DE102004024115A1

DE102004024115A1 - Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004024115A1
Application number: DE102004024115A
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Kariya Okugawa; Masumi Kariya Kinugawa; Kazuo Kariya Kobayashi; Tsukasa Kariya Kuboshima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2024-05-15
Also published as: DE102004024115B4; US7243491B2; JP4367176B2; US20040226288A1; JP2005240672A

Abstract

Ein Dieseloxidationskatalysator (4) ist stromaufwärts von einem Dieselpartikelfilter (DPF) (3) angeordnet, der in einem Abgasdurchgang (2) von einem Dieselverbrennungsmotor (1) angeordnet ist. Eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) (6) betreibt eine Temperaturerhöhungseinrichtung, die eine Nacheinspritzung durchführt, um in dem DPF (3) gesammelte Partikelstoffe zu beseitigen. Die ECU (6) hat eine erste Korrektureinrichtung (S105-S107, S111) und eine zweite Korrektureinrichtung (S108, S109, S111). Die erste Korrektureinrichtung (S105-S107, S111) korrigiert eine Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen einer Solltemperatur und einer Temperatur von dem DPF (3), die auf der Grundlage einer Information geschätzt wird, die sich auf einen Bereich stromaufwärts von dem DPF (3) bezieht. Die zweite Korrektureinrichtung (S108, S109, S111) korrigiert die Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Solltemperatur und der Temperatur von dem DPF (3), die auf der Grundlage der Information geschätzt wird, die sich auf einen Bereich stromabwärts von dem DPF (3) bezieht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine, die einen Partikelfilter in einem Abgasdurchgang hat. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Abgasreinigungssystem, das fähig ist, einen Partikelfilter durch Erhöhen einer Temperatur des Partikelfilters wirksam zu regenerieren.

In den vergangenen Jahren hat sich ein Abgasreinigungssystem zum Unterbinden eines Ausstoßes von giftigen Bestandteilen durch Behandeln eines von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgases durch Verwenden eines Katalysators oder eines Filters als eine von Maßnahmen zum Schützen der Umwelt herausgestellt. Beispielsweise ist ein Abgasreinigungssystem bekannt, das einen Dieselpartikelfilter (im Folgenden einen DPF) in einem Abgasrohr hat und das von einem Dieselverbrennungsmotor ausgestoßene Partikelstoffe mit dem DPF sammelt. Der DPF wird durch regelmäßiges Verbrennen und Beseitigen der in dem DPF gesammelten Partikelstoffe regeneriert. Somit kann der DPF kontinuierlich verwendet werden.

Die Regeneration von DPF wird durch Erhöhen der Temperatur von dem DPF über eine bestimmte Temperatur (beispielsweise 600°C), durchgeführt, bei der die Partikelstoffe verbrannt werden können, wenn die Menge der Partikelstoffe, die in dem DPF gesammelt sind (im Folgenden Partikelstoffsammelmenge, einen vorbestimmten Wert erreicht. Die Partikelstoffsammelmenge wird auf der Grundlage einer Druckdifferenz über den DPF beispielsweise berechnet. Zu diesem Zeitpunkt führt eine Temperaturerhöhungseinrichtung eine Nacheinspritzung, eine Verzögerung einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung, eine Begrenzung der Einlassluft oder dergleichen durch. Die Nacheinspritzung ist eine zusätzliche Einspritzung einer geringen Menge von Kraftstoff, die nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird, die zum Betreiben des Verbrennungsmotors durchgeführt wird. Jedoch können diese Temperaturerhöhungsverfahren den Kraftstoffverbrauch verschlechtern.

Wenn die Temperatur von dem DPF (im Folgenden DPF-Temperatur T) während der Regeneration des DPF niedrig ist, wird eine Verbrennungsgeschwindigkeit von den Partikelstoffen verringert, wie durch eine durchgezogene Linie „a" in 21 gezeigt ist. Demgemäß benötigt die Regeneration von dem DPF eine lange Zeit und wird die Menge des Kraftstoffverbrauchs erhöht, wie durch eine gestrichelte Linie „b" in 21 gezeigt ist. Wenn die DPF-Temperatur T während der Regeneration von dem DPF hoch ist, wird die Verbrennungsgeschwindigkeit von den Partikelstoffen erhöht, wie durch die durchgezogene Linie „a" in 21 gezeigt ist. Für diesen Fall wird die Regeneration von dem DPF in einer kurzen Zeit beendet und kann die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs aufgrund der Regeneration von dem DPF verringert werden, wie durch die gestrichelte Linie „b" in 21 gezeigt ist. Wenn jedoch die DPF-Temperatur T übermäßig erhöht wird, wird der DPF beschädigt oder wird der an dem DPF gestützte Oxidationskatalysator aufgrund der übermäßigen Temperaturerhöhung verschlechtert. Ein Bereich „Ad" in

21 zeigt einen Bereich, in dem der DPF beschädigt werden kann oder der an dem DPF gestützte Oxidationskatalysator verschlechtert werden kann. Daher muss zum Unterbinden der Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und zum sicheren Regenerieren des DPF die DPF-Temperatur T in einem geeigneten Bereich gehalten werden. Daher wird normalerweise die Temperatur von dem Abgas stromaufwärts oder stromabwärts von dem DPF erfasst und wird die Temperaturerhöhungseinrichtung so betrieben, dass die erfasste Temperatur eine Solltemperatur erreicht.

Bei einer in der ungeprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. H11-101122 offenbarten herkömmlichen Technologie ist ein Oxidationskatalysator (ein Dieseloxidationskatalysator: im Folgenden ein DOC) in Reihe stromaufwärts von dem DPF angeordnet und wird eine Temperatur von dem Abgas stromaufwärts von dem DPF und stromabwärts von dem DOC als die DPF-Temperatur erfasst. Wenn die DPF-Temperatur (die Temperatur des Abgases stromaufwärts von dem DPF), die durch eine dünne Linie „b" in 22 gezeigt ist, einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 500°C) zu einem Zeitpunkt „tA" übersteigt, wird der Temperaturerhöhungsbetrieb angehalten. Wenn dann die durch die dünne Linie „b" gezeigte DPF-Temperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 500°C) an einem Zeitpunkt „tB" wird, wird der Temperaturerhöhungsbetrieb erneut gestartet. Ein „Einschaltzustand" einer Linie „T-UP" in 22 stellt einen Zustand dar, bei dem der Temperaturerhöhungsbetrieb durch die Temperaturerhöhungseinrichtung durchgeführt wird, und ein „Ausschaltzustand" von der Linie T-UP stellt einen Zustand dar, bei dem der Temperaturerhöhungsbetrieb nicht durchgeführt wird.

Jedoch führt die vorstehend genannte Technologie lediglich einen Betrieb zum Schalten der Temperaturerhöhungseinrichtung, die die Nacheinspritzung oder ähnliches durchführt, zwischen dem betriebenen Zustand und dem angehaltenen Zustand durch. Für diesen Fall ist es möglich, dass die Nacheinspritzung den Kraftstoffverbrauch verschlechtert, aber dass der DPF nicht wesentlich regeneriert wird, wenn die Nacheinspritzung durchgeführt wird, aber sich die DPF-Temperatur auf eine niedrige Temperatur (beispielsweise 450° oder darunter) aufgrund einer Störung verringert, wie zum Beispiel einer Änderung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors. Das ist der Grund, warum die Verbrennungsgeschwindigkeit von den Partikelstoffen, die an dem DPF gesammelt sind, niedrig ist, wenn die DPF-Temperatur niedrig ist. Bei der vorstehend genannten Technologie dauert es eine lange Zeit, die DPF-Temperatur auf die Nähe von der Solltemperatur erneut für den Fall zu erhöhen, bei dem die DPF-Temperatur von der Solltemperatur in hohem Maße während der Regeneration des DPF abweicht. Als Folge wird der Kraftstoffverbrauch verschlechtert.

Die DPF-Temperatur wird durch ein Gleichgewicht zwischen einer Wärmeerzeugung durch eine Oxidationsreaktion von Kohlenwasserstoff aufgrund einer Funktion des Oxidationskatalysators und einer Wärmestrahlung in das Abgas oder einen umgebenden Bereich bestimmt. Daher wird für den Fall, bei dem eine große Menge des Abgases durch den DPF hindurchtritt, oder für den Fall, bei dem der Kohlenwasserstoff während der Verzögerung oder ähnlichem nicht zugeführt wird, die abgestrahlten Wärmemenge die Wärmemenge übersteigen, die durch die Oxidationsreaktion des Kohlenwasserstoffs erzeugt wird, und wird sich die DPF-Temperatur verringern. Wenn sich die DPF-Temperatur einmal verringert, dauert es eine lange Zeit, die Solltemperatur TT zu erzielen, auch wenn der Temperaturerhöhungsbetrieb erneut gestartet wird.

Wenn der Temperaturerhöhungsbetrieb zu dem Zeitpunkt tA in 22 angehalten wird, strömt wieder Temperaturabgas in den DOC und wird die Wärmeerzeugung durch die Oxidationsreaktion des Kohlenwasserstoffs angehalten. Demgemäß verringert sich die Temperatur des stromaufwärts von dem DPF angeordneten DOC rasch, wie durch eine gestrichelte Linie „a" in 22 gezeigt ist. Der DPF hat eine größere Wärmekapazität als der DOC. Daher wird die Änderung der tatsächlichen Temperatur des DPF, die durch eine fette Linie „c" in 22 gezeigt ist, im Vergleich mit der Änderung der DOC-Temperatur verzögert, die durch die gestrichelte Linie „a" in 22 gezeigt ist. Daher verringert sich die erfasste Temperatur nicht rasch, wie durch die dünne Linie in „b" gezeigt ist, und verringert sich die DOC-Temperatur weitergehend, wie durch die gestrichelte Linie „a" gezeigt ist, bevor sich die erfasste Temperatur verringert, die durch die dünne Linie „b" gezeigt ist. Auch wenn der Temperaturerhöhungsbetrieb aufgrund der Verringerung der erfassten Temperatur, die durch die dünne Linie „b" gezeigt ist, zu dem Zeitpunkt tB in 22 wiederaufgenommen wird, strömt das Niedertemperaturabgas, das durch den DOC hindurchtritt, in den DPF. Daher hält die Verringerung der tatsächlichen Temperatur des DPF nicht unmittelbar an, die durch die fette Linie „c" gezeigt ist. Die tatsächliche Temperatur von dem DPF beginnt sich zu erhöhen, nachdem die DOC-Temperatur, die durch die gestrichelte Linie „a" gezeigt ist, infolge der Wiederaufnahme des Temperaturerhöhungsbetriebs hoch wird.

Wenn ein Zustand, bei dem die DPF-Temperatur niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 450°C oder darunter) ist, sich während der Regeneration des DPF fortsetzt, wird sich die Regeneration des DPF verlängern und wird der Kraftstoffverbrauch verschlechtert. Zum Vermeiden einer solchen Situation sollte die DPF-Temperatur vorzugsweise rasch auf die Solltemperatur TT (beispielsweise 500°C erhöht werden und in der Nähe der Solltemperatur TT bei der Regeneration des DPF gehalten werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungssystem zu schaffen, das fähig ist, eine Temperatur eines Dieselpartikelfilters rasch zu erhöhen und die Temperatur des Partikelfilters in der Nähe der Solltemperatur zu halten, wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird. Somit kann eine Beschädigung des Dieselpartikelfilters oder eine Verschlechterung eines Oxidationskatalysators aufgrund einer hohen Temperatur verhindert werden. Unterdessen kann eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs unterbunden werden. Somit kann das Abgasreinigungssystem die Regeneration des Dieselpartikelfilters sicher und effizient durchführen.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine einen Partikelfilter, eine Temperaturerhöhungseinrichtung, eine Partikelfiltersammelmengenschätzeinrichtung und eine Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung. Der Partikelfilter ist in einem Abgasdurchgang von dem Verbrennungsmotor angeordnet. Die Temperaturerhöhungseinrichtung erhöht eine Temperatur des Partikelfilters. Die Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung schätzt eine Menge von Partikelstoffen, die in dem Partikelfilter gesammelt werden (eine Partikelstoffsammelmenge). Die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung betreibt die Temperaturerhöhungseinrichtung, um die Temperatur des Partikelfilters auf eine Solltemperatur zu erhöhen, wenn die Partikelstoffsammelmenge, die durch die Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung geschätzt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt. Somit werden die in dem Partikelfilter gesammelten Partikelstoffe verbrannt und beseitigt.

Die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung hat eine erste Korrektureinrichtung. Die erste Korrektureinrichtung schätzt die Temperatur des Partikelfilters auf der Grundlage einer Information des Abgases, das in den Partikelfilter strömt, eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors und einer Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung. Dann korrigiert die erste Korrektureinrichtung die Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der geschätzten Temperatur und der Solltemperatur.

Die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung betreibt die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung so, dass die Temperatur des Partikelfilters eine Solltemperatur wird (beispielsweise 600°C), wenn die Partikelstoffsammelmenge einen vorbestimmten Wert übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt kann durch die durch die erste Korrektureinrichtung durchgeführte Korrektur die Temperatur des Partikelfilters, die von der Solltemperatur durch eine Störung oder ähnliches abweicht, rasch auf die Solltemperatur zurückgeführt werden. Die erste Korrektureinrichtung führt die Korrektur auf der Grundlage der Information durch, die sich auf einen Bereich stromaufwärts von dem Partikelfilter bezieht. Daher kann eine Wirkung der Störung auf den Partikelfilter im voraus erfasst werden und kann die Änderung der Temperatur des Partikelfilters im voraus geschätzt werden. Somit kann die Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung korrigiert werden, bevor sich der tatsächlich gemessene Wert ändert, und kann das Ansprechverhalten der Temperatursteuerung verbessert werden. Als Folge kann die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs unterbunden werden und kann die sichere sowie effiziente Regeneration durchgeführt werden.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung teilt die erste Korrektureinrichtung die Verzögerung der Änderung der Temperatur des Partikelfilters mit Bezug auf eine Konvergenztemperatur T0 in eine Totzeit und eine Verzögerung der n-ten Ordnung. Dann berechnet die erste Korrektureinrichtung die erste Temperaturschätzung gemäß lediglich der Verzögerung der n-ten Ordnung aus der Totzeit und der Verzögerung der n-ten Ordnung.

Die durch Verzögern der Konvergenztemperatur T0 durch die Verzögerung der n-ten Ordnung vorhergesagte Temperatur zeigt die Temperatur des Dieselpartikelfilters zu einem Zeitpunkt an, die um die Totzeit später als die gegenwärtige Zeit ist. Die erste Temperaturschätzung wird auf der Grundlage der vorhergesagten Temperatur berechnet und wird mit der Solltemperatur verglichen. Somit kann ein Mangel der Wärmemenge, der in der Zukunft verursacht wird, einfach geschätzt werden. Daher kann die Temperatursteuerung, die ein hervorragendes Ansprechverhalten erzielt, durch Korrigieren der Temperaturerhöhungsstellgröße durchgeführt werden, so dass die Wärmemenge entsprechend des Mangels zugeführt wird.

Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung eine Solltemperatureinrichtungsvorrichtung zum Ändern der Einrichtung der Solltemperatur gemäß der Menge der Partikelstoffe, die in dem Partikelfilter verbleiben, während des Betriebs zum Erhöhen der Temperatur des Partikelfilters.

Wenn die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung die Temperaturerhöhungseinrichtung betreibt, ändert die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung die Solltemperatur gemäß der Menge der verbleibenden Partikelstoffe während der Temperaturerhöhung und steuert die Stellgröße gemäß der Solltemperatur. Somit wird die Steuerbarkeit verbessert und wird die Sicherheit sichergestellt. Unterdessen kann die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs durch Verbessern des Ansprechverhaltens unterbunden werden.

Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden ebenso wie Verfahren zum Betrieb und die Funktion von zugehörigen Teilen aus einem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Abgasreinigungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, das einen kennzeichnenden Abschnitt einer Regenerationssteuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Druckdifferenz über einen Dieselpartikelfilter (einem DPF) und einer Partikelstoffsammelmenge von dem DPF gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsverfahren einer Temperaturerhöhungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Temperaturerhöhungsstellgröße und einer Menge von Kohlenwasserstoff, die von dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Menge des von dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Kohlenwasserstoffs und einer Temperatur des DPF gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Temperaturerhöhungsstellgröße und der Temperatur des DPF gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 ist ein Zeitdiagramm, das eine Wirkung eines Rückführverstärkungsfaktors bei einer Rückführregelung der Temperatur des DPF gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
10 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen der Temperatur des DPF und der DPF-Auslassabgastemperatur mit Bezug auf eine Änderung der Temperaturerhöhungsstellgröße gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
11 ist ein Zeitdiagramm, das eine Wirkung der Korrektur der Temperaturerhöhungsstellgröße gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
12 ist ein Zeitdiagramm, das eine Wirkung einer Korrektur der Temperaturerhöhungsstellgröße, die durch die erste und zweite Korrektureinrichtung durchgeführt wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
13 ist ein Ablaufdiagramm, das die Regenerationssteuerung, die durch eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) durchgeführt wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
14 ist ein Zeitdiagramm, das eine Wirkung der Temperatursteuerung des DPF gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
15 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Regenerationssteuerung, die durch eine ECU durchgeführt wird, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist ein Blockdiagramm, das einen kennzeichnenden Abschnitt einer durch eine ECU durchgeführten Regenerationssteuerung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist ein Zeitdiagramm, das eine Änderung der Temperatur eines DPF mit Bezug auf eine Änderung einer Konvergenztemperatur gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
18 ist ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung der Änderung der Temperatur des DPF und eine Änderung einer Temperaturschätzung unter Berücksichtigung von nur einer Verzögerung der n-ten Ordnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
19 ist ein Blockdiagramm, das einen kennzeichnenden Abschnitt einer Regenerationssteuerung, die durch eine ECU durchgeführt wird, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 ist ein Ablaufdiagramm, das die Regenerationssteuerung, die durch die ECU durchgeführt wird, gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
21 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Temperatur eines DPF und einer Verbrennungsgeschwindigkeit von Partikelstoffen oder eines Kraftstoffverbrauchs während einer Regeneration eines DPF nach dem Stand der Technik zeigt; und
22 ist ein Zeitdiagramm, das eine Änderung einer Temperatur des DPF nach dem Stand der Technik zu dem Zeitpunkt zeigt, wenn eine Temperaturerhöhungseinrichtung angehalten und erneut gestartet wird.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Abgasreinigungssystem eines Dieselverbrennungsmotors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Dieselpartikelfilter (im Folgenden ein DPF) 3 zwischen Abgasrohren 2a, 2b angeordnet, die einen Abgasdurchgang 2 von dem Dieselverbrennungsmotor 1 vorsehen. Ein Oxidationskatalysator (ein Dieseloxidationskatalysator: im Folgenden ein DOC) 4 ist in dem Abgasrohr 2a stromaufwärts von dem DPF angeordnet. Der DPF 3 ist ein keramischer Filter mit einem herkömmlich bekannten Aufbau. Beispielsweise ist der DPF 3 aus einer wärmebeständigen Keramik, wie zum Beispiel Cordierit, in der Gestalt eines Wabenaufbaus mit einer Vielzahl von Zellen und Gasdurchgängen ausgebildet, die durch poröse Trennwände vorgesehen werden. Ein Einlass oder ein Auslass von jeder Zelle ist abwechselnd blockiert. Das von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßene Abgas strömt stromabwärts, während es durch die porösen Trennwände von dem DPF 3 hindurchtritt. Zu diesem Zeitpunkt werden Partikelstoffe gesammelt und allmählich in dem DPF 3 angesammelt.
Der DOC 4 hat einen herkömmlich bekannten Aufbau, bei dem ein Oxidationskatalysator an einer Fläche eines keramischen Stützelements gestützt ist, das aus einem Cordieritwabenstrukturkörper und dergleichen ausgebildet ist. Zum Erhöhen der Temperatur des DPF 3 erhöht der DOC 4 die Temperatur des Abgases durch Verbrennen von Kohlenwasserstoff (HC), der in den Abgasdurchgang 2 zugeführt wird, durch eine katalytische Reaktion. Ein Oxidationskatalysator kann an dem DPF 3 gestützt sein oder braucht nicht an dem DPF 3 gestützt zu sein. Ein Systemaufbau, der den DPF 3 aufweist, der den Oxidationskatalysator stützt, aber der den DOC 4 nicht aufweist, kann eingesetzt werden.
Ein Abgastemperatursensor 41 ist in dem Abgasrohr 2a stromaufwärts von dem DOC 4 angeordnet und ein weiterer Abgastemperatursensor 52 ist in dem Abgasrohr 2b stromabwärts von dem DPF 3 angeordnet. Die Abgastemperatursensoren 51, 52 sind mit einer elektronischen Steuerungseinheit (eine ECU) 6 zum Messen der Temperatur des in den DPF 3 strömenden Abgases und der aus dem DPF 3 strömenden Abgases und zum Abgeben der jeweiligen Temperaturen an die ECU 6 verbunden. Ein Luftdurchflussmessgerät (ein Lufteinlassmengensensor) 53 ist in einem Lufteinlassrohr 11 von dem Verbrennungsmotor 1 zum Abgeben der Lufteinlassmenge an die ECU 6 angeordnet. Ein Lufteinlassdrosselventil 12 ist in dem Lufteinlassrohr 11 stromabwärts von dem Luftdurchflussmessgerät 53 zum Erhöhen oder zum Verringern der Lufteinlassmenge im Ansprechen auf eine Anweisung von der ECU 6 angeordnet. Das Lufteinlassrohr 11 von dem Verbrennungsmotor 1 steht in Verbindung mit dem Abgasrohr 2a stromaufwärts von dem DOC 4 durch ein EGR-Rohr 71, das ein EGR-Ventil 7 hat. Das EGR-Ventil 7 vergrößert oder verringert eine Abgasrezirkulationsmenge (eine EGR-Menge), von dem rezirkulierten Abgas zu der Einlassluft im Ansprechen auf die Anweisung von der ECU 6.
Ein Druckdifferenzsensor 8 zum Erfassen einer Druckdifferenz über den DPF 3 ist mit den Abgasrohren 2a, 2b zum Schätzen einer Menge der in dem DPF 3 gesammelten und angesammelten Partikelstoffmenge verbunden (eine Partikelstoffsammelmenge MPM). Ein Ende des Druckdifferenzsensors 8 ist mit dem Abgasrohr 2a stromaufwärts von dem DPF 3 durch ein Druckeinführrohr 81 verbunden, und das andere Ende von dem Druckdifferenzsensor 8 ist mit dem Abgasrohr 2b stromabwärts von dem DPF 3 durch ein weiteres Druckeinführrohr 82 verbunden. Somit gibt der Druckdifferenzsensor 8 ein Signal entsprechend der Druckdifferenz über den DPF 3 an die ECU 6 ab.
Darüber hinaus ist die ECU 6 mit verschiedenartigen Sensoren verbunden, wie zum Beispiel einem Beschleunigerpositionssensor oder einem Verbrennungsmotorsensor. Die ECU 6 erfasst einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 auf der Grundlage der Sensorsignale, die von den verschiedenartigen Sensoren abgegeben werden. Die ECU 6 berechnet eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge, eine optimale Einspritzzeitabstimmung, einen optimalen Einspritzdruck und dergleichen gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und steuert die Kraftstoffeinspritzung zu dem Verbrennungsmotor 1. Die ECU 6 steuert eine Regeneration von dem DPF 3 auf der Grundlage des Betriebszustands von dem Verbrennungsmotor 1 und der Abgaben von den vorstehend genannten verschiedenartigen Sensoren. Bei der Regeneration von dem DPF 3 wird eine Nacheinspritzung oder ähnliches zum Erhöhen der Temperatur des DPF 3 auf eine Solltemperatur durchgeführt. Die ECU 6 steuert die Lufteinlassmenge durch Regulieren eines Ventilöffnungsgrads des Lufteinlassdrosselventils 12 und steuert die EGR-Menge durch Regulieren eines Ventilöffnungsgrads von dem EGR-Ventil 7.
Als nächstes wird eine Regenerationssteuerung von dem DPF 3 erklärt, die durch die ECU 6 durchgeführt wird. Die ECU 6 hat eine Temperaturerhöhungseinrichtung zum Erhöhen der Temperatur von dem DPF 3. Die Temperaturerhöhungseinrichtung erhöht die Temperatur von dem DPF 3 durch Erhöhen der Temperatur des Abgases.
Unterdessen erhöht die Temperaturerhöhungseinrichtung die Menge des Kohlenwasserstoffs in dem Abgas zum Erhöhen der Temperatur des DPF 3 unter Verwendung einer Reaktionswärme von dem Kohlenwasserstoff, wobei die Reaktionswärme an dem DOC 4 erzeugt wird. Die ECU 6 hat eine Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung zum Schätzen der Partikelstoffsammelmenge MPM von dem DPF 3.
Die ECU 6 hat eine Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung zum Betreiben der Temperaturerhöhungseinrichtung zum Erhöhen von dem DPF 3 auf eine Soll-Temperatur, wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM einen vorbestimmten Wert übersteigt. Somit werden die gesammelten Partikelstoffe verbrannt und beseitigt und wird der DPF 3 regeneriert.
Die Temperaturerhöhungseinrichtung führt eine Nacheinspritzung, eine Verzögerung der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung, eine Begrenzung der Einlassluft, einen Erhöhungsbetrieb von der EGR-Menge und dergleichen durch. Durch diese Betriebe wird unverbrannter Kohlenwasserstoff dem Abgasdurchgang 2 zugeführt und erzeugt Wärme durch eine Oxidationsreaktion an dem DOC 4, oder wird die Temperatur von dem von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Abgas erhöht. Somit wird das Hochtemperaturabgas dem DPF 3 zugeführt. Alternativ kann der Kohlenwasserstoff direkt von einer Kraftstoffzugabevorrichtung 9 zugeführt werden, wie in dem Abgasrohr 2a stromaufwärts von dem DOC 4 angeordnet ist, wie in einem in 2 gezeigten Beispiel eines weiteren Systemaufbaus gezeigt ist. Die Temperaturerhöhungseinrichtung kann einen der vorstehend genannten Betriebe oder jede Kombination der vorstehend genannten Betriebe durchführen.
Die Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung schätzt die Partikelstoffsammelmenge MPM aus der Druckdifferenz PDPF über dem DPF 3, die durch den Druckdifferenzsensor 8 beispielsweise erfasst wird. In 4 vergrößert sich die Partikelstoffsammelmenge MPM entlang einer Pfeilmarkierung ,MPM'. Wie durch die Pfeilmarkierung ,MPM' in 4 gezeigt ist, erhöht sich die Druckdifferenz PDPF über die DPF 3, wenn sich die Partikelstoffsammelmenge MPM vergrößert, wenn die Durchflussrate QE von dem Abgas gleich bleibt. Daher kann die Partikelstoffsammelmenge MPM durch Erhalten der Beziehung im voraus berechnet werden. Alternativ kann die Partikelstoffsammelmenge MPM durch Berechnen einer ausgestoßenen Menge der Partikelstoffe, die von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen werden, auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1, der durch die Abgaben der verschiedenartigen Sensoren erfasst wird, und durch Integrieren der ausgestoßenen Menge der Partikelstoffe geschätzt werden. Die vorstehend genannten Schätzverfahren können miteinander kombiniert werden.
Die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung von der ECU 6 von dem ersten Ausführungsbeispiel hat eine Berechnungseinrichtung für die Temperaturerhöhungsstellgröße, die durch einen Bereich „BTM" in einem Blockdiagramm von 3 gezeigt ist, eine erste Korrektureinrichtung, die durch einen Bereich „CM1" in 3 gezeigt ist, und eine zweite Korrektureinrichtung, die durch einen Bereich „CM2" in 3 gezeigt ist. Die Berechnungseinrichtung der Temperaturerhöhungsstellgröße berechnet eine Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db von der Temperaturerhöhungseinrichtung. Die erste und die zweite Korrektureinrichtung korrigieren die Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db. Die Berechnungseinrichtung für die Basistemperaturerhöhungsstellgröße berechnet die Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db zum Erhöhen der Temperatur des DPF 3 auf die Solltemperatur TT auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotordrehzahl NE oder einer Beschleunigerposition ACCP, die durch die vorstehend genannten verschiedenartigen Sensoren erfasst werden. Die erste Korrektureinrichtung berechnet einen ersten Korrekturwert C1 auf der Grundlage einer Information, die sich auf einen Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht. Die zweite Korrektureinrichtung berechnet einen zweiten Korrekturwert C2 auf der Grundlage einer Information, die sich auf einen Bereich stromabwärts von dem DPF bezieht. Die Temperaturerhöhungseinrichtung wird auf der Grundlage einer Temperaturerhöhungsstellgröße D betrieben, die durch Korrigieren der Basistemperaturerhöhungsstellgröße DB mit den ersten und zweiten Korrekturwerten C1, C2 berechnet wird. Somit wird die DPF-Temperatur gesteuert.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Solltemperatur TT auf einen vorbestimmten konstanten Wert eingerichtet (beispielsweise 600°C). Die Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db ist auf einen bestimmten Wert eingerichtet, bei der die Temperatur von dem DPF 3 die Solltemperatur TT erreicht, wenn der Temperaturerhöhungsbetrieb über eine ausreichende Zeitdauer in jedem Betriebszustand durchgeführt wird. Die Berechnungseinrichtung für die Basistemperaturerhöhungsstellgröße speichert die Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db in der Form einer Abbildung auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Beschleunigerposition ACCP.
Alternativ kann die Solltemperatur TT gemäß einer Menge der Partikelstoffe geändert werden, die in dem DPF 3 während des Temperaturerhöhungsbetriebs verbleibt. Für diesen Fall weist die Berechnungseinrichtung für die Basistemperaturerhöhungsstellgröße eine Soll-Temperatureinrichtungsvorrichtung auf. Die Soll-Temperatureinrichtungsvorrichtung ändert die Einrichtung der Solltemperatur TT auf der Grundlage der Menge der verbleibenden Partikelstoffe (der Partikelstoffsammelmenge MPM), wenn die Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db berechnet wird. Die Soll-Temperatureinrichtungsvorrichtung richtet die Solltemperatur auf einen größeren Wert ein, wenn die Menge der verbleibenden Partikelstoffe sich verringert. Wenn beispielsweise das Gewicht der verbleibenden Partikelstoffe größer als 4g beträgt, wird die Solltemperatur TT auf 600°C eingerichtet. Wenn das Gewicht der verbleibenden Partikelstoffe gleich wie oder geringer als 4g ist, wird die Solltemperatur TT beispielsweise auf 650°C eingerichtet. Alternativ kann die Solltemperatur TT in mehreren Schritten eingerichtet werden.
Für den Fall, bei dem eine große Menge der Partikelstoffe in dem DPF 3 gesammelt ist, wird sich die DPF-Temperatur T übermäßig erhöhen, wenn die Partikelstoffe rasch verbrannt werden. Als Folge wird der Oxidationskatalysator unter der DPF 3 beschädigt. Daher wird für einen Fall, bei dem eine große Menge der Partikelstoffe in dem DPF 3 gesammelt ist, die Solltemperatur TT auf eine Niedrigtemperatur vom Standpunkt der Sicherheit eingerichtet. Wenn eine geringe Menge der Partikelstoffe gesammelt ist, wird sich die DPF-Temperatur T nicht übermäßig erhöhen. Für einen derartigen Fall wird die Solltemperatur TT auf eine hohe Temperatur eingerichtet, um die gesammelten Partikelstoffe in einem kurzen Zeitraum ohne Verschlechtern des Kraftstoffverbrauchs zu verbrennen und zu beseitigen. Somit kann die sichere Regeneration von dem DPF 3 und die Unterbindung der Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs gleichzeitig durch Ändern der Solltemperatur TT gemäß der Menge der verbleibenden Partikelstoffe erzielt werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Zeitdauerverhältnis (im Folgenden ein Temperaturerhöhungsvorgangsverhältnis D) zwischen dem betriebenen Zustand und dem angehaltenen Zustand von der Temperaturerhöhungseinrichtung, die die Nacheinspritzung (oder die Verzögerung der Einspritzzeitabstimmung und dergleichen) durchführt, als die Temperaturerhöhungsstellgröße D eingesetzt. Für den Fall, bei dem die Temperaturerhöhungseinrichtung die Nacheinspritzung durchführt, wird eine geringe Menge Kraftstoff zusätzlich nach einer Haupteinspritzung eingespritzt, die zum Betreiben des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt wird, wie in 5 gezeigt ist. In 5 stellt ein Vorsprung „m" einen Einspritzimpuls für die Haupteinspritzung dar und ist ein weiterer Vorsprung „p" ein Einspritzimpuls für die Nacheinspritzung. Die Temperaturerhöhungsstellgröße (das Temperaturerhöhungsvorgangsverhältnis) D wird durch eine folgende Gleichung ausgedrückt: D = τ1/τa, wobei τ1 eine Zeitdauer darstellt, bei der der Temperaturerhöhungsbetrieb (die Nacheinspritzung) in einem vorbestimmten sich wiederholenden Zyklus τa durchgeführt wird. Der sich wiederholende Zyklus τa kann durch eine konstante Zeitdauer (beispielsweise eine Sekunde) oder durch eine Zeitdauer vorgesehen werden, die mit der Verbrennungsmotordrehzahl NE synchronisiert ist. Die Menge (HC) von dem von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Kohlenwasserstoff wird durch Ändern des Temperaturerhöhungsvorgangsverhältnisses D als die Temperaturerhöhungsstellgröße vergrößert oder verringert, wie in 6 gezeigt ist. Somit kann die DPF-Temperatur T gesteuert werden, wie in 7 gezeigt ist. Genauer gesagt wird die DPF-Temperatur T durch Erhöhen des Temperaturerhöhungsvorgangsverhältnisses D erhöht und wird die DPF-Temperatur T durch Verringern des Temperaturerhöhungsvorgangsverhältnisses D verringert, wie in 8 gezeigt ist. Daher wird auf der Grundlage der Beziehung die Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db auf ein bestimmtes Temperaturerhöhungsvorgangsverhältnis „A" in 8 eingerichtet, bei dem die DPF-Temperatur T mit der Solltemperatur TT übereinstimmt.
Alternativ kann die Temperaturerhöhungsstellgröße D in der Form einer Nacheinspritzmenge vorgesehen werden (oder des Verzögerungsgrads der Einspritzzeitabstimmung und dergleichen). Für diesen Fall haben die Nacheinspritzmenge (oder der Verzögerungsgrad der Einspritzzeitabstimmung oder ähnliches), die Menge des von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Kohlenwasserstoffs und die DPF-Temperatur T ähnliche Beziehungen. Die DPF-Temperatur T wird durch Erhöhen der Nacheinspritzmenge erhöht und die DPF-Temperatur T wird durch Verringern der Nacheinspritzmenge verringert.
Für den Fall, bei dem die Regenerationssteuerung einzig auf der Grundlage der Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db durchgeführt wird, kann die DPF-Temperatur T einfach von der Solltemperatur TT abweichen, wenn eine Störung wie zum Beispiel eine Änderung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 verursacht wird. Zum raschen Rückführen der abgewichenen DPF-Temperatur T auf die Solltemperatur TT sollten die Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db oder die Temperaturerhöhungsstellgröße D vorzugsweise korrigiert werden. Zum Verhindern einer übermäßigen Korrektur sollte der Korrekturwert vorzugsweise auf der Grundlage einer Information hinsichtlich der DPF-Temperatur P berechnet werden. Für den Fall jedoch, bei dem die Temperaturerhöhungsstellgröße D rückführgeregelt wird, wie durch eine durchgezogene Linie „a" in 9 gezeigt ist, auf der Grundlage einer DPF-Auslassabgastemperatur (der Temperatur des Abgases, das aus dem DPF 3 strömt), die die DPF-Temperatur T gut wiedergibt und genau gemessen werden kann, wird die DPF-Temperatur T unstabil, wie durch eine durchgezogene Linie „aa" gezeigt ist, wenn ein Rückführverstärkungsfaktor übermäßig zum Verbessern des Ansprechverhaltens erhöht wird. Der Rückführverstärkungsfaktor vergrößert sich entlang einer Pfeilmarkierung „GAIN" in 9. Der Temperaturerhöhungsbetrieb wird zu einem Zeitpunkt „tS" in 9 gestartet. Als Folge wird die DPF-Temperatur T übermäßig erhöht und wird der Kraftstoffverbrauch verschlechtert. In 9 stellt ein Bereich „Af" einen Bereich dar, bei dem der Kraftstoffverbrauch verschlechtert werden kann, und stellt ein weiterer Bereich „Ad" einen Bereich dar, bei dem ein Schaden an dem DPF 3 oder die Verschlechterung von dem Katalysator verursacht werden können. In 9 entsprechen die Änderungen der DPF-Temperatur T, die durch eine gestrichelte Linie „bb" und eine gestrichelte Linie „cc" gezeigt sind, den Temperaturerhöhungsstellgröße T, die durch eine gestrichelte Linie „b" bzw. eine Strich-Punkt-Linie „c" gezeigt sind. Die DPF-Temperatur T wird durch die Störung, wie zum Beispiel die Änderung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 geändert, aber die Änderung der DPF-Temperatur T ist relativ langsam, da der DPF 3 eine relativ große Wärmekapazität hat. Daher gibt es eine große Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, wenn die Störung verursacht wird, und dem Zeitpunkt, wenn die Wirkung der Störung in der DPF-Auslass-Abgastemperatur wiedergegeben wird. Als Folge wird das vorstehend angegebene Phänomen verursacht. Aus dem gleichen Grund gibt es eine Zeitverzögerung zwischen der Änderung der Mitteltemperatur des DPF, die durch eine durchgezogene Line „a" in 10 gezeigt ist, und der Änderung der DPF-Auslass-Abgastemperatur, die durch eine gestrichelte Linie „b" in 10 gezeigt ist, wenn die Temperaturerhöhungsstellgröße (beispielsweise das Temperaturerhöhungsvorgangsverhältnis) D zu einem Zeitpunkt tS geändert wird. Pfeilmarkierungen in 10 stellen die Zeitverzögerung der DPF-Auslass-Abgastemperatur mit Bezug auf die Mitteltemperatur von dem DPF 3 dar. Daher kann die Steuerung, die ein rasches Ansprechverhalten erzielt, durch die Rückführregelung von der DPF-Auslass-Abgastemperatur allein nicht durchgeführt werden.
Wenn daher in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wie in 11 gezeigt ist, die DPF-Temperatur T von der Solltemperatur TT aufgrund der Änderung des Betriebszustands und dergleichen abweicht, wird ein Überschuss oder ein Mangel (Nebenzufuhrwärme) von der Wärmemenge, die tatsächlich dem DPF 3 zugeführt wird, im Bezug auf die Wärmemenge, die zum Beibehalten der Solltemperatur TT erforderlich ist berechnet. In 11 stellt „V" eine Geschwindigkeit von einem Fahrzeug dar. Dann wird die Wärmemenge, die zuzuführen ist, gemäß dem berechneten Überschuss oder Mangel zum genauen Beibehalten der DPF-Temperatur T in der Nähe der Solltemperatur TT korrigiert. Eine Strich-Punkt-Linie „w" in 11 stellt die DPF-Temperatur T bei dem herkömmlichen Abgasreinigungssystem dar oder die DPF-Temperatur T bevor die zugeführte Wärmemenge korrigiert ist, und eine durchgezogene Linie „a" ist die DPF-Temperatur T, nachdem die zugeführte Wärmemenge in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel korrigiert ist. Ein Bereich „H" in 11 stellt die Nebenzufuhrwärme dar und ein Bereich „Au" ist ein Betriebsbereich, in dem die Partikelstoffe, die in dem DPF 3 gesammelt sind, nicht verbrannt werden können. Die Korrektur auf der Grundlage der Nebenzufuhrwärme weist eine erste Korrektur, die durch die erste Korrektureinrichtung auf der Grundlage der Information durchgeführt wird, die sich auf einen Bereich stromaufwärts des DPF 3 bezieht, und eine zweite Korrektur, die durch die zweite Korrektureinrichtung auf der Grundlage der Information durchgeführt wird, die sich auf einen Bereich stromabwärts von dem DPF 3 bezieht, wie in 12 gezeigt ist. Eine gestrichelte Linie „b" stellt die DPF-Temperatur T dar, bevor die ersten und zweiten Korrekturen durchgeführt werden. Die erste Korrektur, die durch die erste Korrektureinrichtung auf der Grundlage der Information durchgeführt wird, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht, unterbindet eine Schwankung der DPF-Temperatur T aufgrund der Änderung des Betriebszustands. Nachdem die erste Korrektur durchgeführt ist, wird die DPF-Temperatur T in Richtung auf die Solltemperatur TT rasch am Beginn des Temperaturerhöhungsbetriebs erhöht, die durch eine Strich-Punkt-Linie „c" in 12 gezeigt ist. Dann verringert die zweite Korrektur, die durch die zweite Korrektureinrichtung auf der Grundlage der Information durchgeführt wird, die sich auf den Bereich stromabwärts von dem DPF 3 bezieht, eine stationäre Abweichung von der DPF-Temperatur T von der Solltemperatur TT, wie durch eine durchgezogene Linie „a" in 12 gezeigt ist. Ein Bereich „A1" in 12 stellt die Nebenzufuhrwärme dar, die bei der ersten Korrektur zugeführt wird, und ein weiterer Bereich „H2" stellt die Nebenzufuhrwärme dar, die bei der zweiten Korrektur zugeführt wird.
Wie in 3 gezeigt ist, weist die erste Korrektureinrichtung eine erste Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung und eine erste Korrekturwertberechnungseinrichtung auf. Die erste Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung schätzt die Temperatur des DPF 3 auf der Grundlage der Information, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht, einschließlich eines Zustands von dem Abgas, das in den DPF 3 strömt, der Verbrennungsmotorbetriebszustand und der Temperaturerhöhungsstellgröße D der Temperaturerhöhungseinrichtung. Die erste Korrekturwertberechnungseinrichtung berechnet den ersten Korrekturwert C1 auf der Grundlage eines Ergebnisses zwischen der geschätzten Temperatur (der ersten Temperaturschätzung T1) und der Solltemperatur TT. Der Zustand des Abgases, das in den DPF 3 strömt, schließt die Durchflussrate und die Temperatur des Abgases stromaufwärts von dem DPF 3 ein. Der Verbrennungsmotorbetriebszustand schließt die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Beschleunigerposition ACCP oder die Kraftstoffeinspritzmenge ein. Genauer gesagt berechnet die erste Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung zuerst eine Konvergenz der Temperatur T0 auf der Grundlage des Zustands des Abgases, das in den DPF 3 strömt, des Verbrennungsmotorbetriebszustands und der Temperaturerhöhungsstellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung. Die Konvergenztemperatur T0 ist eine Temperatur, auf die die DPF-Temperatur T schließlich konvergieren wird, wenn der vorliegende Zustand von dem Abgas, das in den DPF 3 strömt, der vorliegende Verbrennungsmotorzustand und die vorliegende Temperaturerhöhungsstellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung über einen langen Zeitraum beibehalten werden. Es wird bestimmt, dass der vorliegende Zustand von dem Abgas, das in den DPF 3 strömt, der vorliegende Verbrennungsmotorbetriebszustand und die vorliegende Temperaturerhöhungsstellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung über eine lange Zeit beibehalten werden, wenn im Wesentlichen der gleiche Zustand, bei dem die Schwankung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, für eine ausreichend lange Zeit beibehalten wird. Daher wird eine gewisse Schwankung gestattet. Dann wird die erste Temperaturschätzung T1 durch Schätzen der Änderung von der vorliegenden Temperatur zu der Konvergenztemperatur T0 unter Berücksichtigung der Verzögerung der Temperaturänderung aufgrund der Wärmekapazität von dem DPF 3 berechnet.
Genauer gesagt berechnet die erste Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung die erste Temperaturschätzung T1 auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Beschleunigerposition ACCP oder der Kraftstoffeinspritzmenge, der Einlassluftmenge GA, der Temperaturerhöhungsstellgröße D und der Temperatur des Abgases stromaufwärts von dem DPF 3. Die Temperatur von dem DPF 3 wird hauptsächlich durch das Gleichgewicht zwischen der Wärmeerzeugung durch die Oxidationsreaktion von dem Kohlenwasserstoff und der Wärmeabstrahlung in das Abgas bestimmt. Die Änderung der Temperatur wird aufgrund der Wärmekapazität von dem DPF 3 verzögert. Daher kann die DPF-Temperatur T aus der Menge des Kohlenwasserstoffs, der von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird, und der Temperatur sowie der Durchflussrate von dem Abgas stromaufwärts von dem DPF 3 berechnet werden. Die Menge des Kohlenwasserstoffs, der von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird, kann auf der Grundlage des Betriebszustands, von dem Verbrennungsmotor 1 (beispielsweise der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Beschleunigerposition ACCP oder der Einspritzmenge) und der Temperaturerhöhungsstellgröße D berechnet werden. Die Durchflussrate von dem Abgas kann auf der Grundlage von der Einlassluftmenge GA berechnet werden.
Die erste Korrekturwertberechnungseinrichtung führt eine Korrektur auf der Grundlage der Abweichung von der DPF-Temperaturschätzung (der ersten Temperaturschätzung T1), die aus der Information berechnet wird, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht, aus der Solltemperatur TT durch beispielsweise eine herkömmlich bekannte PID-Regelung durch. Alternativ kann die erste Korrekturwertberechnungseinrichtung die Korrektur auf der Grundlage von Zustandsgrößen zum Durchführen der Korrektur unter Erzielung eines besseren Ansprechverhaltens durchführen. Der erste Korrekturwert C1 wird so berechnet, dass die Stellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung gemäß der Differenz zwischen der ersten Temperaturschätzung T1 und der Solltemperatur TT vergrößert oder verringert wird. Genauer gesagt wird der erste Korrekturwert C1 so berechnet, dass der Korrekturwert (ein absoluter Wert) der Stellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung sich erhöht, wenn sich die Differenz (der absolute Wert) zwischen der ersten Temperaturschätzung T1 und der Solltemperatur TT erhöht. somit kann die rasche Änderung der DPF-Temperatur T aufgrund der Störung erfasst und im Voraus korrigiert werden.
Die erste Korrektureinrichtung korrigiert die Temperaturerhöhungsstellgröße D unter Verwendung der ersten Temperaturschätzung T1 (der Temperatur, die aus der Information, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht, im voraus geschätzt wird), bevor sich der tatsächliche Wert (beispielsweise die Temperatur des Abgases stromabwärts von dem DPF 3) ändert. Somit wird das Ansprechverhalten von der Temperatursteuerung von dem DPF 3 verbessert. Genauer gesagt wird zu dem Zeitpunkt, wenn die Störung verursacht wird, die Korrektur zum Schätzen der Wirkung der Störung auf die DPF-Temperatur T durchgeführt. Als Folge kann die Temperatursteuerung unter Erzielen des raschen Ansprechverhaltens durchgeführt werden.
Wenn jedoch die erste Korrektureinrichtung, die die Korrektur auf der Grundlage der Information durchführt, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht, allein eingesetzt wird, wird die Temperatur auf der Grundlage der Schätzung der DPF-Temperatur (der ersten Temperaturschätzung T1) allein gesteuert. Für diesen Fall ist es möglich, dass ein Fehler verursacht wird und die Steuerungsgenauigkeit verschlechtert wird. Der Fehler wird durch die Änderung der katalytischen Leistungsfähigkeit mit der Zeit oder eine Variation der Bauteile, wie zum Beispiel der verschiedenartigen Sensoren verursacht. Daher sollte die zweite Korrektur vorzugsweise durch die zweite Korrektureinrichtung auf der Grundlage der Information, die sich auf den Bereich stromabwärts von dem DPF 3 bezieht (die Information hinsichtlich des von dem DPF 3 ausgestoßenen Abgases), die die tatsächliche DPF-Temperatur wiedergibt, zusätzlich zu der ersten Korrektur durchgeführt werden, die durch die erste Korrektureinrichtung durchgeführt wird.
Die zweite Korrektureinrichtung weist eine zweite Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung und eine zweite Korrekturwertberechnungseinrichtung auf. Die zweite Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung schätzt die Temperatur von dem DPF 3 (eine zweite Temperaturschätzung T2) auf der Grundlage der Information hinsichtlich des von dem DPF 3 ausgestoßenen Abgases. Die zweite Korrekturwertberechnungseinrichtung berechnet einen zweiten Korrekturwert C2 auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der geschätzten Temperatur (der zweiten Temperaturschätzung T2) und der Solltemperatur TT. Genauer gesagt ist die Information hinsichtlich des von dem DPF 3 ausgestoßenen Abgases die Temperatur von dem von dem DPF 3 ausgestoßenen Abgases. Alternativ kann die DPF-Temperatur auf der Grundlage der Temperatur des von dem DPF 3 ausgestoßenen Abgases und der Temperatur von dem in den DPF 3 strömenden Abgases geschätzt werden.
Die zweite Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung berechnet die zweite Temperaturschätzung T2 durch Korrigieren der Temperatur von dem Abgas stromabwärts von dem DPF 3 auf der Grundlage des Verbrennungsmotorzustands (beispielsweise der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Beschleunigerposition ACCP oder der Kraftstoffeinspritzmenge). Alternativ kann die zweite Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung die zweite Temperaturschätzung T2 durch Korrigieren der Verzögerung auf der Grundlage der Temperatur von dem Abgas stromabwärts von dem DPF 3 berechnet. Genauer gesagt erhält die zweite Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung eine Übertragungsfunktion der Änderung der Temperatur von dem von dem DPF 3 ausgestoßenen Abgas mit Bezug auf die Änderung der Temperatur von dem DPF 3 und schätzt die Temperatur von dem DPF 3 unter Verwendung einer inversen Funktion der Übertragungsfunktion. Alternativ kann die zweite Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung die zweite Temperaturschätzung T2 auf der Grundlage der Temperatur von dem in den DPF 3 strömenden Abgases und der Temperatur des aus dem DPF 3 strömenden Abgases berechnen.
Die zweite Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung führt die Korrektur auf der Grundlage der Abweichung von der DPF-Temperaturschätzung (der zweiten Temperaturschätzung T2), die aus der Information berechnet wird, die sich auf den Bereich stromabwärts von dem DPF 3 bezieht, aus der Solltemperatur TT beispielsweise durch eine PI-Regelung durch. Die zweite Korrekturwertberechnungseinrichtung kann eine Korrektur auf der Grundlage der Zustandsgrößen zum Durchführen der Korrektur unter Erzielung eines besseren Ansprechverhaltens durchführen. Genauer gesagt wird der zweite Korrekturwert C2 so berechnet, dass die Stellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung gemäß der Differenz zwischen der geschätzten zweiten Temperaturschätzung T2 und der Solltemperatur TT vergrößert oder verringert wird. Genauer gesagt wird der zweite Korrekturwert C2 so berechnet, dass ein Korrekturwert (ein absoluter Wert) von der Stellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung vergrößert wird, wenn die Differenz (der absolute Wert) zwischen der zweiten Temperaturschätzung T2 und der Solltemperatur TT sich vergrößert.
Als nächstes wird die Regenerationssteuerung von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Grundlage eines in 13 gezeigten Ablaufdiagramms erklärt. Als erstes werden in dem Schritt S101 die Lufteinlassmenge GA, die durch das Luftdurchflussgerät 53 erfasst wird und die Druckdifferenz PDPF über den DPF3, die durch den Druckdifferenzsensor 8 erfasst wird, in die ECU 6 eingegeben. Unterdessen werden in dem Schritt S101 eine Abgabe von dem Abgastemperatursensor 51, der stromaufwärts von dem DPF 3 angeordnet ist (eine stromaufwärtige Abgastemperatursensorabgabe THIN) und eine Abgabe von dem Abgastemperatursensor 52, der stromabwärts von dem DPF 3 angeordnet ist (eine stromabwärtige Abgastemperatursensorabgabe THEX), jeweils in die ECU 6 eingegeben. Dann wird in dem Schritt S102 die Durchflussrate QE von dem Abgas, das durch den DPF 3 hindurch strömt, aus der Lufteinlassmenge GA und der stromabwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THEX berechnet. Unterdessen wird in dem Schritt S102 die Partikelstoffsammelmenge MPM von den in dem DPF 3 gesammelten Partikelstoffen aus der Abgasdurchflussrate QE und der Druckdifferenz PDPF über den DPF 3 berechnet. Die Beziehung zwischen der Partikelstoffsammelmenge MPM und der Druckdifferenz PDPF über den DPF 3 mit Bezug auf die Abgasdurchflussrate QE ist in 4 gezeigt. Die Partikelstoffsammelmenge MPM kann auf der Grundlage der Beziehung berechnet werden, die in 4 gezeigt ist.
Dann wird in dem Schritt S103 bestimmt, ob die Regeneration von dem DPF 3 notwendig ist oder nicht durch Vergleichen der berechneten Partikelstoffsammelmenge MPM mit einem vorbestimmten Wert α1 (beispielsweise 3g/L). Wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM größer als der vorbestimmte Wert α1 ist, wird bestimmt, dass die Regeneration von dem DPF 3 notwendig ist und wird der Temperaturerhöhungsbetrieb von dem DPF 3 mit der Temperaturerhöhungseinrichtung durchgeführt. Die Temperaturerhöhungseinrichtung führt beispielsweise die Nacheinspritzung durch. In den Schritten, die auf den Schritt S103 folgen, wird das Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db (die Basistemperaturerhöhungsstellgröße Db) berechnet und korrigiert. Wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert α1 ist, wird das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D auf 0% eingerichtet und wird die Steuerung ohne Durchführen des Temperaturerhöhungsbetriebs beendet.
Dann werden in dem Schritt S104 die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Beschleunigerposition ACCP in die ECU 6 eingegeben. Dann berechnet in dem Schritt S105 die Berechnungseinrichtung für die Basistemperaturerhöhungsstellgröße, die in der ECU 6 enthalten ist, das Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Beschleunigerposition ACCP. Beispielsweise wird das Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db auf ein Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis "A" eingerichtet, das in 8 gezeigt ist, das die DPF-Temperatur T auf einen vorbestimmten konstanten Wert wie die Solltemperatur TT (beispielsweise 650°C) der Regeneration in jedem Betriebszustand bringt.
Dann wird in dem Schritt S106 die DPF-Temperatur T auf der Grundlage der Information geschätzt, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht. Genauer gesagt berechnet in dem Schritt S106 die erste Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung die erste Temperaturschätzung T1 auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Beschleunigerposition ACCP, eines vorhergehenden Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnisses Dold, das in der vorhergehenden Zeit berechnet wird, der Lufteinlassmenge GA und der stromaufwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THIN. Beispielsweise wird die Menge des von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Kohlenwasserstoffs auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Beschleunigerposition ACCP und des vorhergehenden Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnisses Dold berechnet. Nachfolgend wird die erste Temperaturschätzung T1 aus der Temperatur von dem DPF 3, die durch die Reaktionswärme erzielt wird, die aus dem Kohlenwasserstoff erzeugt wird und der stromaufwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THIN berechnet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wärmeübertragung zwischen dem DPF 3 und dem Abgas gemäß der Durchflussrate von dem durch den DPF 3 hindurchtretenden Abgases geändert. Daher wird die Wärme, die zu dem Abgas abgestrahlt wird, auf der Grundlage der Durchflussrate von dem Abgas berechnet, die auf der Grundlage der Einlassluftmenge GA berechnet wird.
Dann berechnet in dem Schritt S107 die erste Korrekturwertberechnungseinrichtung die Abweichung E1 der ersten Temperaturschätzung T1 von der Solltemperatur (beispielsweise 650°C) und berechnet den ersten Korrekturwert C1 gemäß der Abweichung E1. Beispielsweise wird der erste Korrekturwert C1 gemäß der Abweichung E1, einem integrierten Wert der Abweichung E1 und der Änderung der Abweichung E1 pro Zeiteinheit berechnet, wie durch die folgende Formel (1) gezeigt ist. In der Formel (1) stellen KP1, KI1 und KD Korrekturverstärkungsfaktoren dar. C1 = KP1 × E1 + KI1 × ΣE1 + KD × ΔE1/Δt (1)
Dann wird in dem Schritt S108 die DPF-Temperatur T auf der Grundlage der Information geschätzt, die sich auf den Bereich stromabwärts von dem DPF 3 bezieht. Genauer gesagt berechnet die zweite Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung die zweite Temperaturschätzung T2 auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der stromabwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THEX. Beispielsweise wird die zweite Temperaturschätzung T2 (die DPF-Temperaturschätzung) durch Korrigieren der stromabwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THEX gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Beschleunigerposition ACCP berechnet. Beispielsweise werden Korrekturwerte, die bei der vorstehend genannten Korrektur verwendet werden, in der Form einer Abbildung auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Beschleunigerposition ACCP gespeichert. Alternativ kann die zweite Temperaturschätzung T2 durch eine inverse Funktion einer Übertragungsfunktion berechnet werden, die auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der Änderung der DPF-Temperatur und der Änderung der Abgastemperatur erhalten wird.
Dann wird in dem Schritt S109 eine Abweichung E2 von der zweiten Temperaturschätzung T2 von der Solltemperatur (beispielsweise 650°C) berechnet und wird der zweit Korrekturwert C2 gemäß er Abweichung E2 berechnet. Beispielsweise wird der zweite Korrekturwert C2 auf der Grundlage der Abweichung E2 und eines integrierten Werts der Abweichung E2 berechnet, wie durch die folgende Formel (2) gezeigt ist. In der Formel (2) stellen KP2 und KI2 Korrekturverstärkungsfaktoren dar. C2 = KP2 × E2 + KI2 × ΣE2 (2)
Dann wird in dem Schritt S110 das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D, das in der vorhergehenden Zeit berechnet wird, in dem Speicher als vorhergehendes Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Dold gespeichert. Dann wird in dem Schritt S111 das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D durch Korrigierend es Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnisses Db, das in dem schritt S105 berechnet wird, mit dem ersten Korrekturwert C1, der in dem Schritt S107 berechnet wird, und dem zweiten Korrekturwert C2, der in dem Schritt S109 berechnet wird, oder durch Addieren der ersten und zweiten Korrekturwerte C1, C2 zu dem Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db berechnet.
Somit kann die Abweichung von der DPF-Temperatur T von der Solltemperatur TT durch Betreiben der Temperaturerhöhungseinrichtung mit dem Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D unterbunden werden, das auf der Grundlage der Information korrigiert wird, die sich auf die Bereiche stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF 3 bezieht. Eine Wirkung der Temperatursteuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist in 14 gezeigt. Für den Fall, bei dem die erste Korrektur durch die erste Korrektureinrichtung durch eine Zielwertsteuerung durchgeführt wird, erhöht sich die DPF-Temperatur T rasch auf die Nähe von der Solltemperatur TT wie durch eine Strich-Punkt-Linie "c" gezeigt ist, nachdem der Temperaturerhöhungsbetrieb zu dem Zeitpunkt tS in 14 gestartet ist, im Vergleich mit dem Fall, bei dem die Temperaturerhöhungsstellgröße D nicht korrigiert ist. Eine gestrichelte Linie "b" in 14 zeigt die DPF-Temperatur T für den Fall, bei dem die Temperaturerhöhungsstellgröße D nicht korrigiert ist. Des weiteren erzielt die zweite Korrektur, die durch die zweite Korrektureinrichtung durch die Rückführregelung durchgeführt wird, ein rasches Ansprechverhalten und eine hohe Steuerungsgenauigkeit durch Beibehalten der DPF-Temperatur T in der Nähe der Solltemperatur TT, wie durch eine durchgezogene Linie "a" in 14 gezeigt ist.
Wie vorstehend erklärt ist, wird die erste Korrektur, die durch die erste Korrektureinrichtung durch die Zielwertsteuerung durchgeführt wird, mit der zweiten Korrektur kombiniert, die durch die zweite Korrektureinrichtung durch die Rückführregelung bei der Temperatursteuerung durchgeführt wird. Somit kann das Ansprechverhalten auf die rasche Temperaturänderung aufgrund der Störung und dergleichen und eine Genauigkeit bei der Temperatursteuerung gleichzeitig erhalten werden. Demgemäß kann die Verschlechterung des Oxidationskatalysators und die Beschädigung des DPF 3 unterbunden werden, und kann die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs, die auftritt, wenn Kohlenwasserstoff nicht verbrannt werden kann, unterbunden werden. Als Folge kann die sichere und wirksame Regenerationssteuerung von dem DPF 3 durchgeführt werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird eine Regenerationssteuerung von dem DPF 3, die durch die ECU 6 durchgeführt wird, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage eines in 15 gezeigten Ablaufdiagramms erklärt. Der Aufbau von dem Abgasreinigungssystem und ein Blockdiagramm von einem kennzeichnenden Abschnitt von der DPF-Regenerationssteuerung von dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die gleichen wie diejenigen von dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ändert eine Solltemperatureinrichtungsvorrichtung die Einrichtung der Solltemperatur TT von dem DPF 3 gemäß der Partikelstoffsammelmenge MPM anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Zuerst werden in dem Schritt S201 die Lufteinlassmenge GA, die Druckdifferenz PDPF über den DPF 3, die stromaufwärtige Abgastemperatursensorabgabe THIN und die stromabwärtige Abgastemperatursensorabgabe THEX in die ECU 6 eingegeben. Dann wird in dem Schritt S220 die Partikelstoffsammelmenge MPM von dem DPF 3 auf der Grundlage der Abgasdurchflussrate QE, die auf der Grundlage der Lufteinlassmenge GA und der stromabwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THEX berechnet wird, und der Druckdifferenz PDPF über den PDF 3 berechnet.
Dann wird in dem Schritt S203 bestimmt, ob die Regeneration von dem DPF 3 notwendig ist oder nicht, durch Vergleichen der berechneten Partikelstoffsammelmenge M mit einem vorbestimmten Wert α1 (beispielsweise 2 g/L). Wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM größer als der vorbestimmte Wert α1 ist, wird bestimmt, dass die Regeneration von dem DPF 3 notwendig ist und schreitet die Steuerung zu dem Schritt S204 weiter. Wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert α1 ist, wird das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D auf 0% eingerichtet und wird die Steuerung ohne Durchführen des Temperaturerhöhungsbetriebs beendet.
In dem Schritt S204 wird die berechnete Partikelstoffsammelmenge MPM mit einem vorbestimmten Wert α2 verglichen (beispielsweise 3 g/L). Der vorbestimmte Wert α2 ist größer als der vorbestimmte Wert α1. Wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert α2 ist, wird die Solltemperatur TT auf einen vorbestimmten Wert α3 (beispielsweise 600°C) in dem Schritt S214 eingerichtet und schreitet die Steuerung zu dem Schritt S206 weiter. Wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM geringer als der vorbestimmte Wert α2 ist, wird die Solltemperatur TT auf einen vorbestimmten Wert α4 (beispielsweise 650°C) in dem Schritt S205 eingerichtet und schreitet die Steuerung zu dem Schritt S206 weiter. Der vorbestimmte Wert α3 ist geringer als der vorbestimmte Wert α4.
In dem Schritt S206 werden die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Beschleunigerposition ACCP in die ECU 6 eingegeben. Dann berechnet die Berechnungseinrichtung für die Basistemperaturerhöhungsstellgröße das Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Beschleunigerposition ACCP. Das Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db wird auf ein Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis eingerichtet, das die DPF-Temperatur T auf den vorbestimmten Wert α3 oder den vorbestimmten Wert α4 beispielsweise als die Solltemperatur TT in jedem Betriebszustand bringt.
Dann wird in dem Schritt S208 die erste Temperaturschätzung T1 auf der Grundlage der Information berechnet, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht. Genauer gesagt wird die erste Temperaturschätzung T1 aus der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Beschleunigerposition ACCP, dem vorherigen Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Dold, der Einlassluftmenge GA und der stromaufwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THIN in dem Schritt S208 berechnet. Dann wird in dem Schritt S209 die Abweichung E1 der ersten Temperaturschätzung T1 von dem vorbestimmten Wert α3 oder dem vorbestimmten Wert α4 als Solltemperatur TT berechnet und wird der erste Korrekturwert C1 gemäß der Abweichung E1 berechnet. Beispielsweise wird der erste Korrekturwert C1 auf der Grundlage der Abweichung E1, dem integrierten Wert der Abweichung E1 und der Änderung der Abweichung E1 pro Zeiteinheit berechnet, wie durch eine folgende Formel (3) gezeigt ist. In der Formel (3) stellen KP1, KI1 und KD Korrekturverstärkungsfaktoren dar. C1 = KP1 × E1 + KI1 × ΣE1 + KD × ΔE1/Δt (3)
Dann wird in dem Schritt S210 die zweite Temperaturschätzung T2 auf der Grundlage der Information berechnet, die sich auf den Bereich stromabwärts von dem DPF 3 bezieht. Genauer gesagt wird die zweite Temperaturschätzung T2 aus der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der stromabwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THEX berechnet. Dann wird in dem Schritt S211 die Abweichung E2 der zweiten Temperaturschätzung T2 von dem vorbestimmten Wert α3 oder dem vorbestimmten Wert α4 als Solltemperatur TT berechnet und wird der zweite Korrekturwert C2 gemäß der Abweichung C2 berechnet. Beispielsweise wird der zweite Korrekturwert C2 gemäß der Abweichung E2 und dem integrierten Wert der Abweichung E2 berechnet, wie durch die folgende Formel (4) gezeigt ist. In der Formel (4) stellen KP2 und KI2 Korrekturverstärkungsfaktoren dar. C2 = KP2 × E2 + KI2 × ΣE2 (4)
Dann wird in dem Schritt S212 das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D, das in der vorhergehenden Zeit berechnet wird, als vorhergehendes Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Dold in dem Speicher gespeichert. Dann wird in dem Schritt S213 das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D durch Korrigieren des Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnisses Db, das in dem Schritt S207 berechnet wird, mit dem ersten Korrekturwert C1, der in dem Schritt S209 berechnet wird, und dem zweiten Korrekturwert C2, der in dem Schritt S211 berechnet wird, oder durch Addieren der ersten und zweiten Korrekturwerte C1, C2 zu dem Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db berechnet.
Wie vorstehend erklärt ist, wird die Solltemperatur TT stufenweise gemäß der Partikelstoffsammelmenge MPM während der Regeneration von dem DPF 3 stufenweise geändert. Somit wird die Solltemperatur TT zum Verbessern des Ansprechverhaltens erhöht, wenn eine geringe Menge der Partikelstoffe in dem DPF 3 verbleiben, und wird die Solltemperatur TT zum Verbessern der Sicherheit verringert, wenn eine große Menge der Partikelstoffe in dem DPF 3 verbleibt. Somit kann eine detaillierte Steuerung durchgeführt werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird eine Regenerationssteuerung von dem DPF 3, die durch die ECU 6 durchgeführt wird, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 16 bis 18 erklärt. Der Aufbau des Abgasreinigungssystems von dem dritten Ausführungsbeispiel ist der gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel. Ein in 16 gezeigtes Blockdiagramm zeigt einen kennzeichnenden Abschnitt von der Regenerationssteuerung von dem dritten Ausführungsbeispiel oder die erste Temperaturschätzungsberechnungseinrichtung von der ersten Korrektureinrichtung im Detail. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird bei der Berechnung der ersten Temperaturschätzung T1, aus der der erste Korrekturwert C1 berechnet wird, die Verzögerung der Temperaturänderung mit Bezug auf die Konvergenztemperatur T0 in eine Totzeit und eine Verzögerung der n-ten Ordnung geteilt. Die Konvergenztemperatur T0 wird auf der Grundlage der Information, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF bezieht, einschließlich dem Zustand des Abgases, das in dem DPF 3 strömt, des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 und der Temperaturerhöhungsstellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung berechnet. Dann wird die Temperatur von dem DPF (die erste Temperaturschätzung T1) gemäß der Verzögerung der n-ten Ordnung aus der Totzeit und der Verzögerung der n-ten Ordnung berechnet.
Genauer gesagt weist die ECU 6 eine Vorkorrekturtemperaturschätzungsberechnungseinrichtung auf. Die Vorkorrekturtemperaturschätzungsberechnungseinrichtung berechnet die Konvergenztemperatur T0, auf die die DPF-Temperatur T schließlich konvergiert, aus der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Beschleunigerposition ACCP oder der Kraftstoffeinspritzmenge, der Lufteinlassmenge GA, der Temperaturerhöhungsstellgröße D und der Temperatur des Abgases stromaufwärts von dem DPF 3. Dann berechnet die Vorkorrekturtemperaturschätzungsberechnungseinrichtung eine Vorkorrekturtemperaturschätzung T3 mit Bezug auf die Änderung der Konvergenztemperatur T0 durch Berücksichtigen von nur der Verzögerung der n-ten Ordnung. Wie in 17 gezeigt ist, kann die Verzögerung der Änderung der Temperatur T von dem DPF 3 mit Bezug auf die Änderung der Konvergenztemperatur T0 in die Totzeit Dt und die Verzögerung der n-ten Ordnung Dn geteilt werden. Genauer gesagt für den Fall, bei dem die Konvergenztemperatur T0 stufenweise geändert wird, kann eine Zeitdauer, seit die Konvergenztemperatur T0 geändert wird, bis die DPF-Temperatur T zu der Konvergenztemperatur T0 konvergiert, in eine stationäre Zeitdauer (die Totzeit), bei der die DPF-Temperatur T sich nicht wesentlich ändert, und die andere Zeitdauer (die Verzögerung der n-ten Ordnung) geteilt werden, bei der die DPF-Temperatur T sich in hohem Maße im Vergleich mit dem stationären Zeitraum ändert, wie durch ein Experiment sichergestellt wird. Wenn die Temperaturschätzung T3 durch Verzögern der Änderung der Konvergenztemperatur T0 durch die Verzögerung der n-ten Ordnung Dn berechnet wird, die durch eine Verzögerungsübertragungsfunktion einer n-ten Ordnung ausgedrückt wird, zeigt die Temperaturschätzung T3 zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt tP die tatsächliche DPF-Temperatur T zu einem Zeitpunkt tP' um die Totzeit Dt später als der gegenwärtige Zeitpunkt tP an, wie in 18 gezeigt ist.
Somit wird die Vorkorrekturtemperaturschätzung T3 durch Vorhersagen der DPF-Temperatur T zu dem Zeitpunkt tP', die um die Totzeit Dt später als der gegenwärtige Zeitpunkt tP ist, auf der Grundlage der in den 17 und 18 gezeigten Beziehung gemäß dem vorliegenden Zustand einschließlich dem Zustand des Abgases, dem Verbrennungsmotorzustand und der Temperaturerhöhungsstellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung berechnet. Nachfolgend wird die erste Temperaturschätzung T1 auf der Grundlage der Vorkorrekturtemperaturschätzung T3 berechnet.
Dann wird der erste Korrekturwert C1 auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der ersten Temperaturschätzung T1 und der Solltemperatur TT berechnet und wird die Temperaturerhöhungsstellgröße D wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel korrigiert. Somit wird die Temperaturerhöhungsstellgröße D durch Vorhersagen des zukünftigen Mangels der Wärmemenge auf der Grundlage des Verlaufs des Zustands einschließlich des Zustands des Abgases, des Verbrennungsmotorbetriebszustands und der Temperaturerhöhungsstellgröße D von der Temperaturerhöhungseinrichtung bis zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt tP korrigiert. Dann wird die Wärmemenge entsprechend dem Mangel im voraus zugeführt. Somit kann das Ansprechverhalten verbessert werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird eine Regenerationssteuerung von dem DPF 3, die durch die ECU 6 durchgeführt wird, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 19 und 20 erklärt. Der Aufbau von dem Abgasreinigungssystem von dem vierten Ausführungsbeispiel ist der gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Ein Blockdiagramm in 19 zeigt einen kennzeichnenden Abschnitt von der Regenerationssteuerung von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Temperaturschätzung T1 auf der Grundlage der Vorkorrekturtemperaturschätzung T3 berechnet wird, wird die erste Temperaturschätzung T1 auf der Grundlage der Temperatur von dem Abgas stromabwärts von dem DPF3 korrigiert, die tatsächlich gemessen werden kann, um die Genauigkeit von der ersten Temperaturschätzung T1 weitergehend zu verbessern. Die Temperatur von dem Abgas stromabwärts von dem DPF 3 gibt die Temperatur von dem DPF 3 wieder. Daher sollte der tatsächlich gemessene Wert von der Temperatur von dem Abgas stromabwärts von dem DPF 3 vorzugsweise bei der Korrektur der ersten Temperaturschätzung T1 verwendet werden. Jedoch wird die Änderung der Temperatur des Abgases stromabwärts von dem DPF 3 von der Änderung der ersten Temperaturschätzung T1 verzögert, die die Änderung der DPF-Temperatur darstellt. Daher kann die Temperatur von dem Abgas stromabwärts von dem DPF 3 nicht mit der ersten Temperaturschätzung T1 direkt verglichen werden.
Daher weist die ECU 6 eine Abgastemperaturschätzungsberechnungseinrichtung zum Schätzen der Temperatur des Abgases stromabwärts von dem DPF 3 (stromabwärtige DPF-Abgastemperatur) von der ersten Temperaturschätzung T1 unter Verwendung einer Übertragungsfunktion der Änderung der Temperatur des Abgases stromabwärts von dem DPF 3 mit Bezug auf die Änderung der DPF-Temperatur auf. Die erste Temperaturschätzung T1 wird gemäß einer Abweichung zwischen der berechneten Schätzung der stromabwärtigen DPF-Abgastemperatur und der tatsächlich gemessenen Temperatur von dem Abgas stromabwärts von dem DPF 3 korrigiert (der stromabwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THEX), so dass die Abweichung verringert wird.
Der erste Korrekturwert C1 wird auf der Grundlage der Abweichung von der ersten Temperaturschätzung T1 von der Solltemperatur TT berechnet. Dann wird die Temperaturerhöhungsstellgröße D mit dem ersten Korrekturwert C1 korrigiert. Als Folge kann das Ansprechverhalten weitergehend verbessert werden.
Als Nächstes wird die Regenerationssteuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf der Grundlage eines in 20 gezeigten Ablaufdiagramms erklärt. Zuerst werden in dem Schritt S301 die Lufteinlassmenge GA, die durch das Luftdurchflussmessgerät 53 erfasst wird, und die Druckdifferenz PDPF über dem DPF 3, die durch den Druckdifferenzsensor 8 erfasst wird, in die ECU 6 eingegeben. Unterdessen werden in dem Schritt S301 die stromaufwärtige Abgastemperatursensorabgabe THIN und die stromabwärtige Abgastemperatursensorabgabe THEX in die ECU 6 von den Abgastemperatursensoren 51, 52 eingegeben, die stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF 3 angeordnet sind. Dann wird in Schritt S302 die Durchflussrate QE von dem durch den DPF hindurchtretenden Abgas auf der Grundlage der Lufteinlassmenge GA und der stromabwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THEX berechnet und wird die Partikelstoffsammelmenge MPM von dem DPF 3 auf der Grundlage der Abgasdurchflussrate QE und der Druckdifferenz PDPF über dem DPF 3 berechnet. Die Druckdifferenz PDPF über dem DPF 3 und die Partikelstoffsammelmenge MPM haben eine in 4 gezeigte Beziehung mit Bezug auf die Abgasdurchflussrate QE. Daher kann die Partikelstoffsammelmenge MPM auf der Grundlage der in 4 gezeigten Beziehung geschätzt werden.
Dann wird in dem Schritt S303 bestimmt, ob die Regeneration von dem DPF 3 notwendig ist oder nicht durch Vergleichen der berechneten Partikelstoffsammelmenge MPM mit einem vorbestimmten Wert α1 (beispielsweise 3g/L). Wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM größer als der vorbestimmte Wert α1 ist, wird bestimmt, dass die Regeneration von dem DPF 3 notwendig ist und wird der Temperaturerhöhungsbetrieb von dem DPF 3 durchgeführt. Die Temperaturerhöhungseinrichtung führt beispielsweise die Nacheinspritzung durch. In den Schritten, die auf den Schritt S303 folgen, wird das Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis (die Basistemperaturerhöhungsstellgröße) Db berechnet und korrigiert. Wenn die Partikelstoffsammelmenge MPM gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Wert α1 ist, wird das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis B auf 0% gesetzt und wir die Steuerung ohne Durchführen des Temperaturerhöhungsbetriebs beendet.
Dann werden in dem Schritt S304 die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Beschleunigerposition ACCP in die ECU 6 eingegeben. Dann berechnet in dem Schritt S305 die Berechnungseinrichtung für die Basistemperaturerhöhungsstellgröße, die in der ECU enthalten ist, das Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Beschleunigerposition ACCP. Das Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db wird auf ein Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis eingerichtet ("A" in 8), das die DPF-Temperatur T auf einen vorbestimmten konstanten Wert (beispielsweise 650°C) als die Solltemperatur TT in jedem Betriebszustand bringt.
Dann wird in dem Schritt S306 die DPF-Temperatur auf der Grundlage der Information geschätzt, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht. Genauer gesagt berechnet eine Vorkorrekturtemperaturschätzungsberechnungseinrichtung, die in der ECU 6 enthalten ist, eine Vorkorrekturtemperaturschätzung T3 auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Beschleunigerposition ACCP des vorherigen Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnisses Dold, das in der vorhergehenden Zeit berechnet wird, der Lufteinlassmenge GA und der stromaufwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THIN. Beispielsweise berechnet die Vorkorrekturtemperaturschätzungsberechnungseinrichtung die Menge des von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Kohlenwasserstoffs auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Beschleunigerposition ACCP und des vorhergehenden Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnisses Dold. Dann berechnet die Vorkorrekturtemperaturschätzungsberechnungseinrichtung die Vorkorrekturtemperaturschätzung T3 auf der Grundlage der DPF-Temperatur, die durch die Reaktionswärme erhalten wird, die aus dem Kohlenwasserstoff erzeugt wird, und der stromaufwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THIN. Zu dem Zeitpunkt wird die Änderung der Temperatur aufgrund der Wärmeübertragung zwischen dem DPF 3 und dem Abgas durch eine Totzeit und eine Übertragungsfunktion einer Verzögerung zweiter Ordnung ausgedrückt. Dann wird die DPF-Temperatur zu dem Zeitpunkt, der um die Totzeit später als der gegenwärtige Zeitpunkt liegt, durch Berechnen der Verzögerung auf der Grundlage der Verzögerung zweiter Ordnung allein vorhergesagt.
Dann berechnet in dem Schritt S307 die Abgastemperaturschätzungsberechnungseinrichtung, die in der ECU 6 enthalten ist, eine Schätzung der Temperatur des Abgases stromabwärts von dem DPF 3 (eine stromabwärtige DPF-Abgastemperaturschätzung T4) auf der Grundlage der vorhergehenden ersten Temperaturschätzung T1, die in der vorhergehenden Zeit berechnet wird. Genauer gesagt wird die gegenwärtige DPF-Temperatur durch Korrigieren der Verzögerung der ersten Temperaturschätzung T1 aufgrund der Totzeit geschätzt. Dann wird die stromabwärtige DPF-Abgastemperaturschätzung T4 auf der Grundlage der geschätzten gegenwärtigen DPF-Temperatur unter Verwendung einer Übertragungsfunktion berechnet, die eine Beziehung zwischen der Änderung der Temperatur des Abgases stromabwärts von dem DPF 3 und der Änderung der DPF-Temperatur ausdrückt.
Dann wird in dem Schritt S308 die erste Temperaturschätzung T1 aus der Vorkorrekturtemperaturschätzung T3 und einer Abweichung E3 zwischen der stromabwärtigen DPF-Abgastemperaturschätzung T4 und der stromabwärtigen Abgastemperatursensorabgabe THEX berechnet. Zu dem Zeitpunkt wird die erste Temperaturschätzung T1 gemäß der Abweichung E3 auf der Grundlage einer folgenden Formel (5) beispielsweise berechnet. In der Formel (5) stellt KC einen Korrekturverstärkungsfaktor dar. T1 = T3 + ΣE3 × KC (5)
Dann berechnet in dem Schritt S309 eine erste Korrekturwertberechnungseinrichtung eine Abweichung E1 der berechneten ersten Temperaturschätzung T1 von einem vorbestimmten Wert als Solltemperatur TT (beispielsweise 650°C) und berechnet einen ersten Korrekturwert C1 gemäß der Abweichung E1 auf der Grundlage beispielsweise einer folgenden Formel (6). In der Formel (6) stellen KP1, KI1 und KD Korrekturverstärkungsfaktoren dar. Somit wird der erste Korrekturwert C1 gemäß der Abweichung E1, dem integrierten Wert der Abweichung E1 und der Änderung der Abweichung E1 pro Zeiteinheit berechnet, wie in der folgenden Formel (6) gezeigt ist. C1 = KP1 × E1 + KI1 × ΣE1 + KD × ΔE1/Δt (6)
Dann wird in dem Schritt S310 das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D, das in der vorhergehenden Zeit berechnet wird, in dem Speicher als vorhergehendes Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Dold gespeichert. Dann wird in dem Schritt S311 das Temperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis D durch Korrigieren des Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnisses Db, das in dem Schritt S305 berechnet wird, mit dem ersten Korrekturwert C1, der in dem Schritt S309 berechnet wird, oder durch Addieren des ersten Korrekturwerts C1 zu dem Basistemperaturerhöhungseinschaltdauerverhältnis Db berechnet.
Somit wird die Genauigkeit der ersten Temperaturschätzung T1 verbessert. Als Folge kann die detaillierte Steuerung unter Erzielung eines besseren Ansprechverhaltens durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern sie kann auf viele andere Arten ohne Abweichen von dem Anwendungsbereich der Erfindung ausgeführt werden, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Der Dieseloxidationskatalysator 4 ist somit stromaufwärts von dem Dieselpartikelfilter (DPF) 3 angeordnet, der in dem Abgasdurchgang 2 von dem Dieselverbrennungsmotor 1 angeordnet ist. Die elektronische Steuerungseinheit (ECU) 6 betreibt die Temperaturerhöhungseinrichtung, die eine Nacheinspritzung durchführt, um in dem DPF 3 gesammelte Partikelstoffe zu beseitigen. Die ECU 6 hat eine erste Korrektureinrichtung S105-S107, S111 und eine zweite Korrektureinrichtung S108, S109 S111. Die erste Korrektureinrichtung S105-S107, S111 korrigiert die Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der Solltemperatur und der Temperatur von dem DPF 3, die auf der Grundlage der Information geschätzt wird, die sich auf den Bereich stromaufwärts von dem DPF 3 bezieht. Die zweite Korrektureinrichtung S108, S109, S111 korrigiert die Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der Solltemperatur und der Temperatur von dem DPF 3, die auf der Grundlage der Information geschätzt wird, die sich auf den Bereich stromabwärts von dem DPF 3 bezieht.

Claims

Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine (1) mit: einem Partikelfilter (3), der in einem Abgasdurchgang (2) von dem Verbrennungsmotor (1) angeordnet ist; einer Temperaturerhöhungseinrichtung zum Erhöhen einer Temperatur des Partikelfilters (3); einer Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung (S102, S202, S302) zum Schätzen einer Menge von in dem Partikelfilter (3) gesammelten Partikelstoffen; und einer Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung (S103, S105-S109, S111, S203-S205, S207-S211, S213, S214, S303, S305-S309, S311) zum Betreiben der Temperaturerhöhungseinrichtung zum Erhöhen der Temperatur des Partikelfilters (3) auf eine Solltemperatur, so dass die in dem Partikelfilter (3) gesammelten Partikelstoffe verbrannt und beseitigt werden, wenn die Menge der in dem Partikelfilter (3) gesammelten Partikelstoffe, die durch die Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung (S102, S202, S302) geschätzt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung (S103, S105-S109, S111, S203-S205, S207-S211, S213, S214, S303, S305-S309, S311) eine erste Korrektureinrichtung (S105-S107, S111, S207-S209, S213, S305, S306, S308, S309, S311) zum Schätzen der Temperatur des Partikelfilters (3) auf der Grundlage eines Zustands des in den Partikelfilter (3) strömenden Abgases, eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1) und einer Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung und zum Korrigieren der Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der geschätzten Temperatur des Partikelfilters (3) und der Solltemperatur aufweist.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die erste Korrektureinrichtung (S105-S107, S111, S207-S209, S213, S305, S306, S308, S309, S311) eine Durchflussrate und eine Temperatur des in den Partikelfilter (3) strömenden Abgases als den Zustand des in den Partikelfilter (3) strömenden Abgases einsetzt und eine Verbrennungsmotordrehzahl sowie eine Beschleunigerposition oder eine Kraftstoffeinspritzmenge als den Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) einsetzt.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die erste Korrektureinrichtung (S105-S107, S111, S207-S209, S213, S305, S306, S308, S309, S311) eine Konvergenztemperatur berechnet, auf die die Temperatur des Partikelfilters (3) schließlich konvergiert, wenn der vorliegende Zustand des in den Partikelfilter (3) strömenden Abgases, der vorliegende Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) und die vorliegende Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung über einen langen Zeitraum beibehalten werden, auf der Grundlage des Zustands des in den Partikelfilter (3) strömenden Abgases, des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1) und der Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung, und eine erste Temperaturschätzung gemäß einer Verzögerung einer Änderung der Temperatur des Partikelfilters (3) aufgrund eine Wärmekapazität von dem Partikelfilter (3) berechnet.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 3, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die erste Korrektureinrichtung (S305, S306, S308, S309, S311) die Verzögerung der Änderung der Temperatur des Partikelfilters (3) mit Bezug auf die berechnete Konvergenztemperatur in eine Totzeit und eine Verzögerung n-ter Ordnung teilt und die erste Temperaturschätzung gemäß der Verzögerung der n-ten Ordnung aus der Totzeit und aus der Verzögerung der n-ten Ordnung schätzt.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die erste Korrektureinrichtung (S105-S107, S111, S207-S209, S213, S305, S306, S308, S309, S311) einen ersten Korrekturwert so berechnet, dass die Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung gemäß einer Differenz zwischen der geschätzten Temperatur von dem Partikelfilter (3) und der Solltemperatur vergrößert oder verringert wird.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung (S103, S105-S109, S111, S203-S205, S207-S211, S213, S214, S303, S305-S309, S311) eine zweite Korrektureinrichtung (S108, S109, S111, S210, S211, S213) zum Schätzen der Temperatur des Partikelfilters (3) auf der Grundlage eines Zustands des aus dem Partikelfilter (3) strömenden Zustands und zum Korrigieren der Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der geschätzten Temperatur von dem Partikelfilter (3) und der Solltemperatur aufweist.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 6, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Korrektureinrichtung (S108, S109, S111, S210, S211, S213) die Temperatur des aus dem Partikelfilter (3) strömenden Abgases als den Zustand des aus dem Partikelfilter (3) strömenden Abgases einsetzt.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 6, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Korrektureinrichtung (S108, S109, S111, S210, S211, S213) eine zweite Temperaturschätzung durch Korrigieren der Temperatur des aus dem Partikelfilter (3) strömenden Abgases auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1) oder durch Verwenden einer inversen Funktion einer Übertragungsfunktion einer Änderung der Temperatur des aus dem Partikelfilter (3) strömenden Abgases mit Bezug auf die Änderung der Temperatur des Partikelfilters (3) berechnet.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 6, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Korrektureinrichtung (S108, S109, S111, S210, S211, S213) einen zweiten Korrekturwert so berechnet, dass die Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung gemäß einer Differenz zwischen der geschätzten Temperatur von dem Partikelfilter (3) und der Solltemperatur vergrößert oder verringert wird.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Solltemperatur auf einen vorbestimmten konstanten Wert eingerichtet wird oder gemäß einer Menge der in dem Partikelfilter (3) während des Betriebs zum Erhöhen der Temperatur von dem Partikelfilter (3) verbleibenden Partikelstoffe geändert wird.
Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine (1) mit: einem Partikelfilter (3), der in einem Abgasdurchgang (2) von dem Verbrennungsmotor (1) angeordnet ist; einer Temperaturerhöhungseinrichtung zum Erhöhen einer Temperatur von dem Partikelfilter (3); einer Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung (S102, S202, S302) zum Schätzen einer Menge von in dem Partikelfilter (3) gesammelten Partikelstoffen; und einer Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung (S103, S105-S109, S111, S203-S205, S207-S211, S213, S214, S303, S305-S309, S311) zum Betreiben der Temperaturerhöhungseinrichtung zum Erhöhen der Temperatur von dem Partikelfilter (3) auf eine Solltemperatur, so dass die in dem Partikelfilter (3) gesammelten Partikelstoffe verbrannt und beseitigt werden, wenn die Menge der in dem Partikelfilter (3) gesammelten Partikelstoffe, die durch die Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung (S102, S202, S302) geschätzt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung (S103, S105-S109, S111, S203-S205, S207-S211, S213, S214, S303, S305-S309, S311) eine Solltemperatureinrichtungsvorrichtung (S203-S205, S214) zum Ändern der Einrichtung der Solltemperatur gemäß der Menge der in dem Partikelfilter (3) während des Betriebs zum Erhöhen der Temperatur von dem Partikelfilter (3) verbleibenden Partikelstoffe aufweist.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 11, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Solltemperatureinrichtungsvorrichtung (S203-S205, S214) die Einrichtung der Solltemperatur so ändert, dass die Solltemperatur vergrößert wird, wenn die Menge der in dem Partikelfilter (3) verbleibenden Partikelstoffe sich während des Betriebs zum Erhöhen der Temperatur von dem Partikelfilter (3) verringert.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 11, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (3) aus einem keramischen Filter ausgebildet ist, der einen Oxidationskatalysator (4) stromaufwärts davon hat oder der den Oxidationskatalysator daran trägt.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 11, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerhöhungseinrichtung die Temperatur von dem Partikelfilter (3) durch Erhöhen der Temperatur des Abgases oder durch Erhöhen einer Menge von in dem Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoff und durch Erzeugen einer Reaktionswärme von dem Kohlenwasserstoff bei dem Oxidationskatalysator (4) erhöht.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 11, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerhöhungseinrichtung eine Menge von in dem Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoff durch Durchführen von zumindest entweder einer Nacheinspritzung zum Einspritzen einer geringen Menge von Kraftstoff nach einer Haupteinspritzung, einer Verzögerung einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung, einer Begrenzung einer Einlassluft oder eines Erhöhungsbetriebs einer Abgasrezirkulationsmenge von dem in die Einlassluft rezirkulierten Abgas erhöht.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 11, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelstoffsammelmengenschätzeinrichtung (S102, S202, S302) die Menge der in dem Partikelfilter (3) gesammelten Partikelstoffe auf der Grundlage von zumindest entweder einer Druckdifferenz über dem Partikelfilter (3) oder des Betriebszustands von dem Verbrennungsmotor (1) schätzt.
Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 4, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerhöhungssteuerungseinrichtung (S103, S105-S109, S111, S203-S205, S207-S211, S213, S214, S303, S305-S309, S311) eine Abgastemperaturschätzungsberechnungseinrichtung (S307) zum Schätzen einer Temperatur des Abgases stromabwärts von dem Partikelfilter (3) auf der Grundlage der vorhergehenden ersten Temperaturschätzung aufweist, die in der vorhergehenden Zeit berechnet wird, und wobei die erste Korrektureinrichtung (S305, S306, S308, S309, S311) die erste Temperaturschätzung gemäß einer Differenz zwischen der geschätzten Temperatur des Abgases stromabwärts von dem Partikelfilter (3) und der tatsächlich erfassten Temperatur von dem Abgas stromabwärts von dem Partikelfilter (3) berechnet.