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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung, eines
mit einer Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung verbundenen Verbrennungsmotors
nach den Ansprüchen
1 und 8.
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Das Kraftstoffverbrauchsverhalten
von Motor und Fahrzeug kann durch Magermix-Verbrennungsmotoren verbessert
werden. Zur Reduzierung von Emissionen werden diese Magermixmotoren
mit Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlungen verbunden, welche als
zur Reduzierung von CO, HC und NOx optimierte Dreiwegekatalysatoren
bekannt sind. Beim Betrieb mit unterstöchiometrischen Luft-/Kraftstoffgemischen
wird typischerweise ein als NOx-Abscheider
oder -Katalysator bekannter weiterer Dreiwegekatalysator stromab
vom (ersten) Dreiwegekatalysator angeschlossen, wobei der NOx-Abscheider zur
weiteren Reduzierung der NOx optimiert wird. Der NOx-Abscheider
speichert typischerweise NOx, wenn der Motor im Magerbereich arbeitet
und gibt zu reduzierende NOx frei, wenn der Motor im fetten Bereich
oder in der Nähe
des stöchiometrischen
Verhältnisses
arbeitet.
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Ein Verfahren zur Steuerung eines
Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus der
EP
0 733 786 A2 bekannt.
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Darin wird vorgeschlagen, zur Freisetzung oder
Spülung
gespeicherter NOx den Motor im fetten Bereich zu betreiben, bis
ein stromab des NOx-Abscheiders angeordneter Luft-/Kraftstoffsensor
ein fettes Luft-/Kraftstoffverhältnis
meldet. Mit anderen Worten wird, während das in den NOx-Abscheider eintretende
Luft-/Kraftstoffverhältnis
fett ist, das Ausgangs-Luft-/Kraftstoffverhältnis, das den NOx-Abscheider verläßt, solange
in der Nähe
des stöchiometrischen
Verhältnisses
liegen, bis der größte Teil
der abgelagerten NOx freigegeben wird. Wenn das stromab anliegende
Luft-/Kraftstoffverhältnis fett wird,
sind wenig gespeicherte NOx vorhanden, somit werden Kohlenwasserstoffe
nicht zur Reduzierung von NOx genutzt und treten aus. Anders ausgedrückt wird
der NOx-Abscheider von gespeicherten NOx gereinigt. Anschließend kann
das Luft-/Kraftstoffverhältnis
des Motors wieder mager werden, und der NOx-Abscheider kann wieder
NOx aufnehmen.
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Nachteilig ist bei dem obigen Ansatz
jedoch, daß regelmäßig zuviel
Kraftstoff zur Spülung
eingesetzt wird, wenn der Luft-/Kraftstoffsensor
stromab von NOx-Abscheider angeordnet wird. Mit anderen Worten wird
es immer eine gewisse Menge von fettem Abgas im Auspuffsystem geben,
wenn eine Spülung
beendet wird, da es von dem Zeitpunkt, zu dem Kraftstoff eingespritzt
wird, bis zum Erreichen des Luft-/Kraftstoffsensors immer eine Verzögerung gibt. Der
gesamte Kraftstoff in diesem Abschnitt fetten Abgases ist Überschuß und beeinträchtigt die
Kraftstoffökonomie.
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Als Versuch zur Beseitigung der vorstehenden
Nachteile ist ein weiterer Ansatz der, den Luft-/Kraftstoffsensor
irgendwo im NOx-Abscheider anzuordnen. Mit anderen Worten kann der Luft-/Kraftstoffsensor
an einer Stelle zwei Drittel von der Front des NOx-Abscheiders entfernt
angeordnet werden. Auf diese Weise ist immer noch einiges Katalysatormaterial
nach dem Luft-/Kraftstoffsensor zur Verwendung des Überschußkraftstoffs
im fetten Abgas vorhanden.
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Um jedoch optimale Leistung zu erhalten, sollte
die Sensorlage in Abhängigkeit
vom Abgasmassenstrom gewählt
werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, sollte der Sensor bei
hohen Abgasmassenströmen
näher an
der Front des Katalysators liegen, da eine größere Menge Kraftstoff im Abgas
gespeichert wird. Analog sollte der Sensor bei geringen Abgasmassenströmen näher an der
Rückseite
des Katalysators angeordnet werden. Da lediglich eine Lage praktisch
möglich
ist, verschlechtert sich die Leistung.
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Aus der
US 5,839,275 ist es weiterhin bekannt,
im Betrieb eines Magermotors mit nachgeschaltetem NOx-Abscheider
temperaturabhängig
zusätzlichen
Kraftstoff einzuspritzen, um die Temperatur des NOx-Abscheiders
in einem bevorzugten Bereich zu halten. Immer wenn die Temperatur
unter einen Schwellwert fällt,
wird zusätzlicher
Kraftstoff eingespritzt. Auch hier kann es jedoch zu übermäßigem Kraftstoffverbrauch
kommen.
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Aus der
US 5,778,666 ist ein Kraftstoffsteuerungssystem
für Verbrennungsmotoren
bekannt, das zur Spülung
eines NOx-Abscheiders
ebenfalls intervallmäßig das üblicherweise
magere Gemisch umschaltet auf ein fettes Gemisch. Es kann jedoch
auch hier zu den zuvor genannten Problemen kommen.
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Schließlich wird gemäß der Schrift
US 5,483,795 ähnlich der
zuvor beschriebenen Steuerung der Spülvorgang für den NOx-Abscheider eines Magermixmotors in Abhängigkeit
eines stromab des NOx-Abscheiders vorgesehenen Sauerstoffsensors gesteuert.
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Durch den Zeitversatz kann es jedoch
auch hier zu einer Überspülung kommen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, den Spülvorgang zur Spülung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung,
die einem üblicherweise
im mageren Bereich betriebenen Verbrennungsmotor nachgeschaltet
ist, dahingehend zu verbessern, daß gegen Ende des Spülvorgangs
ein Überspülen vermieden
und demzufolge eine verbesserte Kraftstoffökonomie erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe durch eine
Steuervorrichtung gemäß Patentanspruch 8
gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, daß zunächst die
für die
Spülung
der Abgasnachbehandlungsvorrichtung insgesamt erforderliche Kraftstoffmenge
abgeschätzt
wird, daß sodann
der Motor bei einem fetten Luft-/Kraftstoffgemisch solange betrieben
wird, bis ein vorbestimmter Bruchteil der zuvor geschätzten Kraftstoffmenge
zugeführt
ist. Schließlich
wird daran anschließend
der Motor bei einem weniger fetten, jedoch immer noch fetten Gemisch
betrieben, um den Spülvorgang
zu Ende zu bringen. Diese Aufteilung des Spülvorgangs in zwei unterschiedliche
Intervalle mit unterschiedlich fetten Luft-/Kraftstoffgemischen hat den Vorteil,
daß einerseits
durch das zunächst
sehr fette Gemisch der Spülvorgang
sehr schnell bewerkstelligt werden kann. Andererseits wird durch
das Zurückfahren
des fetten Gemischs gegen Ende des Spülvorgangs ein Überspülen vermieden
und demzufolge eine verbesserte Kraftstoffökonomie erreicht.
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Durch adaptive Anpassung des ersten
fetten Intervalls ist es möglich,
wiederum den Katalysator zu berücksichtigen,
wobei gleichzeitig die Zeit des fetten Betriebs minimiert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der
mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigen
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1 und 2 Blockdiagramme von Ausführungsbeispielen,
mit denen die Erfindung vorteilhafterweise genutzt wird;
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3 bis 6 Flußdiagramme mit hohem Niveau
verschiedener Betriebsvorgänge,
die von einem Teil der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele
ausgeführt
werden; und
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7 eine
Graphik mit der Darstellung des Betriebs nach der Erfindung.
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Ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor mit
Direkteinspritzung 10, welcher eine Mehrzahl von Verbrennungsräumen aufweist,
wird, wie in 1 gezeigt,
durch ein elektronisches Motorsteuergerät 12 gesteuert. Der
Verbrennungsraum 30 des Motors 10 weist Verbrennungsraumwände 32 mit
darin angeordneten Kolben 36 auf, welche mit der Kurbelwelle 40 verbunden
sind. In diesem besonderen Beispiel weist der Kolben 36 eine
(nicht gezeigte) Aussparung oder Vertiefung auf, um bei der Bildung
von geschichteten Luft- und Kraftstoffladungen zu helfen. Der Verbrennungsraum 30 ist
mit einem Ansaugkrümmer 44 und
einem Auspuffkrümmer 48 über jeweilige
(nicht gezeigte) Einlaßventile 52a und 52b und
(nicht gezeigte) Auslaßventile 54a und 54b verbunden.
Ein Kraftstoffinjektor 66 ist direkt mit dem Verbrennungsraum 30 verbunden
und spritzt flüssigen
Kraftstoff proportional zur Pulsweite eines von dem Steuergerät 12 über einen
konventionellen elektronischen Treiber 68 erhaltenen Signals
direkt in den Verbrennungsraum ein. Der Kraftstoff wird über ein
(nicht gezeigtes) an sich bekanntes Hochdruckkraftstoffsystem, das
einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoffverteilerleitung
aufweist, dem Kraftstoffinjektor 66 zugeführt.
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Der Ansaugkrümmer 44 ist über die
Drosselklappe 62 mit dem Drosselkörper 58 verbunden.
Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel
ist die Drosselklappe 62 mit einem Elektromotor 94 in
der Weise verbunden, daß die
Stellung der Drosselklappe durch das Steuergerät 12 über den
Elektromotor 94 gesteuert wird. Diese Konfiguration wird üblicherweise
als elektronisches Gaspedal (ETC) bezeichnet, was auch während der
Leerlaufsteuerung verwendet wird. In einem (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsbeispiel,
welches dem Fachmann an sich bekannt ist, wird ein Luftbypassdurchlaß parallel zu
der Drosselklappe 62 angeordnet, um während der Leerlaufsteuerung über ein
in dem Luftdurchlaß angeordnetes
Drosselklappenventil den induzierten Luftstrom zu steuern.
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Ein Abgassauerstoffsensor 76 ist
stromauf vom Katalysator 70 mit dem Auspuffkrümmer 48 verbunden.
In diesem besonderen Beispiel liefert der Sensor 76 das
UEGO-Signal zum Steuergerät 12, welcher
das UEGO-Signal in ein relatives Luft-/Kraftstoffverhältnis λ umwandelt. Das UEGO-Signal
wird vorteilhafterweise bei der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Regelung
in einer solchen Weise genutzt, daß das durchschnittliche Luft-/Kraftstoffverhältnis, wie hierin
später
beschrieben, bei einem gewünschten Luft-/Kraftstoffverhältnis gehalten
wird. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Sensor 76 ein
(nicht gezeigtes) EGO-Signal liefern, welches angibt, ob das Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnis entweder
unterstöchiometrisch
oder überstöchiometrisch ist.
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Ein an sich bekanntes kontaktloses
Zündsystem 88 liefert
als Reaktion auf das Vorzündungssignal
SA aus dem Steuergerät 12 über eine
Zündkerze 92 Zündfunken
zum Verbrennungsraum 30.
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Durch Steuerung des Einspritzzeitpunkts
bewirkt das Steuergerät 12,
daß der
Verbrennungsraum 30 entweder in einem homogenen Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modus
oder in einem geschichteten Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modus arbeitet. Im geschichteten
Modus aktiviert das Steuergerät 12 während des
Verdichtungshubs des Motors den Kraftstoffinjektor 66,
so daß Kraftstoff
direkt in die Vertiefung des Kolbens 36 eingespritzt wird.
Dadurch werden stratifizierte Luft-/Kraftstoffverhältnis-Schichten
gebildet. Die Schichten, die am nächsten an der Zündkerze
liegen, enthalten ein stöchiometrisches
Gemisch oder ein leicht überstöchiometrisches
Gemisch, und die daran anschließenden
Schichten enthalten zunehmend magerere Gemische. Während des
homogenen Modus aktiviert das Steuergerät 12 den Kraftstoffinjektor 66 während des
Ansaughubs in der Weise, daß eine
im wesentlichen homogenes Luft-/Kraftstoffverhältnis-Mischung gebildet wird,
wenn der Zündstrom
durch das Zündsystem
der Zündkerze
zugeführt
wird. Das Steuergerät 12 steuert
die vom Kraftstoffinjektor 66 zugeführte Kraftstoffmenge in der
Weise, daß die
homogene Luft/Kraftstoffverhältnis-Mischung
im Verbrennungsraum 30 so gewählt werden kann, daß sie im
wesentlichen bei (oder in der Nähe
von) dem stöchiometrischen
Wert, einem überstöchiometrischen
Wert oder einem unterstöchiometrischen
Wert liegt. Ein Betrieb im wesentlichen bei dem (oder nahe beim)
stöchiometrischen
Verhältnis
bezieht sich auf konventionelle oszillierende Steuerung im geschlossenen
Kreis um das stöchiometrische
Verhältnis
herum. Die geschichtete Luft-/Kraftstoffverhältnis-Mischung
wird immer bei einem unterstöchiometrischen
Wert liegen, wobei das genaue Luft-/Kraftstoffverhältnis eine Funktion der zum
Verbrennungsraum 30 zugeführten Kraftstoffmenge ist.
Ein zusätzlicher
gesplit teter Betriebsmodus, bei dem während des Ansaughubs zusätzlicher Kraftstoff
eingespritzt wird, während
in dem geschichteten Modus gearbeitet wird, ist ebenfalls verfügbar, wobei
ferner ein kombinierter homogener oder gesplitteter Modus ebenso
verfügbar
ist.
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Ein Stickoxid(NOx)-Absorber oder
-Abscheider 72 ist stromab vom Katalysator 70 angeordnet. Der
N0x-Abscheider 72 absorbiert NOx, wenn der Motor 10 im
Magermixbetrieb betrieben wird. Die absorbierten NOx werden anschließend mit
HC reagiert und während
eines NOx-Spülzyklus
katalysiert, wenn das Steuergerät 12 den
Motor 10 veranlaßt,
entweder in einem überstöchiometrischen
Modus oder in einem nahezu stöchiometrischen
Modus zu arbeiten.
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Das Steuergerät 12 ist gemäß 1 ein an sich bekannter
Mikrocomputer, welcher aufweist: eine Mikroprozessoreinheit 102,
Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104,
ein elektronisches Speichermedium für Arbeitsprogramme und Kalibrierwerte,
in diesem besonderen Beispiel dargestellt als Todspeicherchip 106,
einen Informationsspeicher mit wahlfreiem Zugang (RAM) 108,
einen Hilfsspeicher 110 und einen konventionellen Datenbus.
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Das Steuergerät 12 empfängt zusätzlich zu den
vorstehend beschriebenen Signalen verschiedene Signale von mit dem
Motor 10 verbundenen Sensoren, und zwar: Messung des induzierten
Luftmassenstroms (MAF) aus dem mit dem Drosselklappenkörper 58 verbundenen
Luftmassenstromsensor 100; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) aus
dem mit der Kühlmuffe 114 verbundenen
Temperatursensor; ein Profil-Zündabgriffsignal
(PIP) aus einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hall-Effektsensor 118 und eine
Angabe der Motordrehzahl (RPM), der Drosselklappenstellung TP aus
dem Drosselklappenstellungssensor 120 sowie ein absolutes
Ansaugkrümmerdrucksignal
(MAP) aus dem Sensor 122.
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Das Motordrehzahlsignal RPM wird
aufgrund des PIP-Signals vom Steuergerät 12 in einer an sich bekannten
Weise generiert, und das Ausaugkrümmerdrucksignal (MAP) liefert
eine Angabe der Motorlast.
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In diesem besonderen Beispiel werden
die Temperatur Tcat des Katalysators 70 und die Temperatur
Ttrp des NOx-Abscheiders 72 in der Weise aus dem Motorbetrieb
abgeleitet, wie dies im US-Patent Nr. 5.414.994 offengelegt wird,
dessen Beschreibung insoweit hierin durch Bezugnahme darauf übernommen
wird. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Temperatur
Tcat von einem Temperatursensor 124 geliefert, und die
Temperatur Ttrp wird von einem Temperatursensor 126 geliefert.
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Das Kraftstoffsystem 130 ist über ein
Rohr 132 mit dem Ansaugkrümmer 44 verbunden.
(Nicht gezeigte) im Kraftstoffsystem 130 erzeugte Kraftstoffdämpfe passieren
das Rohr 132 und werden über das Spülventil 134 gesteuert.
Das Spülventil 134 erhält das Steuersignal
PRG aus dem Steuergerät 12.
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Der Abgassensor 140 ist
ein Sensor, der zwei Ausgangssignale abgibt. Das erste Ausgangssignal
(SIGNAL1) und das zweite Ausgangssignal (SIGNAL2) werden beide jeweils
vom Steuergerät 12 erhalten.
Der Abgassensor 140 kann ein an sich bekannter Sensor sein,
welcher in der Lage ist, sowohl das Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnis wie auch die Stickoxidkonzentration
anzugeben.
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Bei einem Ausführungsbeispiel gibt das SIGNAL1
das Auspuff-Luft-/Kraftstoffverhältnis und das
SIGNAL2 die Stickoxidkonzentration an. In diesem Ausführungsbeispiel
weist der Sensor 140 eine erste (nicht gezeigte) Kammer
auf, in die zunächst Abgas
eintritt und wo eine Messung des Sauerstoffpartialdrucks aus einem
ersten Pumpstrom generiert wird. Demzufolge wird in der ersten Kammer
der Sauerstoffpartialdruck des Ab gases auf einen vorherbestimmten
Wert eingestellt. Das Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnis kann
dann auf der Grundlage dieses ersten Pumpstroms angegeben werden.
Als nächstes
tritt das Abgas in eine zweite (nicht gezeigte) Kammer ein, wo NOx
zerlegt und durch einen zweiten Pumpstrom unter Verwendung des vorherbestimmten
Wertes gemessen wird. Die Stickoxidkonzentration kann dann auf der
Grundlage dieses zweiten Pumpstroms angegeben werden.
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In 2 wird
ein Motor mit Einlaßkanaleinspritzung 11 gezeigt,
bei dem Kraftstoff durch den Injektor 66 in den Ansaugkrümmer 44 eingespritzt
wird. Der Motor 11 wird im wesentlichen bei einem stöchiometrischen, überstöchiometrischen
oder unterstöchiometrischen
Verhältnis
homogen betrieben. Kraftstoff wird zum Kraftstoffinjektor 66 durch
ein an sich bekanntes (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem mit einem
Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und einer Kraftstoffverteilerleitung
zugeführt.
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Der Fachmann wird erkennen, daß die Verfahren
nach der Erfindung sowohl bei Motor mit Einlaßkanaleinspritzung wie auch
bei Direkteinspritzmotoren vorteilhaft verwendet werden können.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird nun eine Routine zur Steuerung
des Motors beschrieben. Zunächst
wird bei Schritt 300 ermittelt, ob der Motor im Magermixbetrieb
arbeitet. Ist die Antwort auf Schritt 300 JA, setzt sich die Routine
zu Schritt 310 fort, wo ermittelt wird, ob ein NOx-Spülzyklus
erforderlich ist. Typischerweise ist ein NOx-Spülzyklus erforderlich, wenn
eine Menge an in dem Abscheider 72 gespeicherten NOx einen
vorherbestimmten Wert erreicht oder wenn eine von aus dem Abscheider 72 in
der Distanz abgegebenen NOx-Menge einen vorherbestimmten Wert erreicht.
Ist die Antwort bei Schritt 310 JA, setzt sich die Routine zu Schritt
312 fort, wo der Motor bei einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben
wird. Auf diese Weise werden die in dem Abscheider 72 und
dem Katalysator 70 gespeicherten NOx reduziert. Typischerweise
liegt das erste fette Luft-/Kraftstoffverhältnis ungefähr bei einem relativen Luft-/Kraftstoffverhältnis von
0,7. Anschließend
wird bei Schritt 314 geprüft,
ob der verwendete Spülkraftstoff
(pfu) größer ist
als der obere Kraftstoffschwellenwert hi_pg_fuel. Die obere Kraftstoffschwelle
wird, wie hierin später
unter besonderer Bezugnahme auf 6 beschrieben,
ermittelt. Mit anderen Worten, wenn der Überschußkraftstoff, der in dem Abscheider 72 eingegeben
wird, größer ist
als die obere Kraftstoffschwelle, wird der Motorbetrieb so geändert, daß er bei
einem zweiten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis, üblicherweise
ca. 0,9, arbeitet. Jedoch kann das zweite fette Luft-/Kraftstoffverhältnis zwischen
0,7 und 1,0 liegen. Die Ermittlung von Zusatzkraftstoff (pfu) wird
hierin später
unter besonderer Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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Die Beschreibung wird unter Bezugnahme auf 3 fortgesetzt; wenn die
Antwort auf Schritt 314 NEIN ist, setzt sich die Routine zu Schritt
316 fort, um zu ermitteln, ob der Sensor 140 fett angibt. Mit
anderen Worten wird bei Schritt 322 die Spülung beendet, wenn der Spülkraftstoff überschätzt und NOx
vorzeitig gespült
werden. Ansonsten wird bei Schritt 318 der Motor dann bei dem zweiten
fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis
betrieben. Dieser Betrieb wird solange fortgesetzt, bis der Sensor 140 bei Schritt
320 fett meldet, und dann wird bei Schritt 322 die Spülung beendet.
Anschließend
wird bei Schritt 324 das NOx-Speichermodell auf der Grundlage des gesamten
zur Spülung
des Abscheiders 72 verwendeten Kraftstoffs aktualisiert,
wie dies später
hierin unter besonderer Bezugnahme auf 4 beschrieben wird.
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Somit wird also während der Spülung des Abscheiders
der Motor zunächst
solange mit einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben, bis der verwendete
Spülkraftstoff
die vorbestimmte Schwelle erreicht. Dann wird der Motor zunächst bei einem
zweiten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis solange
betrieben, bis der Abscheider gespült wurde, wie dies durch einen
stromab angeordneten Luft-/Kraftstoffverhältnissensor angegeben wird,
der auf fett umschaltet.
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Unter Bezugnahme auf 4 wird nun bei Schritt 410 ein NOx-Schätzmodell
verwendet, um die in dem Abscheider 72 gespeicherten NOx
auf der Grundlage aktueller NOx-Bedingungen zu schätzen. Diese
Betriebsbedingungen umfassen Motorluftstrom, Kraftstoffeinspritzmenge,
Zündzeitpunkt,
Abgasrückführungsmenge,
Motordrehzahl und -Temperatur. Dann erfolgt bei Schritt 412 am Beginn
der NOx-Spülung
eine Schätzung
des für
die Spülung des
gespeicherten NOx erforderlichen Kraftstoffs. In allgemeiner Form
ist ein vorherbestimmtes Verhältnis eine
Funktion der Temperatur des Abscheiders 72 und wird verwendet,
um die gesamten gespeicherten NOx in eine Schätzung der insgesamt erforderlichen Kraftstoffmenge
umzuwandeln (efr). Dann wird der vorher ermittelte Förderversatzwert
(of) abgezogen, um die adaptierte Schätzung der insgesamt erforderlichen
Menge zu liefern (lefr). Dieser Parameter wird, wie hierin später unter
besonderer Bezugnahme auf 6 beschrieben,
dazu verwendet, den Schwellenwert (hi_pg_fuel) zu ermitteln.
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Die Beschreibung wird unter Bezugnahme auf 4 fortgesetzt, nach der
bei Schritt 414 am Ende der Spülung
des Abscheiders ein neuer Förderversatzwert
auf der Grundlage des gesamten Kraftstoffs, welcher verwendet wurde,
um die Spülung
abzuschließen
(pfu) (abgeleitet von der Kraftstoffeinspitz-Impulsbreite, fpw), und der Schätzung der
gesamten erforder lichen Kraftstoffmenge (efr) unter Verwendung der
folgenden Gleichungen gelernt wird: of' = efr – pfu of = fk*of + (1 – fk)*of' hierin ist fk
ein Filterkoeffizient zwischen null und 1.
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Dann wird bei Schritt 416 die Gesamtmenge des
verwendeten Kraftstoffs auf null zurückgesetzt.
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Unter Bezugnahme auf
5 wird nun die tatsächlich verwendete Spülkraftstoffmenge
(pfu) ermittelt. Zunächst
erfolgt bei Schritt 510 eine Feststellung, ob eine NOx-Spülung begonnen
hat. Wenn die Antwort auf Schritt 510 JA ist, setzt sich die Routine zu
Schritt 512 fort. Bei Schritt 512 wird der Spülkraftstoff auf der Grundlage
des während
des letzten Musterintervalls zum Auspuff gelieferten Kraftstoffs inkrementiert,
wie dies in den nachstehenden Gleichungen beschrieben wird:
hierin ist Δf der gesamte
während
des Musterintervalls auf der Basis der Kraftstoffimpulsbreite (fpw) eingespritzte
Kraftstoff,
m
Luft ist die Luftladung
während
des aktuellen Musterintervalls,
λ ist das relative Luft-/Kraftstoffverhältnis des
Motors und
λ
s ist das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis.
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Der integrierte Überschußkraftstoff wird ermittelt
als pfu = pfu + Δf.
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Unter Bezugnahme auf 6 wird nun bei Schritt 610 die Kraftstoffschwelle
(hi_pg_fuel) als Prozentsatz (K1) der adaptierten Schätzung der
insgesamt erforderlichen Kraftstoffmenge (lefr) ermittelt. Typischerweise
liegt der Prozentsatz höher
als 50 %. Wenn somit der gesamte zum Auspuff zugeführte Überschußkraftstoff
(pfu) einen vorherbestimmten Prozentsatz der adaptierten Schätzung des
insgesamt zum Abschluß der
Spülung
erforderlichen Kraftstoffs erreicht, wird das Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnis auf
weniger fett gestellt. Wenn demzufolge das Luft-/Kraftstoffverhältnis stromab
vom Abscheider 72 auf fett umschaltet, befindet sich lediglich
eine kleine Menge Überschußkraftstoff
im Auspuff, und ein Überspülen wird
minimiert. Mit anderen Worten wird weniger Zusatzkraftstoff verwendet,
und das Luft-/Kraftstoffverhältnis
ist am Ende der Spülung
nur etwas überfettet.
Jedoch wird die Spülzeit
gleichwohl kurz gehalten, da der größte Teil der Spülung mit
dem ersten fetteren Luft-/Kraftstoffverhältnis durchgeführt wird.
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Unter Bezugnahme auf 7 wird nun ein Betriebsbeispiel der Steuerung
beschrieben. In der oberen Graphik wird dabei das Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnis im
Zeitverlauf gezeigt. Zum Zeitpunkt T1 während des ersten Intervalls
arbeitet der Motor im Magerbetrieb, und der NOx-Abscheider 72 speichert NOx.
Analog gibt der Sensor 120 ein mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis an.
Zum Zeitpunkt T2 während
des zweiten Intervalls wird der Motor beim ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis bis
zum Zeitpunkt T3 betrieben. Zum Zeitpunkt T3 während des dritten Intervalls
erreicht der gelieferte Spülkraftstoff
einen Prozentsatz der geschätzten
insgesamt erforderlichen Luft-/Kraftstoffverhältnis, und der Motor wird beim
zweiten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben, welches näher beim
stöchiometrischen
Verhältnis
liegt. Dann wird beim Zeitpunkt T4 ein fettes Signal vom Sensor 120 geliefert,
was den Abschluß der Spülung angibt,
und der Motor wird erneut mager betrieben. Der Zyklus kann sich
dann wiederholen.