DE60108345T2

DE60108345T2 - Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60108345T2
Application number: DE60108345T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Toyota-shi Aichi-ken Kobayashi; Souichi Toyota-shi Aichi-ken Matsushita; Hisashi Toyota-shi Aichi-ken Ohki; Kotaro Toyota-shi Aichi-ken Hayashi; Shinobu Toyota-shi Aichi-ken Ishiyama; Daisuke Toyota-shi Aichi-ken Shibata; Naofumi Toyota-shi Aichi-ken Magarida; Tomihisa Toyota-shi Aichi-ken Oda; Yasuo Toyota-shi Aichi-ken Harada; Akihiko Toyota-shi Aichi-ken Negami; Hiroki Toyota-shi Aichi-ken Matsuoka; Yasuhiko Toyota-shi Aichi-ken Otsubo; Taro Toyota-shi Aichi-ken Aoyama; Jun Toyota-shi Aichi-ken Tahara; Akira Kariya-city Umehara
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: DE60108345D1; EP1211396A3; KR100478073B1; JP2002168119A; EP1211396B1; EP1211396A2; KR20020043173A; JP3504920B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und genauer auf eine Abgasreinigungsvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein Reduktionsmittel, etwa Kraftstoff, zu einem Katalysator zugibt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Zugeben eines Reduktionsmittels wie Kraftstoff, um von einem okkludierenden und reduzierenden Katalysator absorbiertes NOx freizusetzen und zu reduzieren, ist zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-93641 offenbart.
Dabei handelt es sich um eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, in dem die Verbrennung bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis stattfindet. Abgas, das von diesem abgegeben wird, wird in ein Auspuffrohr eingeleitet und von einem in dem Auspuffrohr befindlichen Katalysator gereinigt. Das Auspuffrohr teilt sich in ein erstes und zweites Auspuffrohr. Diese Abgasreinigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Durchlassschalteinrichtung, einen okkludierenden und reduzierenden Katalysator, einen selektiv reduzierenden Katalysator und eine Reduktionsmittelzugabeeinrichtung umfasst. Die Durchlassschalteinrichtung schaltet den Durchlass für das Abgas so, dass das Abgas durch das zweite Auspuffrohr strömt, wenn seine Temperatur fällt, und dass das Abgas durch das erste Auspuffrohr strömt, wenn seine Temperatur nicht fällt. Der okkludierende und reduzierende Katalysator, der sich in dem ersten Auspuffrohr befindet, absorbiert NOx, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und gibt das auf diese Weise absorbierte NOx ab, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas sinkt. Der selektiv reduzierende Katalysator, der sich in dem zweiten Auspuffrohr befindet, reduziert und zerlegt unter der einen Sauerstoffüberschuss enthaltenden Atmosphäre in Gegenwart von Kohlenwasserstoff NOx. Die Reduktionsmittelzugabeeinrichtung gibt zum okkludierenden und reduzierenden Katalysator ein Reduktionsmittel zu, während durch das zweite Auspuffrohr Abgas strömt, wodurch sichergestellt wird, dass das von dem okkludierenden und reduzierenden Katalysator absorbierte NOx abgegeben und reduziert wird.
Eine solche Vorrichtung kann den Kraftstoff im Verbrennungsmotor als Reduktionsmittel verwenden. In diesem Fall ist es üblich, die Kraftstoffzugabevorrichtung über eine Leitung, die von einer Kraftstoffversorgungspumpe des Verbrennungsmotors ausgeht, mit Kraftstoff zu versorgen.
Eine solche Vorrichtung kann unter Umständen einer Störung unterliegen, etwa einer Kraftstoffleckage in einem Bereich, der von der Kraftstoffversorgungspumpe zur Kraftstoffzugabevorrichtung verläuft. Bislang wurde allerdings noch kein Verfahren zum Erfassen des Auftretens einer Kraftstoffleckage in der Kraftstoffzugabevorrichtung vorgeschlagen.
Sollte es in der Kraftstoffzugabevorrichtung zu einer Kraftstoffleckage kommen, wird der Katalysator nicht länger mit Kraftstoff als Reduktionsmittel versorgt. Dies führt zu einer Verschlechterung des NOx-Reinigungsgrades. Darüber hinaus kann in den Katalysator ohne Unterbrechung Kraftstoff eingespritzt werden, so dass der Katalysator beschädigt wird. Für den Fall einer Kraftstoffleckage in der Kraftstoffzugabevorrichtung ist daher eine Einrichtung zum Erfassen des Auftretens einer Kraftstoffleckage und zum energischen Unterbinden der Kraftstoffzufuhr erforderlich.
Darüber hinaus wird auf den Inhalt der EP-A-1176292 verwiesen, die eine ältere, aber nach dem Anmeldetag des vorliegenden europäischen Patents veröffentlichte europäische Anmeldung darstellt. Die ältere europäische Anmeldung befasst sich mit einer Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung zum Zuführen eines Reduktionsmittels zu einem Abgasreinigungskatalysator. Die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung enthält einen Reduktionsmittelzuführmechanismus zum Zuführen des Reduktionsmittels zu dem Auspuffrohr stromaufwärts von dem Abgasreinigungskatalysator, einen Druckerfassungssensor zum Erfassen des Drucks des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelzuführmechanismus und eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) zum Ermitteln einer Anomalie in dem Reduktionsmittelzuführmechanismus, etwa einer Leckage des Reduktionsmittels, auf Grundlage des von dem Druckerfassungssensor erfassten Drucks. Wenn eine Anomalie des Reduktionsmittelszuführmechanismus erfasst wird, wird in dem Reduktionsmittelzuführmechanismus ein Absperrventil geschlossen, um dadurch ein Überhitzen des Abgasreinigungskatalysators zu verhindern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasreinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die dazu imstande ist, das Auftreten einer Kraftstoffleckage in einer Vorrichtung zu erfassen, die zu einem Abgasreinigungskatalysator als Reduktionsmittel Kraftstoff zugeben soll.
Die obige Aufgabe wird durch eine Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Wenn der auf das Notabsperrventil aufgebrachte stromaufwärtige Kraftstoffdruck in der angesprochenen Abgasreinigungsvorrichtung höher als der auf das Notabsperrventil aufgebrachte stromabwärtige Kraftstoffdruck ist, kann daraus gefolgert werden, dass es stromabwärts von dem Notabsperrventil zu einer Kraftstoffleckage gekommen ist. Das Notabsperrventil wird deshalb dazu gezwungen, geschlossen zu bleiben, wodurch eine weitere Eskalation der Kraftstoffleckage verhindert werden kann.
Dabei wird nach der Abgabe einer Anweisung, das Notabsperrventil zu öffnen, festgestellt, ob das Notabsperrventil geöffnet worden ist. Falls festgestellt wird, dass das Notabsperrventil trotz der Abgabe der Anweisung, es zu öffnen, geschlossen bleibt, kann man zu dem Schluss kommen, dass stromabwärts von dem Notabsperrventil eine Leckage des zuzugebenden Kraftstoffs aufgetreten ist und dass der auf das Notabsperrventil aufgebrachte stromaufwärtige Kraftstoffdruck deswegen höher als der auf das Notabsperrventil aufgebrachte stromabwärtige Kraftstoffdruck ist.
Für den Fall, dass eine Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisses vorgesehen wird, um zu erfassen, ob das Notabsperrventil geschlossen ist, wird während des Verschlusses des Notabsperrventils mit Hilfe der Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis erfasst. Es wird dann eine Anweisung abgegeben, das Notabsperrventil zu öffnen. Außerdem erfasst die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung dann nach der Abgabe einer Anweisung, Kraftstoff zuzugeben, aufeinanderfolgend Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse. Wenn die so erfassten Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie sich mit Ablauf der Zeit zur fetten Seite verlagern, kann festgestellt werden, dass es in dem Kraftstoffzugabesystem stromabwärts von dem Notabsperrventil zu einer Kraftstoffleckage gekommen ist. Wenn also die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung erfasst, dass das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis trotz der Abgabe einer Anweisung, Kraftstoff zuzugeben, nicht fett wird, wird das Auftreten einer Leckage von zuzugebenem Kraftstoff stromabwärts von dem Notabsperrventil erkennt.
Es kann auch eine andere Einrichtung als die oben genannte eingesetzt werden, um zu erfassen, ob das Notabsperrventil geschlossen ist. So kann zum Beispiel ein Sensor zum Erfassen der Stellung des Absperrventils, der Abgastemperatur, einer Verschlechterung der Reinigungsleistung des Abgasreinigungskatalysators oder dergleichen eingesetzt werden.
Es ist vorzuziehen, dass das Notabsperrventil einen zweistufigen Aufbau aus einer ersten und einer zweiten Antriebseinrichtung hat, dass das Notabsperrventil während des Normalbetriebs durch eine Antriebskraft der ersten Antriebseinrichtung in Öffnungs- und Schließrichtung angetrieben wird und dass das Notabsperrventil nicht durch eine Antriebskraft der ersten Antriebseinrichtung, wohl aber bei Aufbringung einer Antriebskraft der zweiten Antriebseinrichtung geöffnet werden kann, wenn der Kraftstoffdruck stromaufwärts von dem Notabsperrventil höher als der Kraftstoffdruck stromabwärts von dem Notabsperrventil ist.
Zudem ist es vorzuziehen, dass die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung ein Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis erfasst, wenn das Notabsperrventil offen ist, dass dann eine Anweisung abgegeben wird, das Notabsperrventil zu schließen, dass die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung nach der Abgabe einer Anweisung, Kraftstoff zuzugeben, dann aufeinanderfolgend Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse erfasst und dass das Notabsperrventil als normal geschlossen angesehen wird und durch die zweite Antriebseinrichtung geöffnet wird, wenn die so erfassten Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie sich mit Ablauf der Zeit zur fetten Seite verlagern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt den Gesamtaufbau eines Verbrennungsmotors mit einer Störungserfassungsvorrichtung für einen Reduktionsmittelzuführmechanismus in einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung und von Ansaug- und Abgassystemen des Verbrennungsmotors.
2A veranschaulicht den Mechanismus, durch den ein NOx okkludierender und reduzierender Katalysator NOx okkludiert.
2B veranschaulicht den Mechanismus, durch den der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator NOx abgibt.
3 zeigt als Blockdiagramm den Innenaufbau einer ECU.
4 zeigt ein Aufbaubeispiel des wesentlichen Teils eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
5 zeigt den Aufbau eines Notabsperrventils.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm der Vorgehensweise bei der Antriebssteuerung des Notabsperrventils.
7 zeigt den Aufbau eines anderen Notabsperrventils bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm mit der Vorgehensweise bei der Antriebssteuerung des in 7 gezeigten Notabsperrventils.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen konkrete Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung beschrieben. Die Beschreibung erfolgt dabei unter Bezugnahme auf den Beispielfall, dass die Erfindung bei einem Dieselmotor Anwendung findet, der zum Antrieb eines Fahrzeugs dient.
1 zeigt den Gesamtaufbau eines Verbrennungsmotors, der eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung einsetzt, und von Ansaug- und Abgassystemen des Verbrennungsmotors. Der in 1 gezeigte Verbrennungsmotor 1 ist ein wassergekühlter Viertakt-Dieselmotor mit vier Zylindern 2.
Der Verbrennungsmotor 1 hat Kraftstoffeinspritzventile 3, die Kraftstoff jeweils direkt in eine Verbrennungskammer eines jeden Zylinders 2 einspritzen. Die Kraftstoffeinspritzventile 3 sind mit einem Speicher (Common Rail) 4 verbunden, der Kraftstoff bei einem Druck größer oder gleich einem vorbestimmten Druck speichern soll. Der Common Rail 4 ist mit einem Common Rail-Drucksensor 4a ausgestattet, der ein dem Kraftstoffdruck in dem Common Rail 4 entsprechendes elektrisches Signal ausgibt.
Der Common Rail 4 ist über ein Kraftstoffversorgungsrohr 5 mit einer Kraftstoffpumpe 6 verbunden. Die Kraftstoffpumpe 6 arbeitet unter Verwendung des Drehmoments einer als Antriebsquelle dienenden Abgangswelle (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors 1. Eine Pumpenscheibe 6a ist über einen Riemen 7 mit einer Kurbelscheibe 1a gekoppelt. Die Pumpenscheibe 6a ist an einer Antriebswelle der Kraftstoffpumpe 6 befestigt. Die Kurbelscheibe 1a ist an der Abgangswelle (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors 1 befestigt.
Wenn in einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen Aufbau das Drehmoment der Kurbelwelle auf die Antriebswelle der Kraftstoffpumpe 6 übertragen wird, gibt die Kraftstoffpumpe 6 Kraftstoff bei einem Druck ab, der dem Drehmoment entspricht, der von der Kurbelwelle auf die Antriebswelle der Kraftstoffpumpe 6 übertragen wird.
Der von der Kraftstoffpumpe 6 abgegebene Kraftstoff wird über das Kraftstoffversorgungsrohr 5 dem Common Rail 4 zugeführt, in dem Common Rail 4 gespeichert, bis er den vorbestimmten Druck erreicht, und über die in den Zylindern 2 befindlichen Kraftstoffeinspritzventile 3 verteilt. Bei Anlegung eines Antriebsstroms auf das jeweilige Kraftstoffeinspritzventil 3 öffnet sich das Kraftstoffeinspritzventil 3, so dass Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 3 in den jeweiligen Zylinder 2 eingespritzt wird.
Mit dem Verbrennungsmotor 1 ist ein Ansaugkrümmer 8 verbunden. Die Zweige des Ansaugkrümmers 8 stehen jeweils über einen (nicht gezeigten) Einlass mit der Verbrennungskammer eines jeden Zylinders 2 in Verbindung.
Der Ansaugkrümmer 8 ist mit einem Ansaugrohr 9 verbunden, das mit einem Luftfilterkasten 10 verbunden ist. An dem Ansaugrohr sind an Position stromabwärts von dem Luftfilterkasten 10 ein Luftmengenmesser 11 und ein Ansaugluftemperatursensor 12 angebracht. Der Luftmengenmesser 11 gibt ein elektrisches Signal aus, dass der Masse der durch das Ansaugrohr 9 strömenden Ansaugluft entspricht, während der Ansauglufttemperatursensor 12 ein elektrisches Signal ausgibt, das der Temperatur der durch das Ansaugrohr 9 strömenden Ansaugluft entspricht.
In dem Ansaugrohr 9 befindet sich an einer Position unmittelbar stromaufwärts von dem Ansaugkrümmer 8 ein Ansaugdrosselventil 13 zum Einstellen des Durchsatzes der durch das Ansaugrohr 9 strömenden Ansaugluft. Das Ansaugdrosselventil 13 ist mit einem Ansaugdrosselstellglied 14 ausgestattet, das aus einem Steppermotor oder dergleichen besteht und das Ansaugdrosselventil 13 in Öffnungs- und Schließrichtung antreibt.
In dem Ansaugrohr 9 befindet sich an einer Position zwischen dem Luftmengenmesser 11 und dem Ansaugdrosselventil 13 ein Verdichtergehäuse 15a eines Zentrifugalverdichters (Turboladers) 15. Der Zentrifugalverdichter 15 wird durch die Wärmeenergie des Abgases angetrieben. In dem Ansaugrohr 9 befindet sich an einer Position stromabwärts von dem Verdichtergehäuse 15a ein Zwischenkühler 16 zum Kühlen der Ansaugluft, die in dem Verdichtergehäuse 15a verdichtet und auf eine hohe Temperatur erhitzt worden ist.
In einem Ansaugsystem mit einem solchen Aufbau wird die Ansaugluft, die in den Luftfilterkasten 10 geströmt ist, von einem (nicht gezeigten) Luftfilter in dem Luftfilterkasten 10 von Staub, Dreck und dergleichen befreit und strömt dann über das Ansaugrohr 9 in das Verdichtergehäuse 15a.
Die Ansaugluft, die in das Verdichtergehäuse 15a strömt, wird durch die Drehung eines im Verdichtergehäuse 15a befindlichen Verdichterrads verdichtet. Die Ansaugluft, die in dem Verdichtergehäuse 15a verdichtet und auf eine hohe Temperatur erhitzt worden ist, wird durch den Zwischenkühler 16 abgekühlt und strömt dann in den Ansaugverteiler 8. Das Ansaugdrosselventil 13 stellt bei Bedarf den Durchsatz der Ansaugluft ein, bevor sie in den Ansaugverteiler 8 strömt. Die Ansaugluft, die in den Ansaugverteiler 8 geströmt ist, wird über den entsprechenden Zweig in die Verbrennungskammer des jeweiligen Zylinders 2 verteilt. Der von dem Kraftstoffeinspritzventil 3 des jeweiligen Zylinders 2 einge spritzte Kraftstoff wird als Zündquelle zum Verbrennen der Ansaugluft verwendet.
Andererseits ist mit dem Verbrennungsmotor 1 ein Abgaskrümmer 18 verbunden. Jeder Zweig des Abgaskrümmers 18 steht über einen (nicht gezeigten) Auslass mit der Verbrennungskammer eines jeden Zylinders 2 in Verbindung.
Der Abgaskrümmer 18 ist mit einem Turbinengehäuse 15b des Zentrifugalverdichters 15 verbunden. Das Turbinengehäuse 15b ist mit einem Auspuffrohr 19 verbunden, dessen stromabwärtiges Ende mit einem (nicht gezeigten) Schalldämpfer verbunden ist.
Das Auspuffrohr 19 geht durch einen Abgasreinigungskatalysator 20 zum Reinigen gesundheitsschädlicher Abgasbestandteile im Abgas. Mit dem Auspuffrohr 19 sind an einer Position stromabwärts von dem Abgasreinigungskatalysator 20 ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 23 und ein Abgastemperatursensor 24 angebracht. Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 23 gibt ein elektrisches Signal aus, das dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des durch das Auspuffrohr 19 strömenden Abgases entspricht, während der Abgastemperatursensor 24 ein elektrisches Signal ausgibt, das der Temperatur des durch das Auspuffrohr 19 strömenden Abgases entspricht.
In dem Auspuffrohr 19 befindet sich an einer Position stromabwärts von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 23 und dem Abgastemperatursensor 24 ein Abgasdrosselventil 21 zum Einstellen des Durchsatzes des durch das Auspuffrohr 19 strömenden Abgases. Das Abgasdrosselventil 21 ist mit einem Abgasdrosselstellglied 22 ausgestattet, das aus einem Steppermotor oder dergleichen besteht und das Abgasdrosselventil 21 in Öffnungs- und Schließrichtung antreibt.
In einem Abgassystem mit einem solchen Aufbau wird das Gemisch (verbranntes Gas), das in jedem der Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 verbrannt worden ist, über den Auslass in den Abgasverteiler 18 abgegeben und strömt dann von dem Abgasverteiler 18 in das Turbinengehäuse 15b des Zentrifugalverdichters 15. Das Abgas, das in das Turbinengehäuse 15b geströmt ist, hat Wärmeenergie, die dazu benutzt wird, ein drehbar von dem Turbinengehäuse 15b getragenes Turbinenrad zu drehen. Hierbei wird das Drehmoment des Turbinenrads auf das Verdichterrad des Verdichtergehäuses 15a übertragen.
Das Abgas, das aus dem Turbinengehäuse 15b abgegeben wird, strömt über das Auspuffrohr 19 in den Abgasreinigungskatalysator 20, damit gesundheitsschädliche Gasbestandteile in dem Abgas entfernt oder gereinigt werden. Das Abgas, dessen gesundheitsschädliche Gasbestandteile von dem Abgasreinigungskatalysator 20 entfernt oder gereinigt worden sind, wird über den Schalldämpfer in die Atmosphäre abgegeben. Das Abgasdrosselventil 21 stellt bei Bedarf den Durchsatz des Abgases ein, bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird.
Darüber hinaus steht der Abgaskrümmer 18 mit dem Ansaugkrümmer 8 über einer Abgasrückführungsleitung (AGR-Leitung) 25 in Verbindung, von der ein Teil des durch den Abgasverteiler 18 strömenden Abgases in den Ansaugkrümmer 8 rückgeführt wird. Die AGR-Leitung 25 geht durch ein Durchsatzeinstellventil (AGR-Ventil) 26, das aus einem elektromagnetischem Ventil oder dergleichen besteht und das entsprechend dem angelegten Strom den Durchsatz des durch die AGR-Leitung 25 strömenden Abgases (nachstehend als AGR-Gas bezeichnet) ändert.
In der AGR-Leitung 25 befindet sich an einer Position stromaufwärts von dem AGR-Ventil 26 ein AGR-Kühler 27 zum Kühlen des durch die AGR-Leitung 25 strömenden AGR-Gases.
In einem Abgasrückführungsmechanismus mit einem solchen Aufbau ist die AGR-Leitung 25 passierbar, wenn das AGR-Ventil 26 geöffnet ist, so dass ein Teil des durch den Abgaskrümmer 18 strömenden Abgases in die AGR-Leitung 25 strömt und über den AGR-Kühler 27 in den Ansaugkrümmer 8 eingeleitet wird.
Der AGR-Kühler 27 ist dabei so gestaltet, dass er einen Wärmeaustausch zwischen dem durch die AGR-Leitung 25 strömenden AGR-Gas und einem bestimmten Kühlmittel herbeiführt, damit das AGR-Gas gekühlt wird.
Das AGR-Gas, das von dem Abgasverteiler 18 über die AGR-Leitung 25 in den Ansaugkrümmer 8 rückgeführt worden ist, wird in die Verbrennungskammer des jeweiligen Zylinders eingeleitet, während es sich mit Frischluft mischt, die von einem Bereich stromaufwärts von dem Ansaugkrümmer 8 eingeströmt ist. Der von dem jeweiligen Kraftstoffeinspritzventil 8 eingespritzte Kraftstoff wird als Zündquelle zum Verbrennen des AGR-Gases verwendet.
Dabei wird darauf hingewiesen, dass das AGR-Gas selbst wie Wasser (H₂O), Kohlendioxid (CO₂) oder dergleichen unbrennbar ist und endotherme Inertgasbestandteile enthält. Wenn das Gemisch AGR-Gas enthält, wird daher die Verbrennungstemperatur des Gemisches gesenkt, so dass die erzeugte Menge an Stickoxiden (NOx) sinkt.
Darüber hinaus sinkt die Temperatur des AGR-Gases ab und verringert sich sein Volumen, wenn es in dem AGR-Kühler 27 gekühlt wird. Wenn das AGR-Gas der Verbrennungskammer zugeführt wird, wird daher verhindert, dass die Temperatur der Atmosphäre in der Verbrennungskammer unnötig steigt und dass sich die Menge (Volumen) der der Verbrennungskammer zugeführten Frischluft unnötig verringert.
Als nächstes wird der Abgasreinigungskatalysator 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel genauer beschrieben.
Der Abgasreinigungskatalysator 20 ist ein NOx-Katalysator, der in Gegenwart eines Reduktionsmittels Stickoxide (NOx) im Abgas reinigt. Ein solcher NOx-Katalysator reicht zwar von einem selektiv NOx reduzierenden Katalysator bis zu einem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator oder dergleichen, doch behandelt die folgende Beschreibung nur das Beispiel des NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysators. Im Folgenden wird der Abgasreinigungskatalysator 20 als NOx okkludierender und reduzierender Katalysator 20 bezeichnet.
Der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator 20 hat einen Träger aus beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃). Der Träger trägt beispielsweise mindestens eine Substanz, die aus einem Alkalimetall wie Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li) und Cäsium (Cs), einem Erdalkalimetall wie Barium (Ba) und Calcium (Ca) oder einem Seltenerdmetall wie Lanthan (La) und Yttrium (Y) gewählt ist, und ein Edelmetall wie Platin (Pt).
Der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator 20 mit diesem Aufbau okkludiert Stickoxide (NOx) im Abgas, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömenden Abgases (nachstehend als Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet) mager ist, und gibt die okkludierten Stickoxide (NOx) ab, reduziert sie und reinigt sie, wenn das in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömende Abgas in Gegenwart eines Reduktionsmittels eine herabgesetzte Sauerstoffkonzentration hat.
Es ist hierbei zu beachten, dass das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis für das Verhältnis der Gesamtmenge an Luft, die dem Auspuffrohr stromaufwärts vom Abgasreinigungskatalysator, den Verbrennungskammern, der Ansaugleitung und dergleichen zugeführt wird, zu der Gesamtmenge des diesen zugeführten Kraftstoffs (Kohlenwasserstoffs) steht. Solange dem Auspuffrohr stromaufwärts von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 kein Kraftstoff, Reduktionsmittel oder Luft zugeführt wird, stimmt das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis dementsprechend mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des den Verbrennungskammern zugeführten Gemisches überein.
Anhand eines NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysators 20 mit Platin (Pt) und Barium (Ba) auf einem aus Aluminiumoxid bestehenden Träger wird nun der Mechanismus beschrieben, durch den der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator 20 NOx okkludiert und abgibt.
Es wird davon ausgegangen, dass der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator 20 das NOx dem Grunde nach durch den in 2 gezeigten Mechanismus okkludiert und abgibt. Es wird darauf hingewiesen, dass der hierbei (in dieser Beschreibung) verwendete Begriff "Okklusion" für das Zurückhalten eines Stoffes (Feststoff, Flüssigkeit, Gasmoleküle) in Form von Adsorpotion, Adhäsion, Absorption, Einfangen, Speichern und/oder dergleichen steht.
Falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömenden Abgases mager wird, so dass die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zunimmt, haftet, wie aus 2A hervorgeht, zunächst Sauerstoff (O₂) in dem Abgas an der Oberfläche des Platins (Pt) in Form von O₂ ^– oder O^2– an und reagiert Stickstoffmonoxid (NO) in dem Abgas mit dem O₂ ^– oder O^2– auf der Oberfläche des Platins (Pt), um Stickstoffdioxid (NO₂) (2NO + O₂ → NO₂) zu bilden. Stickstoffdioxid (NO₂) verbindet sich, während es auf der Oberfläche des Platins (Pt) oxidiert wird, mit Bariumoxid (BaO), wodurch sich Nitrationen (NO₃ ^–) bilden. Der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator 20 okkludiert also Stickoxide (NOx) im Abgas als Nitrationen (NO₃ ^–).
Der oben beschriebene NOx-Okklusionsvorgang dauert so lange, wie das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator strömenden Abgases mager ist und wie das NOx-Okklusionsvermögen des NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysators noch nicht gesättigt ist.
Falls die Konzentration des in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömenden Sauerstoffs abnimmt, nimmt dagegen, wie in 2B gezeigt ist, die erzeugte Menge an Stickstoffdioxid (NO₂) ab. Die mit Natriumoxid (BaO) verbundenen Nitrationen (NO₃ ^–) wandeln sich daher in Stickstoffdioxid (NO₂) und Stickstoff monoxid (NO) um und werden von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator abgegeben.
Wenn die Sauerstoffkonzentration in dem in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömenden Abgas abnimmt, werden also die von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 in Form von Nitrationen (NO₃ ^–) okkludierten Stickoxide (NOx) in Stickstoffdioxid (NO₂) und Stickstoffmonoxid (NO) umgewandelt und von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 abgegeben.
Die von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 abgegebenen Stickoxide (NOx) reagieren, wie aus 2B hervorgeht, mit reduzierenden Bestandteilen in dem Abgas (z. B. mit aktivierten Varianten an Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und dergleichen, die durch Reaktion mit dem Sauerstoff O₂ ^–- oder O^2– auf dem Platin (Pt) des NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysators 20 teiloxidiert worden sind) und werden zu Stickstoff (N₂) und dergleichen reduziert.
Das heißt also, dass Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) im Abgas durch Reaktion mit O₂ ^– oder O^2– auf dem Platin (Pt) oxidiert werden. Falls trotz des Verbrauchs des O₂ ^– oder O^2– auf dem Platin (Pt) Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) zurückbleibt, reagieren der Kohlenwasserstoff (HC) und das Kohlenmonoxid (CO) deswegen mit den von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 abgegebenen Stickoxiden (NOx) und den von dem Verbrennungsmotor 1 abgegebenen Stickoxiden (NOx). Infolgedessen werden die Stickoxide (NOx) zu Stickstoff (N₂) reduziert.
Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömenden Abgases stöchiometrisch oder fett eingestellt wird, können also die von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 okkludierten Stickoxide (NOx), während sie abgegeben werden, reduziert werden.
Dabei ist zu beachten, dass der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator 20 ein begrenztes NOx-Okklusionsvermögen hat. Falls über eine lange Zeitdauer Abgas mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömt, wird das NOx-Okklusionsvermögen des NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysators 20 daher gesättigt, so dass Stickoxide (NOx) im Abgas in die Atmosphäre abgegeben werden, ohne von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 entfernt oder gereinigt zu werden.
Allerdings sind Dieselmotoren wie der Verbrennungsmotor 1 so gestaltet, dass in den meisten Betriebsbereichen ein Gemisch mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbrannt wird und dass dementsprechend das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in den meisten Betriebsbereichen ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis annimmt. Deswegen ist es wahrscheinlich, dass das NOx-Okklusionsvermögen des NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysators 20 gesättigt wird.
Für den Fall, dass der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator 20 bei einem Magermotor wie einem Dieselmotor Anwendung findet, ist es demnach erforderlich, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor der Sättigung des NOx-Okklusionsvermögens des NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysators 20 stöchiometrisch oder fett eingestellt wird.
Andererseits ist der Verbrennungsmotor 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem Reduktionsmittelzuführmechanismus versehen, der zu dem durch das Auspuffrohr stromaufwärts von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömenden Abgas als Reduktionsmittel Kraftstoff (Leichtöl) zugibt.
Wie in 1 gezeigt ist, wird der Reduktionsmittelzuführmechanismus ein Reduktionsmitteleinspritzventil 28, eine Reduktionsmittelversorgungsleitung 29, ein Durchsatzeinstellventil 30, ein Notabsperrventil 31 und einen Reduktionsmitteldrucksensor 32 auf. Das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 hat ein Einspritzloch, das auf eine solche Weise in einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1 eingepasst ist, das es dem Inneren des Abgaskrümmers 18 zugewandt ist, und öffnet sich bei Anlegung eines Kraftstoffdrucks, der größer oder gleich einem vorbestimmten Öffnungsdruck ist, um Kraftstoff einzuspritzen. Der von der Kraftstoffpumpe 6 abgegebene Kraftstoff wird über die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 in das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingeleitet. Die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 geht durch das Durchsatzeinstellventil 30, das den Durchsatz des durch die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 strömenden Kraftstoffs einstellt. Das Notabsperrventil 31, dass das Hindurchströmen von Kraftstoff durch die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 unterbindet, befindet sich in der Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 an einer Position stromaufwärts von dem Durchsatzeinstellventil 30. Der Reduktionsmitteldrucksensor 32 ist an der Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 an einer Position stromaufwärts von dem Durchsatzeinstellventil 30 angebracht und ist so gestaltet, dass er ein elektrisches Signal ausgibt, dass dem Druck in der Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 entspricht.
Das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 ist vorzugsweise auf eine solche Weise in den Zylinderkopf eingepasst, dass das Einspritzloch im Abgaskrümmer 18 an einer Position stromabwärts von einem Bereich gelegen ist, wo der Abgaskrümmer 18 mit der AGR-Leitung 25 verbunden ist, und ragt in den Auslass desjenigen Zylinders 2 vor, der am nächsten an einem Zusammenschluss der vier Zweige des Abgaskrümmers 18 liegt, und ist dem Zusammenschluss des Abgaskrümmers 18 zugewandt.
Der Grund dafür ist der, dass das von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingespritzte Reduktionsmittel (unverbrannte Kraftstoffbestandteile) daran gehindert werden soll, in die AGR-Leitung 25 zu strömen, und dass gewährleistet werden soll, dass das Reduktionsmittel das Turbinengehäuse 15b des Zentrifugalverdichters erreicht, anstatt in dem Abgaskrümmer 18 zurückzubleiben.
Da bei dem in 1 gezeigten Beispiel der erste (#1) Zylinder 2 von den vier Zylindern 2 des Verbrennungsmotors 1 am nächsten am Zusammenschluss des Abgaskrümmers 18 liegt, ist das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in den Auslass des ersten (#1) Zylinders 2 eingepasst. Wenn jedoch ein anderer der Zylinder 2 am nächsten am Zusammenschluss des Abgaskrümmers 18 liegt, wird das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in den Auslass dieses Zylinders 2 eingepasst.
Es ist auch sachgerecht, das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 auf eine solche Weise einzupassen, dass es durch einen (nicht gezeigten) im Zylinderkopf ausgebilde ten Wassermantel geht oder an diesen stößt und dass das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 von dem durch den Wassermantel fließenden Kühlmittel gekühlt wird.
Ein solcher Reduktionsmittelzuführmechanismus ist so gestaltet, dass von der Kraftstoffpumpe 6 abgegebener Hochdruckkraftstoff über die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 zum Reduktionsmitteleinspritzventil 28 geführt wird, falls das Durchsatzeinstellventil 30 geöffnet ist. Wenn der Druck des dem Reduktionsmitteleinspritzventils 28 zugeführten Kraftstoffs größer oder gleich dem Öffnungsdruck ist, öffnet sich das Reduktionsmitteleinspritzventil 28, so dass der Kraftstoff als Reduktionsmittel in den Abgaskrümmer 18 eingespritzt wird.
Das Reduktionsmittel, das von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in den Abgaskrümmer 18 eingespritzt worden ist, strömt zusammen mit dem Abgas, das von einem Bereich stromaufwärts von dem Abgaskrümmer 18 einströmt, in das Turbinengehäuse 15b. Das Abgas und das Reduktionsmittel, die in das Turbinengehäuse 15b strömen, werden durch die Drehung des Turbinenrads miteinander verrührt und homogen vermischt, wodurch ein Abgas mit stöchiometrischem oder fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gebildet wird.
Dass auf diese Weise gebildete stöchiometrische oder fette Abgas strömt von dem Turbinengehäuse 15b über das Auspuffrohr 19 in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20, wodurch von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 okkludierte Stickoxide (NOx) zu Stickstoff (N₂), während sie abgegeben werden, reduziert werden.
Wenn das Durchsatzeinstellventil 30 dann geschlossen wird, um die Zufuhr des Reduktionsmittels von der Kraftstoffpumpe 6 zum Reduktionsmitteleinspritzventil 28 zu unterbinden, wird der Druck des dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 zugeführten Kraftstoffs geringer als der oben genannte Öffnungsdruck. Folglich schließt sich das Reduktionsmitteleinspritzventil 28, so dass die Zufuhr des Reduktionsmittels zum Abgaskrümmer 18 unterbunden wird.
Der wie oben beschrieben aufgebaute Verbrennungsmotor 1 hat eine integrierte elektronische Steuerungseinheit (ECU) 35 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1.
Die ECU 35 ist so gestaltet, dass sie den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 entsprechend den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 oder den Anforderungen des Fahrers steuert.
Mit der ECU 35 sind über elektrische Drähte verschiedene Sensoren verbunden, einschließlich des Common Rail-Drucksensors 4a, des Luftmengenmessers 11, des Ansauglufttemperatursensors 12, eines Ansaugrohrdrucksensors 17, des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 23, des Abgastemperatursensors 24, des Reduktionsmitteldrucksensors 32, eines Kurbelstellungssensors 33, eines Kühlmittelsensors 34 und eines Gaspedalstellungssensors 36, so dass Ausgangssignale dieser Sensoren in die ECU 35 eingegeben werden.
Andererseits sind mit der ECU 35 über elektrische Drähte die Kraftstoffeinspritzventile 3, das Ansaugdrosselstellglied 14, das Abgasdrosselstellglied 22, das AGR-Ventil 26, das Durchsatzeinstellventil 30, das Not absperrventil 31 und dergleichen verbunden, so dass die ECU 35 diese Bestandteile steuern kann.
Wie in 3 gezeigt ist, weist die ECU 35 eine CPU 351, einen ROM 352, einen RAM 353, einen Speicher-RAM 354, einen Eingabebaustein 356 und einen Ausgabebaustein 357 auf, die miteinander über einen bidirektionalen Bus 350 verbunden sind. Die ECU 35 hat außerdem einen A/D-Wandler (A/D) 355, der mit dem Eingabebaustein 356 verbunden ist.
Während der Reduktionsmittelzugabesteuerung stellt die CPU 351 zunächst fest, ob eine Bedingung erfüllt ist, die die Zugabe von Reduktionsmittel erlaubt. Diese Bedingung kann zum Beispiel die sein, dass der NOx okkludierende und reduzierende Katalysator 20 aktiviert ist, dass der Ausgangssignalwert des Abgastemperatursensors 24 (Abgastemperatur) kleiner oder gleich einem vorbestimmten oberen Grenzwert ist, dass bei einer SOx-Vergiftung keine Aufwärmsteuerung oder Wiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, um den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 nach einer SOx-Vergiftung wiederherzustellen, oder dergleichen.
Falls festgestellt wird, dass die oben beschriebene Bedingung erfüllt ist, stellt die CPU 351 das Durchsatzeinstellventil 30 so ein, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömenden Abgases in Zeitabständen verhältnismäßig kurzer Dauer impulsspitzenartig stöchiometrisch oder fett eingestellt wird, wodurch in dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 okkludierte Stickoxide (NOx) in Zeitabständen kurzer Dauer abgegeben und reduziert werden.
Dabei liest die CPU 351 eine im RAM 353 gespeicherte Motorgeschwindigkeit, ein Ausgangssignal des Gaspedalstellungssensors 36 (Gaspedalstellung), einen Ausgangssignalwert des Luftmengenmessers 11 (Ansaugluftmenge), eine Kraftstoffeinspritzmenge und dergleichen aus. Unter Verwendung der Motorgeschwindigkeit, der Gaspedalstellung, der Ansaugluftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge als Parameter greift die CPU 351 auf eine im ROM 352 gespeicherte Durchsatzeinstellventil-Steuerungstabelle zu, um einen Zeitpunkt zum Öffnen des Durchsatzeinstellventils 30 zu berechnen. Die CPU 351 öffnet das Durchsatzeinstellventil 30 zu dem auf diese Weise berechneten Zeitpunkt.
In diesem Fall wird von der Kraftstoffpumpe 6 abgegebener Hochdruckkraftstoff über die Reduktionsmittelleitung 29 dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 zugeführt. Falls der Druck des dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 zugeführten Kraftstoffs größer oder gleich einem Öffnungsdruck ist, öffnet sich das Reduktionsmitteleinspritzventil 28, so dass als Reduktionsmittel Kraftstoff in den Abgaskrümmer 18 eingespritzt wird.
Das Reduktionsmittel, das von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in den Abgaskrümmer 18 eingespritzt wird, mischt sich mit Abgas, das von einem Bereich stromaufwärts von dem Abgaskrümmer 18 einströmt, wodurch ein Abgas mit stöchiometrischem oder fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gebildet wird. Dieses stöchiometrische oder fette Abgas strömt in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20.
Wenn das ein stöchiometrisches oder fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufweisende Abgas auf diese Weise in den NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 strömt, werden von dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator 20 okkludierte Stickoxide (NOx), während sie abgegeben werden, zu Stickstoff (N₂) und dergleichen reduziert.
Die folgende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 4, die einen wesentlichen Teil der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 dient als eine Kraftstoffversorgungsleitung, durch die dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 von der Kraftstoffpumpe 6 aus als Reduktionsmittel Kraftstoff zugeführt wird. Die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 ist so gestaltet, dass sie das Reduktionsmitteleinspritzventil 28, das eine Kraftstoffzugabevorrichtung bildet, über das Durchsatzeinstellventil 30 mit Kraftstoff versorgt. Das Durchsatzeinstellventil 30 dient zum Regulieren der Menge des zuzugebenen Kraftstoffs. Wie oben beschrieben ist, hat das Durchsatzeinstellventil 30 eine voreingestellte Öffnung, so dass die Menge des zuzuführenden Kraftstoffs konstant gehalten wird. Es versteht sich von selbst, dass die Öffnung des Durchsatzeinstellventils 30 einstellbar sein kann.
Davon abgesehen befindet sich stromaufwärts von dem Durchsatzeinstellventil 30 und stromabwärts von der Kraftstoffpumpe 6 das Notabsperrventil 31 (siehe in 1). Wie in 5 gezeigt ist, ist das Notabsperrventil 31 ein elektromagnetisches Ventil mit einem beweglichen Kern 52, der mit einem vorderen Endabschnitt ausgestattet ist, zu dem die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 führt. Der bewegliche Kern 52 wird von einer elektromagnetischen Kraft angetrieben, die durch eine Solenoidspule 51 erzeugt wird. Der vordere Endabschnitt des beweglichen Kerns 52 hat an seinem vorderen Ende eine Absperrfläche und auf der zur Absperrfläche entgegengesetzten Seite eine Druckaufnahmefläche. Die Absperrfläche stößt auf einen zur stromabwärtigen Seite führenden Auslass und unterbindet auf diese Weise, dass Kraftstoff durch die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 strömt. Die Druckaufnahmefläche nimmt den Druck des Kraftstoffs auf, der von einem stromaufwärtigen Bereich der Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 einströmt.
Die elektromagnetische Kraft der Solenoidspule 51 ist wie folgt eingestellt. Falls in dem Notabsperrventil 31 kein Unterschied zwischen dem Einlasskraftstoffdruck P1 und dem Auslasskraftstoffdruck P2 besteht, kann der bewegliche Kern 52 angetrieben und demnach das Notabsperrventil 31 geöffnet und geschlossen werden. Falls der Einlasskraftstoffdruck P1 höher als der Auslasskraftstoffdruck P2 ist, kann das Notabsperrventil 31 aufgrund der Druckdifferenz P1 – P2 nicht von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung angetrieben werden.
Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 23 ist mit dem Eingabebaustein der ECU 35 verbunden. In dem ROM 352 ist eine Kraftstoffleckage-Feststellungseinrichtung gespeichert, um in Übereinstimmung mit von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 23 ausgegebenen Daten eine Feststellung bezüglich einer Kraftstoffleckage zu treffen. Auf einem Armaturenbrett vor dem Fahrersitz befindet sich eine Warnlampe, die aufleuchtet, um den Fahrer über einen Störungszustand zu unterrichten, falls die Kraftstoffleckage-Feststellungseinrichtung feststellt, dass es zu einer Kraftstoffleckage gekommen ist.
Die ECU 35 nimmt als Antriebssteuerungseinrichtung auch eine Antriebssteuerung des Notabsperrventils 31 vor.
Ein Beispiel für die Antriebssteuerung wird unter Bezugnahme auf das in 6 gezeigte Ablaufdiagramm beschrieben.
Zunächst wird in Schritt 101 festgestellt, ob das Kraftstoffzugabesystem einer Störung unterliegt. Das heißt, es wird festgestellt, ob seit der letzten Durchführung dieser Routine ein Störungsflag für das Kraftstoffzugabesystem auf 1 gesetzt worden ist. Wenn das Störungsflag auf 1 gesetzt worden ist, wird festgestellt, dass das Kraftstoffzugabesystem einer Störung unterliegt. Falls das Störungsflag nicht auf 1 gesetzt worden ist, unterliegt das Kraftstoffzugabesystem keiner Störung. Der Ablauf fährt daher mit Schritt 102 fort, wo festgestellt wird, ob ein Ausführungsflag für die Kraftstoffzugabe auf 1 gestellt worden ist.
Wenn das Störungsflag für das Kraftstoffzugabesystem dagegen auf 1 gesetzt ist, fährt der Ablauf mit Schritt 112 fort, wo das Störungsflag für das Kraftstoffzugabesystem, das während der letzten Ausführung dieser Routine auf 1 gesetzt worden ist, so bleibt, wie es ist. Dann wird die Warnlampe in Schritt 113 eingeschaltet.
Falls das Ausführungsflag für die Kraftstoffzugabe in Schritt 102 nicht auf 1 gestellt ist, d. h. falls keine Anweisung gegeben wurde, die Kraftstoffzugabe vorzunehmen, fährt der Ablauf mit Schritt 103 fort, wo das Motorluft/Kraftstoff-Verhältnis (Ansaugluft/Kraftstoff-Verhältnis) und das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 23 erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases eingegeben werden. Falls das Ausführungsflag für die Kraftstoffzugabe in Schritt 102 auf 1 gestellt worden ist, fährt der Ablauf mit Schritt 114 fort, wo die Zugabe von Abgaskraftstoff erfolgt.
Als nächstes wird in Schritt 115 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Ansaugluft eingegeben. Der Ablauf fährt dann mit Schritt 116 fort, wo festgestellt wird, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kleiner als ein vorbestimmter Wert Y, etwas als ein motorbasiertes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ist. Falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird diese Routine sofort abgebrochen. Falls das Ergebnis in Schritt 116 negativ ist, wird festgestellt, dass das Reduktionsmittel unsachgemäß zugeführt wird. Der Ablauf fährt dann mit Schritt 112 fort. Die unsachgemäße Zufuhr des Reduktionsmittel während der Kraftstoffzugabe kann einer verstopften Düse für die Kraftstoffzugabe, einem unzureichenden Kraftstoffeinspeisedruck aufgrund einer Kraftstoffleckage aus einer Leitung zur Kraftstoffzugabe nach außen, der Unfähigkeit, das Notabsperrventil 31 zu öffnen, einer Störung bei der Öffnung des Ventils zum Regulieren der zuzugebenen Kraftstoffmenge oder dergleichen zugeschrieben werden.
In Schritt 103 werden dann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und das Motorluft/Kraftstoff-Verhältnis eingegeben. Dann fährt der Ablauf in Schritt 104 fort, wo festgestellt wird, ob das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner als ein vorbestimmter Wert X, etwa als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ist. Falls das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner als der vorbestimmte Wert X ist, fährt der Ablauf mit Schritt 112 fort, wo der Störungsflag für das Kraftstoffzugabesystem auf 1 gesetzt wird. Das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis ist zum Beispiel kleiner als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wenn in das Auspuffrohr ohne Unterbrechung Kraftstoff eingespritzt wird. Eine solche kontinuierliche Kraftstoffeinspritzung kann beispielsweise das Ergebnis einer Störung des Durchsatzeinstellventils 30 sein. Wenn das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis in Schritt 104 größer als der vorbestimmte Wert ist, wird das Notabsperrventil 31 geschlossen (Schritt 105).
Dabei wird in Schritt 106 der Wert eines Zählers C schrittweise um 1 erhöht. Diese schrittweise Erhöhung in Schritt 106 wird solange wiederholt, bis der Zähler C in Schritt 107 einen Wert erreicht, der größer oder gleich einem vorbestimmten Wert Cb ist. Falls der Zähler C einem Wert von größer oder gleich Cb erreicht, fährt der Ablauf mit Schritt 108 fort, wo das Notabsperrventil 31 geöffnet wird. Das heißt, dass die genannten Schritte 105 bis 108 so gestaltet sind, dass das Notabsperrventil 31 für eine vorbestimmte Zeitdauer geschlossen bleibt und dann geöffnet wird. In diesem Fall wird ein erstes elektromagnetisches Ventil (die Solenoidspule 51) des Notabsperrventils 31 verwendet. Sollte in dem Kraftstoffzugabesystem eine Kraftstoffleckage auftreten, ist der Auslasskraftstoffdruck P2 in dem Notabsperrventil 31 geringer als der Einlasskraftstoffdruck P1. Der bewegliche Kern 52 kann sich aufgrund der Druckdifferenz P1 – P2 nicht bewegen, so dass das Notabsperrventil 31 geschlossen bleibt und nicht geöffnet werden kann.
Falls unter Öffnung des Notabsperrventils 31 in Schritt 108 das Ausführungsflag für die Kraftstoffzugabe in Schritt 109 auf 1 gesetzt wird, wird die Kraftstoffzugabe vorgenommen. Während der Kraftstoffzugabe werden dann in Schritt 110 Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse als Zeitabfolge eingegeben.
Die Kraftstoffleckage-Feststellungseinrichtung stellt dann in Schritt 111 fest, ob die so eingegebenen Abgas luft/Kraftstoff-Verhältnisse in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich mit Ablauf der Zeit abnehmen. Falls diese Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich mit Ablauf der Zeit abnehmen, ist offensichtlich, dass sich das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis nicht zur fetten Seite verlagert hat. Das bedeutet, dass der Auslasskraftstoffdruck P2 in dem Notabsperrventil 31 aufgrund einer Kraftstoffleckage geringer als der Einlasskraftstoffdruck P1 ist, dass sich der bewegliche Kern 52 aufgrund der Druckdifferenz P1 – P2 nicht bewegen kann, dass das Notabsperrventil 31 geschlossen bleibt und dass der Versorgungsvorgang mit dem zuzugebenen Kraftstoff unterbunden worden ist.
In einem solchen Fall fährt der Ablauf mit Schritt 112 fort, wo das Störungsflag für das Kraftstoffzugabesystem auf 1 gesetzt wird.
Falls die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse dagegen in Schritt 111 in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich mit Ablauf der Zeit abnehmen, wird diese Routine unter der Annahme, dass es keine Störung gibt, abgebrochen.
Dieses Ausführungsbeispiel ist wie gesagt so gestaltet, dass der Auslasskraftstoffdruck P2 beim Auftreten einer Kraftstoffleckage kleiner als der Einlasskraftstoffdruck P1 in dem Notabsperrventil 31 ist, dass sich der bewegliche Kern 52 aufgrund der Druckdifferenz P1 – P2 nicht bewegen kann und dass das Notabsperrventil 31 geschlossen bleibt, wodurch eine weitere Eskalation der Schwierigkeiten durch die Kraftstoffleckage verhindert werden kann.
Darüber hinaus ist es möglich, anhand eines Erfassungswerts des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 23 stromabwärts von dem Katalysator 20 zu erkennen, ob es zu einer Kraftstoffleckage gekommen ist.
Ein solches Verfahren ermöglicht es, eine Kraftstoffleckage leichter und preiswerter als in dem Fall zu erfassen, dass das Kraftstoffzugabesystem mit einem Drucksensor ausgestattet wird.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel insofern, als das Notabsperrventil 31, wie in 7 gezeigt ist, einen zweistufigen Aufbau hat, der aus einem ersten elektromagnetischem Ventil und einem zweiten elektromagnetischem Ventil (einer ersten Solenoidspule 51a und einer zweiten Solenoidspule 51b) besteht. Das Notabsperrventil 31 dieses Ausführungsbeispiels ist ein elektromagnetisches Ventil mit einem beweglichen Kern 52, der mit einem vorderen Endabschnitt ausgestattet ist, zu dem die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 führt. Während des Normalbetriebs wird der bewegliche Kern 52 durch eine elektromagnetische Kraft angetrieben, die von der ersten Solenoidspule 51a erzeugt wird. Wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels hat der vordere Endabschnitt des beweglichen Kerns 52 an seinem vorderen Ende eine Absperrfläche und auf der zur Absperrfläche entgegengesetzten Seite eine Druckaufnahmefläche. Die Absperrfläche stößt gegen einen zur stromabwärtigen Seite führenden Auslass und unterbindet daher, dass Kraftstoff durch die Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 strömt. Die Druckaufnahmefläche nimmt den Druck des Kraftstoffs auf, der von dem stromaufwärtigen Bereich der Reduktionsmittelversorgungsleitung 29 aus einströmt.
Die elektromagnetische Kraft der ersten Solenoidspule 51a ist wie folgt eingestellt. Falls kein Unterschied zwischen dem Einlasskraftstoffdruck P1 in dem Notabsperrventil 31 und dem Auslasskraftstoffdruck P2 besteht, kann der bewegliche Kern 52 angetrieben und das Notabsperrventil 31 somit geöffnet und geschlossen werden. Falls der Einlasskraftstoffdruck P1 höher als der Auslasskraftstoffdruck P2 ist, kann das Notabsperrventil 31 aufgrund der Druckdifferenz P1 – P2 nicht von der geschlossenen Stellung zur offenen Stellung angetrieben werden.
Falls es notwendig ist, das Notabsperrventil 31 unter Beibehaltung dieses Zustands energisch zu öffnen, treibt die elektromagnetische Kraft der zweiten Solenoidspule 51b bei Aufbringung eines elektrischen Stroms auf die zweite Solenoidspule 51b den beweglichen Kern 52 gegen die Druckdifferenz P1 – P2 von der geschlossenen Stellung zur offenen Stellung an.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Steuerung zeigt, die in diesem zweiten Ausführungsbeispiel vorgenommen wird, um eine Feststellung über die Leckage des zuzugebenen Kraftstoffs zu treffen.
Zunächst wird in Schritt 201 festgestellt, ob der Störungsflag für das Kraftstoffzugabesystem auf 1 gesetzt ist. Falls das Störungsflag für das Kraftstoffzugabesystem auf 1 gesetzt ist, fährt der Ablauf mit Schritt 212 fort, wo das Störungsflag auf 1 gehalten wird. Dann wird die Warnlampe eingeschaltet (Schritt 213) und diese Routine vorübergehend abgebrochen.
Falls der Störungsflag in Schritt 201 dagegen nicht auf 1 gesetzt ist, d. h. falls es keine Störung gibt, wird festgestellt, ob das Ausführungsflag für die Kraftstoffzugabe auf 1 gesetzt ist. Falls das Ausführungsflag auf 1 gesetzt ist, wird angenommen, dass eine Anweisung abgegeben worden ist, die Kraftstoffzugabe vorzunehmen. Der Ablauf fährt daher mit Schritt 214 fort, wo die Zugabe von Abgaskraftstoff vorgenommen wird. Dann werden in Schritt 215 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und das Motorluft/Kraftstoff-Verhältnis eingegeben. Es wird dabei festgestellt, ob das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner als ein vorbestimmter Wert Y, etwas als ein motorbasiertes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ist (Schritt 216). Falls das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner als das motorbasierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, wird diese Routine abgebrochen. Falls das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis nicht kleiner als das motorbasierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, wird dagegen festgestellt, dass das Reduktionsmittel während der Kraftstoffzugabe unsachgemäß zugeführt wird. Dann fährt der Ablauf mit Schritt 212 fort.
Falls das Ausführungsflag für die Kraftstoffzugabe in Schritt 202 nicht auf 1 gesetzt ist, d. h. falls die Kraftstoffzugabe noch nicht vorgenommen wurde oder keine Anweisung abgegeben wurde, die Kraftstoffzugabe vorzunehmen, fährt der Ablauf dagegen mit Schritt 203 fort, wo das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis und das Motorluft/Kraftstoff-Verhältnis eingegeben werden. Dabei wird festgestellt, ob das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner als ein vorbestimmter Wert X, etwa als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ist (Schritt 204). Falls das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis in Schritt 204 kleiner als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, fährt der Ablauf unter der Annahme, dass es eine Störung gibt, mit Schritt 212 fort. Die erfolgt aus den gleichen Gründen wie im Fall des vorherigen Steuerungsbeispiels.
Falls das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis größer oder gleich dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, fährt der Ablauf mit Schritt 205 fort, wo das Notabsperrventil 31 geschlossen wird. Dann wird der Wert des Zählers C wie im Fall des vorherigen Steuerungsbeispiels in Schritt 206 und Schritt 207 schrittweise erhöht. Wenn festgestellt wird, dass der Zähler C einen Wert erreicht hat, der größer oder gleich dem vorbestimmten Wert Cb ist, wird das Notabsperrventil 31 in Schritt 208 geöffnet. Das Notabsperrventil 31 bleibt also für eine vorbestimmte Dauer geschlossen und wird dann geöffnet. In diesem Fall wird das erste elektromagnetische Ventil (die erste Solenoidspule 51a) des Notabsperrventils 31 verwendet. Sollte in dem Kraftstoffzugabesystem eine Kraftstoffleckage auftreten, ist der Auslasskraftstoffdruck P2 in dem Notabsperrventil 31 geringer als der Einlasskraftstoffdruck P1. Der bewegliche Kern 52 kann sich aufgrund der Druckdifferenz aus P1 – P2 nicht bewegen, so dass das Notabsperrventil 31 geschlossen bleibt und nicht geöffnet werden kann.
Das Ausführungsflag für die Zugabe von Abgaskraftstoff wird in Schritt 209, nachdem das Notabsperrventil 31 in Schritt 208 geöffnet worden ist, auf ein 1 gesetzt. Dann werden in Schritt 210 während der Kraftstoffzugabe Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse als Zeitabfolge eingegeben. In Schritt 211 wird festgestellt, ob die so eingegebenen Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich abnehmen. Falls diese Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich abnehmen, ist offensichtlich, dass sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis trotz der Kraftstoffzugabe nicht zur fetten Seite verlagert hat. Daher wird unter der Annahme, dass das Kraftstoffzugabesystem einer Störung unterliegt, der Störungsflag in Schritt 212 auf 1 gesetzt.
Wenn die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie mit Ablauf der Zeit abnehmen, wird festgestellt, dass sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur fetten Seite verlagert hat und dass es keine Störung gibt. Der Ablauf fährt daher mit Schritt 217 fort, wo das Notabsperrventil 31 durch die elektromagnetische Kraft der ersten Solenoidspule 51a geschlossen wird. Dann wird in Schritt 218 eine Anweisung abgegeben, Kraftstoff zuzugeben, während das Notabsperrventil 31 geschlossen bleibt. Mit anderen Worten wird das Ausführungsflag für die Zugabe von Abgaskraftstoff auf 1 gesetzt.
Während der Kraftstoffzugabe wird dann in Schritt 219 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis überwacht. Wenn das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis trotz der Kraftstoffzugabe mager ist, wird festgestellt, dass das Notabsperrventil 31 normal geschlossen ist. Falls das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis während der Kraftstoffzugabe fett ist, wird festgestellt, dass das Notabsperrventil 31 mit einem Schließfehler konfrontiert wird. Und zwar wird in Schritt 220 festgestellt, ob die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich abnehmen. Falls die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich abnehmen, wird der Störungsflag in Schritt 212 auf 1 gesetzt. Falls die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich abnehmen, fährt der Ablauf mit Schritt 221 fort, wo das Notabsperrventil 31 durch die elektromagnetische Kraft des zweiten elektromagnetischen Ventils (der zweiten Solenoidspule 51b) geöffnet wird.
In diesem Fall wird also anders als in dem vorherigen Fall von Schritt 111 des ersten Ausführungsbeispiels unter der Bedingung, dass das Notabsperrventil 31 zuvor in Schritt 217 geschlossen wird, durch Öffnen des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 Kraftstoff zugegeben. Falls das Notabsperrventil 31 normal geschlossen ist, sollten die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse daher in Schritt 220 nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sein, dass sie in allmählich abnehmen. Das heißt, dass sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Schritt 220 nicht zur fetten Seite verlagert haben sollte.
Falls die Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse in Schritt 220 nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie allmählich abnehmen, wird der normale Betrieb des Notabsperrventils 31 bestätigt. Da das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in diesem Fall unter der Bedingung geöffnet wird, dass das Notabsperrventil 31 in Schritt 217 geschlossen wurde, ist der Auslasskraftstoffdruck P2 in dem Notabsperrventil 31 geringer als der Einlasskraftstoffdruck P1. Daher kann sich der bewegliche Kern 52 aufgrund der Druckdifferenz P1 – P2 nicht bewegen und bleibt das Notabsperrventil 31 geschlossen und kann nicht geöffnet werden. Um aus dieser Situation herauszukommen, wird in Schritt 221 der bewegliche Kern 52 unter Aufbringung der elektromagnetischen Kraft der zweiten Solenoidspule 51b angetrieben.
Das heißt, dass in dem Fall, dass die Kraftstoffzugabe bei geschlossenem Notabsperrventil 31 vorgenommen wird, der Vorgang der Kraftstoffzuführung unterbunden wird, falls Kraftstoff in der Kraftstoffleitung zugegeben wird, und sich das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis trotz der Abgabe einer Anweisung, mehr Kraftstoff zuzugeben, nicht verlagert. Wenn das Ausgangssignal des Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 23 jedoch eine Änderung zeigen sollte, kann festgestellt werden, dass sich das Notabsperrventil 31 in einem Leckagezustand (Schließfehler) befindet. In dem Fall, dass sich das Notabsperrventil 31 im Normalbetrieb befindet, lässt sich das Notabsperrventil 31, falls die Kraftstoffzugabe begonnen wird, wenn das Notabsperrventil 31 geschlossen ist, hinterher nicht mehr öffnen. Allerdings lässt sich das Notabsperrventil 31 ungeachtet der Druckdifferenz zwischen dem Einlasskraftstoffdruck P1 in dem Notabsperrventil 31 und dem Auslasskraftstoffdruck P2 öffnen und schließen, falls wie in diesem Ausführungsbeispiel der zweistufige Aufbau aus den beiden elektromagnetischen Ventilen Anwendung findet.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass Störungen (Leckage, Verstopfen und dergleichen) eines Kraftstoffversorgungssystems zwar technische Hindernisse dafür darstellen, einen NOx-Katalysator zwecks Verringerung der NOx-Menge mit Kraftstoff zu versorgen, dass das erste und das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung es jedoch jeweils ermöglichen, eine Kraftstoffleckage und einen Schließfehler des Notabsperrventils zu erkennen.
Die Ausführungsbeispiele sind so gestaltet, dass das Notabsperrventil zum Absperren der Kraftstoffleitung wie oben beschrieben aufgebaut ist und dass es trotz der Abgabe eines Öffnungssignals im Falle einer Kraftstoff leckage unmöglich ist, das Notabsperrventil zu öffnen, sobald entlang des Ventils während seines Verschlusses eine Druckdifferenz erzeugt wird, wodurch es möglich wird, das Absperrventil im Falle einer Kraftstoffleckage energisch geschlossen zu halten. Deswegen kann eine weitere Eskalation von Schwierigkeiten verhindert werden. Außerdem ist es möglich, mit Hilfe eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, der sich üblicherweise im Abgassystem befindet, eine Kraftstoffleckage und das Verstopfen der (Einspritz-)Düsen zu erfassen.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit: einem in einem Abgassystem befindlichen Abgasreinigungskatalysator (20); einem Reduktionsmittelzuführmechanismus, der eine Kraftstoffzugabevorrichtung (28) zum Zugeben von Kraftstoff als Reduktionsmittel zum Abgasreinigungskatalysator (20) und eine Kraftstoffversorgungsquelle (6) zum Versorgen der Kraftstoffzugabevorrichtung (28) über eine Kraftstoffversorgungsleitung (29) mit Kraftstoff enthält, gekennzeichnet durch ein in der Kraftstoffversorgungsleitung (29) befindliches Notabsperrventil (31) zum Absperren der Kraftstoffversorgungsleitung (29), das von einer Antriebseinrichtung (51; 51a) mit einer Antriebskraft angetrieben wird, die so eingestellt ist, dass das Notabsperrventil (31) nicht geöffnet werden kann, wenn der auf das Notabsperrventil (31) aufgebrachte stromaufwärtige Kraftstoffdruck (P1) höher als der auf das Notabsperrventil (31) aufgebrachte stromabwärtige Kraftstoffdruck (P2) ist; eine Absperrventilstellungs-Erfassungseinrichtung (35) zum Erfassen, dass das Notabsperrventil (31) geschlossen ist; und eine Kraftstoffleckage-Feststellungseinrichtung (35) zum Feststellen, dass es in dem Reduktionsmittelzuführmechanismus zu einer Kraftstoffleckage gekommen ist, unter Durchführung der folgenden Schritte: Abgeben einer Anweisung an die Antriebseinrichtung (51; 51a), das Notabsperrventil (31) zu schließen, Abgeben einer Anweisung an die Antriebseinrichtung (51; 51a), das Notabsperrventil (31) zu öffnen, und Feststellen, dass es in dem Reduktionsmittelzuführmechanismus stromabwärts von dem Notabsperrventil (31) zu einer Kraftstoffleckage gekommen ist, falls die Absperrventilstellungs-Erfassungseinrichtung (35) trotz Abgabe der Anweisung, das Notabsperrventil (31) zu öffnen, feststellt, dass das Notabsperrventil (31) nicht von der Antriebseinrichtung (51; 51a) geöffnet wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (23) zum Erfassen eines Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisses (A/F), wobei die Absperrventilstellungs-Erfassungseinrichtung (35) unter Durchführung der folgenden Schritte feststellt, dass das Notabsperrventil (31) nicht durch die Antriebseinrichtung (51; 51a) geöffnet wird: Erfassen einer Abfolge von Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnissen (AF1, AF2, AF3) nach der Abgabe der Anweisung, das Notabsperrventil (31) zu öffnen, und nach der Abgabe einer Anweisung an den Reduktionsmittelzuführmechanismus Kraftstoff zuzugeben, und Feststellen, dass das Notabsperrventil (31) trotz der Abgabe der Anweisung, das Notabsperrventil (31) zu öffnen, nicht durch die Antriebseinrichtung (51; 51a) geöffnet wird, falls die so erfassten Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie sich mit Ablauf der Zeit zur fetten Seite verlagern.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Anweisung, Kraftstoff zuzugeben, abgegeben wird, nachdem das Notabsperrventil (31) für eine vorbestimmte Dauer geschlossen geblieben ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, bei der die Antriebseinrichtung eine Solenoidspule (51; 51a) ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, bei der das Notabsperrventil (31) einen zweistufigen Aufbau aus einer ersten und zweiten Antriebseinrichtung (51a, 51b) hat, wobei die Antriebskraft der ersten Antriebseinrichtung (51a) so eingestellt ist, dass sich das Notabsperrventil (31) nicht öffnet, wenn der auf das Notabsperrventil (31) aufgebrachte stromaufwärtige Kraftstoffdruck (P1) höher als der auf das Notabsperrventil (31) aufgebrachte stromabwärtige Kraftstoffdruck (P2) ist, und die Antriebskraft der zweiten Antriebseinrichtung (51b) so eingestellt ist, dass das Notabsperrventil (31) energisch geöffnet werden kann, selbst wenn der auf das Notabsperrventil (31) aufgebrachte stromaufwärtige Kraftstoffdruck (P1) höher als der auf das Notabsperrventil (31) aufgebrachte stromabwärtige Kraftstoffdruck (P2).
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei Anspruch 5 von einem der Ansprüche 2–4 abhängt, bei der die folgenden Schritte durchgeführt werden, falls die von der Absperrventilstellungs-Erfassungseinrichtung (35) erfassten Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie sich mit Ablauf der Zeit zur fetten Seite verlagern: die Kraftstoffleckage-Feststellungseinrichtung (35) gibt an die erste Antriebseinrichtung (51a) eine Anweisung ab, das Notabsperrventil (31) zu schließen, die Absperrventilstellungs-Erfassungseinrichtung (35) erfasst dann nach der Abgabe einer Anweisung an den Reduktionsmittelzuführmechanismus, Kraftstoff zuzugeben, eine Abfolge von Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnissen (AF1, AF2, AF3) und betrachtet das Notabsperrventil (35) als normal geschlossen und gibt eine Anweisung an die zweite Antriebseinrichtung (51b) ab, das Notabsperrventil (31) energisch zu öffnen, falls die so erfassten Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisse nicht in einer solchen Reihenfolge angeordnet sind, dass sie sich mit Ablauf der Zeit zur fetten Seite verlagern.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2–6, mit einer Steuerungseinrichtung (35) zum Feststellen, dass es in dem Reduktionsmittelzuführmechanismus zu einer Störung gekommen ist, unter Durchführung der folgenden Schritte: vor der Abgabe der Anweisung, als Reduktionsmittel Kraftstoff zuzugeben, Feststellen, ob das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) kleiner als ein erster vorbestimmter Wert (X) ist oder nicht, und Feststellen einer Störung der Kraftstoffzugabe, falls das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) kleiner als der erste vorbestimmte Wert (X) ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2–7, mit einer Steuerungseinrichtung (35) zum Feststellen, dass es in dem Reduktionsmittelzuführmechanismus zu einer Störung gekommen ist, unter Durchführung der folgenden Schritte: nach der Abgabe der Anweisung, Kraftstoff zuzugeben, Feststellen, ob das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert (Y) ist oder nicht, und Feststellen, dass das Reduktionsmittel unsachgemäß zugeführt wird, falls das Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) größer oder gleich dem zweiten vorbestimmten Wert (Y) ist.