DE102004044732A1 - Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung in einem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Technologie bereitstellen, die es ermöglicht, eine unangemessen hohe Temperaturanhebung eines Filters noch verlässlicher in einem Verbrennungsmotor einzuschränken, der den Filter zum Ansammeln von Feststoffen in dem Auslassgas hat, der in dem Auslassdurchgang vorgesehen ist. Bei diesem Verfahren wird die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, verringert, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zum Leerlaufbetrieb während des Filterregenerationsprozesses gelangt. Danach wird die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, schrittweise erhöht, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich von dem Leerlaufbetrieb zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung als im Leerlaufbetrieb verlagert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein eine unangemessen hohe Filtertemperaturanhebung einschränkendes Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor, der mit dem Filter zum Ansammeln von Feststoffen (Schwebstoffe), die in dem Auslassgas enthalten sind, ausgerüstet ist, wobei der Filter in dem Auslassdurchgang vorgesehen ist.
  • Verbrennungsmotoren, die einen Filter haben, der in dem Auslassdurchgang vorgesehen ist, um Feststoffe, solche wie Ruß, anzusammeln, die in dem Auslassgas enthalten sind, sind bekannt. Bei dem Verbrennungsmotor, der einen Filter hat, wird ein Filterregenerationsprozess ausgeführt, wenn die Menge der Feststoffe, die sich an dem Filter ablagern, gleich oder größer als eine angesetzte Menge wird. Bei dem Filterregenerationsprozess wird die Temperatur zum Oxidieren und Entfernen der Feststoffe, die sich an dem Filter ablagern, angehoben.
  • Bei dem Filterregenerationsprozess besteht das Risiko, dass die Temperatur des Filters unangemessen hoch angehoben werden kann, nämlich durch die Wärme, die durch Oxidation der Feststoffe erzeugt wird, so dass die Wärmeschädigung des Filters beschleunigt wird oder der Filter geschmolzen werden kann. Im Hinblick auf dies besteht eine bekannte Technologie, bei welcher eine Treibstoffeinspritzung in der Form einer Nach-Einspritzung, basierend auf der Strömungsmenge des Auslassgases, reguliert wird, um die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas zu steuern, wodurch eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters eingeschränkt wird (siehe beispielsweise die japanische offengelegte Patentanmeldung mit der Nr. 2002-285897). Es besteht eine andere bekannte Technologie, bei welcher die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas verringert wird, wenn die Temperatur des Filters hoch ist und die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas hoch ist, wenn der Betriebszustand eines Verbrennungsmotors sich von einem Hochbelastungszustand zu einem Leerlaufzustand verlagert, wodurch eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters eingeschränkt wird (siehe beispielsweise die japanische Patentveröffentlichung mit der Nr. 5-11205). Es besteht weiter eine andere bekannte Technologie, bei welcher die Treibstoffeinspritzmenge der Voreinspritzung erhöht wird, wenn ein Verbrennungsmotor zu einem Betriebszustand gelangt, der die Einschränkung der Selbstzündung der Feststoffe, die sich an dem Filter ablagern, erfordert, wodurch eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters eingeschränkt wird (siehe beispielsweise die japanische offengelegte Patentanmeldung mit der Nr. 2003-172124).
  • Wie in dem Obigen beschrieben wird bei dem Verbrennungsmotor, der mit einem in dem Auslassdurchgang vorgesehenen Filter zum Ansammeln der Feststoffe, die in dem Auslassgas enthalten sind, aufgerüstet ist, die Sauerstoffkonzentration des Auslassgases zum Unterdrücken der Oxidation der Feststoffe verringert, wenn das Risiko einer unangemessen hohen Temperaturanhebung des Filters während des Filterregenerationsprozesses zu hoch wird, wodurch eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters eingeschränkt wird.
  • In dem Fall schreitet die Entfernung der Feststoffe von dem Filter kaum voran, während die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas gering gemacht wird. Folglich kann ein steiler Anstieg der Sauerstoffkonzentration eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters wegen einer rapiden Oxidation der Feststoffe, die an dem Filter ohne entfernt zu werden verbleiben, hervorgerufen werden, nachdem die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas verringert wird, selbst in dem Fall, bei welchem die Wahrscheinlichkeit einer unangemessen hohen Temperaturanhebung gering gemacht wurde.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des oben beschriebenen Problems gemacht. Die vorliegende Erfindung ist an einen Verbrennungsmotor gerichtet, der einen Filter zum Ansammeln von Feststoffen hat, die in dem Auslassgas enthalten sind und welcher in dem Auslassdurchgang vorgesehen ist, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Technologie zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung des Filters noch verlässlicher bereitzustellen.
  • Um die obige Aufgabe zu erreichen, setzt die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel ein.
  • Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in einen Filter strömt, schrittweise erhöht wird, falls sich die Wahrscheinlichkeit einer unangemessen hohen Temperaturanhebung verringert, während die Sauerstoffkonzentration des Auslassgases, das in den Filter strömt, gering gehalten wird, um eine Anhebung der Temperatur des Filters einzuschränken.
  • Noch genauer hat bei einem Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung der Verbrennungsmotor einen Filter, der an einem Auslassdurchgang vorgesehen ist, nämlich zum Ansammeln von Feststoffen, die in dem Auslassgas enthalten sind, wobei die Temperatur des Filters zum Oxidieren und Entfernen der Feststoffe, die sich an dem Filter ablagern, angehoben wird, wenn die Menge der Feststoffe, die sich an dem Filter ablagern, gleich oder größer als eine angesetzte Ablagerungsmenge wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, verringert wird, wenn ein Zustand hergestellt wird, bei welchem erwartet wird, das die Temperatur des Filters gleich oder größer als eine angesetzte Temperatur wird, während die Entfernung der Feststoffe von dem Filter durchgeführt wird, wobei die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, schrittweise erhöht wird, nachdem der Zustand endet.
  • Hierbei ist die angesetzte Ablagerungsmenge eine Menge, die kleiner ist als die Menge, die das Risiko einschließt, dass die Temperatur des Filters durch die Wärme, die durch die Oxidation der Feststoffe erzeugt wird, unangemessen hoch angehoben werden kann. Die angesetzte Ablagerungsmenge wird im Voraus durch Versuche usw. bestimmt. Die angesetzte Temperatur ist solch eine Temperatur, bei welcher bestimmt werden kann, wenn die Temperatur des Filters höher oder gleich der angesetzten Temperatur wird, dass eine unangemessen hohe Anhebung der Temperatur des Filters auftritt. Mit anderen Worten erhöht sich das Risiko, dass die Temperaturschädigung des Filters beschleunigt werden kann oder der Filter geschmolzen werden kann, wenn die Temperatur des Filters größer oder gleich der angesetzten Temperatur wird. Die angesetzte Temperatur wird ebenso im Voraus durch Versuche usw. bestimmt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt (welches als einströmendes Auslassgas nachstehend bezeichnet wird), zum Einschränken der Oxidation der Feststoffe verringert, wenn der Zustand, bei welchem erwartet wird, dass die Temperatur des Filters gleich oder größer als die angesetzte Temperatur wird, hergestellt wird. Als Folge kann eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters eingeschränkt werden.
  • Zusätzlich wird bei der vorliegenden Erfindung die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases schrittweise erhöht, wenn der Zustand, bei welchem erwartet wird, dass die Temperatur des Filters gleich oder höher als die angesetzte Temperatur wird, endet, während die Temperaturanhebung des Filters durch Verringerung der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases eingeschränkt wird.
  • Wie zuvor behandelt werden die Feststoffe, die an dem Filter zurückbleiben, rapide oxidiert, selbst wenn der Zustand, bei welchem erwartet wird, dass die Temperatur des Filters gleich oder höher als die angesetzte Temperatur wird, endet, falls die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Gases steil ansteigt. Folglich kann die Temperatur des Filters rapide angehoben werden und das Risiko einer unangemessen hohen Temperaturanhebung einstellt stellt sich ein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases schrittweise erhöht, wenn der Zustand, bei welchem erwartet wird, dass die Temperatur des Filters gleich oder größer als die angesetzte Temperatur wird, endet. Dementsprechend schreitet die Oxidation der Feststoffe schrittweise voran. Deshalb ist es möglich, eine steile Temperaturanhebung des Filters einzuschränken. Daher ist es möglich eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters einzuschränken.
  • Bei dem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases in zumindest dem Fall, bei welchem ein Katalysator, der eine Oxidationsfunktion hat und an dem Filter gehalten wird, und/oder dem Fall, bei welchem ein Katalysator, der eine Oxidationsfunktion hat, in dem Auslassdurchgang stromaufwärts des Filters vorgesehen ist, durch Einstellen von zumindest der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung, die in den Verbrennungsmotor während einer anderen Zeitspanne als der Haupttreibstoffeinspritzung durchgeführt wird, und/oder der Zugabemenge eines Reduktionsmittels, das zu dem Auslassgas stromaufwärts des Filters zugegeben wird, verringert oder erhöht werden.
  • Die Neben-Treibstoffeinspritzung ist eine Treibstoffeinspritzung, die während der Zeitspanne durchgeführt wird, bei welcher deren Einfluss auf die Motorbelastung des Verbrennungsmotors klein ist.
  • Wenn die Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung und/oder die Zugabemenge des Reduktionsmittels, das zu dem Auslassgas zugegeben wird, erhöht wird/werden, wird die Sauerstoffmenge, die bei der Oxidation des Treibstoffes und/oder des Reduktionsmittels verbraucht wird, erhöht werden. Folglich kann die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Auslassgas verringert werden. Andererseits wird sich die Sauerstoffmenge, die bei der Oxidation des Treibstoffes und/oder des Reduktionsmittels verbraucht wird, verringern. Folglich kann die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases angehoben werden.
  • In dem Fall, bei welchem die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases durch den oben beschriebenen Steuerprozess erhöht oder verringert wird, kann eine Neben-Treibstoffeinspritzmenge, mit welcher das Einstellen der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung (welche als Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge nachstehend bezeichnet wird) beabsichtigt wird, und eine Reduktionsmittelzugabemenge, mit welcher das Einstellen der Zugabemenge des Reduktionsmittels (welche als Soll-Reduktionsmittelzugabemenge nachstehend bezeichnet wird) beabsichtigt wird, basierend auf einem Zustand der Atmosphäre korrigiert werden.
  • Beispielsweise ist die Sauerstoffmenge, die in dem gleichen Volumen von Luft enthalten ist, kleiner als bei dem normalen Atmosphärendruckzustand oder dem normalen Atmosphärentemperaturzustand, wenn der Atmosphärendruck klein ist oder die Atmosphärentemperatur hoch ist. Im Hinblick auf dies werden in dem Fall, bei welchem der Atmosphärendruck klein ist oder die Atmosphärentemperatur hoch ist, die Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge und die Soll-Reduktionsmittelzugabemenge so korrigiert, dass diese kleiner als bei dem normalen Atmosphärendruckzustand oder dem normalen Atmosphärentemperaturzustand sind, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Gases auf eine gezielte Sauerstoffkonzentration einzustellen ist (welche als Soll-Sauerstoffkonzentration bezeichnet wird). Andererseits ist die Sauerstoffmenge, die in dem gleichen Luftvolumen enthalten ist, größer als bei dem normalen Temperaturzustand, wenn die Atmosphärentemperatur klein ist. Deshalb werden in dem Fall, bei welchem die Atmosphärentemperatur gering ist, die Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge und die Soll-Reduktionsmittelzugabemenge so korrigiert, dass diese größer gemacht werden als bei dem normalen Atmosphärentemperaturzustand, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases auf die gezielte Sauerstoffkonzentration einzustellen ist. Mit anderen Worten werden die Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge und die Soll-Reduktionsmittelzugabemenge durch Korrektur um so kleiner gemacht, je geringer der Atmosphärendruck ist oder je höher die Atmosphärentemperatur ist, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Gases auf die gezielte Sauerstoffkonzentration einzustellen ist.
  • Zusätzlich können die Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung und/oder die Zugabemenge des Reduktionsmittels, das zu dem Auslassgas zugegeben wird, schrittweise verringert werden, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases schrittweise erhöht wird, wobei die Verringerungsrate von diesen basierend auf zumindest dem Atmosphärendruck und/oder der Atmosphärentemperatur korrigiert werden kann.
  • Durch solch eine Korrektur kann die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases auf die Soll-Sauerstoffkonzentration noch genauer eingestellt werden. Daher kann die Temperatur des Filters mit verbesserter Genauigkeit gesteuert werden, wobei es deshalb möglich ist, eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters noch verlässlicher einzuschränken.
  • Wenn ein Katalysator, der eine Oxidationsfunktion hat, weder an dem Filter gehalten wird, noch in dem Auslassdurchgang stromaufwärts des Filters vorgesehen ist, wird die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases durch zumindest das Steuern eines Verbrennungszustands eines Verbrennungsmotors verringert oder erhöht.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann beim Steuern der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases die Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors zusätzlich zu der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung und/oder der Zugabemenge des eingestellten Reduktionsmittels gesteuert werden. Insbesondere wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases zu verringern ist, kann die Ansaugluftmenge verringert werden, wobei die Ansaugluftmenge erhöht werden kann, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases anzuheben ist.
  • Gemäß dem Obigen ist es ebenso durch Einstellen der Ansaugluftmenge in den Verbrennungsmotor möglich, die Einstellungsmenge der Neben-Treibstoffeinspritzmenge und/oder der Reduktionsmittelzugabemenge durch Erhöhen oder Verringern der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases zu verringern. Folglich ist es bei dem Prozess zum Verringern der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases möglich, die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases während der Einschränkung der Anhebung der Filtertemperatur mit der kleineren Neben-Treibstoffeinspritzmenge und/oder mit der kleineren Reduktionsmittelzugabemenge zu verringern. Deshalb ist es möglich, die Emission von unverbrannten Komponenten (d.h. Treibstoff und/oder Reduktionsmittel) zu der Atmosphäre einzuschränken, wobei ein Benzinverbrauch eingeschränkt werden kann.
  • Des Weiteren kann in dem Fall, bei welchem die Ansaugluftmenge ebenso durch Steuern der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases eingestellt wird, eine gezielte Ansaugluftmenge (welche nachstehend als Soll-Ansaugluftmenge bezeichnet wird) basierend auf einem Zustand der Atmosphäre korrigiert werden, nämlich wie bei der Neben-Treibstoffeinspritzmenge und der Reduktionsmittelzugabemenge.
  • In dem Fall kann die Ansaugluftmenge schrittweise erhöht werden, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases schrittweise zu erhöhen ist, wobei die Erhöhungsrate von dieser basierend auf zumindest dem Atmosphärendruck und/oder der Atmosphärentemperatur korrigiert werden kann.
  • Durch solch eine Korrektur kann die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases auf die Soll-Sauerstoffkonzentration noch genauer eingestellt werden, wie bei dem obigen Prozess. Daher kann die Temperatur des Filters mit verbesserter Genauigkeit gesteuert werden, wobei es deshalb möglich ist, eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters noch verlässlicher einzuschränken.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann die Herstellung des Zustands, bei welchem erwartet wird, dass die Temperatur des Filters gleich oder größer als die angesetzte Temperatur wird, beispielsweise der Zeit entsprechen, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zum Leerlaufbetrieb wird. Aus diesem Grund verringert sich die Wärmemenge, die durch Oxidation der Feststoffe erzeugt wird, die durch das Auslassgas weggetragen werden (welche als Menge der entfernten Wärme nachstehend bezeichnet wird) mit einer Verringerung der Strömungsmenge des Auslassgases, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zum Leerlaufbetrieb wird, wobei die Temperatur des Filters deshalb leicht anzuheben ist.
  • Des Weiteren kann bei der vorliegenden Erfindung das Enden des Zustands, bei welchem erwartet wird, dass die Temperatur des Filters gleich oder größer als die angesetzte Temperatur wird, beispielsweise der Zeit entsprechen, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors ein Betriebszustand mit einer Motorbelastung wird, die höher als der Leerlaufbetrieb ist. Aus diesem Grund steigt die Menge der entfernten Wärme mit einem Anstieg der Strömungsmenge des Auslassgases an, wenn die Motorbelastung des Verbrennungsmotors hoch wird, wobei sich die Temperatur des Filters deshalb kaum anhebt.
  • Im Zusammenhang mit diesem kann die Zeit, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors ein Niederbelastungszustand wird, bei welchem die Strömungsmenge des Auslassgases so gering ist, dass die Temperatur des Filters leicht anzuheben ist, als die Herstellung des zuvor erwähnten Zustands interpretiert werden, selbst wenn der Verbrennungsmotor nicht im Leerlaufbetrieb ist. Zusätzlich kann die Zeit, wenn sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors von einem solchen Niederbelastungszustand zu einem Hochbelastungszustand verlagert, als das Enden des zuvor erwähnten Zustands interpretiert werden.
  • Wenn die Ansaugluftmenge in den Verbrennungsmotor größer oder gleich einer angesetzten Ansaugluftmenge nach dem Enden des Zustands wird, bei welchem erwartet wird, dass die Temperatur des Filters gleich oder größer als die angesetzte Temperatur wird, kann die Einschränkung eines Anstiegs der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases unterdrückt werden.
  • Wenn die Ansaugluftmenge ansteigt, wird die Strömungsmenge des Auslassgases ebenso ansteigen. Deshalb steigt die Menge der entfernten Wärme ebenso an. Hier ist die angesetzte Ansaugluftmenge solch eine Menge, bei welcher die Strömungsmenge des Auslassgases größer oder gleich als die angesetzte Strömungsmenge des Auslassgases wird, wenn die Ansaugluftmenge größer oder gleich als die angesetzte Ansaugluftmenge wird. Die angesetzte Strömungsmenge des Auslassgases ist solch eine Strömungsmenge, bei welcher die Menge der entfernten Wärme größer oder gleich der Wärmemenge wird, die durch die Oxidation der Feststoffe erzeugt wird, wenn die Strömungsmenge des Auslassgases größer oder gleich der angesetzten Strömungsmenge des Auslassgases wird. Wenn die Menge der entfernten Wärme größer als die Wärmemenge wird, die durch die Oxidation der Feststoffe erzeugt wird, tritt eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters kaum auf, selbst wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases zu einem gewissen Ausmaß ansteigt.
  • Im Hinblick auf das Obige wird die Einschränkung eines Anstiegs der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases bei dem obigen Steuerprozess unterdrückt, wenn die Ansaugluftmenge größer oder gleich der angesetzten Ansaugluftmenge wird. Mit anderen Worten wird ein Steuerprozess zum Einschränken eines steilen Anstiegs der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases unterdrückt. Durch dieses Merkmal ist es möglich, den Steuerprozess zu einem normalen Steuerprozess in einem früheren Stadium zu ändern. Folglich ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas in einem früheren Stadium zu erhöhen, während eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters eingeschränkt wird. Deshalb kann die Emission von unverbrannten Komponenten (d.h. Treibstoff und/oder Reduktionsmittel) zu der Atmosphäre eingeschränkt werden. Zusätzlich kann das entfernen der Feststoffe von dem Filter früher wieder begonnen werden, wenn der Filterregenerationsprozess fortgesetzt wird. Des Weiteren kann in dem Fall, bei welchem die Steuerung zum Einschränken eines Anstiegs der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases durch die Neben-Treibstoffeinspritzung oder durch die Zugabe von Treibstoff zu dem Auslassgas durchgeführt wird, der Benzinverbrauch eingeschränkt werden.
  • Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der Folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gemacht wird leicht ersichtlich.
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  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die die schematische Ausführung eines Verbrennungsmotors, dessen Ansaug-, Auslasssystem und dessen Steuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Zeit-Diagramm während eines Filterregenrationsprozesses, das Änderungen der Temperatur eines Filters, der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases und der Motorbelastung des Verbrennungsmotors zeigt.
  • 3 ist ein Flussdiagramm einer Steuerprozedur zum Erhöhen der Sauerstoffkonzentration des ausströmenden Auslassgases, wenn sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors von einem Leerlaufzustand zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung während des Filterregenerationsprozesses verlagert.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das Verfahren zur Einschränkung eines ungemessen hohen Temperaturanstiegs eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • Hierbei wird die Beschreibung für den Fall ausgerichtet, bei welchem die vorliegende Erfindung bei einem Dieselmotor zum Antreiben von Fahrzeugen angewandt wird. 1 ist eine Ansicht, die die schematische Ausführung eines Verbrennungsmotors, dessen Ansaug-, Auslasssystem und dessen Steuersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Der Verbrennungsmotor 1 ist ein Dieselmotor zum Antreiben von Fahrzeugen. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Ansaugdurchgang 4 und einem Auslassdurchgang 2 verbunden. In dem Ansaugdurchgang 4 sind ein Luftstrommesser 11 und ein Drosselventil 8 vorgesehen. Andererseits sind ein Partikelfilter 3 (welcher einfach als Filter 3 nachstehend bezeichnet wird) zum Ansammeln von Feststoffen, solchen wie Ruß, das in dem Auslassgas enthalten ist, und ein Oxidationskatalysator 6, der stromaufwärts des Filters 3 angeordnet ist, in dem Auslassdurchgang 2 vorgesehen. Anstelle der Bereitstellung des Oxidationskatalysators 6 in dem Auslassdurchgang 2 stromaufwärts des Filters 3, kann ein Oxidationskatalysator an dem Filter 3 betrieben werden. Als Oxidationskatalysator 6 kann jeglicher Katalysator verwendet werden, welcher eine Oxidationsfunktion hat. Z.B. kann der Oxidationskatalysator 6 ein NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator sein.
  • An einer Position stromaufwärts des Oxidationskatalysators 6 ist ein Treibstoffzugabeventil 5 zum Zugeben von Treibstoff zu dem Auslassgas an dem Auslassdurchgang 2 vorgesehen, der als ein Reduktionsmittel dient. Bei einer Position stromabwärts des Filters 3 ist ein Auslassgastemperatursensor 7 zum Ausgeben eines elektrischen Signals an dem Auslassdurchgang 2 vorgesehen, das auf die Temperatur des Auslassgases, das in dem Auslassdurchgang 2 strömt, hinweist.
  • Mit dem Verbrennungsmotor 1, der die oben beschriebene Anordnung hat, ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10 verknüpft. Die ECU 10 ist eine Einheit zum Steuern des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 oder den Aufforderungen des Fahrers. Die ECU 10 ist mit verschiedenen Sensoren, solchen wie dem Luftstrommesser 11, dem Auslassgastemperatursensor 7, einem Gaspedalpositionssensor 9, der ein elektrisches Signal ausgibt, das auf die Gaspedalposition hinweist, einen Atmosphärentemperatursensor 12 (Lufttemperatur), der ein elektrisches Signal ausgibt, das auf die Atmosphärentemperatur hinweist, und einem Atmosphärendrucksensor 13 verbunden, der ein elektrisches Signal ausgibt, das auf den Atmosphärendruck hinweist. Die Ausgabesignale von den verschiedenen Sensoren werden in die ECU 10 eingegeben. Die ECU 10 leitet die Motorbelastung des Verbrennungsmotors 1 von dem Ausgabewert des Gaspedalpositionssensors 9 her und schätzt die Temperatur des Filters 3 basierend auf dem Ausgabewert des Auslassgastemperatursensors 7. Zusätzlich ist die ECU 10 mit dem Treibstoffzugabeventil 5 und den Treibstoffeinspritzventilen des Verbrennungsmotors 1 etc. elektrisch verbunden. Daher werden diese durch die ECU 10 gesteuert.
  • In diesem Ausführungsbeispiel führt die ECU 10 einen Filterregenerationsprozess aus, wenn die Menge der Feststoffe, die sich an dem Filter 3 ablagern, gleich ist oder größer als eine angesetzte Ablagerungsmenge wird. Bei diesem Prozess steuert die ECU 10 die Treibstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor 1, die Treibstoffzugabe durch das Treibstoffzugabeventil 5 oder andere Faktoren zum Anheben der Temperatur des Filters 3, wodurch die Feststoffe oxidiert und entfernt werden, die sich an dem Filter 3 ablagern. Die angesetzte Ablagerungsmenge ist eine Menge, die kleiner als die Menge ist, die das Risiko einschließt, dass die Temperatur des Filters durch die Wärme unangemessen hoch angehoben werden kann, die durch die Oxidation der Feststoffe erzeugt wird. Die angesetzt Ablagerungsmenge wird im Voraus durch Versuche usw. bestimmt. Der Filterregenerationsprozess kann jede vorbestimmte Zeitspanne oder jede vorbestimmte Laufstrecke ausgeführt werden.
  • Als nächstes wird ein Steuerprozess der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases bei dem Filterregenerationsprozess in diesem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 ist ein Zeit-Diagramm während des Filterregenerationsprozesses, das Veränderungen der Temperatur des Filters 3, der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases und der Motorbelastung des Verbrennungsmotors zeigt.
  • Während des Filterregenerationsprozesses wird die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases hoch festgelegt, um die Oxidation der Feststoffe zu fördern. Zusätzlich wird der Filter 3 auf eine hohe Temperatur angehoben. Dabei wird die Temperatur des Filters 3 schrittweise angehoben, um eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters 3 einzuschränken. Zur Zeit (1) in 2 verlagert sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zum Leerlaufzustand. Sobald der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich zum Leerlaufbetrieb verlagert, verringert sich die Motorbelastung des Verbrennungsmotors, wobei sich die Ansaugluftmenge ebenso verringert. Des Weiteren verringert sich ebenso mit der Verringerung der Ansaugluftmenge die Strömungsmenge des Auslassgases. Da die Verringerung der Strömungsmenge des Auslassgases in einer Verringerung der Menge der entfernten Hitze resultiert, hebt sich die Temperatur des Filters 3 an und das Risiko einer unangemessen hohen Temperaturanhebung ergibt sich. In Hinblick auf dies wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases verringert, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich zum Leerlaufbetrieb verlagert. Mit der Verringerung der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases wird die Oxidation der Feststoffe in dem Filter 3 verzögert, so dass ein Anstieg der Temperatur des Filters eingeschränkt wird. Daher ist es möglich, eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters 3 einzuschränken.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases verringert, nämlich durch verkleinern der Öffnung des Drosselventils 8, und zusätzlich durch Erhöhen der Neben-Treibstoffeinspritzmenge in den Verbrennungsmotor 1. Die Neben-Treibstoffeinspritzung ist eine Treibstoffeinspritzung, die während der Zeitspanne ausgeführt wird, bei welcher dessen Einfluss auf die Motorbelastung des Verbrennungsmotors klein ist. Mit der Verkleinerung der Öffnung des Drosselventils 8 wird die Ansaugluftmenge verringert. Folglich wird die Sauerstoffkonzentration des Auslassgases, das von dem Verbrennungsmotor 1 ausgelassen wird, verringert. Mit dem Erhöhen der Menge des Treibstoffs, der durch die Neben-Treibstoffeinspritzung eingespritzt wird, wird die Sauerstoffmenge, die bei der Oxidation des Treibstoffs durch den Oxidationskatalysator 6 verbraucht wird, erhöht. Daher wird die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases weiter verringert. Gemäß dem Obigen kann die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Gases durch Ändern der Öffnung des Drosselventils 8 und der Neben-Treibstoffeinspritzmenge gesteuert werden.
  • In Verbindung mit dem Obigen kann die Neben-Treibstoffeinspritzung durch eine VIGOM-Einspritzung durchgeführt werden, die nahe des oberen Totpunkts bei dem Auslasshub durchgeführt wird, und weiter durch eine Nacheinspritzung, die bei dem Expansionshub oder dem Auslasshub nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird. Dies rührt daher, dass der Treibstoff, der durch die VIGOM-Einspritzung und die Nach-Einspritzung eingespritzt wird, kaum der Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 1 ausgesetzt wird. Ein zusätzlicher Grund ist, dass die Zündbarkeit des Luft-Treibstoffgemischs in der Verbrennungskammer verbessert wird und die Verringerung der Ansaugluftmenge gefördert wird, wenn die VIGOM-Einspritzung durchgeführt wird.
  • Zusätzlich steigt mit dem Anstieg der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung die Wärmemenge, die durch Oxidation des Treibstoffs durch den Oxidationskatalysator 6 erzeugt wird, an, so dass das Risiko einer Anhebung der Temperatur des Filters 3 sich ergibt. Im Hinblick auf dies kann die Ansaugluftmenge zur Zeit der Neben-Treibstoffeinspritzung verringert werden, um die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases zu verringern, während die Einspritzmenge bei der Nebeneinspritzung eingeschränkt wird. Jedoch kann die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases lediglich durch Erhöhen der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung in dem Fall verringert werden, bei welchem der Filter 3 eine hohe Wärmebeständigkeitstemperatur hat.
  • Des Weiteren kann die Treibstoffzugabemenge durch das Treibstoffzugabeventil 5 erhöht werden, anstelle der Erhöhung der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung. Alternativ können sowohl die Treibstoffzugabemenge durch das Treibstoffzugabeventil 5 und die Neben-Treibstoffeinspritzmenge erhöht werden.
  • Als nächstes wird der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 zur Zeit (2) in 2 von dem Leerlaufbetrieb zu einem Betriebszustand verlagert, bei welchem die Motorbelastung höher ist, als im Leerlaufbetrieb. Sobald der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich zu einem Betriebszustand verlagert, bei welchem die Motorbelastung höher ist als im Leerlaufbetrieb, erhöht sich die Ansaugluftmenge. Dann steigt ebenso die Strömungsmenge des Auslassgases mit dem Anstieg der Ansaugluftmenge an.
  • Da der Anstieg der Strömungsmenge des Auslassgases in einem Anstieg der Menge der entfernten Wärme resultiert, ist es schwierig, die Temperatur des Filters 3 anzuheben. Da die Entfernung der Feststoffe von dem Filter 3 wenig während der Zeitspanne vorangeschritten ist, bei welcher die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases gering festgelegt wurde (die Zeitspanne zwischen der Zeit (1) und der Zeit (2) in 2), werden die Feststoffe jedoch, die an dem Filter 3 ohne entfernt zu werden verbleiben, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Auslassgas rapide zu dieser Zeit ansteigt, rapide oxidiert, so dass sich die Temperatur des Filters steil anheben kann und diese eine unangemessen hohe Temperaturanhebung bewirkt.
  • In Anbetracht des Obigen wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases schrittweise erhöht, wie in der Zeitspanne zwischen (2) und (3) in 2 ersichtlich, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich zu einem Betriebszustand verlagert, bei welchem die Motorbelastung höher ist als im Leerlaufbetrieb. Wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases schrittweise erhöht wird, wird die Oxidation der Feststoffe in dem Filter 3 nicht steil voranschreiten, sondern schrittweise. Deshalb wird eine steile Temperaturanhebung eingeschränkt. Folglich ist es möglich, eine unangemessen hohe Temperaturanhebung noch verlässlicher einzuschränken. In Verbindung mit dem Obigen ist die Temperatur, die durch die gestrichelte Linie A in 2 angegeben wird, das Kriterium für die unangemessen hohe Temperaturanhebung. Und zwar wird bestimmt, dass die unangemessen hohe Temperaturanhebung auftritt, wenn die Temperatur des Filters sich auf diese Temperatur anhebt. Deshalb wird, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases bei dem Anlass erhöht wird, bei welchem sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 von dem Leerlaufbetrieb zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung verlagert, dessen Anstiegsmenge pro Zeiteinheit, und zwar die Anstiegsrate der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases auf solch eine Weise gesteuert, dass die Temperatur des Filters nicht die Temperatur erreicht, die durch die gestrichelte Linie A in 2 angegeben wird.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases schrittweise erhöht, nämlich durch mindestens das schrittweise Vergrößern der Öffnung des Drosselventils 8 und/oder durch das schrittweise Verringern der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung.
  • Wenn sich die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 1 vom Leerlaufbetrieb zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung verlagert, wird sich die Ansaugluftmenge mit dem Anstieg der Motorbelastung erhöhen. Als Folge erhöht sich die Strömungsmenge des Auslassgases, wobei sich ebenso die Menge der entfernten Wärme erhöht. Dann erreicht die Ansaugluftmenge eine angesetzte Ansaugluftmenge zur Zeit (3) in 2. Die angesetzte Ansaugluftmenge ist solch eine Menge, bei welcher die Strömungsmenge des Auslassgases größer oder gleich einer angesetzten Strömungsmenge des Auslassgases wird, wenn die Ansaugluftmenge gleich oder größer als die angesetzte Ansaugluftmenge wird. Die angesetzte Strömungsmenge des Auslassgases ist solch eine Strömungsmenge, bei welcher die Menge der entfernten Wärme größer oder gleich der Wärmemenge wird, die durch die Oxidation der Feststoffe erzeugt wird, wenn die Strömungsmenge des Auslassgases größer oder gleich der angesetzten Strömungsmenge des Auslassgases wird. Wenn die Menge der entfernten Wärme größer oder gleich der Wärmemenge wird, die durch die Oxidation der Feststoffe erzeugt wird, beginnt die Temperatur des Filters 3 zu sinken. Somit tritt eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters kaum auf, selbst wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases zu einem gewissen Ausmaß ansteigt.
  • Im Hinblick auf das Obige wird die Einschränkung des Anstiegs der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases bei diesem Ausführungsbeispiel verhindert, wenn die Ansaugluftmenge zu der angesetzten Ansaugluftmenge ansteigt. Mit anderen Worten wird ein Steuerprozess zum Einschränken einer steilen Erhöhung der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases unterdrückt. Insbesondere wird ein Steuerprozess zum Realisieren einer schrittweisen Vergrößern der Öffnung des Drosselventils 8 zum Einschränken eines steilen Anstiegs der Ansaugluftmenge und/oder ein Steuerprozess zum realisieren einer schrittweisen Verringerung der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung zum Einschränken einer steilen Verringerung bei der Neben-Treibstoffeinspritzmenge unterdrückt, wobei der Steuerprozess zu einem normalen Steuerprozess geändert wird.
  • Durch das Verhindern der Einschränkung des Anstiegs der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases zur Zeit (3) in 2 ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas zu einem früheren Stadium zu erhöhen, während eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters 3 eingeschränkt wird. Deshalb kann eingeschränkt werden, dass unverbrannte Komponenten (oder Treibstoff), zu der Atmosphäre emittiert werden, da es möglich ist, die Neben-Treibstoffeinspritzmenge steil zu verringern oder die Neben-Treibstoffeinspritzung anzuhalten. Zusätzlich kann die Entfernung der Feststoffe von dem Filter 3 zu einem früheren Stadium wieder aufgenommen werden, wenn der Filterregenerationsprozess fortgesetzt wird. Zusätzlich kann der Benzinverbrauch verringert werden.
  • Wie oben beschrieben wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Ansaugluftmenge durch Verkleinern der Öffnung des Drosselventils 8 verringert, wobei die Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung zur Zeit (1) in 2 erhöht wird, um die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases zu verringern. In diesem Prozess wird eine Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge und eine Soll-Ansaug-Luftmenge zum Realisieren einer Soll-Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases basierend auf dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der Temperatur des Filters 3 berechnet.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge und die Soll-Ansaugluftmenge weiter basierend auf zumindest der Atmosphärentemperatur, die durch den Atmosphärentemperatursensor 12 erfasst wird und/oder dem Atmosphärendruck, der durch den Atmosphärendrucksensor 13 erfasst wird, korrigiert werden.
  • Insbesondere in dem Fall, bei welchem der Atmosphärendruck gering ist oder die Atmosphärentemperatur hoch ist, werden die Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge und die Soll-Reduktionsmittelzugabemenge durch die Korrektur verringert, da in diesem Fall die Sauerstoffmenge, die in dem gleichen Volumen von Luft enthalten ist, relativ gering ist, verglichen mit dem Fall, bei welchem der Atmosphärendruck oder die Atmosphärentemperatur normal ist. Andererseits werden in dem Fall, bei welchem die Atmosphärentemperatur gering ist, die Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge und die Soll- Reduktionsmittelzugabemenge durch die Korrektur erhöht, da in diesem Fall die Sauerstoffmenge, die in dem gleichen Volumen von Luft enthalten ist, relativ groß ist, verglichen mit dem Fall, bei welchem die Atmosphärentemperatur normal ist.
  • Durch die oben beschriebene Korrektur ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases auf die Soll-Sauerstoffkonzentration mit verbesserter Genauigkeit zu regeln. Dementsprechend ist es möglich, die Temperatur des Filters noch genauer zu steuern, wobei dadurch eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters 3 noch verlässlicher eingeschränkt werden kann.
  • In der Zeitspanne von der Zeit (2) zu der Zeit (3) in 2 können die Rate des schrittweisen Anstiegs der Ansaugluftmenge und die Rate der schrittweisen Verringerung der Neben-Treibstoffeinspritzmenge basierend auf zumindest der Atmosphärentemperatur und/oder dem Atmosphärendruck korrigiert werden, wie bei dem oben beschriebenen Fall.
  • In dem Prozess zum Steuern der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases wird wie oben beschrieben die Menge des Treibstoffs, der durch das Treibstoffzugabeventil 5 zugegeben wird, auf eine Weise gesteuert, die ähnlich zu der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung ist, falls die Treibstoffzugabe durch das Treibstoffzugabeventil 5 anstelle von oder zusätzlich zu der Neben-Treibstoffeinspritzung durchgeführt wird.
  • Die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases kann erhöht oder verringert, nämlich durch Steuern eines Verbrennungszustands des Verbrennungsmotors 1 ohne das Ausführen der Neben-Treibstoffeinspritzung oder der Treibstoffzugabe durch das Treibstoffzugabeventil 5.
  • Im Folgenden wird eine Steuerprozedur zum Erhöhen der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases mit Bezug auf das Flussdiagramm von 3 beschrieben, nämlich wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich vom Leerlaufbetrieb zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung während des Filterregenerationsprozesses verlagert. Die Steuerprozedur, die in 3 gezeigt ist, ist in der ECU 10 im Voraus abgespeichert und wird jedes Mal ausgeführt, wenn die Kurbelwelle um einen angesetzten Winkel dreht.
  • Bei dieser Prozedur bestimmt die ECU 10 zuerst in S101, ob der Filterregenerationsprozess derzeit in Ausführung ist, oder nicht. Wenn eine zustimmende Bestimmung in Schritt S101 gemacht wird, schreitet der Steuerfluss zu Schritt S102 voran, wohingegen die Ausführung dieser Prozedur abgeschlossen wird, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S101 gemacht wird.
  • In S102 bestimmt die ECU 10, ob der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich vom Leerlaufbetrieb zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung verlagert hat, oder nicht. Wenn eine Zustimmende Bestimmung in Schritt S102 gemacht wird, schreitet der Steuerfluss zu Schritt S103 voran, wohingegen die Ausführung dieser Prozedur abgeschlossen wird, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S102 gemacht wird.
  • In S103 berechnet die ECU 10 in dem Fall, bei welchem die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases durch Erhöhen der Ansaugluftmenge erhöht wird, die Anstiegsrate der Ansaugluftmenge basierend auf dem Atmosphärendruck und der Atmosphärentemperatur, wobei in dem Fall, bei welchem die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases durch Verringern der Neben-Treibstoffeinspritzmenge verringert wird, die ECU die Verringerungsrate der Neben-Treibstoffeinspritzmenge basierend auf dem Atmosphärendruck und der Atmosphärentemperatur berechnet.
  • Als nächstes schreitet der Prozess der ECU 10 zu S104 voran, bei welchem die ECU 10 zumindest den Steuerprozess zum schrittweisen Erhöhen der Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit der Anstiegsrate, die in S103 berechnet wird, und/oder den Steuerprozess zum schrittweisen Verringern der Neben-Treibstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Verringerungsrate, die in S103 berechnet wird, startet, um die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases schrittweise zu erhöhen.
  • Als nächstes schreitet der Prozess der ECU zu S105 voran, bei welchem bestimmt wird, ob die Ansaugluftmenge größer oder gleich als eine angesetzte Ansaugluftmenge ist, oder nicht. Wenn eine zustimmende Bestimmung in Schritt S205 gemacht wird, schreitet der Steuerfluss zu Schritt S106 voran, wohingegen die Ausführung dieser Prozedur abgeschlossen wird, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S105 gemacht wird.
  • In S106 hebt die ECU 10 die Einschränkung der Anstiegsrate der Ansaugluftmenge und/oder der Verringerungsrate bei der Neben-Treibstoffeinspritzmenge auf. Mit anderen Worten verhindert die ECU 10 die Einschränkung eines Anstiegs der Sauerstoffkonzentration des einströmenden Auslassgases durch Unterdrücken des Steuerprozesses zum Einschränken eines rapiden Anstiegs der Ansaugluftmenge und/oder des Steuerprozesses zum Einschränken einer rapiden Verringerung der Neben-Treibstoffeinspritzmenge und durch Ändern des Steuerprozesses zu einem normalen Steuerprozess. Dann schließt die ECU 10 die Ausführung dieser Prozedur ab.
  • Durch die oben beschriebene Steuerprozedur kann eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters durch rapides Ausführen der Oxidation der Feststoffe in dem Filter 3 noch verlässlicher eingeschränkt werden, selbst wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich von dem Leerlaufbetrieb zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung verlagert. Zusätzlich ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas zu einem früheren Stadium zu erhöhen, während eine unangemessen hohe Temperaturanhebung des Filters eingeschränkt wird.
  • Gemäß dem Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine unangemessen hohe Temperaturanhebung eines Filters noch verlässlicher einzuschränken.
  • Während die Erfindung im Hinblick auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, werden jene Fachmänner erkennen, dass die Erfindung mit Abwandlungen innerhalb des Kerns und des Umfangs der beiliegenden Ansprüche ausgeübt werden kann.
  • Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung in einem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Technologie bereitstellen, die es ermöglicht, eine unangemessen hohe Temperaturanhebung eines Filters noch verlässlicher in einem Verbrennungsmotor einzuschränken, der den Filter zum Ansammeln von Feststoffen in dem Auslassgas hat, der in dem Auslassdurchgang vorgesehen ist. Bei diesem Verfahren wird die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, verringert, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zum Leerlaufbetrieb während des Filterregenerationsprozesses gelangt. Danach wird die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, schrittweise erhöht, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich von dem Leerlaufbetrieb zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung als im Leerlaufbetrieb verlagert.

Claims (11)

  1. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor einen Filter zum Ansammeln von Feststoffen, die in dem Auslassgas enthalten sind, hat, der in einem Auslassdurchgang vorgesehen ist, wobei die Temperatur des Filters zum Oxidieren und Entfernen der Feststoffe, die sich an dem Filter ablagern, angehoben wird, wenn die Menge der Feststoffe, die sich an dem Filter ablagern, gleich oder größer als eine angesetzte Ablagerungsmenge wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffkonzentration des Auslassgases, das in den Filter strömt, verringert wird, wenn ein Zustand, bei welchem erwartet wird, dass die Temperatur des Filters gleich oder größer als eine angesetzte Temperatur wird, hergestellt wird, während die Entfernung der Feststoffe von dem Filter ausgeführt wird, wobei die Sauerstoffkonzentration des Auslassgases, das in den Filter strömt, schrittweise erhöht wird, nachdem der Zustand endet.
  2. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffkonzentration des Auslassgases, das in den Filter strömt, durch Steuern eines Verbrennungszustands in dem Verbrennungsmotor verringert oder erhöht wird.
  3. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor mit einem Katalysator vorgesehen ist, der eine Oxidationsfunktion hat, wobei der Katalysator in zumindest dem Zustand, bei welchem dieser an dem Filter gehalten wird, und/oder dem Zustand, bei welchem dieser stromaufwärts des Filters in dem Auslassdurchgang vorgesehen ist, vorgesehen ist; und die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, durch Einstellen von zumindest der Einspritzmenge bei einer Neben-Treibstoffeinspritzung, die bei dem Verbrennungsmotor während einer anderen Zeitspanne als die der Haupttreibstoffeinspritzung durchgeführt wird, und/oder der Zugabemenge eines Reduktionsmittels, das zu dem Auslassgas stromaufwärts des Filters zugegeben wird, verringert oder erhöht wird.
  4. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge, die als eine Vorgabe zum Einstellen der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung dient, und eine Soll-Reduktionsmittelzugabemenge, die als eine Vorgabe zum Einstellen der Zugabemenge des Reduktionsmittels dient, basierend auf einem Zustand der Atmosphäre korrigiert werden.
  5. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Neben-Treibstoffeinspritzmenge und die Soll-Reduktionsmittelzugabemenge umso geringer gemacht werden, je geringer der Atmosphärendruck ist oder je höher die Atmosphärentemperatur ist.
  6. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung und/oder die Zugabemenge des Reduktionsmittels, das zu dem Auslassgas zugegeben wird, schrittweise verringert wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, schrittweise erhöht wird, wobei die Verringerungsrate von diesen basierend auf zumindest dem Atmosphärendruck und/oder der Atmosphärentemperatur korrigiert wird.
  7. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffkonzentration des Auslassgases, das in den Filter strömt, durch Einstellen der Ansaugluftmenge in den Verbrennungsmotor zusätzlich zur Einstellung der Einspritzmenge bei der Neben-Treibstoffeinspritzung und/oder der Zugabemenge des Reduktionsmittels verringert oder erhöht wird; und eine Soll-Ansaugluftmenge, die als eine Vorgabe zum Einstellen der Ansaugluftmenge dient, basierend auf einem Zustand der Atmosphäre korrigiert wird.
  8. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugmenge schrittweise erhöht wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, schrittweise erhöht wird, wobei die Erhöhungsrate von dieser basierend auf zumindest dem Atmosphärendruck und/oder der Atmosphärentemperatur korrigiert wird.
  9. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Zustands der Zeit entspricht, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zum Leerlaufbetrieb wird, wobei das Enden des Zustands der Zeit entspricht, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu einem Betriebszustand mit einer höheren Motorbelastung als im Leerlaufbetrieb wird.
  10. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Zustands der Zeit entspricht, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors ein Niederbelastungsbetrieb wird, bei welcher die Strömungsmenge des Auslassgases, das in den Filter strömt, so gering ist, dass die Temperatur des Filters leicht anzuheben ist, wobei das Enden des Zustands der Zeit entspricht, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich von dem Niederbelastungsbetrieb, bei welchem die Strömungsmenge des Auslassgases, das in den Filter strömt, so gering ist, dass die Temperatur des Filters geeignet zum Anheben ist, zu einem Hochbelastungsbetrieb verlagert.
  11. Ein Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschränkung eines Anstiegs der Sauerstoffkonzentration in dem Auslassgas, das in den Filter strömt, verhindert wird, wenn die Ansaugluftmenge in den Verbrennungsmotor größer oder gleich einer angesetzten Ansaugluftmenge nach dem Enden des Zustands wird.
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