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Dokumentenidentifikation DE102007024401A1 13.12.2007
Titel System zum Aufheizen eines Katalysators für das Reinigen der Abgase eines Verbrennungsmotors und Verfahren hierzu
Anmelder Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota, Aichi, JP
Erfinder Muraguchi, Tomokazu, Toyota, Aichi, JP
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 25.05.2007
DE-Aktenzeichen 102007024401
Offenlegungstag 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse F01N 9/00(2006.01)A, F, I, 20070904, B, H, DE
Zusammenfassung Ein System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor (2) besitzt eine Luftpumpe (60), die stromauf von einem Katalysator (33) zur Abgasreinigung im Auspuffrohr (32) des Verbrennungsmotors (2) Luft zuführt, wobei die Pumpe Luft zuführt, wenn der Katalysator (33) zur Abgasreinigung aufgeheizt wird, und auch einen Sensor (53) für den Atmosphärendruck besitzt, der den Atmosphärendruck ermittelt, wobei eine Korrektur durchgeführt wird, derart, dass die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs geringer wird, je höher der vom Sensor für den Atmosphärendruck festgestellte Atmosphärendruck ist.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Aufheizen eines Katalysators für das Reinigen von Abgasen und ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators zur Reinigung von Abgasen, der in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Im Abgassystem eines Verbrennungsmotors ist ein Katalysator zur Reinigung von Abgasen vorgesehen, der schädliche Komponenten, wie etwa Kohlemonoxide (CO) oder Stickoxide (NOx), durch eine Aktion zur Oxidationsreduzierung aus dem Abgas entfernt. Weil ein Katalysator zur Abgasreinigung nicht ausrechend aktiviert wird, bevor er nicht wenigstens eine vorgegebene Temperatur (beispielsweise 350°C) erreicht, wird es nicht möglich sein, solche schädlichen Komponenten unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors aus dem Abgas zu entfernen, weil die Temperatur des Katalysators unter der vorgegebenen Temperatur liegt.

Ausgehend von dem Vorstehenden, beschreibt beispielsweise die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP-A-2004-108248 eine Vorrichtung zur Versorgung mit Sekundärluft, die dem Zweck dient, einen Katalysator zur Abgasreinigung rasch zu aktivieren, wenn ein Verbrennungsmotor gestartet wird, wobei die Vorrichtung einem Auspuffrohr des Verbrennungsmotors Luft zuführt und einen Verbrennung des unverbrannten Kraftstoffs verursacht. Mittels der Vorrichtung zur Versorgung mit Sekundärluft ist es möglich, die Temperatur des Katalysators rasch anzuheben durch Förderung der Verbrennung von unverbrannten Komponenten im Auspuffrohr, um die Temperatur des Auspuffs zu erhöhen. Außerdem verlängert die oben vermerkte Vorrichtung zur Versorgung mit Sekundärluft die Zeitspanne um so mehr, während welcher dem Auspuffrohr Luft zugeführt wird, je niedriger der Atmosphärendruck ist. Das hat zur Folge, daß es möglich ist, die Temperatur des Katalysators auf oder über die Aktivierungstemperatur anzuheben, selbst wenn der Atmosphärendruck niedrig ist.

Die japanische Patentoffenlegungsschrift N. 2005-16396 beschreibt eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor, die nicht nur ansprechend auf sinkenden Atmosphärendruck die Menge der Ansaugluft erhöht, sondern Kraftstoff in einer von der Menge der Ansaugluft abhängigen Menge einspritzt. Wegen dieser Steuerung für Verbrennungsmotoren ist es möglich, die Temperatur des Katalysators schnell anzuheben.

Bei der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP-A-2004-108248 beschriebenen Vorrichtung zur Versorgung mit Sekundärluft wird jedoch durch Verlängerung der Zeitspanne in Abhängigkeit vom sinkenden Atmosphärendruck das Auspuffrohr mit Luft versorgt; mit anderen Worten, durch Verlängerung der Zeitspanne zum Aufheizen des Katalysators wird die Temperatur wenigstens auf die Aktivierungstemperatur angehoben. Deshalb bestand, obwohl es möglich ist, die Temperatur des Katalysators auf oder über die Aktivierungstemperatur anzuheben, das Problem, daß es nicht möglich war, den Katalysator schnell zu aktivieren.

Auch erhöht beim Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung die Steuerung für einen Verbrennungsmotor, wie sie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-A-2005-16396 beschrieben ist, die Menge der Ansaugluft ansprechend auf eine Abnahme des Atmosphärendrucks und spritzt eine von der Menge der Ansaugluft abhängige Menge Kraftstoff ein. Aus diesem Grunde tritt, eine Zunahme der Menge an Ansaugluft und der eingespritzten Kraftstoffmenge begleitend, eine Zunahme des Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors ein. Deshalb nimmt dann, wenn sich der Verbrennungsmotor im Leerlauf befindet, die Motordrehzahl zu, und wenn das Fahrzeug fährt, beschleunigt das Fahrzeug in einer für den Fahrer bemerkbaren Weise.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor, das ansprechend auf Änderungen des Atmosphärendrucks schnell einen Katalysator zur Abgasreinigung aktiviert.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor mit einer Sekundärluftversorgung, die einem Auspuffrohr stromauf von einem im Auspuffrohr des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator zur Abgasreinigung Luft zuführt. Das System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mittel zur Feststellung des Atmosphärendrucks umfaßt, sowie ein Kraftstoffkorrekturmittel, das geeignet ist, durch eine Korrektur die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs zu verringern, je höher der Atmosphärendruck ist, der von dem Mittel zur Feststellung des Atmosphärendrucks ermittelt wird, wenn der Katalysator zur Abgasreinigung aufgeheizt wird, und ein Steuermittel, das die Sekundärluftversorgung steuert, um Luft zuzuführen, wenn der Katalysator zur Abgasreinigung aufgeheizt wird.

Selbst mit der Sekundärluftversorgung, die dem Auspuffrohr des Verbrennungsmotors Luft zuführt, wird wegen ungenügender Vermischung mit unverbrannten Kraftstoffkomponenten und einer Abnahme der Temperatur im Abgasbereich und dergleichen beim Stand der Technik nur ein Teil der zugeführten Luft und der unverbrannten Kraftstoffkomponenten verbrannt. Aus diesem Grunde besteht die Tendenz, daß die Menge der unverbrannten Komponenten, die nachverbrannt wird, verringert wird, falls die Menge entweder der Sekundärluft oder der unverbrannten Komponenten abnimmt, und falls die Menge entweder der Sekundärluft oder der unverbrannten Komponenten zunimmt, besteht die Tendenz, daß die Menge der unverbrannten Komponenten, die nachverbrannt wird, zunimmt.

Deshalb besteht eine Tendenz, daß die Menge der nachverbrannten unverbrannten Komponenten sich verringert, falls der Verbrennungsmotor in einer Umgebung mit niedrigem Atmosphärendruck betrieben wird, weil aufgrund der Abnahme der Luftdichte die Menge der zugeführten Sekundärluft wesentlich verringert ist. Mit Bezug hierauf wird gemäß der oben geschilderten Struktur, weil die Zunahme des Brennstoffverbrauchs hoch gemacht wird und die Menge der unverbrannten Komponenten, die nachverbrannt werden, zunimmt, die Verringerung der erzeugten Wärmemenge aufgrund einer Abnahme des Atmosphärendrucks unterdrückt, und es wird möglich, den Katalysator zur Abgasreinigung schnell zu aktivieren.

Falls der Verbrennungsmotor in einer Umgebung mit hohem Atmosphärendruck betrieben wird, nimmt im Gegensatz zum oben Beschriebenen wegen der erhöhten Luftdichte die Menge der Sekundärluft wesentlich zu und die Menge der nachverbrannten unverbrannten Komponenten nimmt ebenfalls zu. Mit Bezug hierauf wird gemäß der oben geschilderten Struktur, weil die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs reduziert wird je höher der Atmosphärendruck ist und dadurch die Menge der unverbrannten Komponenten, die nachverbrannt werden, verringert wird, eine plötzliche Zunahme der aufgrund der Zunahme des Atmosphärendrucks erzeugten Wärmemenge unterdrückt, und es ist möglich, eine Qualitätsminderung des Katalysators aufgrund Überheizung zu unterdrücken.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor mit einer Sekundärluftversorgung, die einem Auspuffrohr stromauf von einem im Auspuffrohr des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator zur Abgasreinigung Luft zuführt. Das System ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mittel zur Feststellung des Atmosphärendrucks umfaßt, sowie ein Kraftstoffkorrekturmittel, das geeignet ist, durch eine Korrektur die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs zu vergrößern, je niedriger der Atmosphärendruck ist, der von dem Mittel zur Feststellung des Atmosphärendrucks ermittelt wird, wenn der Katalysator zur Abgasreinigung aufgeheizt wird, und ein Steuermittel, das die Sekundärluftversorgung steuert, um Luft zuzuführen, wenn der Katalysator zur Abgasreinigung aufgeheizt wird.

Dank der oben geschilderten Struktur wird es möglich, die gleiche Wirkung wie beim ersten Aspekt zu erzielen, selbst wenn die Struktur derart ist, daß bei der Aufheizung des Katalysators zur Abgasreinigung die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs, ansprechend auf eine Abnahme des ermittelten Atmosphärendrucks, verstärkt wird.

Ein dritter Aspekt der vorlegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung eines Verbrennungsmotors. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es die Feststellung des Atmosphärendrucks einschließt, sowie eine Korrektur zur Verringerung der Zunahme des Kraftstoffverbrauchs, je größer der Atmosphärendruck ist, wenn der Katalysator zur Abgasreinigung aufgeheizt wird; und Zuführung von Luft zu einem Auspuffrohr stromauf von einem im Auspuffrohr des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator zur Abgasreinigung, wenn der Katalysator zur Abgasreinigung aufgeheizt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszahlen zur Kennzeichnung gleicher Elemente benutzt werden, dabei ist

1 eine Zeichnung, die die Gestaltung eines Systems zur Aufheizung eines Katalysators zur Abgasreinigung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;

2 ein Ablaufdiagramm, das die Aufheizsteuerung eines Katalysators zur Abgasreinigung zeigt;

3 ein Diagramm, das den Verlauf des Korrekturkoeffizienten in Bezug auf die Änderung des Atmosphärendrucks darstellt und

4 ist ein Diagramm das eine Veränderung des Korrekturkoeffizienten in Beug auf die Änderung des Atmosphärendrucks darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPELE

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail beschrieben, wobei auf die 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, von denen 1 die Gestaltung eines Systems zur Aufheizung eines Katalysators zur Abgasreinigung für einen in ein Fahrzeug eingebauten Verbrennungsmotor 2 zeigt.

Die Konstruktion des Verbrennungsmotors 2 wird zunächst beschrieben. Wie in 1 gezeigt, sind im Zylinderblock 3 des Verbrennungsmotors 2 eine Mehrzahl von Zylindern 3a (von denen in 1 nur einer gezeigt ist) im Zylinderblock 3 des Verbrennungsmotors 2 ausgebildet. Ein Kolben 6 ist innerhalb des Zylinders 3a vorgesehen (nur einer ist in 1 gezeigt) und zu einer hin- und hergehenden Bewegung in Längsrichtung des Zylinders 3a befähigt. Oben auf dem Zylinderblock 3 ist, wie in der Zeichnung gezeigt, ein Zylinderkopf 4 vorgesehen, wobei von dem Zylinderblock 3, dem Zylinderkopf 4 und dem Kolben 6 eine Brennkammer 10 begrenzt wird.

Ein Einlaßkanal 11 und ein Auslaßkanal 12 sind mit der Brennkammer 10 verbunden und im Zylinderkopf 4 vorgesehen, und ein Einlaßventil 11 und ein Auslaßventil 14 sind im Einlaßkanal 11 bzw. dem Auslaßkanal 12 vorgesehen. Durch das Öffnen und Schließen des Einlaßventils 13 werden der Einlaßkanal 11 und die Brennkammer 10 zwischen einer freien und einer blockierten Verbindung zwischen ihnen umgeschaltet und durch das Öffnen und Schließen des Auslaßventils 14 werden der Auslaßkanal 12 und die Brennkammer 10 zwischen einer freien und einer blockierten Verbindung zwischen ihnen umgeschaltet.

Beim Verbrennungsmotor 2 ist an jedem Zylinder 3a eine Einspritzdüse 8 zum Einspritzen des Kraftstoffs vorgesehen. Die Einspritzdüse ist eine sogenannte Zylindereinspritzdüse, die mit einer (nicht gezeigten) Hochdruck-Einspritzpumpe über eine (nicht gezeigte) Einspritzleitung verbunden ist. Der unter Druck von der Hochdruck-Einspritzpumpe zuggeführte Kraftstoff wird von der Einspritzleitung an jede der Einspritzdüsen 8 geliefert, durch deren Spritzöffnungen der Kraftstoff direkt in die Brennkammer eingespritzt wird. Der Verbrennungsmotor 2 besitzt zusätzlich an jedem Zylinder 3a eine Zündkerze 9 zur Zündung des Gasgemischs in der Brennkammer 10.

Ein Ansaugrohr 31 ist mit dem Einlaßkanal 11 verbunden. Beim Saughub des Verbrennungsmotors 2 öffnet sich das Einlaßventil 13 und Luft wird aus der Atmosphäre in die Brennkammer 10 eingeführt, wobei sie das Ansaugrohr 31 und den Einlaßkanal 11 durchströmt. Ein Drosselventil 30 ist im Ansaugrohr 31 angeordnet und der Öffnungswinkel des Drosselventils wird verändert, um die Menge der zugeführten Luft zu verändern.

Ein Auspuffrohr 32 ist mit dem Auslaßkanal 12 verbunden. Im Auspuffrohr 32 ist ein Katalysator 33 zur Abgasreinigung angeordnet. Beim Auslaßhub des Verbrennungsmotors 2 öffnet sich das Auslaßventil 14 und verbranntes Gas (Abgas) wird über den Auslaßkanal 12 und das Auspuffrohr 32 dem Katalysator 33 zur Abgasreinigung zugeführt, worauf das Abgas vom Katalysator 33 zur Abgasreinigung gereinigt und in die Luft ausgeleitet wird. Der Katalysator 33 zur Abgasreinigung wird von zwei Katalysatorvorrichtungen gebildet, einem Dreiwegekatalysator und einem Reduktionskatalysator für die NOx-Ablagerung (diese Katalysatoren sind zusammen als in einziger in 1 dargestellt). Der Dreiwegekatalysator entfernt hautsächlich im Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) durch ihre Oxidations-Reduktions-Aktion. Im Gegensatz dazu absorbiert und speichert der Reduktionskatalysator für die NOx-Ablagerung das im Abgas enthaltene NOx, wenn die Verbrennung mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfolgt und reduziert das gespeicherte NOx, wenn die Verbrennung mit einem reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfolgt. Weil der Katalysator 33 zur Abgasreinigung nicht ausreichend aktiviert werden kann, wenn die Temperatur des Katalysators 33 zur Abgasreinigung nicht die Aktivierungstemperatur erreicht hat, ist der Leistungsgrad bei der Reinigung des Abgases beispielsweise unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors reduziert.

Um den Katalysator schneller zu aktivieren, wird eine Konstruktion eingesetzt, bei der durch Zufuhr von Sekundärluft in das Auspuffrohr 32 im Abgas enthaltene unverbrannte Komponenten verbrannt werden, wodurch die Temperatur durch die Verbrennung der im Abgas enthaltenen unverbrannten Komponente erhöht wird. Insbesondere ist, wie in 1 gezeigt, eine Luftpumpe 60 mit fester Verdrängung als Mittel zur Versorgung mit Sekundärluft vorgesehen, wobei die Luftpumpe 60 Luft aus der Atmosphäre über einen Luftkanal 61 der Luftpumpe 60 einem Teil des Auspuffrohrs 32 zuführt, der weiter stromauf vom Katalysator 33 zur Abgasreinigung liegt. Der Atmosphärendruck am Einsatzort des Fahrzeugs wird als Bezugsgröße für den Atmosphärendruck eingestellt und eine Luftpumpe 60, die eine mit dem als Bezugsgröße dienenden Atmosphäredruck kommensurable Verdrängung aufweist, ist allgemein im Fahrzeug als eine Bedingung für die Ermöglichung der wirkungsvollen Aktivierung des Katalysators 33 zur Abgasreinigung eingebaut. Bei dieser kann beispielsweise der Atmosphärendruck auf Meereshöhe (0 m) als Bezugsgröße für den Atmosphärendruck eingestellt werden.

Selbst wenn dem Auspuffrohr 32 des Verbrennungsmotors 2 durch die Luftpumpe 60 Luft zugeführt wird, wird nur ein Teil der unverbrannten Komponenten von Luft und Kraftstoff, wie sie aktuell zugeführt sind, verbrannt. Aus diesem Grunde neigt die Menge des unverbrannten, der Verbrennung ausgesetzten Kraftstoffs dazu, abzunehmen, falls die Menge entweder der Sekundärluft oder der unverbrannten Komponenten abnimmt, und falls die Menge entweder der Sekundärluft oder der unverbrannten Komponenten zunimmt, besteht eine Tendenz, daß die Menge der unverbrannten, der Verbrennung ausgesetzten Komponenten zunimmt.

Deshalb wird, falls der Verbrennungsmotor 2 in einer Umgebung betrieben wird, in der der Atmosphärendruck unter der Bezugsgröße für den Atmosphärendruck liegt, die durch die Nachverbrennung erzeugte Wärme verringert und wegen einer Tendenz, daß die Menge der nachverbrannten unverbrannten Komponenten abnimmt, kann der Katalysator zur Abgasreinigung nicht so schnell aktiviert werden.

Das Obige vorausgesetzt, läßt das System zum Aufheizen eines Katalysators für das Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors gemäß dieser Ausführungsform eine Struktur zur Unterdrückung des oben vermerkten Problems zu. Dieses System zum Aufheizen eines Katalysators für das Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors wird nachfolgend im Detail beschrieben.

Wie in 1 gezeigt, besitzt der Verbrennungsmotor 2 verschiedene Sensoren zur Feststellung des Motorbetriebszustands und dergleichen. Beispielsweise ist im Ansaugrohr 31 stromauf vom Drosselventil 30 ein Luftdurchflußmesser 51 vorgesehen, der von der im Ansaugrohr fließenden Luftmenge die Masse pro Zeiteinheit feststellt, sowie ein Atmosphärendruckmesser 53 zur Feststellung des Atmosphärendrucks. Ein Kurbelwellensensor 56 zur Feststellung der Drehzahl und der Winkelstellung der Kurbelwelle ist in der Nähe der Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 2 vorgesehen. Ein Beschleunigungssensor 52, der feststellt, wie weit das (nicht gezeigte) Fahrpedal niedergedrückt ist, ist in der Umgebung des Fahrpedals vorgesehen. Auch ist im Zylinderblock 3 ein Temperatursensor 55 vorgesehen, der die Temperatur des Kühlmittels im Verbrennungsmotor feststellt.

Die Ermittlungssignale von den oben vermerkten Sensoren werden an eine Steuereinheit 100 des Verbrennungsmotors 2 gesandt. Die Steuereinheit 100 des Verbrennungsmotors führt eine Steuerung der Einspritzdüsen 8, der Zündkerzen 9 und der Drosselventile 30 und dergleichen durch auf der Basis dieser Ermittlungssignale, wodurch eine Gesamtsteuerung des Verbrennungsmotors 2 ausgeübt wird. Die Steuereinheit 100 des Verbrennungsmotors besitzt ein Steuerprogramm für diese verschiedenen Steuerfunktionen, für deren Durchführung Ablaufpläne erforderlich sind, sowie ein Speicher 100a zur Speicherung der darauf basierenden Steuerergebnisse.

Als nächstes wird die Aufheizsteuerung des Katalysators 33 zur Abgasreinigung mittels der Steuereinheit 100 des Verbrennungsmotors unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, die ein Ablaufdiagramm der Aufheizsteuerung des Katalysators 33 zur Abgasreinigung darstellt. Die in 2 gezeigte Reihe von Verfahrensschritten wird von der Steuereinheit 100 des Verbrennungsmotors während jeder vorgeschriebenen Steuerperiode wiederholt ausgeführt. Bei dieser Abarbeitung wird zunächst (S100) der Bezugswert Qbase der einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf der Basis des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 2 nach dem Start berechnet.

Insbesondere wird das Ermittlungssignal des Beschleunigungssensors 52 zur Anzeige, wie weit das Fahrpedal niedergedrückt ist, festgehalten und die Öffnung des Drosselventils 30 wird auf der Basis des Ermittlungssignals verändert, um die Menge der Ansaugluft zu verändern. Dann werden die Ermittlungssignale vom Luftdurchflußmesser 51 und dem Kurbelwellensensor 56 festgehalten und der aktuelle Wert der Ansaugluftmenge für einen Zyklus wird berechnet. Der Bezugswert Qbase der einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird auf der Basis der aktuellen Ansaugluftmenge und dem Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors berechnet. Der Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors wird festgelegt unter Berücksichtigung der Charakteristika der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors, der Abgasreinigung und dergleichen. Unter normalen Betriebsbedingungen ist der Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das sogenannte stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, eingestellt, bei welchem die vollständige Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs (14,7 für Benzin) stattfindet.

Das Verfahren schreitet dann zum Schritt S110 fort, bei welchem festgestellt wird, ob eine vorgegebene Zeit T abgelaufen ist, seit der Verbrennungsmotor 2 gestartet wurde. Falls festgestellt wird, daß die vorgegebene Zeit T seit dem Start des Verbrennungsmotors 2 abgelaufen ist, wird angenommen, daß der Katalysator 33 zur Abgasreinigung bereits aktiviert wurde, und das Verfahren schreitet zum Schritt S23 fort, bei dem die Bezugsgröße für die einzuspritzende Kraftstoffmenge auf den Endwert der einzuspritzenden Kraftstoffmenge eingestellt wird, worauf das Verfahren zum Schritt S170 weiterschreitet.

Falls jedoch festgestellt wird, daß die vorgegebene Zeit T seit dem Start des Verbrennungsmotors nicht abgelaufen ist, wird angenommen, daß der Katalysator 33 zur Abgasreinigung nicht ausreichend aufgeheizt wurde und es wird Sekundärluft durch elektrischen Antrieb der Luftpumpe 60 zugeführt (Schritt S120). Das Verfahren schreitet zum Schritt S130 fort, bei dem der Aufheizzustand des Katalysators 33 zur Abgasreinigung auf der Basis des Motorbetriebszustands vorhergesagt wird und der Basiswert Abase der Zunahme der Aufheizung ansprechend auf den Aufheizzustand des Katalysators 33 zur Abgasreinigung eingestellt wird. Beispielsweise wird ein die Temperatur des Katalysators 33 zur Abgasreinigung betreffender Plan mit der Kühlmitteltemperatur als Parameter vorab im Speicher 100a der Steuereinheit 100 des Verbrennungsmotors gespeichert, und durch Zugriff auf den Plan während des Programmschritts wird die Temperatur des Katalysators 33 zur Abgasreinigung auf der Basis der durch den Wassertemperatursensor 55 ermittelten Kühlmitteltemperatur vorhergesagt. Je höher die vorhergesagte Temperatur des Katalysators 33 zur Abgasreinigung ist, desto kleiner wird der Wert des Basiswerts Abase der Zunahme der Aufheizung eingestellt.

Der Atmosphärendrucksensor 53 stellt dann den Atmosphärendruck Pr fest (S140) und das Verfahren schreitet zum Schritt S150 fort, bei dem der Korrekturkoeffizient Fadj für den Basiswert Abase der Zunahme der Aufheizung basierend auf dem festgestellten aktuellen Atmosphärendruck Pr eingestellt wird.

Insbesondere wird, wie in 3 gezeigt, der dem aktuellen Atmosphärendruck Pr entsprechende Korrekturkoeffizient Fadj um so größer eingestellt, je niedriger der vom Atmosphärendrucksensor 53 festgestellte aktuelle Atmosphärendruck ist. Danach wird die folgende Gleichung (1) benutzt, um die Endmenge Qinj des einzuspritzenden Kraftstoffs auf der Basis des Bezugswerts Qbase der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, des Basiswerts Abase der Zunahme der Aufheizung und des Korrekturkoeffizienten Fadj zu berechnen. Qinj ← Qbase + Abase·FadjGleichung(1)

Dann wird beim Schritt S170 die berechnete Endmenge Qinj des einzuspritzenden Kraftstoffs eingespritzt (S170), womit an diesem Punkt das Verfahren endet. Die oben aufgeführten Schritte Si130 bis S160 entsprechen den Kraftstoffkorrekturmitteln bei dieser Ausführungsform.

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erzielt. Insbesondere wird gemäß dem System zum Aufheizen eines Katalysators für das Reinigen von Abgasen der oben beschriebenen Ausführungsform beim Aufheizen des Katalysators 33 zur Abgasreinigung der Grad der Zunahme des Betrags der einzuspritzenden Kraftstoffs beim Aufheizen des Katalysators 33 zur Abgasreinigung größer, je niedriger der festgestellte Atmosphärendruck Pr ist, weil der Korrekturkoeffizient Fadj ansprechend auf die Abnahme des festgestellten Atmosphärendrucks Pr zunimmt. Aus diesem Grunde besteht durch die Erhöhung der Menge an unverbrannten Komponenten im Auspuffrohr 32 die Tendenz, daß die durch die Nachverbrennung erzeugte Wärmemenge zunimmt. Daraus resultierend ist es möglich, die Abnahme der durch Nachverbrennung erzeugten Wärmemenge aufgrund einer Abnahme des Atmosphärendrucks zu unterdrücken und der Katalysator 33 zur Abgasreinigung kann schnell aktiviert werden.

Auch ist gemäß dem System zum Aufheizen eines Katalysators für das Reinigen von Abgasen nach der oben beschriebenen Ausführungsform der Grad der Zunahme der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs beim Aufheizen des Katalysators 33 zur Abgasreinigung auf den steigenden Atmosphärendruck kleiner, je höher der festgestellte Atmosphärendruck ist, weil der Korrekturkoeffizient Fadj ansprechend auf einen steigenden festgestellten Atmosphärendruck Pr sinkt. Deshalb wird durch Verringerung der unverbrannten Komponenten im Auspuffrohr 32 ein plötzlicher Anstieg der Wärme, die durch die von einer durch die Zunahme des Atmosphärendrucks verursachten Nachverbrennung erzeugt wird, unterdrückt, wodurch es möglich ist, eine auf Überheizung zurückzuführende Qualitätsminderung des Katalysators 33 zur Abgasreinigung zu verhindern.

Die vorstehende Ausführungsform kann in geeigneter Weise abgewandelt werden und in die folgenden Formen einbezogen werden. Insbesondere durch Änderung des Korrekturkoeffizienten Fadj für den Basiswert Abase der Zunahme der Aufheizung wird die in die Brennkammer 10 eingespritzte Kraftstoffmenge verändert und die Menge der unverbrannten, im Auspuffrohr 32 nachverbrannten Komponenten wird verändert. Alternativ ist es möglich, eine Struktur zu übernehmen, bei der beispielsweise ein Kraftstoffergänzungsventil im Auspuffrohr 32 angeordnet ist und Kraftstoff zusätzlich über das Kraftstoffergänzungsventil im Auspuffrohr 32 hinzugefügt wird.

Bei der vorstehenden Ausführungsform wird der Korrekturkoeffizient fortlaufend verändert auf der Basis der Änderung des Atmosphärendrucks. Alternativ kann, wie in 4 gezeigt, der Korrekturkoeffizient Fadj auf der Basis der Veränderung des aktuellen Atmosphärendrucks schrittweise verändert werden.

Insbesondere wird vorab ein vorgeschriebener Korrekturkoeffizient Fadj (i) in Bezug auf einen vorgeschriebenen Bereich &Dgr;P(i) des Atmosphärendrucks eingestellt und im Speicher 100a gespeichert. Wenn die Aufheizsteuerung durchgeführt wird, wird der Bereich &Dgr;P(i) des Atmosphärendrucks ermittelt, in den der festgestellte aktuelle Atmosphärendruck Pr fällt, der Korrekturkoeffizient Fadj, der diesem Bereich des Atmosphärendrucks Pr entspricht, wird ausgelesen und der Basiswert Abase der Zunahme der Aufheizung wird korrigiert.

Obwohl bei der vorstehenden Ausführungsform der Basiswert der Zunahme der Aufheizung mit der Kühlmitteltemperatur Abase als Parameter berechnet wird, können zusätzliche Parameter die Motordrehzahl oder die Menge der Ansaugluft einschließen. Obwohl bei der vorstehenden Ausführungsform der Wert der Zunahme der Aufheizung durch Multiplikation des Basiswerts der Zunahme der Aufheizung Abase mit dem Korrekturkoeffizienten Fadj berechnet wird, falls eine Korrektur enthalten sein soll, um den Betrag der Kraftstoffzunahme geringer zu machen, je höher der Atmosphärendruck ist, oder um den Betrag der Kraftstoffzunahme groß bzw. hoch zu machen, je niedriger der Atmosphärendruck ist, kann die Zunahme der Aufheizung einmal berechnet werden, ohne Unterscheidung zwischen diesen.


Anspruch[de]
System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor, mit einer Sekundärluftversorgung (60), die einem Auspuffrohr (32) stromauf von einem im Auspuffrohr (32) des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator (33) zur Abgasreinigung Luft zuführt, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:

ein Mittel (53) zur Feststellung des Atmosphärendrucks;

ein Kraftstoffkorrekturmittel, das geeignet ist, durch eine Korrektur die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs zu verringern, je höher der Atmosphärendruck ist, der von dem Mittel (53) zur Feststellung des Atmosphärendrucks ermittelt wird, wenn der Katalysator (33) zur Abgasreinigung aufgeheizt wird; und

ein Steuermittel (100), das geeignet ist, die Sekundärluftversorgung (60) zu steuern, um Luft zuzuführen, wenn der Abgangsreinigungskatalysator (33) aufgewärmt wird.
System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffkorrekturmittel ansprechend auf den festgestellten Atmosphärendruck kontinuierlich die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs korrigiert. System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffkorrekturmittel ansprechend auf den festgestellten Atmosphärendruck stufenweise die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs korrigiert. System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermitte (100) basierend auf der Zunahme des Kraftstoffverbrauchs die in die Brennkammer (10) des Verbrennungsmotors (2) eingespritzte Kraftstoffmenge verändert. System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor (2) weiter umfaßt:

ein Kraftstoffergänzungsventil, das einem Auspuffrohr (32) stromauf vom Katalysator (33) zur Abgasreinigung Kraftstoff zuführt, wobei das Steuermittel (100) die Menge des durch das Kraftstoffergänzungsventil eingespritzten Kraftstoffs basierend auf der Zunahme des Kraftstoffverbrauchs verändert.
System zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung bei einem Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftversorgung (60) eine Luftpumpe mit fester Verdrängung ist. Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

Feststellung des Atmosphärendrucks;

Korrektur zur Verringerung der Zunahme des Kraftstoffverbrauchs, je größer der Atmosphärendruck ist, wenn der Katalysator zur Abgasreinigung aufgeheizt wird; und

Zuführung von Luft zu einem Auspuffrohr stromauf von einem im Auspuffrohr des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator zur Abgasreinigung, wenn der Katalysator zur Abgasreinigung aufgeheizt wird.
Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs ansprechend auf den festgestellten Atmosphärendruck kontinuierlich korrigiert wird. Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs ansprechend auf den festgestellten Atmosphärendruck stufenweise korrigiert wird. Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter das Ändern der in die Brennkammer (10) des Verbrennungsmotors (2) eingespritzten Kraftstoffmenge auf der Basis der Zunahme des Kraftstoffverbrauchs umfaßt. Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators zur Abgasreinigung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter das Ändern der stromauf vom Katalysator (33) zur Abgasreinigung in das Auspuffrohr (32) eingespritzten Kraftstoffmenge auf der Basis der Zunahme des Kraftstoffverbrauchs umfaßt.






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