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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasemissionssteuersystem für eine Verbrennungsmaschine, die mit einem Abgasrückführungssystem (EGR-System) vorgesehen ist.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Technologie ist bekannt, bei der durch Anordnen eines Reduktionsmittel-Zugabeventils in einem ersten Abgaskrümmer, der mit einer Gruppe von Zylindern einer Mehrzylinder-Verbrennungsmaschine verbunden ist, und durch Bereitstellen eines EGR-Gas-Auslasses eines EGR-Systems in einem zweiten Abgaskrümmer, der mit der anderen Zylindergruppe verbunden ist, verhindert wird, daß ein Reduktionsmittel, welches durch das Reduktionsmittel-Zugabeventil zugegeben wird, in das EGR-System gelangt (siehe hierzu die japanische Offenlegungsschrift No.
JP 2004-76 595 A ).
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Jedoch werden, mit Blick auf die in der japanischen Offenlegungsschrift No.
JP 2004-76 595 A offenbarten Technologie, der erste Abgaskrümmer, in welchem das Reduktionsmittel-Zugabeventil angeordnet ist, und der zweite Abgaskrümmer, in dem der EGR-Gas-Auslaß bereitgestellt ist, vor einer Turbine eines stromabwärts angeordneten Turboladers miteinander verbunden. Demgemäß ist es möglich, daß das über das Reduktionsmittel-Zugabeventil zugegebene Reduktionsmittel über den Verbindungsabschnitt vor der Turbine in den zweiten Abgaskrümmer und damit in das EGR-System gelangt.
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Ferner lehrt die
DE 10 2005 008 650 A1 eine Brennkraftmaschine, bei der die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und/oder der Auslassventile der einzelnen Zylinder der Bremskraftmaschine unterschiedlich vorgesehen sind. Hierbei haben die die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder keine oder kürzere Ventilüberschneidungszeiten als die die nicht die Abgasrückführvorrichtung speisenden Zylinder.
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Die
DE 28 55 687 offenbart ferner eine Brennkraftmaschine mit einer Turbinen- und Verdichtereinheit, aufweisend eine Ansaugleitung sowie eine Abgasleitung, wobei der Auslass des Verdichters durch eine Leitung mit der Ansaugleitung verbunden ist. Die Abgasleitung ist in zwei Abschnitte unterteilt, und jeder Abschnitt ist so angeschlossen, dass er die Abgase einer Gruppe von Zylindern aufnimmt. Die Turbine setzt sieh aus zwei Teilen zusammen, und jedem Turbinenteil werden die Abgase über den zugehörigen Abschnitt der Abgasleitung zugeführt. Einer Abgasrückumwälzleitung werden Abgase von einer der beiden Zylindergruppen zugeführt, damit sie zur Ansaugleitung gelangen. Die Zylinder der einen Gruppe wechseln entsprechend der Zündfolge mit den Zylindern der anderen Gruppe ab. Bei dem Turbinenteil, der an den betreffenden Abschnitt der Abgasleitung und die Abgasrückumwälzleitung angeschlossen ist, ist der Durchtrittsquerschnitt eingeschränkt, wodurch der Druck in diesem Abschnitt der Agasleitung auf einen Wert erhöht wird, der über dem Druck in der Ansaugleitung liegt.
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Aus der
DE 198 57 234 A1 ist schließlich eine Vorrichtung zur Abgasrückführung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader mit einer Abgasturbine und einem Verdichter, einer Abgasleitung, einer Ladeluftleitung und einer Abgasrückführungsleitung, die die Abgasleitung vor der Abgasturbine mit der Ladeluftleitung nach dem Verdichter verbindet bekannt. Die Abgasturbine ist als zweiflutige Turbine ausgebildet. Die Kanäle der beiden Fluten sind asymmetrisch, mit einem kleineren und einem größeren Kanal ausgebildet. Die Abgasturbine weist zur Änderung des Abgasdurchsatzes eine variable Geometrie auf. Durch eine Regeleinrichtung ist der Druck in der Abgasrückführungsleitung derart steuerbar, daß dieser höher einstellbar ist als der Druck in der Ladeluftleitung nach dem Verdichter.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technologie vorzuschlagen, welche es ermöglicht, ein Eindringen eines einem Abgas zugegebenen Reduktionsmittels in ein EGR-System zu verhindern.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet die folgende Konstruktion. Insbesondere betrifft der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Abgasemissionssteuersystem für eine Verbrennungsmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor mit: einem Turbolader mit einer Turbine, wobei ein Turbinenrotor derselben durch Abgas, das von der Verbrennungsmaschine, die eine Mehrzahl von Zylindern umfaßt, entladen bzw. ausgestoßen wird, angetrieben wird; einem ersten Abgaskanal, der sich von einer ersten Zylindergruppe der Verbrennungsmaschine erstreckt; einem zweiten Abgaskanal, der sich von einer zweiten Zylindergruppe der Verbrennungsmaschine erstreckt; einem dritten Abgaskanal, der sich stromabwärts der Turbine erstreckt; einem Abgasemissionssteuerkatalysator, der im dritten Abgaskanal angeordnet ist; einer Reduktionsmittel-Zugabe-Einrichtung zur Zugabe eines Reduktionsmittels zum Abgas; und einem EGR-System zum Zuführen eines Teils des Abgases als EGR-Gas in das Luftansaugsystem. Bei diesem Abgasemissionssteuersystem ist die Reduktionsmittel-Zugabe-Einrichtung im ersten Abgaskanal bereitgestellt; und ein EGR-Gas-Auslaß des EGR-Systems ist im zweiten Abgaskanal bereitgestellt, wodurch der größte Teil der von den ersten und zweiten Abgaskanälen ausgestoßenen Abgase getrennt in den Turbinenrotor strömt, ohne vermischt zu werden, und wobei das Abgas, welches durch den ersten Abgaskanal in die Turbine geströmt ist, durch einen Bereich relativ hoher Temperatur in der Turbine strömen kann.
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bleibt der größte Teil der jeweils von den ersten und zweiten Abgaskanälen ausgegebenen Abgase getrennt, ohne miteinander vermischt zu werden, bis die Gase den Turbinenrotor der Turbine erreichen, welche stromabwärts der ersten und zweiten Abgaskanäle angeordnet ist. Daher neigt das vom ersten Abgaskanal ausgestoßene Abgas weniger dazu, in den zweiten Abgaskanal einzudringen, und wird daran gehindert, den EGR-Gas-Auslaß im zweiten Abgaskanal zu erreichen. Demgemäß ist es, selbst wenn die Zugabe des Reduktionsmittels ausgeführt wird, während EGR-Gas dem Luftansaugsystem zugeführt wird, möglich, weiter zu verhindern, daß zugegebenes Reduktionsmittel durch den EGR-Gasauslaß in das EGR-System strömt.
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Das dem Abgas im ersten Abgaskanal zugegebene Reduktionsmittel, welches in die Turbine geströmt ist, neigt dazu, an der Innenseite der Turbine anzuhaften, wenn die Umgebungstemperatur abnimmt. Falls das Reduktionsmittel an der Innenseite der Turbine anhaftet, fungiert das Reduktionsmittel als Bindemittel, so daß die Feststoffe bzw. Partikel im Abgas dazu neigen, sich in der Turbine anzusammeln. Das Abgas, das durch den ersten Abgaskanal in die Turbine geströmt ist, strömt durch den Bereich relativ hoher Temperatur in der Turbine, so daß das Abgas mit dem Reduktionsmittel durch den Bereich relativ hoher Temperatur in der Turbine strömt. Daher ist es möglich zu verhindern, daß das Reduktionsmittel an der Innenseite der Turbine anhaftet. Zusätzlich ist es möglich zu verhindern, daß sich die Partikel aufgrund des angehafteten Reduktionsmittels in der Turbine ansammeln.
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Das Abgasemissions-Steuersystem kann ferner eine Einlaßluftmengen-Regulierungseinrichtung enthalten, um die Menge der in die Zylinder der ersten Gruppe eingebrachten Ansaugluft geringer zu machen als die Menge der in die Zylinder der zweiten Gruppe eingebrachten Ansaugluft.
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Durch Verringern der Menge der in einen Zylinder eingebrachten Ansaugluft ist es möglich, die Temperatur des vom Zylinder abgegebenen Abgases zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Temperatur des vom ersten Abgaskanal ausgestoßenen Abgases höher zu machen als die Temperatur des vom zweiten Abgaskanal ausgestoßenen Abgases. Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, daß das Reduktionsmittel an der Innenseite des ersten Abgaskanals oder der Turbine anhaftet. Zusätzlich ist es möglich, da es möglich ist, die Verdampfung des Reduktionsmittels zu beschleunigen, die Temperatur des Abgasemissions-Steuerkatalysators effizienter zu erhöhen, und eine Reinigung des Abgases im Abgasemissions-Steuerkatalysator effizienter durchzuführen.
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Das Abgasemissions-Steuersystem kann ferner eine Verwirbelungs-Steuereinrichtung enthalten, um die Verwirbelung bzw. den Wirbel der in die Zylinder der ersten Gruppe eingebrachten Ansaugluft intensiver als die Verwirbelung bzw. Wirbel der in die Zylinder der zweiten Gruppe angebrachten Ansaugluft zu machen.
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Falls die Menge der in die Zylinder der ersten Gruppe eingebrachten Ansaugluft verringert wird, nimmt das Luft-/Kraftstoffverhältnis in den Zylindern der ersten Gruppe ab, was die Rauchbildung vereinfacht. Jedoch ist es mit der vorstehend beschriebenen Erfindung möglich, die Verteilung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in den Zylindern durch Verstärken der Verwirbelung der Einlaßluft in die Zylinder der ersten Gruppe gleichmäßiger zu gestalten. Auf diese Weise ist es möglich, die Rauchbildung zu vermeiden.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ferner zu verhindern, daß das Reduktionsmittel, welches dem Abgas beigemischt bzw. zugegeben wird, in den EGR-Gasauslaß gelangt. Demgemäß wird es ferner möglich zu verhindern, daß das dem Abgas beigemischte Reduktionsmittel in das EGR-System strömt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Vorhergehende sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen; dabei zeigt:
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1 ein Schaubild, das eine schematische Anordnung einer Verbrennungsmaschine zeigt, bei welcher ein Abgasemissions-Steuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform verwendet wird, sowie ein Einlaß- und Abgassystems derselben;
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2 ein Schaubild, das eine schematische Konfiguration einer Turbine gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
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3 ein Schaubild, das eine schematische Konfiguration einer Verbrennungsmaschine zeigt, bei welcher ein Abgasemissions-Steuersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform verwendet wird, sowie ein Einlaß- und Auslaßsystem derselben;
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4 ein Schaubild, das eine schematische Konfiguration einer Verbrennungsmaschine zeigt, bei welcher ein Abgasemissions-Steuersystem gemäß einer dritten Ausführungsform verwendet wird, sowie ein Einlaß- und Abgassystems derselben.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt ein Schaubild, das eine schematische Anordnung einer Verbrennungsmaschine zeigt, bei welcher ein Abgasemissions-Steuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sowie ein Ansaug- und Abgassystem derselben.
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Die Verbrennungsmaschine 1, die in 1 dargestellt wird, ist ein wassergekühlter Vierzylinder-Dieselmotor mit vier Zylindern, ersten bis vierten Zylinder #1 bis #4.
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Bei der Verbrennungsmaschine 1 ist ein Einlaßkrümmer 2 mit Einlaßanschlüssen der Zylinder an einer stromaufwärtigen Seite verbunden. Ein Einlaßrohr bzw. Ansaugrohr 3 ist mit dem Einlaßkrümmer bzw. Ansaugkrümmer 2 an der stromaufwärtigen Seite verbunden. Ein Kompressor 4a eines Turboladers 4 ist im Ansaugrohr 3 angeordnet.
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Ein Abgaskrümmer ist mit der Verbrennungsmaschine 1 über Abgasanschlüsse der Zylinder an der stromabwärtigen Seite verbunden. Bei der ersten Ausführungsform ist der Abgaskrümmer in zwei Krümmer aufgeteilt. Ein erster Abgaskrümmer 5 ist mit dem ersten und vierten Zylinder #1 und #4 verbunden, und ein zweiter Abgaskrümmer 6 ist mit dem zweiten und dritten Zylinder #2 und #3 verbunden. Ein erstes Auspuffrohr bzw. Abgasrohr 7 ist mit dem ersten Abgaskrummer 5 auf der stromabwärtigen Seite verbunden. Ein zweites Auspuffrohr bzw. Abgasrohr 8 ist mit dem zweiten Abgaskrümmer 6 auf der stromabwärtigen Seite verbunden. Der erste Abgaskrümmer 5 und das erste Abgasrohr 7 können als ein erster Abgaskanal der vorliegenden Erfindung interpretiert werden. Der zweite Abgaskrümmer 6 und das zweite Abgasrohr 8 können als ein zweiter Abgaskanal der vorliegenden Erfindung interpretiert werden.
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Die stromabwärtigen Enden der ersten und zweiten Abgasrohre 7 und 8 sind mit einer Turbine 4b des Turboladers 4 verbunden. Im Turbolader 4 rotiert ein Turbinenrotor 46 der Turbine 4b durch Empfang von Abgas, welches von den ersten und zweiten Abgasrohren 7 und 8 entladen wird, wodurch der Kompressor 4a, welcher mit der Turbine 4b verbunden ist, zum Rotieren gebracht wird, um die Maschine mit der Ansaugluft aufzuladen. Der Turbolader 4 ist ein Turbolader mit variabler Geometrie (Turbolader mit variabler Düse) und hat eine variable Düse 41 in der Turbine 4b.
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Wie in 2 dargestellt, gibt es zwei separate Einlaßanschlüsse der Turbine 4b, mit welchen die ersten und zweiten Abgasrohre 7 und 8 verbunden sind. Die ersten und zweiten Abgasrohre 7 und 8 sind jeweils mit dem ersten und zweiten Einlaßanschluß 42 und 43 verbunden.
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Ein Zwei-Schnecken-Turbolader bzw. Twin-Scroll-Turbo wird als Turbolader 4 verwendet, welcher zwei separate innere Leitungen hat, welche sich von den beiden Einlaßanschlüssen, den ersten und zweiten Einlaßanschlüssen 42 und 43, erstrecken. Eine erste Scroll-Leitung bzw. Schneckenleitung 44 und eine zweite Scroll-Leitung bzw. Schneckenleitung 45 erstrecken sich jeweils von den ersten und zweiten Einlaßanschlüssen 42 und 43. Die ersten und zweiten Scroll-Leitungen bzw. Schneckenleitungen 44 und 45 verlaufen spiralförmig und erlauben dem Abgas, zur variablen Düse 41 zu strömen. Dieses Abgas dreht den Turbinenrotor 46.
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Die Turbine 4b ist mit einem Lagergehäuse 47 in der Nähe des Turbinenrotors 46 bereitgestellt. Das Lagergehäuse 47 wird mit Schmieröl und Kühlwasser versorgt. Aus diesem Grund ist die Temperatur der Turbine 4b auf der Seite des Lagergehäuses 47 niedriger als auf der entgegengesetzten Seite, der Abgas-Auslaßseite. In der Turbine 4b ist der zweite Einlaßanschluß 43 auf der Seite des Lagergehäuses 47 angeordnet, und der erste Einlaßanschluß 42 ist auf der Abgas-Auslaßseite entfernt vom Lagergehäuse 47 angeordnet.
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Ein drittes Abgasrohr 9 ist mit der Turbine 4b des Turboladers 4 an der stromabwärtigen Seite verbunden. Ein Filter 10, der einen NOx-Speicherreduktion-Katalysator als Abgassteuerkatalysator trägt, ist im dritten Abgasrohr 9 angeordnet. Ein (nicht dargestellter) Schalldämpfer ist stromabwärts des Filters 10 angeordnet, und das Abgas wird über den Schalldämpfer an die Umgebung abgegeben.
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Auf der anderen Seite ist ein Abgas-Rezirkulationssystem bzw. Abgas-Rückführungssystem (EGR-System) 11 in der Verbrennungsmaschine 1 installiert. Das EGR-System 11 verringert das im Abgas enthaltene NOx durch Absenken der Verbrennungstemperatur in der Verbrennungsmaschine 1 durch Rückführen eines Teils des Abgases als EGR-Gas in den Ansaugkrümmer 2 der Verbrennungsmaschine 1.
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Das EGR-System 11 hat ein EGR-Rohr 12, von dem ein Ende mit dem zweiten Abgasrohr 8 verbunden ist, und dessen anderes Ende mit dem Einlaßkrümmer 2 verbunden ist. Ein EGR-Gasauslaß 13 zum Einbringen des EGR-Gases vom zweiten Abgasrohr 8 in das EGR-Rohr 12 ist im zweiten Abgasrohr 8 bereitgestellt.
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Eine Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 als Reduktionsmittel-Zugabeeinrichtung ist am ersten Abgaskrümmer 5 der Verbrennungsmaschine 1 angebracht. Die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 gibt Kraftstoff als Reduktionsmittel zum Abgas hinzu. Die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 ist unmittelbar stromabwärts des Zylinders #1 im ersten Abgaskrümmer 5 angeordnet.
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Die Verbrennungsmaschine 1 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion ist zudem mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 15 zum Steuern der Verbrennungsmaschine 1 bereitgestellt. Die ECU 15 ist ein Steuercomputer, der von einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem Backup-RAM etc. gebildet wird.
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Die ECU 15 arbeitet gemäß dem im ROM hinterlegten Programm und verwirklicht den EGR-Betrieb unter Verwendung des EGR-Systems 11 und/oder die Zugabe des Reduktionsmittels unter Verwendung der Reduktionsmittel-Zugabedüse 14.
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Der EGR-Betrieb bedeutet den Betrieb, bei welchem, um die Erzeugung des NOx durch Absenken der Abgastemperatur in der Verbrennungsmaschine zu verhindern, ein Teil des Abgases in den Ansaugkrümmer 2 über das EGR-Rohr 12 eingebracht wird, wenn die Verbrennungsmaschine 1 bei einem bestimmten Betriebszustand betrieben wird, bei welchem der Abgasdruck höher als der Einlaßdruck ist.
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Die Zugabe des Reduktionsmittels bedeutet die Handlung der Zugabe des Kraftstoffes über die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14. Dies wird zum Zeitpunkt der Behandlung des Filters 10, wie beispielsweise einer NOx-Reduktionsbehandlung, einer SOx-Giftentfernungsbehandlung und/oder einer PM-Entfernungs-Oxidationsbehandlung ausgeführt.
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Die NOx-Reduktionsbehandlung ist die Behandlung, bei der das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases, welches in den NOx-Katalysator des Filters strömt, durch Zugabe von Kraftstoff, der das Reduktionsmittel ist, zum Abgas über die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 angereichert bzw. angefettet wird, wodurch das im NOx-Katalysator angelegte NOx gelöst und verringert wird. Die SOx-Giftentfernungsbehandlung ist die Behandlung, bei welcher das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases, welches in den NOx-Katalysator des Filters 10 strömt, durch Zugabe von Kraftstoff, der ein Reduktionsmittel ist, zum Abgas durch die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 angereichert bzw. angefettet wird, wenn die Katalysatortemperatur zwischen 600°C und 800°C ist, wodurch das im NOx-Katalysator angelegte SOx gelöst und verringert wird. Die PM-Entfernungs-Oxidationsbehandlung ist die Behandlung, bei welcher Kraftstoff dem Abgas über die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 beigemischt wird, um den unverbrannten Kraftstoff im NOx-Katalysator des Filters 10 zu oxidieren, und die Temperatur des Filters 10 wird durch die während der Oxidation erzeugte Hitze erhöht, wodurch die im Filter 10 angesammelten PM (Feststoffe bzw. Partikel) entfernt werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist der erste Abgaskrümmer 5 mit der Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 bereitgestellt, und das zweite Abgasrohr 8 ist mit dem EGR-Gasauslaß 13 des EGR-Systems 11 bereitgestellt. Die ersten und zweiten Abgasrohre 7 und 8 sind jeweils mit zwei separaten ersten und zweiten Einlässen 42 und 43 der Turbine 4b des Turboladers 4, der ein Twin Scroll Turbo ist, verbunden.
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Insbesondere bleibt bei der ersten Ausführungsform das vom ersten Abgaskrümmer 5 und ersten Abgasrohr 7 sowie vom zweiten Abgaskrümmer 6 und zweiten Abgasrohr 8 entladene Abgas in der stromabwärts vom ersten und zweiten Abgasrohr 7 und 8 angeordneten Turbine 4b getrennt, und ein der größte Teil des Abgases strömt getrennt zum Turbinenrotor 46, ohne gemischt zu werden. Das vom ersten Abgaskrümmer und dem ersten Abgasrohr 7 ausgestoßene Abgas neigt weniger dazu, in das zweite Abgasrohr durch die Turbine 4b zu gelangen, und wird daran gehindert, den EGR-Gasauslaß 13 im zweiten Abgasrohr 8 zu erreichen. Daher ist es möglich, selbst wenn Kraftstoff über die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 während des EGR-Betriebs zugegeben wird, zu verhindern, daß zugegebener Kraftstoff in den EGR-Gasauslaß 13 gelangt. Demgemäß ist es möglich, zu verhindern, daß dem Abgas beigemischtes Reduktionsmittel in das EGR-System 11 strömt.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Drehmomentfluktuation und die Verschlechterung der Abgasemission aufgrund des Eindringen des Kraftstoffes, welcher ein Reduktionsmittel ist, in das Luftansaugsystem zu verringern. Zusätzlich ist die Zugabe des Reduktionsmittels effizient, mit so wenig Kraftstoff wie möglich ausführbar.
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Darüber hinaus ist der Turbolader 4 ein Twin Scroll Turbo bzw. Zwei-Schnecken Turbolader, und die ersten und zweiten Schneckenleitungen bzw. -passagen 44 und 45 erstrecken sich von den ersten und zweiten Einlaßanschlüssen 42 und 43, so daß die von den ersten und zweiten Abgasrohren 7 und 8 entladenen Abgase selbst in der Turbine 4b getrennt sind. Das vom ersten Abgaskrümmer 5 und dem ersten Abgasrohr 7 entladene Abgas neigt weniger dazu, in das zweite Abgasrohr 8 durch die Turbine 4b zu gelangen, und wird daran gehindert, den EGR-Gasauslaß 13 im zweiten Abgasrohr 8 zu erreichen.
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Wie in 2 dargestellt, ist der erste Einlaßanschluß 42 derart angeordnet, daß das vom ersten Abgasrohr 7 entladene Abgas durch die erste Schneckenpassage 44, welche auf der Abgas-Ausgangsseite angeordnet ist, strömt, die ein Abschnitt der Turbine 4b des Turboladers 4, der ein Twin Scroll Turbo ist, mit relativ hoher Temperatur ist.
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Der dem Abgas im ersten Abgaskrümmer 5 beigemischte Kraftstoff, welcher in die Turbine 4b geströmt ist, neigt dazu, an der Innenseite der Turbine 4b anzuhaften, wenn die Umgebungstemperatur abnimmt. Falls der Kraftstoff an der Innenseite der Turbine 4b anhaftet, dient der Kraftstoff als Bindemittel, so daß die Partikel im Abgas dazu neigen, sich in der Turbine anzusammeln. Falls der erste Einlaßanschluß 42 wie in 2 dargestellt angeordnet ist, strömt das Abgas vom ersten Abgaskrümmer 5, welchem der Kraftstoff über die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 beigemengt wurde, durch die erste Schneckenpassage 44, welche auf der Abgas-Auslaßseite angeordnet ist, die ein Abschnitt der Turbine 4b mit relativ hoher Temperatur ist. Daher ist es möglich zu verhindern, daß Kraftstoff, welcher ein Reduktionsmittel ist, an der Innenseite der Turbine 4b anhaftet. Zusätzlich ist es möglich zu verhindern, daß sich Partikel zwischen der variablen Düse 41 und der ersten Schneckenpassage 44 in der Turbine 4b beispielsweise aufgrund von angehaftetem Kraftstoff ansammeln.
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Zusätzlich wird, wenn der EGR-Gasauslaß 13 im zweiten Abgasrohr 8 stromab vom zweiten Abgaskrummer 6 angeordnet ist, der Strom des EGR-Gases geglättet, und es ist möglich, den Druckverlust zu verringern und den Kraftstoffverbrauch niedrig zu halten.
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3 zeigt ein Schaubild, das eine schematische Anordnung einer Verbrennungsmaschine zeigt, bei welcher ein Abgasemission-Steuersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sowie ein Ansaug- und Abgassystem derselben. Bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden lediglich die zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform unterschiedlichen Punkte beschrieben.
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Die Verbrennungsmaschine 1 der zweiten Ausführungsform umfaßt einen variablen Ventilzug 16 zum Steuern des Ventiltimings der Einlaßventile der Zylinder. Der variable Ventilzug 16 ist elektrisch mit der ECU 15 verbünden.
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Die Menge der in die ersten und vierten Zylinder #1 und #4, welche mit dem ersten Abgaskrümmer 5 verbunden sind, eingebrachte Ansaugluft ist bei Verwendung des variablen Ventilzuges 16 niedriger als die Menge der in die zweiten und dritten Zylinder #2 und #3 eingebrachten Ansaugluft, welche mit dem zweiten Abgaskrümmer 6 verbunden sind.
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Insbesondere ist der Einlaßventil-Verschlußzeitpunkt der ersten und vierten Zylinder #1 und #4 relativ zum Einlaßventil-Verschlußzeitpunkt der zweiten und dritten Zylinder #2 und #3 verzögert. Der variable Ventilzug 16 und die ECU 15, welche diese Steuerung ausführt, können als Ansaugluftmengen-Regulierungseinrichtung interpretiert werden. hier weiter
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Wenn die Menge der in die ersten und vierten Zylinder #1 und #4 eingebrachten Ansaugluft auf diese Weise verringert wird, ist es möglich, die Temperatur des von den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 abgegebenen Abgases zu erhöhen, deren Menge an Ansaugluft gering ist. Daher ist es möglich, die Temperatur des vom ersten Abgaskrümmer 5 und dem ersten Abgasrohr 7 ausgestoßenen Abgases höher zu machen als die Temperatur des vom zweiten Abgaskrümmer 6 und des vom zweiten Abgasrohr 8 entladenen Abgases. Demgemäß neigt im Hochtemperatur-Abgas, der Kraftstoff weniger dazu, an der Innenseite des ersten Abgaskrümmers 5 und des Abgasrohrs 7 oder der Turbine 4b anzuhaften, selbst wenn Kraftstoff, der ein Reduktionsmittel ist, dem vom ersten Abgaskrümmer 5 abgegebenen Abgas über die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 beigefügt wird, und neigt viel weniger dazu, als Bindemittel zu fungieren, welches aufgrund des Anhaftens des Kraftstoffs eine Ansammlung der Partikel verursacht.
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Falls die Temperatur des vom ersten Abgaskrümmer 5 und dem ersten Abgasrohr 7 abgegebenen Abgases auf diese Weise erhöht wird, ist es möglich, die Verdampfung des Kraftstoffes, der ein Reduktionsmittel ist, im Hochtemperaturabgas zu beschleunigen. Aus diesem Grund ist es möglich, die Temperatur des Filters 10 effizienter zu erhöhen und die Reinigung des Abgases im Filter 10 effizienter durchzuführen.
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4 zeigt ein Schaubild, das eine schematische Konfiguration einer Verbrennungsmaschine zeigt, bei der ein Abgasemissions-Steuersystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sowie ein Ansaug- und Abgassystem derselben. Bei der Beschreibung der dritten Ausführungsform werden lediglich die zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform unterschiedliche Punkte beschrieben.
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Die Verbrennungsmaschine 1 der dritten Ausführungsform ist mit Verwirbelungs-Steuerventilen (SCV) 17 an den Einlaßanschlüssen der Zylinder ausgestattet. Die Verwirbelungs-Steuerventile 17 sind elektrisch mit der ECU 15 verbunden. Die Verwirbelungs-Steuerventile 17 können individuell auf Zylinder-zu-Zylinder-Basis gesteuert werden. Die ECU 15 steuert die Intensität des Verwirbelungsstroms, welcher in jedem Zylinder erzeugt wird, durch Steuern des Öffnens/Schließens eines jeden Verwirbelungs-Steuerventils 17 des entsprechenden Zylinders.
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Die Verwirbelung der Einsaugluft bzw. Ansaugluft, welche in die ersten und vierten Zylinder #1 und #4, die mit dem ersten Abgaskrümmer 5 verbunden sind, eingebracht wird, wird unter Verwendung der Verwirbelungs-Steuerventile 17 intensiver ausgeführt als die Verwirbelung der Ansaugluft, die in die zweiten und dritten Zylinder #2 und #3 eingebracht wird, welche mit dem zweiten Abgaskrümmer 6 verbunden sind. Insbesondere sind die Verwirbelungs-Steuerventile 17 der zweiten und dritten Zylinder #2 und #3 relativ weit geöffnet, so daß die Ansaugluftmenge erhöht ist. Auf der anderen Seite sind die Verwirbelungs-Steuerventile der ersten und vierten Zylinder #1 und #4 relativ wenig geöffnet, so daß die Ansaugluftmenge verringert ist, und der Verwirbelungsstrom, welcher in den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 erzeugt wird, wird intensiviert (Verwirbelungsverstärkung).
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Falls die Verwirbelung in den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 verstärkt wird und die Menge der in die ersten Zylinder #1 und #4 eingebrachten Ansaugluft verringert wird, ist es möglich, die Temperatur des von den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 abgegebenen Abgases, deren Ansaugluftmenge gering ist, zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Temperatur des vom ersten Abgaskrümmer 5 und dem ersten Abgasrohr 7 abgegebenen Abgases höher als die Temperatur des Abgases zu machen, welches vom zweiten Abgaskrümmer 6 und dem zweiten Abgasrohr 8 abgegeben wird. Demgemäß neigt der Kraftstoff weniger dazu, an der Innenseite des ersten Abgaskrümmers 5 und des ersten Abgasrohres 7, oder der Turbine 4b anzuhaften, selbst wenn Kraftstoff, der ein Reduktionsmittel ist, dem Abgas zugegeben wird, das vom ersten Abgaskrümmer 6 über die Reduktionsmittel-Zugabedüse 14 ausgestoßen wird, und neigt im Hochtemperatur-Abgas wesentlich weniger dazu, als Bindemittel zu dienen, welches verursacht, daß sich die Partikel aufgrund der Anhaftung des Kraftstoffs ansammeln.
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Falls die Temperatur des vom ersten Abgaskrümmer 5 und ersten Abgasrohr 7 abgegebenen Abgases auf diese Weise erhöht wird, ist es möglich, die Verdampfung des Kraftstoffes, der ein Reduktionsmittel ist, im Hochtemperatur-Abgas zu beschleunigen. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Temperatur des Filters 10 effizienter zu erhöhen und die Reinigung des Abgases im Filter 10 effizienter durchzuführen.
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Falls die Ansaugluftmenge, welche in die ersten und vierten Zylinder #1 und #4 eingebracht wird, verringert wird, nimmt das Luft-/Kraftstoffverhältnis in den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 ab, was eine Rauchbildung erleichtert. Es ist jedoch möglich, die Verteilung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in den Zylindern durch Intensivierung der Verwirbelung der Ansaugluft in den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 durch die Verwirbelungs-Steuerventile 17 gleichmäßiger zu gestalten. Auf diese Weise ist es möglich, die Rauchbildung zu verhindern.
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Obgleich die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf das, was als die bevorzugten Ausführungsformen derselben verstanden wird, beschrieben wurde, sei angemerkt, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen oder Anordnungen beschränkt ist. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu gedacht, unterschiedliche Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Zusätzlich sind, obgleich unterschiedliche Elemente der offenbarten Erfindung in unterschiedlichen Kombinationen und Anordnungen aufgezeigt sind, welche lediglich beispielhafter Natur sind, andere Kombinationen und Anordnungen, die mehr oder weniger oder lediglich ein einzelnes Teil einschließen ebenso innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche.
