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Die
Erfindung bezieht sich auf Abgassteuervorrichtungen und Abgassteuerverfahren
gemäß den oberbegriffen
der unabhängigen
Patentansprüche.
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Im
Allgemeinen ist es bei einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem
Dieselmotor, der in einen Automobil oder dergleichen eingesetzt
wird, erforderlich gewesen, Partikel, das heißt Partikelmaterial (nachstehend
als PM bezeichnet), zu beseitigen, die in dem Abgas enthalten sind.
Um einer derartigen Aufforderung zum Beseitigen der PM zu begegnen, ist
ein Partikelfilter (nachstehend einfach als Filter bezeichnet) vorgeschlagen
worden, der in einem Abgaskanal des Motors vorgesehen ist.
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Der
Filter ist aus einem multiporösen
Material ausgebildet, das eine Vielzahl von Poren darin ausgebildet
hat, um das PM, das in dem Abgas enthalten ist, bei Durchlaufen
dieser Poren aufzufangen. Da das PM zunehmend an dem Filter abgelagert wird,
wird die Größe des Abgasdurchflussweges
in dem Filter verringert, was den Widerstand gegen die Abgasströmung erhöht. Wenn
eine übermäßige Menge
an PM an dem Filter abgelagert ist, ist der Druck des Abgases erhöht und dementsprechend
der Leistungsausgang des Motors verringert. Es ist notwendig, einen
Filterreinigungsprozess, der eine PM-Abfangfähigkeit des Filters durch Beseitigen
des PM, das an dem Filter abgelagert ist, durch Oxidation auszuführen.
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Der
Filterreinigungsprozess ist im Allgemeinen durch Erhöhen der
Temperatur des Filters in einem Temperaturbereich, der eine Oxidation
des PM erlaubt, von 500°C
auf 700°C
und Schaffen einer Oxidationsatmosphäre mit überschüssigem Sauerstoff innerhalb
des Filters, um das PM durch Oxidation zu beseitigen, ausgeführt worden.
In dem üblichen
Filterreinigungsprozess wird eine Differenz der Drücke in dem
Abgaskanal zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite
des Filters, das heißt
ein Differenzdruck, erfasst. Wenn der Differenzdruck einen vorgegebenen
Wert überschreitet, wird
abgeschätzt,
dass die Menge an abgelagertem PM die Höhe erreicht, die für den Filterreinigungsprozess
erforderlich ist, und der Filterreinigungsprozess wird gestartet.
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In
dem vorstehend genannten Filterreinigungsprozess wird die Menge
an abgelagertem PM nur basierend auf der Differenz des Drucks zwischen der
stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen Seite
des Filters abgeschätzt.
Dementsprechend kann ein derartiger Differenzdruck nur unter der
Bedingung erfasst werden, in der die Menge an Abgas, die durch den
Filter gelangt, nicht schwankt, zum Beispiel bei einem stationären Motorbetriebszustand. Wenn
ein anderer Motorbetriebszustand als der stationäre Betriebszustand für einen
erweiterten Zeitraum fortgesetzt wird, kann der Differenzdruck des Filters
nicht genau erfasst werden. Dies kann eine übermäßige Menge des PM, das an dem
Filter abgelagert wird, verursachen, während der Filterreinigungsprozess über einen
verlängerten
Zeitraum unausgeführt
bleibt. Wenn der Filterreinigungsprozess in dem Zustand ausgeführt wird,
in dem die übermäßige Menge
des PM abgelagert wird, kann eine große Menge des PM beseitigt werden.
Dies kann den Filter übermäßig erhitzen,
so dass er beschädigt wird.
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Um
dem vorstehend beschriebenen Nachteil des üblichen Filterreinigungsprozesses
zu begegnen ist eine Technologie zum genauen Abschätzen des Verstopfungsgrades
des Filters (PM-Ablagerungsmenge) zum Beispiel in JP 2003-254 041
A vorgeschlagen worden. In der Technologie werden der Differenzdruck
und die Einlassluftmenge erfasst und der erfasste Differenzdruck
wird durch die Einlassluftmenge geteilt, um die Schwankungen in
der Menge des Abgases zu beseitigen, die durch die Änderung des
Betriebszustandes verursacht wird. In diesem Fall kann die PM-Ablagerungsmenge
sogar in dem Betriebszustand genau abgeschätzt werden, in dem die Abgasmenge,
die durch den Filter verläuft, schwankt,
zum Beispiel Beschleunigung oder Verzögerung. Andere Veröffentlichungen
als verwandter Stand der Technik sind nachstehend aufgelistet:
JP
2003-120 263 A;
JP 2001-164 959 A; und
JP 2004-052 642
A.
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In
dem vorstehend beschriebenen Prozess werden die Differenz des Drucks
in dem Abgaskanal zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
des Filters und die Einlassluftmenge erfasst und der erfasste Differenzdruck
wird durch die Einlassluftmenge geteilt. In dem Betriebszustand des
Motors, in dem die Menge des Abgases, das durch den Filter gelangt,
wegen dem kleinen Wert des erfassten Differenzdrucks klein ist oder
großer Einfluss
der Abgaspulsation in dem Abgaskanal vorliegt, kann der Differenzdruck
des Filters nicht genau erfasst werden. Dementsprechend kann der
Prozess versagen, eine genaue Abschätzung der PM-Ablagerungsmenge
auszuführen.
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Die
JP 2004-052 642 A zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung
von Dieselabgasen. Zur Reinigung des Abgases wird ein Partikelfilter
eingesetzt, dessen Beladung mittels einer Druckdifferenz über den
Filter bestimmt wird. Die Druckdifferenz wird dann bestimmt, wenn der
Durchsatz durch den Filter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
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US 64 22 001 B1 beschreibt
eine Regelung zur Regeneration eines Partikelfilters bei einem Hybridantrieb.
Die Regeneration des Partikelfilters wird eingeleitet, wenn der
Druck vor dem Partikelfilter einen Schwellwert erreicht. Zur Regeneration
des Partikelfilters wird die Leistung des Verbrennungsmotors und
die Leistung eines Generators so aufeinander abgestimmt, dass die
Temperatur im Partikelfilter ansteigt und eine Regeneration des
Partikelfilters erleichtert wird.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Abgassteuervorrichtung zu schaffen,
die eine genaue Abschätzung
einer Menge an PM, das an einem Filter abgelagert ist, basierend
auf einer Differenz der Drücke
in dem Abgaskanal zwischen stromaufwärts und stromabwärts des
Filters erlaubt, die genau erfasst worden sind.
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Eine
Abgassteuervorrichtung für
ein Hybridsystem hat einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor
und ist fähig,
Leistung, die durch den Verbrennungsmotor und den Elektromotor generiert wird,
von einer einzigen Abtriebswelle auszugeben, wobei die Abgassteuervorrichtung
mit einem Partikelfilter, der in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors
vorgesehen ist, um Partikelmaterial abzufangen, das im Abgas enthalten
ist, einer Differenzdruckerfassungseinheit, die eine Differenz von
Drücken des
Abgases in dem Abgaskanal zwischen einer stromaufwärtigen Seite
und einer stromabwärtigen Seite
des Partikelfilters erfasst, und einer Partikelmaterialablagerungsmengeabschätzeinheit
versehen ist, die eine Ablagerungsmenge des Partikelmaterials, das
an dem Partikelfilter abgelagert ist, basierend auf dem Differenzdruck,
der durch die Differenzdruckerfassungseinheit erfasst wird, abschätzt. Die Abgassteuervorrichtung
ist ferner mit einer Steuereinheit versehen, die einen Betriebszustand
des Verbrennungsmotors ändert,
um eine Schwankung einer Menge des Abgases, das durch den Partikelfilter
gelangt, in einen vorgegebenen Bereich zu bringen, und einen Leistungsausgang
des Elektromotors zu der Abtriebswelle steuert, um einen Leistungsausgang durch
den Verbrennungsmotor zu der Abtriebswelle zu kompensieren, die
wegen der Änderung
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors schwankt, wenn die Partikelmaterialablagerungsmengenabschätzeinheit
die Ablagerungsmenge des Partikelmaterials abschätzt, das auf dem Partikelfilter
in dem Fall abgelagert wird, in dem der Verbrennungsmotor in dem
Betriebszustand ist, in dem die Menge des Abgases, das durch den
Partikelfilter gelangt, schwankt, um den vorgegebenen Bereich zu überschreiten.
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Im
Fall einer Abschätzung
der Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, basierend auf der
Differenz der Drücke
in dem Abgaskanal zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite,
das heißt
der Differenzdruck, der durch die Differenzdruckerfassungseinheit
erfasst wird, wenn die Menge des Abgases, das durch den Filter gelangt,
stark schwankt, wird die Differenzdruckerfassungseinheit den Differenzdruck
wegen dem PM, das an dem Filter abgelagert ist, wahrscheinlich nicht
genau erfassen. Dementsprechend kann die Menge an PM, das an dem
Filter abgelagert ist, nicht genau abgeschätzt werden.
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In
der Abgassteuervorrichtung gemäß der Erfindung ändert die
Steuereinheit den Motorbetriebszustand, wenn die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, in dem Motorbetriebszustand abschätzt, in
dem die Menge des Abgases, das durch den Filter gelangt, über den
vorgegeberen Bereich schwankt, so dass die Schwankung der Menge
des Abgases, das durch den Filter gelangt, in den vorgegebenen Bereich
gebracht wird. Dies erlaubt der Differenzdruckerfassungseinheit,
den Differenzdruck genau zu erfassen und dementsprechend kann die Menge
des PM, das an dem Filter abgelagert ist, mit größerer Genauigkeit abgeschätzt werden.
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Die
Zwangsänderung
des Motorbetriebszustands, so dass die Menge des Abgases, das durch den
Filter gelangt, in den vorgegebenen Bereich gebracht ist, kann die
Schwankung des Leistungsausgangs des Motors innerhalb eines vorgegebenen
Bereichs beschränken.
In dem Fall, in dem die Leistung, die durch beide, den Verbrennungsmotor
und den Elektromotor, generiert wird, von der gleichen Abtriebswelle
zum Meistern des Leistungsausgangs, der durch das Hybridsystem erforderlich
ist, abgegeben wird, wenn der Motorbetriebszustand nur zwangsgeändert wird,
wird die Abtriebswelle die Leistung wahrscheinlich nicht ausgeben,
die der einen folgt, die durch das Hybridsystem erforderlich ist.
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Die
Steuereinheit der Abgassteuervorrichtung ändert nicht nur den Motorbetriebszustand,
sondern steuert auch den Leistungsausgang von dem Elektromotor zu
der Abtriebswelle, um den Leistungsausgang von dem Motor zu der
Abtriebswelle zu kompensieren, die resultierend aus der Änderung des
Verbrennungsmotorbetriebszustands schwankt. Dies macht es möglich, die
Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, genau abzuschätzen, während der
Leistungsausgang gemeistert wird, der durch das Hybridsystem erforderlich
ist.
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Eine
Abgassteuervorrichtung für
ein Hybridsystem, das einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor
und einen Generator hat, der elektrische Energie unter Verwendung
einer Energie generiert, die durch den Verbrennungsmotor generiert
wird, das fähig
ist, eine Leistung, die durch den Verbrennungsmotor und den Elektromotor
generiert wird, von einer einzigen Abtriebswelle auszugeben, ist
mit einem Partikelfilter, der in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors
vorgesehen ist, um Partikelmaterial einzufangen, das in Abgas enthalten
ist, eine Differenzdruckerfassungseinheit, die eine Differenz von Drücken des
Abgases in dem Abgaskanal zwischen einer stromaufwärtigen Seite
und einer stromabwärtigen
Seite des Partikelfilters erfasst, und einer Partikelmaterialablagerungsmengeabschätzeinheit versehen,
die eine Ablagerungsmenge des Partikelmaterials abschätzt, das
an dem Partikelfilter abgelagert ist, basierend auf dem Differenzdruck
abschätzt, der
durch die Differenzdruckerfassungseinheit erfasst wird. Die Abgassteuervorrichtung
ist ferner mit einer Steuereinheit versehen, die einen Betriebszustand
des Verbrennungsmotors ändert,
um eine Menge des Abgases, das durch den Filter gelangt, auf einen
vorgegebenen Wert oder größer zu bringen,
und den Generator steuert, um die elektrische Energie unter Verwendung
der Energie zu generieren, die durch die Änderung des Betriebszustands des
Verbrennungsmotors erhöht
ist, wenn die Partikelmaterialablagerungsmengenabschätzeinheit die
Ablagerungsmenge des Partikelmaterials abschätzt, das an dem Partikelfilter
in dem Fall abgelagert ist, in dem der Verbrennungsmotor in dem
Betriebszustand, in dem die Menge des Abgases, das durch den Filter
gelangt, kleiner als der vorgegebene Wert ist.
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In
dem Fall, in dem die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert
ist, basierend auf dem Differenzdruck, der durch die Differenzdruckerfassungseinheit
erfasst wird, abgeschätzt
wird, wenn die Menge des Abgases, das durch den Filter gelangt,
klein ist, ist es für
die Differenzdruckerfassungseinheit wegen dem PM, das an dem Filter
abgelagert ist, schwierig, den Differenzdruck genau zu erfassen. Dementsprechend
kann die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, genau abgeschätzt werden.
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In
der Abgassteuervorrichtung gemäß der Erfindung ändert in
dem Fall, in dem die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit die Menge des PM, das
an dem Filter abgelagert ist, in dem Motorbetriebszustand abschätzt, in
dem die Menge des Abgases, das durch den Filter gelangt, kleiner
als der vorgegebene Wert ist, die Steuereinheit den Motorbetriebszustand
erzwungen, so dass die Menge des Abgases, das durch den Filter gelangt,
gleich oder größer als
der vorgegebene Wert ist. Dies erlaubt der Differenzdruckerfassungseinheit,
den Differenzdruck genau zu erfassen. Dementsprechend kann die Menge
des PM, das an dem Filter abgelagert ist, genau abgeschätzt werden.
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Die
Zwangsänderung
des Motorbetriebszustands, so dass die Menge des Abgases, das durch den
Filter gelangt, gleich oder größer als
der vorgegebene Wert ist, kann den Leistungsausgang durch den Motor
erhöhen,
womit die Leistung im Überschuss
der einen, die erforderlich ist, durch den Verbrennungsmotor generiert
zu werden, generiert wird. In diesem Zustand, in dem die Leistung,
die durch beide, den Verbrennungsmotor und den Elektromotor generiert
wird, von der gleichen Abtriebswelle zum Meistern des erforderlichen
Leistungsausgangs durch das Hybridsystem ausgegeben wird, wenn der Verbrennungsmotorbetriebszustand
nur zwangsgeändert
wird, wird die Leistung, die durch den Verbrennungsmotor generiert
wird, erhöht.
Als ein Ergebnis wird die Leistung im Überschuss des erforderlichen Werts
von der Abtriebswelle ausgegeben.
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Die
Steuereinheit in der Abgassteuervorrichtung ändert nicht nur den Verbrennungsmotorbetriebszustand,
sondern steuert auch den Elektromotor, so dass die Leistung korrespondierend
zu der Erhöhung
der generierten Leistung aus der Änderung des Verbrennungsmotorbetriebszustands
resultiert. Dies macht es möglich,
die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, genau abzuschätzen, während der
Leistungsausgang zu dem erforderlichen Wert durch das Hybridsystem
geeignet gesteuert wird.
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Der
Elektromotor und der Generator können in
einem Motorgenerator ausgebildet sein, der Funktionen als Elektromotor
zum Ausgeben der Leistung und als Generator zum Generieren der elektrischen Energie
unter Verwendung des Leistungsausgangs durch den Verbrennungsmotor
umfasst.
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Eine
Abgassteuervorrichtung für
ein Hybridsystem, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor
hat, der eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehen kann, ist
mit einem Partikelfilter, der in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors vorgesehen
ist, um Partikelmaterial abzufangen, das in Abgas enthalten ist,
einer Differenzdruckerfassungseinheit, die eine Differenz von Drücken des
Abgases in dem Abgaskanal zwischen einer stromaufwärtigen Seite
und einer stromabwärtigen
Seite des Partikelfilters erfasst, und einer Partikelmaterialablagerungsmengenabschätzeinheit
versehen, die eine Ablagerungsmenge des Partikelmaterials, das an dem
Partikelfilter abgelagert ist, basierend auf dem Differenzdruck,
der durch die Differenzdruckerfassungseinheit erfasst wird, abschätzt.
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Die
Abgassteuervorrichtung ist ferner mit einer Steuereinheit versehen,
die den Elektromotor steuert, um die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in
einem Nicht-Verbrennungszustand
zu drehen, wenn die Partikelmaterialablagerungsmengenabschätzeinheit
die Ablagerungsmenge des Partikelmaterials abschätzt, das an dem Filter in dem Nicht-Verbrennungszustand
des Verbrennungsmotors abgelagert ist.
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In
dem Fall, in dem die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert
wird, basierend auf dem Differenzdruck abgeschätzt wird, der durch die Differenzdruckerfassungseinheit
erfasst wird, wenn der Motor in dem Nicht-Verbrennungszustand ist
und das Abgas nicht durch den Filter gelangt, wird die Differenzdruckerfassungseinheit
den Differenzdruck wegen dem PM, das an dem Filter abgelagert ist,
wahrscheinlich nicht erfassen. Dementsprechend kann die genaue Abschätzung der
Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, nicht ausgeführt werden.
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In
der Abgassteuervorrichtung gemäß der Erfindung
steuert in dem Fall, in dem der Verbrennungsmotor in dem Nicht-Verbrennungszustand
ist und die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, abschätzt, die
Steuereinheit den Elektromotor, um die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors
zu drehen, während
er in dem Nicht-Verbrennungszustand gehalten wird. Als Endergebnis
strömt
Luft, die von dem Zylinder des Verbrennungsmotors abgegeben wird, durch
den Abgaskanal und dementsprechend gelangt das Abgas durch den Filter.
Dies kann der Differenzdruckerfassungseinheit erlauben, den Differenzdruck
wegen dem PM, das an dem Filter abgelagert ist, zu erfassen. Dementsprechend
kann die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, genau abgeschätzt werden.
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Die
Abgassteuervorrichtung kann mit einer Bestimmungseinheit versehen
sein, die bestimmt, der Partikelmaterialablagerungsmengenabschätzeinheit
zu erlauben, die Ablagerungsmenge des Partikelmaterials, das an
dem Partikelfilter abgelagert ist, bei Einrichtung einer Bedingung
zum Ausführen
der Abschätzung
der Ablagerungsmenge des Partikelmaterials, das an dem Filter abgelagert
ist, abzuschätzen.
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In
der wie vorstehend beschriebenen Abgassteuervorrichtung ändert die
Steuereinheit den Verbrennungsmotorbetriebszustand oder die Leistung, die
durch den Elektromotor in dem Fall generiert wird, in dem die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit die
Menge des PM abschätzt,
das an dem Filter abgelagert ist. Die wiederkehrende Abschätzung der PM-Ablagerungsmenge
durch die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit erfordert die Änderung
des Motorbetriebszustands oder die Änderung der Leistung, die durch
den Elektromotor generiert wird. Die vorstehend genannte Änderung
ist hinsichtlich einer Anwendbarkeit des Fahrzeugs, das mit dem
Hybridsystem ausgestattet ist, das die Abgassteuervorrichtung einsetzt,
nicht bevorzugt.
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Die
Bestimmungseinheit kann zum Bestimmen vorgesehen sein, ob die Menge
des PM, das an dem Filter abgelagert ist, durch die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
abgeschätzt
werden sollte. Es ist dann bevorzugt, der PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
zu erlauben, die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist,
bei einer Bestimmung abzuschätzen,
die durch die Bestimmungseinheit gemacht wird, dass die Menge des
PM, das an dem Filter abgelagert ist, abgeschätzt werden sollte.
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Die
Abgassteuervorrichtung kann mit einer Reinigungseinheit versehen
sein, die die Wiederherstellung der PM-Abfangfähigkeit des Filters durch Beseitigen
des PM, das an dem Filter abgelagert ist, durch Oxidation ausführt, wenn
die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist und das durch
die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
abgeschätzt
wird, gleich oder größer als
ein vorgegebener Wert ist. Die Abgassteuervorrichtung kann ferner
mit einer Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit versehen
sein, die abschätzt,
ob die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, gleich oder
größer als
ein zweiter vorgegebener Wert ist, der kleiner als der erste vorgegebene
Wert ist. Bevorzugt bestimmt die Bestimmungseinheit, dass die Menge
des PM, das an dem Filter abgelagert ist, durch die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
abgeschätzt
werden sollte, wenn die Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
bestimmt, dass die Menge des abgelagerten PM an dem Filter gleich
oder größer als
der zweite vorgegebene Wert ist.
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Der
erste vorgegebene Wert ist etwas kleiner als der Grenzwert der PM-Ablagerungsmenge
gesetzt, die die Motorausgangsleistung wegen der Erhöhung des
Widerstands gegen das Abgas resultierend aus einem Verstopfen des
Filters wegen dem abgelagerten PM verringern kann.
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Es
ist wichtig, zum Zweck des Verhinderns des Verringerns der Verbrennungsmotorausgangsleistung
zu bestimmen, ob die Menge des PM, das an dem Filter abgelagert
ist, gleich oder größer als
der erste vorgegebene Wert ist. Da das PM fortschreitend an dem
Filter abgelagert wird, kann es einen bestimmten Zeitraum dauern,
bis die Menge des PM korrespondierend zu dem ersten vorgegebenen
Wert an dem Filter abgelagert ist.
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Es
wird durch die Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit bestimmt, ob die
Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist, gleich oder größer als
der zweite vorgegebene Wert ist, der kleiner als der erste vorgegebene
Wert ist. Wenn bestimmt ist, dass die PM-Ablagerungsmenge gleich
oder größer als
der zweite vorgegebene Wert ist, startet die PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
ein Abschätzen
der Menge des PM, das an dem Filter abgelagert ist.
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Die
Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
kann aufgebaut sein, um zu bestimmen, dass die Menge des PM, das
an dem Filter abgelagert ist, gleich oder größer als der zweite vorgegebene
Wert ist, wenn der Gesamtwert der Kraftstoffeinspritzmenge von der
Bestimmung des vorhergehenden Filterreinigungsprozesses durch die
Reinigungseinheit gleich oder größer als
der vorgegebene Wert ist.
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Die
Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
kann aufgebaut sein, um zu bestimmen, dass die Menge des PM, das
an dem Filter abgelagert ist, gleich oder größer als der zweite vorgegebene
Wert ist, wenn der Differenzdruck, der durch die Differenzdruckerfassungseinheit
erfasst wird, gleich oder größer als
der vorgegebene Wert ist. Die Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
wird zum Bestimmen verwendet, ob die PM-Ablagerungsmenge gleich
oder größer als
der zweite vorgegebene Wert ist, der kleiner als der erste vorgegebene Wert
ist. In dem Fall, in dem die PM-Ablagerungsmenge
durch die Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
abgeschätzt
wird, muss die Steuereinheit weder den Verbrennungsmotorbetriebszustand noch
die Leistung, die durch den Elektromotor generiert wird, ändern.
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In
einem Abgassteuerverfahren, das die vorstehend aufgebaute Abgassteuervorrichtung
verwendet, wird ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors geändert, um
eine Schwankung einer Menge des Abgases, das durch den Partikelfilter
gelangt, in einen vorgegebenen Bereich zu bringen, und ein Leistungsausgang
durch den Elektromotor zu der Abtriebswelle wird gesteuert, um einen
Leistungsausgang durch den Verbrennungsmotor zu der Abtriebswelle
zu kompensieren, der wegen der Änderung
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors schwankt, wenn die Partikelmaterialablagerungsmengenabschätzeinheit
die Ablagerungsmenge des Partikelmaterials abschätzt, das an dem Partikelfilter in
dem Fall abgelagert wird, in dem der Verbrennungsmotor in dem Betriebszustand
ist, in dem die Menge des Abgases, das durch den Partikelfilter
gelangt, schwankt, um den vorgegebenen Bereich zu überschreiten.
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In
der Abgassteuervorrichtung und dem Abgassteuerverfahren, wie vorstehend
erwähnt
ist, kann die Differenz der Drücke
in dem Abgaskanal zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
des Filters genau erfasst werden und dementsprechend kann die Menge
des PM, das an dem Filter abgelagert ist, genau abgeschätzt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und ist im Folgenden
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Hybridsystems und eines
Einlass-/Auslasssystems eines Verbrennungsmotors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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2 schematisch
einen Leistungswechselmechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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3 ein
Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine zum Abschätzen einer PM-Ablagerungsmenge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
repräsentiert;
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4 ein
Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine zum Abschätzen einer PM-Ablagerungsmenge
während
einem Motorbetrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel
repräsentiert;
und
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5 ein
Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine für einen Schichtreinigungsprozess
gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Bezug
nehmend auf die Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
die auf ein Hybridsystem angewandt wird, das an dem Fahrzeug zu montieren
ist, im Detail beschrieben. Jede Größe, jeder Werkstoff, jede Konfiguration
der entsprechenden Komponenten und ihre Relativpositionen sind nicht
auf die Beschreibung beschränkt,
außer
es ist hier anders spezifiziert.
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Bezug
nehmend auf 1 wird ein Hybridsystem 1 aus
derartigen Komponenten wie einem Verbrennungsmotor (nachstehend
einfach als Verbrennungsmotor bezeichnet) 20, einem Motorgenerator
(M/G) 30, einem Leistungswechselmechanismus 40,
einer Untersetzung 50, einem Wandler 60 und einer
Batterie 70 ausgebildet.
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Der
Verbrennungsmotor 20 ist ein Wasser gekühlter Vierzylinderdieselverbrennungsmotor
mit vier Zylindern. Ein Einlasskanal 21 ist mit dem Verbrennungsmotor 20 verbunden, der
mit einem Luftfilterkasten (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein Luftdurchflussmesser 21a,
der ein elektrisches Signal korrespondierend zu der Masse an Einlassluft
ausgibt, die durch den Einlasskanal 21 strömt, ist
darin stromabwärtig
des Luftfilterkastens vorgesehen. Ein Einlassdrosselventil 21b zum
Steuern der Einlassluftdurchflussrate (Einlassluftmenge) ist in
dem Einlassdurchgang stromabwärtig
des Luftdurchflussmessers 21a vorgesehen.
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Ein
Abgaskanal 22 ist ferner mit dem Motor 20 verbunden.
Ein Partikelfilter (nachstehend einfach als Filter bezeichnet) 23,
der aus einem multiporösen Substrat
mit einer Vielzahl von Poren zum Auffangen von Partikelmaterial,
das in dem Abgas enthalten ist, das durch die Poren gelangt, ausgebildet
ist, ist auf halbem Weg des Abgaskanals 22 vorgesehen.
Der Verbrennungsmotor 20 ist mit einem Differenzdrucksensor 24 zum
Ausgeben eines elektrischen Signals korrespondierend zu der Differenz
von Drücken
in dem Abgaskanal 22 zwischen einer stromaufwärtigen Seite
und einer stromabwärtigen
Seite des Filters 23. Wenn das Abgas durch den Filter 23 gelangt, erfasst
der Differenzdrucksensor 24 die Differenz der Drücke des
Abgases zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen
Seite des Filters 23. Der Abgaskanal 22 ist mit
einem Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 25 stromaufwärtig des
Filters 23 zum Ausgeben eines elektrischen Signals korrespondierend
zu einem Luft-/Kraftstoffverhältnis des
Abgases, das durch den Abgaskanal 22 strömt, versehen.
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Der
Leistungsumschaltmechanismus 40 hat ein Doppelplanetengetriebe 41,
das aus einem Hohlrad 42, einem Planetenträger 43 und
einem Sonnenrad 44 ausgebildet ist, eine Bremse 45,
die das Hohlrad 42 sperrt, eine C1-Kupplung 46 und
eine C2-Kupplung 47. Der Verbrennungsmotor 20 ist
direkt mit dem Sonnenrad 44 verbunden und der M/G 30 ist
direkt mit dem Planetenträger 43 verbunden. Das
Planetenrad 43 und das Hohlrad 42 übertragen die
Leistung von der Untersetzung 50 über die C1-Kupplung 46 bzw.
die C2-Kupplung 47.
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In
dem Hybridsystem 1 des Ausführungsbeispiels wird der vorstehend
aufgebaute Leistungsumschaltmechanismus 40 eingesetzt,
um wie nachstehend beschriebene Eigenschaften vorzusehen. In der
nachstehenden Erläuterung
ist die Drehrichtung des M/G 30 als vorwärts korrespondierend
zu der Vorwärtsrichtung
des Fahrzeugs gesetzt, das mit dem Hybridsystem 1 ausgestattet
ist.
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Der
M/G 30 wird durch Eingreifen der Bremse 45 rückwärts gedreht,
um das Hohlrad 42 in einem gestoppten Zustand des Verbrennungsmotors 20 zu sperren,
so dass die Verbrennung durch Drehen der Kurbelwelle 20a des
Verbrennungsmotors 20, der in dem Nicht-Verbrennungszustand
gewesen ist, gestartet wird. Der vorstehende Betrieb wird durch
Starten des Verbrennungsmotors 20 durch das Hybridsystem 1 ausgeführt, das
im Wesentlichen durch einen Zündschlüsselschalter
aktiviert wird.
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Der
Verbrennungsmotor 20 wird durch Sperren des Hohlrads 42 durch
Eingriff der Bremse 45 betätigt, so dass der M/G 30 angetrieben
wird, um elektrische Energie unter Verwendung des Leistungsausgangs
von dem Verbrennungsmotor 20 zu generieren. Ein derartiger
Betrieb wird ausgeführt,
wenn das Batterieladeniveau in einem Zustand sinkt, in dem das Fahrzeug
gestoppt ist (in einem Parkbereich).
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Der
M/G 30 wird durch Eingriff der C1-Kupplung 46 vorwärts gedreht,
um den Leistungsausgang von dem M/G 30 zu den Drehwellen 9a, 10a der
Antriebsräder 9 bzw. 10 über die
Untersetzung 50 zu übertragen,
so dass das Fahrzeug losfährt,
während der
Verbrennungsmotor 20 in einem gestoppten Zustand gehalten
wird. Ein derartiger Betrieb wird insbesondere ausgeführt, wenn
das Fahrzeug losfährt oder
das Fahrzeug bei niedriger Last fährt.
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Der
Verbrennungsmotor 20 wird durch Eingriff der C1-Kupplung 46 und
der C2-Kupplung 47 betrieben, um dem Fahrzeug zu erlauben,
durch den Leistungsausgang von nur dem Verbrennungsmotor 20 sich
vorwärts
zu bewegen (angetrieben durch den Verbrennungsmotor 20).
Ein derartiger Betrieb wird insbesondere ausgeführt, wenn das Fahrzeug bei mittleren
Lasten mindestens bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten fährt.
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Der
Verbrennungsmotor 20 wird betrieben und der M/G 30 wird
durch Eingriff der C1-Kupplung 46 und der C2-Kupplung 47 vorwärts gedreht,
um die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs durch Hinzufügen des
Drehmoments des M/G 30 zu dem Leistungsausgang des Verbrennungsmotorbetriebs
zu verbessern. Ein derartiger Betrieb wird insbesondere ausgeführt, wenn
das Fahrzeug bei hohen Lasten mit mindestens einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit
fährt (angetrieben
durch Verbrennungsmotor 20 und Motor).
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Der
Verbrennungsmotor 20 wird durch Eingriff der C1-Kupplung 46 und
der C2-Kupplung 47 betrieben, so dass ein Teil des Leistungsausgangs
von dem Verbrennungsmotor 20 verwendet wird, um das Fahrzeug
vorwärts
zu fahren und der Rest der Leistung verwendet wird, um den M/G 30 zum
Generieren von Energie anzutreiben. Ein derartiger Betrieb wird
insbesondere ausgeführt,
wenn das Batterieladeniveau in einen Zustand gesunken ist, in dem
das Fahrzeug bei mindestens niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten
fährt.
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Der
M/G 30 wird durch Eingriff der C1-Kupplung 46 und
der C2-Kupplung 47 zum Bringen des Verbrennungsmotors 20 in
einen Nicht-Verbrennungszustand (keine Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder)
vorwärts
gedreht, so dass der Leistungsausgang von dem M/G 30 zu
den Drehwellen 9a, 10a der Antriebsräder 9 bzw. 10 über die
Untersetzung 50 übertragen
wird, und die Kurbelwelle 20a des Verbrennungsmotors 20 wird
vorwärts
gedreht (racing), während
der Verbrennungsmotor 20 in dem Nicht-Verbrennungszustand gehalten wird.
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Die
elektrische Energie zum Antreiben des M/G 30 wird von der
Batterie 70 zugeführt.
Die Batterie 70 ist eine wieder aufladbare zweite Batterie,
die durch Hinzufügen
von Elektrizität
in einem regenerativen Modus geladen werden kann, in dem der M/G 30 als
ein Generator betrieben wird.
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Das
vorstehend genannte Hybridsystem 1 hat eine elektronische
Steuereinheit (ECU) 80 zum Steuern des Hybridsystems 1.
Die ECU 80 ist aus einem Hybridsteuercomputer (HVCC) und
einem Verbrennungsmotorsteuercomputer (ECC) ausgebildet, von denen
jeder einen arithmetischen Logikkreis einschließlich einer CPU, einem ROM,
einem RAM, einem Ersatz-RAM und dergleichen bildet.
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Der
HVCC erhält
einen Verbrennungsmotorausgang, ein Motormoment und dergleichen
basierend auf den Erfassungswerten verschiedener Sensoren, wie beispielsweise
einem Gaspedalpositionssensor und einem Schaltpositionssensor, der
die erforderlichen Werte zu dem ECC zum Steuern der Antriebskraft
ausgibt.
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Die
ECC führt
die Basisroutine bei einem vorgegebenen Zeitintervall zum Eingeben
von Ausgabesignalen verschiedener Sensoren, wie beispielsweise dem
Durchflussmesser 21a, und einem Ablauf einer Verbrennungsmotordrehzahl,
einer Kraftstoffeinspritzmenge, um mit dem erforderlichen Verbrennungsmotorleistungsausgangswert
zu entsprechen, der von dem HVCC ausgegeben wird, und die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung
und dergleichen aus. Verschiedene Signale, die von dem ECC ausgegeben
werden, oder verschiedene Steuerwerte, die von Betrieben in der
Basisroutine herrühren,
die durch den ECC ausgeführt
werden, werden vorübergehend
in dem RAM des ECC gespeichert.
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Die
ECC der ECU 80 liest verschiedene Steuerwerte von dem RAM
basierend darauf, ob das Kraftstoffeinspritzventil und dergleichen
in dem Unterbrechungsprozess gesteuert wird, der durch den Eingang
des Signals von verschiedenen Sensoren und Schaltern, einem Ablauf
einer vorgegebenen Zeit, oder dem Eingang des Pulssignals von dem Kurbelwinkelsensor
ausgelöst
wird.
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Die
ECU 80 erhält
das Signal korrespondierend zu dem Batterieladezustand von einem
Batteriecomputer, der mit der Batterie 70 vorgesehen ist,
um ihren Ladezustand zu überwachen.
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[Filterreinigungsprozess]
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Da
das PM an dem Filter 23 abgelagert ist, ist der Abgaskanal 22 innerhalb
des Filters 23 entsprechend verringert, was in einem erhöhten Abgaswiderstand
resultiert. Wenn eine übermäßige Menge des
PM an dem Filter 23 abgelagert ist, wird der Abgasdruck
erhöht,
um den Ausgang des Verbrennungsmotors 20 zu verschlechtern.
Es ist notwendig, den Filterreinigungsprozess zum Wiederherstellen der
PM-Abscheidefähigkeit
des Filters 23 durch Beseitigen des PM, das an dem Filter 23 abgelagert
ist, durch Oxidation bei einer vorgegebenen Zeitgebung auszuführen. Die
ECU 80 ist daher aufgebaut, um die Filterreinigungsprozesssteuerung
wie nachstehend beschrieben auszuführen.
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Die
ECU 80 führt
eine PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
wie nachstehend beschrieben aus, um die PM-Ablagerungsmenge abzuschätzen. Wenn
die abgeschätzte
PM-Ablagerungsmenge gleich oder größer als ein erster vorgegebener
Wert ist, wird der Filterreinigungsprozess ausgeführt. Der erste
vorgegebene Wert ist etwas kleiner als der Grenzwert der PM-Ablagerungsmenge
gesetzt, die den Abgaswiderstand wegen dem Verstopfen des Filters 23,
das durch das PM, das an dem Filter 23 abgelagert ist,
erhöhen
kann und verschlechtert den Verbrennungsmotorausgang.
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Der
Filterreinigungsprozess wird durch die ECU 80 durch die
Heizsteuerung ausgeführt,
die die Temperatur des Filters 23 in einem Temperaturbereich
zwischen ungefähr
500°C und
700°C erhöht und durch
die Luft-/Kraftstoffverhältnissteuerung
zum Bringen des Abgases, das durch den Filter 23 strömt, in eine
Atmosphäre
mit überschüssigem Sauerstoff ausgeführt.
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Die
Heizsteuerung beinhaltet eine Nacheinspritzung zum Einspritzen des
Kraftstoffes in den Zylinder in dem Abgashub oder dem Expansionshub oder
eine zusätzliche
Einspritzung, zum Beispiel einer VIGOM-Einspritzung zum Einspritzen
des Kraftstoffes in den Zylinder in der Nähe des oberen Totpunkts des
Einlasshubs oder des Auslasshubs zusätzlich zu der Hauptkraftstoffeinspritzung,
die normalerweise durch Einspritzen des Kraftstoffes durch das Kraftstoffeinspritzventil
in der Nähe
des Kompressionstotpunkts des Verbrennungsmotors 20 ausgeführt wird.
Bei der Heizsteuerung wird der unverbrannte Kraftstoffinhalt durch
den Katalysator nahe dem Filter 23 oxidiert, was die Oxidationsfähigkeit vorzeigt,
um die Temperatur des Filters 23 bei der Hitze, die durch
die Oxidation generiert wird, zu erhöhen.
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Bei
der Heizsteuerung kann der Kraftstoff zu dem Abgas, das durch den
Abgaskanal 22 strömt,
als ein Reduziermittel anstelle der zusätzlichen Einspritzung oder
hiermit begleitend zum Oxidieren des unverbrannten Kraftstoffinhalts
durch den Katalysator nahe dem Filter 23, das die Oxidationsfähigkeit
bietet, hinzugefügt
werden. Die Temperatur des Filters 23 kann somit erhöht werden.
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In
dem Fall, in dem der Heizprozess durch den Prozess der zusätzlichen
Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil in den
Zylinder oder den Prozess des Hinzufügens des Kraftstoffes in das Abgas
ausgeführt
wird, wird die Luft-/Kraftstoffverhältnissteuerung zum Einstellen
der Menge des zusätzlich
eingespritzten Kraftstoffes von dem Kraftstoffeinspritzventil oder
der Menge des Kraftstoffes, der in das Abgas hinzugefügt wurde,
ausgeführt
werden, so dass der Ausgangssignalwert des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25 der
Wert korrespondierend zu dem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis wird.
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Bei
dem Filterreinigungsprozess wird das PM, das an dem Filter 23 abgelagert
ist, oxidiert und von dem Filter 23 beseitigt. Bei Einrichtung
der Bedingung zum Beenden des Filterreinigungsprozesses wird der
Filterreinigungsprozess beendet.
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Die
Bedingung zum Beenden des Filterreinigungsprozesses ist eingerichtet,
wenn die Zeit zum Ausführen
des Filterreinigungsprozesses eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist
oder die Differenz der Drücke
in dem Abgaskanal (Abgasdruck) zwischen der stromaufwärtigen und
der stromabwärtigen
Seite des Filters 23, die basierend auf dem Differenzdrucksensor 24 berechnet
worden ist, gleich oder niedriger als ein vorgegebener Druckwert
wird. Die vorgegebene Zeit kann in Übereinstimmung mit der PM-Abscheidekapazität des Filters 23 gesetzt
werden. Sie ist gesetzt, um länger
zu werden als die PM-Abscheidekapazität des Filters 23 gesetzt
werden. Der vorgegebene Druckwert korrespondiert mit dem Differenzdruck,
der in dem Zustand gemessen wird, in dem das PM nicht an dem Filter 23 abgelagert
ist.
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[PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung]
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Wenn
die Differenz der Drücke
des Abgases zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
des Filters 23, die basierend auf dem Erfassungswert des
Differenzdrucksensors 24 berechnet wird, gleich oder höher als
ein vorgegebener Druckwert ist, kann abgeschätzt werden, dass die PM-Ablagerungsmenge
gleich oder größer als
der erste vorgegebene Wert ist.
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In
dem Fall, in dem die PM-Ablagerungsmenge basierend auf dem Erfassungswert
des Differenzdrucksensors 24 bei dem Übergangsmotorbetriebszustand,
zum Beispiel bei Beschleunigung oder Verzögerung, abgeschätzt wird,
ist es schwierig, die Differenz der Drücke zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen
Seite des Filters 23 genau zu erfassen. Ferner wird der
Differenzdruck in den Verbrennungsmotorbetriebszustand, in dem die Menge
des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor 20 durch den
Filter 23 gelangt, klein ist, wegen einem kleinen Erfassungswert
des Differenzdrucks selber oder der Pulsation des Abgases innerhalb
des Abgaskanals 22, die eine derartige Erfassung beträchtlich
beeinflusst, wahrscheinlich nicht genau erhalten. Wenn der Differenzdruck
zwischen der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen
Seite des Filters 23 nicht genau erfasst werden kann, kann
ein Fehler in der abgeschätzten
PM-Ablagerungsmenge vorhanden
sein.
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Der
Fehler in der abgeschätzten
PM-Ablagerungsmenge verhindert, trotz dem Zustand, in dem das PM
gegenwärtig
an dem Filter 23 abgelagert ist, dass der Schichtreinigungsprozess
geeignet ausgeführt
wird. Das PM wird ferner abgelagert werden, ohne dass der Filterreinigungsprozess
ausgeführt wird,
was zu einer Verschlechterung der Verbrennungsmotorausgangsleistung
führt.
Wenn der Filterreinigungsprozess in dem Zustand ausgeführt wird, in
dem die PM-Ablagerungsmenge gleich oder größer als der erste vorgegebene
Wert ist, wird eine große
Menge des PM durch Oxidation beseitigt und dementsprechend wird
der Filter 23 übermäßig erhitzt,
so dass er beschädigt
wird. In diesem Fall, in dem der Filterreinigungsprozess bis zu
dem Ablauf der vorgegebenen Zeit ausgeführt wird, kann das PM teilweise
an dem Filter 23. verbleiben, ohne vollständig durch
Oxidation beseitigt zu werden.
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Um
den Differenzdruck des Abgases zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen
Seite des Filters 23 zu erfassen, wird der Verbrennungsmotor 20 bevorzugt
in den Betriebszustand gebracht, in dem die Menge des Abgases, das durch
den Filter gelangt, -konstant ist, zum Beispiel ein stationärer Betriebszustand,
und insbesondere wird der Verbrennungsmotor 20 in den Betriebszustand
gebracht, in dem die Menge des Abgases, das durch den Filter 23 gelangt,
bis zu einem gewissen Ausmaß verhältnismäßig groß ist.
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In
dem Ausführungsbeispiel
führt die
ECU 80 die PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
wie nachstehend beschrieben aus, um die PM-Ablagerungsmenge abzuschätzen.
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Die
PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist nachstehend unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 3 beschrieben.
Diese Steuerroutine wird vorhergehend in dem ROM der ECU 80 gespeichert, die
in einem vorgegebenen Fall ausgeführt wird, wie nachstehend beschrieben
ist.
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In
der Steuerroutine wird durch die ECU 80 in Schritt (nachstehend
einfach als S) 101 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor 20 gestoppt
ist, das heißt
in einem Nicht-Verbrennungszustand ist. Wenn in S101 NEIN erhalten
wird, wird bestimmt, dass der Verbrennungsmotor 20 in dem
Verbrennungszustand ist. Der Prozess schreitet dann zu S102, in
dem die PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung während einem Verbrennungsmotorbetrieb
ausgeführt
wird, um die PM-Ablagerungsmenge abzuschätzen.
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Unterdessen
schreitet, wenn in S101 JA erhalten wird, der Prozess zu S103, bei
dem bestimmt wird, ob das Batterieladeniveau ausreichend ist. Wenn
in S103 NEIN erhalten wird, wird bestimmt, dass das Batterieladeniveau
unzureichend ist. Der Prozess schreitet dann zu S104, in dem der
Verbrennungsmotor 20 angetrieben wird. Der Prozess schreitet
zu S102, indem die PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
während
einem Motorbetrieb ausgeführt
wird, um die PM-Ablagerungsmenge abzuschätzen.
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Wenn
in S103 JA erhalten wird, schreitet der Prozess zu S105, indem bestimmt
wird, ob das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand ist, das heißt das Fahrzeug
während
dem Betriebszustand des M/G 30 gestoppt ist, aber das Drehmoment
nicht auf die Drehwellen 9a, 10a von den Antriebsrädern 9, 10 über die
Untersetzung 50 übertragen
wird, wenn die C1-Kupplung 46 und die C2-Kupplung 47 nicht
in Eingriff sind.
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Wenn
in S105 JA erhalten wird, schreitet der Prozess zu S106, in dem
das Hohlrad 42 durch Eingreifen der Bremse 45 blockiert
ist, und die Drehung des M/G 30 wird umgedreht, um die
Kurbelwelle 20a des Verbrennungsmotors 20 vorwärts zu drehen.
In diesem Fall wird der Kraftstoff nicht in den Zylinder des Verbrennungsmotors 20 zugeführt, so
dass der Verbrennungsmotor 20 in dem Nicht-Verbrennungszustand
gehalten wird. Die Drehzahl des M/G 30 wird gesteuert,
um die Motordrehzahl auf den vorgegebenen Wert zu bringen, so dass
der Differenzdruck zwischen stromaufwärts und stromabwärts des
Filters 23 durch den Differenzdrucksensor 24 genau
erfasst werden kann.
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Wenn
in S105 NEIN erhalten wird, wird bestimmt, dass das Fahrzeug durch
den Leistungsausgang von dem M/G 30 vorwärts bewegt
wird, während
der Betrieb des Verbrennungsmotors 20 gestoppt gehalten
wird, das heißt
nur die C1-Kupplung 46 ist in Eingriff und der M/G 30 dreht
vorwärts.
Der Prozess schreitet zu Schritt S107, in dem die C2-Kupplung 47 in
Eingriff ist und die Kurbelwelle 20a des Verbrennungsmotors 20 dreht
vorwärts
(racing) in dem Nicht-Verbrennungszustand.
In diesem Fall wird die Drehzahl des M/G 30 gesteuert,
um die Motordrehzahl auf den vorgegebenen Wert zu bringen.
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Der
Prozess schreitet dann zu S108 fort, in dem der Differenzdruck zwischen
der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen
Seite des Filters 23 durch den Differenzdrucksensor 24 erfasst
wird. Der Prozess schreitet zu S109, in dem die PM-Ablagerungsmenge
basierend auf dem Differenzdruck, der in S108 erfasst wird, abgeschätzt wird.
Die Korrelation zwischen dem Differenzdruck und der Menge an PM,
das an dem Filter 23 abgelagert ist, wird experimentell
erhalten, die vorhergehend in der ROM der ECU 80 in der
Form eines Kennfelds abgespeichert ist. Die vorstehend genannte
Abschätzung
wird durch Ersetzen des Differenzdrucks, der in S108 erfasst wird,
in dem Kennfeld gemacht. Die PM-Ablagerungsmenge wird dann in S109
abgeschätzt.
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Die
PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
während
einem Verbrennungsmotorbetrieb, der in S102 auszuführen ist,
ist unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 4 beschrieben.
Die Steuerroutine ist vorhergehend in dem ROM der ECU 80 gespeichert.
Die Schritte S208 und S209 sind identisch zu S108 und S109 und deren
detaillierte Erläuterung
ist daher weggelassen.
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In
der Routine wird durch die ECU 80 in S201 bestimmt, ob
der Verbrennungsmotor 20 in dem Übergangsbetriebszustand, in
dem die Schwankung der Menge des Abgases, das durch den Filter 23 verläuft, den
vorgegebenen Bereich überschreitet,
zum Beispiel der Beschleunigungs- oder Verzögerungsbetrieb. Da die Menge
des Abgases, das durch den Filter 23 gelangt, proportional
zu der Einlassluftmenge (Ga) ist, wird die vorstehend genannte Bestimmung
basierend auf der Schwankung der Einlassluftmenge (Ga) gemacht.
Die Einlassluftmenge wird in der Basisroutine, die durch den ECC
der ECU 80 ausgeführt
wird, eingegeben und die Bestimmung wird basierend auf dem Erfassungswert
des Luftdurchflussmessers 21a gemacht, der in dem RAM gespeichert
ist. Wenn die Schwankung des Erfassungswerts des Luftdurchflussmessers 21a groß ist, das
heißt
die Schwankung der Einlassluftmenge (Ga) innerhalb des Referenzbereichs
korrespondierend zu dem vorgegebenen Bereich der Schwankung des Abgases
ist, das durch den Filter 23 gelangt, wird in S201 NEIN
erhalten und der Prozess schreitet zu S202. Unterdessen schreitet,
wenn bestimmt ist, dass die Schwankung den Referenzbereich überschreitet,
der Prozess zu S203.
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In
S203 wird die Antriebskraft optimal gesteuert. Wenn in S201 JA erhalten
wird, wird bestimmt, dass der Verbrennungsmotorleistungsausganganforderungswert,
der von dem HVCC zu dem ECC der ECU 80 auszugeben ist,
geschwankt hat. Der HVCC gibt den Anforderungswert des ECC aus, so
dass der Verbrennungsmotorausgang konstant wird, und Hinlänglichkeit
oder Unzulänglichkeit
des Leistungsausgangs kann durch den Leistungsausgang von dem M/G 30 kompensiert
werden. In anderen Worten wird das Drehmoment des M/G 30 eingestellt,
um dem erforderlichen Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs zu
folgen, und der Verbrennungsmotor 20 wird in einem stationären Betriebszustand
gesteuert.
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Der
Prozess schreitet zu S204, in dem bestimmt wird, ob die Schwankung
in der Einlassluftmenge (Ga) klein geworden ist, das heißt die Schwankung
in der Einlassluftmenge in dem Referenzbereich ist. Eine derartige
Bestimmung wird auf die gleiche Weise wie in S201 gemacht, um basierend
auf dem Erfassungswert des Luftdurchflussmessers 21a zu
bestimmen, ob die Schwankung der Einlassluftmenge innerhalb des
Referenzbereichs ist. Wenn in S204 NEIN erhalten wird, kehrt der
Prozess zu S203 zurück,
um ausgeführt
zu werden, bis die Schwankung der Einlassluftmenge in den Referenzbereich
gebracht ist. Unterdessen schreitet, wenn in S204 JA erhalten ist,
der Prozess zu S208, in dem der Differenzdruck erfasst wird.
-
Wenn
in S201 NEIN erhalten wird, das heißt es bestimmt ist, dass die
Einlassluftmenge innerhalb des Referenzbereichs ist, schreitet der
Prozess zu S202, in dem basierend auf dem Erfassungswert des Luftdurchflussmessers 21a bestimmt
ist, ob die Menge des Abgases, das durch den Filter 23 gelangt, kleiner
als der Referenzwert korrespondierend zu dem vorgegebenen Wert ist.
Der Referenzwert ist vorhergehend basierend darauf, ob der Differenzdruck
genau durch den Differenzdrucksensor 24 erfasst werden
kann, als die Einlassluftmenge gesetzt. Wenn in S202 JA erhalten
wird, schreitet der Prozess zu S205. Wenn NEIN erhalten wird, wird
bestimmt, dass die Einlassluftmenge gleich oder größer als
der Referenzwert ist. Der Prozess schreitet dann zu S208 fort, in
dem der Differenzdruck erfasst wird.
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In
S205 wird die Verbrennungsmotordrehzahl erhöht, um die vorgegebene Verbrennungsmotordrehzahl
zu erreichen. Der Prozess schreitet dann zu S206, in dem die erhöhte Leistung
durch Erhöhen der
Verbrennungsmotordrehzahl auf das erforderliche Fahrzeugantriebsmoment
durch die Leistung, die durch den M/G 30 generiert wird,
kompensiert wird.
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Der
Prozess schreitet dann zu S207, in dem auf die gleiche Weise wie
in S202 beschrieben ist, bestimmt wird, ob die Einlassluftmenge
gleich oder größer als
der Referenzwert basierend auf dem Erfassungswert des Luftdurchflussmessers 21a wird. Wenn
in S207 NEIN erhalten wird, kehrt der Prozess zu S205 und einem
nachfolgenden Schritt zurück,
um ausgeführt
zu werden, bis die Einlassluftmenge gleich oder größer als
der Referenzwert wird. Wenn in S207 JA erhalten wird, schreitet
der Prozess zu S208, in dem der Differenzdruck erfasst wird.
-
Bei
der PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
ist es sogar in dem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 20 in
der Übergangsstufe
ist oder die Menge des Abgases, das durch den Filter 23 gelangt,
klein ist, möglich,
den Verbrennungsmotor 20 in dem stationären Betriebszustand aufrecht
zu erhalten, während
eine große
Menge des Abgases, das durch den Filter 23 gelangt, durch
optimales Steuern des M/G 30 aufrecht erhalten wird. Dementsprechend
kann der Differenzdruck genau erfasst werden und die PM-Ablagerungsmenge
kann somit genau abgeschätzt
werden. Dies macht es möglich, den
Bereich zum Erfassen des Differenzdrucks zu vergrößern.
-
Der
Differenzdruck kann durch Zuführen
einer geeigneten Menge an Luft zu dem Filter 23 genau erfasst
werden, um dem M/G 30 zu erlauben, den Verbrennungsmotor 20 sogar
in dem Nicht-Verbrennungszustand anzutreiben. Das der Differenzdruck unabhängig von
dem Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors 20 genau
erfasst werden kann, ist der Bereich zum Erfassen des Differenzdrucks
vergrößert. Es
gibt keinen Bedarf zum Betreiben des Verbrennungsmotors 20 zum
Abschätzen
der PM-Ablagerungsmenge, womit eine Verschlechterung des Kraftstoffwirkungsgrades
verhindert wird.
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Die
Filterreinigungsprozesssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel wird Bezug nehmend auf
das Ablaufdiagramm von 5 beschrieben. Die Steuerroutine
wird vorhergehend in der ROM der ECU 80 gespeichert, die
als eine Unterbrechung, die durch einen Ablauf einer vorgegebenen
Zeit oder einem Eingang eines Pulssignals von einem Kurbelpositionssensor
ausgelöst
wird, ausgeführt
wird.
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Die
PM-Ablagerungsmenge kann durch Ausführen der vorstehend genannten
PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
genau abgeschätzt
werden. Sie kann jedoch in dem Fall des Moments des M/G 30 oder
des Leistungsausgangs des Verbrennungsmotors 20 bei Erfassung
des Differenzdrucks durch den Differenzdrucksensor 24 erhöht sein. Dementsprechend
ist es nicht bevorzugt, diese Steuerroutine hinsichtlich der Anwendbarkeit
wiederkehrend auszuführen,
da eine derartige Steuerung die Möglichkeit der Fahrzeugvibration
erhöht.
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In
der Steuerroutine wird in S301 bestimmt, ob die Bedingung zum Ausführen der
PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
eingerichtet ist. Die Einrichtung der Bedingung kann bestimmt werden, wenn
der Differenzdruck zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
des Filters 23 gleich oder höher als der vorgegeben Wert
ist oder der Gesamtwert der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch
die Beendigung des vorhergehenden Schichtreinigungsprozesses erhalten
wird, gleich oder größer als
ein vorgegebener Wert ist. Der vorgegebene Wert des Differenzdrucks
und der vorgegebene Wert des Gesamtwerts der Kraftstoffeinspritzmenge
werden vorhergehend gesetzt, so dass die PM-Ablagerungsmenge zu
dem zweiten vorgegebenen Wert korrespondierend, der kleiner als
der erste vorgegebene Wert ist. Dieser Schritt S301 funktioniert
beim Machen einer Bestimmung in Bezug auf die Ausführung der
PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung.
Wenn in S301 JA erhalten wird, schreitet der Prozess zu S302, in
dem die vorstehend genannte PM-Ablagerungsabschätzsteuerung ausgeführt wird. Unterdessen
endet die Steuerroutine, wenn in S301 NEIN erhalten wird.
-
In
dem Fall, in dem eine Bedingung zum Ausführen der PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
eingerichtet ist, wenn der Differenzdruck zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen
Seite des Filters 23, der durch den Differenzdrucksensor 24 erfasst
wird, gleich oder größer als
der vorgegebene Wert ist, ist erforderlich, eine Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
in der ECU 80 vorzusehen. Die Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
dient zum Bestimmen, ob die PM-Ablagerungsmenge gleich oder größer als der
zweite vorgegebene Wert ist, der kleiner als der erste Wert ist,
basierend auf der Bestimmung, ob der Differenzdruck zwischen der
stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen
Seite, der durch den Differenzdrucksensor 24 erfasst wird,
gleich oder größer als
der vorgegebene Wert ist. Wenn durch die Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
bestimmt ist, dass der Differenzdruck gleich oder größer als
der zweite vorgegebene Wert ist, wird in S301 JA erhalten.
-
Die
Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit
wird zum Bestimmen verwendet, ob der Differenzdruck gleich oder
größer als
der zweite vorgegebene Wert ist, der kleiner als der erste vorgegebene
Wert ist. Wenn die PM-Ablagerungsmenge
durch die Unter-PM-Ablagerungsmengenabschätzeinheit abgeschätzt wird,
ist eine Ausführung
der vorstehend genannten PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
nicht erforderlich.
-
In
S303 wird bestimmt, ob die PM-Ablagerungsmenge, die unter der PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
abgeschätzt
wird, gleich oder größer als
der erste vorgegebene Wert ist. Wenn in S303 JA erhalten wird, schreitet
der Prozess zu S304, in dem der Filterreinigungsprozess ausgeführt wird.
Wenn in S303 NEIN erhalten wird, endet die Steuerroutine.
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In
S305 wird bestimmt, ob die Bedingung zum Beendigen des vorstehend
genannten Filterreinigungsprozesses eingerichtet worden ist. Wenn
in S305 NEIN erhalten wird, kehrt der Prozess zu S304 zurück, um wieder
ausgeführt
zu werden. Wenn in S305 JA erhalten wird, schreitet der Prozess
zu S306 fort, in dem der Filterreinigungsprozess beendet wird.
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Unter
der Filterreinigungsprozesssteuerung kann die Bestimmung, ob der
Filterreinigungsprozess ausgeführt
werden sollte, gemacht werden, bis die PM-Ablagerungsmenge der zweite
vorgegebene Wert wird, ohne die PM-Ablagerungsmengensteuerung auszuführen. Dies
macht es möglich,
eine Verschlechterung der Anwendbarkeit wegen der Ausführung der
PM-Ablagerungsmengenabschätzsteuerung
zu verhindern.
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Eine
Abgassteuervorrichtung für
ein Hybridsystem hat einen Differenzdruckdetektor, der einen Differenzdruck
eines Abgases zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite eines
Partikelfilters erfasst, eine Partikelmaterialablagerungsmengenabschätzeinheit
(S209), die eine Menge an Partikelmaterial, das an dem Partikelfilter abgelagert
ist, basierend auf dem erfassten Differenzdruck abschätzt, und
eine Steuerung, die einen Verbrennungsmotor 20 steuert,
um eine Schwankung einer Menge des Abgases, das durch den Partikelfilter
gelangt, in einen vorgegebenen Bereich zu bringen, und steuert einen
Leistungsausgang durch einen Elektromotor, um eine schwankende Ausgangsleistung
durch den Verbrennungsmotor 20 zu kompensieren, wenn die
Partikelmaterialablagerungsmengenabschätzeinheit die Ablagerungsmenge
in dem Fall abschätzt,
in dem die Menge des Abgases, das durch den Partikelfilter gelangt,
schwankt, um den vorgegebenen Wert zu überschreiten.