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TECHNISCHES GEBIET DER
ERFINDUNG UND IN BETRACHT GEZOGENER STAND DER TECHNIK
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Erhöhung
bzw. Anhebung der Abgastemperatur bei einer Brennkraftmaschine.
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Bei
Diesel-Brennkraftmaschinen werden im Teillastbetrieb und insbesondere
im Warmlaufbetrieb erhebliche Mengen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen
ausgestoßen,
da bei solchen Betriebszuständen
eine niedrige Brennraumtemperatur vorliegt.
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In
diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt, ein Abgasregelventil
in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine anzuordnen und die
Brennraumtemperatur durch Schließen dieses Abgasregelventils
und Vergrößerung der
eingespritzten Kraftstoffmenge zur Verringerung des Entstehens unverbrannter
Kohlenwasserstoffe anzuheben (siehe z.B. japanische Patentoffenlegungsschrift
SHO 49-80 414).
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Wenn
hierbei das Abgasregelventil weitgehend geschlossen wird, nachdem
die Brennraumtemperatur durch Vergrößerung der eingespritzten Kraftstoffmenge
angestiegen ist, steigt der Druck im Abgaskanal, d.h., der sogenannte
Abgasgegendruck, beträchtlich
an. Bei einem hohen Abgasgegendruck tritt keine wesentliche Abnahme
der Abgastemperatur auf, sodass das Abgas im Abgaskanal in einem
Hochtemperaturzustand verbleibt. Mit steigendem Abgasgegendruck
verringert sich auch die Abgas- Durchflussrate,
sodass in dem stromauf des Abgasregelventils gelegenen Bereich des
Abgaskanals auf hohen Temperaturen gehaltenes Abgas verbleibt bzw.
zurückgehalten
wird. Das auf diese Weise zurückgehaltene
Abgas befindet sich somit in einem Hochtemperaturzustand, was eine
Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen der Abgasbestandteile
zur Folge hat, sodass sich die Menge der in die Atmosphäre abgeführten unverbrannten
Kohlenwasserstoffe im Abgas verringert.
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Eine
weitere Maßnahme
zur Verringerung unverbrannter Kohlenwasserstoffe im Abgas stellt
die Anordnung eines Katalysators zur Emissionskontrolle in einem
Abgaskanal einer Brennkraftmaschine dar. Bevor ein solcher Katalysator
jedoch nicht aktiviert ist, kann keine ausreichende Emissionskontrolle und
damit auch keine Verringerung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen
im Abgas erfolgen.
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Darüber hinaus
ist allgemein ein Verfahren bekannt, bei dem zusätzlich zu einer Haupteinspritzung,
die die Kraftstoffeinspritzung zur Erzielung der gewünschten
Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine darstellt, eine Nebeneinspritzung
in Form einer nach der Haupteinspritzung erfolgenden zusätzlichen
Kraftstoffeinspritzung während
des Verbrennungstaktes vorgenommen wird (siehe z.B. japanische Patentoffenlegungsschriften
HEI 8-303 290 und HEI 10-212 995).
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Wenn
eine solche Nebeneinspritzung zusätzlich zu der Haupteinspritzung
erfolgt, werden die bei dem durch die Haupteinspritzung hervorgerufenen
Verbrennungsvorgang (der nachstehend als "Hauptverbrennung" bezeichnet ist) entstehenden unverbrannten
Kohlenwasserstoffe durch den von der Nebeneinspritzung herbeigeführten Verbrennungsvorgang
(der nachstehend als "Nebenverbrennung" bezeichnet ist)
verbrannt, sodass der Anteil der unverbrannten Kohlenwasserstoffe
auf einen ziemlich niedrigen Wert verringert wird. Da die bei der Hauptverbrennung
entstehenden unverbrannten Kohlenwasserstoffe zusammen mit dem bei
der Nebeneinspritzung zugeführten
Kraftstoff verbrannt werden, findet auch eine stärkere bzw. vollständigere Verbrennung
statt. Auf diese Weise kann die Abgastemperatur auf eine hohe Katalysatortemperatur
angehoben und hierdurch die Menge von unverbrannten Kohlenwasserstoffen
im Abgas verringert werden.
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Obwohl
bereits verschiedene technische Verfahren zur Verringerung von unverbrannten
Kohlenwasserstoffen im Abgas vorgeschlagen worden sind, stellt die
weitere Verringerung der ausgestoßenen Menge an unverbrannten
Kohlenwasserstoffen weiterhin ein schwerwiegendes Problem dar.
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Im
Rahmen der Erfindung wird daher auf Grund von durchgeführten Experimenten
und Untersuchungen in Betracht gezogen, die Kraftstoff-Haupteinspritzung
in einem (überstöchiometrischen)
Luftüberschusszustand
vorzunehmen und nach der Kraftstoff-Haupteinspritzung die Nebeneinspritzung
zur Verstärkung
bzw. Vervollständigung
des Verbrennungsvorgangs durchzuführen, wobei ein in einem Abgaskanal
vorgesehenes Abgasregelventil weitgehend geschlossen wird.
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Auf
Grund des bei dieser Konfiguration durch die von der zusätzlichen
Einspritzung herbeigeführte Verbrennung
und die Abgasdrosselung erzielbaren synergetischen Effektes werden
die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Brennraum beschleunigt
und die Temperatur im Abgaskanal angehoben, sodass sich die Menge
der unverbrannten Kohlenwasserstoffe beträchtlich verringert. Es kann somit
davon ausgegangen werden, dass auf diese Weise eine beträchtliche
Verringerung des Anteils von unverbrannten Kohlenwasserstoffen im
Vergleich zu der Gesamtmenge der in die Atmosphäre abgeführten Abgasbestandteile erzielbar
ist.
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Auf
der Basis einer Verifizierung des vorstehend beschriebenen Effektes
durch Experimente und Untersuchungen ist seitens der Anmelderin
bereits ein Patent angemeldet worden, das sich auf technische Maßnahmen
zur Verringerung des Anteils an unverbrannten Kohlenwasserstoffen
durch Vornahme einer Kraftstoff-Haupteinspritzung
in einem Luftüberschusszustand
und Durchführung
einer nach der Kraftstoff-Haupteinspritzung erfolgenden zusätzlichen
Kraftstoffeinspritzung zur Verstärkung
bzw. Vervollständigung
des Verbrennungsvorgangs in Verbindung mit der Anordnung eines Abgasregelventils
in einem Abgaskanal und den Betrieb dieses Abgasregelventils in
einem weitgehend geschlossenen Zustand bezieht.
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Ob
eine Verringung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe eingetreten
ist, wird üblicherweise auf
der Basis von Messwerten ermittelt, die von verschiedenen Sensoren,
wie z.B. einem Abgastemperatursensor, einem Abgasgegendrucksensor
usw. abgegeben werden. Hierbei kann in Betracht gezogen werden,
dass ein Störzustand
bei einem dieser Sensoren nachteilige Auswirkungen auf die Abgastemperatur
haben kann. Bei einem Ausfall eines solchen Sensors kann nämlich die
Abgastemperatur nicht mehr überwacht
werden, sodass auch die Abgastemperaturregelung nicht mehr durchgeführt werden
kann. Demzufolge verbleibt dann die Abgastemperatur nicht mehr im
Temperaturbereich eines Sollwertes (der nachstehend als "Abgas-Solltemperatur" bezeichnet wird),
sodass die Bildung unverbrannter Kohlenwasserstoffe nicht herabgesetzt
werden kann.
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Diese
Abgas-Solltemperatur bezieht sich auf eine ausreichend hohe Abgastemperatur,
bei der die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Rahmen
eines üblicherweise
als Nachverbrennung bezeichneten Vorgangs gefördert bzw. unterstützt wird,
jedoch keine übermäßig hohen
Temperaturwerte auftreten, sodass ein in einem Abgaskanal angeordneten
Katalysator nicht durch übermäßige Erwärmung beschädigt wird.
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Außerdem ist
auch zu berücksichtigen,
dass z.B. bei einem Ausfall oder Defekt eines Kraftstoff-Einspritzventils
oder einer zugehörigen
Steuereinrichtung nur eine unzureichende Kraftstoffmenge eingespritzt
werden kann, sodass die Abgastemperatur die Abgas-Solltemperatur
nicht erreicht, oder dass eine übermäßig hohe
Kraftstoffmenge eingespritzt wird, sodass die Abgastemperatur die
Abgas-Solltemperatur überschreitet.
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Außerdem ist
denkbar, dass z.B. auf Grund eines Sensorausfalls oder dergleichen
unzutreffenderweise festgestellt wird, dass die Abgastemperatur die
Abgas-Solltemperatur
nicht erreicht hat, obwohl die Abgas-Isttemperatur tatsächlich höher als die Abgas-Solltemperatur ist.
In einem solchen Fall trifft eine Motorsteuereinheit der Brennkraftmaschine
(die nachstehend auch als "ECU" bezeichnet ist)
die Feststellung, dass die Verbrennung einer höheren Kraftstoffmenge erforderlich
ist, um die Abgastemperatur auf die Abgas-Solltemperatur anzuheben.
Der Katalysator kann dann überhitzungsbedingte
Schäden davontragen
oder die Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen kann unnötig bzw.
in unzulässiger Weise
ansteigen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Erhöhung
bzw. Anhebung der Abgastemperatur bei einer Brennkraftmaschine anzugeben,
die eine frühzeitige Erfassung
des Vorliegens eines Störzustands
bei Sensoren, Kraftstoffeinspritzventilen oder dergleichen und hierdurch
die Verhinderung eines Anstiegs der Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im
Abgas sowie darüber
hinaus bei einem im Abgaskanal angeordneten Katalysator eine Verhinderung von Überhitzungsschäden ermöglichen.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Erhöhung bzw. Anhebung der Abgastemperatur
bei einer Brennkraftmaschine ein in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine
angeordnetes Abgasdrosselventil, durch das die über den Abgaskanal strömende Abgasmenge
in Abhängigkeit
von der über
das Abgasdrosselventil erfolgenden Drosselung eingestellt wird,
ein Kraftstoffeinspritzventil, durch das eine Haupteinspritzung,
die eine Kraftstoffeinspritzung zur Erzeugung einer Ausgangsleistung
der Brennkraftmaschine darstellt, und eine Nebeneinspritzung, die eine
zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung nach Durchführung der Haupteinspritzung
darstellt, direkt in einen Zylinder erfolgen, eine Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung,
die während
eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine, bei dem eine erhebliche
Verringerung eines unverbrannten Kraftstoffbestandteils im Abgas
erforderlich ist, eine Abgasdrosselung durch das Abgasdrosselventil
durchführt
und steuert sowie eine Abgastemperaturanhebung durch eine durch
die in einem Luftüberschusszustand über das
Kraftstoffeinspritzventil erfolgende Haupteinspritzung herbeigeführte Verbrennung
und eine durch die Nebeneinspritzung herbeigeführte Verbrennung durchführt und
steuert, eine Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
zur Überwachung des
durch die Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung herbeigeführten Zustands
des Abgastemperatur-Temperaturanstiegs, eine Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
zur Beurteilung des Vorliegens eines Störzustands der Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung und
eine Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung zur Unterbrechung
des Betriebs der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung,
wenn die Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
das Vorliegen eines Störzustands
bei der Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
feststellt.
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Beispiele
für den
vorstehend genannten "Betriebszustand
der Brennkraftmaschine, bei dem eine erhebliche Verringerung eines
unverbrannten Kraftstoffbestandteils im Abgas erforderlich ist" umfassen einen Betrieb
mit niedriger Drehzahl im unteren Teillastbereich der Brennkraftmaschine
und insbesondere einen Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine.
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Der
Begriff "Durchführung und
Steuerung einer Abgasdrosselung durch das Abgasdrosselventil" in Bezug auf die
Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung bezieht sich auf das Schließen des
Abgasdrosselventils in einem derartigen Ausmaß, dass unverbrannte Kraftstoffbestandteile,
wie z.B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe, in Verbindung mit der Durchführung einer
Verbrennung auf der Basis der Haupteinspritzung und der Nebeneinspritzung
effektiv verringert werden können,
d.h., dieser Begriff bezieht sich z.B. auf das Schließen des
Abgasdrosselventils bis zum Erreichen eines vollständig geschlossenen
oder annähernd
vollständig
geschlossenen Zustands.
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Die "Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung" umfasst das Abgasdrosselventil,
das Kraftstoffeinspritzventil und eine Motorsteuereinheit ECU, die den
Betrieb bzw. die Betätigung
des Abgasdrosselventils und des Kraftstoffeinspritzventils steuert.
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Die "Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung" umfasst zumindest
einen Sensor wie einen Temperatursensor.
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Die "Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung" und die "Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung" beziehen sich auf
die Motorsteuereinheit ECU.
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Durch
die erfindungsgemäße Betätigung der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
erfolgt ein Anstieg der Abgastemperatur durch die von der Haupteinspritzung
in einem Luftüberschusszustand herbeigeführte Verbrennung
wie den von der Nebeneinspritzung herbeigeführten Verbrennungsvorgang. Das
aus den Zylindern der Brennkraftmaschine abgeführte Abgas besitzt somit eine
angehobene Temperatur. Ferner wird dieser Hochtemperaturzustand des
Abgases im Abgaskanal durch eine Abgasdrosselung aufrecht erhalten.
Hierdurch wird die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen
im Abgaskanal gefördert,
wodurch sich die Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen verringern
lässt.
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Erfindungsgemäß lässt sich
der nachstehend näher
beschriebene Vorteil erzielen. Wenn während der von der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
durchgeführten
Abgastemperatur-Anhebungssteuerung von der Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
festgestellt wird, dass sich die Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung in einem
Zustand befindet, bei dem sie auf Grund eines Bauelementeausfalls
(eines Störzustands)
oder dergleichen ihre Funktion nicht mehr erfüllen kann, unterbricht die
Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
den Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung, sodass
die von der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung durchgeführte Abgastemperatur-Anhebungssteuerung
unterbrochen bzw. beendet wird.
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Auf
diese Weise lässt
sich eine unerwünschte
Steigerung der Verbrennung auf Grund des Auftretens eines Störzustands
wie des vorstehend beschriebenen Ausfalls oder dergleichen verhindern. Mit
Hilfe der Vorrichtung können
somit eine unerwünschte
Zunahme der Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und im Falle
eines im Abgaskanal angeordneten Katalysators darüber hinaus
eine überhitzungsbedingte
Beschädigung
des Katalysators durch einen abnormen Abgastemperaturanstieg verhindert
werden.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Erhöhung der Abgastemperatur einer
Brennkraftmaschine ein in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine
angeordnetes Abgasdrosselventil, durch das die über den Abgaskanal strömende Abgasmenge
in Abhängigkeit von
der über
das Abgasdrosselventil erfolgenden Drosselung eingestellt wird,
ein Kraftstoffeinspritzventil, durch das eine Haupteinspritzung,
die eine Kraftstoffeinspritzung zur Erzeugung einer Ausgangsleistung
der Brennkraftmaschine darstellt, und eine Nebeneinspritzung, die
eine zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung nach Durchführung der Haupteinspritzung
darstellt, direkt in einen Zylinder erfolgen, eine Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung,
die während
eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine, bei dem eine erhebliche
Verringerung eines unverbrannten Kraftstoffbestandteils im Abgas
erforderlich ist, eine Abgasdrosselung durch das Abgasdrosselventil
durchführt
und steuert sowie eine Abgastemperaturanhebung durch eine durch
die in einem Luftüberschusszustand über das
Kraftstoffeinspritzventil erfolgende Haupteinspritzung herbeigeführte Verbrennung
und eine durch die Nebeneinspritzung herbeigeführte Verbrennung durchführt und
steuert, eine Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
zur Überwachung
des durch die Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung herbeigeführten Zustands
des Abgastemperaturanstiegs, eine Abgastemperaturanstiegs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
zur Bestimmung des Vorliegens eines Störzustands in Bezug auf den
von der Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung überwachten Zustand
des Abgastemperaturanstiegs, und eine Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
zur Unterbrechung des Betriebs der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung,
wenn die Abgastemperaturanstiegs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
das Vorliegen eines Störzustands
in Bezug auf den Zustand des Abgastemperaturanstiegs feststellt.
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Die
vorstehend beschriebenen Begriffe "Betriebszustand der Brennkraftmaschine,
bei dem eine erhebliche Verringerung eines unverbrannten Kraftstoffbestandteils
im Abgas erforderlich ist", "Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung", "Durchführung und
Steuerung einer Abgasdrosselung durch das Abgasdrosselventil" in Bezug auf die
Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung, "Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung" sowie "Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung" entsprechen im wesentlichen
den vorstehend in Verbindung mit der ersten Ausführungsform bereits beschriebenen jeweiligen
Begriffen.
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Die "Abgastemperaturanstiegs-Störzustandsbestimmungseinrichtung" bezieht sich auf
die Motorsteuereinheit ECU.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird die Abgastemperatur ebenfalls von der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
erhöht,
sodass die Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen verringert
werden kann. Darüber
hinaus bietet diese Vorrichtung zur Erhöhung bzw. Anhebung der Abgastemperatur
bei einer Brennkraftmaschine die nachstehend beschriebenen Vorteile.
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Wenn
auf Grund einer Fehlfunktion der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung, d.h., auf Grund
einer durch einen Störzustand
z.B. bei einem ein Bauelement der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
darstellenden Kraftstoffeinspritzventil hervorgerufenen Fehlfunktion, über dieses
Kraftstoffeinspritzventil eine übermäßige Kraftstoffmenge
zugeführt
wird, sodass in den Zylindern eine stärkere Verbrennung erfolgt und
die Abgastemperatur die Abgas-Solltemperatur erheblich überschreitet,
stellt die bei dieser Ausführungsform
vorgesehene Abgastemperaturanstiegs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
das Vorliegen eines Störzustands
oder einer Fehlfunktion bei der Abgastemperaturanhebung fest, woraufhin
die Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung den Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
unterbricht bzw. beendet. Zum Zeitpunkt der Unterbrechung endet
somit auch eine unerwünschte übermäßige Verbrennung
in den Zylindern. Auf diese Weise kann ein durch eine unerwünschte übermäßige Verbrennung
hervorgerufener Anstieg der Menge an Kohlenwasserstoffen verhindert
und im Falle eines im Abgaskanal angeordneten Katalysators eine überhitzungsbedingte
Beschädigung
des Katalysators vermieden werden.
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Wenn
bei der zweiten Ausführungsform
die Abgastemperaturanstiegs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
das Vorliegen eines Störzustands in
Bezug auf den Abgastemperaturanstieg feststellt, können die
Beurteilung, dass ein Störzustand
bei der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung vorliegt, getroffen
und der Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung unterbrochen werden.
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Bei
der ersten und zweiten Ausführungsform kann
die Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
einen in einer geeigneten Lage im Abgaskanal angeordneten Abgastemperatursensor
aufweisen, während
die Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
den Zustand des Abgastemperaturanstiegs auf der Basis der von dem
Abgastemperatursensor erfassten Abgastemperatur überwachen kann. Ein stromauf
des Abgasdrosselventils gelegener Bereich des Abgaskanals kann hiebei
eine geeignete Lage für
den Abgastemperatursensor darstellen.
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Bei
der ersten und zweiten Ausführungsform kann
die Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
einen in Bezug auf das Abgasdrosselventil stromauf im Abgaskanal
angeordneten Gegendrucksensor aufweisen, während die Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
den Zustand des Abgastemperaturanstiegs auf der Basis eines von
dem Gegendrucksensor erfassten Abgasgegendrucks überwachen kann.
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Der
Gegendrucksensor ist hierbei in der Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung enthalten,
da Änderungen
des Abgasgegendrucks in Verbindung mit Änderungen der Abgastemperatur
erfolgen.
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Bei
der ersten und zweiten Ausführungsform kann
die Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
einen Gegendrucksensor und einen Abgastemperatursensor aufweisen,
die in einem stromauf des Abgasdrosselventils gelegenen Abschnitt des
Abgaskanals angeordnet sind. Wenn ein von dem Gegendrucksensor erfasster
Wert und ein von dem Abgastemperatursensor erfasster Wert innerhalb
jeweiliger Sollwertbereiche liegen, kann dann die Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
die Beurteilung treffen, dass kein Störzustand in Bezug auf den Zustand
des Abgastemperaturanstiegs vorliegt.
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Der
Sollwertbereich des Abgasgegendrucks umfasst Abgasgegendruckwerte
innerhalb eines Bereichs, bei dem die Abgastemperatur während der Abgastemperatur-Anhebungssteuerung
wahrscheinlich die Abgas-Solltemperatur
erreicht. Der Abgasgegendruck hat nämlich erhebliche Auswirkungen
auf die Abgastemperatur, sodass sich die Abgastemperatur einfacher
auf die Abgas- Solltemperatur
anheben lässt,
wenn eine bestimmte Abgastemperatur durch entsprechende Einstellung
des Abgasgegendrucks gewährleistet
werden kann.
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Ferner
kann bei der ersten und zweiten Ausführungsform die Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
den Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung durch Öffnung des Abgasdrosselventils
und Unterbrechung der Nebeneinspritzung beenden.
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Weitere
Aufgabenstellungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen,
die unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen erfolgt,
in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des Aufbaus einer Vorrichtung zur Erhöhung bzw.
Anhebung der Abgastemperatur bei einer Brennkraftmaschine gemäß einem
ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 ein
Ablaufdiagramm, das ein Unterprogramm zur Störzustandsermittlung bei der
Abgastemperatur-Anhebungssteuerung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht,
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3 ein
Ablaufdiagramm, das ein Unterprogramm zur Störzustandsermittlung bei der
Abgastemperatur-Anhebungssteuerung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht, und
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4 eine
schematische Darstellung der Ermittlung des Vorliegens eines Störzustands
bei der Vorrichtung zur Erhöhung
bzw. Anhebung der Abgastemperatur.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Erhöhung
bzw. Anhebung der Abgastemperatur bei einer Brennkraftmaschine unter
Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Nachstehend
wird ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 näher beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine in Form eines
sogenannten Magermotors A, der eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erhöhung
bzw. Anhebung der Abgastemperatur aufweist (und nachstehend als "Brennkraftmaschine
A" bezeichnet ist).
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Die
Brennkraftmaschine A wird von einer Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock 1 gebildet,
in dem 4 Zylinder 1a ausgebildet sind. Jeder Zylinder 1a umfasst
einen (nicht dargestellten) Brennraum, mit dem ein Ansaugkanal 2 und
ein Abgaskanal 3 in Verbindung stehen. Der Betrieb der
Brennkraftmaschine A wird von einer Motorsteuereinheit ECU 4 gesteuert.
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Der
Zylinderblock 1 ist mit Zündkerzen 5 versehen,
die den einzelnen Zylindern 1a zugeordnet sind.
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Jede
Zündkerze 5 führt hierbei
in Abhängigkeit
von einem über
einen (nicht dargestellten) Zündverteiler
zugeführten
Zündsignal
einen Zündvorgang herbei.
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Der
Zündverteiler
verteilt eine von einer Zündeinrichtung
bzw. Zündspule
abgegebene Hochspannung synchron mit dem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine
A auf die jeweiligen Zündkerzen 5.
Der Zündverteiler
und die Zündeinrichtung
(Zündspule) sind
in der Zeichnung allerdings nicht dargestellt.
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Der
Ansaugkanal 2 ist mit einem Luftfilter 6 zur Filterung
der von außen
angesaugten Luft, einer Drosselklappe 7 zur Steuerung der
durch den Ansaugkanal 2 strömenden Ansaugluftmenge, einer Ausgleichskammer 8 zum
Ausgleichen von Pulsierungen der Ansaugluft sowie einem als Ansaugluft-Verteilerrohr
dienenden Ansaugkrümmer 10 versehen,
die in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in Richtung des
Zylinderblocks 1 angeordnet sind. Über diese Vorrichtungen wird
somit die Umgebungsluft in einen jeden Zylinder 1a geführt.
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Jeder
Zylinder 1a ist mit einem Injektor 12 versehen,
der ein Kraftstoffeinspritzventil zur Durchführung einer Haupteinspritzung,
d.h., einer Kraftstoffeinspritzung zur Erzeugung der gewünschten
Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine, sowie einer Nebeneinspritzung
in Form einer auf die Haupteinspritzung folgenden zusätzlichen
Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylinder 1a darstellt.
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In
jedem Brennraum wird ein Gemisch aus der über den Ansaugkanal 2 zugeführten Ansaugluft und
dem vom Injektor 12 eingespritzten Kraftstoff durch den
von der Zündkerze 5 herbeigeführten Zündvorgang
verbrannt und auf diese Weise die Antriebskraft für die Brennkraftmaschine
A erzeugt. Das in jedem Brennraum gebildete Verbrennungsgas wird dann über den
Abgaskanal 3 in die Atmosphäre abgeführt.
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Der
Abgaskanal 3 ist mit einem Abgaskrümmer 13 als Abgassammelrohr,
einem Katalysator 14 als Emissionskontrolleinrichtung,
sowie einem stromab des Katalysators 14 angeordneten Abgasdrosselventil 15 zur
Einstellung des Abgasgegendrucks im Abgaskanal 3 durch
Steuerung der Abgasdurchflussmenge im Abgaskanal 3 auf
der Basis der Ventil-Drosselöffnung
versehen, die in dieser Reihenfolge in der Richtung vom Zylinderblock 1 zur
stromabwärtigen
Seite angeordnet sind.
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In
dem Abgaskrümmer 13 ist
ferner ein Abgastemperatursensor 16 zur Erfassung der Abgastemperatur
angeordnet.
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Der
Innenraum des Katalysators 14 ist mit einem (nicht dargestellten)
Katalysatormaterial zur Emissionskontrolle gefüllt, wodurch das durch den Abgaskanal 3 hindurchströmende Abgas
vor seiner Abführung
in die Atmosphäre
kontrolliert bzw. gereinigt wird.
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Das
Abgasdrosselventil 15 umfasst ein Ventilelement 15a,
durch das die eigentliche Abgasdrosselung erfolgt, sowie einen Ventilöffnungs-/Schließmechanismus 15b zum Öffnen und
Schließen
des Ventilelements 15a. Der Ventilöffnungs-/Schließmechanismus 15b ist
elektrisch mit der Motorsteuereinheit ECU 4 verbunden und
führt den
erforderlichen Öffnungs-
oder Schließvorgang
des Ventilelements 15a auf der Basis einer von der Motorsteuereinheit ECU 4 zugeführten Ausführungsanweisung
durch.
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In
dem Bereich des Abgaskanals 3 zwischen dem Abgaskrümmer 13 und
dem Katalysator 14, d.h., in dem stromauf des Abgasdrosselventils 15 gelegenen
Bereich, sind ein Abgasgegendrucksensor 17 und stromab
des Abgasgegendrucksensors 17 ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensor 18 angeordnet.
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Die
Motorsteuereinheit ECU 4 wird von einem Digitalcomputer
gebildet, der (obwohl nicht dargestellt) eine Zentraleinheit (CPU),
einen Festspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), eine
Eingangsschnittstellenschaltung, eine Ausgangsschnittstellenschaltung
usw. umfasst, die in bekannter Weise über eine Zweirichtungssammelleitung
miteinander verbunden sind.
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Die
Eingangsschnittstellenschaltung ist hierbei mit den Sensoren 16, 17, 18 und
weiteren (nicht dargestellten) Sensoren über elektrische Verbindungsleitungen
verbunden, während
die Ausgangsschnittstellenschaltung über elektrische Verbindungsleitungen
mit den Betrieb der Brennkraftmaschine steuernden Geräten und
Vorrichtungen wie der Drosselklappe 7, den Injektoren 2,
dem Abgasdrosselventil 15 und dergleichen verbunden ist.
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Die
verschiedenen Sensoren führen
den jeweils erhaltenen Messwerten entsprechende elektrische Signale
der Motorsteuereinheit ECU 4 zu. Auf der Basis der von
den Sensoren zugeführten
Ausgangssignalwerte nimmt dann die Motorsteuereinheit ECU 4 eine
umfassende Bestimmung des jeweiligen Betriebszustands des Zylinderblocks 1 vor
und steuert die Drosselklappe 7, die Zündkerzen 5, die Injektoren 12,
das Abgasdrosselventil 15 und dergleichen in der erforderlichen
Weise.
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Bei
der von der Motorsteuereinheit ECU 4 durchgeführten Steuerung
dienen die Injektoren 12 einerseits als Einrichtung zur
Durchführung
einer Haupteinspritzung, bei der Kraftstoff in die Zylinder in einem
(überstöchiometrischen)
Luftüberschusszustand
zur Erzielung der gewünschten
Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und andererseits
als Einrichtung zur Durchführung
einer Nebeneinspritzung, bei der zusätzlich zu der im Rahmen der
Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge eine Kraftstoffeinspritzung
erfolgt. Durch die zusätzlich
zu der Haupteinspritzung erfolgende Nebeneinspritzung wird eine
zusätzliche
Kraftstoffverbrennung zur Aufheizung des Abgases der Brennkraftmaschine
auf eine hohe Temperatur erzielt. Zur Aufrechterhaltung dieses Hochtemperaturzustands des
Abgases erfolgt dann mit Hilfe des Abgasdrosselventils 15 eine
Abgasdrosselung.
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Dieser
Temperaturanhebungsvorgang wird nachstehend anhand der von der Motorsteuereinheit ECU 4 durchgeführten Steuerung
der Injektoren 12 und des Abgasdrosselventils 15 näher beschrieben. Im
Betrieb der Brennkraftmaschine A hebt die Motorsteuereinheit ECU 4 die
Abgastemperatur durch Ausführung
und Steuerung der auf der Haupteinspritzung im Luftüberschusszustand
zur Erzielung der gewünschten
Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erfolgenden und der auf
der Nebeneinspritzung in Form der nach der Durchführung der
Haupteinspritzung erfolgenden zusätzlichen Kraftstoffeinspritzung beruhenden
Verbrennungsvorgänge
sowie durch Ausführung
und Steuerung der unter Verwendung des Abgasdrosselventils 15 erfolgenden
Abgasdrosselung an. Die Motorsteuereinheit ECU 4 sowie
die von ihr gesteuerten Injektoren 12 und das ebenfalls von
ihr gesteuerte Abgasdrosselventil 15 können somit als Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
angesehen werden.
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Der
Abgastemperatursensor 16 sowie der Gegendrucksensor 17 überwachen
dagegen die mit Hilfe der Motorsteuereinheit ECU 4 bzw.
der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
erzielte Abgastemperaturanhebung, d.h., auf der Basis der von diesen
Sensoren erfassten Abgastemperatur- und Abgasgegendruckwerte findet
eine Überwachung
des Abgastemperaturanstiegs statt. Die beiden Sensoren werden daher
als Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
bezeichnet. Der Gegendrucksensor 17 wird in diese Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
einbezogen, da Änderungen des
Abgasgegendrucks direkt mit Änderungen
der Abgastemperatur in Verbindung stehen.
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Die
Motorsteuereinheit ECU 4 dient weiterhin als Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
zur Ermittlung des Vorliegens eines Störzustands bei den Sensoren 16, 17 bzw.
der Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung.
Wenn die Motorsteuereinheit ECU 4 in ihrer Funktion als Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
das Vorliegen eines Störzustands
bei dem Abgastemperatursensor 16 oder dem Gegendrucksensor 17 feststellt,
unterbricht sie die Funktion der in der Motorsteuereinheit ECU 4 vorgesehenen
Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung, d.h., der Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
wird unterbrochen, sodass die Temperaturanhebungssteuerung endet.
Auf diese Weise wirkt die Motorsteuereinheit ECU 4 auch
als Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung. Durch den Betrieb
der Motorsteuereinheit ECU 4 mit den vorstehend beschriebenen
Funktionen wird somit eine Vorrichtung zur Anhebung der Abgastemperatur
bei einer Brennkraftmaschine realisiert.
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Wenn
bei den Sensoren ein Störzustand
auf Grund eines Ausfalls oder dergleichen auftritt, unterbricht
diese Abgastemperatur-Anhebungsvorrichtung die Ausführung des
Schließvorgangs
des Abgasdrosselventils 15 (d.h., öffnet das Abgasdrosselventil 15),
sowie die Ausführung
der über
die Injektoren 12 erfolgenden Nebeneinspritzung.
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Auch
wenn bei anderen Bauelementen der Abgastemperatur-Anhebungsvorrichtung
als den Sensoren, d.h., bei mit der Anhebung der Abgastemperatur
der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Geräten oder
Vorrichtungen wie den Injektoren 12, dem Abgasdrosselventil 15 und
dergleichen ein Störzustand
auf Grund eines Ausfalls oder dergleichen auftritt, können die
Ausführung
des Schließvorgangs
des Abgasdrosselventils 15 unterbrochen (d.h., das Abgasdrosselventil 15 geöffnet) und
die Ausführung
der über
die Injektoren 12 erfolgenden Nebeneinspritzung beendet
werden.
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Da
das Schließen
des Abgasdrosselventils 15 sowie die über die Injektoren 12 erfolgende
Nebeneinspritzung in der vorstehend beschriebenen Weise erhebliche
Auswirkungen auf die Anhebung der Abgastemperatur haben, beinhaltet
die Beendigung der Betätigung
des Abgasdrosselventils 15 sowie der über die Injektoren 12 erfolgenden
Nebeneinspritzung die Beendigung des Betriebs der Abgastemperatur-Anhebungsvorrichtung.
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In
einem Festspeicher der Motorsteuereinheit ECU 4 ist ein
Programm zur Beendigung bzw. Unterbrechung der Betätigung des
Abgasdrosselventils 15 sowie der über die Injektoren 12 erfolgenden
Nebeneinspritzung gespeichert und wird von der Zentraleinheit (CPU)
in der erforderlichen Weise aufgerufen.
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Nachstehend
wird dieses Programm unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß 2 näher beschrieben.
Die Verarbeitung eines jeden Programmschrittes erfolgt hierbei durch
die Zentraleinheit (CPU) der Motorsteuereinheit ECU 4.
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Zunächst ermittelt
die Zentraleinheit (CPU) in einem Schritt S101, ob eine Temperaturanhebungssteuerung
in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchgeführt wird,
bei dem eine erhebliche Verringerung von unverbrannten Kraftstoffbestandteilen
im Abgas erforderlich ist, was z.B. während eines Warmlaufzustands,
bei niedriger Drehzahl oder im unteren Teillastbereich oder dergleichen
der Fall ist, d.h., ob die Brennkraftmaschine A sich in einem Zustand
befindet, bei dem eine Abgastemperatur-Anhebungssteuerung in Form
einer Nebeneinspritzung und einer Betätigung des Abgasdrosselventils 15 zusätzlich zu
dem durch die Haupteinspritzung in einem Luftüberschusszustand herbeigeführten Verbrennungsvorgang
erfolgt.
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Wenn
hierbei im Schritt S101 ein positives Ergebnis erhalten wird, geht
die Zentraleinheit auf einen Schritt S102 über, während bei einem negativen Ergebnis
auf einen Schritt S105 übergegangen
wird. Im Schritt S102 ermittelt die Zentraleinheit, ob ein Störzustand
bei dem Sensor 16 oder 17 vorliegt. Bei einer Leitungsunterbrechung
zwischen dem Sensor und der Motorsteuereinheit ECU 4 ist
z.B. die elektrische Verbindung zwischen dem Sensor und der Motorsteuereinheit
ECU 4 zu diesem Zeitpunkt unterbrochen, sodass dann das
Vorliegen eines Störzustands
bei dem Sensor festgestellt wird.
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Der
Schritt S102 dient somit als Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungsmaßnahme zur
Bestimmung des Vorliegens eines Sensor-Störzustands. Der Schritt S102
ist in dem im Festspeicher der Motorsteuereinheit ECU 4 gespeicherten
Programmablauf enthalten, sodass die Merkmale des Schritts S102
bei der Motorsteuereinheit ECU 4 vorgesehen sind. Die Motorsteuereinheit
ECU 4 kann daher als Einrichtung zur Bestimmung des Vorliegens
eines Störzustands
bei Sensoren und dergleichen angesehen werden.
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Wenn
im Schritt S102 ein positives Ergebnis erhalten wird, geht die Zentraleinheit
auf einen Schritt S103 über,
während
bei einem negativen Ergebnis auf einen Schritt S105 übergegangen
wird. Im Schritt S103 öffnet
die Zentraleinheit das auf Grund der bei der Ausführung der
Temperaturanhebungssteuerung erfolgenden Abgasdrosselung geschlossene
Abgasdrosselventil 15 und unterbricht bzw. beendet die
Nebeneinspritzung über
die Injektoren 12.
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Wenn
nämlich
bei einem Ausfall bzw. einer Fehlfunktion des Abgastemperatursensors 16 oder dergleichen
und damit der Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung die
Abgasdrosselung zur Ausführung
der Temperaturanhebungssteuerung fortgesetzt und die Nebeneinspritzung
durchgeführt
werden, besteht die Gefahr einer unkontrollierten Zunahme des Verbrennungsvorgangs.
Wenn dies eintritt, findet ein abnormer Anstieg der Abgastemperatur
statt, was eine unerwünschte
Zunahme der Kohlenwasserstoffe sowie eine überhitzungsbedingte Beschädigung des
Katalysators zur Folge hat.
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Der
Schritt S103 zum Öffnen
des Abgasdrosselventils 15 und Unterbrechen bzw. Beenden
der über
die Injektoren 12 erfolgenden Nebeneinspritzung dient somit
als Abgastemperaturanhebungs-Stoppmaßnahme zur Beendigung des Betriebs
der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung, wenn im Schritt S102 das
Vorliegen eines Sensor-Störzustands
festgestellt wird. Die Merkmale des Schrittes S103 sind in der Motorsteuereinheit
ECU 4 wie im Falle des Schrittes S102 enthalten. Die Motorsteuereinheit
ECU 4 kann daher als Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
angesehen werden.
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In
einem Schritt S104 informiert die Zentraleinheit den Fahrer oder
einen Passagier eines Kraftfahrzeugs über das Vorliegen eines Sensor-Störzustands
mit Hilfe einer im Fahrgastraum angeordneten (nicht dargestellten)
Störzustands-Anzeigelampe oder
durch einen Warnton oder dergleichen.
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Nach
der Verarbeitung der Schritte S101 bis S104 geht die Zentraleinheit
sodann in einem Schritt S105 auf eine vor Beginn der Abgastemperatur-Anhebungssteuerung
durchgeführte
(und nachstehend als "normale
Steuerung" bezeichnete)
Abgastemperatursteuerung über.
Anschließend
kehrt die Zentraleinheit zum Schritt S101 zur Wiederholung des Unterprogramms
in der erforderlichen Weise zurück.
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Wenn
somit bei der Brennkraftmaschine A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
während
der Abgastemperatur-Anhebungssteuerung
die Motorsteuereinheit ECU 4 in ihrer Funktion als Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
feststellt, dass auf Grund eines Ausfalls des als Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung wirkenden
Abgastemperatursensors 16 oder dergleichen die beabsichtigte
Steuerung nicht durchgeführt
werden kann, d.h., die Feststellung trifft, dass ein Sensor-Störzustand
vorliegt, übernimmt
die Motorsteuereinheit ECU 4 die Funktion einer Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
zum Öffnen
des zur Abgastemperaturanhebung geschlossenen Abgasdrosselventils 15 und
Beendigung der über
die Injektoren 12 erfolgenden Nebeneinspritzung.
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Auf
diese Weise kann eine durch das Auftreten eines Störzustands
wie eines Sensor-Störzustands
oder dergleichen hervorgerufene unerwünschte Zunahme der Verbrennung
vermieden werden, wodurch sich wiederum eine unerwünschte Zunahme
von unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder eine überhitzungsbedingte Beschädigung des Katalysators
auf Grund eines abnormen Abgastemperaturanstiegs verhindern lässt.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Nachstehend
wird ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 3 und 4 näher beschrieben.
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Dieses
zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der nachstehend
beschriebenen Weise.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
wird der Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung unterbrochen,
wenn bei einem als Abgastemperaturanstiegs-Überwachungseinrichtung
dienenden Sensor ein Ausfall bzw. Störzustand auftritt. Wenn bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel
dagegen ein vom dem Abgastemperatursensor oder dem Gegendrucksensor
abgegebener, die Abgastemperatur bezeichnender Messwert sich von
einem vorgegebenen Wert unterscheidet, wird einfach die Feststellung
getroffen, dass bei der Abgastemperatur-Anhebungsvorrichtung ein
Störzustand
vorliegt, ohne dass eine Ermittlung des jeweiligen Bereichs der
Abgastemperatur-Anhebungsvorrichtung erfolgt, bei dem dieser Störzustand
auftritt, woraufhin der Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung
unterbrochen bzw. beendet wird.
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Nachstehend
werden daher der Inhalt eines Programms zur Unterbrechung des Betriebs
der Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
sowie mit diesem Programm in Verbindung stehende Maßnahmen
näher beschrieben.
Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels,
die weitgehend denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen,
sind hierbei in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet,
sodass sich ihre erneute Beschreibung erübrigt.
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3 zeigt
ein nachstehend näher
beschriebenes Ablaufdiagramm, das sich auf dieses Programm bezieht.
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4 zeigt
ein Diagramm, das die Ermittlung des Auftretens eines Störzustands
in einem Bereich der Abgastemperatur-Anhebungsvorrichtung veranschaulicht,
wenn der Gegendruck oder die Abgastemperatur nicht ihren jeweiligen
Sollwert (Sollwertbereich) bzw. einen vorgegebenen Temperaturwert im
Verlauf einer vorgegebenen Zeitdauer während der Durchführung der
Abgastemperatur-Anhebungssteuerung erreicht.
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Die
vorgegebene Zeitdauer, während
der die Ausführung
der Abgastemperatur-Anhebungssteuerung erfolgt, ist in geeigneter
Weise als Ermittlungszeit vorgegeben, die zur Feststellung des Vorliegens eines
Störzustands
erforderlich ist. 4 veranschaulicht somit, inwieweit
unmittelbar nach Ablauf der Ermittlungszeit bei dem Zylinderblock 1 ein
Störzustand
vorliegt.
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In 4 ist über der
Horizontalachse die Zeit aufgetragen, während über der Vertikalachse in der Reihenfolge
von oben die Ausführungsweise
der Abgastemperatur-Anhebungssteuerung bei der Brennkraftmaschine
A, der Messwert des Gegendrucks, der Messwert der Abgastemperatur
und die Art der Erfassung eines Störzustands in der Ermittlungszeit aufgetragen
sind.
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Bei
den in Verbindung mit der die Abgastemperatur-Anhebungssteuerung betreffenden Kennlinie (die
nachstehend als "Abgastemperatur-Anhebungssteuerkennlinie" bezeichnet ist)
angegebenen Werten gibt das Kennliniensegment mit dem Wert bzw. Pegel
1 an, dass die Abgastemperatur-Anhebungssteuerung durchgeführt wird,
während
das Kennliniensegment mit dem Wert bzw. Pegel 0 angibt, dass keine
Abgastemperatur-Anhebungssteuerung
erfolgt.
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Ein
vorgegebener Zeitabschnitt in der Kennlinie ist als Ermittlungszeit
festgelegt. Auf der Basis des Abgasgegendrucks oder der Abgastemperatur, die
während dieser
Ermittlungszeit auftreten, wird das Vorliegen eines Störzustands
festgestellt.
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Da
die Abgastemperatur-Anhebungssteuerkennlinie während der Ermittlungszeit den
Wert bzw. Pegel 1 aufweist, wird hierdurch angezeigt, dass sich die
Brennkraftmaschine A während
der Ermittlungszeit in einem Abgastemperatur-Anhebungssteuerzustand befindet.
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Nachstehend
wird auf die den Abgasgegendruck betreffende Kennlinie näher eingegangen
(die nachstehend als "Gegendruckkennlinie" bezeichnet ist).
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Ein
in Verbindung mit der Gegendruckkennlinie dargestellter Sollwert
(Sollwertbereich) gibt an, dass bei diesem Sollwert des Abgasgegendrucks
die Abgastemperatur während
der Durchführung
der Abgastemperatur-Anhebungssteuerung wahrscheinlich die Abgas-Solltemperatur
erreicht. Der Abgasgegendruck hat somit erhebliche Auswirkungen
auf die Abgastemperatur. Wenn eine bestimmte Abgastemperatur sich
durch entsprechende Einstellung des Abgasgegendrucks gewährleisten
lässt,
vereinfacht sich hierdurch die Anhebung der Abgastemperatur auf
die Abgas-Solltemperatur.
Der Sollwert des Abgasgegendrucks ist hierbei nicht auf einen spezifischen
Wert beschränkt,
sondern kann einen gewissen Bereich umfassen, d.h., kann auf Abgasgegendruckwerte
eingestellt werden, die einem vorgegebenen Bereich zugeordnet sind.
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Die
dargestellte Gegendruckkennlinie gibt an, dass bei dem Abgasgegendruck
kein Störzustand
vorliegt, da der Abgasgegendruck den Zustand des Sollwertes innerhalb
der Ermittlungszeit erreicht. Nachstehend wird näher auf die Abgastemperatur betreffende
Kennlinien eingegangen (die nachstehend als "Abgastemperaturkennlinien" bezeichnet sind).
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Bei
diesen Abgastemperaturkennlinien veranschaulicht eine dünne Kennlinie
einen normalen Anstieg der Abgastemperatur auf eine Abgas-Solltemperatur,
während
eine dicke Kennlinie einen Zustand veranschaulicht, bei dem die
Abgastemperatur nicht normal verläuft. Die Kennliniendarstellung
umfasst weiterhin einen gestrichelten Bereich G, der einen eine
Abgas-Solltemperatur
umfassenden Bereich darstellt. In diesem gestrichelten Bereich G zeigt
die dünne
Kennlinie an, dass die Abgastemperatur während des Verlaufs der Ermittlungszeit
und anschließend
die Abgas-Solltemperatur
erreicht hat.
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Demgegenüber zeigt
die dicke Kennlinie an, dass die Abgastemperatur im Verlauf oder
nach der Ermittlungszeit die Abgas-Solltemperatur nicht erreicht.
Der Umstand, dass die Abgastemperatur nicht die Abgas-Solltemperatur
erreicht, zeigt z.B. an, dass bei dem Abgasdrosselventil 15,
den die Kraftstoffeinspritzventile darstellenden Injektoren 12,
der Motorsteuereinheit ECU 4 oder dergleichen aus gewissen Gründen ein
Störzustand
vorliegt.
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Eine
die Störzustandsermittlung
betreffende Kennlinie (die nachstehend als "Störzustandsermittlungskennlinie" bezeichnet ist)
gibt an, ob nach Ablauf der Ermittlungszeit ein Störzustand
vorliegt. Da eine gewisse Zeitdauer zur Feststellung des Vorliegens
eines Störzustands
erforderlich ist, d.h., da eine sofortige Störzustandsfeststellung unmöglich ist,
ist eine gewisse Zeittoleranz zur Gewährleistung einer zuverlässigen Störzustandsermittlung
vorgesehen.
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Bei
der Störzustandsermittlungskennlinie sind
ein Störzustandswert
bzw. Störzustandspegel sowie
ein Normalwert bzw. Normalpegel dargestellt. Der Störzustandswert
entspricht hierbei einer Situation, bei der die Abgastemperatur
den Abgas-Sollwert nicht erreicht, während der Normalwert einer
Situation entspricht, bei der die Abgastemperatur den Abgas-Sollwert erreicht
hat. Der Störzustandswert
ist der dicken Abgastemperaturkennlinie zugeordnet, während der
Normalwert der dünnen
Abgastemperaturkennlinie zugeordnet ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird vorausgesetzt, dass der Abgasgegendruck während der Ermittlungszeit normal
ist. Wenn daher am Ende der Ermittlungszeit die Abgastemperaturkennlinie
den Abgas-Temperatursollwert erreicht hat, wird die Feststellung
getroffen, dass bei dem Abgasdrosselventil 15, den die
Kraftstoffeinspritzventile bildenden Injektoren 12, der
Motorsteuereinheit ECU 4 oder dergleichen kein Störzustand
vorliegt. Wenn dagegen am Ende der Ermittlungszeit die Abgastemperaturkennlinie
den Abgas-Temperatursollwert
nicht erreicht hat, wird die Feststellung getroffen, dass bei dem
Abgasdrosselventil 15, den die Kraftstoffeinspritzventile
bildenden Injektoren 12, der Motorsteuereinheit ECU 4 oder
dergleichen ein Störzustand
vorliegt.
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Nachstehend
wird das Ablaufdiagramm gemäß 3 unter
Einbeziehung von 4 näher beschrieben.
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In
einem Schritt S201 wird ermittelt, ob eine Temperaturanhebungssteuerung
in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, bei
dem eine erhebliche Verringerung von unverbrannten Kraftstoffbestandteilen
im Abgas erforderlich ist, was z.B. in einem Warmlaufzustand, bei
niedriger Drehzahl und im unteren Teillastbereich oder dergleichen
der Fall ist, d.h., ob sich die Brennkraftmaschine A in einem Zustand
befindet, bei dem eine Abgastemperatur-Anhebungssteuerung durch Ausführung der
Nebeneinspritzung und Betätigung
des Abgasdrosselventils 15 zusätzlich zu dem durch die Haupteinspritzung
in einem Luftüberschusszustand herbeigeführten Verbrennungsvorgang
erfolgt.
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Wenn
im Schritt S201 von der Zentraleinheit ein positives Ergebnis erhalten
wird (festgestellt wird, dass die Abgastemperaturkennlinie den Wert
1 erreicht hat), geht die Zentraleinheit auf einen Schritt S202 über, während im
Falle eines negativen Ergebnisses (der Feststellung, dass die Abgastemperaturkennlinie
den Wert 0 aufweist) die Zentraleinheit auf einen Schritt S204 übergeht.
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Im
Schritt S202 ermittelt die Zentraleinheit, ob der von dem im Abgaskanal
angeordneten Gegendrucksensor 17 erhaltene Messwert, der
den Abgasgegendruck angibt, dem Sollwert bzw. einem vorgegebenen
Wert entspricht. Wird im Schritt S202 ein positives Ergebnis erhalten,
so wird davon ausgegangen, dass der Abgasgegendruck den Sollwert
erreicht hat, d.h., dass kein Störzustand
in Bezug auf den Zustand der Abgastemperaturanhebung vorliegt, sodass
der Ablauf auf einen Schritt S203 übergeht. Bei einem negativen
Ergebnis im Schritt S202 wird dagegen davon ausgegangen, dass der
Abgasgegendruck nicht den Sollwert erreicht hat, woraufhin der Ablauf
auf den Schritt S204 übergeht.
Wie vorstehend bereits beschrieben, hat der Abgasgegendruck einen
erheblichen Einfluss auf die Abgastemperatur, d.h., die Abgastemperatur
hängt vom
Betrag des Abgasgegendrucks ab. Der Schritt S202, bei dem ermittelt
wird, ob der Abgasgegendruck den Sollwert aufweist, ist somit als
Abgastemperatur-Störzustandsbestimmungsmaßnahme (ECU)
anzusehen, durch die bestimmt wird, ob ein Störzustand in Bezug auf den Zustand
der Abgastemperaturanhebung vorliegt.
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Im
Schritt S203 ermittelt die Zentraleinheit, ob die Abgastemperatur
die vorstehend beschriebene Abgas-Solltemperatur bzw. den Sollwert (siehe die
Abgastemperaturkennlinie) erreicht hat. Wenn im Schritt S203 von
der Zentraleinheit ein positives Ergebnis erhalten wird (festgestellt
wird, dass die Abgastemperatur innerhalb des gestrichelten Bereiches
G liegt), d.h., wenn von der Zentraleinheit kein Störzustand
in Bezug auf die Abgastemperaturanhebung festgestellt wird, wiederholt
die Zentraleinheit dieses Unterprogramm, wenn dies erforderlich
ist. Wenn dagegen die Zentraleinheit im Schritt S203 ein negatives
Ergebnis erhält
(festgestellt wird, dass die Abgastemperatur nicht innerhalb des
gestrichelten Bereichs G liegt), wird auf den Schritt S204 übergegangen.
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Da
die Abgastemperatur auf die Abgas-Solltemperatur angehoben werden
soll, stellt der Schritt S203 zur Ermittlung, ob die Abgastemperatur
die Abgas-Solltemperatur
erreicht hat, eine Abgastemperaturanstiegs-Störzustandsbestimmungsmaßnahme dar,
durch die ermittelt wird, ob ein Störzustand in Bezug auf die Abgastemperaturanhebung
vorliegt. Wenn hierbei im Schritt S203 ein positives Ergebnis erhalten
wird, d.h., wenn die Abgastemperatur in dem gestrichelten Bereich
G liegt, wird die Feststellung getroffen, dass kein Störzustand
vorliegt (siehe den Normalwert bei der Störzustandsermittlungskennlinie).
Wenn dagegen die Abgastemperatur nicht in dem gestrichelten Bereich
G liegt, wird das Vorliegen eines Störzustands festgestellt (siehe
den Störzustandswert
bei der Störzustandsermittlungskennlinie).
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Da
die Schritte S203 und S202 in dem Ablauf des in dem Festspeicher
der Motorsteuereinheit ECU 4 gespeicherten Programms enthalten
sind und die Merkmale der Schritte S203 und S202 somit bei der Motorsteuereinheit
ECU 4 vorgesehen sind, kann die Motorsteuereinheit ECU 4 auch
als Abgastemperaturanstiegs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
bezeichnet werden.
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Im
Schritt S204 öffnet
die Zentraleinheit das Abgasdrosselventil 15 und unterbricht
bzw. beendet die Nebeneinspritzung. Der Schritt S204 dient somit als
Abgastemperaturanhebungs-Stoppmaßnahme zur Beendigung des Betriebs
der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung, wenn im Schritt S202 oder
S203 festgestellt wird, dass der Abgasgegendruck und/oder die Abgastemperatur
nicht den Sollwert aufweisen. Wie im Falle der Schritte S202 und S203
sind auch die Merkmale des Schrittes S204 bei der Motorsteuereinheit
ECU 4 vorgesehen, sodass die Motorsteuereinheit ECU 4 auch
als Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung angesehen werden kann.
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In
einem Schritt S205 informiert die Zentraleinheit sodann durch eine
im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs vorgesehene (nicht dargestellte)
Störzustands-Anzeigelampe oder
einen Warnton oder dergleichen den Fahrer oder einen Passagier des Kraftfahrzeugs,
dass bei dem Abgasdrosselventil 15, den Injektoren 12,
der Motorsteuereinheit ECU 4 oder dergleichen ein Störzustand
vorliegt.
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In
einem Schritt S206 beendet die Zentraleinheit die Abgastemperatur-Anhebungssteuerung und
nimmt wieder eine vor der Abgastemperatur-Anhebungssteuerung durchgeführte Steuerung
auf (die nachstehend als "normale
Steuerung" bezeichnet ist).
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Sodann
kehrt die Zentraleinheit zum Schritt S201 zurück, um das Unterprogramm zu
wiederholen, falls dies erforderlich ist.
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Das
Programm gemäß 3 sowie
das Diagramm gemäß 4 sind
in dem Festspeicher gespeichert und werden von der Zentraleinheit
aufgerufen, wenn dies erforderlich ist.
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Wenn
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel während der
Abgastemperatur-Anhebungssteuerung der von dem Abgastemperatursensor 16 oder
von dem Gegendrucksensor 17 jeweils abgegebene Messwert
innerhalb der Ermittlungszeit nicht den Sollwert erreicht, d.h.,
wenn die Motorsteuereinheit ECU 4 in ihrer Funktion als
Abgastemperaturanstiegs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
feststellt, dass ein Störzustand
in Bezug auf den Zustand der Abgastemperaturanhebung vorliegt, wird
davon ausgegangen, dass ein Störzustand
bei der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung vorliegt, woraufhin
die Motorsteuereinheit ECU 4 in ihrer Funktion als Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
den Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung unterbricht
bzw. beendet.
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Der
Grund dafür,
dass die Abgastemperatur unter der Abgas-Solltemperatur bzw. dem
Sollwert verbleibt, kann darin bestehen, dass bei einem Injektor 12,
d.h., bei einem Bauelement der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung, ein Störzustand
vorliegt, sodass keine korrekte Kraftstoffeinspritzung mehr erfolgen
kann und demzufolge eine unzureichende Verbrennung vorliegt, dass
der Druck im Abgaskanal 3 auf Grund eines Störzustands
bei dem Abgasdrosselventil 15 oder dergleichen unzureichend
ist, dass bei dem Abgastemperatursensor 16 ein Störzustand
vorliegt, sodass kein genauer Messwert mehr erhalten werden kann,
und dergleichen.
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Wenn
in einem solchen Fall der Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungsvorrichtung
durch Schließen
des Abgasdrosselventils 15 und Ausführung der Nebeneinspritzung
zusätzlich
zu der im Luftüberschusszustand
erfolgenden Haupteinspritzung fortgesetzt wird, kann eine unerwünschte übermäßige Verbrennung
entstehen, die einen weiteren Anstieg der Menge an unverbrannten
Kohlenwasserstoffen oder einen übermäßigen Anstieg
der Katalysatortemperatur hervorrufen kann. Wenn somit ein Störzustand
in der vorstehend beschriebenen Weise erfasst wird, beendet die
Motorsteuereinheit ECU 4 in ihrer Funktion als Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
den Betrieb der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung, um auf diese
Weise einen unerwünschten
Anstieg der Menge von Kohlenwasserstoffen und einen übermäßigen Anstieg der
Katalysatortemperatur zu verhindern.
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Die
vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Erhöhung bzw. Anhebung der Abgastemperatur bei
einer Brennkraftmaschine umfasst somit ein Abgasdrosselventil (15),
durch das eine Einstellung der Abgasmenge der Brennkraftmaschine
auf der Basis des Ausmaßes
der Drosselung erfolgt, einen Injektor (12) zur Durchführung einer
Haupteinspritzung und einer Nebeneinspritzung direkt in einen Zylinder,
eine Kombination aus einer Motorsteuereinheit ECU (4), dem
Injektor (12) und dem Abgasdrosselventil (15) als
Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung,
die während
eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine die Abgasdrosselung
durch das Abgasdrosselventil (15) durchführt und
steuert sowie eine Abgastemperaturanhebung durch eine durch die
in einem Luftüberschusszustand
erfolgende Haupteinspritzung herbeigeführte Verbrennung und eine durch
die Nebeneinspritzung herbeigeführte
Verbrennung durchführt
und steuert, einen Abgastemperatursensor (16), der den
Zustand des von der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung herbeigeführten Temperaturanstiegs
des Abgases überwacht,
die Motorsteuereinheit ECU (4) als Überwachungseinrichtungs-Störzustandsbestimmungseinrichtung
zur Feststellung, ob bei dem Abgastemperatursensor (16)
ein Störzustand
vorliegt, und die Motorsteuereinheit ECU (4) als Abgastemperaturanhebungs-Stoppeinrichtung
zur Unterbrechung bzw. Beendigung des Betriebs der Abgastemperatur-Anhebungseinrichtung,
wenn von der Motorsteuereinheit ECU (4) das Vorliegen eines
Störzustands
bei dem Abgastemperatursensor (16) festgestellt wird.
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Obwohl
die Erfindung vorstehend in Bezug auf derzeit als bevorzugt anzusehende
Ausführungsbeispiele
beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung
nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
oder Anordnungen beschränkt
ist, sondern selbstverständlich auch
verschiedene Modifikationen und äquivalente
Anordnungen umfasst.