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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Abgasreinigungsverfahren und eine Abgasreinigungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor. Genauer betrifft die Erfindung ein Abgasreinigungsverfahren
und eine Abgasreinigungsvorrichtung, die in der Lage sind, einen
Abgasstrom so zu schalten, dass das Abgas abwechselnd von der stromaufwärtigen Seite
und von der stromabwärtigen
Seite des Abgases durch ein Filter der Reinigungsvorrichtung strömt.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik:
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In
Dieselmotoren ist ein Partikelfilter in einer Abgasleitung des Motors
vorgesehen, um im Abgas enthaltene Partikel, wie Ruß, zu beseitigen.
Die Partikel im Abgas werden vorübergehend
auf dem Partikelfilter festgehalten und dann entzündet und
verbrannt, um das Partikelfilter zu regenerieren. Jedoch werden
die auf dem Partikelfilter festgehaltenen Partikel bei einer hohen
Temperatur von etwa 600°C oder
mehr nicht entzündet,
obwohl die Abgastemperatur des Dieselmotors normalerweise beträchtlich niedriger
als 600°C
ist. Deshalb ist es schwierig, die auf dem Partikelfilter festgehaltenen
Partikel mit Abgaswärme
zu entzünden.
Um die auf dem Partikelfilter festgehaltenen Partikel mit Abgaswärme entzünden, muss
man es möglich
machen, die Partikel bei niedriger Temperatur zu entzünden.
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Bekanntlich
kann ein Partikelfilter, das einen Katalysator trägt, die
Entzündungstemperatur
der Partikel senken. Man kennt eine Reihe von Partikelfiltern, die
einen Katalysator tragen, um die Entzündungstemperatur der Partikel
zu senken.
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Zum
Beispiel offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift HEI
7-106290 ein Partikelfilter, das eine Mischung aus einem Metall
der Platingruppe und einem Erdalkalimetalloxid trägt. In diesem
speziellen Partikelfilter werden die Partikel bei einer relativ
niedrigen Temperatur von etwa 350°C bis
400°C entzündet und
dann kontinuierlich verbrannt. EP-A-984 142 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung
mit einem Partikelfilter und einem NOx-Speicherelement.
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In
Dieselmotoren erreicht die Abgastemperatur unter Hochlast 350°C bis 400°C. Somit
könnten die
Partikel in dem genannten Partikelfilter unter Hochlast offensichtlich
mit Abgaswärme
entzündet und
verbrannt werden. Tatsächlich
werden die Partikel jedoch selbst dann nicht immer entzündet, wenn die
Abgastemperatur 350°C
bis 400°C
erreicht. Außerdem
wird selbst dann, wenn die Partikel entzündet werden, nur ein Teil der
Partikel verbrannt, und eine große Menge an Partikeln bleibt
unverbrannt.
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Anders
ausgedrückt,
falls das Abgas eine kleine Menge an Partikeln enthält, ist
die Menge an Partikeln, die am Partikelfilter haften, klein. In
diesem Fall werden die Partikel auf dem Partikelfilter entzündet, wenn
die Abgastemperatur 350°C
bis 400°C
erreicht, und dann kontinuierlich verbrannt.
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Wenn
das Abgas jedoch eine große
Menge an Partikeln enthält,
werden zusätzlich
zu den Partikeln, die am Partikelfilter haften, weitere Partikel
abgeschieden, bevor die erstgenannten Partikel vollständig verbrannt
wurden. Infolgedessen lagern sich die Partikel in Schichten auf
dem Partikelfilter ab. In diesem Fall wird der Teil der Partikel,
der leicht mit Sauerstoff in Kontakt kommt, verbrannt, aber die übrigen Partikel,
die weniger leicht mit Sauerstoff in Kontakt kommen, werden nicht
verbrannt, und eine große
Menge an Partikeln bleibt unverbrannt. Wenn das Abgas eine große Menge
an Partikeln enthält, bleibt
daher eine große
Menge an Partikeln auf dem Partikelfilter angelagert.
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Wenn
eine große
Menge an Partikeln auf dem Partikelfilter abgeschieden wird, wird
es allmählich
schwieriger, diese abgeschiedenen Partikel zu entzünden und
zu verbrennen. Man führt
dies darauf zurück,
dass während
des Abscheidens der Partikel der Kohlenstoff in den Partikeln in
eine Substanz umgewandelt wird, die weniger leicht verbrannt werden kann,
wie Graphit oder dergleichen. Wenn kontinuierlich eine große Menge
an Partikeln auf dem Partikelfilter abgeschieden wird, entzünden sich
die abgeschiedenen Partikeln bei einer niedrigen Temperatur von
350°C bis
400°C tatsächlich nicht.
Eine hohe Temperatur von 600°C
oder mehr ist erforderlich, um die abgeschiedenen Partikel zu entzünden. In
Dieselmotoren erreicht die Abgastemperatur jedoch normalerweise
keine hohe Temperatur von 600°C
oder mehr. Wenn kontinuierlich eine große Menge an Partikeln auf dem
Partikelfilter abgeschieden wird, wird es daher schwierig, diese
abgeschiedenen Partikel mit Abgaswärme zu entzünden.
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Wenn
die abgeschiedenen Partikel verbrannt werden, ballt sich Asche,
d.h. das Material, das zurückbleibt,
nachdem die Partikel verbrannt wurden, zu einer großen Masse
zusammen, was dazu führt,
dass die Poren des Partikelfilters verstopft werden. Die Anzahl
der verstopften Poren nimmt im Lauf der Zeit zu, so dass der Druckverlust
des Abgasstroms im Partikelfilter allmählich zunimmt. Mit zunehmendem
Druckverlust des Abgasstroms sinkt die Motorleistung, was auch einen
frühen
Austausch des Partikelfilters gegen einen Neuen erforderlich macht.
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Daher
werden, sobald eine große
Menge an Partikeln in Schichten abgeschieden wurden, dadurch verschiedene
Probleme bewirkt, wie oben beschrieben. Deshalb ist es im Hinblick
auf die Ausgewogenheit zwischen der Partikelmenge, die im Abgas
enthalten ist, und der Partikelmenge, die auf dem Partikelfilter
verbrannt werden kann, notwendig, zu verhindern, dass eine große Partikelmenge
in Schichten abgeschieden wird.
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Die
genannten Probleme können
durch einen kontinuierlichen Verbrennungsprozess, bei dem lediglich
ein herkömmliches
Abgasreinigungsfilter mit einem Katalysator darauf in einem Abgasrohr
bereitgestellt wird und die Abgasreinigung vom Betriebszustand des
Verbrennungsmotors abhängt,
nicht vermieden werden.
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Dadurch,
dass man ein Umkehren des Abgasstroms ermöglicht, so dass das Abgas abwechselnd
von der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen
Seite des Ab gases durch das Filter einer Reinigungsvorrichtung strömt, um eine
so weit wie möglich
kontinuierliche Verbrennung der Partikel zu ermöglichen, werden die Partikel
an beiden Seiten des Filters abgeschieden, wodurch die Partikelmenge,
die pro Flächeneinheit
abgeschieden wird, reduziert werden kann. Außerdem ermöglicht das Umkehren des Abgasstroms
ein Aufrühren
und Zerstreuen der angelagerten Partikel. Falls ein NOx-Absorptionsmittel
als Filterbasismaterial vorgesehen ist, kann das Abgas außerdem auch
vom NOx befreit werden.
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Falls
das NOx-Absorptionsmittel als Filterbasismaterial vorgesehen ist,
um gleichzeitig NOx zu beseitigen, muss Abgas, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen
Wert auf der fetten Seite aufweist, periodisch zum Filter geleitet
werden (dies wird „Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung" genannt), um NOx
aus dem NOx-Absorptionsmittel für
eine Reduktion freizusetzen. Der Grund dafür ist die beschränkte NOx-Absorptionsfähigkeit
des NOx-Absorptionsmittels. Um andererseits die Richtung des durch
das Filter strömenden
Abgases wie oben beschrieben umzukehren, um eine kontinuierliche
Verbrennung der Partikel zu erleichtern, muss ein Schaltventil in
der Abgasleitung vorgesehen sein. Jedoch macht es der Aufbau des
Schaltventils erforderlich, dass das Abgas während des Umkehrens des Abgasstroms
das Filter umgeht.
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Falls
der Zeitpunkt zum Durchführen
der Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung mit dem Zeitpunkt zum Umkehren
des Abgasstroms durch das Schaltventil zusammenfällt, kann somit Abgas, dessen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
einen Wert auf der fetten Seite aufweist und das eine große Menge
an Reduktionsmittel enthält,
möglicherweise
abgegeben werden, ohne das Filter zu passieren.
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Falls
ein Abgasreinigungsfilter mit NOx-Absorptionsmittel als Filterbasismaterial
verwendet wird, um gleichzeitig Partikel zu entfernen und NOx zu
beseitigen, ist ein System möglich,
mit dem das Abgas so zugeführt
wird, dass es das Filter umgeht, um zu verhindern, dass die Partikel
in einer vorgegebenen Menge oder darüber hinaus auf dem Filter abgeschieden
werden, wenn die Partikeloxidationskapazität des Filters nicht aus reicht
oder aufgrund der niedrigen Temperatur des Abgases beeinträchtigt werden
könnte
(z.B. während
einer Geschwindigkeitssenkung).
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Auch
in solch einem System wird, wenn die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
zum Beseitigen von NOx durchgeführt
wird, während
das Abgas so zugeführt
wird, dass es das Filter umgeht, Abgas, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen
Wert auf der fetten Seite aufweist und das eine große Menge
an Reduktionsmittel enthält,
ausgestoßen,
ohne das Filter zu passieren.
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Das
Dokument JP-A 7-189656 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor, in dem ein Ventil in eine erste Position geschaltet
wird, wenn eine Last T0 des Motors gleich oder
größer ist
als eine vorgegebene Last T0, und in eine
zweite Position geschaltet wird, wenn die Last T größer ist
als die vorgegebene Last T0. Partikel, die ausgestoßen werden,
wenn der Motor sich im Niedriglastzustand befindet (T < T0)
können
leicht verbrannt werden, auch wenn die Temperatur der Atmosphäre niedrig
ist. Andererseits ist es schwierig, Partikelsubstanz zu verbrennen,
die ausgestoßen wird,
wenn der Motor sich im Hochlastzustand befindet (T > T0),
falls die Atmosphäre
keine hohe Temperatur aufweist. Laut dieser Offenbarung wird Partikelsubstanz
unter letztgenannter Bedingung an beiden Seiten des Filters der
Partikelfängers
separat abgeschieden. Wenn die Gesamtmenge m der eingefangenen Partikelsubstanz
gleich oder größer wird
als eine vorgegebene Menge m0, wird das
Ventil in die zweite Position geschaltet. Dann wird eine Drosselklappe
je nach Bedarf teilweise geschlossen, und die eingefangenen Partikel
werden verbrannt. Im Anschluss daran, wenn die Menge der Partikelsubstanz unter
eine vorgegebenen Menge ml fällt,
endet die Regenerierung des Fängers.
Laut diesem Dokument wird ein häufiges
Schalten des Ventils und ein Schaltpendeln wird verhindert, da das
Ventil geschaltet wird, wenn der Zustand, in dem die Last T des
Motors gleich oder höher
ist als eine vorgegebene Last T0, oder der
Zustand, in dem die Last T niedriger ist als eine vorgegebene Last,
für eine
vorgegebene Zeitspanne. Ferner bildet das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht
den Ansatzpunkt zum Schalten des Ventils.
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Das
Dokument JP-A 60-135613 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung,
die bewirkt, dass ein Strömungswahlventil
die Strömung
des Abgases unter einer bestimmten Bedingungen ändert, so dass es zweit Filter
für Partikelsubstanz,
die in der Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehen sind, umgeht. Aber
auch hier bildet das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht den Ansatzpunkt
zum Schalten des Ventils.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der Erfindung ist die Bereitstellung eines Abgasreinigungsverfahrens
und einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die
in der Lage sind, während
unverbrannter Kraftstoff einem Filter zugeführt wird, um die oxidative Partikelbeseitigungskapazität des Filters
zu verbessern, zu verhindern, dass unverbrannter Kraftstoff das
Filter umgeht und somit aus dem Fahrzeug ausgestoßen wird,
ohne dem Filter zugeführt
worden zu sein.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Abgasreinigungsverfahren
und eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen,
die in der Lage sind, während
Abgas mit einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert strömt, das
HC, CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, zu verhindern,
dass Abgas in die Atmosphäre
ausgestoßen
wird, ohne das Partikelfilter passiert zu haben.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, zu verhindern, dass in
einem Abgasreinigungsverfahren und einer Abgasreinigungsvorrichtung
die mit einem Filter mit einem NOx-Absorptionsmittel ausgerüstet ist,
Abgas, das eine große
Menge an Reduktionsmittel enthält,
das benötigt
wird, um NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel freizusetzen, unbehandelt ausgestoßen wird.
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Ein
Abgasreinigungsverfahren und eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor schließen
in einem ersten Aspekt der Erfinder folgendes ein:
ein Filter,
das eine Vielzahl von Partikeln, die im Abgas enthalten sind, das
aus einer Brennkammer ausgestoßen
wird, vorübergehend
einfängt
bzw. festhält und
das die Partikel durch Oxidation entfernt; ein Ventil mit einer
Schaltfunktion, das abwechselnd zwischen einem ersten Strömungskanal,
mit dem Abgas von einer ersten Seite des Filters zugeführt wird,
und einem zweiten Strömungskanal,
mit dem Abgas von der zweiten Seite des Filters zugeführt wird,
umschaltet, wobei das Ventil einen Umgehungsmodus aufweist, in dem
das Abgas das Filter umgeht; wobei während der Schaltbetätigung des
Ventils eine Steuereinrichtung verhindert, dass das Ventil in den
Umgehungsmodus gebracht wird, während
das Abgas, das in das Filter strömt,
einen kleineren Luft/Kraftstoff-Verhältniswert aufweist als das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
bei Normalbetrieb des Motors, und zulässt, dass das Ventil in den
Umgehungsmodus gebracht wird, während
das Abgas, das in das Filter strömt,
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
bei Normalbetrieb des Motors aufweist.
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Im
ersten Aspekt verhindert die Steuereinrichtung, dass die Steuerung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
und die Schaltbetätigung
des Ventils gleichzeitig durchgeführt werden. Daher wird verhindert,
dass das Abgas, das auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit theoretischem oder
fettem Wert geregelt wurde, um NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel
freizusetzen, unbehandelt ausgestoßen wird, ohne das Filter zu
passieren.
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Im
ersten Aspekt kann die Schaltbetätigung des
Ventils normalerweise während
jeder Geschwindigkeitssenkung, in vorgegebenen Zeitabständen, nach
jeder vorgegebenen Fahrstrecke oder dergleichen durchgeführt werden,
und ist nicht besonders beschränkt.
Im ersten Aspekt kann das Ventil aus einem Schaltventil bestehen,
das in der Lage ist, die Strömungsrichtung
des Abgases im Filter zwischen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung umzuschalten.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung schließt ein: ein Filter zum vorübergehenden
Festhalten von Partikeln, die im Abgas enthalten sind, und zum Beseitigen
der Partikel durch Oxidation; ein Ventil mit Schaltfunktion, das
in der Lage ist, abwechselnd zwischen einem ersten Strom, mit dem
Abgas von einer Seite des Filters zugeführt wird, und einem zweiten Strom,
mit dem Abgas von der anderen Seite des Filters zugeführt wird,
umzuschalten, wobei das Abgas so strömt, dass es während des
Umschaltens das Filter umgeht; eine Steuereinrichtung, die die Zufuhr von
unverbranntem Kraftstoff zum Filter steuert, während sie gleichzeitig verhindert,
dass die Schaltbetätigung
des Ventils ausgeführt
wird.
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Im
zweiten Aspekt wird der unverbrannte Kraftstoff zum Filter geliefert.
Infolgedessen wird das unverbrannte Filter auch auf dem Filter oxidiert,
so dass die Filtertemperatur ansteigt. Durch Umschalten des Abgasstroms
zu diesem Zeitpunkt wird verhindert, dass Oxidationswärme das
Filter verlässt,
so dass die Filtertemperatur weiter ansteigt. Ein solcher Anstieg
der Filtertemperatur verbessert die oxidative Partikelbeseitigungskapazität des Filters.
Dementsprechend ist es bevorzugt, unverbrannten Kraftstoff zu einem
vorgegebenen Zeitpunkt zum Filter zu liefern. Wenn die Zufuhr von
unverbranntem Kraftstoff und die Schaltbetätigung des Ventils jedoch gleichzeitig
durchgeführt
werden, umgeht unverbrannter Kraftstoff das Filter, so dass er aus
dem Fahrzeug ausgestoßen
wird. Dadurch, dass eine Steuereinrichtung bereitgestellt wird,
die verhindert, dass unverbrannter Kraftstoff zugeführt wird,
und gleichzeitig eine Schaltbetätigung
des Ventils durchgeführt
wird, kann verhindert werden, dass unverbrannter Kraftstoff, der
zum Filter geliefert wird, das Filter umgeht und dadurch aus dem
Fahrzeug ausgestoßen
wird, ohne dem Filter zugeführt
zu werden.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung schließt folgendes ein: ein Filter,
das ein NOx-Absorptionsmittel und
ein aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel trägt und das in der Lage ist,
Partikel, die im Abgas enthalten sind, vorübergehend festzuhalten, wobei
das NOx-Absorptionsmittel NOx absorbiert, wenn das darin strömende Abgas
ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis
aufweist, und das absorbierte NOx abgibt, wenn die Sauerstoffkonzentration
im darin strömenden
Abgas reduziert ist, wobei das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel
die Oxidation der Partikel erleichtert; eine Steuereinrichtung,
die für
eine gleichzeitige Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in das Filter strömt, auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit
theoretischem oder fettem Wert sorgt, um NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel
auf dem Filter freizusetzen; ein Ventil, das normalerweise das Abgas
zum Filter leitet, aber das Abgas so leitet, dass es das Filter
umgeht, wenn die Partikeloxidationskapazität des Filters unter einem vorgegebenen
Niveau liegt oder darunter fallen könnte; und eine Umgehungsfunktion,
die auch dann, wenn die Partikeloxidationskapazität des Filters
unter dem vorgegebenen Niveau liegt, verhindert, dass das Ventil
das Abgas so zuführt,
dass es das Filter umgeht, wenn die Steuereinrichtung ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis durchführt, um
NOx aus dem auf dem Filter getragenen NOx-Absorptionsmittel freizusetzen.
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Im
dritten Aspekt führt
das Ventil das Abgas prinzipiell so zu, dass es das Filter umgeht,
wenn die Partikeloxidationskapazität des Filters unter dem vorgegebenen
Niveau liegt. Daher kann verhindert werden, dass die Partikel sich
in einer vorgegebenen Menge oder darüber hinaus auf dem Filter anlagern. Falls
jedoch NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt werden soll,
verhindert die Umgehungsfunktion, dass Abgas das Filter umgeht,
und stellt somit sicher, dass das Abgas in das Filter strömt, selbst wenn
die Partikeloxidationskapazität
des Filters unter dem vorgegebenen Niveau liegt. Somit wird verhindert,
dass das Abgas, das auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
mit theoretischem oder fetten Wert geregelt wurde, um NOx aus dem
NOx-Absorptionsmittel
freizusetzen, unbehandelt ausgestoßen wird, ohne das Filter zu
passieren.
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Der
dritte Aspekt kann die Funktion aufweisen, das Abgas normalerweise
zum Filter zu leiten, aber das Abgas so zu leiten, dass es das Filter
umgeht, wenn die Partikeloxidationskapazität des Filters unter einem vorgegebenen
Niveau liegt oder darunter fallen könnte.
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Im
dritten Aspekt kann „wenn
die Oxidationskapazität
des Filters niedriger ist als das vorgegebene Niveau" beispielsweise während eines
lastsenkenden Betriebs des Motors (während einer Geschwindigkeitssenkung
des Fahrzeugs im Fall eines Verbrennungsmotors, der ein Fahrzeug
ansteuert) zutreffen.
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Ein
vierter Aspekt der Erfindung ist ein Abgasreinigungsverfahren und
eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit
folgenden Schritten:
vorübergehendes
Festhalten einer Vielzahl von Partikeln, die im Abgas enthalten
sind, das aus einer Brennkammer mit einem Filter ausgestoßen wird, und
Entfernen der Partikel durch Oxidation; abwechselndes Schalten eines
Ventils zwischen einem ersten Strömungskanal, mit dem das Abgas
zur ersten Seite des Filters geführt
wird, und einem zweiten Strömungskanal,
mit dem das Abgas zur zweiten Seite des Filters geführt wird,
das Ventil weist einen Umgehungsmodus auf, in dem das Abgas das
Filter umgeht; und Verhindern, dass das Ventil in den Umgehungsmodus
gebracht wird, während
das Abgas, das in das Filter strömt,
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
mit einem niedrigeren Wert aufweist als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei
Normalbetrieb des Motors, und Zulassen, dass das Ventil in den Umgehungsmodus gebracht
wird, während
das Abgas, das in das Filter strömt,
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
bei Normalbetrieb des Motors aufweist.
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Im
vierten Aspekt wird, während
das erste Abgas mit einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
verhindert, dass das Ventil, das den Strom des Abgases umkehrt,
das die Wand des Partikelfilters passiert, in den Umgehungsmodus
gebracht wird. Mit anderen Worten, während das erste Abgas mit einem
relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert strömt, wird
verhindert, dass das Abgas das Partikelfilter umgeht, ohne hindurch
zu strömen. Während Abgas
mit einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert strömt, das
HC, CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, kann somit
verhindert werden, dass das Abgas den Partikelfilter umgeht und
somit in die Atmosphäre
abgegeben wird, ohne das Partikelfilter zu passieren.
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In
einem fünften
Aspekt der Erfindung wird, falls das aus der Brennkammer ausgestoßene Abgas während einer
Niedertemperaturverbrennung strömt, bei
der die Temperatur des Kraftstoffs und des ihn umgebenden Gases
in der Brennkammer unter eine Rußerzeugungstemperatur sinkt
und kaum Ruß erzeugt
wird, verhindert, dass das Ventil in den Umgehungsmodus gebracht
wird. Eine Niedertemperaturverbrennung wird durchgeführt, wenn
eine SOx-Vergiftung rückgängig gemacht
werden soll, wenn NOx freigesetzt werden soll oder während eines
Nieder- und Mittellastbetriebs des Motors. Falls Abgas, das HC,
CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält und das
aus der Brennkammer ausgestoßen wird,
während
einer Niedertemperaturverbrennung strömt, die durchgeführt wird,
wenn eine SOx-Vergiftung rückgängig gemacht
werden soll, wenn NOx abgegeben werden soll oder während des
Nieder- und Mittellastbetriebs des Motors, kann verhindert werden,
dass das Abgas das Partikelfilter umgeht und somit in die Atmosphäre abgegeben
wird, ohne das Partikelfilter zu passieren.
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Ein
sechster Aspekt der Erfindung ist ein Abgasreinigungsverfahren und
eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor,
in dem ein Partikelfilter zum Festhalten von Partikeln, die im Abgas
enthalten sind, das aus einer Brennkammer ausgestoßen wird,
im Abgaskanal des Motors vorgesehen ist, so dass die im Abgas enthaltenen
Partikel festgehalten werden, wenn das Abgas eine Wand des Partikelfilters
passiert. Das Partikelfilter ist in der Lage, die vorübergehend
darauf festgehaltenen Partikel zu oxidieren. Das Partikelfilter
trägt ein
NOx-Absorptionsmittel zum Absorbieren von NOx im mageren Bereich
und zum Freisetzen von NOx im stöchiometrischen
oder fetten Bereich. Das Abgasreinigungsverfahren und die Abgasreinigungsvorrichtung sind
ferner mit einem Ventil ausgestattet, das den Strom des Abgases,
der die Wand des Partikelfilters passiert, umkehrt. Das Ventil weist
einen Umgehungsmodus auf, um zu bewirken, dass das Abgas das Partikelfilter
umgeht, ohne darin zu strömen.
Normalerweise wird das Ventil in den Umgehungsmodus gebracht, wenn
die Partikeloxidationskapazität
des Partikelfilters unter einem vorgegebenen Niveau liegt. Falls
jedoch NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt werden soll,
wird verhindert, dass das Ventil in den Umgehungsmodus gebracht
wird, selbst wenn die Partikeloxidationskapazität des Partikelfilters unter
dem vorgegebenen Niveau liegt.
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Im
sechsten Aspekt wird das Ventil normalerweise in den Umgehungsmodus
gebracht, wenn die Partikeloxidationskapazität des Partikelfilters unter dem
vorgegebenen Niveau liegt, d.h. während einer Geschwindigkeitssenkung
des Motors. Falls jedoch NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt
werden soll, wird verhindert, dass das Ventil in den Umgehungsmodus
gebracht wird, selbst wenn die Partikeloxidationskapazität des Partikelfilters
unter dem vorgegebenen Niveau liegt. Daher kann in der Regel, wenn
die Partikeloxidationskapazität
des Partikelfilters unter dem vorgegebenen Niveau liegt, ein Anstieg
der Menge der auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel unterdrückt werden,
der eine Folge davon ist, dass Abgas, das möglicherweise Partikel enthält, den
Partikelfilter passiert. Falls NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel
freigesetzt werden soll, kann ferner verhindert werden, dass Abgas,
das HC, CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, um NOx
aus dem NOx-Absorptionsmittel freizusetzen, das Partikelfilter umgeht
und somit direkt in die Atmosphäre
ausgestoßen
wird.
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Die
Aspekte der Erfindung sind nicht auf das Abgasreinigungsverfahren
und die Abgasreinigungsvorrichtungen eines Verbrennungsmotors beschränkt, die
oben beschrieben wurden. Andere Aspekte der Erfindung schließen zum
Beispiel ein Fahrzeug ein, das mit der Abgasreinigungsvorrichtung der
Erfindung ausgestattet ist, sowie ein Verfahren zum Reinigen des
Abgases, das aus der Brennkammer des Verbrennungsmotors abgegeben
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine allgemeine Ansicht eines Verbrennungsmotors.
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2A ist
ein Diagramm, das das erforderliche Drehmoment des Verbrennungsmotors
zeigt.
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2B ist
ein Kennfeld des Verstellwegs L des Gaspedals und der Motordrehzahl
N.
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3 ist
eine Draufsicht auf eine Abgasreinigungsvorrichtung.
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4 ist
eine Vorderansicht der Abgasreinigungsvorrichtung.
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5A ist
eine erläuternde
Darstellung der Situation, in der Partikel auf einem Filterbasismaterial abgeschieden
werden.
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5B ist
eine erläuternde
Darstellung der Situation, in der Partikel durch in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
strömende
Abgasströme
aufgerührt werden.
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6A ist
ein Diagramm, das ein Partikelfilter zeigt.
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6B ist
eine seitliche Querschnittansicht des Partikelfilters.
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7A ist
ein Diagramm, das die Partikeloxidation zeigt.
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7B ist
ein Diagramm, das die Partikeloxidation zeigt.
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8A ist
ein Diagramm, das die Partikelabscheidung zeigt.
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8B ist
ein Diagramm, das einen zurückbleibenden
Partikelanteil zeigt.
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8C ist
ein Diagramm, das zeigt, wie ein weiteres Partikel auf dem zurückgebliebenen
Partikelanteil abgeschieden wird.
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9 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Partikelmenge, die
durch Oxidation entfernt werden kann, und der Temperatur des Partikelfilters
zeigt.
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10A ist ein Diagramm, das die NOx-Beseitigung
zeigt.
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10B ist ein Diagramm, das die NOx-Beseitigung
zeigt.
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11 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Abgasstrom-Schaltsteuerung gemäß einer
ersten Ausführungsform
zeigt.
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Abgasstrom-Schaltsteuerung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
zeigt.
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13 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Abgasstrom-Schaltsteuerung gemäß einer
dritten Ausführungsform
zeigt.
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14 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der
Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors entsprechend einer
vierten Ausführungsform
zeigt.
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15 ist
ein Diagramm, das die Menge des erzeugten Rauchs zeigt.
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16A ist ein Diagramm, das die Gastemperatur in
einer Brennkammer und dergleichen zeigt.
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16B ist ein Diagramm, das die Gastemperatur in
einer Brennkammer zeigt.
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17 ist
ein Diagramm, das Betriebsregionen I' und II' zeigt.
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18 ist
ein Diagramm, das ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F zeigt.
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19 ist
ein Diagramm, das unter anderem die Änderung der Drosselklappenöffnung zeigt.
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20 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der
Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors entsprechend einer
sechsten Ausführungsform
zeigt.
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21 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der
Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors entsprechend einer
achten Ausführungsform
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zunächst werden
ein Abgasreinigungsverfahren und eine Abgasreinigungsvorrichtung
eines Verbrennungsmotors entsprechend einer ersten Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf 1 bis 11 beschrieben.
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1 zeigt
den Fall, dass die Erfindung auf einen Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug
mit Kompressionszündung
angewendet wird. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung auch
auf einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung angewendet werden kann.
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Wie
in 1 dargestellt, ist der Verbrennungsmotor mit einem
Motorkörper 1,
einem Zylinderblock 2, einem Zylinderkopf 3, einem
Kolben 4, einer Brennkammer 5, einem elektrisch
gesteuerten Kraftstoff-Einspritzventil 6, einem Einlassventil 7,
einem Einlasskanal 8, einem Auslassventil 9 und
einem Auslasskanal 10 ausgestattet. Der Einlasskanal 8 ist über ein
entsprechendes Einlasszweigrohr 11 mit einem Schwalltopf 12 verbunden.
Der Schwalltopf 12 ist über
einen Ansaugkanal 13 mit einem Kompressor 15 eines
Turboladers 14 verbunden. Im Ansaugkanal 13 ist
eine Drosselklappe 17 angeordnet, die von einem Schrittmotor 16 angetrieben
wird. Eine Kühleinrichtung 18 zum
Kühlen
der Ansaugluft, die durch den Ansaugkanal 13 strömt, ist
um den Ansaugkanal 13 herum angeordnet. In der in 1 gezeigten
Ausführungsform
wird Motorkühlwasser
in die Kühleinrichtung 18 eingeführt, um
die angesaugte Luft abzukühlen.
Dagegen ist der Auslasskanal 10 über einen Abgaskrümmer 19 und
ein Abgasrohr 20 mit einer Abgasturbine 21 eines
Abgasturboladers 14 verbunden. Ein Auslass des Abgaskanals 21 ist
mit einer Abgasreinigungsvorrichtung gekoppelt, die ein Gehäuse 23 aufweist,
in dem ein Partikelfilter 22 untergebracht ist.
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Der
Abgaskrümmer 19 und
der Schwalltopf 12 sind über eine Abgas-Rückführungs-(EGR-)Leitung 24 miteinander
verbunden. In der AGR-Leitung 22 ist ein elektrisch gesteuertes
AGR-Steuerventil 25 angeordnet. Eine Kühleinrichtung 26 zum
Kühlen
des AGR-Gases, das durch die AGR-Leitung 24 strömt, ist
um die AGR-Leitung 24 herum
vorgesehen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform
wird Motorkühlwasser
in die Kühleinrichtung 26 eingeführt, um
das AGR-Gas abzukühlen.
Jedes Kraftstoff-Einspritzventil 6 ist durch ein entsprechendes
Kraftstoff-Versorgungsrohr 6a mit einem Kraftstoff-Reservoir,
einer sogenannten Common Rail 27, gekoppelt. Kraftstoff wird
von einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffpumpe 28 mit
variabler Fördermenge
in die Common Rail 27 geliefert. Der in die Common Rail 27 gelieferte
Kraftstoff wird den Kraftstoff-Einspritzventilen 6 durch
die jeweiligen Kraftstoff-Versorgungsrohre 6a zugeführt. An
der Common Rail 27 ist ein Kraftstoffdrucksensor 29 befestigt,
um den Kraftstoffdruck in der Common Rail 27 zu erfassen.
Die Fördermenge
der Kraftstoffpumpe 28 wird aufgrund des Ausgangssignals
vom Kraftstoffdrucksensor 29 so gesteuert, dass der Kraftstoffdruck
in der Common Rail 27 den Ziel-Kraftstoffdruck erreicht.
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Eine
elektronische Steuereinheit (ECU) 30 besteht aus einem
digitalen Rechner und schließt
einen ROM (Festwertspeicher) 32, einen RAM (Arbeitsspeicher) 33,
eine CPU (einen Mikroprozessor) 34, einen Eingangsport 35 und
einen Ausgangsport 36 ein, die jeweils über einen bidirektionalen Bus 31 miteinander
verbunden sind. Das Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors 29 wird über einen
entsprechenden Analog/Digital-Wandler 37 in den Eingangsport 35 eingegeben.
Ferner ist an dem Partikelfilter 22 ein Temperatursensor 39 befestigt,
um die Temperatur des Partikelfilters 22 zu erfassen. Das Ausgangssignal
des Kraftstoffdrucksensors 39 wird über einen entsprechenden Analog/Digital-Wandler 37 in
den Eingangsport 35 eingegeben. Ein Lastsensor 41 zum
Erzeugen einer Ausgangsspannung, die proportional zum Verstellweg
L eines Gaspedals 40 ist, ist dem Gaspedal 40 verbunden,
und die Ausgangsspannung des Lastsensors 41 wird über einen entsprechenden
Analog/Digital-Wandler 37 in den Eingangsport 35 eingegeben.
Darüber
hinaus ist ein Kurbelwinkelsensor 42, der jedesmal ein
Ausgangssignal erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle beispielsweise
um 30° dreht,
mit dem Eingangsport 35 verbunden. Der Ausgangsport 36 ist über entsprechende
Antriebsschaltungen 38 mit den Kraftstoff-Einspritzventilen 6,
dem Schrittmotor 16 zum Antreiben der Drosselklappe, dem
AGR-Steuerventil 25, der Kraftstoffpumpe 28 und
dem Stellglied 72, das später beschrieben wird, verbunden.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist die Steuereinrichtung (die ECU 30) als programmierte elektronische
Universalsteuereinheit umgesetzt. Der Fachmann wird wissen, dass
die Steuereinrichtung unter Verwendung einer einzelnen zweckgebundenen
integrierten Schaltung (z.B. ASIC) umgesetzt werden kann, die einen
Haupt- oder Zentralrechnerabschnitt für die Gesamtsteuerung auf Systemebene und
separate Abschnitte aufweist, die der Durchführung einer Reihe von unterschiedlichen
spezifischen Berechnungen, Funktionen und anderen Prozessen unter
Steuerung des zentralen Rechnerabschnitts zugeteilt sind. Bei der
Steuereinrichtung kann es sich um eine Vielzahl von separaten zweckgebundenen oder
programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltungen
oder Geräten
handeln (z.B. festverdrahtete elektronische oder logische Schaltungen,
wie Schaltungen mit diskreten Elementen oder programmierbare logische
Geräte,
wie PLDs, PLAs, PALs oder dergleichen). Die Steuereinrichtung kann
mit Hilfe eines angemessen programmierten Universalrechners, z.B.
eines Mikroprozessors, Mikrocontrollers oder anderen Prozessors (CPU
oder MPU) entweder allein oder in Verbindung mit einer oder mehreren
peripheren Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen (z.B. einer
integrierten Schaltung) umgesetzt werden. Im Allgemeinen kann jedes
Gerät oder
jede Anordnung von Geräten, mit
denen ein endlicher Automat, der in der Lage ist, die oben beschriebenen
Verfahren umzusetzen, als Steuereinrichtungen verwendet werden.
Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann für eine maximale Daten/Signal-Verarbeitungsleistung
und -geschwindigkeit verwendet werden.
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2A zeigt
die Beziehung zwischen dem erforderlichen Moment TQ, dem Verstellweg
L des Gaspedals 40 und der Motordrehzahl N. Es sei darauf
hingewiesen, dass in 2A jede Kurve eine Kurve mit
gleichem Moment darstellt. Die von TQ = 0 dargestellte Kurve zeigt
an, dass das Moment bei null liegt. In den übrigen Kurven wird das erforderliche Moment
nacheinander in der Reihenfolge TQ = a, TQ = b, TQ = c und TQ =
d erhöht.
Das in 2A dargestellte erforderliche
Moment TQ wird, wie in 2B dargestellt, in Form eines
Kennfelds im ROM 32 als Funktion des Verstellwegs L des
Gaspedals 40 und der Motorgeschwindigkeit N hinterlegt.
In dieser Ausführungsform
der Erfindung wird das erforderliche Moment TQ entsprechend dem
Verstellweg L vom Gaspedal 40 und der Motordrehzahl N anhand
des in 2B dargestellten Kennfelds berechnet,
und die Menge der Kraftstoffeinspritzung usw. wird aufgrund des
erforderlichen Moments TQ berechnet.
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Wie
in den 1, 3 und 4 dargestellt,
ist in der Abgasreinigungsvorrichtung ein Abgasrohr 70 mit
dem Auslass der Abgasturbine 21 verbunden. Das Abgasrohr 70 verzweigt
sich in erste und zweite Abgasleitungen 76 und 77,
die mit der einen bzw. der anderen Oberfläche des Partikelfilters 22 verbunden
sind, das im Gehäuse 23 untergebracht
ist. Darüber
hinaus ist das Abgasrohr 70 mit einer Umgehungsleitung 73 ausgestattet,
die bewirkt, dass das Abgas direkt vom Verzweigungspunkt der ersten
Abgasleitung 76 und der zweiten Abgasleitung 77 abgegeben
wird, ohne das Partikelfilter 22 zu passieren.
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Ein
Abgasschaltventil 71 ist am Verzweigungspunkt der ersten
Abgasleitung 76 und der zweiten Abgasleitung 77 vorgesehen.
Das Abgasschaltventil 71 wird vom Stell glied 72 so
angetrieben, dass es durch Wählen
der ersten Abgasleitung 76 bzw. der zweiten Abgasleitung 77 abwechselnd
einen ersten Strom (Vorwärtsstrom)
und einen zweiten Strom (Rückwärtsstrom)
schaltet. Im ersten Strom wird das Abgas von einer Seite des Filters 22 zugeführt. Im zweiten
Strom wird das Abgas von der anderen Seite des Filters 22 zugeführt.
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Das
Gehäuse 23,
in dem das Filter 22 untergebracht ist, befindet sich direkt über dem
Abgasrohr 70, welches eine Umgehungsleitung 73 bildet,
und die ersten und zweiten Abgasleitungen 76 und 77,
die vom Abgasrohr 70 abzweigen, sind jeweils mit einer von
zwei Seiten des Gehäuses 23 verbunden.
Unter der Voraussetzung, dass die Richtung, in der das Abgas das
Filter 22 innerhalb des Gehäuses 23 passiert,
wie von den durchgezogenen und gestrichelten Pfeilen in 3 dargestellt,
die Längsrichtung
des Filters 22 ist, ist das Filter 22 in der Breitenrichtung senkrecht
zur Längsrichtung
breiter als in der Längsrichtung.
Dieser Aufbau ermöglicht
eine Reduzierung des Platzbedarfs im Fahrzeug für den Einbau der Abgasreinigungsvorrichtung,
die aus dem Gehäuse 23 besteht,
in dem das Filter 22 untergebracht ist.
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Das
Stellglied 72 wird von der Steuereinrichtung 75,
die auf der CPU 34 der elektronischen Steuereinheit 30 implementiert
ist, angetrieben und wird von einem Steuersignal vom Ausgangsport 36 angetrieben.
Außerdem
wird das Stellglied 72 von einem negativen Druck angetrieben,
der sich aus dem Ansteuern des Verbrennungsmotors ergibt. Wenn kein negativer
Druck auf das Stellglied 72 ausgeübt wird, wird der Ventilkörper auf
eine Stellung gesteuert, in der die erste Abgasleitung 76 ausgewählt wird
(Vorwärtsstromposition).
Wenn ein erster negativer Druck auf das Stellglied 72 ausgeübt wird,
wird der Ventilkörper
auf eine neutrale Position gesteuert. Wenn ein zweiter negativer
Druck, der höher
ist als der erste negative Druck, auf das Stellglied 72 ausgeübt wird, wird
der Ventilkörper
auf eine Position gesteuert, in der die zweite Abgasleitung 77 ausgewählt wird (Rückwärtsstromposition).
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Wenn
der Ventilkörper
die von der gestrichelten Linie in 3 angezeigten
Vorwärtsstromposition einnimmt,
verbindet das Abgasschaltventil 71 das Abgasrohr 70 mit der
ersten Abgasleitung 76 und verbindet ebenso die zweite
Abgasleitung 77 mit der Umgehungsleitung 73. Daher
strömt
das Abgas nacheinander durch das Abgasrohr 70, die erste
Abgasleitung 76, das Filter 22, die zweite Abgasleitung 77 und
die Umgehungsleitung 73, und zwar in dieser Reihenfolge,
um dann an die Atmosphäre
abgegeben zu werden.
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Wenn
der Ventilkörper
die von der durchgezogenen Linie in 3 angezeigte
Rückwärtsstromposition
einnimmt, verbindet das Abgasschaltventil 71 das Abgasrohr 70 mit
der zweiten Abgasleitung 77 und verbindet ebenso die erste
Abgasleitung 76 mit der Umgehungsleitung 73. Daher
strömt
das Abgas nacheinander durch das Abgasrohr 70, die zweite Abgasleitung 77,
das Filter 22, die erste Abgasleitung 76 und die
Umgehungsleitung 73, und zwar in dieser Reihenfolge, um
dann an die Atmosphäre
abgegeben zu werden.
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Wenn
der Ventilkörper
die neutrale Position parallel zur Achse des Abgasrohrs 70 einnimmt,
wie von der gestrichelten Linie in 3 gezeigt,
verbindet das Abgasschaltventil 71 das Abgasrohr 70 direkt mit
der Umgehungsleitung 73. Deshalb strömt das Abgas vom Abgasrohr 70 in
die Umgehungsleitung 73, ohne das Filter 22 zu
passieren und wird dann an die Atmosphäre abgegeben.
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Durch
Schalten des Ventilkörpers,
um wiederholt Vorwärts-
und Rückwärtsströme zu erzeugen, bewegen
sich Partikel, wie Ruß,
aktiv innerhalb des Basismaterials des Filters 22. Daher
ist die Oxidation der Partikel erleichtert, wodurch die Partikel
effizient beseitigt werden können.
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5A ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Fall zeigt, dass das Abgas nur aus einer Richtung
in das Filter 22 geleitet wird. Die Partikel sammeln sich nur
auf einer Oberfläche
des Filters unbewegt an. Dies bewirkt nicht nur einen erhöhten Druckverlust des
Abgases, sondern verhindert auch die Beseitigung der Partikel.
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5B ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Fall zeigt, dass das Abgas aus beiden Richtungen
in das Filter 22 geleitet wird. Die Partikel werden an
beiden Oberflächen
des Filters aufgerührt.
Deshalb bewegen sich die Partikel aktiv an beiden Oberflächen des
Filters 22 oder innerhalb von dessen Basismaterial. Infolgedessen
kann die Oxidation der Partikel mittels der aktiven Punkte im gesamten
Filterbasismaterial erleichtert werden, wodurch eine Reduzierung
der Menge der auf dem Filter 22 angesammelten Partikel
möglich
ist. Dementsprechend kann eine Zunahme des Druckverlusts des Abgases
vermieden werden.
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6A und 6B zeigen
den Aufbau des Partikelfilters 22. Man beachte, dass 6A eine Vorderansicht
des Partikelfilters 22 ist, während 6B eine
seitliche Schnittansicht davon ist. Wie in 6A und 6B gezeigt,
weist das Partikelfilter 22 eine Wabenstruktur auf und
ist vom Wandstrom-Typ mit einer Vielzahl von Abgasstromleitungen 50, 51,
die parallel zueinander verlaufen. Diese Abgasstromleitungen bestehen
aus Abgaszustromleitungen 50, deren stromabwärts gelegenes
Ende jeweils von einem Stopfen 52 verschlossen ist, und aus
Abgasabstromleitungen 51, deren stromaufwärtsseitiges
Ende jeweils von einem Stopfen 53 verschlossen ist. Man
beachte, dass die schraffierten Abschnitte in 6A die
Stopfen 53 darstellen. Dementsprechend sind die Abgaszustromleitungen 50 und
die Abgasabstromleitungen 51 abwechselnd angeordnet, mit
jeweils einer dünnen
Trennwand 54 dazwischen. Mit anderen Worten sind die Abgaszustromleitungen 50 und
die Abgasabstromleitungen 51 so angeordnet, dass jede Abgaszustromleitung 50 von
vier Abgasabstromleitungen 51 umgeben ist, und jede Abgasabstromleitung 51 von
vier Abgaszustromleitungen 50 umgeben ist.
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Das
Partikelfilter 22 ist aus einem porösen Material, wie zum Beispiel
Cordierit, gebildet. Deshalb strömt
das Abgas, das in die einzelnen Abgaszustromleitungen 50 strömt, durch
die entsprechenden umgebenden Trennwände 54 in die angrenzenden
Abgasabstromleitungen 51, wie von den Pfeilen in 6B gezeigt.
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In
der Ausführungsform
der Erfindung ist jeweils eine Trägerschicht aus z.B. Aluminiumoxid,
auf den peripheren Wandoberflächen
der Abgaszuleitungen 50 und der Abgasableitungen 51 ausgebildet, d.h.
auf beiden Oberflächen
jeder Trennwand 54 und auf den Innenwandoberflächen der
Poren in jeder Trennwand 54. Ein Edelmetallkatalysator,
ein aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel und ein NOx-Absorptionsmittel
befinden sich auf diesem Träger.
Das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel nimmt Sauerstoff auf
und hält
ihn fest, wenn ein Sauerstoffüberschuss in
der nahen Umgebung vorliegt, und setzt den zurückgehaltenen Sauerstoff in
Form von aktivem Sauerstoff frei, falls die Sauerstoffkonzentration
in der Nähe
sinkt. Das NOx-Absorptionsmittel absorbiert NOx, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
darin strömenden
Abgases einen Wert auf der mageren Seite aufweist, und setzt das
absorbierte NOx frei, wenn die Sauerstoffkonzentration im darin
strömenden
Abgas sinkt.
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Das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das ins NOx-Absorptionsmittel strömt, bezieht sich auf das Verhältnis der
Luft zum Kraftstoff (Kohlenwasserstoff), das in die Einlassleitung
des Verbrennungsmotors, die Brennkammer 5 und die Abgasleitung
stromaufwärts
vom NOx-Absorptionsmittel geliefert wird. Man beachte, dass, falls
kein Kraftstoff (Kohlenwasserstoff) oder keine Luft in die Abgasleitung
stromaufwärts
vom NOx-Absorptionsmittel geliefert wird, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das darin strömt,
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der
Mischung entspricht, die in die Brennkammer geliefert wird.
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Platin
Pt kann als Edelmetallkatalysator verwendet werden.
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Das
aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel kann aus mindestens einem
Element gebildet sein, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen,
wie Kalium K, Natrium Na, Lithium Li, Cäsium Cs und Rubidium Rb, Erdalkalimetallen,
wie Barium Ba, Calcium Ca und Strontium Sr, Seltenerdelementen,
wie Lanthan La und Yttrium Y, und Übergangsmetallen.
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Man
beachte, dass in diesem Fall als das aktiven Sauerstoff freisetzende
Mittel vorzugsweise ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall mit
einer höheren
Ionisierungs tendenz als Calcium Ca verwendet wird, d.h. Kalium K,
Lithium Li, Cäsium
Cs, Rubidium Rb, Barium Ba und Strontium Sr.
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Das
NOx-Absorptionsmittel kann aus mindestens einem Element gebildet
sein, das ausgewählt
ist aus Alkalimetallen, wie Kalium K, Natrium Na, Lithium Li, Cäsium Cs
und Rubidium Rb, Erdalkalimetallen, wie Barium Ba, Calcium Ca und
Strontium Sr, und Seltenerdelementen, wie Lanthan La und Yttrium
Y.
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Man
beachte, dass in diesem Fall als das NOx-Absorptionsmittel vorzugsweise
ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall mit einer höheren Ionisierungstendenz
als Calcium Ca verwendet wird, d.h. Kalium K, Lithium Li, Cäsium Cs,
Rubidium Rb, Barium Ba und Strontium Sr.
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Wie
aus dem Vergleich zwischen den jeweiligen Metallen hervorgeht, die
das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel und das NOx-Absorptionsmittel bilden,
sind die Metalle, die diese Mittel bilden, weitgehend identisch.
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Dementsprechend
können
entweder verschiedene Metalle oder das gleiche Metall bzw. die gleichen
Metalle als das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel und das NOx-Absorptionsmittel
verwendet werden. Wenn das gleiche Metall bzw. die gleichen Metalle
als das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel und das NOx-Absorptionsmittel
verwendet werden, dient dieses Metall bzw. dienen diese Metalle
gleichzeitig sowohl als das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel
als auch das NOx-Absorptionsmittel. Nachstehend wird ein Mittel,
das gleichzeitig sowohl als das aktiven Sauerstoff freisetzende
Mittel als auch das NOx-Absorptionsmittel fungiert, als „aktiven Sauerstoff
freisetzendes/NOx absorbierendes Mittel" bezeichnet.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Beschreibung eines Beispiels für den Fall gegeben, dass Platin
Pt als Edelmetallkatalysator und Kalium K als aktiven Sauerstoff
abgebendes/NOx absorbierendes Mittel auf dem Träger, beispielsweise Aluminiumoxid,
getragen sind.
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Wie
oben beschrieben, dient Kalium K als das aktiven Sauerstoff freisetzende
Mittel gleichzeitig als aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel
und als NOx-Absorptionsmittel. Diese Abgasreinigungsvorrichtung
nutzt die Funktion als aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel,
um das Beseitigen der Partikel im Abgas durch Oxidation zu erleichtern,
und nutzt die Funktion als NOx-Absorptionsmittel, um NOx aus dem
Abgas zu beseitigen. Nachstehend wird ein Reinigungsmechanismus
dieser Abgasreinigungsvorrichtung im Hinblick auf die jeweiligen
Funktionen beschrieben.
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Zunächst wird
die Beseitigung von Partikeln im Partikelfilter 22 anhand
der Funktion des aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx absorbierenden
Mittels als aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel beschrieben.
Man beachte, dass auch dann, wenn ein anderes Alkalimetall, Erdalkalimetall,
Seltenerdelement und/oder Übergangsmetall
als das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel verwendet wird, die
Funktion als aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel die gleiche
ist, so dass die Beseitigung der Partikel anhand desselben Mechanismus
durchgeführt
wird.
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In
einem Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung, wie in 1 dargestellt,
läuft die
Verbrennung unter einem Überschuss
an Luft ab. Deshalb enthält
das Abgas einen großen
Luftüberschuss.
Anders ausgedrückt
weist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases in einem Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung, wie
in 1 dargestellt, einen Wert auf der mageren Seite
auf. Ferner wird in der Brennkammer 5 NO erzeugt, also
enthält
das Abgas NO. Der Kraftstoff enthält Schwefel S, der mit Sauerstoff
innerhalb der Brennkammer 5 zu SO2 umgesetzt
wird. Dementsprechend enthält
das Abgas SO2. Dementsprechend strömt Abgas,
das einen Luftüberschuss,
NO und SO2 enthält, in die Abgaszustromleitungen 50 des
Partikelfilters 22.
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Die 7A und 7B sind
vergrößerte Ansichten,
die schematisch die Oberfläche
der Trägerschicht
zeigen, die auf der Innenumfangsfläche jeder Abgaszuleitung 50 und
auf der Innenwandfläche
der Poren in jeder Trennwand 45 gebildet ist. Man beachte,
dass die 7A und 7B ein
Partikel 60 aus Platin Pt und ein aktiven Sauerstoff abgebendes/NOx absorbierendes
Mittel 61 darstellen, das Kalium K enthält.
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Wie
oben beschrieben, enthält
das Abgas einen großen
Sauerstoffüberschuss.
Wenn das Abgas in die Abgaszuleitung 50 des Partikelfilters 22 strömt, haftet
daher Sauerstoff O2 an der Oberfläche des
Platins Pt in Form von O2 – oder
O2–,
wie in 7A dargestellt. Außerdem wird
NO im Abgas an der Oberfläche
des Platins Pt mit O2 – oder
O2– zu
NO2 umgesetzt (2NO + O2 → 2NO2). Ein Teil des auf diese Art erzeugten
NO2 wird dann in das aktiven Sauerstoff
abgebende/NOx absorbierende Mittel absorbiert, während es auf Platin Pt oxidiert
wird, und diffundiert in Form von Nitrationen NO3 –,
wie in 7A dargestellt, in das aktiven
Sauerstoff abgebende/NOx absorbierende Mittel 61, während es
sich an Kalium K bindet, so dass ein Teil der Nitrationen NO3 – Kaliumnitrat KNO3 erzeugt.
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Wie
oben beschrieben, enthält
das Abgas auch SO2, das anhand des gleichen
Mechanismus wie beim NO in das aktiven Sauerstoff abgebende/NOx
absorbierende Mittel 61 absorbiert wird. Genauer gesagt
haftet, wie oben beschrieben, Sauerstoff O2 in
Form von O2 – oder
O2– an
der Oberfläche des
Platins Pt, so dass SO2 im Abgas an der
Oberfläche
des Platins Pt mit O2 – oder
O2– zu
SO3 umgesetzt wird.
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Ein
Teil des so erzeugten SO3 wird dann in das
aktiven Sauerstoff abgebende/NOx absorbierende Mittel 61 absorbiert,
während
es weiter auf Platin Pt oxidiert wird, und diffundiert in Form von
Sulfationen SO4 – in
das aktiven Sauerstoff abgebende/NOx absorbierende Mittel 61,
während
es sich an Kalium K bindet, so dass Kaliumsulfat K2SO4 erzeugt wird. So werden Kaliumnitrat KNO3 und Kaliumsulfat K2SO4 im aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx
absorbierenden Mittel 61 erzeugt.
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Darüber hinaus
werden in der Brennkammer 5 Partikel erzeugt, die hauptsächlich aus
Kohlenstoff bestehen. Deshalb enthält das Abgas diese Partikel. Während das
Abgas durch die Abgaszuleitung 50 des Partikelfilters 22 strömt oder
aus der Abgaszuleitung 50 in die Abgasableitung 51 strömt, kommen diese
im Abgas enthaltenen Partikel mit der Oberfläche der Trägerschicht in Kontakt, z.B.
der Oberfläche des
aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx absorbierenden Mittels 61,
und haften daran, wie vom Bezugszeichen 62 in 7B dargestellt.
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Somit
wird, wenn die Partikel 62 an der Oberfläche des
aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittels 61 haften,
die Sauerstoffkonzentration an der Kontaktfläche zwischen den Partikeln 62 und
dem aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 reduziert.
Diese reduzierte Sauerstoffkonzentration führt zu einem Konzentrationsunterschied
zwischen der Kontaktfläche
und dem Inneren des aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittels 61, das eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweist.
Daher versucht der Sauerstoff im aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx
absorbierenden Mittel 61 zur Kontaktfläche zwischen den Partikeln 62 und
dem aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx absorbierenden Mittel zu wandern.
Infolgedessen wird Kaliumnitrat KNO3, das im
aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx absorbierenden Mittel 61 erzeugt
wird, zu Kalium K, Sauerstoff O und NO abgebaut, so dass Sauerstoff
O zur Kontaktfläche
zwischen den Partikeln 62 und dem aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx
absorbierenden Mittel 61 wandert, während NO aus dem aktiven Sauerstoff
freisetzenden/NOx absorbierenden Mittel 61 nach draußen abgegeben
wird. Dann wird das so nach außen
abgegebenen NO auf dem nachgelagert angeordneten Platin Pt oxidiert,
so dass es erneut in das aktiven Sauerstoff abgebende/NOx absorbierende
Mittel 61 absorbiert wird.
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Gleichzeitig
wird Kaliumsulfat K2SO4,
das im aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx absorbierenden Mittel 61 erzeugt
wird, ebenfalls zu Kalium K, Sauerstoff O und SO2 abgebaut,
so dass Sauerstoff O zur Kontaktfläche zwischen den Partikeln 62 und dem
aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx absorbierenden Mittel 61 wandert,
während
SO2 aus dem aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx
absorbierenden Mittel 61 nach draußen abgegeben wird. Dann wird das
so nach außen
abgegebene SO2 auf dem nachgelagert angeordneten
Platin Pt oxidiert, so dass es erneut in das aktiven Sauerstoff
abgebende/NOx absorbierende Mittel 61 absorbiert wird.
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Der
Sauerstoff O, der zur Kontaktfläche
zwischen den Teilchen 62 und dem aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx
absorbierenden Mittel 61 wandert, entsteht aus dem Abbau
einer Verbindung wie Kaliumnitrat KNO3 oder
Kaliumsulfat K2SO4.
Der Sauerstoff O, der aus dem Abbau der Verbindung entsteht, weist
eine hohe Energie auf und ist äußerst aktiv.
Deshalb handelt es sich bei dem Sauerstoff, der zur Kontaktfläche zwischen
den Partikeln 62 und dem aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx
absorbierenden Mittel 61 wandert, um aktiven Sauerstoff
O. Wenn dieser aktive Sauerstoff O mit den Partikeln 62 in
Kontakt kommt, werden die Partikel 62 in kurzer Zeit ohne
leuchtende Flamme oxidiert. Infolgedessen verschwinden die meisten
Partikel. Dementsprechend ist es ziemlich unwahrscheinlich, dass
Partikel 62 sich auf dem Partikelfilter 22 abscheiden.
Die Zeit, die erforderlich ist, um die Partikel auf dem Partikelfilter
durch Oxidation zu entfernen, liegt im Bereich von einigen Minuten
bis zu Dutzenden von Minuten.
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Es
wird in Betracht gezogen, dass NOx in Form von Nitrationen NO3 – in das aktiven Sauerstoff freisetzende
Mittel 61 diffundiert, während es sich wiederholt an
Sauerstoffatome bindet und wieder von diesen trennt. Aktiver Sauerstoff
wird während
dieser Zeit ebenfalls erzeugt. Die Partikel 62 werden auch von
diesem aktiven Sauerstoff oxidiert. Ferner werden die Partikel 62,
die solchermaßen
auf dem Partikelfilter 22 haften geblieben sind, durch
aktiven Sauerstoff O oxidiert, aber auch vom Sauerstoff im Abgas oxidiert.
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Falls
die Partikel sich schichtweise auf dem Partikelfilter 22 anlagern,
wie in den herkömmlichen Beispielen,
verbrennen die Partikel mit einer Flamme auf dem glühenden Partikelfilter 22.
Eine solche Verbrennung mit einer Flamme kann nur bei einer hohen Temperatur
aufrecht erhalten werden. Um die Verbrennung mit einer Flamme aufrechtzuerhalten, muss
das Partikelfilters 22 daher bei einer hohen Temperatur
gehalten werden.
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Gemäß der Erfindung
werden die Partikel dagegen ohne leuchtende Flamme oxidiert, wie
oben beschrieben, und die Oberfläche
des Partikelfilters 22 glüht nicht. Anders ausgedrückt, gemäß der Erfindung
werden die Partikel 62 durch Oxidation bei einer wesentlich
niedrigeren Temperatur als derjenigen der herkömmlichen Beispiele beseitigt.
Dementsprechend unterscheidet sich die Entfernung der Partikel 62 durch
Oxidation ohne eine leuchtende Flamme gemäß der vorliegenden Erfindung
vollkommen von der herkömmlichen
Entfernung der Partikel durch eine Verbrennung, die mit einer Flamme
einhergeht.
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Außerdem wird
das Entfernen von Partikeln durch Oxidation bei einer beträchtlich
niedrigen Temperatur durchgeführt.
Infolgedessen steigt die Temperatur des Partikelfilters 22 nicht
nennenswert, so dass das Partikelfilter 22 kaum geschädigt wird.
Da es außerdem
ziemlich unwahrscheinlich ist, dass Partikel auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden
werden, ist es weniger wahrscheinlich, dass Asche, der Stoff, der
zurückbleibt,
nachdem die Partikel verbrannt wurden, sich zusammenballt, so dass
das Partikelfilter nicht so anfällig
für ein
Verstopfen ist.
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Dieses
Verstopfen wird hauptsächlich
von Calciumsulfat CaSO4 verursacht. Genauer
gesagt enthalten Kraftstoff und Schmieröl Calcium Ca. Deshalb ist Calcium
Ca im Abgas enthalten. Calcium Ca erzeugt in Gegenwart von SO3 Calciumsulfat CaSO4. Calciumsulfat
CaSO4 ist ein Feststoff und wird durch Hitze
nicht abgebaut, auch nicht bei hohen Temperaturen. Dementsprechend
füllt das
auf diese Weise erzeugte Calciumsulfat CaSO4 die
Poren des Partikelfilters 22, was zu einem Verstopfen führt.
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Wenn
jedoch ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall mit einer höheren Ionisierungstendenz
als Calcium Ca, beispielsweise Kalium K, als aktiven Sauerstoff
freisetzendes/NOx absorbierendes Mittel 61 verwendet wird,
bindet sich das SO3, das in das aktiven
Sauerstoff freisetzende/NOx absorbierende Mittel 61 diffundiert,
an das Kalium K, wodurch Kaliumsulfat K2SO4 entsteht. Das Calcium Ca passiert somit
die Trennwände 54 des
Partikelfilters 22 und gelangt in die Abgasableitung 51,
ohne sich an SO3 zu binden. Dementsprechend
unterliegen die Poren des Partikelfilters 22 keinem Verstopfen.
Infolgedessen wird vorzugsweise ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall
mit einer höheren
Ionisierungstendenz als Calcium Ca, d.h. Kalium K, Lithium Li, Cäsium Cs und
Barium Ba, als das aktiven Sauerstoff freisetzende/NOx absorbierende
Mittel verwendet, wie oben beschrieben.
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Platin
Pt und das aktiven Sauerstoff freisetzende/NOx absorbierende Mittel 61 werden
eher aktiviert, wenn die Temperatur des Partikelfilters 22 steigt.
Deshalb wird die Menge an aktivem Sauerstoff O, die vom aktiven
Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 pro
Zeiteinheit freigesetzt werden kann, erhöht, wenn die Temperatur des
Partikelfilters 22 steigt. Natürlich ist es wahrscheinlicher, dass
die Partikel 62 durch Oxidation entfernt werden können, wenn
die Temperatur des Partikelfilters 62 an sich steigt. Somit
steigt die Menge an Partikeln, die pro Zeiteinheit durch Oxidation
auf dem Partikelfilter 22 ohne leuchtende Flamme beseitigt
werden können,
wenn die Temperatur des Partikelfilters 22 steigt.
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Die
durchgezogene Linie in 9 zeigt die Partikelmenge G
an, die pro Zeiteinheit durch Oxidation ohne leuchtende Flamme beseitigt
werden kann (nachstehend wird diese Partikelmenge einfach als oxidativ
entfernbare Partikelmenge G bezeichnet). Man beachte, dass in 9 die
Abszisse die Temperatur TF des Partikelfilters 22 anzeigt.
Obwohl 9 die oxidativ entfernbare Partikelmenge G für den Fall zeigt,
dass die Zeiteinheit eine Sekunde beträgt, d.h. pro Sekunde, kann
die Zeiteinheit eine beliebige Zeitspanne sein, wie eine Minute,
zehn Minuten usw. Falls die Zeiteinheit zehn Minuten beträgt, stellt
die Partikelmenge G, die pro Zeiteinheit oxidativ entfernt werden
kann, die Partikelmenge G dar, die pro zehn Minuten oxidativ entfernt
werden kann. In diesem Fall wird die Partikelmenge G, die pro Zeiteinheit
durch Oxidation auf dem Partikelfilter 22 ohne leuchtende Flamme
beseitigt werden kann, ebenfalls erhöht, wenn die Temperatur des
Partikelfilters 22 steigt, wie in 9 dargestellt.
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Die
Menge der Partikel, die pro Zeiteinheit aus der Brennkammer 5 abgegeben
werden, wird hierin als Partikelabgabemenge M bezeichnet. Falls die
Partikelabgabemenge M kleiner ist als die oxidativ entfernbare Partikelmenge
G, d.h. in der Region I von 9 liegt,
werden die meisten Partikel, die aus der Brennkammer 5 abgegeben
werden, innerhalb kurzer Zeit, nachdem sie mit dem Partikelfilter 22 in Kontakt
ge kommen sind, durch Oxidation auf dem Partikelfilter 22 ohne
leuchtende Flamme beseitigt. Die Zeit, die erforderlich ist, um
die Partikel auf dem Partikelfilter durch Oxidation zu entfernen,
liegt im Bereich von einigen Minuten bis zu Dutzenden von Minuten.
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Falls
die Partikelabgabemenge M dagegen größer als die oxidativ entfernbare
Partikelmenge G, d.h. in der Region II von 9 liegt,
reicht die Menge an aktivem Sauerstoff nicht aus, um alle Partikel
zu oxidieren. Die 8A, 8B und 8C zeigen die
Art und Weise, wie die Partikel in diesem Fall oxidiert werden.
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Falls
die Menge an aktivem Sauerstoff nicht ausreicht, um alle Partikel
zu oxidieren, werden die Partikel 62 nur teilweise oxidiert,
wenn sie am aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 haften,
so dass der Teil der Partikel, der nicht vollständig oxidiert wurde, auf der
Trägerschicht
zurückbleibt.
Wenn diese Situation eines Mangels an aktivem Sauerstoff fortbesteht,
bleibt der Teil der Partikel, der nicht oxidiert wurde, sukzessive
auf der Trägerschicht
zurück,
so dass die Oberfläche
der Trägerschicht
mit dem zurückgebliebenen
Teil der Partikel bedeckt wird, wie in 8B dargestellt.
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Der
zurückbleibende
Teil 63 der Partikel, der die Oberfläche der Trägerschicht bedeckt, wird allmählich in
Kohlenstoffmaterial umgewandelt, das weniger anfällig für eine Oxidation ist. Dementsprechend
steigt die Wahrscheinlichkeit, dass der zurückgebliebene Partikelanteil 63 auf
der Trägerschicht
zurückbleibt.
Wenn die Oberfläche
der Trägerschicht mit
dem zurückgebliebenen
Partikelanteil 63 bedeckt ist, werden die Oxidation von
NO und SO2 durch Platin Pt ebenso wie die
Freisetzung von aktivem Sauerstoff aus dem aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 unterdrückt.
Infolgedessen lagern sich, wie in 8C dargestellt,
weitere Partikel 64 nacheinander auf dem zurückgebliebenen Partikelanteil 63 ab.
Mit anderen Worten lagern sich die Partikel schichtweise ab. Eine
solche schichtweise Ablagerung trennt die Partikel vom Platin Pt
und dem aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61.
Deshalb werden sogar die Partikel, die für eine Oxidation anfällig sind,
nicht mehr vom aktiven Sauerstoff O oxidiert, so dass andere Partikel sich
nacheinander weiter auf dem Partikel 64 anlagern. Anders
ausgedrückt,
falls die Situation, dass die Partikelabgabemenge M kleiner ist
als die oxidativ entfernbare Partikelmenge G, fortbesteht, werden die
Partikel schichtweise auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden.
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Somit
werden in der Region I von 9 die Partikel
in kurzer Zeit ohne leuchtende Flamme auf dem Partikelfilter 22 oxidiert,
und in der Region II von 9 werden die Partikel schichtweise
auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden. Um eine solche
schichtweise Abscheidung der Partikel auf dem Partikelfilter 22 zu
verhindern, ist es deshalb anzustreben, dass die Beziehung zwischen
der Partikelabgabemenge M und der oxidativ entfernbaren Partikelmenge
G immer in der Region I liegt. Wenn die Partikelabgabemenge M somit
unter der Partikelmenge G gehalten wird, die durch Oxidation entfernt
werden kann, lagern sich keine Partikel schichtweise auf dem Partikelfilter 22 an.
Infolgedessen ändert
sich der Druckverlust des Abgasstroms im Partikelfilter 22 kaum und
wird bei einem im wesentlichen konstanten minimalen Druckverlustwert
gehalten. Auf diese Art kann die Abnahme der Motorleistung bei einem
minimalen Wert gehalten werden.
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In
der Praxis ist es jedoch fast unmöglich, die Partikelabgabemenge
M in jedem Betriebszustand unter der oxidativ entfernbaren Partikelmenge
G zu halten. Zum Beispiel weist das Partikelfilter während des
Motorstarts normalerweise eine niedrige Temperatur auf, so dass
die Partikelabgabemenge M normalerweise größer wird als die oxidativ entfernbare Partikelmenge
G. Falls die Partikelabgabemenge M größer wird als die oxidativ entfernbare
Partikelmenge G, wie es unmittelbar nach dem Starten des Motors
der Fall ist, beginnt der Partikelanteil, der nicht oxidiert wurde,
auf dem Partikelfilter 22 zurückzubleiben. Wenn daher die
Partikelabgabemenge M unter der oxidativ entfernbaren Partikelmenge
G gehalten wird, werden somit keine Partikel schichtweise auf dem
Partikelfilter 22 abgeschieden. Infolgedessen ändert sich
der Druckverlust des Abgasstroms im Partikelfilter 22 kaum
und wird bei einem im wesentlichen konstanten minimalen Druckverlustwert
gehalten. Auf diese Weise kann die Abnahme der Motorleistung bei
einem minimalen Wert gehalten werden.
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Je
nach Betriebsbedingung kann somit die Partikelabgabemenge M größer werden
als die oxidativ entfernbare Partikelmenge G, so dass die Partikel
schichtweise auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden werden
können.
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Um
solche abgeschiedenen Partikel durch Oxidation zu entfernen, wird
das im Abgasrohr 70 vorgesehene Schaltventil 71 geschaltet.
Durch Schalten des Schaltventils 71 wird die Richtung,
in der das Abgas in das Partikelfilter 22 strömt, umgekehrt,
so dass die Stromabwärtsseite
des Abgases und die Stromaufwärtsseite
des Abgases umgekehrt werden. Infolgedessen haften in dem Abschnitt,
der als Stromabwärtsseite
des Abgases im Partikelfilter 22 fungiert, die Partikel
vor dem Schalten des Schaltventils 71 an der Oberfläche des
aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittels 61,
so dass aktiver Sauerstoff O freigesetzt wird. Infolgedessen werden
die Partikel durch Oxidation beseitigt.
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Ein
Teil des freigesetzten aktiven Sauerstoffs O wandert zusammen mit
dem Abgas zur Stromabwärtsseite
des Abgases im Partikelfilter 22, um die darauf abgeschiedenen
Partikel durch Oxidation zu beseitigen. Wie oben beschrieben, werden
die Partikel hierin in Vorwärts-
und Rückwärtsstromrichtung an
beiden Oberflächen
des Partikelfilters 22 aufgerührt. Infolgedessen bewegen
sich die Partikel aktiv an beiden Oberflächen des Partikelfilters 22 oder
innerhalb des Basismaterials und treffen auf die aktiven Punkte
im gesamten Filterbasismaterial und werden oxidiert.
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Somit
werden die Stromaufwärts-
und Stromabwärtsseiten
des Abgases im Partikelfilter 22 umgekehrt, wenn die nicht
oxidierten Partikel sich auf dem Partikelfilter 22 anzulagern
beginnen. Infolgedessen können
die meisten Partikel durch Oxidation vom Partikelfilter 22 entfernt
werden.
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Wenn
die Partikel auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden wurden,
wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
eines Teils des Abgases oder des gesamten Abgases vorübergehend
auf einen fetten Wert verändert,
wodurch die abgeschiedenen Partikel ohne leuchtende Flamme oxidiert
werden können.
Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases auf einen fetten Wert verändert wird, d.h. wenn die Sauerstoffkonzentration
im Abgas reduziert wird, wird aktiver Sauerstoff O rasch zur Außenseite
des aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 abgegeben.
Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases auf einen fetten Wert gebracht wird, wird der Sauerstoff,
der an einem Edelmetallkatalysator haften geblieben ist, durch ein
Reduktionsmittel beseitigt. Dies verbessert die Aktivität des Edelmetalls und
erleichtert die Freisetzung von aktivem Sauerstoff. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases abwechselnd auf einen fetten und einen mageren Wert gebracht
wird, steigt die Menge an aktivem Sauerstoff, der aus dem aktiven
Sauerstoff einschließenden/aktiven
Sauerstoff freisetzenden Mittel 61 nach draußen abgegeben
wird, an. Die Partikel, die kettenartig miteinander verbunden sind,
werden vom nach draußen
abgegebenen aktiven Sauerstoff abgebaut, so dass die Partikel leicht
oxidiert werden können. Deshalb
nimmt die Gesamtmenge an Partikeln, die pro Zeiteinheit durch das
Sauerstoff einschließende/aktiven
Sauerstoff abgebende Mittel 61 entfernt werden können, zu,
und die übereinander
angeordneten Partikel können
durch Verbrennung entfernt werden, ohne leuchtende Flammen zu erzeugen.
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Dies
ist der Partikelbeseitigungsmechanismus, der die Funktion des aktiven
Sauerstoff freisetzenden/NOx absorbierenden Mittels als aktiven
Sauerstoff freisetzendes Mittel nutzt.
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Nachstehend
wird die NOx-Beseitigung, die die Funktion des aktiven Sauerstoff
abgebenden/NOx absorbierenden Mittels als NOx-absorbierendes Mittel
nutzt, beschrieben. Man beachte, dass selbst dann, wenn ein anderes
Alkalimetall, Erdalkalimetall und/oder Seltenerdelement als das
NOx-Absorptionsmittel verwendet wird, die Funktion als das NOx-Absorptionsmittel
die Gleiche ist, so dass die NOx-Beseitigung mit demselben Mechanismus durchgeführt wird.
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Es
wird davon ausgegangen, dass die NOx-Beseitigung durch das aktiven
Sauerstoff abgebende/NOx absorbierende Mittel mit dem in 10 dargestellten Mechanis mus durchgeführt wird.
Man beachte, dass die 10A und 10B ein Partikel 60 aus Platin Pt und
ein aktiven Sauerstoff abgebendes/NOx absorbierendes Mittel 61 darstellen,
das Kalium K enthält.
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Zunächst wird,
wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des eingeführten
Abgases auf einen erheblich mageren Wert verändert wird, die Sauerstoffkonzentration
in dem eingeführten
Abgas erheblich gesteigert, so dass Sauerstoff O2 an
der Oberfläche
von Platin Pt in Form von O2 – oder
O2– haftet,
wie in 10A dargestellt. Andererseits
wird NO, das in dem eingeführten
Abgas enthalten ist, an der Oberfläche des Platins Pt mit O2 – oder O2– zu
NO2 umgesetzt (2NO + O2 → 2NO2).
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Dann
wird das so erzeugten NO2 im aktiven Sauerstoff
abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 absorbiert, während es
auf Platin Pt oxidiert wird, und diffundiert in Form von Nitrationen
NO3 –, wie in 10A dargestellt, in das aktiven Sauerstoff abgebende/NOx
absorbierende Mittel 61, während es sich an Kalium K bindet.
Somit wird NOx im aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 absorbiert.
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Solange
die Sauerstoffkonzentration im eingeführten Abgas hoch ist, wird
an der Oberfläche
des Platins Pt NO2 erzeugt. Solange die
NOx-Absorptionsfähigkeit
des aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittels 61 nicht
gesättigt wurde,
wird im aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 NO2 absorbiert, um Nitrationen NO3 – zu
erzeugen.
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Wenn
dagegen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases auf einen theoretischen oder fetten Wert geändert wird,
wird die Sauerstoffkonzentration im eingeführten Abgas reduziert, wodurch
die NO2-Produktionsmenge reduziert wird.
Infolgedessen schreitet die Reaktion in umgekehrter Richtung fort
(NO3 – → NO2),
so dass Nitrationen NO3 – im
aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 in
Form von NO2 oder NO daraus abgegeben werden.
Mit anderen Worten, wenn die Sauerstoffkonzentration im eingeführten Abgas
reduziert wird, wird NOx vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 freigesetzt.
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Gleichzeitig
werden HC und CO im Abgas als Folge einer Reaktion mit Sauerstoff
O2 – oder O2– auf
Platin Pt oxidiert. Darüber
hinaus wird das aus dem aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 freigesetzte NO2 oder
NO aufgrund der reduzierten Sauerstoffkonzentration im eingeführten Abgas
als Folge einer Reaktion mit nicht verbranntem HC und CO zu N2 reduziert, wie in 10B dargestellt.
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Anders
ausgedrückt,
HC und CO im eingeführten
Abgas werden auf Platin Pt zuerst als Folge der Reaktion mit Sauerstoff
O2 – oder O2– schnell
oxidiert. Falls immer noch HC und CO zurückgeblieben sind, nachdem der
Sauerstoff O2 – oder
O2– auf
dem Platin Pt ausgegangen ist, werden NOx, das vom aktiven Sauerstoff
abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 freigesetzt wird,
ebenso wie NOx, das vom Verbrennungsmotor abgegeben wird, aufgrund
des verbliebenen HC und CO zu N2 reduziert.
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Falls
kein NO2 oder NO mehr auf der Oberfläche des
Platins Pt vorhanden ist, wird NO2 oder NO
nacheinander vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 freigesetzt und zu N2 reduziert.
Demgemäß wird,
wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases auf einen theoretischen oder fetten Wert verändert wird,
NOx vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 freigesetzt
und in kurzer Zeit zu N2 reduziert.
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Wenn
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases auf einen mageren Wert verändert wird, wird somit NOx
im aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 absorbiert.
Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases auf einen theoretischen oder fetten Wert verändert wird,
wird NOx vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 freigesetzt
und in kurzer Zeit zu N2 reduziert. Dementsprechend
kann verhindert werden, dass NOx in die Atmosphäre abgegeben wird.
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Wenn
dagegen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf
einem mageren Wert gehalten wird, wird die Oberfläche des
Platins Pt mit Sauerstoff bedeckt, und es kommt zu einer sogenannten
Sauerstoffvergiftung des Platins Pt. Wenn eine solche Vergiftung
bewirkt wird, verschlechtert sich die NOx-Oxidationswirkung und
somit die NOx-Absorptionswirkung. So nimmt die Menge an aktivem
Sauerstoff, der vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 freigesetzt wird, ab. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis jedoch
auf einen fetten Wert verändert
wird, wird Sauerstoff auf der Oberfläche des Platins Pt verbraucht,
und die Sauerstoffvergiftung wird somit eliminiert. Demgemäß wird,
wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases von einem theoretischen oder fetten Wert auf einen mageren
Wert verändert
wird, die NOx-Oxidationswirkung verstärkt und somit die NOx-Absorptionswirkung
verbessert. So nimmt die Menge an aktivem Sauerstoff, der vom aktiven
Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 freigesetzt
wird, zu.
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Während das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
bei einem mageren Wert gehalten wird, wird somit, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis manchmal
vorübergehend
von einem mageren Wert auf einen fetten Wert verändert wird, die oxidative Verschlechterung
des Platins Pt jedes Mal eliminiert. Daher wird die Menge an aktivem
Sauerstoff, die freigesetzt wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen
mageren Wert annimmt, erhöht.
Somit kann die Partikeloxidationswirkung auf dem Partikelfilter 22 gefördert werden.
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Wie
oben beschrieben, wird im Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung die
Verbrennung normalerweise in einem Bereich durchgeführt, der
viel magerer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, (d.h.,
das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis; A/F
= 14,6). Deshalb weist im normalen Motorbetriebszustand das Abgas,
das in das Filter 22 strömt (d.h. das Abgas, das in
das aktiven Sauerstoff abgebende/NOx absorbierende Mittel 61 strömt) ein
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
mit extrem magerem Wert auf. Infolgedessen wird NOx im Abgas im
aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 absorbiert,
und die Menge an NOx, das vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 freigesetzt wird, ist sehr gering.
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Dementsprechend
ist es im Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung erforderlich, dem Abgas
zu vorgegebenen Zeiten ein Reduktionsmittel zuzuführen, bevor
die NOx-Absorptionsfähigkeit
des aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittels 61 gesättigt ist.
Dies dient dazu, die Sauerstoffkonzentration im eingeführten Abgas
zu reduzieren und somit zu bewirken, dass NOx, das im aktiven Sauerstoff
abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 absorbiert ist,
freigesetzt und zu N2 reduziert wird.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
schätzt die
ECU 30 daher die NOx-Menge, die im aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx
absorbierenden Mittel 61 absorbiert ist, aufgrund des zurückliegenden
Betriebszustands des Verbrennungsmotors. Wenn die geschätzte NOx-Menge
dann einen voreingestellten, vorgegebenen Wert erreicht, wird das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases vorübergehend
auf einen fetten Wert verändert,
um die Sauerstoffkonzentration im Abgas zu reduzieren, und gleichzeitig
wird das Reduktionsmittel zugeführt.
Dieses vorübergehende
Verändern
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des
Abgases auf einen fetten Wert wird im Allgemeinen "Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung" genannt.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung durch Einspritzen von
zusätzlichem
Kraftstoff in den Zylinder im Expansions- oder Auslasshub des Verbrennungsmotors
umgesetzt. Man beachte, dass die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung auch durch Zuführen des
Kraftstoffs in die Abgasleitung 70 stromaufwärts vom
Filter 22 umgesetzt werden kann.
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Durch
Ausführen
der Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt
bevor das NOx-Absorptionsvermögen
des aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittels 61 gesättigt ist,
kann NOx im Abgas erfolgreich beseitigt werden. Dementsprechend
kann verhindert werden, dass NOx in die Atmosphäre abgegeben wird.
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Dies
ist der NOx-Beseitigungsmechanismus, der die Funktion des aktiven
Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittels 61 als
NOx-Absorptionsmittel nutzt.
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Falls
das aktiven Sauerstoff freisetzende/NOx absorbierende Mittel 61 verwendet
wird, wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das ins
Partikelfilter 22 strömt,
einen Wert auf der mageren Seite aufweist, wird das im Abgas enthaltene
NOx in das aktiven Sauerstoff freisetzende/NOx absorbierende Mittel 61 absorbiert.
Wenn die im Abgas enthaltenen Partikel am aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx
absorbierenden Mittel 61 haften, werden sie wegen des aktiven
Sauerstoffs, der vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 freigesetzt
wird, in kurzer Zeit durch Oxidation beseitigt. Anders ausgedrückt, es
kann verhindert werden, dass sowohl die Partikel als auch das NOx,
die im Abgas enthalten sind, in die Atmosphäre abgegeben werden.
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Wenn
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das ins Filter 22 strömt, auf einen fetten Wert verändert wird,
wird somit NOx vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 freigesetzt. Dieses NOx wird durch unverbranntes
HC und CO reduziert und somit nicht in die Atmosphäre abgegeben.
Falls die Partikel 22 auf dem Filter 22 abgeschieden
wurden, werden sie durch Oxidation mit aktivem Sauerstoff, der vom
aktiven Sauerstoff freisetzenden/NOx absorbierenden Mittel 61 freigesetzt wird,
beseitigt.
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Wie
oben beschrieben, wird, falls die Richtung, in der das Abgas durch
das Filter 22 strömt, vom
Abgasschaltventil 71 umgekehrt wird, um die oxidative Beseitigung
der Partikel auf dem Filter 22 zu erleichtern, der Ventilkörper des
Abgasschaltventils 71 immer über die Neutralstellung geschaltet. Während der
Ventilkörper
während
des Schaltens des Abgasschaltventils 71 nahe der Neutralstellung operiert,
ist das Abgasrohr 71 direkt mit der Umgehungsleitung 73 verbunden.
Infolgedessen strömt das
Abgas, wenn auch nur für
einen sehr kurzen Zeitraum, vom Abgasrohr 70 in die Umgehungsleitung 73,
ohne das Filter 22 zu passieren, und wird in die Atmosphäre abgegeben.
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Wenn
zu diesem Zeitpunkt die oben genannte Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
durchgeführt wird,
um NOx vom aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden Mittel 61 für die Reduktion freizusetzen,
kann Abgas, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen Wert auf der fetten
Seite aufweist und das eine große
Menge an Kohlenwasserstoff HC und Kohlenmonoxid CO enthält, unerwünscht in
die Atmosphäre
abgegeben werden, ohne das aktiven Sauerstoff abgebende/NOx absorbierende
Mittel 61 zu passieren.
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Um
eine solche Situation zu vermeiden, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
falls der Zeitpunkt zum Umkehren des Abgasstroms mit dem Abgasschaltventil 71 mit
dem Zeitpunkt zum Durchführen
einer Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung zusammenfällt, das Schalten des Abgasschaltventils 71 bevorzugt
geführt,
während
die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung gehemmt wird. Auf diese Weise
wird ein gleichzeitiges Durchführen
dieser beiden Prozesse verhindert.
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Nachstehend
wird die Abgasstrom-Schaltsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform im
Zusammenhang mit dem Ablaufdiagramm von 11 beschrieben.
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Das
Ablaufdiagramm von 11 zeigt eine Abgasstrom-Schaltsteuerroutine.
Diese Abgasstrom-Schaltsteuerroutine wird vorab im ROM 32 der ECU 30 gespeichert
und von der CPU 34 in regelmäßigen Zeitintervallen ausgeführt.
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Zuerst
bestimmt die CPU 34 in Schritt 101, ob der Zeitpunkt
zum Schalten des Abgasschaltventils 71 gekommen ist oder
nicht. Zum Beispiel kann die Bedingung, um ein Schalten des Abgasschaltventils 71 durchzuführen (nachstehend
als „Abgasstrom-Schaltbedingung" bezeichnet) wie
folgt definiert werden: während
einer Geschwindigkeitsverringerung, wobei das Abgas eine geringe
Menge an schädlichen
Bestandteilen (z.B. Partikeln) enthält, oder wenn die Temperatur
des Filters 22 eine vorgegebene Bedingung erfüllt; oder
wenn der Gegendruck stromaufwärts
vom Filter 22 auf einen vorgegebenen Wert oder darüber hinaus
steigt; oder wenn zwei oder mehr der obigen Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind.
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Wenn
in Schritt 101 JA herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 102 über
und bestimmt, ob der Zeitpunkt zum Durchführen einer Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
gekommen ist ober nicht. Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform
bestimmt wird, dass die Bedingung zum Durchführen einer Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
erfüllt
ist, wenn die NOx-Menge, die im aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx
absorbierenden Mittel 61, das auf dem Filter getragen ist,
einen vorgegebenen Wert erreicht, wie oben beschrieben. Dann wird
die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung durchgeführt.
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Wenn
in Schritt 102 JA herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 103 über
und hemmt die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung, selbst wenn der Zeitpunkt
zum Durchführen
der Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung gekommen ist.
-
Dann
geht die CPU 34 zu Schritt 104 weiter und führt ein
Schalten des Abgasschaltventils 71 durch, um die Richtung
des Abgasstroms, der durch das Filter 22 strömt, umzukehren;
wodurch die oxidative Beseitigung der auf dem Filter 22 abgeschiedenen
Partikel 22 erleichtert wird.
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Man
beachte, dass, wenn in Schritt 102 NEIN herauskommt, die
CPU 34 auch zu Schritt 104 übergeht und ein Schalten des
Abgasschaltventils 71 durchführt.
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Die
Reihe von Schritten 101 bis 104 bedeutet, dass
ein Schalten des Abgasschaltventils 71 mit Priorität gegenüber der
Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung durchgeführt wird, wenn der Zeitpunkt zum
Schalten des Abgasschaltventils 71 mit dem Zeitpunkt zum
Durchführen
der Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung zusammenfällt, d.h. es bedeutet, dass eine
gleichzeitiges Durchführen
dieser beiden Prozesse verhindert wird.
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Wenn
in Schritt 101 NEIN herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 105 über
und bestimmt, ob der Zeitpunkt zum Durchführen einer Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
gekommen ist ober nicht. Wenn in Schritt 105 NEIN herauskommt,
beendet die CPU 34 die Ausführung dieser Routine.
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Falls
in Schritt 105 JA herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 106 über
und führt
eine Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung durch, um Abgas, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen
Wert auf der fetten Seite hat, in das Filter 22 zu liefern,
so dass das im aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 absorbierte NOx freigesetzt und zu N2 reduziert
wird.
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Man
beachte, dass in der oben genannten Ausführungsform das Partikelfilter
aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel und NOx-Absorptionsmittel
trägt. In
anderen Ausführungsformen
könnte
das Partikelfilter jedoch weder aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel
noch NOx-Absorptionsmittel tragen. Anders ausgedrückt, das
Partikelfilter ist nicht darauf beschränkt, dass es sowohl aktiven
Sauerstoff freisetzendes Mittel als auch NOx-Absorptionsmittel trägt, solange
verhindert wird, dass unverbrannter Kraftstoff, der dem Partikelfilter
zugeführt
wird, das Partikelfilter umgeht und auf diese Weise aus dem Fahrzeug
nach außen
abgegeben wird, ohne dem Partikelfilter zugeführt zu werden.
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Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf 12 beschrieben.
In der genannten ersten Ausführungsform
wird das Schalten des Abgasschaltventils 71 mit Priorität gegenüber einer
Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung durchgeführt, falls der Zeitpunkt zum
Schalten des Abgasschaltventils 71 mit dem Zeitpunkt zum
Durchführen
einer Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung zusammenfällt. In der zweiten Ausführungsform
jedoch erhält
in diesem Fall die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung Priorität gegenüber dem
Schalten des Abgasschaltventils 71.
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Die
Abgasstrom-Schaltsteuerung gemäß der zweiten
Ausführungsform
wird im Zusammenhang mit dem Ablaufdiagramm von 12 beschrieben.
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Das
Ablaufdiagramm von 12 zeigt eine Abgasstrom-Schaltsteuerroutine.
Diese Abgasstrom-Schaltsteuerroutine wird vorab im ROM 32 der ECU 30 gespeichert
und von der CPU 34 in regelmäßigen Zeitintervallen ausgeführt.
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Zuerst
bestimmt die CPU 34 in Schritt 201, ob der Zeitpunkt
zum Durchführen
einer Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung gekommen ist ober nicht.
Man beachte, dass die Bedingung zum Durchführen der Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
die gleiche sein kann wie in der ersten Ausführungsform.
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Falls
in Schritt 201 JA herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 202 über
und bestimmt, ob der Zeitpunkt zum Schalten des Abgasschaltventils 71 gekommen
ist oder nicht. Man beachte, dass die Abgasstrom-Schaltbedingung
die gleiche sein kann wie in der ersten Ausführungsform.
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Falls
in Schritt 202 JA herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 203 über
und hemmt das Schalten des Abgasschaltventils 71, auch
wenn der Zeitpunkt zum Schalten des Abgasschaltventils 71 gekommen ist.
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Dann
geht die CPU 34 zu Schritt 204 über und
führt eine
Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung durch, um Abgas, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen
Wert auf der fetten Seite aufweist, in das Filter 22 zu
liefern, so dass das im aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 absorbierte NOx freigesetzt und zu N2 reduziert
wird.
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Man
beachte, dass, falls in Schritt 202 NEIN herauskommt, die
CPU 34 ebenfalls zu Schritt 204 übergeht
und die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung durchführt.
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Die
Reihe von Schritten 201 bis 204 bedeutet, dass
die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung mit Priorität gegenüber dem Schalten des Abgasschaltventils 71 durchgeführt, wird,
wenn der Zeitpunkt zum Schalten des Abgasschaltventils 71 mit
dem Zeitpunkt zum Durchführen
der Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung zusammenfällt, d.h. es bedeutet, dass eine
gleichzeitiges Durchführen
dieser beiden Prozesse verhindert wird.
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Falls
dagegen in Schritt 201 NEIN herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 205 über
und bestimmt, ob der Zeitpunkt zum Schalten des Abgasschaltventils 71 gekommen
ist oder nicht. Wenn in Schritt 205 NEIN herauskommt, beendet
die CPU 34 die Ausführung
dieser Routine.
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Falls
in Schritt 205 JA herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 206 weiter und führt ein Schalten des Abgasschaltventils 71 durch,
um die Richtung des Abgasstroms, der durch das Filter 22 strömt, umzukehren;
wodurch die oxidative Beseitigung der auf dem Filter 22 abgeschiedenen
Partikel 22 erleichtert wird.
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In
einer Modifizierung der vorliegenden Ausführungsform kann auch ein Partikelfilter,
das weder aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel noch NOx-Absorptionsmittel
trägt,
verwendet werden.
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Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf 13 beschrieben.
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In
der Abgasreinigungsvorrichtung der oben genannten ersten Ausführungsform
können
die Partikel im Abgas nicht auf dem Filter 22 abgeschieden werden.
Abhängig
vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors (z.B. einer Geschwindigkeitsverringerung),
könnte
die oxidative Beseitigung der Partikel auf dem Filter 22 nicht
ausreichen, oder die Fähigkeit
zum Beseitigen der Partikel durch Oxidation könnte aufgrund einer niedrigen
Abgastemperatur beeinträchtigt
sein. Um zu verhindern, dass die Partikel auf dem Filter 22 in
einer vorgegebenen Menge oder darüber hinaus abgeschieden werden,
ist ein Verfahren möglich,
um den Abgasstrom zu steuern, so dass der Abgasstrom so strömt, dass
er das Filter 22 umgeht (im Folgenden wird dieses Verfahren
als Filterumgehungssteuerung bezeichnet).
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Wenn
die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung zum Beseitigen von NOx während der
Filterumgehungssteuerung durchgeführt wird, d.h. während das
Abgas so strömt,
dass es das Filter 22 umgeht, wird Abgas, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen Wert
auf der fetten Seite aufweist und das eine große Menge an Kohlenwasserstoff
HC und Kohlenmonoxid CO enthält,
unerwünscht
in die Atmosphäre
abgegeben, ohne das aktiven Sauerstoff abgebende/NOx absorbierende
Mittel 61 zu passieren.
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In
der dritten Ausführungsform
wird, wenn der Zeitpunkt zum Durchführen der Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
während
der Filterumgehungssteuerung kommt, die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
bevorzugt durchgeführt,
und während der
Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung wird das Abgasschaltventil 71 so
geschaltet, dass das Abgas durch das Filter 22 strömt.
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Die
Abgasstrom-Schaltsteuerung gemäß der dritten
Ausführungsform
wird nun im Zusammenhang mit dem Ablaufdiagramm von 13 beschrieben.
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Das
Ablaufdiagramm von 13 zeigt eine Abgasstrom-Schaltsteuerroutine.
Diese Abgasstrom-Schaltsteuerroutine wird vorab im ROM 32 der ECU 30 gespeichert
und von der CPU 34 in regelmäßigen Zeitintervallen ausgeführt.
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Zuerst
bestimmt die CPU 34 in Schritt 301, ob die Bedingung
zum Durchführen
der Filterumgehungssteuerung erfüllt
ist oder nicht. Man beachte, dass anhand des Betriebszustands des
Verbrennungsmotors (d.h. der Geschwindigkeitsverringerung) bestimmt
werden kann, ob die Bedingung zum Durchführen der Filterumgehungssteuerung
erfüllt ist.
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Wenn
in Schritt 301 JA herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 302 über
und bestimmt, ob der Zeitpunkt zum Durchführen einer Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
gekommen ist ober nicht. Man beachte, dass die Bedingung zum Durchführen der Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
die gleiche sein kann wie in der ersten Ausführungsform.
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Wenn
in Schritt 302 JA herauskommt, geht die CPU zu Schritt 303 über. In
Schritt 303 führt
die CPU 34 auch dann keine Filterumgehungssteuerung durch,
wenn die Bedingung zum Durchführen
einer Filterumgehungssteuerung erfüllt sind, sondern schaltet
das Abgasschaltventil 71 so, dass das Abgas durch das Filter 22 strömt. Anders
ausgedrückt, es
wird verhindert, dass das Abgas das Filter 22 umgeht (nicht-neutrale
Ventilstellung).
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Dann
geht die CPU 34 zu Schritt 304 über und
führt eine
Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung durch, um Abgas, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen
Wert auf der fetten Seite aufweist, in das Filter 22 zu
liefern, so dass das im aktiven Sauerstoff abgebenden/NOx absorbierenden
Mittel 61 absorbierte NOx freigesetzt und zu N2 reduziert
wird.
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In
der Reihe von Schritte 301 bis 304 wird die Filterumgehungssteuerung
unterbrochen, wenn der Zeitpunkt zum Durchführen einer Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
während
der Filterumgehungssteuerung kommt, und die Fettgemisch-Spitzenwertsteuerung
wird so durchgeführt,
dass das Abgas durch das Filter 22 strömt. Das heißt, die Reihe von Schritten 301 bis 304 bedeutet,
dass ein gleichzeitiges Ausführen
dieser beiden Prozesse verhindert wird.
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Wenn
dagegen in Schritt 302 NEIN herauskommt, geht die CPU 34 zu
Schritt 305 über
und führt eine
Filterumgehungssteuerung durch, um das Abgasschaltventil 71 in
die Neutralstellung zu schalten. Auf diese Weise wird bewirkt, dass
das Abgas das Filter 22 umgeht, so dass verhindert wird,
dass die Partikel sich auf dem Filter 22 anlagern. Dann
beendet die CPU 34 die Ausführung dieser Routine.
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Man
beachte, dass, wenn in Schritt 301 NEIN herauskommt, die
CPU 34 die Ausführung
dieser Routine beendet. Mit anderen Worten, das Abgasschaltventil 71 wird
gemäß der Normalsteuerung geschaltet.
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Die
Erfindung ist selbst dann ausführbar, wenn
ein Edelmetallkatalysator wie Platin Pt und ein NO-Absorptionsmittel
auf der Trägerschicht,
die auf dem Filter 22 ausgebildet ist, getragen werden.
In diesem Fall ist jedoch die durchgezogene Linie, die die oxidativ
zu beseitigende Partikelmenge G zeigt, in Bezug auf die in 9 Gezeigte
leicht nach rechts verschoben. In diesem Fall wird aktiver Sauerstoff vom
NO2 oder vom SO3,
die an der Oberfläche
des Platins Pt zurückgehalten
werden, abgegeben.
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Darüber hinaus
kann ein Katalysator, der NO2 oder SO3 adsorbieren und zurückhalten kann und ebenso aktiven
Sauerstoff vom adsorbierten NO2 oder SO3 freisetzen kann, als aktiven Sauerstoff
freisetzendes Mittel verwendet werden.
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In
einer Modifizierung der vorliegenden Ausführungsform kann auch ein Partikelfilter,
das weder aktiven Sauerstoff freisetzendes Mittel noch NOx-Absorptionsmittel
trägt,
verwendet werden.
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Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer vierten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform ist
im Wesentlichen der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass ein Katalysator zum Oxidieren der Partikel
nicht auf das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel beschränkt ist,
und dass das Partikelfilter kein NOx-Absorptionsmittel trägt.
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14 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der
Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors entsprechend der
vorliegenden Ausführungsform
zeigt. Die Routine von 14 wird in vorgegebenen Zeitintervallen
während
des Betriebs des Verbrennungsmotors ausgeführt. Wie in 14 dargestellt, wird
beim Starten des Motors in Schritt 401 zunächst bestimmt, ob
der Zeitpunkt zum Schalten des Abgasschaltventils 71 gekommen
ist oder nicht. Falls JA, geht die Routine zu Schritt 402 über. Falls
NEIN, wird die Routine beendet. Zum Beispiel wird die Bestimmung
JA während
einer Geschwindigkeitsverringerung des Motors getroffen, nachdem
eine vorgegebene Zeit vergangen ist, seit dem das Schaltventil 71 geschaltet
worden ist. In Schritt 402 wird bestimmt, ob eine Niedertemperaturverbrennung,
die später
beschrieben wird, durchgeführt
wird oder nicht. Falls JA, geht die Routine zu Schritt 403 über. Falls
NEIN, geht die Routine zu Schritt 404 über. In Schritt 403 wird
das Schalten des Abgasschaltventils 71 verhindert. Genauer
gesagt wird verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 zwischen
der Vorwärtsstromposition (schraffierte
Linie in 3) und der Rückwärtsstromposition (durchgezogene
Linie in 3) geschaltet wird, um zu verhindern,
dass das Abgasschaltventil 71 in die Umgehungsposition
gebracht wird (Punktelinie in 3). In Schritt 404 wird
das Schalten des Abgasschaltventils 71 durchgeführt. Genauer
gesagt wird das Abgasschaltventil 71 aus der Vorwärtsstromposition
in die Rückwärtsstromposition
oder von der Rückwärtsstromposition
in die Vorwärtsstromposition
geschaltet. Gleichzeitig wird bewirkt, dass das Abgasschaltventil 71 die
Umgehungsposition passiert.
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Nachstehend
wird die oben genannte Niedertemperaturverbrennung beschrieben.
In dem in 1 dargestellten Motor nimmt,
wenn die AGR-Rate (Menge an AGR-Gas/(Menge
an AGR-Gas + angesaugte Luftmenge)) steigt, die Menge an erzeugtem
Rauch allmählich
zu und erreicht einen Spitzenwert. Wenn die AGR-Menge weiter erhöht wird,
fällt dann
der Umfang der Raucherzeugung schnell ab. Dies wird mit Bezug auf 15 beschrieben. 15 zeigt
die Beziehung zwischen der ARG-Rate und dem Rauch mit variierendem
Kühlgrad
des AGR-Gases. Man beachte, dass in 15 die
Kurve A den Fall zeigt, wo das AGR-Gas intensiv abgekühlt wurde,
so dass die AGR-Gastemperatur bei etwa 90°C gehalten wurde, Kurve B den
Fall zeigt, wo das AGR-Gas mit einer kleinen Kühlvorrichtung gekühlt wurde,
und Kurve C den Fall zeigt, dass das AGR-Gas nicht zwangsgekühlt wurde.
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Wie
von der Kurve A in 15 dargestellt, erreicht der
Umfang der Raucherzeugung, wenn das AGR-Gas intensiv gekühlt wird,
den Spitzenwert bei einer AGR-Rate
von etwas unter 50 Prozent. In diesem Fall wird kaum Rauch erzeugt,
wenn die ARG-Rate auf etwa 55 Prozent oder mehr steigt. Wie von
der Kurve B in 15 dargestellt, erreicht der Umfang
der Raucherzeugung, wenn das AGR-Gas leicht gekühlt wird, den Spitzenwert bei
einer AGR-Rate von etwas über
50 Prozent. In diesem Fall wird kaum Rauch erzeugt, wenn die ARG-Rate
auf etwa 65 Prozent oder mehr steigt. Wie von der Kurve C in 15 dargestellt,
erreicht der Umfang der Raucherzeugung, wenn das AGR-Gas nicht zwangsgekühlt wird,
den Spitzenwert bei einer AGR-Rate von etwa 55 Prozent. In diesem
Fall wird kaum Rauch erzeugt, wenn die ARG-Rate auf etwa 70 Prozent
oder mehr steigt. Bei einer AGR-Gasrate von 55 Prozent oder mehr
wird kein Rauch erzeugt. Dies liegt daran, dass aufgrund der endothermen
Wirkung des AGR-Gases die Temperatur des Kraftstoffs und des ihn
umgebenden Gases während
der Verbrennung nicht sehr stark ansteigt, d.h. es wird eine Niedertemperaturverbrennung
durchgeführt,
so dass Kohlenwasserstoff nicht zu Ruß anwächst.
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Diese
Niedertemperaturverbrennung ist gekennzeichnet durch die Fähigkeit
zum Reduzieren der NOx-Erzeugungsmenge, während die Raucherzeugung unabhängig vom
Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterdrückt wird.
Anders ausgedrückt,
wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
auf einen fetten Wert verändert
wird, wird der Kraftstoff überschüssig. Da
jedoch die Verbrennungstemperatur auf einer niedrigen Temperatur
gehalten wird, wächst
der überschüssige Kraftstoff
nicht zu Ruß an,
so dass kein Rauch erzeugt wird. Gleichzeitig wird auch NOx nur
in einer äußerst geringen
Menge erzeugt. Wenn dagegen das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen mageren
Wert aufweisen würde,
oder selbst wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis wäre, würde bei
einer hohen Verbrennungstemperatur eine geringe Menge an Ruß erzeugt.
Unter der Niedertemperaturverbrennung wird jedoch die Verbrennungstemperatur
bei einer niedrigen Temperatur gehalten, so dass überhaupt
kein Rauch erzeugt wird und auch NOx nur in einer äußerst geringen
Menge erzeugt wird.
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Bei
dieser Niedertemperaturverbrennung wird die Temperatur des Kraftstoffs
und des ihn umgebenden Gases reduziert, aber die Abgastemperatur
wird erhöht.
Dies wird mit Bezug auf die 16A und 16B beschrieben. Die durchgezogene Linie in 16A zeigt die Beziehung zwischen einer durchschnittlichen
Gastemperatur Tg innerhalb der Brennkammer 5 und eines
Kurbelwinkels bei der Niedertemperaturverbrennung. Die gestrichelte
Linie in 16A zeigt die Beziehung zwischen
einer durchschnittlichen Gastemperatur Tg innerhalb der Brennkammer 5 und
eines Kurbelwinkels bei der Normalverbrennung. Die durchgezogene
Linie in 16B zeigt die Beziehung zwischen
einer Temperatur des Kraftstoffs und des ihn umgebenden Gases Tf
und einem Kurbelwinkel bei der Niedertemperaturverbrennung. Die
gestrichelte Linie in 16B zeigt
die Beziehung zwischen einer Temperatur des Kraftstoffs und des
ihn umgebenden Gases Tf und einem Kurbelwinkel bei der Normalverbrennung.
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Die
Menge an AGR-Gas ist bei der Niedertemperaturverbrennung größer als
bei der Normalverbrennung. Wie in 16A dargestellt,
ist deshalb vor dem Kompressionstotpunkt, d.h. während des Kompressionshubs,
die durchschnittliche Gastemperatur Tg, die von der durchgezogenen
Linie dargestellt wird, höher
als die der Normalverbrennung, die von der gestrichelten Linie dargestellt
wird. Man beachte, dass, wie in 16B dargestellt,
die Temperatur des Kraftstoffs und des ihn umgebenden Gases Tf im
Wesentlichen die gleiche ist wie die durchschnittliche Gastemperatur
Tg. Danach beginnt die Verbrennung nahe dem oberen Totpunkt des
Kompressionshubs. Bei der Niedertemperaturverbrennung steigen die
Temperatur des Kraftstoffs und des ihn umgebenen Gases Tf aufgrund
der endothermen Wirkung des AGR-Gases jedoch nicht sehr stark an, wie
von der durchgezogenen Linie von 16B dargestellt.
Bei der Normalverbrennung ist jedoch eine große Menge an Sauerstoff um den
Kraftstoff herum vorhanden, so dass die Temperatur des Kraftstoffs und
des ihn umgebenden Gases Tf erheblich ansteigt, wie von der gestrichelten
Linie von 16B dargestellt. Somit wird
bei der Normalverbrennung die Temperatur des Kraftstoffs und des
ihn umgebenden Gases Tf beträchtlich
höher als
bei der Niedertemperaturverbrennung. Jedoch ist die Temperatur des
anderen Teils des Gases, d.h. die Temperatur des meisten Gases,
bei der Niedertemperaturverbrennung niedriger als bei der Normalverbrennung. Wie
in 16A dargestellt, ist daher die
mittlere Gastemperatur Tg in der Brennkammer 5 nahe dem oberen
Totpunkt des Kompressionshubs während
einer Niedertemperaturverbrennung im Vergleich zu einer normalen
Verbrennung höher.
Infolgedessen ist, wie in 16A dargestellt,
die Temperatur des verbrannten Gases in der Brennkammer 5 nach
Abschluss der Verbrennung bei einer Niedertemperaturverbrennung
höher als
bei einer normalen Verbrennung. Dementsprechend ist die Abgastemperatur
bei der Niedertemperaturverbrennung hoch.
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Somit
reduziert die Niedertemperaturverbrennung den Umfang der Raucherzeugung,
d.h. die Menge der ausgestoßenen
Partikel, und erhöht
die Abgastemperatur. Durch Umschalten von der normalen Verbrennung
zur Niedertemperaturverbrennung während des Motorbetriebs kann
daher die Partikelabgabemenge reduziert werden sowie die Temperatur
des Partikelfilters 22 erhöht werden. Wenn dagegen die
Verbrennung von der Niedertemperaturverbrennung auf die normale
Verbrennung umgeschaltet wird, wird die Temperatur des Partikelfilters 22 gesenkt.
Gleichzeitig wird jedoch die Partikelabgabemenge erhöht. In jedem
Fall ist es möglich,
die Partikelabgabemenge und die Temperatur des Partikelfilters 22 durch
Schalten zwischen der Normalverbrennung und der Niedertemperaturverbrennung
zu steuern.
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Wenn
das erforderliche Drehmoment TQ des Motors steigt, d.h. wenn die
Kraftstoff-Einspritzmenge steigt, wird die Temperatur des Kraftstoffs
und des ihn umgebenden Gases während
der Verbrennung erhöht.
Deshalb ist es schwierig, eine Niedertemperaturverbrennung durchzuführen. Genauer
kann die Niedertemperaturverbrennung nur bei Niedrig- oder Mittellastbetrieb
des Motors durchgeführt
werden, wobei der Umfang der Wärmeerzeugung,
der aus der Verbrennung resultiert, relativ gering ist. In 17 zeigt
die Region I' die
erste Verbrennung an, in der die Menge an inaktivem Gas in der Brennkammer 5 größer ist
als die Menge an aktivem Gas, die dem Spitzenwert der Rußerzeugungsmenge
entspricht. Anders ausgedrückt,
die Region I' zeigt
eine Betriebsregion an, wo eine Niedertemperaturverbrennung durchgeführt werden
kann. Die Region II' zeigt eine
zweite Verbrennung an, in der die Menge an inaktivem Gas in der
Brennkammer 5 kleiner ist als die Menge an aktivem Gas,
die dem Spitzenwert der Rußerzeugungsmenge
entspricht. Anders ausgedrückt, die
Region II' zeigt
eine Betriebsregion an, wo nur eine Normalverbrennung durchgeführt werden
kann. 18 zeigt das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F, wenn
die Niedertemperaturverbrennung in der Betriebsregion I' durchgeführt wird. 19 zeigt
die Öffnung
der Drosselklappe 17, die Öffnung des AGR-Steuerventils 25,
die ARG-Rate, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, den Zeitpunkt des Einspritzbeginns, den
Zeitpunkt des Einspritzendes und die Einspritzmenge gemäß dem erforderlichen
Moment TQ, wenn eine Niedertemperaturverbrennung im Betriebsbereich
I' durchgeführt wird.
Man beachte, dass 19 u.a. auch den Öffnungsgrad
des Drosselventils 17 beim Durchführen der Normalverbrennung
in der Betriebsregion II' dargestellt.
Aus 17 und 18 geht
hervor, dass, wenn eine Niedertemperaturverbrennung in der Betriebsregion
I' durchgeführt wird, die
ARG-Rate bei 55 Prozent oder darüber
liegt, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
15,5 bis etwa 18 ist. Man beachte, dass, wie oben beschrieben, während der
Niedertemperaturverbrennung in der Betriebsregion I' kaum Rauch erzeugt
wird, auch wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen fetten Wert
verändert
wird.
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Genauer
wird in der vorliegenden Ausführungsform
während
der Niedertemperaturverbrennung, bei der das Abgas mit einem relativ
niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
das Schalten des Abgasschaltventils 71 in Schritt 403 verhindert wird,
so dass verhindert wird, dass das Abgasschaltventil 71 in
die Umgehungsposition gebracht wird. Während einer anderen als der
Niedertemperaturverbrennung, in der das Abgas mit einem relativ
hohen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
wird dagegen ein Schalten des Abgasventils 71 in Schritt 404 durchgeführt, so
dass dieses veranlasst wird, die Umgehungsposition zu passieren.
Obwohl in der Figur nicht dargestellt, wird, wenn der Zeitpunkt
zum Schalten des Abgasschaltventils 71 während der Niedertemperaturverbrennung
erreicht wird, in der das Abgas mit einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
die Verbrennung zuerst von der Niederverbrennung zur Normalverbrennung geschaltet,
wobei das Schalten des Abgasschaltventils 71 verhindert
wird, um den Luft/Kraftstoff-Verhältniswert des Abgases zu erhöhen. Dann
wird ein Schalten des Abgasschaltventils 71 auf die gleiche Weise
wie in Schritt 404 durchgeführt. Wie oben beschrieben,
kann die Niedertemperaturverbrennung während des Niedrig- und Mittellastbetriebs
des Verbrennungsmotors durchgeführt
werden. Die Niedertemperaturverbrennung kann auch durchgeführt werden,
wenn das Partikelfilter 22 mit SOx vergiftet wurde, um
das Partikelfilter 22 zu regenerieren.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
während
der Niedertemperaturverbrennung, bei der das Abgas mit einem relativ
kleinen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
in Schritt 403 verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 in
die Umgehungsposition gebracht wird. Während der Niedertemperaturverbrennung,
in der Abgas mit einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert,
das HC, CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, strömt, kann
somit verhindert werden, dass das Abgas das Partikelfilter 22 umgeht
und somit in die Atmosphäre abgegeben
wird, ohne das Partikelfilter 22 zu passieren.
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Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform ist
im Wesentlichen der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass ein Katalysator zum Oxidieren der Partikel
nicht auf das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel beschränkt ist.
Genauer trägt
das Partikelfilter in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors
entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ein NOx-Absorptionsmittel.
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Das
Verfahren zum Steuern des Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung
des Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Ausführungsform
ist im Wesentlichen das gleiche wie das der vierten Ausführungsform,
die in 14 dargestellt ist. Genauer
wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn
NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt werden soll und eine
Niedertemperaturverbrennung durchgeführt wird, in der Abgas mit
einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert strömt, das Schalten
des Abgasschaltventils 71 auf die gleiche Weise wie in
Schritt 403 verhindert, um zu verhindern, dass das Abgasschaltventil 71 in
die Umgehungsposition gebracht wird. Falls NOx nicht aus dem NOx-Absorptionsmittel
freigesetzt werden muss und eine andere als die Niedertemperaturverbrennung
durchgeführt
wird, bei der das Abgas mit einem relativ hohen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt, wird
das Schalten des Abgasschaltventils 71 auf die gleiche
Weise wie in Schritt 404 durchgeführt, so dass das Abgasschaltventil 71 veranlasst
wird, die Umgehungsposition zu umgehen.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
während
der Niedertemperaturverbrennung, bei der der Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
relativ erniedrigt ist und das NOx-Absorptionsmittel NOx freisetzt,
verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 in die Umgehungsposition
gebracht wird. Daher kann, während das
Abgas zum Freisetzen von NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel strömt, das
einen relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert aufweist und HC, CO,
unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, verhindert werden, dass
das Abgas den Partikelfilter 22 umgeht und somit in die
Atmosphäre
abgegeben wird, ohne das Partikelfilter 22 zu passieren.
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Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform
ist im Wesentlichen der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass ein Katalysator zum Oxidieren der Partikel
nicht auf das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel beschränkt ist,
und dass das Partikelfilter kein NOx-Absorptionsmittel trägt.
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20 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der
Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors entsprechend der
vorliegenden Ausführungsform
zeigt. Die Routine von 20 wird in vorgegebenen Zeitintervallen
während
des Betriebs des Verbrennungsmotors ausgeführt. Wie in 20 dargestellt,
wird zu Beginn der Routine in Schritt 401 zunächst bestimmt, ob
der Zeitpunkt zum Schalten des Abgasschaltventils 71 gekommen
ist oder nicht. Falls JA, geht die Routine zu Schritt 501 über. Falls
NEIN, wird die Routine beendet. Zum Beispiel wird die Bestimmung
JA während
einer Geschwindigkeitsverringerung des Motors getroffen, nachdem
eine vorgegebene Zeit vergangen ist, seitdem das Schaltventil 71 geschaltet worden
ist. In Schritt 501 wird bestimmt, ob eine Niedertemperaturverbrennung
mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
von 8 zu 24, das später
beschrieben wird, durchgeführt
wird oder nicht. Falls JA, geht die Routine zu Schritt 403 über. Falls
NEIN, geht die Routine zu Schritt 404 über. In Schritt 403 wird
ein Schalten des Abgasschaltventils verhindert. Genauer gesagt wird
verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 zwischen der
Vorwärtsstromposition
(schraffierte Linie in 3) und der Rückwärtsstromposition (durchgezogene
Linie in 3) geschaltet wird, um zu verhindern,
dass das Abgasschaltventil 71 in die Umgehungsposition
gebracht wird (Punktelinie in 3). In Schritt 404 wird
das Schalten des Abgasschaltventils 71 durchgeführt. Genauer
gesagt wird das Abgasschaltventil 71 aus der Vorwärtsstromposition
in die Rückwärtsstromposition
oder von der Rückwärtsstromposition
in die Vorwärtsstromposition geschaltet.
Gleichzeitig wird bewirkt, dass das Abgasschaltventil 71 die
Umgehungsposition passiert.
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Genauer
wird in der vorliegenden Ausführungsform
während
der Niedertemperaturverbrennung bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
8 zu 24, bei der das Abgas mit einem relativ kleinen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
das Schalten des Abgasschaltventils 71 in Schritt 403 verhindert,
so dass verhindert wird, dass das Abgasschaltventil 71 in
die Umgehungsposition gebracht wird. Während einer anderen als der
Niedertemperaturverbrennung mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
8 zu 24, in der das Abgas mit einem relativ hohen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
wird dagegen ein Schalten des Abgasventils 71 in Schritt 404 durchgeführt, so
dass es veranlasst wird, die Umgehungsposition zu umgehen. Obwohl
in der Figur nicht dargestellt, wird, wenn der Zeitpunkt zum Schalten
des Abgasschaltventils 71 während der Niedertemperaturverbrennung
bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
von 8 zu 24 erreicht wird, in der das Abgas mit einem relativ niedrigen
Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
die Verbrennung zuerst von der Niederverbrennung mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
8 zu 24 zur Normalverbrennung geschaltet, wobei das Schalten des Abgasschaltventils 71 verhindert
wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu erhöhen. Dann
wird ein Schalten des Abgasschaltventils 71 auf die gleiche
Weise wie in Schritt 404 durchgeführt. Wie oben beschrieben,
kann die Niedertemperaturverbrennung bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 8
zu 24 während
des Niedrig- und Mittellastbetriebs des Verbrennungsmotors durchgeführt werden.
Die Niedertemperaturverbrennung kann auch durchgeführt werden,
wenn das Partikelfilter 22 mit SOx vergiftet wurde, um
das Partikelfilter 22 zu regenerieren.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
während
der Niedertemperaturverbrennung, mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
8 zu 24, bei der das Abgas mit einem relativ kleinen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
in Schritt 403 verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 in
die Umgehungsposition gebracht wird. Während der Niedertemperaturverbrennung
mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
von 8 zu 24, in der Abgas mit einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
das HC, CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, kann somit
verhindert werden, dass das Abgas den Partikelfilter 22 umgeht
und somit in die Atmosphäre
abgegeben wird, ohne das Partikelfilter 22 zu passieren.
-
Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer siebten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform ist
im Wesentlichen der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass ein Katalysator zum Oxidieren der Partikel
nicht auf das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel beschränkt ist.
Genauer trägt
das Partikelfilter in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors
entsprechend der vorliegenden Ausführungsform das NOx-Absorptionsmittel.
-
Das
Verfahren zum Steuern des Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung
des Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Ausführungsform
ist im Wesentlichen das gleiche wie das der sechsten Ausführungsform,
die in 20 dargestellt ist. Genauer
wird in der vorliegenden Ausführungsform,
wenn NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel
freigesetzt werden soll und eine Niedertemperaturverbrennung mit
einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
von 8 zu 24 durchgeführt
wird, in der das Abgas mit einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt, das
Schalten des Abgasschaltventils 71 auf die gleiche Weise
wie in Schritt 403 verhindert, um zu verhindern, dass das
Abgasschaltventil 71 in die Umgehungsposition gebracht
wird. Falls NOx nicht aus dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt
werden muss und eine andere als die Niedertemperaturverbrennung
bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
von 8 zu 24 durchgeführt
wird, bei der das Abgas mit einem relativ hohen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
strömt,
wird das Schalten des Abgasschaltventils 71 auf die gleiche
Weise wie in Schritt 404 durchgeführt, so dass das Abgasschaltventil 71 veranlasst
wird, die Umgehungsposition zu passieren.
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
während
der Niedertemperaturverbrennung, bei der der Luft/Kraftstoff-Verhältniswert
relativ erniedrigt ist und das NOx-Absorptionsmittel NOx freisetzt,
verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 in die Umgehungsposition
gebracht wird. Daher kann, während Abgas
zum Freisetzen von NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel strömt, das
ein relativ niedriges Luft/Kraftstoff-Verhältnis
aufweist und HC, CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, verhindert
werden, dass das Abgas den Partikelfilter 22 umgeht und
somit in die Atmosphäre
abgegeben wird, ohne das Partikelfilter 22 zu passieren.
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Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer achten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform ist
im Wesentlichen der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass ein Katalysator zum Oxidieren der Partikel
nicht auf das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel beschränkt ist,
und dass das Partikelfilter kein NOx-Absorptionsmittel trägt.
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21 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der
Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors entsprechend der
vorliegenden Ausführungsform
zeigt. Die Routine von 21 wird in vorgegebenen Zeitintervallen
während
des Betriebs des Verbrennungsmotors ausgeführt. Wie in 21 dargestellt,
wird in Schritt 401 zunächst
bestimmt, ob der Zeitpunkt zum Schalten des Abgasschaltventils 71 gekommen
ist oder nicht. Falls JA, geht die Routine zu Schritt 402 über. Falls
NEIN, wird die Routine beendet. Zum Beispiel wird die Bestimmung
JA während
einer Geschwindigkeitsverringerung des Motors getroffen, nachdem
eine vorgegebene Zeit vergangen ist, seit dem das Schaltventil 71 geschaltet
worden ist. In Schritt 402 wird bestimmt, ob gerade eine
Niedertemperaturverbrennung durchgeführt wird oder nicht. Falls
JA, geht die Routine zu Schritt 601 über. Falls NEIN, geht die Routine
zu Schritt 404 über.
In Schritt 601 wird aufgrund eines Ausgabewerts eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors
(nicht dargestellt) zum Erfassen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
bestimmt, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, d.h. das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das ins Partikelfilter 22 strömt, einen
Wert auf der mageren Seite aufweist. Falls NEIN, geht die Routine
zu Schritt 403 über.
Falls JA, geht die Routine zu Schritt 404 über. In
Schritt 403 wird das Schalten des Abgasschaltventils 71 verhindert.
Genauer gesagt wird verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 zwischen
der Umgehungsposition (gepunktete Linie in 3) und der
Vorwärtsstromposition
(gestrichelte Linie in 3) und der Rückwärtsstromposition (durchgezogene
Linie in 3) geschaltet wird. In Schritt 404 wird
das Schalten des Abgasschaltventils 71 durchgeführt. Genauer
gesagt wird das Abgasschaltventil 71 aus der Vorwärtsstromposition
in die Rückwärtsstromposition
oder von der Rückwärtsstromposition in
die Vorwärtsstromposition
umgeschaltet. Gleichzeitig wird bewirkt, dass das Abgasschaltventil 71 die Umgehungsposition
passiert.
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Anders
ausgedrückt,
in der vorliegenden Ausführungsform
wird während
der Niedertemperaturverbrennung, in der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases einen stöchiometrischen
oder fetten Wert aufweist, das Schalten des Abgasschaltventils 71 in
Schritt 403 verhindert, so dass verhindert wird, dass das
Abgasschaltventil 71 in die Umgehungsposition gebracht
wird. Falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases dagegen mager
ist, oder während einer
anderen als der Niedertemperaturverbrennung, wird das Schalten des
Abgasschaltventils 71 in Schritt 404 durchgeführt, so
dass das Abgasschaltventil veranlasst wird, die Umgehungsposition
zu passieren. Obwohl in der Figur nicht dargestellt, wird, wenn
der Zeitpunkt zum Schalten des Abgasschaltventils 71 während der
Niedertemperaturverbrennung erreicht wird, in der der Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases stöchiometrisch oder
fett wird, die Verbrennung zuerst von der Niederverbrennung zur
Normalverbrennung geschaltet, wobei das Schalten des Abgasschaltventils 71 verhindert
wird, um das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des
Abgases zu erhöhen.
Dann wird ein Schalten des Abgasschaltventils 71 auf die
gleiche Weise wie in Schritt 404 durchgeführt. Man
beachte, dass die Niedertemperaturverbrennung während des Niedrig- und Mittellastbetriebs
des Verbrennungsmotors durchgeführt
werden kann. Die Niedertemperaturverbrennung kann auch durchgeführt werden,
wenn das Partikelfilter 22 mit SOx vergiftet wurde, um
das Partikelfilter 22 zu regenerieren.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
während
der Niedertemperaturverbrennung, bei der der Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases stöchiometrisch
oder fett ist, in Schritt 403 verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 in
die Umgehungsposition gebracht wird. Während der Niedertemperaturverbrennung,
in der Abgas mit einem relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältnis strömt, das
HC, CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, kann
somit verhindert werden, dass das Abgas den Partikelfilter 22 umgeht
und somit in die Atmosphäre
abgegeben wird, ohne das Partikelfilter 22 zu passieren.
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Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer neunten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform
ist im Wesentlichen der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass ein Katalysator zum Oxidieren der Partikel
nicht auf das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel beschränkt ist.
Genauer trägt
das Partikelfilter in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors
entsprechend der vorliegenden Ausführungsform das NOx-Absorptionsmittel.
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Das
Verfahren zum Steuern des Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung
des Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Ausführungsform
ist im Wesentlichen das gleiche wie das der in 21 dargestellten
achten Ausführungsform.
Genauer wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn NOx aus dem
NOx-Absorptionsmittel freigesetzt werden soll und eine Niedertemperaturverbrennung
durchgeführt
wird, in der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases einen stöchiometrischen
oder fetten Wert aufweist, das Schalten des Abgasschaltventils 71 auf
die gleiche Weise wie in Schritt 403 verhindert, um zu
verhindern, dass das Abgasschaltventil 71 in die Umgehungsposition
gebracht wird. Falls dagegen NOx nicht aus dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt
werden muss und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases einen Wert
auf der mageren Seite aufweist oder eine andere als die Niedertemperaturverbrennung
durchgeführt
wird, wird das Schalten des Abgasschaltventils 71 auf die
gleiche Weise wie in Schritt 404 durchgeführt, so
dass das Abgasschaltventil 71 veranlasst wird, die Umgehungsposition
zu passieren.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
während
der Niedertemperaturverbrennung, bei der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf
einen stöchiometrischen
oder fetten Wert gebracht wird und das NOx-Absorptionsmittel NOx
freisetzt, verhindert, dass das Abgasschaltventil 71 in
die Umgehungsposition gebracht wird. Daher kann, während Abgas zum
Freisetzen von NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel strömt, das
einen relativ niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältniswert aufweist und HC,
CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, verhindert
werden, dass das Abgas den Partikelfilter 22 umgeht und
somit in die Atmosphäre
abgegeben wird, ohne das Partikelfilter 22 zu passieren.
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Nachstehend
wird eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors entsprechend
einer zehnten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform
ist im Wesentlichen der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass ein Katalysator zum Oxidieren der Partikel
nicht auf das aktiven Sauerstoff freisetzende Mittel beschränkt ist.
Genauer trägt
das Partikelfilter in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors
entsprechend der vorliegenden Ausführungsform das NOx-Absorptionsmittel.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird das Abgasschaltventil 71 normalerweise in die Umgehungsposition
gebracht, wenn die Partikeloxidationskapazität des Partikelfilters 22 unter
einem vorgegebenen Niveau liegt. Ein Schwellenwert als vorgegebenes
Niveau kann so gesetzt werden, dass ein Wert, der zeigt, dass die
Partikeloxidationsfähigkeit des
Partikelfilters 22 tatsächlich
abgenommen hat, oder er kann auf einen Wert gesetzt werden, der zeigt,
dass die Partikeloxidierungsreaktion des Partikelfilters 22 noch
nicht reduziert wurde, aber möglicherweise
reduziert wird. Falls dagegen NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel
freigesetzt werden soll, wird verhindert, dass das Ventil in den
Umgehungsmodus gebracht wird, selbst wenn die Partikeloxidationskapazität des Partikelfilters 22 unter
dem vorgegebenen Niveau liegt.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform kann
in der Regel, wenn die Partikeloxidationskapazität des Partikelfilters 22 unter
dem vorgegebenen Niveau liegt, ein Anstieg der Menge der angelagerten Partikel
auf dem Partikelfilter 22 unterdrückt werden, der eine Folge
davon ist, dass das Abgas, das möglicherweise
Partikel enthält,
das Partikelfilter 22 passiert. Darüber hinaus kann in dem Fall,
dass NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel
freigesetzt werden soll, verhindert werden, dass Abgas, das HC,
CO, unverbrannten Kraftstoff und dergleichen enthält, um NOx aus
dem NOx-Absorptionsmittel freizusetzen, das Partikelfilter 22 umgeht
und somit direkt in die Atmosphäre
abgegeben wird, selbst wenn die Partikeloxidationsfähigkeit
des Partikelfilters 22 unter dem vorgegebenen Niveau liegt.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug davon auf deren bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die
bevorzugten Ausführungsformen
oder Konstruktionen beschränkt
ist. Im Gegenteil soll die Erfindung verschiedene Modifikationen
und gleichwertige Anordnungen abdecken. Obwohl die verschiedenen Elemente
der bevorzugten Ausführungsformen
in verschiedenen Kombinations- und Konfigurationsbeispielen dargestellt
sind, liegen auch andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich von mehr,
weniger oder nur einem einzigen Element(en) ebenfalls im Gedanken
und Bereich der Erfindung.