DE19622832B4

DE19622832B4 - Emissionsreinigungssystem und Verfahren zum Reduzieren von Verbrennungsmotoremissionen

Info

Publication number: DE19622832B4
Application number: DE19622832A
Authority: DE
Inventors: Stephen F. East Peoria Glassey; William H. Chillicothe Lane; Daniel J. Peoria Learned; Randy N. Edelstein Peterson; Aaron L. East Peoria Smith
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2016-06-08
Also published as: DE19622832A1; US6016653A; JPH0925815A

Abstract

Emissionsreinigungssystem (10) für einen Verbrennungsmotor (12), welches folgendes aufweist:
eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (20), die innerhalb des Zylinders (22) eines Verbrennungsmotors (12) angeordnet ist; und
Mittel zum Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder (22), die zu einer ersten Haupteinspritzung und einer zweiten Nacheinspritzung in der Lage sind, wobei die Nacheinspritzung während eines Expansionshubes des Motors beginnt und wobei die Nacheinspritzung im Wesentlichen während des Auslaßhubes des Motors erfolgt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Reinigung von Verbrennungsabgas und insbesondere auf ein Emissionsreinigungssystem sowie ein Verfahren zum Reduzieren von Verbrennungsmotoremissionen.
Technischer Hintergrund
Aufgrund der Gesetzgebung werden Motorenhersteller dazu gezwungen, die Menge an schädlichen Verbindungen im Verbrennungsabgas zu verringern. Um effektiv die NOx- bzw. Stickoxydkonzentrationen im Abgasstrom von Magerverbrennungsmotoren oder Magermixmotoren, einschließlich Dieselmotoren und bestimmte funkengezündete Motoren, zu verringern, erfordert die augenblickliche Technologie von NOx-Katalysatoren, daß eine ausreichende Konzentration von HC- bzw. Kohlenwasserstoffarten anwesend sein müssen. In anderen Worten muß in Verbrennungsabgasreinigungssystemen mit einer Sauerstoffumgebung von über 3% Konzentration eine Art von Reduzierungsmittel, gewöhnlicherweise eine Kohlenwasserstoffverbindung, in das Abgas eingeleitet werden, um akzeptable Reduktions- bzw. Verringerungspegel von NOx-Verbindungen zu erreichen. Verschiedene Mittel zum Hinzufügen des Kohlenwasserstoffes bzw. HC in den Abgasstrom sind entwickelt worden, und zwar einschließlich der Hinzufügung bzw. des Vorsehens von HC-Einspritzvorrichtungen um kontinuierlich oder periodisch HC in den Abgasstrom einzuspritzen. Unglücklicherweise vergrößern diese Verfahren zum Einleiten von HC in das Abgas die Systemkomplexität und die Kosten und gestatten keine optimale Atomisierung bzw. Versprühung und Verdampfung des HC.
US 5 207 058 A offenbart einen Verbrennungsmotor, der Brennstoffeinspritzvorrichtungen aufweist, die unter hohem Druck stehenden Brennstoff direkt in Verbrennungskammern oder Zylinder des Motors einspritzen. Zündkerzen sind in den Zylindern vorgesehen. Ein Katalysator ist in der Mitte des Abgasrohrs oder Auspuffs vorgesehen zum Reinigen des Abgases. Ein Temperatursensor ist vorgesehen zum Detektieren der Temperatur des Katalysators. Eine Steuereinheit empfängt als Eingaben die Motordrehzahl, Motorlast, und den Detektionswert der Katalysatortemperatur und steuert den Motor derart, daß wenn die Temperatur des Katalysators niedriger ist als ein vorbestimmter Zielwert, die Einspritzvorrichtungen zusätzlichen Brennstoff in die Zylinder einspritzen, und zwar während des Expansionshubs und/oder während des Ausstoßhubs, um den Brennstoff mit Abgas zu mischen. Danach wird das mit dem zusätzlichen Brennstoff gemischte Abgas stromaufwärts von dem Katalysator nochmals gezündet, um den Katalysator auf eine Zieltemperatur zu erwärmen.
DE 43 27 086 C1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Partikelfiltern in Abgasführungen von Dieselmotoren, wobei nach der Haupteinspritzung kurz vor Öffnen der Auslaßventile eine zusätzliche Menge Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Auspuffgasreinigungssystem vorzusehen, das leicht gesteuert wird, effektiv über einen vollständigen Betriebsbereich des Motors arbeitet und zufriedenstellende Reduzierung von NOx-Verbindungen im Abgas erreicht, während es die Komplexität des gesamten Systems verringert und die Notwendigkeit für zusätzliche HC-Einspritzvorrichtungen eliminiert.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Emissions- bzw. Abgasreinigungssystem vorzusehen, welches das zusätzliche HC-Einspritzsystem eliminiert, welches entsprechende Einspritzvorrichtungen und Tragvorrichtung dafür aufweist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Systemeffizienz bzw. den Systemwirkungsgrad zu verbessern, und zwar durch Vergrößern der Frequenz der HC-Einspritzungen und durch Vorsehen eines Systems, welches die Einspritzatomisierung bzw. -versprühung und die Verdampfung verbessert.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Emissionsreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Reduzieren der Verbrennungsmotoremissionen gemäß Patentanspruch 11 offenbart.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Verbrennungsabgas- oder Emissionsreinigungssys tems gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht einer hydraulisch betätigten elektronischen gesteuerten Einheitsbrennstoffeinspritzvorrichtung bzw. Brennstoffeinspritzeinheit, die in einem beispielhaften Verbrennungsmotor installiert ist.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf 1 ist ein Auspuffgasreinigungssystem 10 gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt, und zwar zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor 12. Gegenwärtig findet die Erfindung ihre beste Anwendung in Beziehung mit Magerverbrennungs-Dieselmotoren bzw. Magermix-Dieselmotoren, wie beispielsweise die Caterpillar Serie-3500-Dieselmotoren, jedoch ist die vorliegende Erfindung auf alle Verbrennungsmotoren anwendbar und zwar einschließlich Vier-Takt- und Zwei-Takt-Konstruktionen. Abgas tritt aus dem Motor 12 über einen Abgasdurchlaßweg 14 auf seinem Weg zum katalytischen Umwandler (Katalysator) 16 aus und tritt schließlich am Auslaß 18 aus. Der katalytische Umwandler 16 weist einen NOx-reduzierenden bzw. stickoxydreduzierenden Katalysator auf, wie beispielsweise Zeolite ZSM5 oder einen edelmetallbasierten Katalysator oder eine Kombination aus beiden. In vielen Anwendungen kann es auch wünschenswert sein, einen Oxydierungskatalysator einer in der Technik bekannten Art stromabwärts vom NOx-reduzierenden Katalysator vorzusehen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel für einen Magerverbrennungs-Dieselmotor kann das Vorsehen eines dritten Katalysators zwischen dem NOx-reduzierenden und dem Oxydationskatalysator effektiv die Reduzierung von unerwünschten Stickstoffverbindungen ver verbessern, die anwesend sind, nachdem das Abgas durch den NOx-reduzierenden Katalysator hindurch geht.
Zusätzlicher HC wird in das System eingespritzt, und zwar über eine kleine Nacheinspritzung von Brennstoff durch die Brennstoffeinspritzvorrichtung 20, die auf dem Motorzylinderkopf 21 montiert ist, und die positioniert ist, um Brennstoff in den Motorzylinder 22 einzuspritzen. Die Nacheinspritzung ist zeitlich nach der Haupteinspritzung gesteuert und hat zur Folge, daß zusätzlicher HC in Form von Motorbetriebsbrennstoff in den Motorzylinder eingespritzt wird, und zwar im Wesentlichen während des Auslaßhubes des Motors. Der Auslaßhub ist dabei der Teil des Motorbetriebs, wenn das (nicht gezeigte) Auslaßventil offen ist und wenn der Kolben 26 dahingehend wirkt, um das Verbrennungsabgas aus dem Motorzylinder 22 heraus zudrücken. Das Einspritzen des zusätzlichen HC in dieser Weise hat eine bessere Atomisierung bzw. Versprühung und Verdampfung des Brennstoffs zur Folge, als durch Verwendung einer herkömmlichen HC-Einspritzvorrichtung erhalten wird, und hat einen höheren Gesamtsystemwirkungsgrad zur Folge. Obwohl die Nacheinspritzung im Wesentlichen während des Auslaßhubes auftritt, kann die Einleitung der Nacheinspritzung während des Endes des Expansionshubes auftreten, und zwar auf Grund der Notwendigkeit, die Zeitsteuerung der Einspritzung vorzustellen oder zu verzögern, um die Systemleistung zu maximieren. Dies ist ähnlich der Notwendigkeit, geringfügig die Hauptbrennstoffeinspritzung vorzustellen oder zu verzögern. Durch geringfügiges Verzögern der Zeitsteuerung wird die Brennstoffeinspritzung, obwohl sie im Wesentlichen während des Kompressionshubes auftritt, tatsächlich während des Expansionshubes eingeleitet. Die Einspritzvorrichtung 20 muß von einer Konstruktion sein, um die gewünschte Brennstoffmenge einzuleiten, und zwar mit einer Einspritzform, um Emissionen zu minimieren, und zwar im Wesentlichen während des Kompressionshubes und dann, um die optimale Brennstoffmenge einzuspritzen, und zwar im Wesentlichen während des Motorauslaßhubes. Die Einspritzvorrichtung 20 ist vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit oder eine hydraulisch betätigte elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit, jedoch würde eine mechanisch betätigte Einspritzvorrichtung oder ein Pumpen/Leitungs-Brennstoffsystem, welches die Fähigkeit besitzt, die optimale Brennstoffmenge bei einer wählbaren Zeit bzw. einem Zeitpunkt und einem gewählten Druck einzuspritzen, einen ordnungsgemäßen Betrieb der vorliegenden Erfindung vorsehen. Die optimale Menge hängt von der Abgastemperatur und dem Betriebszustand des Motors 12 ab. Der Ausdruck optimale Menge bedeutet die Menge, die die größte gesamte NOx-Reduzierung für eine gegebene Abgastemperatur und einen gegebenen Betriebszustand erzeugen wird, und zwar ohne unnötig die HC-Menge zu vergrößern, die eingespritzt wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies durch die Verwendung eines Computers 28 durchgeführt, der die Fähigkeit besitzt, den Zustand der Einspritzvorrichtung 20 zu steuern. Im Fall einer mechanisch betätigten Einspritzvorrichtung würde die (nicht gezeigte) Nocke des Verbrennungsmotors modifiziert werden, um einen Extravorsprung vorzusehen, der das Unterdrucksetzen und die Einspritzung des zusätzlichen Brennstoffs folgend auf die Haupteinspritzung liefern bzw. vorsehen würde.
Die Einspritzvorrichtung 20 besitzt offene und geschlossene Betriebszustände. Der offene Betriebszustand gestattet es, daß Brennstoff aus der Einspritzvorrichtung austritt und in die Brennkammer eintritt. Der geschlossene Betriebszustand der Einspritzvorrichtung hält Brennstoff davon ab, aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung auszutreten. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Zu stand der Einspritzvorrichtung 20 durch Betätigung des Ventils 30 gesteuert, welches innerhalb der Einspritzvorrichtung 20 angeordnet ist. Eine Verbindung mit dem Betätigungsventil S₁ gestattet eine externe Steuerung der Zeit, für die die Einspritzvorrichtung in den offenen und geschlossenen Zuständen ist.
In 2 ist eine hydraulisch betätigte elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit installiert in einem Motor gezeigt. Das Betätigungsventil 30 ist ein Ventil der Sitzbauart, welches die Strömungsmittelverbindung von Hochdruckbetätigungsströmungsmittel mit der Einspritzvorrichtung steuert. Die Betätigungsströmungsmittelliefervorrichtung 31 weist ein Drucksteuerventil 32 auf, welches den Druck des Betätigungsströmungsmittels reguliert, welches an die gemeinsame Schiene bzw. den gemeinsamen Verteiler 29 geliefert wird, welcher Betätigungsströmungsmittel an jede Einspritzvorrichtung liefert. In diesem Ausführungsbeispiel gestattet die Steuerung des Sitzventils 30 eine externe Steuerung der Zeitsteuerung und der eingespritzten Brennstoffmenge, und zwar durch Steuern der Bewegung des Druckgliedes 33, welches innerhalb der Einspritzvorrichtung 20 angeordnet ist.
Alternativ könnte eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit verwendet werden. In dieser Bauart von Einspritzvorrichtung steuert das Betätigungsventil 30 direkt die Strömungsmittelverbindung zwischen der Brennstoffliefervorrichtung 35 mit niedrigem Druck und dem (nicht gezeigten) Speichervolumen 34 mit hohem Druck innerhalb der Einspritzvorrichtung und steuert auch die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Brennstoffspeichervolumen 34 und den Brennstoffeinspritzzumeßöffnungen 36 in der Einspritzvorrichtung 20.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel treten Mehrfachbrennstoffeinspritzungen auf, während ein relativ konstanter Einspritzdruck aufrecht erhalten wird. Dies bietet den Vorteil bzw. die Möglichkeit, fähig zu sein, die Massenflußrate bzw. -geschwindigkeit der Brennstoffeinspritzung relativ konstant über mehrfache bzw. mehrere Einspritzungen zu halten und über die Zeitperiode, wenn die Einspritzvorrichtung in ihrem offene Betriebszustand ist, und fähig zu sein, eine Nacheinspritzung der optimalen Menge und zu einer vorgewählten Zeit vorzusehen, welche unabhängig von den vorherigen Einspritzzyklen ist.
Der Computer 28 bestimmt periodisch die Motorbelastung und den Betriebszustand über eine Vielzahl von Motorsensoren. Die Sensorausgänge bzw. Ausgangsgrößen werden an den Computer 28 über beispielhafte Signale S₃ und S₄ übertragen. Vorzugsweise liegt der Computer 28 innerhalb der Motorelektroniksteuereinheit. Bei Motorfahrzeuganwendungen kann es wünschenswert sein, daß der Computer 28 periodisch den Betriebszustand des gesamten Fahrzeugs bestimmt, wie beispielsweise Motorumdrehungen, Getriebegang und Fahrzeuggeschwindigkeit. Diese zusätzlichen Sensoren würden in jenen Fällen wünschenswert sein, wo gezeigt wurde, daß die Auspuffgasreinigung für die Fahrzeugbetriebszustände genauso wie für die speziellen Motorbetriebszustände empfindlich ist.
Obwohl es bekannt ist, daß der NOx-Gehalt des Abgases eine strenge Funktion des Motorbetriebszustandes ist, variiert die Beziehung dieser zwei Variablen zwischen Motorkonfigurationen und kann sehr unvorhersagbar sein. Darüber hinaus sind die chemischen Reaktionen, die eine NOx-Reduzierung zur Folge haben, empfindlich für die Abgastemperatur, jedoch ist diese Beziehung auch nicht-linear und mit den heutigen Modellierungswerkzeugen nicht zu friedenstellend vorhersagbar. Als eine Folge werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung empirische Daten für eine gegebene Motorkonfiguration zur darauf folgenden Speicherung an einer Speicherstelle innerhalb des Computers 28 gesammelt. In anderen Worten eine optimale Nacheinspritzmenge kann empirisch für ein gegebenes System bei einer Vielzahl von Motorbetriebszuständen und -belastungen bestimmt werden. Somit kann der Computer 28 mit relativ einfacher Software periodisch die Nacheinspritzmenge und -zeitsteuerung für die Brennstoffeinspritzvorrichtung 20 einstellen, so daß sie einer optimalen Einspritzmenge und -zeitsteuerung entspricht, und zwar basierend auf dem Motorbetriebszustand und der Motorabgastemperatur. Die Software kann auch die Fähigkeit aufweisen, zu überwachen, ob eine Einspritzvorrichtung nicht funktioniert hat. Wenn eine Einspritzvorrichtung nicht funktioniert bzw. eine Fehlfunktion hat werden interne Computer-Flags und externe Indikatoren aktiviert, um einen Bediener bzw. Überwacher zu alarmieren, daß eine Instandsetzung benötigt wird.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die empirischen Daten in Einspritzvorrichtung-An-Zeitinkremente umgewandelt, die jedem Einspritzvorrichtungszyklus entsprechen. Auf diese Weise fühlt der Computer einfach den Motorbetriebszustand ab, bestimmt die Abgastemperatur und bestimmt eine optimale Einspritzvorrichtungsöffnungszeit aus der Tabelle, die im Computerspeicher gespeichert ist. Der Computer 28 fordert dann die Brennstoffeinspritzvorrichtung 20 auf, sich zum korrekten Zeitpunkt folgend auf die Haupteinspritzung zu öffnen, und fordert die Brennstoffeinspritzvorrichtung auf, sich zu schließen, wenn die optimale Brennstoffmenge eingespritzt worden ist. In manchen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die empirischen Daten in kurvenangepaßte Gleichungen umzuwandeln, die vom Computer als eine Alternative zu einer "Nachschau"-Tabelle verwendet werden, wie zuvor beschrieben. In einem solchen Fall würde die Einspritzvorrichtung-An-Zeit über die kurvenangepaßte Funktion berechnet werden, und zwar unter Verwendung der abgefühlten Motorbetriebszustände. Im Fall der mechanischen Einspritzeinheit wird die Zeitsteuerung und die Menge des eingespritzten Brennstoffs durch den Vorsprung auf der Nockenwelle bestimmt.
In HC-Einspritzsystemen, die in der Technik bekannt sind, wird die Frequenz der Einspritzvorrichtung als ein Kompromiß zwischen optimalem Umwandlungswirkungsgrad und Einspritzvorrichtungslebensdauer gewählt. Eine höhere Einspritzfrequenz verbessert den Umwandlungswirkungsgrad jedoch hat die vergrößerte Anzahl der Einspritzvorrichtungszyklen eine kürzere Einspritzvorrichtungslebensdauer zur Folge. Weil die Motorbrennstoffeinspritzvorrichtungen für eine hohe Zykluslebensdauer konstruiert worden sind, besitzt die vorliegende Erfindung den zusätzlichen Vorteil, fähig zu sein, HC nach jeder Zündung des Zylinders einzuspritzen, wodurch die Umwandlungsfrequenz des NOx-Reduzierungskatalysators maximiert wird. Auch kann die Nacheinspritzung durch irgendeine Anzahl der Motorbrennstoffeinspritzvorrichtungen ausgeführt werden. Der Computer 28 kann ein Signal an eine oder alle der Einspritzvorrichtungen 20 liefern, um eine Nacheinspritzung auszuführen, wodurch irgendeine Beeinträchtigung der Brennstoffeinspritzvorrichtungslebensdauer stark minimiert wird.
Die vorliegende Erfindung besitzt auch den Vorteil, in den Zylinder einzuspritzen, wo die Abgastemperatur und der Druck höher sind, was eine bessere Verdampfung bzw. Versprühung gestattet, welche den Systemwirkungsgrad vergrößert. Die Verwendung der Brennstoffeinspritzvorrich tung gestattet auch eine Einspritzung bei höherem Druck als herkömmliche HC-Einspritzsysteme, was eine bessere Versprühung des zusätzlichen HC vorsieht.
Es ist verständlich, daß nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden sind, und daß viele andere und unterschiedliche Ausführungsbeispiele in den beabsichtigten Umfang der vorliegenden Erfindung fallen. Beispielsweise sind nur zwei Bauarten von Brennstoffeinspritzvorrichtungen beschrieben worden, jedoch wird eine Brennstoffeinspritzvorrichtung von irgendeiner Bauart, die fähig ist, Brennstoff einmal während des Kompressionshubes und ein zweites mal während des Auslaßhubes einzuspritzen, einen ordnungsgemäßen Betrieb der vorliegenden Erfindung gestatten. Auch offenbart das bevorzugte Ausführungsbeispiel einen Vier-Takt-Verbrennungsmotor, jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Zwei-Takt-Motor anwendbar, und zwar unter Verwendung einer Einspritzvorrichtung, die zur Nacheinspritzung während des Auslaßhubes fähig ist. Auf jeden Fall sind die obigen Ausführungsbeispiele nur Beispiele der vorliegenden Erfindung.
Industrielle Anwendbarkeit
Durch Einspritzen des zusätzlichen HC direkt in die Brennkammer mittels der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 wird der Wirkungsgrad der Entfernung von unerwünschten Verunreinigungen durch den Katalysator merklich erhöht. Diese Vergrößerung des Wirkungsgrades und der Wirksamkeit wird durch die vergrößerte Frequenz erzeugt, mit der HC eingespritzt werden kann, was eine optimale Umwandlung zur Folge hat. Auch hat die Einspritzung des HC in die höhere Temperatur und den höheren Druck des Motorzylinders eine bessere Verdampfung bzw. Versprühung des HC zur Folge, was die Systemeffizienz bzw. den Wirkungsgrad verbessert. Die Verwendung der Brennstoffeinspritzvorrichtung, um den zusätzlichen HC einzuspritzen hat die Eliminierung von getrennten HC-Einspritzvorrichtungen und der Tragvorrichtung zur Folge, die in den meisten NOx-Reduzierungsumwandlungssystemen angetroffen werden. Dies verringert sehr die Systemkomplexität und verbessert die Verläßlichkeit, da typischerweise die Einspritzvorrichtung in einer heißen feindlichen Umgebung gelegen ist und erfordert die Verwendung eines Flüssigkeitskühlsystems oder die Einleitung von Luft und das Vermischen von Luft mit dem NOx-Reduzierungsmittel, um eine ausreichende Kühlung vorzusehen, um dabei zu helfen, eine Ausrüstungsschädigung zu vermeiden. Das Einspritzen des zusätzlichen HC mittels der Brennstoffeinspritzvorrichtung vergrößert auch den Einspritzdruck, was eine Atomisierung bzw. Versprühung des HC verbessert und die Systemleistung verbessert. Andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche erhalten werden.

Claims

Emissionsreinigungssystem (10) für einen Verbrennungsmotor (12), welches folgendes aufweist: eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (20), die innerhalb des Zylinders (22) eines Verbrennungsmotors (12) angeordnet ist; und Mittel zum Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder (22), die zu einer ersten Haupteinspritzung und einer zweiten Nacheinspritzung in der Lage sind, wobei die Nacheinspritzung während eines Expansionshubes des Motors beginnt und wobei die Nacheinspritzung im Wesentlichen während des Auslaßhubes des Motors erfolgt.
Emissionsreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einspritzvorrichtung (20) einen offenen Zustand, in dem es gestattet ist, daß Brennstoff aus der Einspritzvorrichtung austritt, und einen geschlossenen Zustand, in dem verhindert wird, daß Brennstoff aus der Einspritzvorrichtung austritt, besitzt, wobei das System Mittel (28) zum Steuern des Einspritzvorrichtungszustandes aufweist, und zwar außerhalb der Einspritzvorrichtung (20).
Emissionsreinigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Steuermittel (28) einen Computer aufweisen, und zwar zum Steuern des Zeitpunktes und der Zeitlänge, für die die Einspritzvorrichtung (20) im offenen Zustand ist.
Emissionsreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einspritzvorrichtung (20) von einer Konstruktion ist, die fähig ist, eine Brennstoffmenge zu einer vorgewählten Zeit oder zu einem vorgewählten Zeitpunkt, unabhängig von den vorherigen Einspritzzyklen, einzuspritzen.
Emissionsreinigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Einspritzmittel Mittel aufweisen, um die Einspritzvorrichtung (20) während des offenen Betriebszustandes auf einer in wesentlichen festen Massenflußrate zu halten.
Emissionsreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haupteinspritzung im Wesentlichen während des Kompressionshubes auftritt.
Emissionsreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches weiter einen ersten NOx-reduzierenden Katalysator (16) aufweist, der stromabwärts des Motors (12) positioniert ist.
Emissionsreinigungssystem nach Anspruch 7, welches weiter einen Oxydations-Katalysator aufweist, der stromabwärts von dem ersten NOx-reduzierenden Katalysator (16) angeordet ist.
Emissionsreinigungssystem nach Anspruch 8, welches weiter einen dritten Katalysator stromabwärts von dem ersten NOx-reduzierenden Katalysator (16) aufweist, der die Reduktion oder Verringerung von stickstoffenthaltenden Verbindungen fördert, die im Abgas vorhanden sind, wobei der erwähnte dritte Katalysator zwischen dem ersten NOx-reduzierenden Katalysator (16) und dem Oxydations-Katalysator angebracht ist.
Emissionsreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einspritzvorrichtung (20) ein Ventil (30) aufweist, welches auswählbar ist, um eine Brennstoffeinspritzung zu verursachen.
Verfahren zum Reduzieren von Verbrennungsmotoremissionen, welches folgende Schritte aufweist: Positionieren einer Einspritzvorrichtung (20) in einem Zylinder (22) eines Verbrennungsmotors (12); und Einspritzen von Brennstoff in den Zylinder (22) des Verbrennungsmotors (12) mit einer ersten Haupteinspritzung und einer zweiten Nacheinspritzung, wobei die Nacheinspritzung während eines Expansionshubes des Motors beginnt und wobei die Nacheinspritzung im Wesentlichen während des Auslaßhubes des Motors erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, welches weiter folgenden Schritt aufweist: Verbinden eines Ventils (30), welches betätigbar ist, um eine Brennstoffeinspritzung zu verursachen.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, welches weiter folgende Schritte aufweist: Vorbestimmen der optimalen Menge für die Brennstoffeinspritzung während des Auslaßhubes über einen Teil des Betriebsbereiches des Motors (12) und über einen Bereich von Auspuff- oder Abgastemperaturen; Bestimmen der Temperatur des Abgases; Bestimmen des Betriebszustands des Motors (12); Berechnen einer Einspritzmenge basierend auf den vorbestimmten optimalen Mengen, der gemessenen Temperatur des Abgases und des bestimmten Betriebszustandes des Motors (12); und Einspritzen der optimalen Brennstoffmenge in den Zylinder (22) während des Auslaßhubes des Motors (12).
Emissionsreduzierungsverfahren nach Anspruch 13, welches weiter folgenden Schritt aufweist: Vorbestimmen der optimalen Menge, und zwar empirisch für einen gegebenen Verbrennungsmotor (12).
Verfahren nach Anspruch 14, welches weiter folgenden Schritt aufweist: Speichern der vorbestimmten optimalen Mengen an einer Speicherstelle, die für einen Computer (28) zugänglich ist, der den Berechnungsschritt ausführt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Berechnungsschritt folgende Schritte aufweist: Zugreifen auf die Speicherstelle; Auswählen, welche optimale Menge am besten der gemessenen Abgastemperatur und dem bestimmten Betriebszustand des Verbrennungsmotors (12) entspricht; und Steuern des Betriebszustandes der Einspritzvorrichtung (20) während des Einspritzschrittes, um während des nächsten Auslaßhubes die gewählte optimale Brennstoffmenge in den Zylinder (22) zu liefern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–16, wobei die Einspritzvorrichtung (20) nur zwei Betriebszustände besitzt, nämlich einen offenen Betriebszustand, in dem der Brennstoff eingespritzt wird, und einen geschlossenen Betriebszustand, in dem die Brennstoffeinspritzung blockiert ist; und wobei der Berechnungsschritt weiter folgenden Schritt aufweist: Berechnen der Zeitspanne, für die die Einspritzvorrichtung während des nächsten Auslaßhubes im offenen Betriebszustand sein sollte, um die gewählte optimale Brennstoffmenge zu liefern.