern auch auf Drei-Wege-Katalysatoren, die dafür eingerichtet sind, gleichzeitig CO, HC und NO_x zu entfernen, die im Abgas von Benzinmotoren enthalten sind. Des Weiteren ist die Erfindung nicht nur auf den DOC-Katalysator 26A, den DPF 26B, den SCR-Katalysator 30, den Oxidationskatalysator 32 und den Drei-Wege-Katalysator anwendbar, sondern auch auf verschiedene Abgasreinigungselemente, die an der Abgasleitung bereitgestellt sind. Darüber hinaus können in der Erfindung mehrere Abgasreinigungselemente angesteuert werden.
Bezugszeichenliste

10: Dieselmotor
24: Abgasleitung
26: sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung
26A: DOC-Katalysator
26B: DPF
30: SCR-Katalysator
32: Oxidationskatalysator
36: Temperatursensor
38: Temperatursensor
40: Temperatursensor
42: Steuereinheit
48: Warnlampe

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10), folgendes umfassend: ein Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32), das an einer Abgasleitung (24) des Motors (10) bereitgestellt ist, einen Temperatursensor (36, 38, 40), der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur des Abgases zu messen, das in das Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) strömt, und eine Steuereinheit (42) mit einem eingebauten Computer, wobei die Steuereinheit (42) eine Ablassmenge einer festgelegten Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit abgelassen werden soll, schätzt, wobei die festgelegte Kraftstoffkomponente im Abgas enthalten ist, eine der vom Temperatursensor (36, 38, 40) gemessenen Abgastemperatur entsprechende Menge der Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit aus dem Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) entfernt werden soll, schätzt, indem sie sich auf ein Kennfeld bezieht, das die zu entfernenden Mengen der Kraftstoffkomponente entsprechend der Abgastemperaturen ausgibt, wobei in dem Kennfeld die zu entfernende Menge der Kraftstoffkomponente, die pro Zeiteinheit aus dem Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) entfernt werden soll, auf null eingestellt ist, wenn die Abgastemperatur niedriger oder gleich einer Temperatur T₀ ist, bei der die Kraftstoffkomponente entfernt wird, und basierend auf der Ablassmenge und der pro Zeiteinheit zu entfernenden Menge der Kraftstoffkomponente eine Ansammlungsmenge der im Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) angesammelten Kraftstoffkomponente schätzt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (42) ferner bestimmt, dass ein Zeitpunkt zum zwangsweisen Entfernen der im Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) angesammelten Kraftstoffkomponente erreicht wurde, wenn die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente gleich oder größer als ein festgelegter Wert ist.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10) nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (42) ferner einen Alarm aktiviert, wenn sie bestimmt, dass der Zeitpunkt zum zwangsweisen Entfernen der Kraftstoffkomponente erreicht wurde.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10) nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (42) ferner einen Prozess des zwangsweisen Entfernens ausführt, wenn sie bestimmt, das der Zeitpunkt zum zwangsweisen Entfernen der Kraftstoffkomponente erreicht wurde, wobei der Prozess des zwangsweisen Entfernens das Anheben einer Temperatur des in das Abgasreinigungselement (26A, 26B, 30 32) strömenden Abgases über eine Temperatur hinaus beinhaltet, bei der die Kraftstoffkomponente entfernt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (42) ferner die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente in einen nichtflüchtigen Speicher schreibt, wenn der Motor (10) abgeschaltet wird, und die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente aus dem nichtflüchtigen Speicher liest, wenn der Motor (10) aktiviert wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (42) ferner die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente in Reaktion auf eine externe Anweisung zurücksetzt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (42), basierend auf einer Kraftstoff-Zufuhrmenge pro Zeiteinheit und einem Anteilsprozentsatz der Kraftstoffkomponente in einem Kraftstoff, die Ablassmenge der Kraftstoffkomponente pro Zeiteinheit schätzt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (42) die Ansammlungsmenge der Kraftstoffkomponente durch fortlaufendes Integrieren der Ablassmenge der Kraftstoffkomponente pro Zeiteinheit und fortlaufendes Subtrahieren der pro Zeiteinheit zu entfernenden Menge der Kraftstoffkomponente vom gewonnenen integrierten Wert schätzt.