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    • 专利摘要:
    Es wird ein Verfahren für den Betrieb eines mit einer Abgasreinigungsvorrichtung, die Oxidantien, wie z. B. NOx, einlagert und reagieren lässt, verbundenen Motors beschrieben. Das Verfahren schaltet unter verschiedenen Voraussetzungen um von Mager- auf stöchiometrischen oder fetten Betrieb. Beispielsweise wird ein periodischer Übergang ausgeführt, wenn eine in der Vorrichtung eingelagerte NOx-Menge einen Schwellenwert erreicht oder wenn ein Niedertreten des Gaspedals, ausgehend von Leerlaufzuständen, erfasst wurde.
    公开号:DE102004002896A1
    申请号:DE200410002896
    申请日:2004-01-20
    公开日:2004-08-12
    发明作者:Jeffrey Scott Birmingham Hepburn；John M. Grosse Ile Roth；Gopichandra Bloomfield Surnilla
    申请人:Ford Global Technologies LLC；
    IPC主号:F01N3-08
    专利说明:
    [0001] Das Gebiet der Erfindung betrifftallgemein die Steuerung von Motoren mit Magergemischverbrennungund insbesondere die Bestimmung des Zeitpunktes der Beendigung desMagerbetriebes.
    [0002] Mit Magergemischverbrennung arbeitende Motorenverwenden mit dem Motor verbundene Abgasreinigungsvorrichtungenzur Speicherung von NOx während desMagerbetriebs und zur anschließendenReduzierung eingelagerter NOx, wenn der Motorfett arbeitet.
    [0003] Die Bestimmung, wann der Motor fettzu betreiben und die Magergemischverbrennung zu beenden ist, kannauf der Grundlage verschiedener Verfahren beruhen. Bei einem in EP 598917 beschriebenen Ansatzwird die in der Vorrichtung eingelagerte NOx-Mengeauf der Grundlage der im Motor erzeugten NOx-Menge geschätzt. Wenndiese Schätzung voneingelagerten NOX einen vorbestimmten Werterreicht, wird der Motor von mager auf fett umgestellt.
    [0004] Ein anderer Ansatz wird bei Katohet al. (U.S.-Patent 5.483.795) beschrieben, wo die das Auspuffendrohrverlassende Menge von NOX pro Meile dazuherangezogen wird, den Magerbetrieb zu beenden und zum fetten Betrieb überzugehen.
    [0005] Die Erfinder der vorliegenden Erfindungerkannten einen Nachteil solcher Ansätze bei bestimmten Situationen.Insbesondere können,wenn lediglich Bedingungen im oder stromab vom Katalysator herangezogenwerden, bestimmte Situationen zu übermäßigen NOx-Emissionenführen,denn die entsprechenden Sollwerte sind in diesem Fall vom Motorbetriebunabhängig.Beispielsweise haben die Erfinder anerkannt, dass während einerBetätigungdes Gaspedals ausgehend vom Leerlaufzustand ein hoher NOx-Wert und ein Strom mit höherer Raumgeschwindigkeiterzeugt werden. Bei einer relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitkann selbst eine relativ leere NOx-Fallegleichwohl unter solchen Bedingungen hoher NOx-Werte und Raumgeschwindigkeit zueiner ausgeprägtenAuspuffendrohr-NOx-Spitze führen.
    [0006] Die vorstehend beschriebenen Nachteile werdendurch ein Verfahren zur Steuerung eines mit einer Abgasreinigungsvorrichtungverbundenen Motors überwunden.Das Verfahren umfasst: Magerbetrieb, Bestimmen eines ersten Kriteriumsfür dieBeendigung des Magerbetriebs und den Übergang auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb, wobei das genannte erste Kriterium mindestensauf einem Betriebszustand beruht, Bestimmen eines zweiten Kriteriumsfür dieBeendigung des Magerbetriebs und den Übergang auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb, wobei das genannte zweite Kriterium mindestensauf einer Erhöhungeines Motorwertes basiert, und Übergangauf stöchiometrischenoder fetten Betrieb füreine bestimmte Zeitdauer, um als Reaktion auf das genannte zweiteKriterium auch dann eingelagertes NOX auszuspülen, wenndas genannte erste Kriterium nicht erreicht wurde, und anschließendes Zurückgehenauf den Magerbetrieb.
    [0007] Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel erfasstdie vorliegende Erfindung eine Steigerung bei der Motorleistungsabgabedurch die Bestimmung, ob es ausgehend von Leerlaufzuständen zueiner Betätigungdes Gaspedals kam. In diesem Fall führt der Motor eine fette NOx-Spülungauch dann aus, wenn die NOx-Falle relativwenig eingelagertes NOX erhält oderwenn die aktuellen emittierten NOX in Gramm pro Meile eindeutigunterhalb des Sollwertes liegt. Dies erlaubt eine NOx-Spülung, wenndas NOx im zugeführten Gas und die Motorlasthoch sind. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil der Wirkungsgrad derAbgasreinigungsvorrichtung hin sichtlich der NOx-Einlagerungtypischerweise bei sich aus hohen Lasten ergebenden hohen Raumgeschwindigkeitengering ist.
    [0008] Des weiteren liefert der fette Betriebeine schnelle Drehmomentreaktion und führt die NOx-Spülung raschaus. Des weiteren führtdiese schnelle Drehmomentreaktion bei dem Beschleunigen nach demLeerlauf zu großerKundenzufriedenheit, weil die fürdie Verbrennung des Kraftstoffs notwendige Luft aufgrund des Magerbetriebsim Zylinder bereits vorhanden ist. Mit anderen Worten gibt es keineVerzögerungdurch Krümmerauffüllung, wasder Fall wäre,wenn ein gewünschtesmageres Luft-/Kraftstoffverhältniswährendder Betätigungdes Gaspedals aufrecht erhalten würde.
    [0009] Ein Vorteil der vorliegenden Erfindungliegt darin, dass eine verbesserte Kraftstoffökonomie ebenso erreicht werdenkann wie eine präzisereMotorleerlaufregelung.
    [0010] Anzumerken ist, dass es verschiedeneMöglichkeitenzur Bestimmung des ersten und zweiten Kriteriums nach der vorliegendenErfindung gibt. Diese könnenbeispielsweise umfassen eine Zunahme der Pedalposition, eine Zunahmebeim gewünschten Drehmomentan den Antriebsrädern,eine Zunahme des Motorluftdurchsatzes oder der Raumgeschwindigkeit,eine Rate der Veränderungder Pedalposition oder verschiedene andere, eine Zunahme der Motorleistungsabgabeanzeigende Parameter. Des weiteren ist anzumerken, dass verschiedeneVerfahren herangezogen werden können,um das erste Kriterium zu erzeugen, wie z.B. die Schätzung desZeitpunktes, zu dem eine in der Abgasreinigungsvorrichtung eingelagerteNOx-Menge einen Schwellenwert erreicht,Messen oder Schätzendes Zeitpunkts, zu dem eine die Abgasreinigungsvorrichtung verlassendeNOx-Mengeeinen Schwellenwert erreicht, und sogar Anpassen der Schwellenwerteabhängigvon Betriebsbedingungen, wie z.B. Abgastemperatur oder seit demMotorstart vergangene Zeit.
    [0011] Weitere erfindungswesentliche Merkmale gehenaus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug aufdie Zeichnungen Ausführungsbeispieleerläutertwerden. In den Zeichnungen zeigen:
    [0012] 1 und 2 eine Teilansicht einesMotors;
    [0013] 3 und 8 ein Übersichtsflussdiagramm nachder vorliegenden Erfindung;
    [0014] 4 eineGraphik mit der Darstellung des Betriebs nach der vorliegenden Erfindung;
    [0015] 5 eineTabelle von bei der Steuerung des Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnissesverwendeten Daten;
    [0016] 6 eineGraphik eines zur Steuerung des Motors verwendeten Parameters;
    [0017] 7 verschiedeneBeispiele von Strategien der Spülungdurch fetten Betrieb;
    [0018] 8A – 8C den Betrieb nach der vorliegendenErfindung und
    [0019] 9 – 12 Versuchsergebnisse beiVerwendung der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise.
    [0020] Die 1 und 2 zeigen einen Zylinder eines mehrereZylinder umfassenden Motors ebenso wie den mit dem genannten Zylinderverbundenen Einlass- und Auslassweg.
    [0021] Es wird mit 1 fortgefahren. Ein eine Vielzahl vonBrennräumenaufweisender Innenverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung 10 wirddurch ein elektronisches Motorsteuergerät 12 gesteuert. Der Brennraum 30 desMotors 10 wird so dargestellt, dass er Brennraumwände 32 miteinem darin angeordneten und mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Kolben 36 aufweist.Ein (nicht gezeigter) Anlassermotor ist über ein (nicht gezeigtes) Schwungradmit der Kurbelwelle 40 verbunden. Bei diesem besonderenBeispiel weist der Kolben 36 eine (nicht gezeigte) Aussparungoder Mulde auf, um die Bildung von Schichtladungen von Luft undKraftstoff zu unterstützen.Der Brennraum bzw. Zylinder 30 wird so dargestellt, dasser überjeweilige (nicht gezeigte) Einlassventile 52a und 52b und(nicht gezeigte) Auslassventile 54a und 54b miteinem Ansaugkrümmer 44 und einemAbgaskrümmer 48 verbundenist. Ein Kraftstoffinjektor 66A wird als direkt mit demBrennraum 30 verbunden dargestellt, um diesem proportionalzur Impulsbreite eines übereinen konventionellen elektronischen Treiber 68 vom Steuergerät 12 erhaltenen Signalsfpw eingespritzten Kraftstoff direkt zuzuführen. Dem Kraftstoffinjektor 66A wird über ein(nicht gezeigtes), einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und einKraftstoffverteilerrohr umfassendes an sich bekanntes HochdruckkraftstoffsystemKraftstoff zugeführt.
    [0022] Der Ansaugkrümmer 44 wird als über die Drosselklappenplatte 62 miteinem Drosselklappenkörper 58 verbundendargestellt. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel ist die Drosselklappenplatte 62 miteinem Elektromotor 94 verbunden, so dass die Stellung derDrosselklappenplatte 62 durch das Steuergerät 12 über denElektromotor 94 gesteuert wird. Diese Konfiguration wirdallgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet,welche auch währendder Leerlaufregelung verwendet wird. Bei einem (nicht gezeigten)alternativen Ausführungsbeispiel,das dem Fachmann an sich bekannt ist, ist parallel zur Drosselklappenplatte 62 ein Bypass-Luftkanalangeordnet, um den währendder Leerlaufregelung angesaugten Luftstrom über ein im Luftkanal angeordnetesDrosselklappensteuerventil zu steuern.
    [0023] Ein Abgassensor 76 wirdals stromauf des Katalysators 70 mit dem Abgaskrümmer 48 verbundendargestellt. (Anzumerken ist, dass der Sensor 76 abhängig vonder Abgasführungverschiedenen unterschiedlichen Sensoren entspricht. Beispielsweise könnte erein HEGO-Sensor, ein UEGO-Sensor oder ein ähnlicher Sensor sein. Das heißt, derSensor 76 kann ein beliebiger von den zahlreichen bekannten Sensorenzur Lieferung einer Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses sein,wie z.B. eine lineare Lambdasonde, eine Zweistufen-Lambdasonde oderein HC- oder CO-Sensor. Bei diesem besonderen Beispiel ist der Sensor 76 eineZweistufen-Lambdasonde, die das EGO(Lambdasonden)-Signal dem Steuergerät 12 zuführt, welchesdas EGO-Signal in ein Zweistufensignal EGOS umwandelt. Ein hoherSpannungszustand des EGOS-Signals gibt an, dass die Abgase fetterals das stöchiometrischeVerhältnissind, und ein niedriger Spannungszustand des EGOS-Signals gibt an,dass die Abgase magerer sind als das stöchiometrische Verhältnis. DasEGOS-Signal wird vorteilhafterweise in an sich bekannter Weise während der Luft-/Kraftstoffregelungim geschlossenen Regelkreis genutzt, um während der stöchiometrischenhomogenen Betriebsart das durchschnittliche Luft-/Kraftstoffgemisch beim stöchiometrischenVerhältniszu halten.
    [0024] Ein an sich bekanntes verteilerlosesZündungssystem 88 liefertals Reaktion auf das VorzündungssignalSA aus dem Steuergerät 12 über eine Zündkerze 92 einenZündfunkenan den Brennraum 30.
    [0025] Das Steuergerät 12 bewirkt, indemes den Zündzeitpunktregelt, dass der Brennraum 30 entweder in einer homogenenLuft-/Kraftstoff-Betriebsart oder in einer geschichteten Luft-/Kraftstoff-Betriebsartarbeitet. In der Schichtladungsbetriebsart aktiviert das Steuergerät 12 denKraftstoffinjektor 66A während des Verdichtungstaktesdes Motors, so dass Kraftstoff direkt in die Mulde des Kolbens 36 eingespritztwird. Entsprechend werden unterschiedliche Luft-/Kraftstoffschichtenausgebildet. Die Schicht, die der Zündkerze am nächsten liegt,enthältein stöchiometrischesGemisch oder ein etwas fetteres Gemisch als das stöchiometrischeGemisch, und die anschließendenSchichten enthalten zunehmend magerere Gemische. Während derhomogenen Betriebsart aktiviert das Steuergerät 12 den Kraftstoffinjektor 66A während desAnsaugtaktes, so dass ein im wesentlichen homogenes Luft-/Kraftstoffgemisch gebildetwird, wenn durch das Zündungssystem 88 derZündstromder Zündkerze 92 zugeführt wird.Das Steuergerät 12 steuertdie durch den Kraftstoffinjektor 66A abgegebene Kraftstoffmengein der Weise, dass das homogene Luft-/Kraftstoffgemisch in dem Brennraum 30 sogewähltwerden kann, dass es dem stöchiometrischenVerhältnis,einem Wert fetter als das stöchiometrischeVerhältnisoder einem magereren Wert als das stöchiometrische Verhältnis entspricht.Das geschichtete Luft-/Kraftstoffgemisch wird immer bei einem magererenWert als das stöchiometrischeVerhältnisliegen, wobei das genaue Luft-/Kraftstoffverhältnis eine Funktion der dem Brennraum 30 zugeführten Kraftstoffmengeist. Eine zusätzlichegesplittete Betriebsart, bei der während des Auspufftaktes zusätzlicherKraftstoff eingespritzt wird, wenn der Motor in der Schichtladungsbetriebsartarbeitet, ist ebenfalls möglich.
    [0026] Eine Stickoxyd(NOx)-Absorptionsvorrichtungoder -falle 72 wird als stromab vom Katalysator 70 angeordnetgezeigt. Die N0x-Falle 72 ist ein3-Wege-Katalysator, der NOx absorbiert,wenn der Motor 10 in der magereren als der stöchiometrischenBetriebsart läuft.Die absorbierten NOx reagieren anschließend mitHC und CO und werden katalysiert, wenn das Steuergerät 12 veranlasst,dass der Motor 10 entweder in einer fetten homogenen Betriebsart oderin einer nahezu stöchiometrischenhomogenen Betriebsart arbeitet. Diese Betriebsart liegt während einesNOx-Spülzyklusvor, wenn gewünschtwird, eingelagerte NOx aus der NOx-Falle 72 auszuspülen, oderwährendeines Dampfspülzykluszur Rückgewinnungvon Kraftstoffdämpfenaus einem Kraftstofftank 160 und einem Kraftstoffdampfspeicher 164 über einSpülsteuerventil 168 oderbei Betriebsarten, die mehr Motorleistung erfordern, oder bei Betriebsartenzur Regelung der Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtungen, wiez.B. des Katalysators 70 oder der NOx-Falle 72.
    [0027] Das Steuergerät 12 wird in 1 als ein an sich bekannterMikrocomputer dargestellt, welcher eine Mikroprozessoreinheit 102,Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104,ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte,in diesem besonderen Beispiel dargestellt als ROM-Baustein 106,einen wahlfreien Zugriffsspeicher (RAM) 108, einen batteriestromgestützten Speicherchip 110 undeinen konventionellen Datenbus aufweist. Darstellungsgemäß erhält das Steuergerät 12 zusätzlich zuden vorstehend erörtertenSignalen verschiedene Signale aus mit dem Motor 10 verbundenenSensoren, hierin eingeschlossen die Messung der angesaugten Luftmenge(MAF) aus dem mit dem Drosselklappenkörper 58 verbundenenLuftmengenmesser 100, Motorkühlwassertemperatur (ECT) aus demmit einer Kühlwasseraufnahme 114 verbundenenTemperaturfühler 112,ein Zündungsprofilaufnehmer(PIP)-Signalaus dem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118 unddie Drosselklappenstellung TP aus dem Drosselklappenstellungssensor 120 sowiedas Ansaugkrümmerabsolutdruck-Signal (MAP)aus dem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal RPM wird aufgrunddes PIP-Signals in an sich bekannter Weise durch das Steuergerät 12 generiert, undein AnsaugkrümmerdrucksignalMAP aus dem Ansaugkrümmerdrucksensorliefert eine Angabe hinsichtlich des Unter- oder Überdrucksim Ansaugkrümmer.Währenddes stöchiometrischenBetriebes kann dieser Sensor einen Hinweis auf die Motorlast liefern.Des weiteren kann dieser Sensor in Verbindung mit der Motordrehzahleine Schätzungder den Zylindern zugeführtenLadung (einschließlichLuft) liefern.
    [0028] Bei einem bevorzugten Merkmal dervorliegenden Erfindung erzeugt der Sensor 118, der auch alsMotordrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelleeine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen.
    [0029] Bei diesem besonderen Beispiel werdendie Temperatur Tcat des Katalysators 70 und die TemperaturTtrp der NOx-Falle 72 aus dem Motorbetriebabgeleitet.
    [0030] Bei einer alternativen Ausführungsformwird die Temperatur Tcat durch den Temperaturfühler 124 geliefert,und die Temperatur Ttrp wird durch den Temperaturfühler 126 geliefert.
    [0031] Es wird mit 1 fortgefahren. Die Nockenwelle 130 desMotors 10 wird so dargestellt, dass sie mit Kipphebeln 132 und 134 zurBetätigungvon Einlassventilen 52a, 52b und Auslassventilen 54a, 54b inVerbindung steht. Die Nockenwelle 130 ist direkt mit einemGehäuse 136 verbunden.Das Gehäuse 136 bildetein Zahnrad mit einer Mehrzahl von Zähnen 138. Das Gehäuse 136 istmit einer (nicht gezeigten) inneren Welle hydraulisch verbunden,welche ihrerseits übereine (nicht gezeigte) Steuerkette direkt mit der Nockenwelle 130 verbundenist. Demzufolge rotieren das Gehäuse 136 unddie Nockenwelle 130 mit einer im wesentlichen der innerenNockenwelle entsprechenden Drehzahl. Die innere Nockenwelle drehtsich in einem konstanten Drehzahlverhältnis zur Kurbelwelle 40.Jedoch kann durch Beeinflussung der hydraulischen Kupplung, wiedies späterhierin beschrie ben wird, die relative Position der Nockenwelle 130 zurKurbelwelle 40 durch Hydraulikdrücke in der Vorzündungskammer 142 und derSpätzündungskammer 144 variiertwerden. Indem zugelassen wird, dass Hochdruckhydraulikflüssigkeitin die Vorzündungskammer 142 eintritt,wird die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 undder Kurbelwelle 40 nach früh verstellt. Somit öffnen undschließensich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b zueinem früheren alsdem normalen Zeitpunkt relativ zur Kurbelwelle 40. Analogwird dadurch, dass zugelassen wird, dass Hochdruckhydraulikflüssigkeitin die Spätzündungskammer 144 eintritt,die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 undder Kurbelwelle 40 nach spät verstellt. Somit öffnen undschließensich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b relativzur Kurbelwelle 40 zu einem späteren als dem normalen Zeitpunkt.
    [0032] Die Zähne 138, die mit demGehäuse 136 undder Nockenwelle 130 im Eingriff stehen, erlauben die Messungder relativen Nockenposition überden Nockenpositionssensor 150, welcher an das Steuergerät 12 einSignal VCT liefert. Die Zähne1, 2, 3 und 4 werden vorzugsweise für die Messung der Nockenpositionverwendet und sind gleichmäßig beabstandet(beispielsweise sind sie bei einem V-8-Motor mit zwei Zylinderbänken voneinanderum 90° beabstandet),währendder Zahn 5 wie späterbeschrieben vorzugsweise fürdie Zylinderidentifizierung herangezogen wird. Zusätzlich sendetdas Steuergerät 12 Steuersignale(LACT, RACT) an (nicht gezeigte) an sich bekannte Magnetventile,um den Strom von Hydraulikflüssigkeitentweder zur Vorzündungskammer 142, zurSpätzündungskammer 144 oderzu keiner von beiden zu lenken.
    [0033] Die relative Nockenposition wirdunter Verwendung des in US 5.548.995 ,das hierin durch Bezugnahme darauf übernommen wird, beschriebenen Verfahrensgemessen. Allgemein gesagt ergibt die Zeit oder der Drehwinkel zwischender ansteigenden Kante des PIP-Signals und der Erhalt eines Signals voneinem der Mehrzahl von Zähnen 138 aufdem Gehäuse 136 eineMessgröße der relativenNockenposition. Bei dem besonderen Beispiel eines V-8-Motors mitzwei Zylinderbänkenund einem fünfzahnigen Radwird eine Messung der Nockenposition für eine bestimmte Bank viermalpro Umdrehung erhalten, wobei das zusätzliche Signal für die Zylinderidentifikationherangezogen wird.
    [0034] Der Sensor 160 liefert eineAngabe sowohl der Sauerstoffkonzentration im Abgas wie auch für die NOx-Konzentration. Das Signal 162 liefertdem Steuergeräteine Spannung, welche ein Maß für die O2-Konzentration ist, während das Signal 164 eine Spannungliefert, die ein Maß für die NOx-Konzentration ist.
    [0035] Wie oben beschrieben zeigen die 1 (und 2) lediglich einen Zylinder eines mehrzylindrigenMotors, wobei jeder Zylinder seinen eigenen Satz an Einlass-/Auslassventilen,Kraftstoffinjektoren, Zündkerzenusw. aufweist.
    [0036] Es wird nunmehr auf 2 Bezug genommen. Es wird eine Einlasskanaleinspritzungskonfigurationgezeigt, bei der der Kraftstoffinjektor 66B mit dem Ansaugkrümmer 44 stattdirekt mit dem Zylinder 30 verbunden ist.
    [0037] Des weiteren ist bei jeder Ausführungsform dervorliegenden Erfindung der Motor mit einem (nicht gezeigten) Anlassermotorfür dasStarten des Motors verbunden. Der Anlassermotor wird mit Strom versorgt,wenn der Fahrer einen Schlüsselim Zündschloss,beispielsweise an der Lenksäule,umdreht. Der Anlasser wird nach erfolgtem Motorstart ausgekuppelt,wenn ein entsprechender Nachweis vorliegt, beispielsweise dadurch,dass der Motor 10 nach einer vorbestimmten Zeit eine vorbestimmteDrehzahl erreicht. Des weiteren leitet bei jeder Ausführungsformein Abgasrückführungs(EGR)-Systemeine gewünschteMenge Abgas vom Abgaskrümmer 48 über ein(nicht gezeigtes) EGR-Ventil zum Ansaugkrümmer 44. Alternativkann durch Steuerung der Auslassventilzeiten ein Teil der Verbrennungsgasein den Brennräumenzurückgehaltenwerden.
    [0038] Der Motor 10 arbeitet inverschiedenen Betriebsarten, einschließlich Magerbetrieb, fettemBetrieb und „nahezustöchiometrischem" Betrieb. „Nahezustöchiometrischer" Betrieb bezeichneteinen um das stöchiometrischeLuft-/Kraftstoffverhältnis schwankendenBetrieb. Typischerweise wird dieser schwankende Betrieb durch Rückmeldungaus den Lambdasonden geregelt. Bei dieser nahezu stöchiometri schenBetriebsart wird der Motor mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnissesim Bereich des stöchiometrischenLuft-/Kraftstoffverhältnissesbetrieben.
    [0039] Das Rückmeldungs-Luft-/Kraftstoffverhältnis für die Bereitstellungdes nahezu stöchiometrischenBetriebes herangezogen. Des weiteren kann die Rückmeldung aus Lambdasondenfür dieSteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses während des mageren und während desfetten Betriebes verwendet werden. Insbesondere kann eine geschaltetebeheizte Lambdasonde (HEGO) fürdie Steuerung des stöchiometrischenLuft-/Kraftstoffverhältnissesherangezogen werden, indem die Steuerung des eingespritzten Kraftstoffes(oder von Zusatzluft überDrosselklappe oder VCT – variableNockenposition) auf der Grundlage der Rückmeldung aus der beheizten Lambdasondeund des gewünschtenLuft-/Kraftstoffverhältnissesgeregelt wird. Des weiteren kann ein UEGO-Sensor (der aufgrund desAbgas-Luft-/Kraftstoffverhältnisseseinen im wesentlichen linearen Ausgang liefert) für die Steuerungdes Luft-/Kraftstoffverhältnisseswährendder mageren, fetten und stöchiometrischenBetriebsart verwendet werden. In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzung(oder Zusatzluft überDrosselklappe oder VCT) auf der Grundlage eines gewünschtenLuft-/Kraftstoffverhältnisses unddes Luft-/Kraftstoffverhältnissesaus dem Sensor angepasst. Darüberhinaus könnte,falls gewünscht, eineeinzelne Steuerung des Zylinder-Luft-/Kraftstoffverhältnissesverwendet werden.
    [0040] Es ist weiter anzumerken, dass erfindungsgemäß verschiedeneVerfahren herangezogen werden können,um das gewünschteDrehmoment zu halten, wie z.B. Anpassung des Zündzeitpunktes, der Drosselklappenstellung,variable Nockenwellenposition und der Menge der Abgasrückführung. Desweiteren könnendiese Variablen fürjeden Zylinder einzeln angepasst werden, um Ausgewogenheit zwischensämtlichenZylindergruppen aufrecht zu erhalten.
    [0041] Es wird nunmehr auf 3 Bezug genommen. Es wird eine Routinefür dieSteuerung des Magerbetriebs des Motors und die Durchführung von NOx-Spülungenbeschrieben. Wie bereits hierin erwähnt bezieht sich eine NOx-Spülungauf fette oder stöchiometrischedurch die Abgasvorrichtungen durchtretende Abgase, so dass vorherin den Abgasreinigungsvorrichtungen eingelagertes NOX reduziert wird.
    [0042] Zunächst bestimmt die Routine imSchritt 310 das Drehmoment und die Drehzahl des Motors (Te, N).Bei einem Beispiel bestimmt die Routine das gewünschte Motordrehmoment aufder Grundlage eines angeforderten Drehmoments des Antriebsstrangs.Das angeorderte Drehmoment des Antriebsstrangs wird wiederum aufder Grundlage der Fahrerpedalposition (PP) und der Fahrzeuggeschwindigkeit generiert.Die Motordrehzahl wird aufgrund des Motorsdrehzahlsensors bestimmt.Anzumerken ist, dass verschiedene andere Ansätze nach der vorliegenden Erfindungverwendet werden könnten.Beispielsweise könntendie aktuelle Motordrehzahl und das aktuelle Motordrehmoment verwendetwerden. Des weiteren könntedie Routine eine gewünschteMotorleistung und eine aktuelle Motordrehzahl bestimmen, oder siekönnteein gewünschtesAntriebsraddrehmoment verwenden.
    [0043] Als nächstes bestimmt die Routineim Schritt 312, ob Magerbetrieb erforderlich ist. Diese Bestimmungbasiert auf dem in Schritt 310 ermittelten gewünschten Motordrehmoment undder Motordrehzahl. Insbesondere variiert, wie nachstehend hierin unterBezugnahme auf 4 beschrieben,die gewünschteMotorbetriebsart zwischen einer mageren Betriebsart, einer stöchiometrischenBetriebsart und einer fetten Betriebsart. Wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, wird typischerweisedie Magerbetriebsart bei niedriger bis mittlerer Motordrehzahl undentsprechenden Drehmomenten angefordert. Bei höherer Motordrehzahl und höheren Drehmomentenwird der stöchiometrischeBetrieb verwendet. Wenn die Routine im Schritt 312 bestimmt, dassMagerbetrieb angefordert wurde, geht die Routine zum Schritt 314weiter.
    [0044] Im Schritt 314 betreibt die Routineden Motor in der mageren Betriebsart. In dieser Betriebsart bestimmtdie Routine die Motorbetriebswerte, wie z.B. Luftdurchsatz, Luft-/Kraftstoffverhältnis, Zündzeitpunktusw., auf der Grundlage des gewünschten Drehmomentsund der gewünschtenDrehzahl aus Schritt 310. Als Beispiel zeigt 5 einen gewünschten Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert,welcher auf der Grundlage von Motordrehmoment und Motordrehzahlbestimmt wurde. Des weiteren steu ert die Routine im Schritt 314die Motoraktuatoren, wie z.B. Kraftstoffinjektoren, Zündzeitpunktaktuatoren,Drosselklappe usw., um die gewünschtenWerte zu erreichen. Anschließendmisst oder schätztdie Routine im Schritt 316 die NOx im Abgassystem.In einem Beispiel bestimmt die Routine eine Schätzung der in der Abgasreinigungsvorrichtungeingelagerten NOx-Menge (ΣNOx). In einem anderen Beispiel bestimmt dieRoutine die Menge von NOx im Auspuffendrohraufgrund des NOx-Sensors. In noch einemweiteren Beispiel kann die Routine auf der Grundlage der Menge aneingelagertem NOX und der Motorbetriebsbedingungen,wie z.B. Katalysatorspeicherungseffizienz und der in Katalysatoreintretenden NOx Menge, die die Abgasreinigungsvorrichtungverlassende NOx-Menge schätzen.
    [0045] Es wird mit 3 fortgefahren. Im Schritt 318 bestimmtdie Routine die Fahrzeugaktivität,wie hierin unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.Als nächstesberechnet die Routine im Schritt 320 auf der Grundlage der Fahrzeugaktivität einenSchwellenwert. Der im Schritt 320 berechnete Schwellenwert wirdmit dem im Schritt 316 verwendeten Systemparameter abgeglichen.Wenn beispielsweise die NOx-Auspuffsystemwerteim Schritt 316 gleich der Menge der in der Abgasreinigungsvorrichtungeingelagerten NOx ist, dann ist der Schwellenwertim Schritt 320 eine Schwellenmenge von in der Abgasreinigungsvorrichtungeingelagerten NOX-Wenn alternativ die Routine im Schritt316 eine tatsächliche Mengevon Auspuffendrohr-NOx pro vom Fahrzeug gefahrenerStrecke bestimmt hat, wäreder Schwellenwert im Schritt 320 eine Schwellenmenge von Auspuffendrohr-NOx pro vom Fahrzeug gefahrener Entfernung.
    [0046] Anschließend bestimmt die Routine im Schritt322, ob die Auspuffsystem-NOx größer sind alsder im Schritt 320 ermittelte Schwellenwert. Ist die Antwort imSchritt 322 Nein, geht die Routine zum Schritt 324 weiter. Im Schritt324 bestimmt die Routine, ob die Bedingungen, unter denen das Fahrzeug aktuellbetrieben wird, entweder einem mageren Konstantfahrzustand odereinem mageren Leerlaufzustand entsprechen. Ein magerer Konstantfahrzustandist beispielsweise der, bei dem das Fahrzeug mager arbeitet unddie Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen bei einer gewünschtenFahrzeuggeschwindigkeit gehalten wird. Analog ist ein Zustand vonmagerem Leerlaufbetrieb der, bei dem der Motor mager arbeitet unddas Fahrzeug in der Leerlaufbetriebsart befindlich ist. Die Leerlaufbetriebsartkann auf verschiedene Weise festgestellt werden, wie z.B. dadurch,dass festgestellt wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit geringerals ein Schwellenwert ist und die Fahrerpedalposition (PP) untereinem vorbestimmten Wert liegt. Ist die Antwort im Schritt 324 Nein,kehrt die Routine zum Schritt 310 zurück, und die Routine wird wiederholt.
    [0047] Lautet im Schritt 322 die AntwortJa, geht die Routine zum Schritt 326 weiter. Im Schritt 326 stellt dieRoutine den Motor zeitlich begrenzt auf den stöchiometrischen oder fettenBetrieb um, um eingelagerte NOx auszuspülen. Damitbestimmt das Steuergerätim Schritt 322, dass der "Füllungs" - oder magere Anteileines Mager-Betriebs-Auffüll/Spülzyklus abzuschließen ist,und beginnt einen Spülvorgang durchSetzen geeigneter Spülvorgangsflags PRG_FLGund PRG START FLG auf logisch eins.
    [0048] Dieser Spülvorgang wird ausführlicherhinsichtlich der nachstehend hierin beschriebenen 7 und 8 erläutert. Imallgemeinen tritt der Übergangauf stöchiometrischenoder fetten Betrieb zeitlich begrenzt ein, um in der Abgasreinigungsvorrichtungeingelagerte NOx zu reduzieren. Anzumerken ist,dass das Gemisch währendder Spüldauerstöchiometrisch,fett oder eine Kombination von beidem sein kann. Dies wird in verschiedenenFormen hinsichtlich der 7 beschrieben.
    [0049] Es wird mit 3 fortgefahren. Lautet die Antwort imSchritt 324 Ja, geht die Routine weiter zum Schritt 328. Schritt328 bestimmt, ob die relative Drosselklappenstellung (TP_REL) größer istals ein Drosselklappenstellungsschwellenwert, und ob die Abgasraumgeschwindigkeit(SV) größer istals ein zweiter Schwellenwert. Mit anderen Worten bestimmt die Routine,ob es zu einer Zunahme bei der Motorleistung kam, die bewirken könnte, dasseine große Mengevon NOX durch den Katalysator hindurchbricht.Dieses Phänomenwird hinsichtlich der nachstehend hierin beschriebenen 9 umfassender erläutert. Lautetdie Antwort im Schritt 328 Nein, kehrt die Routine zurück zum Schritt310 und wiederholt sich. Wenn jedoch die Antwort im Schritt 328Ja lautet, geht die Routine weiter zu Schritt 326 und führt eineNOx-Spülungdurch.
    [0050] Bei alternativen Ausführungsformenkann die Bestimmung im Schritt 328 auf verschiedene unterschiedlicheWeisen ausgeführtwerden. Bei einem Beispiel kann die Routine auf der Grundlage der Feststellung,ob die Raumgeschwindigkeit oder der Motorluftdurchsatz oder dieMotorleistung um mehr als einen vorbestimmten Wert zunimmt, veranlassen, dasseine Spülungbegonnen wird, wobei der vorbestimmte Wert aufgrund verschiedenerBetriebsbedingungen, wie z.B. Abgastemperatur, angepasst werdenkann. Als ein spezifisches Beispiel kann eine Spülung begonnen werden, wenndie Veränderung beider Pedalstellung einen Schwellenwert erreicht oder wenn die Rateder Veränderungder Pedalstellung (im Zeitablauf oder aufgrund von Motorvorgängen) unabhängig vonder Raumgeschwindigkeit einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.Als ein weiteres spezifisches Beispiel kann eine Spülung ausgelöst werden,wenn der Motorluftdurchsatz einen Schwellenwert erreicht oder wennunabhängig vonder Pedalstellung die Raumgeschwindigkeit einen Schwellenwert erreicht.
    [0051] Vom Schritt 326 geht die Routinezum Schritt 330 weiter. Im Schritt 330 bestimmt die Routine, ob dieSpülsteuerungabgeschlossen wurde. Lautet im Schritt 330 die Antwort Nein, kehrtdie Routine zum Schritt 326 zurück.Wenn jedoch die Antwort im Schritt 330 Ja lautet, kehrt die Routinezum Schritt 310 zurück.
    [0052] Auf diese Weise verwendet die Routinewährenddes Magerbetriebs mindestens zwei Kriterien für die Feststellung, ob derMagerbetrieb zu beenden und der Übergangauf einen stöchiometrischenoder fetten Betrieb notwendig ist. Das erste Kriterium basiert beidiesem Beispiel auf NOx im Auspuffsystem, einerin der Abgasreinigungsvorrichtung eingelagerten NOx-Mengeoder einer das Auspuffendrohr pro von dem Fahrzeug zurückgelegterStrecke austretenden NOx-Menge. Das zweiteKriterium basiert auf einer Zunahme eines Motorwertes. In einemBeispiel ist dies eine Zunahme, wie z.B. eine Zunahme bei einemMotorluftdurchsatz, Motordrehmoment oder einer Motorzylinderladung.Bei einem anderen Beispiel ist dies eine Zunahme bei der Drosselklappenstellungsowie der Abgasraumge schwindigkeit. Jedes dieser Kriterien kannwie oben beschrieben dazu verwendet werden, zu bestimmen, wann derMagerbetrieb zu beenden und wann vorübergehend auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb übergegangen werdenmuss, bevor auf den Magerbetrieb zurückgegangen wird, wie dies durchdas gewünschteMotordrehmoment und die Motordrehzahl vorgegeben wird. Auf dieseWeise ist es möglich,eine adäquate Beherrschungvon transienten NOx-Spitzen zu bewerkstelligen,währendgleichzeitig auch eine verbesserte Kraftstoffökonomie ohne die Verwendung größerer oderteurerer Katalysatoren erreicht wird.
    [0053] Mit anderen Worten kann, wenn dasEnde des Magerbetriebs durch eine Schätzung von eingelagerten NOx im Gegensatz zum Verfahren nach der vorliegendenErfindung auslöstwird, möglicherweise eingrößerer Katalysatorbenötigtwerden, um bei Vorhandensein von transienten (beispielsweise beschleunigungsbedingten)NOx-Spitzen Abgasvorschriften zu genügen.
    [0054] Weiter ist anzumerken, dass das bloße Verlassenauf das Anfetten aufgrund von Bedingungen hoher Drehzahl/hoher Lastunzureichend ist, um die Nachteile in Verbindung mit früheren Vorgehensweisenzu beseitigen, da typischerweise eine NOX-Spitzeauftritt, wenn der Fahrer von der Anforderung geringen Drehmomentsauf ein höheresDrehmomentniveau übergeht,das aber immer noch in einem Bereich befindlich ist, in dem Magerbetriebgewünscht wird.Mit anderen Worten liefert die vorliegende Erfindung temporäres Anfettenin einem Bereich, der normalerweise ein Bereich wäre, in demMagerbetrieb erforderlich ist. Dies wird umfassender hinsichtlich der 10 bis 12 und insbesondere unter Bezugnahmeauf die Linie 1010a der 10 beschrieben.Des weiteren erfolgt auch nachstehend eine diesbezügliche Beschreibungin Verbindung mit 4.
    [0055] Es wird nun auf 4 Bezug genommen. Es wird eine Graphikmit der Darstellung einer gewünschtenMotorbetriebsart als Funktion von Motordrehmoment und Motordrehzahlgezeigt. Die Graphik zeigt drei Betriebsarten: eine magere Betriebsart, einestöchiometrischeBetriebsart und eine fette Betriebsart. Um den Motorbetrieb nach 4 zu erläutern, werden in der Graphikdrei Punkte gezeigt (1, 2, 3). Wenn der Motor sich am Punkt 1 befindet,ist die gewünschteMotorbetriebsart Magerbetrieb. So arbeitet der Motor am Punkt 1 magermit periodischen Übergängen aufstöchiometrischenoder fetten Betrieb, um eingelagerte NOX aufder Grundlage einer Menge von eingelagerten NOx,NOx-Emissionen pro zurückgelegter Strecke oder einessonstigen NOx-Emissionsschwellenwertes auszuspülen.
    [0056] Ein Übergang zur Spülung derin der Abgasreinigungsvorrichtung eingelagerten NOx kannjedoch auch durch einen Übergangvon Punkt 1 zum Punkt 2 (beispielsweise einem schnellen Übergang vomPunkt 1 zum Punkt 2) ausgelöst werden. Damit ist beim Punkt 2 diegewünschteBetriebsart nach wie vor eine magere Betriebsart; da jedoch diegewünschteMotorleistung möglicherweise über einen Schwellenwerthinaus zugenommen haben kann, wird der Motor vorübergehend auf stöchiometrischen oderfetten Betrieb umgestellt, um zu verhindern, dass eine NOx Spitze durch das Auspuffsystem hindurchtritt.Des weiteren ist der Fall des Übergangs vonPunkt 1 zu 2 gegen den Fall abzuwägen, wenn der Motor vom Punkt 1 aufPunkt 3 übergeht.Am Punkt 3 ist der Motor in einer fetten Betriebsart zubetreiben. Diese Betriebsart ist unterschiedlich zur vorübergehendenNOx-Spülung, daam Punkt 3 der Motor kontinuierlich fett betrieben wird,um dem angeforderten Drehmomentbedarf gerecht zu werden. Wenn alsovom Punkt 1 zum Punkt 3 übergegangen wird, wird derMotor auch von mager auf fett umgestellt, jedoch wird der Motor,solange er am Punkt 3 befindlich ist, fett gehalten, bisder Fahrer ein Drehmoment entweder im stöchiometrischen oder im magerenBereich anfordert.
    [0057] Es wird nunmehr auf 5 Bezug genommen. Es wird eine Tabellegezeigt, welche darstellt, wie das gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnis versus Drehzahlund Drehmoment angesetzt wird. Anzumerken ist jedoch, dass dieslediglich eine Ausführungsformist, und dass verschiedene andere Herangehensweisen genutzt werdenkönnen.Beispielsweise kann das gewünschteLuft-/Kraftstoffverhältnis versusDrehzahl und Last, Fahrzeuggeschwindigkeit und Antriebsraddrehmoment,Drehzahl und Motorleistung oder anderer solcher Variablen angesetzt werden.
    [0058] 6 zeigt,wie sich der Parameter K mit der Fahrzeugaktivität ändert. In einem Beispiel wirddie Fahrzeugaktivitätdadurch bestimmt, dass die Fahrzeugleistung gefiltert wird. Einanderes Beispiel der Fahrzeugaktivität könnten Motordrehzahl- oder Fahrzeuggeschwindigkeitsänderungenim Zeitablauf sein.
    [0059] Der Parameter K wird dann dazu benutzt,um den Sollwertbetrag zu modifizieren, welcher dazu verwendet wird,zu bestimmen, wann der Magerbetrieb zu beenden ist und vorübergehendauf stöchiometrischenoder fetten Betrieb umgestellt werden muss, um die eingelagertenNOX auszuspülen. In einem Beispiel wirdder Sollwert als aus dem Auspuffendrohr austretende Gramm pro Meilemal K berechnet. In einem anderen Beispiel wird der Sollwertbetragvon in der Abgasreinigungsvorrichtung eingelagerten NOx mitK multipliziert.
    [0060] Es wird nun auf 7 Bezug genommen. Es werden 6 Graphikengezeigt, die verschiedene Formen von Spülzyklen darstellen, die entsprechendder vorliegenden Erfindung benutzt werden können. Anzumerken ist, dassdieses lediglich Beispiele der Form der Spülung sind, die verwendet werdenkann, und jede andere Form von vorübergehendem fetten oder stöchiometrischenBetrieb verwendet werden könnte.
    [0061] Insoweit als die Abgasreinigungsvorrichtung(en)von eingelagerten NOx zu befreien ist(sind), umdie Fähigkeitzur Einlagerung von NOx erneut aufzufrischenund damit weiteren Magerbetrieb entsprechend den vorliegenden Umständen zuermöglichen, setztdas Steuergeräteinen Spülvorgang(Fettbetrieb) immer dann an, wenn dies entweder aufgrund einer Zunahmebei der Motorleistung (beispielsweise Niedertreten des Gaspedals)oder auf der Grundlage einer Menge von NOx imAbgassystem (beispielsweise ΣNOx-Einlagerung oder NOx imAuspuffendrohr pro vom Fahrzeug zurückgelegter Strecke) angefordertwird.
    [0062] Nach dem Ansetzen eines solchen fettenBetriebes (in diesem Fall vorübergehenderfetter Betrieb vor der Rückkehrzu dem aufgrund von Drehzahl und Last erforderlichen Magerbetrieb)bestimmt das Steuergerätein geeignetes fettes Luft-/Kraftstoffverhältnis alsFunktion der aktuellen Motorbetriebsbedingungen, beispielsweiseaufgrund erfasster Werte fürdie Luftmengenstromrate, Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtungoder sonstiger solcher Parameter. Beispielsweise bewegt sich beieinem Ausführungsbeispieldas bestimmte fette Luft-/Kraftstoffverhältnis für die Spülung derVorrichtung zur Beseitigung eingelagerter NOx typischerweisevon ca. 0,65 für „Niedrig-Drehzahl"-Betriebsbedingungenbis vielleicht 0,75 oder mehr fürBetriebsbedingungen mit „hoherDrehzahl". Das Steuergerät hält das festgelegtLuft-/Kraftstoffverhältnis(aufgrund von Rückmeldungvon stromauf gelegenen Luft-/Kraftstoffsensoren) so lange, bis einevorbestimmte Menge von CO und/oder HC durch die Vorrichtung „durchgebrochen" ist. Diese Schwellewird angegeben durch das Produkt: (1) der gemessenenstromab vorhandenen Sauerstoffkonzentration oder des durch einenstromab gelegenen Luft-/Kraftstoffsensor oder einen anderen solchenSensor generierten Luft-/Kraftstoffverhältnisses und (2) dem Ausgangssignal AM, das durch den Luftmengensensor generiertwird.
    [0063] In einem Bespiel kann der doppelte,stromab gelegene Ausgangssensor verwendet werden, um die stromabvorhandene Sauerstoffkonzentration zu liefern.
    [0064] Genauer gesagt und wie in dem als 8 erscheinenden Flussdiagrammund in den in 8A, 8B und 8C gezeigten Zeichnungen erläutert bestimmtdas Steuergerätwährenddes Spülvorgangs undnach der Bestimmung in Schritt 810, dass ein Spülvorgang ausgelöst wurde(durch Überprüfen, ob PRG_FLGgleich 1 ist), im Schritt 812, ob der Spülvorgang gerade begonnen hat,indem er den Status des SpülstartflagsPRG START FLG prüft.Wenn der Spülvorganggerade begonnen hat, setzt das Steuergerät bestimmte Register (die nachstehendeinzeln zu erläuternsind) im Schritt 814 auf null zurück. Das Steuergerät bestimmtanschließendim Schritt 816 einen ersten Überschusskraftstoffmengenwert XS_FUEL_RATE_HEGO, wodurch das stromab vorhandene Luft-/Kraftstoffverhältnis „fetter" als ein erster vorbestimmterleicht fetter Schwellenwert λref ist (der erste Schwellenwert λref wirdkurz, nachdem ein ähnlichpositionierter HEGO-Sensor „umgeschaltet" haben würde, überschritten.Anzumerken ist jedoch, dass verschiedene andere Schwellenwerte verwendetwerden können,wie z.B. 0,98 relative Luft-/Kraftstoffverhältnisse).
    [0065] Das Steuergerät bestimmt anschließend einenersten Überschusskraftstoffmesswert XS_FUEL_1,z.B. durch das Summieren des Produktes des ersten Überschusskraftstoffmesswertes XS_FUEL_RATE_HEGOund des durch den Luftmengenstromsensor 24 (bei Schritt718) generierten Ausgangssignals AM. Der resultierende erste ÜberschusskraftstoffmesswertXS_FUEL_1, der die Menge von Überschusskraftstoffdarstellt, welcher die Abgasreinigungsvorrichtung in der Nähe des Endesdes Spülvorgangesverlässt,wird in dem überKreuz schraffierten Bereich mit der Bezeichnung REGION I in der 8C graphisch dargestellt.Wenn das Steuergerätbei Schritt 820 bestimmt, dass der erste ÜberschusskraftstoffmesswertXS_FUEL_1 einen vorbestimmten Überschusskraftstoffschwellenwert XS_FUEL_REF überschreitet,wird davon ausgegangen, dass die Falle 36 im wesentlichenvon eingelagertem NOx „freigespült" wurde, und das Steuergerät beendetden fetten spülendenBetriebszustand bei Schritt 822, indem es das Spülflag PRG_FLG auf logisch nullzurücksetzt.Das Steuergerätinitialisiert des weiteren eine Überschusskraftstoffbestimmung nachdem Spülvorgang,indem ein geeignetes Flag XS_FUEL_2_CALC auf logisch eins gesetztwird.
    [0066] Zurückkommend auf die Schritte810 und 824 der 8 beginntdas Steuergerät,wenn das Steuergerätbestimmt, dass das SpülflagPRG_FLG nicht gleich logisch eins ist und weiter dass das Überschusskraftstoffbestimmungsflagnach dem SpülvorgangXS_FUEL_2_CALC auf logisch eins gesetzt wurde, mit der Bestimmungder Menge zusätzlichen Überschusskraftstoffes,der stromauf von der Abgasreinigungsvorrichtung zu dem Zeitpunkt,zu dem der Spülvorgangbeendet wurde, bereits dem Auspuffsystem zugeführt wurde (und in diesem nochimmer verbleibt).
    [0067] Genauer gesagt beginnt das Steuergerät in denSchritten 826 und 828 die Bestimmung eines zweiten Überschusskraftstoffmesswertes XS_FUEL_2,indem das Produkt der Differenz XS_FUEL_RATE_STOICH, um die dasstromab vorhandene Luft-/Kraftstoffverhältnis über stöchiometrisch ist, summiertwird und durch Summieren des Produktes der Differenz XS_FUEL_RATE_STOICH undder Luftmengenstromrate AM. Das Steuergerät fährt mit dem Summieren der Differenz XS_FUEL_RATE_STOICHfort, bis das stromab vorhandene Luft-/Kraftstoffverhältnis aus dem stromab gelegenenSensor einen stöchiometrischenWert beim Schritt 830 der 8 angibt,wobei dann das Steuergerätdas Überschusskraftstoffbestimmungsflagnach dem SpülvorgangXS_FUEL_2_CALC im Schritt 832 auf null setzt.
    [0068] Der resultierende zweite ÜberschusskraftstoffmesswertXS_FUEL_2, welcher fürdie Menge von Überschusskraftstoffcharakteristisch ist, die die Reinigungsvorrichtung nach Beendigungdes Spülvorgangesverlässt,wird graphisch als die überKreuz schraffierte FlächeREGION II in 8C dargestellt. Vorzugsweisewird der zweite ÜberschusskraftstoffwertXS_FUEL_2 im KAM als Funktion von Motordrehzahl und Motorlast für spätere Nutzungdurch das Steuergerätfür dieOptimierung des Spülvorgangesabgespeichert.
    [0069] 9 zeigteine Graphik mit der Darstellung eines Vergleichs der vorliegendenErfindung mit einer Strategie, die es unterlässt, einen Spülzyklusals Reaktion auf eine Zunahme bei der Motorleistungsabgabe, beispielsweiseals Folge eines Niedertretens des Gaspedals durch den Fahrer, zubeginnen. Die Graphik zeigt die signifikante Abnahme bei den dieAbgasreinigungsvorrichtung verlassenden NOx, diein diesem Fall die Auspuffendrohr-NOx sind. 9 zeigt tatsächlicheFahrzeugemissionsdaten, die in Abgastestlaboratorien erhalten wurden.
    [0070] Anzumerken ist, dass, wie oben hierinbeschrieben, der Übergangzu einem fetten Betrieb nach einem Niedertreten des Gaspedals nachdessen Erfassen eine schnelle Spülungder Abgasreinigungsvorrichtung ermöglicht und auch NOX imZuführgasaufgrund des fetten Betriebs reduziert und gleichzeitig eine guteDrehmomentreaktion fürden Fahrer liefert.
    [0071] Die 10 bis 12 zeigen auch experimentelleTestdaten fürdie vorliegende Erfindung. Insbesondere zeigt 10 eine Situation, bei der das Gaspedalniedergetreten wird, nach ungefähr1057 Sekunden. Das gewünschteLuft-/Kraftstoffverhältnis wird durchdie durchgezogene Linie 1010 gezeigt, das gewünschte Drehmomentwird durch die kurze gestrichelte Linie 1014 gezeigt, und diePedalposition wird durch die lange gestrichelte Linie 1012 gezeigt.Ein Betrieb in an sich bekannter Weise würde zu dem gewünschtenmageren Luft-/Kraftstoffverhältnis führen, dasdurch die Strichpunktlinie 1010a angegeben wird. Obwohljedoch das gewünschteLuft-/Kraftstoffverhältnisauf der Grundlage eines Drehzahl-Drehmoment-Kennfeldes (oder einessonstigen vergleichbaren Kennfeldes) normalerweise während dieses gesamtenBetriebsbereiches einen mageren Betrieb erfordern würde, schaltetedie vorliegende Erfindung die Betriebsarten, wie in 12 gezeigt, von Betriebsart 4 aufdie Betriebsart 6 um. Dies signalisiert eine NOx-Spülung,wie dies durch das vorübergehendfette Luft-/Kraftstoffverhältnisin 10 von ca. 1057 Sekundenbis 1066 Sekunden gezeigt wird. 11 zeigtdie entsprechende Motorlast und Motordrehzahl.
    [0072] Auf diese Weise wird beim Übergangzwischen Bereichen (beide Bereiche sind Bereiche, in denen Magerbetrieberforderlich ist) der Motor vorübergehendauf fett oder stöchiometrischumgestellt, um NOx-Emissionen zu mindern,obwohl eine Spülungvon eingelagertem NOx aufgrund einer Schätzung dereingelagerten NOx oder einiger anderer Kriterienmöglicherweisenicht erforderlich ist.
    [0073] Dies schließt die detaillierte Beschreibung derErfindung ab.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Verfahren fürdie Steuerung eines mit einer Abgasreinigungsanlage verbundenenMotors, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Magerbetrieb, Bestimmeneines ersten Kriteriums fürdie Beendigung des Magerbetriebs und den Übergang auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb, wobei das genannte erste Kriterium mindestensauf einem Betriebszustand beruht, Bestimmen eines zweiten Kriteriumsfür dieBeendigung des Magerbetriebs und den Übergang auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb, wobei das genannte zweite Kriterium mindestensauf einer Zunahme bei einem Motorwert beruht, und Übergangauf stöchiometrischenoder fetten Betrieb füreine bestimmte Zeitdauer, um als Reaktion auf das genannte zweiteKriterium auch dann eingelagertes NOx auszuspülen, wenndas genannte erste Kriterium nicht erreicht wurde, und anschließendes Zurückgehenauf den Magerbetrieb.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der genannte Betriebszustand eine Menge von in der Abgasreinigungsvorrichtungeingelagerten NOx ist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der genannte Betriebszustand eine Menge von aus der Abgasreinigungsvorrichtungaustretenden NOx ist.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der genannte Betriebszustand eine Menge von abgegebenen NOx bezogen auf die zurückgelegte Strecke ist.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das genannte Bestimmen des genannten zweiten Kriteriums desweiteren das Bestimmen des genannten zweiten Kriteriums für die Beendigungdes Magerbetriebs und den Übergangauf stöchiometrischenoder fetten Betrieb auf der Grundlage von mindestens einer Zunahmeder gewünschten Motorleistungsabgabeumfasst.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das genannte Bestimmen des genannten zweiten Kriteriums desweiteren das Bestimmen des genannten zweiten Kriteriums für die Beendigungdes Magerbetriebs und den Übergangauf stöchiometrischenoder fetten Betrieb auf der Grundlage von mindestens einer Zunahmeder aktuellen Motorleistungsabgabe umfasst.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der genannte Motorwert ein Motorluftdurchsatz ist.
    [8] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der genannte Motorwert eine Raumgeschwindigkeit des Motorstromsist.
    [9] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die genannte Zunahme des Motorwertes eine Zunahme bei der Gaspedalpositionist.
    [10] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die genannte Zunahme des Motorwertes eine Zunahme des Motordrehmomentsist.
    [11] Verfahren fürdie Steuerung eines mit einer Abgasreinigungsvorrichtung verbundenenMotors in einem Auspuffsystem, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst:Magerbetrieb, Erfassen einer Menge an NOx-Emissionim Motorauspuffsystem, Bestimmen, ob ein Fahrerbefehl und eine Raumgeschwindigkeitdes Durchsatzes größer sindals der entsprechende erste bzw. zweite Schwellenwert, und Beendigungdes Magerbetriebs und Übergangauf stöchiometrischenoder fetten Betrieb als Reaktion auf entweder die genannte Mengevon NOx-Emissionen oder die genannte Bestimmung.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass der genannte Magerbetrieb ein Magerleerlaufbetrieb ist.
    [13] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass die genannte Menge von NOx-Emissionenim Motorauspuffsystem eine Menge von in der Abgasreinigungsvorrichtungeingelagerten NOX ist.
    [14] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass die genannte Menge von NOx-Emissionenim Motorauspuffsystem eine Menge von aus der Abgasreinigungsvorrichtungaustretenden NOx ist.
    [15] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass die genannte Menge von NOx-Emissionenim Motorauspuffsystem eine Menge von aus einem Auspuffendrohr desAuspuffsystems austretenden NOx pro zurückgelegterStrecke ist.
    [16] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass der genannte Fahrerbefehl eine Pedalposition ist.
    [17] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass es des weiteren im Anschluss an den genannten stöchiometrischenoder fetten Betrieb das Zurückgehenauf den Magerbetrieb umfasst.
    [18] Verfahren fürdie Steuerung eines mit einer Abgasreinigungsvorrichtung verbundenenMotors, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Betreiben des Motorsin einem Bereich, in dem Magerbetrieb erforderlich ist, Bestimmeneines ersten Kriteriums fürdie Beendigung des Magerbetriebs und den Übergang auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb, wobei das genannte erste Kriterium auf mindestenseinem Betriebszustand beruht, Bestimmen eines zweiten Kriteriumsfür dieBeendigung des Magerbetriebs und den Übergang auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb, wobei das genannte zweite Kriterium auf mindestenseiner Zunahme eines Motorswertes beruht, und noch während desBetriebs in dem genannten Bereich Übergang für eine Zeitdauer auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb, um als Reaktion auf mindestens das genannteerste oder das genannte zweite Kriterium eingelagerte NOx auszuspülen.
    [19] Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass der genannte Übergangals Reaktion auf das genannte zweite Kriterium auch dann durchgeführt wird,wenn das genannte erste Kriterium nicht erreicht wurde.
    [20] System füreinen mit einer Abgasreinigungsanlage verbundenen Motor, dadurchgekennzeichnet, dass es umfasst: einen ersten Sensor für die Angabeeines Motorleistungsabgabewertes, einen zweiten Sensor für die Angabeeines Motorluftdurchsatzes, und ein Steuergerät für das Betreibendes Motors im Magerbetrieb, das Bestimmen eines ersten Kriteriums für die Beendigungdes Magerbetriebs und den Übergangauf stöchiometrischenoder fetten Betrieb auf der Grundlage von mindestens einer Zunahmebei dem genannten ersten Sensor, das Bestimmen eines zweiten Kriteriumsfür dieBeendigung des Magerbetriebs und den Übergang auf stöchiometrischenoder fetten Betrieb auf der Grundlage von mindestens dem genanntenzweiten Sensor, und den Übergang für eine Zeitdauervom stöchiometrischenoder fetten Betrieb, um als Reaktion auf das genannte zweite Kriteriumauch dann eingelagertes NOx auszuspülen, wenndas erste Kriterium nicht erreicht wurde, und das anschließende Zurückgehenauf den Magerbetrieb.
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