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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungsverfahren für einen
Verbrennungsmotor unter Verwendung eines NOx-Adsorptionskatalysators
und insbesondere ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor zum
Verhindern der Verschlechterung des Abgases und zum Erzielen guten
Kraftstoffverbrauchs während
ausreichendem Sicherstellen der Magerbetriebszeit.
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Im
allgemeinen ist bei der Betriebssteuerung von Verbrennungsmotoren
ein Ziel eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis wird
gesteuert zum Erhalten eines mageren Verhältnisses. Um das NOx das freigesetzt wird
zu reduzieren, wird ein NOx-Adsorptionskatalysator verwendet.
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In
dem NOx-Adsorptionskatalysator leidet die Adsorptionsfunktion (die
NOx-Reduktionsfunktion), wenn eine NOx-Adsorptionsmenge einen für den NOx-Adsorptionskatalysator
zulässige
Menge überschreitet.
Daher ist es, um die Adsorptionsfunktion aufrecht zu erhalten, erforderlich, periodisch
das NOx, das adsorbiert worden ist, freizusetzen und zu reduzieren.
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Daher
wird üblicherweise
in einem Abgasreinigungssystem unter Verwendung eines NOx-Adsorptionskatalysators
das NOx während
des Magerbetriebszustands (mit Sauerstoff über-angereicherter Zustand)
des Verbrennungsmotors im NOx-Adsorptionskatalysator adsorbiert,
und zu jeder vorbestimmten Periode wird der Betriebszustand des
Verbrennungsmotors umgeschaltet auf einen Fett-Betriebszustand und
das in dem NOx-Adsorptionskatalysator adsorbierte
NOx wird freigegeben und das NOx wird simultan reduziert.
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Diese
Art von Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor kann
beispielsweise in der
JP
2600492 B gefunden werden.
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Auf
diese Weise ist es in dem Abgasreinigungsverfahren unter Verwendung
des NOx-Adsorptionskatalysators, um das NOx zur Reduktion des NOx
im NOx-Adsorptionskatalysator freizusetzen, wichtig, die Zeitabstimmung
des Umschaltens von Magerbetrieb auf Fettbetrieb geeignet zu steuern.
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In
dem obigen, in der
JP
2586739 B offenbarten Verfahren wird beispielsweise eine
bereits in dem NOx-Adsorptionskatalysator
adsorbierte NOx-Menge geschätzt
und in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die geschätzte Adsorptions-NOx-Menge
größer ist
als eine vorbestimmte zulässige
Menge, wird der Betriebszustand des Verbrennungsmotors von mager
auf fett umgeschaltet.
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6 ist ein beispielhaftes
Diagramm zum Zeigen eines Abgasreinigungszustandes gemäß dem konventionellen
Verfahren. Das Diagramm zeigt freigesetzte NOx-Mengen entsprechend
der Menge einer einfließenden
NOx-Menge, die in den NOx-Adsorptionskatalysator
einfließt.
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In 6 repräsentiert eine horizontale Achse
die Zeit, eine vertikale Achse repräsentiert die NOx-Menge (Einströmmenge und
Emissionsmenge), ein Diagonallinienbereich repräsentiert die in dem NOx-Adsorptionskatalysator
adsorbierte NOx-Menge und ein weißer Pfeil repräsentiert
die NOx-Menge, die von dem NOx-Adsorptionskatalysator verarbeitet werden
kann. Fälle,
in denen die einfließende NOx-Menge
(siehe die unterbrochen dargestellte Linie) groß (oben) ist und klein (unten)
ist, sind zum Vergleich dargestellt. Wie aus 6 klar ist, fließt, selbst bei geschätzter NOx-Menge
(siehe den Diagonallinienbereich), wenn die Einström-NOx-Menge (siehe
die unterbrochene Linie) groß ist,
ein Teil der Einström-NOx-Menge aus (wird freigesetzt)
stromabwärts
im NOx-Adsorptionskatalysator.
Demgegenüber
ist in dem Fall, in dem die Einström-NOx-Menge klein ist, die
NOx-Adsorptionsfähigkeit
(siehe weißen Pfeil)
noch begrenzt, so dass verständlich
ist, dass der magere Trieb fortgesetzt werden kann.
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Dies
zeigt, dass selbst wenn die geschätzte Adsorptions-NOx-Menge dieselbe ist
wie die NOx-Menge, die verarbeitbar ist durch den Adsorptionskatalysator,
wenn die einfließende
NOx-Menge klein
ist, die gesamte NOx-Menge verarbeitet wird und nicht stromabwärts ausströmt. Demgegenüber kann
in dem Fall, in dem die einfließende
NOx-Menge groß ist,
die einfließende
NOx-Menge nicht vollständig
verarbeitet werden und fließt
demnach stromabwärts.
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Mit
anderen Worten, gemäß dem Verfahren wie
dem konventionellen Verfahren, in dem der Betriebszustand umgeschaltet
wird von mager auf fett, falls bestimmt wird, dass die NOx-Menge
innerhalb des NOx-Adsorptionskatalysators die vorbestimmte Menge übersteigt,
ist es, wenn die in den NOx-Adsorptionskatalysator eindringende
einfließende NOx-Menge sich ändert, schwierig,
den Betriebszustand von mager auf fett bei geeigneter Zeitabstimmung
umzuschalten und dies kann die Abgasverschlechterung oder Verminderung
der Vorteile des Kraftstoffverbrauchs und ähnliches nachteilig beinflussen.
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Wie
oben beschrieben, wurde in dem konventionellen Verbrennungsmotorenabgasreinigungsverfahren
der Betriebszustand von mager auf fett umgeschaltet basierend nur
auf der geschätzten/berechneten
Adsorptions-NOx-Menge, ohne die einfließende NOx-Menge, die in den
NOx-Adsorptionskatalysator
eindringt, zu berücksichtigen.
Daher kann der Betriebszustand nicht von mager nach fett bei geeigneter
Zeitabstimmung umgeschaltet werden und demnach gab es ein Problem
des Veranlassens von Abgasverschlechterung und Reduzierens von Kraftstoffverbrauchvorteilen.
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Ferner
ist aus
DE 101 04
729 A1 eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuer/Regelvorrichtung
für Abgas
aus einer Brennkraftmaschine bekannt, in der, wenn ein Magerbetriebsmodus
vor einem stöchiometrischen
Betriebsmodus fortgedauert hat, bis die Absorption von NOx in einem
Katalysator gesättigt
ist, ein Katalysator-Verschlechterungs-Evaluierungsmittel den Verschlechterungszustand
des Katalysators evaluiert, um zu beweisen, ob der Katalysator in
einem Zustand ist, in dem er sich auf ein solches Ausmaß verschlechtert
hat, dass er sofort oder bald ersetzt werden muss.
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RESÜMEE DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht zum Lösen der oben erwähnten Probleme.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand des
Anspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen verkörpert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform wird
ein Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren bereitgestellt, das
auf eine NOx-Menge achtet, die von einem NOx-Adsorptionskatalysator verarbeitbar
ist, die verarbeitbare NOx-Menge gegen die einfließende NOx-Menge,
die in den NOx-Adsorptionskatalysator
einfließt,
vergleicht, und ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett umschaltet
entsprechend den Vergleichsergebnissen, um hierdurch eine Verschlechterung
des Abgases zu verhindern und auch einen guten Kraftstoffverbrauch zu
erreichen, während
ausreichendem Sicherstellens der Magerbetriebszeit.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren bereitgestellt zum Ändern einer
Sauerstoffkonzentration im Abgas, das in einen NOx-Adsorptionskatalysator
einfließt,
der innerhalb eines Abgasweges eines Verbrennungsmotors vorgesehen
ist, den NOx-Adsorptionskatalysator das
NOx unter einer ersten Sauerstoffkonzentrationsbedingung adsorbieren
lassend, in der die Sauerstoffkonzentration im Abgas überhöht wird
und Freisetzen und gleichzeitige Reduktion des NOx aus dem NOx-Adsorptionskatalysator
unter einer zweiten Sauerstoffkonzentrationsbedingung, in der die
Sauerstoffkonzentration im Abgas abfällt, wobei das Abgasreinigungsverfahren
einschließt:
Einen ersten Schritt, um unter der ersten Sauerstoffkonzentrationsbedingung
eine einfließende
NOx-Menge zu berechnen, die in den NOx-Adsorptionskatalysator pro Zeiteinheit
einfließt
und eine verarbeitbare NOx-Menge, die von dem NOx-Adsorptionskatalysator
pro Zeiteinheit verarbeitet werden kann; einen zweiten Schritt zum
Vergleichen der einfließenden
NOx-Menge und der verarbeitbaren NOx-Menge, berechnet im ersten
Schritt; und einen dritten Schritt zum Reduzieren der Sauerstoffkonzentration
im Abgas, das in den NOx-Adsorptionskatalysator
einfließt
in einem Fall, in dem im zweiten Schritt bestimmt wurde, dass die
einfließende
NOx-Menge größer ist
als die verarbeitbare NOx-Menge.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den beiliegenden Zeichnungen zeigt:
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1 ein
Blockaufbaudiagramm einer Abgasreinigungseinrichtung für einen
Verbrennungsmotor, auf die die Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung angewendet wird;
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2 ein
Flussdiagramm von Verarbeitungsabläufen gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung;
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3 ein
Flussdiagramm eines Beispiels eines Schätz-/Berechnungsbetriebsablaufs
der verarbeitbaren NOx-Menge gemäß der Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Flussdiagramm eines anderen Beispiels des Schätz-/Berechnungsbetriebsablaufs der verarbeitbaren
NOx-Menge gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Flussdiagramm eines Verarbeitungsbetriebs gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden
Erfindung; und
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6 ein
Erläuterungsdiagramm
zum Zeigen der NOx-Emissionsbestandteile
im Falle unterschiedlicher Einström-NOx-Menge, die in den NOx-Adsorptionskatalysator 7 einströmt gemäß einem
konventionellen Abgasreinigungsverfahren für eine Verbrennungsmaschine.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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Nachstehend
wird die Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen.
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1 ist
ein Blockaufbaudiagramm zum Zeigen eines Gesamtsystems einer Abgasreinigungseinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor, auf welches die Ausführungsform 1 die vorliegende
Erfindung angewendet ist.
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In 1 ist
ein Verbrennungsmotor (Motor) 1, gezeigt unter Verwendung
eines Zylinders in einer Kraftstoffsteuereinrichtung eines Mehrzylinderverbrennungsmotors.
Ein mit dem Motor 1 kommunizierendes Ansaugrohr 30 ist
mit einem Ansaugluftmengensensor 2 zum Messen einer in
den Verbrennungsmotor 1 angesaugten Luftmenge versehen
und mit einem Drosselventil 3 zum Steuern der in den Verbrennungsmotor
angesaugten Luftmenge. Eine von dem Ansaugluftmengensensor 2 gemessene
Ansaugluftdurchflussrate wird in eine Verbrennungskammer 4 des
Verbrennungsmotors 1 eingefügt und mit von einem Kraftstoffeinspritzinjektor 5 bereitgestelltem
Kraftstoffgas in ein Luft/Gas-Gemisch vermischt und dann von einer
Zündkerze 11 gezündet und
verbrannt.
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Der
Zylinder mit der Verbrennungskammer 4 ist mit einem Kolben 14 versehen,
der aufwärts
und abwärts
betätigt
wird, der eine Kurbelwelle 12 über eine Verbindungsstange 15 dreht.
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Ein
in der Nähe
der Kurbelwelle 12 montierter Kurbelwinkelsensor 13 erfasst
die Drehzahl des Motors 1. Auf der anderen Seite kommuniziert
die Verbrennungskammer 4 mit einem Auspuffrohr 40 und
das Auspuffrohr 40 ist mit einem Dreiwegekatalysator 6 und
einem NOx-Adsorptionskatalysator 7 zum Reinigen des Abgases
versehen.
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Stromaufwärtsseitig
vom Dreiwegekatalysator 6 ist ein Luft-/Kraftstoffgemisch-Sensor 8 vorgesehen
zum Erfassen eines Luft-/Kraftstoffgemisches in dem Abgas und auf
der stromabwärtigen
Seite des Dreiwegekatalysators 6 ist ein Abgastemperatursensor 9 vorgesehen.
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Ein
Motorsteuer-Controller 20 besteht aus einer Mikrocomputereinheit.
Der Motorsteuer-Controller 20 nimmt Signale (Betriebszustandsinformation) von
verschieden Sensoren auf einschließlich dem Ansaugluftmengensensor 2,
dem Luft-/Kraftstoffgemisch-Sensor 8, dem Abgastemperatursensor 9 und dem
Kurbelwinkelsensor 13. Basierend auf diesen Signalen treibt
der Motorsteuer-Controller 20 den Kraftstoffeinspritzinjektor 5 an,
die Zündkerze 11 und ähnliches.
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Der
NOx-Adsorptionskatalysator 7 kann beispielsweise Aluminiumoxid
als Träger
verwenden und kann aufgebaut sein durch Tragen von Edelmetallen
wie zum Beispiel Pt (Platin) auf dem Träger gemeinsam mit mindestens
einem Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus: Alkalimetallen wie zum
Beispiel K (Kalium), Na (Natrium), Li (Lithium) und Cs (Cäsium); Alkalierdmetallen
wie zum Beispiel Ba (Barium) und Ca (Kalzium); und Seltenerdenmetalle
wie zum Beispiel La (Lanthan) und Y (Ytrium).
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Der
NOx-Adsorptionskatalysator 7, der wie oben beschrieben
aufgebaut ist, adsorbiert NOx zu einer Zeit, wenn das einfließende Abgas
eine überaus
hohe Konzentration an Sauerstoff enthält und gibt NOx frei, während er
es gleichzeitig reduziert, wenn die Konzentration an Sauerstoff
im Abgas abnimmt.
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Ferner,
obwohl in 1 nicht gezeigt, kann das Drosselventil 3 auch
mit einem Drosselsteller versehen sein, der gesteuert durch den
Motorsteuerungs-Controller 20 angetrieben wird.
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Als
nächstes
werden die Abgasreinigungsverarbeitungsabläufe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben unter Bezugnahme auf 1 und auf
ein Flussdiagramm in 2.
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Das
Flussdiagramm in 2 zeigt einen Prozess zum zwangsweisen
Anreichern des Luft-/Kraftstoffgemischs, wenn der Verbrennungsmotor 1 betrieben
wird zum Erhöhen
der Sauerstoffkonzentration im Abgas, um NOx freizusetzen und zu
reduzieren, das in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 adsorbiert
worden war, wenn der Verbrennungsmotor 1 in einem Magerzustand
betrieben worden ist.
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Die
Verarbeitungsroutine, die in 2 gezeigt
ist, wird wiederholt ausgeführt
bei jedem vorbestimmten Zyklus, (beispielsweise alle 10 ms als vorbestimmtem
Zyklus) und dem vorbestimmten Kurbelwinkel (alle 180° als Kurbelwinkel).
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In 2 werden
zuerst die Signale von den verschiedenen Sensoren gelesen (Schritt
S101) und basierend auf den verschiedenen Sensorsignalen, die am
Schritt S101 gelesen werden, wird eine Einström-NOx-Menge (QNOxIN), die in
den NOx-Adsorptionskatalysator 7 einströmt, geschätzt (Schritt S102).
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In
diesem Fall schließen
Beispiele von Verfahren zum Schätzen/Berechnen
der Einström-NOx-Menge
(QNOxIN) ein Verfahren des Kompensierens der Datenwerte ein, die
von einem mehrdimensionalen Kennfeld gelesen worden sind, in dem
die Betriebszustände
(z.B. Motordrehzahl, Motorlast etc.) des Verbrennungsmotors 1 als
Parameter des Kennfeldes verwendet werden unter Verwendung eines
Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnisses A/F
(Air-zu-Fuel bzw. Luft/Kraftstoff).
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Als
nächstes
wird basierend auf den verschiedenen Sensorsignalen, die bei Schritt
S101 gelesen worden sind, und der NOx-Menge (SUMQNOx, wie oben beschrieben),
die geschätzt
worden ist als innerhalb des NOx-Adsorptionskatalysators 7 und ähnlichem
adsorbiert, die momentane NOx-Menge (QNOxST) geschätzt, die
durch den NOx-Adsorptionskatalysator 7 verarbeitbar ist
(Schritt S103).
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Beachte,
dass die Schätzberechnungsverarbeitung
zum Erhalten der verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) unten detaillierter
beschrieben wird unter Bezugnahme auf Flussdiagramme in 3 und 4.
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Als
nächstes
wird die Einström-NOx-Menge (QNOxIN)
in den NOx-Adsorptionskatalysator 7 und die
verarbeitbare NOx-Menge in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7,
die in Schritt S102 und Schritt S103 geschätzt worden sind, miteinander
verglichen zum Bestimmen, ob oder nicht QNOxIN > QNOxST (Schritt S104).
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Mit
anderen Worten, bei Schritt S104 wird zum Freigeben/zur Reduktion
des in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 angesammelten NOx
ein Bestimmungsschritt ausgeführt
zum Bestimmen, ob oder nicht das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf "fett" zu schalten ist
(d.h., ob oder nicht eine NOx-Abführsteuerung
auszuführen
ist).
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Speziell
wird in Schritt S104 in einem Fall, in dem bestimmt worden ist,
dass die Einström-NOx-Menge
(QNOxIN) größer als
die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) ist (d.h., wenn JA gilt), das
bedeutet, dass wenn der Magerbetrieb fortgesetzt wird, dann ein
Teil der Einström-NOx-Menge (QNOxIN)
nicht durch den NOx-Adsorptionskatalysator 7 verarbeitet
wird und in die Atmosphäre
freigesetzt wird.
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Daher
wird in dem Fall, in dem QNOxIN > QNOxST
gilt, die NOx-Abführsteuerung
(Schritte S105 bis S107) ausgeführt
und das in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 bis zu diesem
Punkt adsorbierte NOx wird freigesetzt und reduziert.
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Auf
der anderen Seite wird bei Schritt S104, wenn bestimmt worden ist,
dass QNOxIN ≤ QNOxST ist
(d.h., wenn NEIN gilt), das bedeutet, dass selbst wenn der Magerbetrieb
unverändert
fortgesetzt wird, die Einström-NOx-Menge
(QNOxIN) in den NOx-Adsorptionskatalysator 7 ausreichend
verarbeitet werden kann.
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Daher
wird in dem Fall, wenn QNOxIN ≤ QNOxST
gilt, der Magerbetrieb des Verbrennungsmotors 1 fortgesetzt
und die Einström-NOx-Menge
(QNOxIN) dieser Zeit wird addiert zu der NOx-Menge (SUMQNOx), die
geschätzt
worden ist als adsorbiert in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 und
die Summe (SUMQNOx + QNOxIN) wird als neues SUMQNOx gespeichert
(Schritt S108).
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Entsprechend
wird die als in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 adsorbiert
geschätzte NOx-Menge
aktualisiert und berechnet und die Verarbeitungsroutine in 2 endet.
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Auf
der anderen Seite wird bei der NOx-Abführsteuerverarbeitung
bei den Schritten S105 bis S107 zuerst der Motor im voreingestellten
fetten Luft-/Kraftstoff- Betriebszustand
betrieben und die Emission und die Reduktion des NOx, das in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 adsorbiert
worden ist, werden simultan ausgeführt (Schritt S105).
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Als
nächstes
wird eine Bestimmung, ob die NOx-Abführsteuerung geendet hat, durchgeführt (Schritt
S106), eine Bestimmung, ob das in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 adsorbierte
NOx ausreichend freigesetzt worden ist, wird durchgeführt, und
eine Bestimmung, ob oder nicht die NOx-Abführsteuerung fortgesetzt werden
sollte, wird durchgeführt.
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Speziell
werden die als während
des Magerbetriebs des Verbrennungsmotors 1 adsorbiert geschätzte NOx-Menge
(SUMQNOx) und die während der
NOx-Abführsteuerung
bereitgestellten Reduktionsmittelmengen (HC- und CO-Mengen) miteinander verglichen
und wenn sie stöchiometrisch äquivalent zueinander
sind, wird bestimmt, dass das NOx innerhalb des NOx-Adsorptionskatalysators
ausreichend freigegeben und reduziert worden ist.
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Bei
Schritt S106 wird, wenn bestimmt worden ist, dass die NOx-Abführsteuerung
geendet hat (d.h., wenn JA gilt), die schätzte Adsorptions-NOx-Menge
(SUMQNOx) zurückgesetzt
auf Null (Schritt S107) und die Verarbeitungsroutine in 2 endet.
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Auf
der anderen Seite, wenn bei Schritt S106 bestimmt wird, dass die
NOx-Abführsteuerung
noch nicht geendet hat (d.h., wenn NEIN gilt), wird der Schritt
S107 übersprungen
und die Verarbeitungsroutine in 2 endet
unmittelbar.
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Als
nächstes
werden die Betriebsabläufe
der Schätzverarbeitung
der verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) im NOx-Adsorptionskatalysator 7 beschrieben
gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm
in 3.
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Zuerst
wird basierend auf dem Signal vom Abgastemperatursensor 9,
das bei Schritt S101 in 2 gelesen worden ist, eine Temperatur
(TCAT) des NOx-Adsorptionskatalysators 7 geschätzt (Schritt
S201).
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Als
nächstes
wird der Kompensationskoeffizient der Maximal-NOx-Adsorptionsmenge gemäß einem
Grad von Verschlechterung des NOx-Adsorptionskatalysators 7 ausgelesen
und ein Verschlechterungsgrad Crekka des NOx-Adsorptionskatalysators 7 wird
geschätzt/berechnet
(Schritt S202).
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Zum
Durchführen
der Schätzung/Berechnung
des Verschlechterungsgrades des NOx-Adsorptionskatalysators
7 sind
verschiedene, öffentlich bekannte
Verfahren offenbart worden wie zum Beispiel in
JP 2836522 B zu sehen ist.
Diese öffentlich bekannten
Verfahren könnten
verwendet werden zum Schätzen
des Verschlechterungsgrades.
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Als
nächstes
werden die Katalysatortemperatur TCAT und der Verschlechterungskompensationskoeffizient
Crekka, die bei den Schritten S201 und S202 erhalten worden sind,
jeweils verwendet zum Berechnen der Maximal-NOx-Adsorptionsmenge
(QNOxMAX) des NOx-Adsorptionskatalysators 7 (Schritt S203).
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Speziell
wird auf die Maximaladsorptionsmengen-Kennfelddaten Bezug genommen,
die im Voraus entsprechend beispielsweise der Katalysatortemperaturen
bestimmt worden sind. Dann wird die Maximaladsorptionsmenge, die
von den Kennfelddaten erhalten worden ist, multipliziert mit dem
Kompensationskoeffizienten (Crekka) entsprechend dem Verschlechterungsgrad,
um hiermit die Maximal-NOx-Adsorptionsmenge (QNOxMAX) zu berechnen.
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Als
nächstes
wird Bezug genommen auf die Adsorptions-NOx-Menge (SUMQNOx), die in der Verarbeitung
in 2 geschätzt
worden ist. Dann wird durch Berechnen des Verhältnisses der Adsorptions-NOx-Menge
(SUMQNOx) zur Maximal-NOx- Adsorptionsmenge
(QNOxMAX) (d.h., SUMQNOx/QNOxMAX) eine Adsorptionsrate (P_NOxST)
berechnet (Schritt S204).
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Daraufhin
wird die Adsorptionsrate P_NOxST verwendet zum Schätzen der
momentan verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) pro Zeiteinheit (Schritt
S205).
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Speziell
werden die Kennfelddaten unter Verwendung von Adsorptionsraten P_NOxST
als Parameter im Voraus vorbereitet und auf diese Kennfelddaten
wird Bezug genommen, um hierdurch die momentan verarbeitbare NOx-Menge
(QNOxST) zu schätzen.
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Ferner
ist es möglich,
als ein Verfahren zum Schätzen
der NOx-Menge (QNOxST), die von dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 verarbeitet
werden kann, das in dem Flussdiagramm der 4 gezeigte Verfahren
zu verwenden.
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In
der Verarbeitungsroutine in 4 sind oben
beschriebene Schritte S204 und S205 (siehe 3) modifiziert
zu Schritten S304 bzw. S305.
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Speziell
wird bei Schritt S304 statt des Erhaltens der Adsorptionsrate P_NOxST
bei Schritt S204 in 3 die Adsorptions-NOx-Menge
(SUMQNOx) von der Maximal-NOx-Adsorptionsmenge
(QNOxMAX) subtrahiert, um hierdurch die verbleibende Kapazität (R_NOxST)
des NOx-Adsorptionskatalysators 7 zu
erhalten.
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Ferner
wird bei Schritt S305 auf Kennfelddaten unter Bezugnahme auf die
verbleibende verarbeitbare Kapazität (R_NOxST) als Parameter des Kennfeldes
Bezug genommen zum Schätzen
der momentan verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST).
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Durch
Ausführen
der Verarbeitung wie in 3 oder 4 ist es
möglich,
die NOx-Menge (QNOxST) zu schätzen,
die vom NOx-Adsorptionskatalysator 7 verarbeitbar ist.
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Daher
kann die Zeitabstimmung zum Ausführen
der NOx-Abführsteuerung
bestimmt werden entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs mit der Einström-NOx-Menge
(QNOxIN), die in den NOx-Adsorptionskatalysator 7 eintritt
(siehe Schritt S104 in 2).
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Als
ein Ergebnis wird es möglich,
einen Magerbetriebsbereich sicherzustellen zum Aufrechterhalten
von gutem Kraftstoffverbrauch während
guter Abgasreinigung.
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Ferner
kann die Zeitabstimmung zum Reduzieren der Sauerstoffkonzentration
im durch den NOx-Adsorptionskatalysator 7 fließenden Abgas
modifiziert werden entsprechend dem Verschlechterungsgrad des NOx-Adsorptionskatalysators 7.
Daher ist es selbst in dem Fall, in dem der NOx-Adsorptionskatalysator 7 verschlechtert
worden ist möglich, die
Verschlechterung des Abgases zu steuern während des Sicherstellens einer
ausreichenden Magerbetriebslaufzeit.
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Ausführungsform 2
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Es
ist zu beachten, dass im Vergleichs-/Bestimmungsschritt S104 in
der obigen Ausführungsform
1 nur die relativen Größen der
Einström-NOx-Menge
(QNOxIN) und der verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) verglichen worden
sind. Jedoch ist es auch möglich,
zu bestimmen, ob oder nicht die Einström-NOx-Menge (QNOxIN) um eine Menge
gleich oder größer als
dem vorbestimmten Wert größer ist
als die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST).
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Hiernach
wird ein Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung beschrieben, in dem ein vorbestimmter
Wert zum Durchführen
des Vergleichens/Bestimmens eingestellt worden ist, unter Bezugnahme
auf das Flussdiagramm in 5.
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In
dem nachstehend beschriebenen Fall ist der Systemaufbau derselbe,
wie oben beschrieben (siehe 1), so dass
seine Beschreibung weggelassen wird.
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In
dem Flussdiagramm in 5 ist nur ein Abschnitt des
oben erwähnten
(2) Flussdiagramms geändert worden. Gemeinsame Verarbeitungsschritte
sind mit denselben Symbolen gekennzeichnet wie oben beschrieben
und die detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
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5 unterscheidet
sich von 2 nur dahingehend, dass der
Bestimmungsschritt S104, in dem bestimmt wird, ob oder nicht das
Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
auf "fettes" Verhältnis umgeschaltet werden
soll (d.h., ob oder nicht die NOx-Abführsteuerung
auszuführen
ist) in den Schritt S404 geändert ist
und die Schritte S408 und S409 bezüglich des Adsorptions-NOx-Mengen-Aktualisierungsschrittes S108
(SUMQNOx-Aktualisierung)
hinzugefügt
sind.
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In 5 werden,
wie oben beschrieben, zuerst bei Schritt S102 und S103 die Einström-NOx-Menge
(QNOxIN) und die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) geschätzt/berechnet.
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Als
nächstes
werden zum Bestimmen, ob oder nicht das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis umzuschalten
ist auf fett zum Freigeben/zur Reduktion des in dem NOx-Adsorptionskatalysators 7 angesammelten NOx
(d.h., ob oder nicht NOx-Abführsteuerung durchgeführt werden
soll), die geschätzte
Einström-NOx-Menge
(QNOxIN) und die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) miteinander verglichen
und dann wird bestimmt, ob oder nicht eine Abweichung zwischen den
beiden (d.h., QNOxIN – QNOxST)
größer ist
als der vorbestimmte Wert (Schritt S404).
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In
Schritt S404 wird, wenn bestimmt worden ist, dass (QNOxIN – QNOxST) > vorbestimmter Wert (d.h.,
wenn JA gilt), denn das ist der Zustand, in dem der Magerbetrieb
unverändert fortgesetzt
wird, das ohne ausreichende Verarbeitung in die Atmosphäre freigesetzte
NOx erhöht.
Demnach geht die Verarbeitung zu Schritt S105 und die NOx-Abführsteuerung wird
ausgeführt
und das in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 bis zu diesem
Zeitpunkt adsorbierte NOx wird freigesetzt, um dadurch die Reinigung
durchzuführen.
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Andererseits,
wenn in Schritt S404 bestimmt worden ist, dass (QNOxIN – QNOxST) ≤ vorbestimmter
Wert gilt (d.h., NEIN gilt), denn dies ist ein Zustand, in dem,
selbst wenn der Magerbetrieb fortgesetzt wird wie er ist, die in
den NOx-Adsorptionskatalysator 7 eindringende
Einström-NOx-Menge
ausreichend verarbeitet werden kann. Daher wird der Magerbetrieb
fortgesetzt.
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In
diesem Fall wird zuerst die Berechnung der NOx-Menge (SUMQNOx),
die geschätzt
wird als in dem NOx-Adsorptionskatalysator 7 adsorbiert, durchgeführt und
die Einström-NOx-Menge
(QNOxIN), die in den NOx-Adsorptionskatalysator 7 einströmt und die
vom NOx-Adsorptionskatalysator 7 verarbeitbare
NOx-Menge (QNOxST) werden miteinander verglichen zum Bestimmen,
ob oder nicht QNOxIN > QNOxST
gilt (Schritt S408).
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Bei
Schritt S408 wird, wenn bestimmt wird, dass QNOxIN > QNOxST gilt (d.h.,
wenn JA gilt), die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) hinzugefügt zur Adsorptions-NOx-Menge
(SUMQNOx) (Schritt S409) und die Verarbeitungsroutine in 5 endet.
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Dies
zeigt an, dass der NOx-Adsorptionskatalysator 7 nicht die
gesamte Einström-NOx-Menge (QNOxIN)
adsorbieren kann und dass nur die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST)
adsorbiert wird und dass der Rest stromabwärts austritt.
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Jedoch
ist bei Schritt S404 bereits bestätigt worden, dass die Differenz
zwischen der Einström-NOx-Menge
(QNOxIN) und der verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) gleich oder kleiner
als der vorbestimmte Wert ist. Daher ist das Abgas nicht signifikant
verschlechtert.
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Andererseits
geht bei Schritt S408, wenn bestimmt worden ist, dass QNOxIN ≤ QNOxST gilt
(d.h., wenn NEIN gilt), die Prozedur weiter zu Schritt S108 oben,
wo die Einström-NOx-Menge (QNOxIN) hinzugefügt wird
zur Adsorptions-NOx-Menge (SUMQNOx) und dann endet die Verarbeitungsroutine
in 5.
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Dies
zeigt an, dass der NOx-Adsorptionskatalysator in der Lage ist, die
gesamte Einström-NOx-Menge
(QNOxST) zu adsorbieren und dass kein NOx in Stromabwärtsrichtung
austritt.
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Gemäß der oben
erwähnten
Verarbeitung kann, wie oben beschrieben, während des Unterdrückens der
Verschlechterung des Abgases der Magerbetriebsbereich sichergestellt
werden an einer maximalen Grenze. Demnach können sowohl die Abgasleistungsfähigkeit
als auch die Kraftstoffleistungsfähigkeit aufrechterhalten werden.
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Beachte,
dass der oben erwähnte,
bei Schritt S404 verwendete vorbestimmte Wert beispielsweise aus
den Kennfelddaten ausgelesen werden kann entsprechend der Motordrehzahl
und der Motorlast, um hierdurch den optimalen Wert für jeden
Betriebsbereich einzustellen, so dass eine bessere Wirkung erwartet
werden kann.
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Ferner
wird es durch Einstellen des vorbestimmten Wertes auf "0" möglich,
einen ähnlichen Verarbeitungsbetrieb
durchzuführen,
wie den oben beschriebenen der Ausführungsform 1.
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Ferner
wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform 2 der Abgastemperatursensor 9 zum
Messen der Abgastemperatur verwendet, die Katalysatortemperatur
wurde geschätzt
aus der Abgastemperatur und der Maximal-NOx-Adsorptionsbetrag (QNOxMAX)
wurde basierend auf der geschätzten
Katalysatortemperatur berechnet. Jedoch kann die Auspufftemperatur
auch geschätzt
werden beispielsweise aus den Kennfelddaten entsprechend der Motordrehzahl
und der Motorlast.
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Ferner
braucht nicht erwähnt
zu werden, dass dieselbe Wirkung erhalten werden kann durch direktes
Auslesen des Maximal-NOx-Adsorptionsbetrages
(QNOxMAX) aus den Kennfelddaten entsprechend der Motordrehzahl und
der Motorlast.