DE69923403T2

DE69923403T2 - Abgasreinigungseinrichtung

Info

Publication number: DE69923403T2
Application number: DE69923403T
Authority: DE
Inventors: Motohisa Yokohama city Kamijo; Maki Yokosuka city Kamikubo; Hiroshi Zushi city Akama; Jyunji Minami-ku Itou; Motohiro Yokosuka City Shinzawa; Yasuhisa Yokohama city Kitahara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: US6370870B1; EP0994243A2; EP0994243B1; EP0994243A3; DE69923403D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsvorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 besitzt. Eine solche Verbrennungsvorrichtung ist aus der EP 0 702 134 A2 bekannt.
In einem Dieselmotor oder einem Benzinmotor, der eine magere Verbrennung vornimmt, wird eine gute Kraftstoff-Kosten-Funktion erhalten, allerdings ist es schwierig, das Stickstoffoxid (NOx) in dem Abgas zu reinigen, wenn das Abgas übermäßigen Sauerstoff enthält.
In dieser Hinsicht offenbaren das USP 5,473,887 und Tokkai Hei 6 – 212691, veröffentlicht durch das Japanische Patentamt 1994, einen NOx-Absorber, der in dem Abgaskanal des Motors angeordnet ist.
Dieses NOx absorbierende Material weist Platin (Pt) und Barium (Ba) auf, die auf einem Katalysatorsubstrat getragen sind.
Das NOx absorbierende Material absorbiert NOx, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases des Abgaskanals hoch ist, und es gibt NOx ab, wenn die Sauerstoffkonzentration abnimmt.
Gerade in einem mageren Abgas gibt das NOx absorbierende Material NOx ab, falls der Grad der Magerheit abfällt.
Hierbei wird der Zustand, bei dem die Sauerstoffkonzentration des Abgases höher als die Sauerstoffkonzentration entsprechend zu einem Abgas von einer Kraftstoff-Luft-Mischung ist, die das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis besitzt, als mager bezeichnet, und der Zustand, bei dem die Sauerstoffkonzentration des Abgases niedriger als diese ist, wird als angereichert bezeichnet.
Das abgegebene NOx wird unter Verwendung eines Katalysators reduziert. Allerdings muss hierfür, damit dies auftritt, die Sauerstoffkonzentration des Abgases einen Wert äquivalent zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein, oder muss angereichert sein.
Deshalb muss, wenn die NOx-Absorptionsmenge des NOx absorbierenden Materials eine Sättigungsmenge annähert, ein Fahren unter einem mageren Luft- Kraftstoff-Verhältnis zeitweilig unterbrochen werden, und der Motor muss bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis laufen, so dass das NOx, absorbiert durch das NOx absorbierende Material, abgegeben und reduziert werden kann. Allerdings geht, falls der Motor periodisch unter dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf diese Art und Weise läuft, der Vorteil eines niedrigen Kraftstoffverbrauchs eines Dieselmotors oder eines mager verbrennenden Benzinmotors teilweise verloren.
Die vorstehend erwähnte Tokkai Hei 6 – 212691 offenbart auch einen Dieselmotor, bei dem ein NOx absorbierendes Material und ein Kohlenwasserstoff (HC) absorbierendes Material in dem Abgaskanal vorgesehen sind.
Dieser Dieselmotor führt eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzung in dem Explosionsprozess durch, wenn NOx von dem NOx absorbierenden Material abgegeben wird, und wenn die Abgastemperatur aufgrund dieser zusätzlichen Einspritzung ansteigt, gibt das HC absorbierende Material HC ab. Unter Verwendung dieses HC für die Reduktion von NOx, das von dem NOx absorbierenden Material abgegeben wird, wird die NOx-Reduktionseffektivität erhöht.
Allerdings ist die HC-Menge, abgegeben von einem Dieselmotor, geringer als die NOx-Abgabemenge. Deshalb ist es schwierig, das HC absorbierende Material so zu gestalten, um eine HC-Menge entsprechend zu dem NOx-Absorptionsbetrag des NOx absorbierenden Materials zu absorbieren. Falls eine zusätzliche Einspritzung durchgeführt wird, um die nötige HC-Menge zu erreichen, geht der Vorteil eines niedrigen Kraftstoffverbrauchs eines Dieselmotors wieder teilweise verloren.
Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, effektiv NOx von einem NOx absorbierenden Material abzugeben und effektiv das abgegebene NOx in einer Atmosphäre, wo überschüssiger Sauerstoff vorhanden ist, zu reduzieren.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Details dieser Erfindung sind in dem Rest der Beschreibung anhand eines Beispiels angegeben und sind in den beigefügten, schematischen Zeichnungen dargestellt, in denen:
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Abgasreinigungsvorrichtung eines Dieselmotors gemäß dieser Erfindung.
2 zeigt ein Diagramm, das Eingangs- und Ausgangssignale einer Steuereinheit, zugeführt zu der Abgasreinigungsvorrichtung, beschreibt.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Motorsteuerprogramm, durchgeführt durch die Steuereinheit, beschreibt.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten für ein normales Fahren, durchgeführt durch die Steuereinheit, beschreibt.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Verringern einer Einstellung einer Reduktionskomponentenkonzentration, durchgeführt durch die Steuereinheit, beschreibt.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Erhöhen einer Einstellung der Reduktionskomponentenkonzentration, durchgeführt durch die Steuereinheit, beschreibt.
7 zeigt eine Liste einer Basis-Kraftstoff-Einspritz-Zeitabstimmung für ein normales Fahren, gespeichert durch die Steuereinheit.
8 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung eines Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkts und der Reduktionskomponentenkonzentration darstellt.
9 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Abgasrezirkulationsrate und einer Reduktionskomponentenkonzentration darstellt.
10 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung einer Verwirbelungsintensität und der Reduktionskomponentenkonzentration darstellt.
11 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung einer Einlasslufttemperatur und der Reduktionskomponentenkonzentration darstellt.
12 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung eines Düsenwinkels eines Turboladers, der eine einstellbare Düse besitzt, und der Sauerstoffkonzentration des Abgases darstellt.
13 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten für ein normales Fahren gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
14 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Verringern einer Einstellung einer Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
15 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Erhöhen einer Einstellung der Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
16 zeigt eine Liste, die eine Beziehung einer Motordrehgeschwindigkeit, einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer zusätzlichen Einspritzmenge, gespeichert durch die Steuereinheit, gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung, spezifiziert.
17 zeigt ein schematisches Diagramm der wesentlichen Teile einer Abgasreinigungsvorrichtung, ausgestattet mit einer Reduziermittel-Zuführvorrichtung, gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung.
18 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten für ein normales Fahren gemäß der dritten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
19 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Verringern einer Einstellung einer Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der dritten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
20 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Erhöhen einer Einstellung der Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der dritten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
21 zeigt ein schematisches Diagramm der wesentlichen Teile einer Abgasreinigungsvorrichtung, ausgestattet mit einem Oxidationskatalysator, gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung.
22 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Einstellen der Steuerwerte für ein normales Fahren gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
23 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Verringern einer Einstellung einer Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
24 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Erhöhen einer Einstellung einer Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
25 zeigt ein schematisches Diagramm der wesentlichen Teile einer Abgasreinigungsvorrichtung, ausgestattet mit einem HC absorbierenden Katalysator, gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung.
26 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten für ein normales Fahren gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
27 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Einstellen einer Verringerung einer Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
28 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Erhöhen einer Einstellung der Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
29 zeigt ein Diagramm, das HC-Absorptions-Charakteristiken und HC-Abgabe-Charakteristiken des HC absorbierenden Katalysators beschreibt.
30 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung eines Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkts und einer Abgastemperatur darstellt.
31 zeigt ein schematisches Diagramm, das die wesentlichen Teile einer Abgasreinigungsvorrichtung, ausgestattet mit einem HC absorbierenden Katalysator, versehen mit einer Heizeinrichtung, gemäß einer sechsten Ausführungsform dieser Erfindung dartsellt.
32 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten für ein normales Fahren gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
33 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Verringern einer Einstellung einer Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
34 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm zum Erhöhen einer Einstellung der Reduktionskomponentenkonzentration gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung beschreibt.
35 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer minimalen Sauerstoffkonzentration und einer NOx-Abgabemenge, erhalten durch Experiment der Erfinder, darstellt.
36 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Reduktionskomponentenkonzentration in einer NOx-Absorptionsstufe und einer NOx-Abgabemenge in einer NOx-Abgabestufe, erhalten durch Experiment der Erfinder, darstellt.
37 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Sauerstoffkonzentration und einer NOx-Verringerungsrate, erhalten durch Experiment der Erfinder, darstellt.
38 zeigt eine Tabelle, die Zusammensetzungen und Charakteristika von Beispielen #1 – #29 von verschiedenen Katalysator/NOx absorbierenden Materialkombinationen, präpariert durch die Erfinder, darstellt.
39 ist ähnlich zu 38, stellt allerdings Beispiele #30 – #57 dar.
40 ist ähnlich zu 38, stellt allerdings Beispiele #58 – #84 dar.
41 ist ähnlich zu 38, stellt allerdings Beispiele #85 – #113 dar.
42 ist ähnlich zu 38, stellt allerdings Beispiele #114 – #141 dar.
43 ist ähnlich zu 38, stellt allerdings Beispiele #142 – #169 dar.
44 ist ähnlich zu 38, stellt allerdings Beispiele #170 – #191 dar.
45 ist ähnlich zu 38, stellt allerdings Beispiele #192 – #223 dar.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie 1 der Zeichnungen zeigt, weist ein Dieselmotor 1 mit einem Reihen-Vierzylinder eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem sogenannten Common-Rail auf.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist eine Hochdruckpumpe 2, gedreht durch den Motor 1, auf, die Kraftstoff, abgegeben von einem Kraftstofftank, auf einen vorbestimmten, hohen Druck setzt. Eine Hochdruckkraftstoffleitung 3 ist über ein Strömungsabsperrventil verbunden und eine Kraftstoffrückführleitung 5 ist über ein Solenoidventil 4, jeweils, mit einer Auslassöffnung der Hochdruckpumpe 2 verbunden. Ein Teil des Kraftstoffs, abgegeben durch die Hochdruckpumpe 2, wird zu einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 über die Hochdruckkraftstoffleitung 3, die Common-Rail (gemeinsame Kraftstoffleitung) 6 und die Hochdruckkraftstoffleitung 7 zugeführt.
Der Rest des Hochdruckkraftstoffs führt zu dem Kraftstoffbehälter über die Kraftstoffrückführleitung 5 zurück.
Die Rezirkulationsmenge, zurückgeführt zu dem Kraftstoffbehälter über die Kraftstoffrückführleitung 5, wird entsprechend dem Öffnungsgrad des Solenoidventils 4 bestimmt. Mit anderen Worten ändert sich die Kraftstoffzuführmenge zu dem Common-Rail 6 auch entsprechend dem Öffnungsgrad des Solenoidventils 4. Als Folge variiert der Kraftstoffdruck in der Common-Rail 6 auch.
Der Kraftstoffdruck in der Common-Rail 6 wird durch einen Drucksensor 9 erfasst.
Weiterhin weist, unter Beschreibung des Lufteinlasssystems des Motors 1 der Motor 1 zwei Einlassventile 43 und zwei Auslassventile 44 in jedem Zylinder auf. Einlassluft in einem Einlasskanal 20 wird zu den Einlassventilen 43 über einen Einlassverteiler 13 zugeführt.
Der Einlassverteiler 13 weist eine Sammeleinrichtung bzw. einen Kollektor 13A und mehrere Verzweigungsrohrleitungen 14, die sich von der Sammeleinrichtung 13A zu jedem Einlassventil 43 erstrecken, auf. Ein Paar der Verzweigungsleitungen 14 ist jeweils mit dem Paar Einlassventilen 43 in jedem Zylinder verbunden, und eine der Verzweigungsleitungen 14 jedes Paars ist mit einem Verwirbelungssteuerventil 15 versehen.
Das Verwirbelungssteuerventil 15 wird durch einen Aktuator 17 über eine Ventilwelle 16 angetrieben. Das Verwirbelungssteuerventil 15 erhöht die Abweichung zwischen den Strömungsraten des Paars der Verzweigungsleitung 14, wenn sein Öffnungsgrad kleiner wird, um dadurch eine starke Verwirbelung in einer Verbrennungskammer 12 einzustellen.
Ein Kompressor 45 eines Turboladers 23 ist mit dem Einlasskanal 20 verbunden und ein Intercooler 21 ist in der Mitte des Einlasskanals 20 vorgesehen. Der Intercooler 21 kühlt die Temperatur der Einlassluft, die durch eine Superaufladung des Turboladers 23 angehoben wurde, und verbessert die Luftabgabeeffektivität der Verbrennungskammer 12. Der Intercooler 21 kann ein Luftkühl-Typ oder ein Wasserkühl-Typ sein.
Ein Bypass-Kanal 24, der an dem Intercooler 21 im Bypass vorbeiführt, ist an dem Einlasskanal 20 befestigt. Ein Bypass-Steuerventil 25 ist in einer Verzweigung des Bypass-Kanals 24 von dem Einlasskanal 20 eingangsseitig des Intercoolers 21 vorgesehen, um so die Bypass-Luftströmungsrate des Bypass-Kanals 24 zu erhöhen oder zu verringern. Die Temperatur der Luft in dem Kollektor 13A erhöht sich, je größer die Bypass-Luftmenge ist.
Als nächstes wird das Abgassystem des Motors 1 beschrieben.
Ein Abgasverteiler 30 ist mit einem Abgasventil 44 des Motors 1 verbunden. Das Abgas, gesammelt in dem Abgasverteiler 30, wird durch einen Abgaskanal 31 ausgegeben. Eine Abgasturbine 34 des Turboladers 23 ist in der Mitte des Abgaskanals 31 vorgesehen, und ein katalytischer Wandler 38 ist weiterhin ausgangsseitig in dem Auslasskanal 31 vorgesehen.
Der Turbolader 23 ist ein Turbolader vom Typ mit einstellbarer Düse. Ein Düsenflügelaktuator 32 variiert den Winkel des Abgases, das auf die Abgasturbine 34 auftrifft, und variiert den Ladedruck durch Variieren des Winkels der Düsenflügel 33.
Es ist auch möglich, den Auslassdruck (Ladedruck??) dadurch zu variieren, dass ein Bypass-Kanal vorgesehen wird, der an der Abgasturbine 34 im Bypass vorbeiführt, und durch Variieren der Abgasströmungsrate in diesem Bypass-Kanal.
Ein Abgasrezirkulationskanal 36 verzweigt sich von dem Abgaskanal 31 einströmseitig der Abgasturbine 34.
Der Abgasrezirkulationskanal 36 rezirkuliert einen Teil des Abgases in dem Abgaskanal 31 zu dem Kollektor 13. Ein Abgasrezirkulationssteuerventil 37 ist in dem Abgasrezirkulationskanal 36 zwischengefügt, um diese Rezirkulationsströmungsrate zu steuern.
Der katalytische Wandler 38 besitzt die Funktionen, das Stickstoffoxid (NOx) in dem Abgas dann zu absorbieren, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases niedrig ist, und NOx abzugeben, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases hoch ist. Der katalytische Wandler 38 besitzt auch eine Funktion, das abgegebene NOx zu verringern.
Der katalytische Wandler 38 nimmt einen Katalysator/das NOx absorbierende Material, aufweisend eine Beschichtungsschicht, die Platin (Pt) aufweist, das ein katalytisches Edelmetall ist, und Barium (Ba), das ein NOx absorbierendes Material ist, und ein Aluminiumoxidsubstrat, das einen wabenähnlichen Querschnitt besitzt, das die Beschichtungsschicht trägt, auf.
Dieser Typ eines Katalysators/eines NOx absorbierenden Materials liefert die vorstehend erwähnte, katalytische Funktion und die NOx absorbierende Funktion.
Als nächstes wird das Steuersystem eines Motors 1 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Das Steuersystem des Motors 1 weist eine Steuereinheit 40 auf. Die Steuereinheit 40 weist einen Mikrocomputer auf, ausgestattet mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Read Only Memory (ROM), einem Random Access Memory (RAM) und einer Eingangs/Ausgangsschnittstelle (I/O-Schnittstelle).
Ein Niederdrückgrad Acc eines Gaspedals, erfasst durch einen Gaspedalniederdrücksensor 41, eine Motordrehgeschwindigkeit Ne, erfasst durch einen Motordrehgeschwindigkeitssensor 42, und ein Kraftstoffdruck P, erfasst durch einen Drucksensor 9, werden als Signal zu der Steuereinheit 40 eingegeben.
Basierend auf diesen Eingangssignalen gibt die Steuereinheit 40 Signale zu dem Solenoidventil 4, der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8, dem Verwirbelungssteuerventilaktuator 17, dem Bypass-Steuerventil 25, dem Düsenflügelaktuator 32 und dem Abgasrezirkulationssteuerventil 37 aus, um diese Aktuatoren und Ventile zu steuern.
Wenn der NOx-Absorptionsbetrag des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials ein vorbestimmtes Niveau erreicht, erhöht die Steuereinheit 40 die Konzentration der Reduktionskomponenten in dem Abgas durch diese Steuerung oder verringert sie. Das bedeutet, dass die Reduktionskomponentenkonzentration zuerst über eine erste, abgelaufene Zeit hinaus verringert wird, und dann über eine zweite, abgelaufene Zeit hinaus erhöht wird.
Der Grund hierfür wird nun beschrieben.
Die Absorption und Abgabe von NOx des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials, unter Verwendung von, zum Beispiel, Platin (Pt) und Magnesium (Mg), wird dahingehend angesehen, dass sie durch den folgenden Mechanismus auftreten. NOx in dem Abgas eines Motors oder einer Verbrennungsvorrichtung ist nahezu vollständig inaktives NO. Falls das Abgas einen Überschuss an Sauerstoff enthält, wird der Sauerstoff in dem Abgas auf der Oberfläche des Platins (Pt) absorbiert werden, um eine aktive Art eines Sauerstoffs zu werden, und diese Art eines aktiven Sauerstoffs wird inaktives NO zu aktivem NO₂ oxidieren. Das NO₂, das gebildet ist, wird chemisch durch das Magnesium (Mg) absorbiert, und wird zu einem Nitrat-Ion (NO₃ ^–) an dem Magnesium (Mg) absorbiert.
Da der Sauerstoff in dem Abgas für diese Absorption verwendet wird, ist die Absorptionsrate höher, je höher die Sauerstoffkonzentration des Abgases ist. Gleichzeitig wird das NO₃ ^–, das gebildet ist, auch in NO, NO₂ und O₂ zerlegt.
Die Rate dieser Zerlegung ist höher, je größer die Menge von NO₃ ^–, das gebildet ist, ist, d.h. je größer die NOx-Absorptionsmenge des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials ist.
Das NO, NO₂ und O₂, erzeugt durch die Zerlegung, werden in das Abgas abgegeben, und sie erhöhen die Sauerstoffkonzentration des Abgases. Die Rate der Zerlegung ist deshalb geringer, je höher die Sauerstoffkonzentration ist.
Als eine Folge dieser Reaktionen ist die Menge an NOx, die absorbiert und durch das Katalysator/des NOx absorbierende Material zurückgehalten wird, gleich zu der Menge an NOx, wenn sich die Absorption und die Zerlegung/Abgabe im Gleichgewicht befinden. Diese Menge wird nachfolgend als die Gleichgewichts-NOx-Absorptionsmenge bezeichnet.
Wenn die Sauerstoffkonzentration hoch ist, ist die Absorptionsrate hoch, und die Zerlegungsrate ist niedrig, so dass die Gleichgewichts-NOx-Absorptionsmenge groß ist.
Umgekehrt ist, wenn die Sauerstoffkonzentration niedrig ist, die Absorptionsrate niedrig und die Dekompositionsrate ist hoch, so dass der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag klein ist.
Deshalb wird, während die Sauerstoffkonzentration hoch ist und der NOx-Absorptionsbetrag geringer als der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag ist, NOx absorbiert, und wenn die Sauerstoffkonzentration abnimmt, so dass der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag geringer wird als der NOx-Absorptionsbetrag, wird übermäßiges NOx abgegeben. Ergebnisse von Experimenten, durchgeführt durch die Erfinder, unter Verwendung eines Katalysators aus Platin (Pt) und Magnesium (Mg), darüber, ob ein solcher NOx-Absorptions-Abgabezyklus immer gilt oder nicht, sind in 35 dargestellt.
In diesem Experiment wurde die Sauerstoffkonzentration mit einem festgelegten Wert von 2,5% gegenüber verschiedenen Sauerstoffkonzentrationswerten ernied rigt, und die Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentration nach der Erniedrigung und dem NOx-Abgabebetrag wurde studiert.
Die horizontale Achse der Grafik der 35 stellt die Sauerstoffkonzentration nach der Abnahme dar und die vertikale Achse stellt den NOx-Abgabebetrag dar.
Als ein Ergebnis dieses Experiments wurde herausgefunden, dass dann, wenn die Sauerstoffkonzentration nach der Abnahme 0% beträgt, d.h. wenn NOx unter einer Sauerstoffkonzentration von 2,5% absorbiert wird und mit 0% abgegeben wird, eine große Menge an NOx abgegeben wird, allerdings verringert sich, wenn die minimale Sauerstoffkonzentration 3% beträgt, d.h. wenn NOx unter einer Sauerstoffkonzentration von 5,5% absorbiert und bei 3% abgegeben wird, die Menge des abgegebenen NOx stark.
Weiterhin wurde herausgefunden, dass dann, wenn die Sauerstoffkonzentration nach der Abnahme 4,5% oder höher erreichte, nahezu kein NOx abgegeben wurde. Der Grund hierfür kann derjenige sein, dass dann, wenn die Sauerstoffkonzentration 4,5% oder höher beträgt, die Bildung von aktiven Sauerstoffanteilen auf Pt gesättigt ist, und gerade dann, wenn die Sauerstoffkonzentration weiter erhöht wird, variiert der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag nicht länger.
Diese Erfindung erreicht den NOx-Absorptions-Abgabezyklus unter solchen Überschuss-Sauerstoffzuständen basierend auf den folgenden Studien.
Die aktiven Sauerstoffanteile, gebildet auf Pt, oxidieren nicht nur NO zu NO₂, sondern oxidieren auch Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO), die Reduktionskomponenten des Abgases sind. Deshalb tragen, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases hoch ist, weniger aktive Sauerstoffanteile zu der NO-Oxidation als in dem Fall bei, wo die Reduktionskomponentenkonzentration niedrig ist, und die NOx-Absorptionsrate des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials verringert sich.
Als eine Folge ist der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials groß, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration niedrig ist, und ist klein, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration hoch ist. Dies bedeutet, dass der Katalysator/das NOx absorbierende Material NOx absorbiert, während die Reduktionskomponentenkonzentration niedrig ist und der NOx-Absorptionsbetrag geringer als der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag ist, und gibt übermäßiges NOx ab, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird und wenn der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag niedriger als der NOx-Absorptionsbetrag abfällt. Diese NOx-Abgabe tritt aufgrund einer Verringerung der Absorptionsrate auf. Die Dekompositionsrate zu diesem Zeitpunkt variiert nicht sehr stark, und die Dekomposition von überschüssigem NOx schreitet vergleichbar langsam fort.
Aus diesem Grund tendiert NO₃ ^–, das starke Absorptionscharakteristiken besitzt, dazu, auf der Pt-Oberfläche länger als NO und NO₂ zu verbleiben, so dass sich die Wahrscheinlichkeit, dass NO₃ ^– Reduktionskomponenten in dem Abgas auf Pt haben wird, erhöht.
Deshalb wird ein Teil des überschüssigen NOx, das abgegeben werden sollte, auf Pt vor einer Abgabe in das Abgas reduziert.
Ein NOx-Absorptionsabgabe-Reduktionszyklus aufgrund eines solchen Mechanismus kann immer dann auftreten, wenn der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials aufgrund der Reduktionskomponentenkonzentration, die in den katalytischen Wandler hinein fließt, variiert. Allerdings wird, entsprechend einer Untersuchung, die durch die Erfinder durchgeführt wurde, falls die Reduktionskomponentenkonzentration zuerst erniedrigt wird, bevor die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, eine Abgabe von NOx, wenn sich die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht, unterstützt.
Es wurde auch herausgefunden, dass, in diesem Fall, die NOx-Abgabe tatsächlich den Überschuss übersteigen kann. Das bedeutet, dass dann, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, obwohl der NOx-Absorptionsbetrag des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials geringer als der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag zu diesem Zeitpunkt ist, die Abgabe von NOx fortführen kann. Die Erfinder schlagen vor, dass dies aufgrund einer schnellen Änderung in dem Oberflächenzustand des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials der Fall sein kann.
Als nächstes werden die Ergebnisse eines Experiments, durchgeführt durch die Erfinder, in Bezug auf den Effekt der Variation der Reduktionskomponentenkonzentration in Bezug auf die NOx-Abgaberate, unter Bezugnahme auf 36, beschrieben. Diese Figur stellt die NOx-Abgaberate in dem Fall dar, bei dem die Reduktions komponentenkonzentration einmal verringert wird und dann auf einen festgelegten Wert von 500 ppm oder höher erhöht wird. Die Verringerung der Reduktionskomponentenkonzentration wird in eine Absorptionsstufe des NOx durchgeführt und eine Erhöhung der Reduktionskomponentenkonzentration auf den festgelegten Wert wird in einer Abgabestufe von NOx durchgeführt. Hierbei bezeichnet die NOx-Absorptionsstufe einen Zustand, bei dem die NOx-Adsorption durch den Katalysator/das NOx absorbierende Material ausgezeichnet in Bezug auf die NOx-Abgabe ist, wogegen die NOx-Abgabestufe einen Zustand bezeichnet, wo die NOx-Abgabe durch den Katalysator/das NOx absorbierende Material ausgezeichnet in Bezug auf die NOx-Adsorption ist. Die Rate einer NOx-Abgabe ist wie folgt definiert. Die NOx-Abgaberate ist definiert als
falls der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration Null ist, A ist, und der NOx-Betrag, der abgegeben wird oder durch Reduktion durch die Auslassbearbeitung gereinigt wird, 8 ist. Wie anhand dieses Diagramms deutlich ist, erhöht sich, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration in der Absorptionsstufe auf oder unterhalb einer vorbestimmten Konzentration fällt, die NOx-Abgaberate in der Auslassstufe stark, und wenn die Reduktionskomponentenkonzentration in der Absorptionsstufe eine vorbestimmte Konzentration, oder höher, erreicht, verringert sich die NOx-Abgaberate in der Auslassstufe. Die Erfinder gehen davon aus, dass der Grund hierfür auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass dann, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration eine vorbestimmte Konzentration oder höher erreicht, die Reaktion der Reduktionskomponenten mit aktiven Sauerstoffanteilen auf Pt schließlich eine Sättigung erreicht und sogar dann, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration oberhalb der vorbestimmten Konzentration variiert wird, variiert der Gleichgewichts-NOx-Absorptionsbetrag nicht länger.
In dem Experiment der 36 wird ein Pt-Mg-Katalysator/ein NOx absorbierendes Material verwendet und die vorstehend erwähnte, vorbestimmte Konzentration, bei der die NOx-Abgaberaten-Charakteristik variiert, beträgt nahezu 100 ppm. Dieser Wert kann etwas in Abhängigkeit von dem Typ des Katalysatormetalls oder der Trägermenge variieren, allerdings werden, falls ein Metall vom Platin-Typ als Katalysator auf dem Träger verwendet wird, im Wesentlichen identische Charakteristika zu sol chen der 36 wahrscheinlich beobachtet werden. In dem vorstehenden Experiment wird die Reduktionskomponentenkonzentration in der NOx-Adsorptionsstufe verringert, allerdings werden, da eine NOx-Absorption und eine NOx-Abgabe gleichzeitig in der Realität durchgeführt werden, dieselben Ergebnisse in dem Fall erhalten, bei dem sowohl eine Verringerung der Reduktionskomponentenkonzentration als auch die Erhöhung davon in der NOx-Abgabestufe durchgeführt werden.
Als nächstes stellt 37 das Ergebnis eines Experiments, ausgeführt durch die Erfinder, in Bezug auf den Effekt einer Sauerstoffkonzentration bei der NOx-Abgabe dar. Dieses Diagramm zeigt die Beziehungen der Sauerstoffkonzentration und der NOx-Reduktionsrate, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration bei oder unterhalb von 100 ppm gehalten wird und die Reduktionskomponentenkonzentration dann auf eine festgelegte Konzentration von 200 ppm oder mehr erhöht wird.
Die NOx-Reduktionsrate ist als
definiert, wenn die Menge an NOx, die neu in den Katalysator/das NOx absorbierende Material während einer Abgabe fließt, A1 ist, der Betrag an NOx, abgegeben als NO, NO₂ von dem Katalysator/dem NOx absorbierenden Material, A2 ist, und der Betrag an NOx, der reduziert ist und auf N₂ durch den Katalysator/das NOx absorbierende Material gereinigt ist, A3 ist.
Wie anhand dieses Diagramms deutlich ist, fällt, wenn die Sauerstoffkonzentration niedriger als 4,5% in der Auslassstufe wird, die NOx-Reduktionsrate stark ab. Dies wird auf die Tatsache zurückgeführt, dass dann, wenn die Sauerstoffkonzentration unterhalb von 4,5% abfällt, die NO₃ ^–-Dekompositionsreaktionsrate abrupt ansteigt, NO₃ ^– schnell in NO oder NO₂ zerlegt wird, und NO, NO₂, die eine schwächere Absorption als NO₃ ^– haben, schnell in das Abgas abgegeben werden. Wenn einmal NOx in das Abgas abgegeben worden ist, wird es nahezu niemals zu N₂ in einer Atmosphäre mit überschüssigem Sauerstoff reduziert.
Nun wird die Steuerung der Aktuatoren und der Ventile, durchgeführt durch die Steuereinheit 40, basierend auf der vorstehenden Analyse unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme der 3 – 6 beschrieben.
3 stellt ein Hauptmotorsteuerprogramm dar. Dieses Programm wird unter einem Intervall von, z.B., 10 Millisekunden durchgeführt.
Dieses Hauptprogramm bestimmt den Öffnungsgrad des Solenoidventils 4, die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8, usw., und die Aktuatoren und Ventile werden durch andere Programme unter Verwendung der bestimmten Werte gesteuert.
Zuerst liest, in einem Schritt S1, die Steuereinheit 40 den Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc, die Drehgeschwindigkeit Ne und den Kraftstoffdruck P der Common-Rail 6.
In einem Schritt S2 wird ein kumulativer Wert ΣNe der Motordrehgeschwindigkeit berechnet. Dies wird durch Addieren der Motorgeschwindigkeit Ne zu dem kumulativen Wert ΣNe bei der unmittelbar vorhergehenden Gelegenheit, zu der das Programm ausgeführt wurde, vorgenommen. Der Anfangswert des kumulativen Werts ΣNe, wenn dieses Programm zuerst durchgeführt wird, unmittelbar nach dem Anlaufen des Motors, ist Null.
Dieser kumulative Wert ΣNe ist ein Parameter, der den Absorptionsbetrag von Stickstoffoxiden (NOx) in dem Abgas, die der Katalysator/das NOx absorbierende Material absorbierte, dargestellt. Die Menge an NOx, absorbiert durch den Katalysator/das NOx absorbierende Material, ist direkt proportional zu der Strömungsrate des Abgases von dem Motor 1 und der NOx-Konzentration des Abgases.
Genauer gesagt ist sie proportional zu der Motordrehgeschwindigkeit Ne und der Motorbelastung. Hierbei kann die Motorbelastung durch den Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc ausgedrückt werden. Deshalb kann die NOx-Absorptionsmenge durch Aufsummieren des Produkts der Motordrehgeschwindigkeit Ne und des Betrags eines Niederdrückens des Gaspedals Acc abgeschätzt werden.
In dieser Ausführungsform kann die vorstehend angegebene Beziehung unter Verwendung des kumulativen Werts ΣNe der Drehgeschwindigkeit als ein repräsentativer Wert für den NOx-Absorptionsbetrag vereinfacht werden.
In einem Schritt S3 wird bestimmt, ob der kumulative Wert ΣNe unterhalb eines vorbestimmten Werts S N E liegt oder nicht. Der vorbestimmte Wert S N E wird auf einen Wert entsprechend zu, zum Beispiel, 50% der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials gesetzt. Deshalb ergibt dies, wenn der kumulative Wert ΣNe gleich zu oder geringer als der vorbestimmte Wert S N E ist, dass der NOx-Absorptionsbetrag 50% oder geringer einer NOx-Absorptionskapazität ist. In diesem Fall stellt die Steuereinheit 40 Steuerwerte für ein normales Fahren in einem Schritt S4 ein, unter Berücksichtigung, dass der Motor in dem normalen Fahrzustand arbeitet. Hierbei bedeutet Steuerwerte die sieben Werte, die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT, der Soll-Kraftstoffdruck TP, die Soll-Öffnung TS des Verwirbelungssteuerventils 15, die Soll-Strömungsratenverteilung TB zwischen der gesamten Einlassluft-Strömungsrate und der Strömungsrate des Bypass-Kanals 24, die Soll-Abgasrezirkulationsrate TE und der Soll-Düsenwinkel TN des Turboladers 23 vom Typ mit einstellbarer Düse. Die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T bedeutet die Breite des Impulssignals, das zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 geschickt ist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 behält eine Kraftstoffeinspritzung für eine Zeit-Äquivalenz zu dieser Impulsbreite bei. Deshalb ist die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T ein Wert entsprechend zu einer Kraftstoffeinspritzmenge. Die spezifischen Verfahren zum Einstellen dieser Steuerwerte werden später beschrieben.
In dem Schritt S4 werden die Steuerwerte basierend auf den Laufzuständen des Motors 1 so bestimmt, dass die Auslassmengen von Kohlenwasserstoffen (HC), NOx und teilchenförmigem Material (PM) im Durchschnitt klein sind, und dass der Kraftstoffverbrauch und die Motorabtriebscharakteristika auch gut sind.
Wenn der kumulative Wert ΣNe größer als der vorbestimmte Wert S N E in dem Schritt S3 ist, wird ein Zählerwert C in einem Schritt S5 erhöht. Genauer gesagt wird 1 zu einem Zählerwert Cz bei der unmittelbar vorhergehenden Gelegenheit, zu der das Programm ausgeführt wurde, hinzuaddiert.
Hierbei stellt der Zählerwert C eine abgelaufene Zeit von da an dar, wenn der NOx-Absorptionsbetrag des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials 50% übersteigt. Deshalb kann die tatsächliche, abgelaufene Zeit durch Multiplizieren des Zählerwerts mit 10 Millisekunden berechnet werden, was das Ausführungsintervall des Programms ist.
In einem folgenden Schritt S6 wird der Zählerwert C mit einem ersten, vorbestimmten Wert C₀ verglichen. Wenn der Zählerwert C gleich zu oder geringer als der erste, vorbestimmte Wert C₀ ist, schreitet das Programm zu Schritt S7 fort. Wenn der Zählerwert C größer als der vorbestimmte Wert C₀ ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S8 fort.
In einem Schritt S7 wird eine Einstellung von Steuerwerten zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration durchgeführt. Dieses Einstellverfahren wird später beschrieben.
Als eine Folge dieser Verarbeitung wird, innerhalb der ersten, abgelaufenen Zeit, d.h. C₀–10 Millisekunden nachdem der NOx-Absorptionsbetrag des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials 50% übersteigt, eine Steuerung, um die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases zu verringern, durchgeführt. Genauer gesagt wird die HC-Konzentration des Abgases auf 100 ppm oder geringer, zum Beispiel, eingestellt. Auch wird die erste, abgelaufene Zeit auf, zum Beispiel, 10 Sekunden eingestellt. Der Wert von C₀ in diesem Fall beträgt 1.000.
In einem Schritt S8 wird der Zählerwert C mit einem zweiten, vorbestimmten Wert C₁ verglichen. Wenn der Zählerwert C gleich zu oder geringer als ein zweiter, vorbestimmter Wert C₁ ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S9 fort. Wenn der Zählerwert C größer als der zweite, vorbestimmte Wert C₁ ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S10 fort.
In einem Schritt S9 werden Steuerwerte zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration eingestellt. Dieses Einstellverfahren wird später beschrieben. Als eine Folge dieser Verarbeitung wird, nachdem die erste, abgelaufene Zeit von da an abgelaufen ist, wo der NOx-Absorptionsbetrag des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials 50% überschritten hat, als der Startpunkt, eine Steuerung durchgeführt, um die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases zu erhöhen, während eine zweite Zeitperiode, d.h. (C₁ – C₀) – 10 Millisekunden, abläuft. Genauer gesagt wird die HC-Konzentration des Abgases auf 200 ppm oder höher eingestellt. Die zweite, abgelaufene Zeit wird als die Zeit herangezogen, für die der Katalysator/das NOx absorbierende Material vollständig NOx abgibt. Die zweite, abgelaufene Zeit wird, zum Beispiel auf 10 Sekunden, eingestellt.
In diesem Fall gilt deshalb C_1T = C₀ + 1000.
Das Programm geht weiter zu Schritt S10, nachdem der Motor gelaufen ist, während sich die Reduktionskomponentenkonzentration verringert und wenn er nach Erhöhen der Reduktionskomponenten laufengelassen worden ist. In diesem Fall wird angenommen, dass die Abgabe von NOx von dem Katalysator/dem NOx absorbierenden Material bereits abgeschlossen ist, wobei ΣNe, was ein Parameter der NOx- Absorptionsmenge ist, auf 0 zurückgesetzt wird, und der Zählerwert Co wird auch auf 0 zurückgesetzt.
Nachdem die Verarbeitung irgendeines der Schritte S4, S7, S9 und S10 abgeschlossen ist, geht das Programm weiter zu Schritt S11.
Hier werden die Steuerwerte, eingestellt in dem Schritt S4, S7 oder S9, in einem Speicher in der Steuereinheit 40 gespeichert. Wie vorstehend erwähnt ist, wird, obwohl dieses Programm Steuerwerte bestimmt, die Steuerung der Aktuatoren und der Ventile unter Verwendung der bestimmten Steuerwerte durch andere Steuerprogramme durchgeführt. Der Grund, warum die bestimmten Steuerwerte in dem Speicher gespeichert werden, ist derjenige, sie zu diesen Steuerprogrammen zu übertragen.
Schließlich werden der kumulative Wert ΣNe und der Zählerwert C in dem Speicher in der Steuereinheit 40 in einem Schritt S12 für die nächste Gelegenheit, bei der das Programm ausgeführt wird, gespeichert, und das Programm wird beendet.
Durch Ausführen des vorstehenden Programms unter einem festgelegten Intervall wird, wenn der NOx-Absorptionsbetrag des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials eine vorbestimmte Menge während eines normalen Fahrens erreicht, die Reduktionskomponentenkonzentration in dem Abgas zuerst reduziert und wird dann erhöht.
Als nächstes wird ein Unterprogramm zum Einstellen der Steuerwerte für ein normales Fahren, angewandt in dem Schritt S4 der 3, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Zuerst wird, in einem Schritt S401, eine Kraftstoffeinspritzmenge Q durch Durchsehen einer Liste für eine Kraftstoffeinspritzmenge für ein normales Fahren, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, berechnet, und zwar basierend auf einem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, die in dem Schritt S1 gelesen wurden. Diese Liste weist zahlreiche Bereiche entsprechend dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne auf, und die Kraftstoffeinspritzmenge Q wird für jeden dieser Bereiche eingestellt. In einem Schritt S402 wird die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge Q und dem Kraftstoffdruck P, gelesen im Schritt S1, berechnet. Die Kraftstoffmenge, eingespritzt von der Kraftstoffeinspritzein richtung 8, ist direkt proportional zu der Ventilöffnungszeit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8, und die Proportionalitätskonstante wird durch den Kraftstoffdruck der Common-Rail 6 bestimmt. Deshalb kann die Kraftstoffeinspritzmenge Q zu der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T durch Substituieren der Kraftstoffeinspritzmenge Q und des Kraftstoffdrucks P in eine vorbestimmte Gleichung umgewandelt werden.
In einem Schritt S403 wird ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT unter Durchsehen einer Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Liste für ein normales Fahren, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet. Diese Liste stellt den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT entsprechend dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne ein, wie dies in 7 dargestellt ist. In dieser Liste bedeutet TDC Tp Dead Center (Tot-Mittelpunkt) in dem Kompressionshub eines Motorkolbens.
Auch bedeutet 3° BTDC 3 Grad vor TDC.
In einem Schritt S404 wird der Soll-Kraftstoffdruck TP in der Common-Rail 6 unter Durchsehen einer Kraftstoffdruckliste für ein normales Fahren, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet. Der Soll-Kraftstoffdruck TP kann auch auf einen festgelegten Wert eingestellt werden.
In einem Schritt S405 wird die Sollöffnung TS des Verwirbelungssteuerventils 15 unter Durchsehen einer Verwirbelungssteuerventilöffnungs-Liste für ein normales Fahren, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet.
In einem Schritt S406 wird die Soll-Durchflussratenverteilung TB zwischen der gesamten Einlassluftströmungsrate und der Strömungsrate in dem Bypass-Kanal 24 auf 0 eingestellt. Aufgrund hiervon wird die gesamte Menge der Einlassluft so gestaltet, um durch den Intercooler 21 während eines normalen Fahrens hindurchzuführen.
In einem Schritt S407 wird die Soll-Abgasrezirkulationsrate TE unter Durchsehen einer Abgasrezirkulationsrate-Liste für ein normales Fahren, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet.
In einem Schritt S408 wird der Soll-Düsenwinkel TN des Turboladers 23 unter Durchsehen einer Düsenwinkel-Liste für ein normales Fahren, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne berechnet.
In der nachfolgenden Beschreibung wird auf den Fall, bei dem das Abgas, das auf die Abgasturbine 34 auftrifft, von einer tangentialen Richtung zu der Abgasturbine 34 zugeführt wird, durch den Ausdruck Bezug genommen, dass die Öffnung der Düsenflügel 33 groß ist oder der Düsenwinkel groß ist. Deshalb ist, je größer der Soll-Düsenwinkel TN ist, desto näher die Richtung des Abgases zu der tangentialen Richtung zu der Abgasturbine 34, was den Ladedruck anhebt.
In den Listen, die in den Schritten S401 bis S408 durchgesehen sind, sind die Steuerwerte so eingestellt, dass eine Abgabe von Kohlenwasserstoffen (HC), NOx und teilchenförmigem Material (PM) im Durchschnitt niedrig ist und dass ein Kraftstoffverbrauch und Motorabtriebs-Charakteristiken gut sind, wie dies vorstehend erwähnt ist.
Als nächstes wird ein Unterprogramm, das verschiedene Steuerwerte zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration eingestellt, angewandt in dem Schritt S7 der 4, unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Von den Schritten S701 – S708 dieses Unterprogramms werden dieselben Prozesse wie in den Schritten S701, S702, S704, S705, S706 und S708 wie in den Schritten S401, S402, S404, S405, S406 und S408 der 4, jeweils, angewandt, und die Steuerwerte werden unter Verwendung derselben Listen berechnet. Das bedeutet, dass die Unterschiede zwischen den Unterprogrammen der 5 und der 4 nur die Schritte der S703 und S707 sind.
In dem Schritt S703 wird ein Wert, erhalten durch Addieren eines vorbestimmten Vorabkorrekturwerts ITA zu dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der unter Verwendung derselben Liste wie diejenige des Schritts S403, aufgesucht ist, als der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT eingestellt. Der Vorabkorrekturwert ITA wird, zum Beispiel, auf 3 Grad eingestellt.
In einem Dieselmotor verringert sich die HC-Konzentration des Abgases allgemein, je stärker der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverlegt wird, wie dies in 8 dargestellt ist. Deshalb wird, in diesem Schritt S703, um die Reduktionskomponenten konzentration zu verringern, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mehr als beim normalen Fahren vorverlegt.
Anstelle einer Korrektur des Basiskraftstoffeinspritzzeitpunkts unter Verwendung eines Vorabkorrekturwerts kann eine Liste, die direkt einen vorverlegten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration angibt, natürlich auch verwendet werden.
In dem Schritt S707 wird ein Wert, erhalten durch Subtrahieren eines vorbestimmten Verringerungskorrekturwerts ED von der Soll-Abgasrezirkulationsrate, aufgesucht unter Verwendung derselben Liste wie in dem Schritt S407, auf die Soll-Abgasrezirkulationsrate TE eingestellt.
In einem Dieselmotor ist die HC-Konzentration des Abgases allgemein niedriger, je niedriger die Abgasrezirkulations-(EGR)-Rate ist, wie dies in 9 dargestellt ist. Deshalb wird, in diesem Schritt S707, eine Korrektur angewandt, um die Soll-Abgasrezirkulationsrate so zu verringern, um die Reduktionskomponentenkonzentration zu verringern.
Gemäß dem Verfahren, bei dem ein festgelegter Wert von einem Wert, berechnet von der Liste für ein normales Fahren, subtrahiert wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Abnahme der HC-Konzentration oder die Variation der Abgascharakteristika, andere als HC, immer um festgelegte Größen im Vergleich zu einem normalen Fahren verschoben werden. Die HC-Konzentration kann auch durch einfaches Einstellen der Soll-Abgasrezirkulationsrate TE auf 0 verringert werden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die HC-Konzentration des Abgases durch Vorverlegen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und durch Verringern der Abgasrezirkulationsrate verringert, allerdings ist die HC-Konzentration des Abgases des Dieselmotors bereits niedrig, so dass die HC-Konzentration des Abgases auf 100 ppm oder geringer durch Anwenden irgendeiner dieser Korrekturen alleine verringert werden kann.
Da allerdings, je höher die HC-Konzentration ist, desto effizienter die darauffolgende NOx-Abgabe ist, ist es erwünscht, beide Korrekturen gleichzeitig durchführen, falls dies möglich ist. Es sollte angemerkt werden, dass dann, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverlegt ist oder die Abgasrezirkulationsrate verringert ist, dabei ein bestimmter, nicht erwünschter Effekt in Bezug auf die Motorcharakteristika ungeachtet der HC-Abgabemenge vorhanden sein kann, allerdings ist, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration nur während der ersten, abgelaufenen Zeit verringert wird, dies kein praktisches Problem.
Als nächstes wird ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration, angewandt in dem Schritt S9 der 3, unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird, gerade in dem Fall, bei dem die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases erhöht wird, der Kraftstoffeinspritzbetrag so vorgenommen, dass er derselbe wie derjenige für ein normales Fahren ist. Mit anderen Worten sind die Verarbeitung in den Schritten S901 und S902 und die Listen, die hier verwendet sind, identisch zu solchen der Schritte S401 und S402. Aus diesem Grund ist, gerade wenn der Motor 1 so läuft, um die Reduktionskomponentenkonzentration zu erhöhen, keine große Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs des Motors 1 vorhanden, und die Betriebsweise des Motors wird nicht beeinträchtigt.
In einem Schritt S903 wird ein Wert, erhalten durch Subtrahieren eines vorbestimmten Retardations-Korrekturwerts ITB von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der aufgesucht ist, und zwar unter Verwendung derselben Liste wie diejenige des Schritts S403, als der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT eingestellt. Der Retardations-Korrekturwert wird auf, zum Beispiel, 3 Grad eingestellt. Falls der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT nach Subtrahieren ein negativer Wert ist, wird eine Kraftstoffeinspritzung nach der oberen Totpunktmitte in dem Kompressionszyklus durchgeführt.
In einem Dieselmotor erhöht sich die HC-Konzentration des Abgases allgemein, je stärker der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird, wie dies in 8 dargestellt ist. Deshalb wird, in dem Schritt S903, um die Reduktionskomponentenkonzentration zu erhöhen, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, verglichen mit einem normalen Fahren, verzögert.
Weiterhin wird die HC-Konzentrationserhöhung aufgrund einer Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts nicht durch eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration des Abgases begleitet. Deshalb erhöht sich die Dekompositionsauslassrate von NOx (NO₃ ^–), absorbiert durch den katalytischen Wandler 38, nicht aufgrund dieses Prozesses, und eine gute NOx-Reduktionseffektivität wird erhalten.
Anstelle einer Korrektur des Grundkraftstoffeinspritzzeitpunkts unter Verwendung eines Verzögerungskorrekturwerts kann eine Liste, die direkt einen verzögerten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration angibt, natürlich auch verwendet werden.
In einem Schritt S904 wird ein Wert, erhalten durch Subtrahieren eines vorbestimmten Abnahmekorrekturwerts PD von dem Soll-Kraftstoffdruck, der berechnet ist, unter Verwendung derselben Liste wie diejenige des Schritts S404, auf den Soll-Kraftstoffdruck TP eingestellt. Allgemein kommt dies daher, dass sich die HC-Konzentration des Abgases erhöht, je niedriger der Kraftstoffdruck ist. Die HC-Konzentrationserhöhung aufgrund einer Verringerung des Kraftstoffdruckes wird nicht durch eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration des Abgases begleitet. Der Soll-Kraftstoffdruck TP kann auch auf einen festgelegten Wert eingestellt werden, und der festgelegte Wert kann auf einen Wert kleiner als der festgelegte Wert während eines normalen Fahrens eingestellt werden.
In einem Schritt S905 wird die Sollöffnung TS des Verwirbelungssteuerventils 15 unter Durchsehen einer Sollöffnungsliste zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf einem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet. In einem Dieselmotor wird, falls der Öffnungsgrad des Verwirbelungssteuerventils 15 so geändert wird, um die Verwirbelungsintensität in der Verbrennungskammer 12 zu variieren, die HC-Konzentration des Abgases allgemein variieren. Allerdings wird, da die Beziehung zwischen einer erhöhten Verwirbelung und der HC-Konzentration nicht gleichförmig ist, eine Verwirbelungssteuerventilöffnungs-Liste zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration, die unterschiedlich zu der Steuerliste, verwendet für das normale Fahren, ist, dazu verwendet, die Sollöffnung TS zu berechnen.
In dem Fall eines Dieselmotors, der hauptsächlich eine vorgemischte Verbrennung durchführt, erhöht sich, wenn eine Verwirbelung intensiviert wird, die HC-Konzentration, ungeachtet von Laufzuständen, wie dies in 10 dargestellt ist. Deshalb kann, in diesem Typ eines Dieselmotors, die Sollöffnung TS für eine Reduktionskomponentenkonzentrationserhöhung durch Addieren einer vorbestimmten Erniedrigungskorrektur zu einem Wert, berechnet unter Verwendung der Liste für ein norma les Fahren, eingestellt werden. Alternativ kann die Erhöhung der HC-Konzentration nur durch Einstellen der Sollöffnung TS auf 0 erreicht werden. Allerdings kann sich, wenn das Verwirbelungssteuerventil 15 vollständig geschlossen ist, die Sauerstoffkonzentration des Abgases nur ein wenig aufgrund der Abnahme der Einlassluftmenge verringern.
In einem Schritt S906 wird die Soll-Strömungsratenverteilung TB zwischen der gesamten Einlassluftströmungsrate und der Strömungsrate des Bypass-Kanals 24 auf einen vorbestimmten Wert 81 eingestellt. Hierbei ist der vorbestimmte Wert 81 ein Wert von 0% bis 100%. Mit anderen Worten führt ein Teil oder die gesamte Einlassluftmenge im Bypass an dem Intercooler 21 vorbei.
Die Einlasslufttemperatur erhöht sich, je stärker sich das Verhältnis der Einlassluft, die an dem Intercooler 21 im Bypass vorbeiführt, erhöht.
In einem Dieselmotor erhöht sich, mit Ausnahme des sehr niedrigen Temperaturbereichs, die HC-Konzentration des Abgases allgemein, je höher die Einlasslufttemperatur ist, wie dies in 11 dargestellt ist. Deshalb kann die HC-Konzentration des Abgases durch Erhöhen der Soll-Strömungsratenverteilung TB erhöht werden.
Allerdings kann, wenn die Luftdichte abfällt, wenn sich die Einlasslufttemperatur erhöht, die Sauerstoffkonzentration des Abgases ein wenig abfallen.
In einem Schritt S907 wird ein Wert, erhalten durch Addieren eines vorbestimmten Erhöhungskorrekturwerts EI zu der Soll-Abgasrezirkulationsrate, berechnet unter Verwendung derselben Liste wie diejenige des Schritts S407, auf die Soll-Abgasrezirkulationsrate TE eingestellt.
Dies kommt daher, dass sich, in einem Dieselmotor, die HC-Konzentration des Abgases allgemein erhöht, je höher die Abgasrezirkulationsrate ist, wie dies in 9 dargestellt ist. Allerdings kann, wenn sich die Einlassluftmenge verringern wird, wenn die Abgasrezirkulationsrate erhöht wird, die Sauerstoffkonzentration des Abgases ein wenig abfallen.
Entsprechend dem Verfahren, bei dem ein festgelegter Wert zu einem Wert, berechnet aus der Liste für ein normales Fahren, wie dies vorstehend beschrieben ist, hinzuaddiert wird, die Erhöhung der HC-Konzentration oder die Variation der Abgascharakteristika, andere als HC, immer um einen festgelegten Betrag im Vergleich zu einem normalen Fahren verschoben. Weiterhin kann die HC-Konzentration auch durch einfaches Einstellen der Soll-Abgasrezirkulationsrate TE auf einen Wert entsprechend zu dem Fall, wenn das Abgasrezirkulationssteuerventil 37 vollständig offen ist, erhöht werden.
In einem Schritt S908 wird ein Wert, erhalten durch Addieren eines vorbestimmten Erhöhungskorrekturwerts NI zu dem Soll-Düsenwinkel des Turboladers 23, berechnet unter Verwendung derselben Liste wie diejenige des Schritts S408, auf den Soll-Düsenwinkel TN eingestellt.
Dies kommt daher, dass der Ladedruck ansteigt und sich die Sauerstoffkonzentration des Abgases erhöht, wenn der Düsenwinkel des Turboladers 23 erhöht wird, wie dies in 12 dargestellt ist.
In dieser Ausführungsform werden eine Erhöhung der Einlasslufttemperatur oder eine Erhöhung der Abgasrezirkulationsrate dazu verwendet, die Reduktionskomponentenkonzentration zu erhöhen, wobei beide dieser Verfahren dazu tendieren, die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verringern. Eine Abnahme der Sauerstoffkonzentration wird deshalb durch Erhöhen des Düsenwinkels unterdrückt.
Falls eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration kein Problem auferlegt, d.h. wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases nicht auf 4,5% oder geringer abfällt, kann die Erhöhung des Düsenwinkels weggelassen werden. Weiterhin sind die Verzögerungen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts oder die Verringerung des Kraftstoffdrucks nicht durch eine Abnahme der Sauerstoffkonzentration begleitet, so dass, falls die HC-Konzentration unter Verwendung nur dieser Steuerungen erhöht werden kann, es nicht notwendig ist, den Düsenwinkel zu erhöhen.
In dieser Ausführungsform wird die HC-Konzentration des Abgases durch fünf Verfahren erhöht, d.h. Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, Verringerung des Kraftstoffdrucks, Änderung des Öffnungsgrads des Verwirbelungssteuerventils, Erhöhung der Einlasslufttemperatur und Erhöhung der Abgasrezirkulationsrate, allerdings ist es, falls die HC-Konzentration des Abgases auf 200 ppm oder höher erhöht werden kann, nicht absolut notwendig, alle diese Techniken anzuwenden.
Die Steuerung der Aktuatoren und der Ventile unter Verwendung der Steuerventile, eingestellt so, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann durch Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, durchgeführt werden. Diese Verfahren werden nun kurz beschrieben.
In Bezug auf eine Kraftstoffeinspritzsteuerung beginnt, wenn der Kurbelwinkel des Motors 1 mit dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT, gespeichert in dem Speicher, übereinstimmt, die Steuereinheit 40 damit, ein Impulssignal zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 auszugeben, und nachdem die Einspritzung entsprechend zu der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T, gespeichert in dem Speicher, durchgeführt ist, wird die Ausgabe des Impulssignals beendet.
Für eine Kraftstoffdrucksteuerung wird das Kraftstoffdrucksignal P, erfasst durch den Drucksensor 9, mit dem Kraftstoffdruck TP, gespeichert in dem Speicher, verglichen, und wenn P > TP ist, wird ein Signal ausgegeben, um den Öffnungsgrad des Solenoidventils 4 zu erhöhen. Umgekehrt wird, wenn P < TP gilt, ein Signal ausgegeben, um den Öffnungsgrad des Solenoidventils 4 zu verringern.
In Bezug auf eine Steuerung des Verwirbelungssteuerventils, des Bypass-Steuerventils, des Abgasrezirkulationssteuerventils und des Ladedrucks, werden Steuersignale, jeweils entsprechend zu Sollwerten TS, TB, TE und TN, gespeichert in dem Speicher, zu dem Verwirbelungssteuerventilaktuator 17, dem Bypass-Steuerventil 25, dem Abgasrezirkulationssteuerventil 37 und dem Düsenflügelaktuator 32, jeweils, ausgegeben.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 13 – 16 beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird eine Verringerung der Reduktionskomponentenkonzentration durch Vorverlegen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts erreicht und die Erhöhung der Reduktionskomponentenkonzentration wird durch eine sekundäre Einspritzung erreicht.
Eine sekundäre Einspritzung bedeutet eine zusätzliche Einspritzung von Kraftstoff, durchgeführt nach der primären Kraftstoffeinspritzung, um das Motordrehmoment zu erzeugen.
Der Aufbau des Motors ist derselbe wie derjenige der 1, allerdings können das Verwirbelungssteuerventil 15 und der Bypass-Kanal 24 weggelassen werden. Weiterhin ist das Hauptmotorsteuerprogramm, angewandt in dieser Ausführungsform, dasselbe wie dasjenige des Hauptprogramms der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, dargestellt in 3.
Die 13 – 15 entsprechen den 4 – 6 der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform. Prozesse, die dieselbe Verarbeitung wie solche der vorstehend erwähnten, ersten Ausführungsform durchführen, sind mit identischen Schritt-Zahlen bezeichnet.
13 stellt ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerventilen für ein normales Fahren dar. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S401, S402, S403 und S408 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und einen neuen Schritt S414, auf.
Nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts IT in den Schritten S401 – S403, geht das Unterprogramm weiter zu Schritt S414. Hier wird eine Impulsbreite Tpos der sekundären Einspritzung auf 0 eingestellt. Das bedeutet, dass eine sekundäre Einspritzung nicht während eines normalen Fahrens durchgeführt wird.
In dem folgenden Schritt S408 wird der Soll-Düsenwinkel TN des Turboladers 23 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform berechnet, und das Unterprogramm wird beendet.
14 stellt ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerventilen zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration dar. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S701, S702, S703 und S708 wie in der vorstehend erwähnten, ersten Ausführungsform, und einen neuen Schritt S714, auf.
In dem Schritt S714 wird die sekundäre Einspritzimpulsbreite Tpos auf 0 wie in dem Schritt S414 eingestellt.
15 stellt ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerventilen zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration dar. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S901, S902, S903 und S908 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und neue Schritte S913 – S916, auf.
In diesem Unterprogramm wird, nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T in den Schritten S901, S902, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT in dem Schritt S913 unter Durchsehen der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Liste für ein normales Fahren, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehge schwindigkeit Ne, berechnet. Dies ist identisch zu der Verarbeitung des Schritts S403 für ein normales Fahren.
In dem Schritt S914 wird eine sekundäre Kraftstoffeinspritzmenge Qpos unter Durchsehen einer Liste für eine sekundäre Kraftstoffeinspritzmenge zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet. Diese Liste besitzt die Charakteristik, dass sich die sekundäre Kraftstoffeinspritzmenge Qpos erhöht, je größer die Kraftstoffeinspritzmenge Q und die Motordrehgeschwindigkeit Ne ist, wie dies in 16 dargestellt ist. Deshalb erhöht sich die sekundäre Kraftstoffeinspritzmenge Qpos auch zusammen mit einer Erhöhung der Abgasströmungsrate.
In einem Schritt S915 wird eine sekundäre Kraftstoffeinspritzimpulsbreite Tpos basierend auf der sekundären Kraftstoffeinspritzmenge Qpos und des Kraftstoffdrucks P berechnet.
In einem Schritt S916 wird ein sekundärer Kraftstoffeinspritzzeitpunkt Itpos unter Durchsehen einer sekundären Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Liste zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf der sekundären Kraftstoffeinspritzmenge Qpos und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet. Diese Liste spezifiziert den Startzeitpunkt einer sekundären Kraftstoffeinspritzung. Die sekundäre Einspritzung wird während eines Explosionshubs oder eines Auslasshubs durchgeführt.
In einem Schritt S908 wird der Soll-Düsenwinkel TN des Turboladers 23 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform eingestellt. Wenn eine sekundäre Einspritzung durchgeführt wird, reagiert ein Teil des Kraftstoffs, eingespritzt in der sekundären Einspritzung, mit dem Sauerstoff in dem Abgas, so dass die Sauerstoffkonzentration des Abgases verringert wird. Die Abnahme der Sauerstoffkonzentration wird deshalb durch Erhöhen des Düsenwinkels unterdrückt. Allerdings kann, falls die Verringerung der Sauerstoffkonzentration aufgrund einer sekundären Einspritzung vernachlässigbar ist, dieser Schritt S908 weggelassen werden.
Nach Durchführen des Schritts S908 wird das Unterprogramm beendet.
In dieser Ausführungsform wird, wenn eine sekundäre Einspritzung ebenso wie eine primäre Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden, die Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 durch den folgenden Vorgang durchgeführt.
Die Steuerung der primären Einspritzung ist dieselbe wie diejenige, die für die vorstehend angegebene, erste Ausführungsform beschrieben ist. In Bezug auf die sekundäre Einspritzung beginnt, falls der Kurbelwinkel des Motors 1 mit einem sekundären Kraftstoffeinspritzzeitpunkt Itpos, gespeichert in dem Speicher, übereinstimmt, die Steuereinheit 40 damit, ein sekundäres Einspritzimpulssignal zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 abzugeben, und nachdem eine Einspritzung entsprechend zu der Einspritzimpulsbreite Tpos, gespeichert in dem Speicher, durchgeführt ist, wird eine Abgabe des sekundären Einspritzimpulssignals gestoppt.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 17 – 20 beschrieben.
Diese Ausführungsform realisiert die Verringerung der Reduktionskomponentenkonzentration durch eine Korrektur im Voraus des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, und realisiert die Erhöhung einer Reduktionskomponentenkonzentration durch Zuführen eines reduzierenden Mittels einströmseitig des katalytischen Wandlers 38 des Abgaskanals 31.
Zu diesem Zweck weist die Abgas-Reinigungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform einen Behälter 50 mit einem reduzierenden Mittel, der ein reduzierendes Mittel, wie beispielsweise Wasserstoff (H) und Kohlenwasserstoff (HC) speichert, und ein ein reduzierendes Mittel einspritzendes Ventil 51, das das reduzierende Mittel des Reduziermittelbehälters 50 in den Abgaskanal 31 einspritzt, wie dies in 17 dargestellt ist, auf.
Die verbleibenden Merkmale des Aufbaus des Motors 1 sind dieselben wie solche der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform können auch das Verwirbelungssteuerventil 15 und der Bypass-Kanal 24 weggelassen werden. Weiterhin ist das Hauptmotorsteuerprogramm, angewandt in dieser Ausführungsform, dasselbe wie dasjenige des Hauptprogramms der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, dargestellt in 3.
Die 18 – 20, die die Unterprogramme gemäß dieser Ausführungsform darstellen, entsprechen den 4 – 6 der vorstehend angegebenen, ersten Ausfüh rungsform. Prozesse, die dieselbe Verarbeitung wie solche der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform durchführen, sind mit den identischen Schritt-Zahlen bezeichnet.
18 stellt ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten für ein normales Fahren dar. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S401, S402, S403 und S408 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und einen neuen Schritt S424, auf.
Nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts IT in den Schritten S401 – S403, geht das Unterprogramm weiter zu Schritt S424. Hier wird ein Taktverhältnis D eines Taktsteuersignals, ausgegeben zu dem Einspritzventil 51 für das reduzierende Mittel, auf 0 eingestellt. Das Taktverhältnis D gibt eine Zeitproportion zwischen EIN und AUS des Taktsteuersignals an. Wenn D = 0 gilt, bedeutet dies, dass die EIN-Zeit 0 ist, d.h. ein reduzierendes Mittel wird nicht während eines normalen Fahrens zugeführt.
In dem folgenden Schritt S408 wird der Soll-Düsenwinkel TN des Turboladers 23 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform berechnet, und das Unterprogramm wird beendet.
19 stellt ein Unterprogramm dar, das Steuerwerte zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration einstellt. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S701, S702, S703 und S708 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und einen neuen Schritt S724, auf.
Nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts IT in den Schritten S701 – S703 geht das Unterprogramm weiter zu Schritt S724. Hier wir das Taktverhältnis D des Taktsteuersignals, ausgegeben zu dem Einspritzventil 51 für das reduzierende Mittel, auf 0, wie in dem vorstehend angegebenen Schritt S424, eingestellt.
In dem nachfolgenden Schritt S708 wird der Soll-Düsenwinkel TN des Turboladers 23 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform berechnet, und das Unterprogramm wird beendet. Der einzige Unterschied dieses Unterprogramms gegenüber dem Unterprogramm für ein normales Fahren ist die Tatsache, dass eine Vorverlegungskorrektur des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts angewandt wird.
20 stellt ein Unterprogramm dar, das Steuerwerte zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration einstellt. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S901, S902 und S908 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, denselben Schritt S923 wie in der vorstehend angegebenen, zweiten Ausführungsform, und einen neuen Schritt S924 auf.
In diesem Unterprogramm wird, nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T in den Schritten S901, S902, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT durch dieselbe Liste wie für ein normales Fahren in dem Schritt S913 berechnet.
In dem Schritt S924 wird das Taktverhältnis D des Taktsteuersignals, ausgegeben zu dem Einspritzventil 51 für das reduzierende Mittel, unter Durchsehen einer Taktverhältnis-Liste zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet. Diese Liste wird so eingestellt, um einen größeren Wert dem Taktverhältnis D zuzuordnen, je größer die Kraftstoffeinspritzmenge Q und die Motordrehgeschwindigkeit Ne ist. Deshalb verringert sich, je mehr reduzierendes Mittel zu dem Abgaskanal 31 zugeführt wird, desto stärker die Abgasströmungsrate. Es kann angemerkt werden, dass dann, wenn der Druck des reduzierenden Mittels, zugeführt zu dem Einspritzventil 51 für das reduzierende Mittel, konstant gehalten wird, das Taktverhältnis D direkt proportional zu einer Einspritzmenge des reduzierenden Mittels pro Zeiteinheit ist.
Nach Einstellen des Taktverhältnisses D wird der Soll-Düsenwinkel TN des Turboladers 23 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform in dem Schritt S908 eingestellt, und das Unterprogramm wird beendet.
In dieser Ausführungsform kann auch, falls die Abnahme der Sauerstoffkonzentration aufgrund der Zufuhr des reduzierenden Mittels vernachlässigbar ist, der Schritt S908 weggelassen werden.
In dieser Ausführungsform steuert die Steuereinheit 40 das Einspritzventil 51 für das reduzierende Mittel durch Ausgeben eines Taktsteuersignals zu dem Einspritzventil 51 für das reduzierende Mittel entsprechend dem Taktverhältnis D, gespeichert in dem Speicher.
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 21 – 24 beschrieben.
Diese Ausführungsform realisiert die Abnahme der Konzentration der reduzierenden Komponenten unter Verwendung eines Oxidationskatalysators, und realisiert die Erhöhung der Reduktionskomponentenkonzentration durch Verzögerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts.
Für diesen Zweck wird ein Verzweigungskanal 60 von dem Auslasskanal 31 einströmseitig des katalytischen Wandlers 38 abgezweigt und eine Oxidationskatalysatoreinheit 61 ist in dem Verzweigungskanal 60 so vorgesehen, wie dies in 21 dargestellt ist. Ein Auswahleinrichtungsventil 62 ist auch an der Abzweigung des Verzweigungskanals 60 von dem Auslasskanal 31 vorgesehen. Der Verzweigungskanal 60 ist wiederum mit dem Auslasskanal 31, nach Hindurchführen durch die Oxidationskatalysatoreinheit 61, verbunden.
Die verbleibenden Merkmale des Aufbaus des Motors 1 sind identisch zu solchen der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform können auch das Verwirbelungssteuerventil 15 und der Bypass-Kanal 24 weggelassen werden und der Turbolader 23 kann auch weggelassen werden. Weiterhin ist das Hauptmotorsteuerprogramm, angewandt in dieser Ausführungsform, dasselbe wie dasjenige des Hauptprogramms der vorstehend erwähnten, ersten Ausführungsform, dargestellt in 3.
Die 22 – 24, die die Unterprogramme gemäß dieser Ausführungsform darstellen, entsprechen den 4 – 6 der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform. Prozesse, die dieselbe Verarbeitung wie solche der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform durchführen, sind mit identischen Schritt-Zahlen bezeichnet.
22 stellt ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten für ein normales Fahren dar. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S401, S402 und S403 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und einen neuen Schritt S434, auf.
Nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts IT in den Schritten S401 – S403 geht das Unterprogramm weiter zu dem Schritt S434.
Hier wird ein Umänderungszeichen Fs auf 0 eingestellt, und das Unterprogramm wird beendet. Das Umschaltzeichen Fs ist ein Zeichen, das das Umschalten des Auswahleinrichtungsventils 62 für die Steuereinheit 40 anzeigt.
Das Einstell-Umschaltzeichen Fs ist in dem Speicher der Steuereinheit 40 gespeichert.
23 stellt ein Unterprogramm dar, das Steuerwerte zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration darstellt. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S701, S702 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und neue Schritte S733, S734, auf.
Nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T in den Schritten S701 und S702 geht das Unterprogramm weiter zu Schritt S733. Hier wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT unter Durchsehen der Liste für das normale Fahren, vorab gespeichert in der Steuereinheit 40, basierend auf dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindigkeit Ne, berechnet. Dies ist identisch zu der Verarbeitung des Schritts S403 für ein normales Fahren.
In dem Schritt S734 wird das Umschaltzeichen Fs auf 1 eingestellt, und das Unterprogramm wird beendet. Das eingestellte Umschaltzeichen Fs wird in dem Speicher der Steuereinheit 40 gespeichert.
24 stellt ein Unterprogramm, das Steuerwerte für ein Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration einstellt, dar. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S901, S902 und S903 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und einen neuen Schritt S934, auf.
Nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts IT in den Schritten S901 – S903 geht das Unterprogramm weiter zu dem Schritt S934. Hier wird das Umschaltzeichen Fs auf 0 eingestellt, und das Unterprogramm wird beendet. Das eingestellte Umschaltzeichen Fs wird in dem Speicher der Steuereinheit 40 gespeichert.
In dieser Ausführungsform öffnet die Steuereinheit 40 das Auswahleinrichtungsventil 62 entsprechend dem Umschaltzeichen Fs, gespeichert in dem Speicher, und schließt es. Wenn das Umschaltzeichen Fs 0 ist, wird der Verzweigungskanal 60 geschlossen und das gesamte Abgas wird in den Abgaskanal 31 geführt. Wenn das Umschaltzeichen Fs 1 ist, schließt die Steuereinheit 40 den Abgaskanal 31 und das gesamte Abgas wird in den Verzweigungskanal 60 hineingeführt.
Da die Oxidationskatalysatoreinheit 61 in dem Verzweigungskanal 60 vorgesehen ist, fließt, wenn das Umschaltzeichen Fs 1 ist, das Abgas in den katalytischen Wandler 38 hinein, nachdem die Reduktionskomponentenkonzentration in der Oxidationskatalysatoreinheit 61 verringert ist.
Aus diesem Grund verringern sich, wenn sich das Umschaltzeichen Fs von 0 zu 1 ändert, Oxidationskomponenten des Abgases, das in den katalytischen Wandler 38 hinein fließt, und wenn sich das Umschaltzeichen Fs von 1 zu 0 ändert, erhöhen sich die Oxidationskomponenten des Abgases, die in den katalytischen Wandler 38 hinein fließen, erneut.
Diese Ausführungsform ist eine Ausführungsform, die diese Erfindung bei einem Dieselmotor anwendet, allerdings ist, wenn diese Erfindung bei einem Benzinmotor angewandt wird, bei dem die HC-Konzentration relativ hoch während eines normalen Fahrens ist, die Verwendung der Oxidationskatalysatoreinheit 61, wie in dieser Ausführungsform, besonders effektiv.
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 25 – 29 beschrieben.
Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Verringerung der Reduktionskomponentenkonzentration durch Adsorption von HC in dem Abgas durch einen HC-Absorptionskatalysator und realisiert die Erhöhung der Reduktionskomponentenkonzentration durch die HC-Entladung.
Zu diesem Zweck ist eine HC absorbierende Katalysatoreinheit 70 einströmseitig des katalytischen Wandlers 38 des Abgaskanals 31 vorgesehen, wie dies in 25 dargestellt ist, und ein Temperatursensor 71 ist nahe des Eingangs der HC absorbierenden Katalyatoreinheit 70 vorgesehen. Die verbleibenden Merkmale des Aufbaus des Motors 1 sind dieselben wie solche der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform.
Ein HC-Absorptionskatalysator, der die HC-Absorptionskatalysatoreinheit 70 aufnimmt, besitzt die Temperatur-Charateristika, die in 29 dargestellt sind. Genauer gesagt wird HC in dem Abgas dann absorbiert, wenn die Temperatur des Einheit-Einlasses gleich zu oder geringer als eine vorbestimmte Temperatur T₀ ist. Falls sich die Einlasstemperatur der Einheit so erhöht, dass sie die vorbestimmte Temperatur T₀ übersteigt, wird das absorbierte HC durch die Erhöhung einer Diffusionsenergie aufgrund des Temperaturanstiegs abgegeben werden. Als eine Folge wird die HC-Konzentration an dem Auslass der Einheit höher als die HC-Konzentration an dem Einlass der Einheit. Diese vorbestimmte Temperatur T₀ wird nachfolgend als HC-Desorptionstemperatur bezeichnet.
Falls der Temperaturanstieg fortgeführt wird, wird der HC-Absorptionskatalysator aktiviert werden und wird HC oxidieren. Demzufolge verringert sich das HC an dem Auslass der Einheit erneut.
Andererseits wird, falls die Temperatur an dem Einlass der Einheit von diesem hohen Temperaturbereich abfällt, da die HC-Adsorptionsmenge gering ist, HC nicht wie in dem Fall eines Temperaturanstiegs abgegeben, wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit niedriger als die vorbestimmte Temperatur T₀ wird, wobei eine Adsorption von HC erneut beginnt.
Die HC-Desorptionstemperatur T₀ ist, zum Beispiel, 200°C.
Auch können in dieser Ausführungsform das Verwirbelungssteuerventil 15, der Bypass-Kanal 24 und der Turbolader 23 weggelassen werden. Weiterhin ist das Hauptmotorsteuerprogramm, das in dieser Ausführungsform angewandt ist, dasselbe wie dasjenige des Hauptprogramms der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, dargestellt in 3.
Die 26 – 28, die die Unterprogramme gemäß dieser Ausführungsform darstellen, entsprechen den 4 – 6 der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform. Prozesse, die dieselbe Verarbeitung wie solche der vorstehend angegebenen ersten Ausführungsform durchführen, sind mit den identischen Schritt-Zahlen bezeichnet.
26 stellt ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerventilen für ein normales Fahren dar. Dieses Unterprogramm entspricht nur denselben Schritten S401, S402 und S403 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform. Hier werden nur der Kraftstoffeinspritzbetrag Q, die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT eingestellt.
27 stellt ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten zum Verringern einer Reduktionskomponentenkonzentration dar. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S701, S702 und S703 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und neue Schritte S744, S746, auf.
In den Schritten S701 – S703 werden der Kraftstoffeinspritzbetrag Q, die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT eingestellt.
In Bezug auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT wird eine Korrektur unter Verwendung des Vorabkorrekturwerts ITA durchgeführt, wie dies in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Allgemein fällt, in einem Dieselmotor, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverlegt ist, die Abgastemperatur ab, und falls der Zeitpunkt verzögert ist, steigt die Abgastemperatur an, wie dies in 30 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform besitzt die Vorverlegungskorrektur des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts des Schritts S703 den Effekt, die Temperatur der HC-Absorptionskatalysatoreinheit 70 niedriger als die HC-Auslasstemperatur T₀ beizubehalten.
In dem neuen Schritt S744 wird eine Einlasstemperatur Tex der HC absorbierenden Katalysatoreinheit 70, erfasst durch einen Temperatursensor 71, gelesen. In dem Schritt S745 wird die Einlasstemperatur Tex mit der HC-Auslasstemperatur T₀ verglichen.
Es kann auftreten, dass sogar dann, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorverlegt ist, die Abgastemperatur nicht unmittelbar unterhalb der HC-Desorptionstemperatur T₀ aufgrund des Effekts der Wärmekapazität des Abgaskanals 31 abfallen kann. Aus diesem Grund wird tatsächlich in diesem Schritt bestätigt, ob die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex höher als die Auslasstemperatur T₀ ist.
Wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex höher als die Auslasstemperatur T₀ ist, geht das Unterprogramm weiter zu Schritt S746. Hier wird der Zählerwert C, verwendet in dem Hauptprogramm, auf 0 zurückgesetzt, und das Unterprogramm wird beendet.
Andererseits wird, wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex gleich zu oder geringer als die Auslasstemperatur T₀ in dem Schritt S745 ist, das Unterprogramm ohne Durchführen von weiteren Schritten beendet.
Aufgrund der Verarbeitung des vorstehenden Unterprogramms wird, wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex höher als die Auslasstemperatur T₀ ist, der Zählerwert C bei jeder Gelegenheit, bei der das Unterprogramm ausgeführt wird, zurückgesetzt. Wie in 29 dargestellt ist, ist dieser Temperaturbereich ein HC-Auslassbereich, und er ist nicht zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration geeignet, was die Aufgabe dieses Unterprogramms ist. Deshalb wird der Zählerwert C auf 0 zurückgesetzt, und die Periode, wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex höher als die Auslasstemperatur T₀ ist, ist nicht in der ersten, abgelaufenen Zeit umfasst. Aufgrund dieser Verarbeitung der Schritte S745 und S746 wird nur die Periode, während der eine Abnahmeverarbeitung der Reduktionskomponentenkonzentration tatsächlich durchgeführt wird, als die vorstehend angegebene, erste, abgelaufene Zeit gezählt.
28 stellt ein Unterprogramm dar, das Steuerwerte zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration einstellt. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S901, S902 und S903 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und neue Schritte S944 – S946, auf.
In den Schritten S901 – S903 werden die Kraftstoffeinspritzmenge Q, die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT durch denselben Vorgang wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform eingestellt. In Bezug auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT wird eine Korrektur durch den Verzögerungskorrekturwert ITR so, wie dies in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, durchgeführt. In dieser Ausführungsform besitzt die Verzögerungskorrektur des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts des Schritts S903 den Effekt, die Temperatur der HC absorbierenden Katalysatoreinheit 70 höher als die HC-Auslasstemperatur T₀ beizubehalten.
In dem neuen Schritt S944 wird die Einlasstemperatur Tex, erfasst durch den Temperatursensor 71, gelesen.
In dem Schritt S945 wird die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex mit der HC-Desorptionstemperatur T₀ verglichen.
Es kann auftreten, dass sogar dann, wenn der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert ist, die Abgastemperatur nicht unmittelbar oberhalb der HC-Desorptionstemperatur T₀ aufgrund des Effekts der Wärmekapazität des Abgaskanals 31 ansteigen kann. Aus diesem Grund wird tatsächlich in diesem Schritt bestätigt, ob die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex niedriger als die Auslasstemperatur T₀ ist.
Wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex niedriger als die Desorptionstemperatur T₀ ist, geht das Unterprogramm weiter zu Schritt S946. Hier wird der Zählerwert C, verwendet in dem Hauptprogramm, auf 0 zurückgesetzt, und das Unterprogramm wird beendet.
Andererseits wird, wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex gleich zu oder geringer als die Auslasstemperatur T₀ in dem Schritt S945 ist, das Unterprogramm ohne Durchführen von weiteren Schritten beendet.
Aufgrund der Verarbeitung des vorstehenden Unterprogramms wird, wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex geringer als die Auslasstemperatur T₀ ist, der Zählerwert C bei jeder Gelegenheit, bei der das Unterprogramm ausgeführt wird, zurückgesetzt. Wie in 29 dargestellt ist, ist dieser Temperaturbereich ein HC-Adsorptionsbereich, und er ist nicht zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration geeignet, was die Aufgabe dieses Unterprogramms ist. Deshalb ist der Zählerwert C auf den ersten, vorbestimmten Wert Co festgelegt, und die Periode, wenn die Temperatur an dem Einlass der Einheit Tex niedriger als die Auslasstemperatur T₀ ist, ist nicht in der zweiten, abgelaufenen Zeit umfasst. Aufgrund dieser Verarbeitung der Schritte S945 und S946 wird nur die Periode, während der eine Erhöhungsverarbeitung der Reduktionskomponentenkonzentration tatsächlich durchgeführt wird, als die vorstehend erwähnte, zweite, abgelaufene Zeit gezählt.
Wenn HC von dem HC absorbierenden Katalysator ausgegeben wird, kann sich die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den katalytischen Wandler 38 fließt, verringern. Falls eine solche Verringerung der Sauerstoffkonzentration nicht erwünscht ist, kann der Schritt S908 zu dem Unterprogramm der 28 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform hinzugefügt werden. Der Düsenwinkel des Turboladers 23 wird dadurch erhöht, der Ladedruck erhöht sich, und eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration wird unterdrückt.
Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 31 – 34 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird auch die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases erhöht und unter Verwendung der HC absorbierenden Katalysatoreinheit 70, wie in der vorstehend angegebenen, fünften Ausführungsform, verringert, allerdings ist weiterhin eine Heizeinrichtung 82 für die HC absorbierende Katalysatoreinheit 70 vorgesehen.
Energie wird zu der Heizeinrichtung 82 von einer Batterie 81 über einen Schalter 83 zugeführt.
Ein Temperatursensor 84, der die Temperatur des Katalysators innerhalb der HC absorbierenden Katalysatoreinheit 70 erfasst, ist auch vorgesehen. Eine solche Katalysatoreinheit mit einer Heizeinrichtung kann auch dadurch ausgeführt werden, dass der Träger des HC absorbierenden Katalysators als eine Heizeinrichtung mit einem Metallaufbau ausgeführt wird.
Die verbleibenden Merkmale des Aufbaus des Motors 1 sind dieselben wie solche der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform können auch das Verwirbelungssteuerventil 15, der Bypass-Kanal 24 und der Turbolader 23 weggelassen werden. Weiterhin ist das Hauptmotorsteuerprogramm, angewandt in dieser Ausführungsform, dasselbe wie dasjenige des Hauptprogramms der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, dargestellt in 3.
Die 32 – 34, die die Unterprogramme gemäß dieser Ausführungsform darstellen, entsprechen den 4 – 6 der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform. Prozesse, die dieselbe Verarbeitung wie solche der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform durchführen, sind mit den identischen Schritt-Zahlen bezeichnet.
32 stellt ein Unterprogramm zum Einstellen von Steuerwerten für ein normales Fahren dar. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S401, S402 und S403 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und einen neuen Schritt S454, auf. Nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts IT in den Schritten S401 – S403 schreitet das Unterprogramm zu Schritt S454 fort.
Hier wird ein Energiebeaufschlagungszeichen Fe auf 0 gesetzt, und das Unterprogramm wird beendet. Das Energiebeaufschlagungszeichen Fe ist ein Zeichen, das EIN/AUS des Schalters 83 in der Steuereinheit 40 anzeigt, und Fe = 0 bedeutet AUS. Das eingestellte Energiebeaufschlagungszeichen Fe wird in dem Speicher der Steuereinheit 40 gespeichert.
33 stellt ein Unterprogramm dar, das Steuerwerte zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration einstellt. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S701, S702 und S703 wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und neue Schritte S754 – S757, auf.
Nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts IT in den Schritten S701 – S703 , schreitet das Unterprogramm weiter zu Schritt S754 fort. Hier wird das Energiebeaufschlagungszeichen Fe auf 0 zurückgesetzt.
In dem folgenden Schritt S755 wird eine Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators, erfasst durch den Temperatursensor 84, gelesen. In dem nächsten Schritt S756 wird die Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators mit der HC-Desorptionstemperatur T₀ verglichen.
Wenn die Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators höher als die HC-Desorptionstemperatur T₀ ist, nach erneutem Einstellen des Werts des Zählers C auf 0 im Schritt S757, wird das Unterprogramm beendet.
Andererseits wird, wenn die Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators gleich zu oder geringer als die HC-Desorptionstemperatur T₀ ist, das Unterprogramm beendet, ohne sich weiteren Schritten zuzuwenden.
Aufgrund der Verarbeitung dieses Unterprogramms wird, wenn die Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators höher als die HC-Desorptionstemperatur T₀ ist, der Zählerwert C auf 0 bei jeder Gelegenheit, bei der das Unterprogramm ausgeführt wird, zurückgesetzt. Dies dient dazu, dass nur die Periode, während der eine Verringerungsverarbeitung der Reduktionskomponentenkonzentration tatsächlich durchgeführt wird, als die vorstehend angegebene, erste, abgelaufene Zeit gezählt wird, wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform.
34 stellt ein Unterprogramm dar, das Steuerwerte zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration einstellt. Dieses Unterprogramm weist dieselben Schritte S901 und S902, wie in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform, und neue Schritte S953 – S957, auf.
In diesem Unterprogramm wird, nach Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite T in den Schritten S901 und S902, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt IT unter Durchsehen der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Liste für ein normales Fahren, gespeichert in der Steuereinheit 40, in dem Schritt S953, basierend auf dem Grad eines Niederdrückens des Gaspedals Acc und der Motordrehgeschwindig keit Ne, berechnet. Diese Verarbeitung ist identisch zu der Verarbeitung des Schritts S403 der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform.
In dem Schritt S954 wird das Energiebeaufschlagungszeichen Fe auf 1 gesetzt. In dem Schritt S956 wird die Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators mit der HC-Desorptionstemperatur T₀ verglichen.
Wenn die Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators niedriger als die HC-Desorptionstemperatur T₀ ist, wird der Wert des Zählers C auf 0 in dem Schritt S957 zurückgesetzt, und das Unterprogramm wird beendet.
Andererseits wird, wenn die THE-Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators gleich zu oder größer als die HC-Desorptionstemperatur T₀ ist, das Unterprogramm beendet, ohne sich weiteren Schritten zuzuwenden.
Aufgrund der Verarbeitung des vorstehenden Unterprogramms wird, wenn die Temperatur Tcat des HC absorbierenden Katalysators geringer als die HC-Desorptionstemperatur T₀ ist, der Zählerwert C auf den ersten, vorbestimmten Wert Co bei jeder Gelegenheit, bei der das Unterprogramm ausgeführt wird, eingestellt.
Dies erfolgt aus dem Grund, dass nur die Periode, während der eine Erhöhungsverarbeitung der Reduktionskomponentenkonzentration tatsächlich durchgeführt wird, als die vorstehend angegebene, zweite, abgelaufene Zeit gezählt wird, wie in der vorstehend angegebenen, fünften Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform wird, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, Energie zu der Heizeinrichtung 82 zugeführt, um die Temperatur des HC absorbierenden Katalysators erzwungenermaßen anzuheben, so dass das HC, absorbiert durch den HC absorbierenden Katalysator, abgegeben werden kann, und die Reduktionskomponentenkonzentration innerhalb einer kürzeren Zeit als in der vorstehend angegebenen, fünften Ausführungsform erhöht werden kann.
Falls die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den katalytischen Wandler 38 während einer HC-Abgabe von dem HC absorbierenden Katalysator fließt, auf 4,5% oder geringer abfällt, kann der Schritt S908 zu dem Unterprogramm der 28 in der vorstehend angegebenen, ersten Ausführungsform hinzugefügt werden.
In allen vorstehend erwähnten Ausführungsformen war der Katalysator/das NOx absorbierende Material in dem katalytischen Wandler 38 aus einer Beschich tungsschicht aus dem Edelmetall Platin (Pt) und dem NOx absorbierenden Material Barium (Ba) auf einem Aluminiumoxidsubstrat aufgebaut, allerdings können verschiedene Katalysator/NOx absorbierende Materialien, dargestellt in den 38 – 45, verwendet werden.
Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliziumoxid (SiO₂), poröse Aluminosilikate (Zeolit), Silika-Aluminiumoxid (SO₂-Al₂O₃) und Titanoxid (TiO₂), verwendet als das Substrat des Katalysators/des NOx absorbierenden Materials, sind feuerfeste, anorganische Oxide. Diese Substratmaterialien besitzen die folgenden Charakteristika.
Ein Titanoxidsubstrat bildet einen Katalysator/ein NOx absorbierendes Material, das gegenüber einer Vergiftung durch Schwefel, vorhanden in dem Kraftstoff, beständig ist.
Ein Siliziumoxid-Aluminiumoxid- oder poröses Aluminosilikat-Substrat führt zu einer Verbesserung einer NOx-Reduktions-Aktivität durch HC mit vielen Kohlenstoffatomen.
Ein Siliziumoxid-Aluminiumoxid-Substrat erhöht auch die Haltbarkeit des Substrats.
Der Katalysator/das NOx absorbierende Material ist ein wabenähnlicher, monolithischer Katalysator, der ein Edelmetall und ein NOx absorbierendes Material, getragen auf einem der vorstehend angegebenen Substrate, aufweist, mit einer spezifischen Oberfläche von 120 m²/Gramm oder höher.
In den Beispielen #192 – 223 der 45 wirkt das Edelmetall auch als ein NOx absorbierendes Material.
Als nächstes wird das Verfahren, verwendet durch die Erfinder, um diese Katalysator/NOx absorbierenden Materialien zu erhalten, beschrieben.
Ein Aluminiumoxid-Sol, präpariert durch Mischen von 10 Gramm Bemit-Aluminiumoxid mit 900 Gramm einer 1 % wässrigen Schwefelsäurelösung und aktives Gamma-Aluminiumoxidpulver, wurden in eine magnetische Kugelmühle eingeführt und pulverisiert, um eine Aluminiumoxidschlämme zu erhalten. Diese Schlämme wurde so gestaltet, um an einem monolithischen Cordierit-Substrat mit einer Kapazität von 1 Liter, und 400 Zellen aufweisend, anzuhaften, und bei 400°C für 1 Stunde eingebrannt, um eine Beschichtungsschicht mit 100 Gramm/Liter zu erhalten.
Die Beschichtungsschicht, die erhalten wurde, wurde mit einer wässrigen Bariumacetatlösung imprägniert, getrocknet und in Luft bei 400°C für 1 Stunde eingebrannt. Der Bariumgehalt des Materials betrug 15,0 Gramm/Liter.
Die Beschichtungsschicht, die erhalten wurde, wurde mit einer gemischten, wässrigen Lösung aus Dinitrodiamin und Platin imprägniert, getrocknet und in Luft bei 400°C für 1 Stunde eingebrannt, um ein abgasreinigendes Katalysator/NOx absorbierendes Material zu erhalten. Der Platingehalt dieses Katalysators/NOx absorbierenden Materials war 1,18 Gramm/Liter.
Die Gehalte von Tokugan Hei 10-319689, mit einem Anmeldedatum vom 11. November 1998 in Japan, und Tokugan Hei 10-291581, mit einem Anmeldedatum vom 14. Oktober 1998 in Japan, werden hier unter Bezugnahme darauf, eingeschlossen.
Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, beschränkt. Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, werden für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet, im Lichte der vorstehenden Lehren, ersichtlich werden.

Zum Beispiel können, anstelle einer wässrigen Bariumacetatlösung, die folgenden Verbindungen verwendet werden, um den Katalysator/das NOx absorbierende Material herzustellen.

Barium Ba	Ba(CH₃COO)₂·H₂O
Kalium	KCH₃COO·2H₂O
Natrium	NaNO₃
Lithium	LiNO₃
Cäsium	Cs(CH₃COOO)
Magnesium	Mg(NO₃)₂·6H₂O
Kalzium	Ca(NO₃)₃
Strontium	Sr(CH₃COO)
Lanthan	La(NO₃)₃
Cer	Ce(CH₃COO)₃
Yttrium	Y(NO₃)₃·6H₂O

Praseodym	Pr(NO₃)₃
Neodym	Nd(CH₃COO)₃
Samarium	Sm(NO₃)₃·6H₂O
Zirkon	ZrO(NO₃)₂·2H₂O
Mangan	Mn(NO₃)₂
Eisen	Fe(NO₃)₃·9H₂O
Nickel	Ni(NO₃)₂·6H₂O
Kobalt	Co(NO₃)₂·6H₂O
Wolfram	(NH₄)₁₀[W₁₂O₄₂H₂]·10H₂O
Molybdän	(NH₄)₆[Mo₇O₂₄]·4H₂O

Weiterhin kann, anstelle der gemischten, wässrigen Lösung aus Dinitrodiamin und Platin, ein ähnliches Katalysator/NOx absorbierendes Material für eine Abgasreinigung unter Verwendung von Rhodiumnitrat, Palladiumnitrat oder Iridiumnitrat erhalten werden.
Die Ausführungsformen dieser Erfindung, in denen eine ausschließliche Eigenschaft oder ein Privileg beansprucht ist, sind so, wie nachfolgend, definiert.

Claims

Verbrennungs-Vorrichtung (1), die einen Abgaskanal (31) zum Ausstoßen von Abgas, das Stickstoffoxide und Sauerstoff enthält, sowie eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases umfasst, die umfasst: ein stickstoffoxidabsorbierendes Material (38), das Stickstoffoxide in dem Abgas absorbiert, wenn eine Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases unter einer vorgegebenen Konzentration liegt, und Stickstoffoxide ausstößt, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases höher ist als die vorgegebene Konzentration, einen Katalysator (38), der Reduktion von ausgestoßenen Stickstoffoxiden durch eine Reduktionskomponente in dem Abgas fördert, eine Einrichtung (8, 36, 37, 60, 61, 62, 70) zum Verringern der Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases, eine Einrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) zum Erhöhen der Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases, und einen Mikroprozessor (40), der so programmiert ist, dass er den Ausstoß von Stickstoffoxiden steuert, wenn eine Menge an Stickstoffoxid, die in dem stickstoffoxidabsorbierenden Material (38) absorbiert ist, einen vorgegebenen Pegel erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass: der Mikroprozessor des weiteren so programmiert ist, dass er die Verringerungseinrichtung (8, 36, 37, 60, 61, 62, 70) so steuert, dass die Reduktionskomponen tenkonzentration des Abgases über einen ersten vorgegebenen Zeitraum (S7) geringer ist als eine erste vorgegebene Konzentration, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er die Erhöhungseinrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases über einen zweiten vorgegebenen Zeitraum, nachdem der erste vorgegebene Zeitraum verstrichen ist (S9, S908), höher ist als eine zweite vorgegebene Konzentration, die größer ist als die erste vorgegebene Konzentration, wobei eine Sauerstoffkonzentration des Abgases so gehalten wird, dass sie 4,5 % oder mehr beträgt.
Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste vorgegebenen Konzentration 100 ppm beträgt.
Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite vorgegebene Konzentration 200 ppm beträgt.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Erhöhungseinrichtung eine Einrichtung (4, 8) umfasst, die die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht, ohne die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verringern.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, die einen Motor (1) umfasst, der mit einem Verbrennungsraum (12) versehen ist, wobei die Verringerungseinrichtung (8, 36, 37, 60, 61, 62, 70) und/oder die Erhöhungseinrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) einen Kraftstoffeinspritzer (8) umfassen, der Kraftstoff direkt in den Verbrennungsraum (12) einspritzt.
Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er den Kraftstoffeinspritzer (8) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration verringert wird, indem ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers (8) vorverlegt wird (S703).
Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er den Kraftstoffeinspritzer (8) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, indem ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers (8) zurückgenommen wird (S903).
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Erhöhungseinrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) ein Verwirbelungsventil (15) umfasst, das eine Verwirbelung in einem Luftstrom erzeugt, der in einen Verbrennungsraum (12) strömt, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er das Verwirbelungsventil (15) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, indem eine Öffnung des Verwir- belungsventils (15) verringert wird (S905).
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Einlasskanal (20) und ein Ladeluftkühler (21), der eine Einlassluft in dem Einlasskanal (20) kühlt, vorhanden sind und die Erhöhungseinrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) einen Umgehungskanal (24), der den Ladeluftkühler (21) umgeht, um Einlassluft zu einem Motor (1) zu lassen, sowie ein Durchflusssteuerventil (24) umfasst, das eine Durchflussrate des Umgehungskanals (24) ändert, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er das Durchflusssteuerventil (25) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, indem das Durchflusssteuerventil (25) veranlasst wird, die Durchflussrate des Umgehungskanals (24) zu erhöhen.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Verringerungseinrichtung (8, 36, 37, 60, 61, 62, 70) einen Abzweigkanal (60), der von dem Abgaskanal (31) abzweigt und weiter stromab in den Abgaskanal (30) übergeht, einen Oxidationskatalysator (61), der Abgas in dem Abzweigkanal (60) oxidiert, sowie ein Durchflusssteuerventil (62) umfasst, das die Durchflussrate des Abzweigkanals (60) verändert, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er das Durchflusssteuerventil (62) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration verringert wird, indem das Durchflusssteuerventil (62) veranlasst wird, die Durchflussrate des Abzweigkanals (60) zu erhöhen.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Verringerungseinrichtung (8, 36, 37, 60, 61, 62, 70) einen Abgas-Rückführkanal (36), der einen Teil des Abgases als eine Einlassluft eines Motors (1) rückführt, und ein Durchflusssteuerventil (37) umfasst, das eine Durchflussrate von Abgas in dem Abgas-Rückführkanal (36) ändert, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er das Durchflusssteuerventil (37) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration verringert wird, indem das Durchflusssteuerventil (37) veranlasst wird, die Durchflussrate des Abgas-Rückführkanals (36) zu verringern (S707).
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Erhöhungseinrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) einen Abgas-Rückführkanal (36), der einen Teil des Abgases als eine Einlassluft eines Motors (1) rückführt, und ein Durchflusssteuerventil (37) umfasst, das eine Durchflussrate von Abgas in dem Abgas-Rückführkanal (36) ändert, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er das Durchflusssteuerventil (37) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, indem das Durchflusssteuerventil (37) veranlasst wird, die Durchflussrate des Abgas-Rückführkanals (36) zu erhöhen (S907).
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er den Kraftstoffeinspritzer (8) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, indem der Kraftstoffeinspritzer (8) veranlasst wird, eine sekundäre Kraftstoffeinspritzung durchzuführen.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Erhöhungseinrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) eine Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung (50, 51) umfasst, die ein Reduktionsmittel zuführt, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung (50, 51) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, indem die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung (50, 51) veranlasst wird, dem Abgas das Reduktionsmittel zuzuführen.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei die Verringerungseinrichtung (8, 36, 37, 60, 61, 62, 70) ein reduktionskomponentenabsorbierendes Material (70) umfasst, das eine Reduktionskomponente in dem Abgas absorbiert, wenn die Abgastemperatur unter einer vorgegebenen Temperatur liegt, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er die Abgastemperatur so steuert, dass sie unter der vorgegebenen Temperatur liegt, indem ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzers (8) vorverlegt wird (S703).
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Erhöhungseinrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) ein reduktionskomponentenabsorbierendes Material (70), das eine Reduktionskomponente in dem Abgas absorbiert, wenn die Abgastemperatur unter einer vorgegebenen Temperatur liegt, und die absorbierte Reduktionskomponente ausstößt, wenn die Abgastemperatur über der vorgegebenen Temperatur liegt, sowie eine Heizeinrichtung (82) umfasst, die die Abgastemperatur erhöht, und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er die Abgastemperatur so steuert, dass sie über der vorgegebenen Temperatur liegt, indem der Heizeinrichtung (82) ein Strom zugeführt wird (S954).
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Verbrennungsvorrichtung (1) einen Motor (1) umfasst, der mit einem Turbolader (23) versehen ist, die Abgas-Reinigungs-Vorrichtung des weiteren eine Einrichtung (32) zum Erhöhen des Ladedrucks des Turboladers (23) umfasst und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er die Erhöhungseinrichtung (32) so steuert, dass der Ladedruck erhöht wird, wenn die Reduktionskomponentenkonzentration des Abgases die zweite vorgegebene Konzentration übersteigt.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Verbrennungsvorrichtung (1) ein Dieselmotor ist.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das stickstoffoxidabsorbierende Material (38) Kalium, Natrium, Lithium, Zäsium, Barium, Magnesium, Kalzium, Strontium, Lanthan, Cerium, Praseodym, Neodym, Samarium, Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt, Zirkon und Yittrium umfasst und der Katalysator (38) Platin, Palladium, Rhodium oder Iridium umfasst.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das stickstoffoxidabsorbierende Material (38) Wolfram umfasst und der Katalysator (38) Platin, Palladium, Rhodium oder Iridium umfasst.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das stickstoffoxidabsorbierende Material (38) von Kalium, Natrium, Lithium, Zäsi- um, Barium, Magnesium, Kalzium, Strontium, Lanthan, Cerium, Praseodym, Neodym, Samarium, Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt, Zirkon oder Yittrium jeweils zwei umfasst und der Katalysator (38) Platin, Palladium, Rhodium oder Iridium umfasst.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das stickstoffoxidabsorbierende Material (38) ein zusammengesetztes Oxid von Wolfram oder Zirkon umfasst und der Katalysator (38) Platin, Palladium, Rhodium oder Iridium umfasst.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das stickstoffoxidabsorbierende Material (38) und der Katalysator (38) in Form eines monolytischen Katalysators vorhanden sind, der von einem Wabensubstrat getragen wird, das aus feuerfestem anorganischem Oxid mit einer spezifischen Oberfläche von nicht weniger als 120 m²/Gramm besteht.
Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 23, wobei das feuerfeste anorganische Oxid Aluminiumoxid, Siliziumoxid, poröses Aluminosilikat (Zeolit), Siliziumoxid-Aluminiumoxid oder Titanoxid umfasst.
Verbrennungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 24, wobei die Erhöhungseinrichtung (4, 8, 15, 24, 25, 36, 37, 50, 51, 70, 82) ein Ventil (4) zum Verringern eines Einspritzdrucks des Kraftstoffeinspritzers (18) umfasst und der Mikroprozessor (40) des weiteren so programmiert ist, dass er das Ventil (4) so steuert, dass die Reduktionskomponentenkonzentration erhöht wird, indem das Ventil (4) veranlasst wird, den Einspritzdruck zu verringern (S904).