-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine, die einen in einem Abgasdurchtritt vorgesehenen Partikelfilter aufweist, um die Fahrfähigkeit während einer Temperaturanstiegsregeneration des Partikelfilters zu verbessern.
-
In zurückliegenden Jahren hat eine Vorrichtung zum Regeln von Abgasemissionen, die von einer Brennkraftmaschine abgegebenes Abgas mit einem Katalysator oder einem Filter behandelt, um die Abgabe von toxischen Bestandteilen zu reduzieren, als Umweltschutzmaßnahme Wichtigkeit erlangt. Zum Beispiel ist eine Vorrichtung zum Regeln von Abgasemissionen bekannt, in der ein Dieselpartikelfilter (im Folgenden als ”DPF” bezeichnet), in einem Abgasrohr vorgesehen ist, um Partikelbestandteile (im Folgenden als ”PM” bezeichnet) zu sammeln, die von der Dieselmaschine abgegeben werden. Der DPF wird durch regelmäßiges Verbrennen und Entfernen der angesammelten PM regeneriert, und kann somit fortlaufend verwendet werden.
-
Die Regeneration des DPF wird durch das Erhöhen der Temperatur des DPF auf eine bestimmte Temperatur z. B. 600°C oder mehr durchgeführt, bei der die Partikelbestandteile verwendet werden können, wenn die Menge der angesammelten PM einen vorbestimmten Wert erreicht, die ausgehend von einem Druckunterschied über den DPF berechnet wird. Zu dieser Zeit hat eine Einrichtung zur Temperaturerhöhung eine Einrichtung zur Nacheinspritzung, Verzögerung der Brennstoffeinspritzzeit, Beschränken der Einlassluft und Ähnliches. Jedoch können solche Einrichtungen zur Temperaturerhöhung eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs verursachen. Andererseits wird die Verbrennungsrate der PM erhöht, wenn eine Regenerationstemperatur erhöht wird, und somit ist die Regeneration in einer kurzen Zeit beendet, sodass die durch die Regeneration des DPF verursachte Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs reduziert werden kann. Falls jedoch die Temperatur des DPF zu hoch ist, besteht eine Möglichkeit, dass verursacht wird, dass der DPF zerstört wird oder, dass ein durch den DPF getragener Oxidationskatalysator verschlechtert wird. Somit muss die Temperatur des DPF in der Nähe einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden, um eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu verhindern und den DPF sicher zu regenerieren. Deswegen wird normalerweise die Temperatur des Abgases stromaufwärts oder stromabwärts des DPF gefühlt und die Einrichtung zur Temperaturerhöhung wird so betätigt, dass die erfasste Temperatur eine Solltemperatur wird.
-
Zum Beispiel offenbart die japanische Patentschrift
JP 11 101 122 A das folgende Regelungsverfahren: Die Temperatur von Abgas stromaufwärts des DPF wird als DPF-Temperatur erfasst, und wenn die DPF-Temperatur höher wird als eine vorbestimmte Temperatur (z. B. 500°C) wird ein Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen, und wenn die DPF-Temperatur niedriger wird als die vorbestimmte Temperatur (z. B. 500°C), wird der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt. Jedoch entwickeln Änderungen der Temperatur des DPF, die durch den Vorgang zur Temperaturerhöhung bewirkt sind, eine Zeitverzögerung. Somit verursacht das in der
JP 11 101 122 A offenbarte Verfahren, bei dem der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird oder unterbrochen wird, nachdem Temperaturänderungen gefühlt wurden, große Variationen der Temperatur und es ist somit schwierig, die Temperatur des DPF in der Nähe der Solltemperatur zu halten.
-
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten ein Verfahren zum Regeln eines Vorgangs, die Temperatur eines DPF mit größerer Genauigkeit zu erhöhen und schlagen ein Verfahren vor, das Ausmaß des Vorgangs zur Temperaturerhöhung durch das Regeln des Verhältnisses zwischen einem Zeitraum zu regeln, während dem ein Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, und zwischen einem Zeitraum, während dem der Vorgang unterbrochen ist (im Folgenden als ”Zeitverhältnis zwischen der Durchführung und Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung” bezeichnet). Ein Beispiel eines solchen ist in der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-94851 (= Druckschrift
JP 2004 301 013 A ) offenbart. Das Zeitverhältnis wird durch das Verhältnis eines Zeitraums τ1, während dem der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, zu einem vorbestimmten Basiszeitraum τa, wie er z. B. in
12A gezeigt ist. Durch das Durchführen der Nacheinspritzung der Einrichtung zur Temperaturerhöhung bei diesem Zeitverhältnis kann das Ausmaß der HC-Zufuhr stufenweise oder fortlaufend geregelt werden, um die DPF-Temperatur optimal zu regeln, wie aus
12B ersichtlich ist. Außerdem kann durch das geeignete Regeln des Einspritzzustands (z. B. durch das geeignete Korrigieren der Einspritzzeit und der Einspritzmenge) derart, dass das Moment, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, gleich dem Moment ist, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist, ein Momentenstoß zur Zeit des Umschaltens des Vorgangs zur Temperaturerhöhung verhindert werden.
-
Jedoch wurde ein Problem dargestellt, dass durch das Umschalten zwischen dem Durchführen des Vorgangs zur Temperaturerhöhung und dem Anhalten des Vorgangs ein Unterschied der Momente verursacht wird, und ein zyklischer Momentenstoß bei Abständen von der Basis des Zeitverhältnisses zu entwickelt wird, wenn der Zustand der Verbrennung wegen einer altersbedingten Verschlechterung eines Einsspritzsystems von dem ursprünglich gelieferten Zustand variiert. In diesem Fall besteht eine Möglichkeit, dass der zyklische Momentenstoß zu einem Fahrer übertragen werden kann, was eine Verschlechterung der Fahrfähigkeit verursacht.
-
Die Druckschriften
JP 2004-108 344 A und
DE 100 56 016 A1 offenbaren eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Momentenstoß zu reduzieren, der verursacht wird, wenn während der Regeneration des DPF zwischen einem Zustand, in dem Brennstoff eingespritzt wird, um die Temperatur zu erhöhen (Vorgang zur Temperaturerhöhung wird durchgeführt), und einem Zustand umgeschaltet wird, in dem Kraftstoff normal eingespritzt wird (Vorgang zur Temperaturerhöhung ist unterbrochen), und um eine Regelung zur Temperaturerhöhung eines DPF mit großer Genauigkeit durchzuführen, ohne die Fahrfähigkeit zu beeinträchtigen.
-
In einer Vorrichtung zum Regeln von Abgasemissionen gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung regelt eine Einrichtung zur Regelung des Ausmaßes der Temperaturerhöhung das Ausmaß einer Temperaturerhöhung durch die Einrichtung zur Temperaturerhöhung gemäß der Ausgabe einer Einrichtung zur Temperaturbestimmung, wenn die Menge von angehäuften Partikeln, die durch eine Einrichtung zur Bestimmung der angehäuften Partikelmenge bestimmt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt. Eine Einrichtung zur Berechnung des Zeitverhältnisses berechnet ein Zeitverhältnis zwischen der Durchführung und der Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung durch die Verwendung der Ausgabe der Einrichtung zur Regelung des Ausmaßes der Temperaturerhöhung. Eine Einrichtung zur Berechnung des Basiszeitraums berechnet einen Zeitraum, der die Basis des Zeitverhältnisses wird, derart, dass der Zeitraum variiert wie verlangt. Eine Schalteinrichtung schaltet zwischen der Durchführung und der Unterbrechung der Einrichtung zur Temperaturerhöhung durch die Einrichtung zur Temperaturerhöhung ausgehend von diesem Zeitverhältnis und dem Zeitraum, der die Basis geworden ist.
-
Um einen zyklischen Momentenstoß zu verhindern, der in dem Zeitraum verursacht wurde, der die Basis des Zeitverhältnisses wird, ist die Einrichtung zur Berechnung des Basiszeitraums bereitgestellt, um bei dem Zeitraum, der die Basis des Zeitverhältnisses wird, einen Zustand zu erreichen, der nicht fixiert ist. Wenn ein zu dem Fahrer übertragener zyklischer Momentenstoß fortlaufend auftritt, verschlechtert sich die Fahrfähigkeit. Wenn jedoch die Erfindung auf die Vorrichtung zum Regeln von Abgasemissionen angewendet wird, wird dafür gesorgt, dass der Zeitraum des Auftretens des Momententschocks nicht konstant ist, was die Verschlechterung der Fahrfähigkeit verhindern kann.
-
In einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung berechnet die Einrichtung zur Berechnung des Basiszeitraums den Zeitraum, der die Basis wird, derart, dass der Zeitraum zufällig variiert.
-
Dadurch, dass der Zeitraum in einen zufälligen Zustand gebracht wird, der die Basis des Zeitverhältnisses wird, wird der Zeitraum des Auftretens des Momentenstoßes zufällig. Deswegen ist es möglich, das Auftreten eines zyklischen Momentenstoßes zu verhindern, und somit die Verschlechterung der Fahrfähigkeit zu verhindern.
-
In einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schaltet die Schalteinrichtung zwischen der Durchführung und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung derart um, dass ein Zeitraum zum Durchführen und Unterbrechen des Vorgangs zur Temperaturerhöhung von dem Zeitraum unterschiedlich ist, der die Basis wird, da das Zeitverhältnis innerhalb des Zeitraums gehalten wird, der die Basis wird.
-
Wenn z. B. das Zeitverhältnis 50% beträgt, wird die Einrichtung zur Temperaturerhöhung auf eine Weise betätigt, dass der Zeitraum, der die Basis wird, von dem Zeitraum der Wiederholung der Durchführung und Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung unterschiedlich wird, da das Verhältnis zwischen der Summe ”a” der Anzahl von Verbrennungen des Vorgangs zur Temperaturerhöhung innerhalb des Zeitraums, der die Basis wird, und der Anzahl von Verbrennungen ”b” innerhalb des Zeitraums bei 50% gehalten wird (a/b = 0,5). Damit ist es möglich, den zyklischen Momentenstoß für jeden Basiszeitraum zu verhindern, und die Verschlechterung der Fahrfähigkeit zu verhindern.
-
In noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schaltet die Schalteinrichtung zwischen der Durchführung und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung so um, dass ein Zeitraum der Durchführung und Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung zufällig geändert wird, da das Zeitverhältnis innerhalb des Zeitraums gehalten wird, der die Basis wird.
-
Wenn das Zeitverhältnis z. B. 50% beträgt, wird die Reihenfolge der Durchführung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung zufällig geschaltet, da das Verhältnis zwischen der Summe ”a” der Anzahl von Verbrennungen des Vorgangs zur Temperaturerhöhung innerhalb des Zeitraums, der die Basis wird, und die Anzahl von Verbrennungen ”b” innerhalb des Zeitraums bei 50% gehalten wird (a/b = 0,5). Damit ist es möglich, den bestimmten zyklischen Momentenstoß zu verhindern und die Verschlechterung der Fahrfähigkeit zu verhindern.
-
In noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung korrigiert die Einrichtung zur Berechnung des Zeitverhältnisses den Zustand der Brennstoffeinspritzung entweder, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, oder wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen wird, unter Verwendung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist.
-
Wenn Variationen des Moments erzeugt werden, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, und wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist, werden durch die Variationen des Moments Variationen der Drehzahl der Brennkraftmaschine erzeugt. Durch das Erfassen der Variationen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und durch das Korrigieren des Zustands der Brennstoffeinspritzung z. B. der Menge der Haupteinspritzung und/oder der Zeit der Haupteinspritzung ist es möglich, die Variationen des Moments zu korrigieren, die erzeugt werden, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, und wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist.
-
Noch ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Betätigungsverhinderungseinrichtung, um eine beliebige Betätigung der Einrichtung zur Berechnung des Zeitverhältnisses, der Einrichtung zur Berechnung des Basiszeitraums, und der Schalteinrichtung zu verhindern, wenn die Drehzahl oder das Moment der Brennkraftmaschine sich innerhalb eines vorbestimmten begrenzten Bereichs befindet.
-
Betätigungen gemäß den oben beschriebenen unterschiedlichen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung verhindern einen Momentenstoß und erhöhen eine Berechnungslast. Andererseits wird der Fahrer eine durch einen Momentenstoß erzeugte Abnormalität innerhalb eines Betriebsbereichs einer schnellen Beschleunigung wie z. B. einer hohen Drehzahl und einer schweren Last kaum spüren. Deswegen ist es durch das Verhindern dieser Vorgänge innerhalb dieses Bereichs möglich, eine Berechnungslast zu reduzieren.
-
Noch ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Abnormalitätserfassungseinrichtung, die bestimmt, dass ein Vorgang zur Temperaturerhöhung abnormal ist, wenn das Korrekturausmaß größer ist als ein vorbestimmter Wert.
-
Durch das Bestimmen des vorbestimmten Werts ausgehend von Variationen, von denen gedacht ist, dass sie durch die Verschlechterung verursacht sind, ist es möglich, zu bestimmen, dass eine Abnormalität durch den Vorgang zur Temperaturerhöhung verursacht wird, wenn ein Korrekturausmaß gemacht werden muss, das größer ist als der vorbestimmte Wert.
-
Noch ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Regenerationsunterbrechungseinrichtung, um die Regeneration des Partikelfilters anzuhalten, wenn das Korrekturausmaß größer ist als ein vorbestimmter Wert.
-
Wenn ein Korrekturausmaß gemacht werden muss, das größer ist als der vorbestimmte Wert, der auf Variationen basiert, von denen gedacht wird, dass sie durch die Verschlechterung verursacht sind, besteht eine Möglichkeit, dass eine Abnormalität durch den Vorgang zur Temperaturerhöhung verursacht wird. Deswegen ist es durch das Unterbrechen der Regeneration möglich, eine Schwierigkeit zu vermeiden, die durch die Abnormalität des Vorgangs zur Temperaturerhöhung verursacht ist.
-
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wie auch Betriebsverfahren und die Funktion der betroffenen Teile werden aus einer Studie der folgenden detaillierten Beschreibung, angehängten Ansprüche und Zeichnungen verstanden werden, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden. In den Zeichnungen zeigt:
-
1 eine schematische Skizze einer Vorrichtung zum Regeln von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
2 ein Flussdiagramm eines Regenerationsregelungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
3A ein Diagramm eines Zeitverhältnisses zwischen der Durchführung und der Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung gemäß der vorliegenden Erfindung und eines Zeitraums für dessen Basen;
-
3B ein Diagramm, das den Vorgang zur Temperaturerhöhung ausgehend von dem Zeitverhältnis zeigt, wenn eine Einrichtung zur Temperaturerhöhung eine Nacheinspritzung ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
4 ein Diagramm eines Verfahrens einen Zeitraum für ein Zeitverhältnis zu berechnen gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
5 ein Diagramm eines alternativen Verfahrens einen Zeitraum für die Basis eins Zeitverhältnisses zu berechnen gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
6 ein Diagramm eines Verfahrens zwischen der Durchführung und der Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung in einem Zeitraum für die Basis eines Zeitverhältnisses umzuschalten gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
7 ein Diagramm eines Verfahrens zwischen einer Durchführung und Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung in einem Zeitraum für die Basis eines Zeitverhältnisses umzuschalten gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
9 ein Diagramm eines Verfahrens zum korrigieren des Zustands einer Brennstoffeinspitzung aus einer Variation der Maschinendrehzahl, wenn ein Vorgang zur Temperaturerhöhung ausgeführt und unterbrochen wird, gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
10 ein Diagramm eines Bereichs, bei dem eine Korrektur verhindert ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
11 ein Diagramm eine alternativen Region, bei der eine Korrektur verhindert ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
12A ein Diagramm, das einen konstanten Zeitraum für die Basis eines Zeitverhältnisses zwischen der Durchführung und Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
12B ein Diagramm eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung ausgehend auf dem Zeitverhältnis, wenn die Nacheinspritzung verwendet wird, gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
13 ein Flussdiagramm einer Regenerationsregelung zum Berechnen eines Zeitverhältnisses gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
14 ein Flussdiagramm einer Steuerung zum Umschalten zwischen der Durchführung und Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
15 ein Diagramm einer Funktion zum Berechnen eines Basiszeitraums gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
16 ein Zeitdiagramm von Ergebnissen einer Regenerationsregelung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
17 ein Flussdiagramm einer Regenerationsregelung zum Berechnen des Zeitverhältnisses zum Umschalten zwischen der Durchführung und Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
18 ein Diagramm einer Funktion zum Berechnen der Prioritätsreihenfolge der Temperaturerhöhung gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
19 ein Zeitdiagramm von Ergebnissen einer Regenerationssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
-
20 ein Flussdiagramm einer Regenerationsregelung zum Korrigieren des Verbrennungszustands durch die Verwendung der Maschinendrehzahl, wenn ein Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt und unterbrochen wird, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt die allgemeine Konstruktion einer Vorrichtung zum Regeln von Abgasemissionen einer Dieselmaschine. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 3 ist zwischen Abgasrohren 2b, 2c eingefügt, die den Abgasdurchtritt 2 einer Dieselmaschine 1 konstruieren, und ein Oxidationskatalysator (DOC) 4 ist zwischen den Abgasrohren 2a, 2b stromaufwärts von dem Dieselpartikelfilter 3 eingefügt. Der DPF 3 ist ein Keramikfilter mit einer öffentlich bekannten Struktur und ist aus wärmewiderstandsfähiger Keramik, wie z. B. Cordierit in Form einer Honigwabenstruktur ausgebildet, in der viele Zellen als Gasdurchtritte auf eine gestufte Weise bereitgestellt sind, dass jeweils ein Einlass- oder ein Auslass jeder Zelle blockiert ist. Das von der Maschine 1 abgegebene Abgas fliest stromabwärts, während es durch poröse Trennwände des DPF 3 durchtritt. Zu dieser Zeit werden Partikelbestandteile (PM) gesammelt und allmählich in den DPF 3 angehäuft.
-
Der DOC4 ist von einer öffentlich bekannten Konstruktion, in der ein Keramikstützteil, das aus einem Honigwabenförmigen strukturellen Körper aus Cordierit oder Ähnlichem einen Oxidationskatalysator auf seiner Fläche trägt. Der DOC 4 verbrennt durch eine katalytische Reaktion Kohlenwasserstoff (HC), der in den Abgasdurchtritt 2 zugeführt wird, um eine Abgastemperatur zu erhöhen, und um die Temperatur des DPF 3 zu erhöhen. Hier kann der DPF 3 einen Oxidationskatalysator tragen oder nicht. In dieser Ausführungsform wird die Beschreibung unter der Annahme bereitgestellt, dass der DPF 3 keinen Oxidationskatalysator trägt. Alternativ kann eine Vorrichtungskonstruktion eingesetzt werden, in der ein einen Oxidationskatalysator tragender DPF 3 vorgesehen ist, aber ein DOC 4 nicht stromaufwärts von einem DPF bereitgestellt ist.
-
Abgastemperatursensoren 51, 52 als Temperaturfühleinrichtungen sind in dem Abgasrohr 2b stromaufwärts des DPF 3 und in dem Abgasrohr 2c stromabwärts des DPF 3 vorgesehen. Die Abgastemperatursensoren 51, 52 sind mit einer ECU 6 verbunden und fühlen die Temperaturen von Gasen, die in den DPF 3 hinein- und aus diesem heraustreten, und geben die Temperaturen zu der ECU 6 aus. Die ECU 6 bestimmt die Temperatur (Zentraltemperatur) des DPF 3 ausgehend von den Ausgaben der Abgastemperatursensoren 51, 52. Ein Luftflussmesser (Einlassfließratensensor) 53 ist in einem Einlassrohr 11 der Maschine 1 vorgesehen, um eine Einlassfließrate zu der ECU 6 auszugeben. Ein Einlassdrosselventil 12 ist in dem Einlassrohr stromabwärts von dem Luftflussmesser 53 vorgesehen, um die Einlassfließrate gemäß dem Befehl der ECU 6 zu erhöhen oder zu verringern. Außerdem ist das Einlassrohr 11 der Maschine 1 mit dem Abgasrohr 2a stromaufwärts von dem DOC 4 durch ein EGR-Rohr 71 mit einem EGR-Ventil 7 verbunden. Das EGR-Ventil 7 erhöht oder verringert die Menge von Abgas (die EGR-Menge), die gemäß dem Befehl der ECU 6 zu der Einlassluft rezirkuliert wird.
-
Ein Druckunterschiedsensor 8 zum Fühlen eines Druckunterschieds über den DPF 3 ist mit den Abgasrohren 2b, 2c so verbunden, um die Menge der in dem DPF 3 gesammelten und angehäuften Partikelbestandteile (Menge der angesammelten PM) zu bestimmen. Ein Ende des Druckunterschiedssensors 8 ist mit dem Abgasrohr 2b stromaufwärts von dem DPF 3 durch ein Druckeinbringungsrohr 81 verbunden, und das andere Ende ist mit dem Abgasrohr 2c stromabwärts von dem DPF 3 durch ein Druckeinbringungsrohr 82 verbunden. Somit gibt der Druckunterschiedsensor 8 ein Signal entsprechend einem Druckunterschied über dem DPF 3 zu der ECU 6 aus.
-
Verschiedene Sensoren (nicht gezeigt) wie z. B. ein Beschleunigerpositionssensor und ein Drehzahlsensor sind mit der ECU 6 verbunden. Die ECU 6 erfasst einen Betriebszustand ausgehend von den gefühlten Signalen dieser Sensoren und berechnet eine optimale Brennstoffeinspritzmenge, eine optimale Einspritzzeit, einen optimalen Einspritzdruck und Ähnliches gemäß dem Betriebszustand und steuert die Brennstoffeinspritzung der Maschine 1. Außerdem regelt die ECU 6 den Öffnungsgrad des Einlassdrosselventils 12, um die Einlassfließrate zu regeln und reguliert den Öffnungsgrad des IGR-Ventils 7, um die Menge der IGR zu regeln.
-
Als nächstes wird die Regenerationsregelung des DPF 3 beschrieben. Die ECU 6 weist eine Regenerationsregelungsfunktion auf, die aus 2 ersichtlich ist: Die ECU 6 bestimmt die Menge von in dem DPF 3 angehäuften PM (Bestimmungseinrichtung für die Menge der angehäuften Partikelbestandteile); wenn die Menge der angehäuften PM einen vorbestimmten Wert übersteigt, regelt die ECU 6 die Menge der Temperaturerhöhung in dem DPF um eine DPF Bestimmungstemperatur, die durch die Einrichtung zur Temperaturbestimmung des DPF berechnet wurde, und eine Solltemperatur, die durch die Solltemperaturberechnungseinrichtung berechnet wurde (Regelungseinrichtung für das Ausmaß der Temperaturerhöhung des DPF); die ECU 6 berechnet ein Zeitverhältnis zwischen der Durchführung und der Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung von der Ausgabe dieser Regelungseinrichtung für das Ausmaß der Temperaturerhöhung des DPF (Berechnungseinrichtung für das Zeitverhältnis) und berechnet einen Basiszeitraum für das Zeitverhältnis (Berechnungseinrichtung für den Basiszeitraum) und schaltet zwischen der Durchführung und der Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung ausgehend von dem berechneten Zeitverhältnis und dem Basiszeitraum um (Einrichtung zum Durchführen/Unterbrechen des Vorgangs zur Temperaturerhöhung); und die ECU 6 erhöht die Menge von Kohlenwasserstoff in dem Abgas ausgehend von einem Schaltbefehl von der Einrichtung zum Durchführen/Unterbrechen des Vorgangs zur Temperaturerhöhung durch die Einrichtung zur Temperaturerhöhung, um die Temperatur des DPF 3 durch eine in dem DOC 4 entwickelte HC Reaktionswärme zu erhöhen. Auf diese Weise werden die angesammelten PM verbrannt und entfernt, wodurch der DPF 3 regeneriert wird.
-
Um genau zu sein, führt die Einrichtung zur Temperaturerhöhung eine Nacheinspritzung durch, eine verzögernde Brennstoffeinspritzzeit (Verzögerung), ein Drosseln der Einlassluft, ein Erhöhen der EGR-Menge und ähnliches. Durch diese Vorgänge wird die Menge von zu dem Abgasdurchtritt 2 gelieferten unverbrannten HC erhöht. Außerdem wird die Abgastemperatur durch die Vorgänge erhöht, die Brennstoffeinspritzzeit zu verzögern und die EGR-Menge zu erhöhen. Außerdem ist es ebenfalls empfohlen, dass eine Brennstoffzufuhreinheit 9 in dem Abgasrohr 2a stromaufwärts von dem DOC 4 vorgesehen ist, um HC direkt in das Abgas zuzuführen. Die Einrichtung zur Temperaturerhöhung mag eine beliebige von diesen Vorgängen oder eine Vielzahl von diesen Vorgängen in Kombination durchführen.
-
Die Bestimmungseinrichtung für die Menge der angehäuften Partikelbestandteile bestimmt die Menge der angehäuften PM aus dem Druckunterschied über den DPF 3, der durch den Druckunterschiedsensor 8 gefühlt wird. Wenn die Fließrate des Abgases konstant ist, erhöht sich der Druckunterschied über den DPF 3, da sich die Menge der angehäuften PM erhöht. Somit kann die Menge der angehäuften PM durch das Erhalten des Verhältnisses zwischen diesen im Voraus bestimmt werden. Alternativ kann die Menge der angehäuften PM ausgehend von einem Betriebszustand der Maschine 1 bestimmt werden, der von Ausgaben verschiedener Arten von Sensoren gefühlt würde, oder kann durch eine Kombination dieser Verfahren bestimmt werden.
-
Die Einrichtung zur Temperaturbestimmung des DPF bestimmt hier die Temperatur des DPF ausgehend von den Ausgaben der Abgastemperatursensoren 51, 52, die stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF 3 vorgesehen sind. Jedoch ist es ebenfalls empfehlenswert, eine Vorrichtungskonstruktion einzusetzen, die nur einen der Abgastemperatursensoren 51, 52 aufweist, und die DPF Temperatur aus der Temperatur des Abgases stromaufwärts oder stromabwärts des DPF 3 zu bestimmen. Außerdem ist es ebenfalls empfehlenswert, die Betriebszustände einzugeben und die DPF-Temperatur ausgehend von diesen Zuständen zu bestimmen. Die Solltemperaturberechnungseinrichtung berechnet eine Solltemperatur durch das Eingeben von Betriebszuständen wie z. B. der Maschinendrehzahl und dem Moment und der bestimmten Menge der angehäuften PM. Es ist wünschenswert, die Solltemperatur als eine Temperatur so hoch wie möglich innerhalb eines Bereichs einzustellen, in dem die Partikelbestandteile nicht plötzlich verbrannt werden (z. B. 600°C oder mehr), wobei die Partikelbestandteile mit großem Wirkungsgrad verbrannt und entfernt werden können.
-
Die Regelungseinrichtung für das Ausmaß der Temperaturerhöhung des DPF bestimmt die durch die Einrichtung zur Temperaturerhöhung anzuwendende Energiemenge gemäß der Temperatur des DPF 3, die durch die Einrichtung zur Temperaturbestimmung bestimmt wird. Um genau zu sein, ist das Ausmaß der Temperaturerhöhung in dem DPF (im Folgenden als ”Ausmaß der Temperaturerhöhung des DPF” bezeichnet) aus dem Unterschied zwischen der bestimmten Temperatur des DPF und der Solltemperatur durch die Verwendung eines Regelungsverfahrens z. B. eines klassischen Regelungsverfahrens (PI-Rückkopplungsregelung, PID-Rückkopplungsregelung oder ähnliches), einem modernen Regelungsverfahren (Zustandsregelung, die die Geschichte der Temperaturänderung und die Geschichte des Ausmaßes von vergangenen Vorgängen der Einrichtung zur Temperaturerhöhung als Zustandsausmaß verwendet); oder ein Voraussagendes Regelungsverfahren (Regelung der Berechnung des Ausmaßes der Temperaturerhöhung aus dem Unterschied zwischen einer vorausgesagten Temperatur, die aus einem Betriebszustand berechnet wird, und der Menge von Betätigungen den Einrichtung zur Temperaturerhöhung und einer Solltemperatur) berechnet.
-
Die Berechnungseinrichtung für das Zeitverhältnis berechnet das Zeitverhältnis zwischen der Durchführung und der Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung durch das Multiplizieren des Ausmaßes der Temperaturerhöhung des DPF, zum Beispiel durch die Empfindlichkeitscharakteristik des Ausmaßes der Temperaturerhöhung über dem Zeitverhältnis, das geeignet im Voraus in einem zweidimensionalen Kennfeld aus Maschinendrehzahl und Moment erhalten wird. Wie aus 3A ersichtlich ist, ist das Zeitverhältnis durch das Verhältnis eines Zeitraums t1, während dem der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, zu einem Zeitraum T0, der ein Basiszeitraum für das Zeitverhältnis (im Folgenden als ”Basiszeitraum” bezeichnet; z. B. 3 Sekunden) (t1/T0; t1 ≤ T0) wird, und das Ausmaß der Temperaturerhöhung des DPF wird erhöht, da das Zeitverhältnis erhöht wird.
-
In der Erfindung ist eine Berechnungseinrichtung für den Basiszeitraum bereitgestellt, und der Basiszeitraum T0 wird geändert wie verlangt ist, um zu verhindern, dass der Basiszeitraum T0 für das Zeitverhältnis fixiert ist. Der Basiszeitraum T0 kann regelmäßig geändert werden, wie aus 4 ersichtlich ist, oder kann zufällig geändert werden, wie aus 5 ersichtlich ist. Durch das Herbeiführen eines Zustands, bei dem der Basiszeitraum T0 nicht fixiert ist, ist es möglich zu verhindern, dass die Fahrfähigkeit wegen eines zyklischen Momentenstoßes verschlechtert wird.
-
Die Einrichtung zum Durchführen/Unterbrechen des Vorgangs zur Temperaturerhöhung schaltet zwischen der Durchführung und der Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung, um so das berechnete Zeitverhältnis in dem Basiszeitraum T0 geändert zu halten, wie verlangt ist. Das Zeitverhältnis wird durch das Ändern des Verhältnisses eines Zeitraums t1 auf den Basiszeitraum T0 (0–100%) geändert, während dessen der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird. Wenn dies in dem Fall beschrieben wird, bei dem die Einrichtung zur Temperaturerhöhung eine Nacheinspritzung ist, wie aus 3B ersichtlich ist, entspricht dies einer Änderung des Verhältnisses zwischen einem Zeitraum während dem eine Nacheinspritzung durchgeführt wird, und einem Zeitraum, während dem die Nacheinspritzung nicht durchgeführt wird (unterbrochen). Auf diese Weise kann die Temperatur des DPF 3 einfach in der Nähe der Solltemperatur gehalten werden, indem der Vorgang zur Temperaturerhöhung mit dem Zeitverhältnis durchgeführt wird, das gemäß dem Ausmaß der Temperaturerhöhung des DPF eingestellt wird.
-
Wenn die Einrichtung zur Temperaturerhöhung den Vorgang zur Temperaturerhöhung bei einem Zeitverhältnis von 100% durchführt, erhöht die Einrichtung zur Temperaturerhöhung die Temperatur des DPF 3 derart, dass die Temperatur des DPF 3 unter entsprechenden Betriebszuständen eine vorbestimmte Temperatur wird, die höher ist als die Solltemperatur. Dies wird beschrieben wie folgt: in dem Fall, bei die Einrichtung zur Temperaturerhöhung eine Nacheinspritzung ist, z. B. in dem Fall, bei dem die Nacheinspritzung für entsprechende Maschinengeschwindigkeiten und Beschleunigerpositionen durchgeführt wird, werden Nacheinspritzmengen als zweidimensionales Kennfeld aus Maschinendrehzahl und Beschleunigerposition derart gespeichert, dass die Temperatur des DPF 3 eine vorbestimmte Temperatur wird (z. B. 750°C) nachdem eine ausreichende Zeit verstreicht.
-
Wenn hier die Nacheinspritzung durchgeführt wird, gibt es einen Fall, bei dem ein Teil der Nacheinspritzmenge zum Erzeugen des Moments verwendet wird, um einen Unterschied des Moments verglichen mit einem Fall zu machen, bei dem die Nacheinspritzung nicht durchgeführt wird. Somit ist es empfehlenswert, ein Verringern der Haupteinspritzmenge im Voraus zu bestimmen, um so das gleiche Moment zu erzeugen, wenn die Nacheinspritzung durchgeführt wird, um diesen Unterschied der Momente zu vermeiden und das gleiche Moment zu entwickeln, wenn die Nacheinspritzung durchgeführt wird.
-
Es ist bevorzugt, den Zeitraum der Durchführung und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung von dem Basiszeitraum T0 unterschiedlich zu machen, während das Zeitverhältnis innerhalb des Basiszeitraums T0 gehalten wird. Zum Beispiel treten bei einem System, das in der Lage ist den Vorgang zur Temperaturerhöhung bei jeder Verbrennung durchzuführen und zu unterbrechen, in dem Fall 180 Verbrennungen innerhalb des Basiszeitraums T0 auf, bei dem der Basiszeitraum T0 für das Zeitverhältnis 3 Sekunden beträgt, und die Maschine eine Vierzylindermaschine ist und eine Maschinendrehzahl 1800 Umdrehungen/Minute beträgt. In dem Fall des Zeitverhältnisses von 50%, falls der Vorgang zur Temperaturerhöhung auf eine Weise von 90 Temperaturerhöhungsvorgängen (Nacheinspritzungen) in Folge geschaltet wird → 90 normale Einspritzungen (Unterbrechungen des Vorgangs zur Temperaturerhöhung) in Folge, wird der Zeitraum der Durchführung und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung der gleiche wie der Basiszeitraum. Wie aus 6 ersichtlich ist, ist es jedoch empfohlen, dass der Vorgang zur Temperaturerhöhung auf eine Weise von 45 aufeinander folgenden Temperaturerhöhungsvorgängen geschaltet wird → 45 normale Vorgänge in Folge → 45 Temperaturerhöhungsvorgänge in Folge → 45 normale Vorgänge in Folge usw.. Alternativ ist empfohlen, wie aus 7 ersichtlich ist, dass der Vorgang zur Temperaturerhöhung auf eine Weise von 9 Temperaturerhöhungsvorgängen in Folge → 9 normalen Vorgängen in Folge → ... → 9 Temperaturerhöhungsvorgänge in Folge → 9 normalen Vorgängen in Folge usw. geschaltet wird. Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, dass der zyklische Momentenstoß sich bei Abständen des Basiszeitraums T0 entwickelt und somit zu verhindern, dass die Fahrfähigkeit verschlechtert wird, indem der Zeitraum der Wiederholung der Durchführung und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung unterschiedlich von dem Basiszeitraum T0 ist.
-
Alternativ wird der Zeitraum der Durchführung und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung zufällig geschaltet, während das Zeitverhältnis innerhalb des Basiszeitraums T0 gehalten wird. Zum Beispiel treten in dem Fall 180 Verbrennungen innerhalb des Basiszeitraums T0 auf, bei dem der Basiszeitraum T0 des Zeitverhältnisses 3 Sekunden beträgt, und eine Maschine eine Vierzylindermaschine ist, und eine Maschinendrehzahl 1800 Umdrehungen pro Minute beträgt. In dem Fall, bei dem das Zeitverhältnis 50% beträgt, wie aus 8 ersichtlich ist, um das Zeitverhältnis bei 50% zu halten, wird der Vorgang zur Temperaturerhöhung auf eine Weise geschaltet, dass das Verhältnis zwischen der vollständigen Summe der Anzahl von Verbrennungen unter den Temperaturerhöhungsvorgängen (37 + 8 + 20 + 25 = 90) und die insgesamte Summe der Anzahl der Verbrennungen (37 + 14 + 8 + 54 + 20 + 19 + 25 + 3 = 180) innerhalb des Basiszeitraums T0 = 50% ist (90/180 = 0,5), und dass die Temperaturerhöhungsvorgänge in einer zufälligen Reihenfolge durchgeführt oder unterbrochen werden. Mit diesem Vorgang ist es möglich, das Auftreten des bestimmten zyklischen Momentenstoßes zu verhindern und somit die Verschlechterung der Fahrfähigkeit zu verhindern.
-
Außerdem ist es ebenfalls möglich, entweder den Zustand zu korrigieren, bei dem Kraftstoff für den Vorgang zur Temperaturerhöhung eingespritzt wird, oder den Zustand, bei dem Kraftstoff normal eingespritzt wird (der Vorgang zur Temperaturerhöhung ist unterbrochen), indem die Maschinendrehzahl verwendet wird, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird und die Maschinendrehzahl verwendet wird, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist. Wie aus 9 ersichtlich ist, wird durch den Momentenunterschied in dem Fall ein Unterschied in der Maschinendrehzahl verursacht, bei dem ein Momentenunterschied zwischen dem Zustand auftritt, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, und zwischen einem Zustand, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist. Somit kann durch das Erfassen des Unterschieds der Maschinendrehzahl und durch das Korrigieren des Zustands der Kraftstoffeinspritzung z. B. der Menge der Hauptkraftstoffeinspritzung der Hauptkraftstoffeinspritzzeit der Momentenunterschied zwischen dem Zustand, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, und dem Zustand, wenn der Vorgang unterbrochen ist, korrigiert werden.
-
Darüber hinaus kann eine Auswirkung den Momentenstoß zu verhindern durch den oben beschriebenen Vorgang erzeugt werden, aber es entsteht dabei ein Problem einer sich erhöhenden Berechnungslast. Andererseits wird der Momentenstoß durch die Maschinendrehzahl und die Last beeinträchtigt und somit ist der Fahrer weniger geneigt ein abnormales Gefühl zu haben, wenn der Momentenstoß innerhalb eines Betriebsbereiches einer schnellen Beschleunigung wie z. B. einer hohen Maschinendrehzahl und einer schweren Last auftritt. Somit ist es möglich, die Berechnungslast durch das Verhindern dieser Vorgänge (Vorgangsverhinderungseinrichtung) zumindest in einem der Bereiche zu reduzieren, mit einem Bereich, der durch die Maschinendrehzahl bestimmt ist, und einem Bereich, der durch das Moment bestimmt ist. 10 zeigt ein Beispiel eines durch die Maschinendrehzahl und das Moment bestimmten Verhinderungsbereichs, und 11 zeigt ein Beispiel eines anderen Verhinderungsbereichs, der durch die Maschinendrehzahl bestimmt ist.
-
In dem Fall der Korrektur des Zustands der Brennstoffeinspritzung aus einem Unterschied der Maschinendrehzahl kann das Ausmaß der Korrektur auf die Bestimmung der Abnormalität angewendet werden. Um genauer zu sein, wird ein bestimmter Wert im Voraus aus Variationen bestimmt, die aus der Verschlechterung vorhergesagt werden, und wenn das Ausmaß der Korrektur größer wird als der bestimmte Wert, wird bestimmt, dass der Vorgang zur Temperaturerhöhung abnormal ist (Abnormalitätserfassungseinrichtung). Durch das Bestimmen des bestimmten Werts ist es möglich, zu bestimmen, dass eine Abnormalität durch einen Vorgang zur Temperaturerhöhung verursacht wird, falls ein Fall auftritt, bei dem eine Korrektur durchgeführt werden muss, die größer ist als der spezifische Wert.
-
Wenn außerdem eine Korrektur durchgeführt werden muss, die größer ist als der im Voraus bestimmte bestimmte Wert, wird die Regenerierung unterbrochen (Regenerationsunterbrechungseinrichtung). In diesem Fall besteht eine Möglichkeit, dass eine Abnormalität in dem Vorgang zur Temperaturerhöhung auftritt. Somit ist es durch das Unterbrechen der Regeneration möglich, eine Schwierigkeit zu vermeiden, die durch den abnormalen Vorgang verursacht wird.
-
Die erste Ausführungsform der Regenerationssteuerung des DPF 3 durch die ECU 6 wird in 13, 14 gezeigt. 13 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen des Zeitverhältnisses D zwischen der Durchführung und der Unterbrechung eines Vorgangs zur Temperaturerhöhung durch die Einrichtung zur Temperaturerhöhung. Zuerst liest bei Schritt 101 die ECU 6 Abgastemperaturen T1, TS von den Abgastemperatursensoren 51, 52, die stromaufwärts und stromabwärts des DPF 3 vorgesehen sind. Bei Schritt 102 berechnet die ECU 6 eine DPF-Bestimmungstemperatur T ausgehend von den Abgastemperaturen T1, T2 stromaufwärts und stromabwärts von dem DPF 3. Hier berechnet die ECU 6 die DPF-Bestimmungstemperatur T aus den Abgastemperaturen T1, T2, aber zur Vereinfachung ist es ebenfalls möglich, T = T1 oder T = T2 zu belassen. Bei Schritt 103 bestimmt die ECU 6 die Menge von in dem DPF 3 angesammelten PM. Zum Beispiel kann die Menge der angesammelten PM ausgehend von den Druckunterschieden über den DPF 3 bestimmt werden, die durch den Druckunterschiedsensor 8 gefühlt werden, und durch die Fließrate von Abgas, die aus der Ausgabe des Luftflussmessers 53 unter Verwendung des Verhältnisses zwischen dem Druckunterschied über den DPF 3 für die Fließrate des Abgases, das durch den DPF 3 tritt, die Menge von in dem DPF 3 angesammelten PM berechnet wird.
-
Bei Schritt 104 wird bestimmt, ob die bestimmte Menge der angesammelten PM größer als ein vorbestimmter Wert (z. B. 4 g/L) ist, bei dem der DPF 3 zu Regenerieren ist, oder nicht. Falls die bestimmte Menge der angesammelten PM größer ist als der vorbestimmte Wert, wird bestimmt, dass der DPF 3 zu Regenerieren ist, und dann schreitet die Routine zu Schritt 105 und den folgenden Schritten voran, bei denen ein Vorgang zur Erhöhung der Temperatur des DPF 3 durchgeführt wird. Als der Vorgang zum Erhöhen der Temperatur des DPF 3 wird z. B. Nacheinspritzung durchgeführt, um genauer zu sein, wird eine kleine Kraftstoffmenge zusätzlich nach der Hauptkraftstoffeinspritzung zum Antreiben der Maschine (Ausdehnungstakt nach dem oberen Todpunkt) eingespritzt, um unverbrannte HC zu erzeugen. Diese HC erzeugen durch eine Oxidationsreaktion bei dem DOC 4 eine Wärme, um den DPF 3 mit dem Abgas einer hohen Temperatur zu versorgen.
-
Bei Schritt 105 wird ein Zeiger für die Durchführung der Regenerationsregelung Flag1 ausgeschaltet und das Zeitverhältnis D auf 0% eingestellt, und die Verarbeitung ohne die Durchführung der Nacheinspritzung beendet. Bei Schritt 106 wird die DPF-Bestimmungstemperatur T mit einem vorbestimmten Wert 1 (z. B. 200°C) verglichen. Der vorbestimmte Wert 1 ist die Aktivierungstemperatur des Oxidationskatalysators, und falls T geringer ist als der vorbestimmte Wert 1 (z. B. 200°C), wird der Oxidationskatalysator nicht aktiviert und somit kann eine Auswirkung die Temperatur zu erhöhen nicht erzeugt werden, sogar falls Kohlenwasserstoffe zu dem DOC 4 zugeführt werden. Somit wird das Zeitverhältnis D auf 0% eingestellt und die Nacheinspritzung unterbrochen. Falls bei Schritt 106 nicht bestimmt wird, dass T geringer ist als der vorbestimmte Wert 1, wird bei dem folgendem Schritt 107 die DPF-Bestimmungstemperatur T mit einem vorbestimmten Wert 2 (z. B. 700°C) verglichen. Falls T größer ist als der vorbestimmte Wert 2 (z. B. 700°C) besteht eine Möglichkeit, dass der Oxidationskatalysator verschlechtert und der DPF 3 zerstört ist, und somit wird auch in diesem Fall das Zeitverhältnis D auf 0% eingestellt und die Nacheinspritzung unterbrochen.
-
Fall bei Schritt 107 nicht bestimmt wird, dass T größer ist als der vorbestimmte Wert 2, schreitet die Routine zu Schritt 108 voran, bei dem eine Solltemperatur Tt gelesen wird. Die Solltemperatur Tt wird durch eine andere Routine ausgehend von Betriebszuständen mit der Menge der angesammelten PM, Maschinendrehzahl und Moment berechnet. Um die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu verhindern, ist es bevorzugt, die Solltemperatur Tt auf eine Temperatur so hoch wie möglich einzustellen (z. B. 650°C) unter einer DPF-Temperatur, bei der die PM schnell verbrannt werden.
-
Bei Schritt 109 wird ein Temperaturunterschied ΔT zwischen der Solltemperatur Tt und der DPF-Bestimmungstemperatur T berechnet. Bei dem folgenden Schritt 110 wird das Korrekturausmaß ausgehend von diesem Temperaturunterschied ΔT berechnet. Hier wird angenommen, dass ein Rückkopplungskorrekturausmaß durch die Verwendung einer Proportionalintegral-(PI)-regelung einer klassischen Regelung berechnet wird, und in der Zeichnung ist eine Berechnungsgleichung gezeigt. Außerdem wird bei Schritt 111 das Ausmaß der Temperaturerhöhung (Basisausmaß B), das eine Basis wird, für jeden Betriebszustand berechnet.
-
Das Basisausmaß wird z. B. durch die Verwendung eines zweidimensionalen Kennfelds aus Maschinendrehzahl NE und Moment berechnet. Bei Schritt 112 wird die Summe des Korrekturausmaßes H, die bei Schritt 110 berechnet wurde, und das Basisausmaß B, das bei Schritt 111 berechnet wurde, als Ausmaß der Temperaturerhöhung Y berechnet. Bei Schritt 113 wird die Empfindlichkeit G betroffen auf das Ausmaß der Temperaturerhöhung und das Zeitverhältnis berechnet. Die Empfindlichkeit G wird durch die Verwendung eines geeigneten Werts in dem zweidimensionalen Kennfeld aus Maschinendrehzahl NE und Moment berechnet. Bei Schritt 114 wird das Zeitverhältnis durch das Multiplizieren des Ausmaßes der Temperaturerhöhung y, das bei Schritt 112 berechnet wurde, mit der Empfindlichkeit G, die bei Schritt 113 berechnet wurde, berechnet.
-
Als nächstes wird das Umschalten des Vorgangs zur Temperaturerhöhung ausgehend von diesem Zeitverhältnis D durch die Verwendung eines in 14 gezeigten Flussdiagramms beschrieben. Es ist bevorzugt, das dieser Fluss für jede Verbrennung berechnet werden kann, um genau zu sein, in dem Fall einer Vierzylindermaschine jede 1/2 Umdrehung. Zuerst wird bei Schritt 201 bestimmt, ob der Zeiger für die Durchführung der Regenerationsregelung Flag1 eingeschaltet ist. Falls bei Schritts 201 nicht bestimmt wird, dass der Zeiger für die Durchführung der Regenerationsregelung Flag1 eingeschaltet ist, werden in diesem Fluss zu verwendende Variablen Initialisiert (Basiszeitraum T0 des Zeitverhältnisses D, T0 = 1; Temperaturerhöhung C2 ist = 5, Basiszeitraumzähler C1 = 1) und dann ein Temperaturerhöhungsdurchführungszeiger Flag2 ausgeschaltet und die Verarbeitung beendet. Falls bei Schritt 201 bestimmt wird, dass der Zeiger für die Durchführung der Regenerationsregelung Flag1 eingeschaltet ist, schreitet die Routine zu Schritt 202 voran. Bei Schritt 202 wird bestimmt, ob der Basiszeitraum T0 zu aktualisieren ist oder nicht. Um genau zu sein, wird bestimmt, ob der Temperaturerhöhungszähler C2 größer ist als der Basiszeitraum T0. Falls bestimmt wird, dass T2 größer ist als T0, schreitet die Routine zu Schritt S202 voran. Fall nicht bestimmt wird, dass C2 größer ist als T0, wird der Temperaturerhöhungszähler C2 erhöht und die Routine springt dann zu Schritt 208. Bei Schritt 203 wird das Zeitverhältnis D gelesen und bei Schritt 204 der Basiszeitraum T0 berechnet. Um genau zu sein, wird der Basiszeitraum T0 als RAND1 (C1) berechnet, wo der Basiszeitraumzähler C1 subtrahiert wird. RAND1 ist eine Funktion einer zufälligen Ausgabe von ganzen Zahlen von 1 bis 100 für die Eingabe (ganze Zahlen von 1 bis 100). Für RAND1 kann das Verhältnis zwischen Eingabe und Ausgabe im Voraus definiert werden. Außerdem muss RAND1 nicht notwendigerweise zufällig ganze Zahlen ausgeben, und falls RAND nicht eine konstante ganze Zahl ausgibt, kann die Auswirkung der Erfindung erwartet werden. Ein Beispiel der Funktion RAND1 ist in 15 gezeigt.
-
Bei Schritt 205 wird die Anzahl der Temperaturerhöhungen CON berechnet. Um genau zu sein, wird die Anzahl der Temperaturerhöhungen CON als Produkt des Basiszeitraums T0 und des Zeitverhältnisses D berechnet. Bei Schritt 206 wird der Temperaturerhöhungszähler C2 gelöscht (initialisiert). Bei Schritt 207 wird ein Basiszeitraumzähler C1 erhöht. Falls der Basiszeitraumzähler C1 größer als 100 wird, wird der Basiszeitraumzähler C1 initialisiert. Als nächstes wird bei Schritt 208 der Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 berechnet. Falls hier der Temperaturerhöhungszähler C2 kleiner ist als die Anzahl der Temperaturerhöhungen COM, wird der Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 eingeschaltet, und falls der Zähler C2 nicht kleiner ist als die Anzahl der Temperaturerhöhungen COM, wird der Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 ausgeschaltet.
-
16 zeigt ein Berechnungsbeispiel dieser Ausführungsform. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird, wenn die Regenerationsregelung begonnen ist (Flag1 = ein) und das Zeitverhältnis D gemäß des Ausmaßes der Temperaturerhöhung Y berechnet wird, der Vorgang zwischen der Durchführung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung (Flag2 = Ein) und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung (Flag2 = Aus) umgeschaltet, um so das Zeitverhältnis D innerhalb des Basiszeitraums T0 zu halten, der zufällig variiert. Deswegen kann dies einen zyklischen Momentenstoß verhindern, der durch das Umschalten des Vorgangs verursacht wird, und kann es zu gleichen Zeit möglich machen, eine optimale Temperaturerhöhungsregelung durchzuführen, und somit die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu verhindern.
-
17 ist ein Flussdiagramm und zeigt die zweite Ausführungsform der Erfindung. Der Basisfluss der Regenerationsregelung ist der gleiche wie der in 13 gezeigte, und somit wird hauptsächlich ein Verfahren beschrieben, einen Zeitraum der Durchführung und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung innerhalb des Basiszeitraums T0 zu ändern. In 17 bestimmt die ECU 6 zuerst bei Schritt 301, ob der Zeiger für die Durchführung der Regenerationsregelung Flag1 eingeschaltet ist oder nicht. Falls bei Schritt 301 eine negative Bestimmung gemacht wird, werden in diesem Fluss zu verwendende Variablen initialisiert (Basiszeitraum T0 des Zeitverhältnisses D, T0 = 1, Temperaturerhöhungszähler T2 = 5) und der Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 wird ausgeschaltet und diese Verarbeitung beendet. Falls bei Schritt 301 eine positive Bestimmung gemacht wird, schreitet die Routine zu Schritt 302 voran.
-
Bei Schritt 302 wird bestimmt, ob der Basiszeitraum T0 zu aktualisieren ist. Um genau zu sein, wird bestimmt, ob der Temperaturerhöhungszähler T0 größer als der Basiszeitraum T0 ist oder nicht. Falls bestimmt wird, dass C2 größer T0 ist, schreitet die Routine zu Schritt 303 voran und falls nicht bestimmt ist, dass C2 größer T0 ist, wird der Zähler C2 erhöht und die Routine springt zu Schritt 307. Bei Schritt 303 wird das Zeitverhältnis D gelesen und bei Schritt 304 der Basiszeitraum T0 gelesen. Der Basiszeitraum T0 wird durch das in der ersten Ausführungsform beschriebene Verfahren oder ähnliches getrennt berechnet, und hier wird angenommen, dass der Basiszeitraum T0 z. B. 100 beträgt. Zunächst wird bei Schritt 305 die Anzahl der Temperaturerhöhungen CON berechnet. Um genau zu sein, wird die Anzahl der Temperaturerhöhungen CON als Produkt des Basiszeitraums T0 und des Zeitverhältnisses B berechnet.
-
Bei Schritt 306 wird der Temperaturerhöhungszähler C2 gelöscht (initialisiert). Bei Schritt 307 wird die Reihenfolge der Priorität der Temperaturerhöhung E durch die Berechnung einer Funktion RAND2 berechnet. Die Funktion RAND2 gibt ganze Zahlen 1 bis n zufällig für die Eingabe von ganzen Zahlen 1 bis n aus. Die Reihenfolge der Priorität der Temperaturerhöhung E wird als RAND2 (C2) berechnet, wo C2 subtrahiert wird. 18 zeigt ein Beispiel wenn n = 100 ist.
-
Als nächstes wird bei Schritt 308 der Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 berechnet. Falls die Reihenfolge der Priorität der Temperaturerhöhung E kleiner ist als die Anzahl der Temperaturerhöhungen CON, wird hier Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 eingeschaltet, und falls die Reihenfolge nicht kleiner ist als die Anzahl, wird der Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 ausgeschaltet.
-
19 ist ein Berechnungsbeispiel dieser Ausführungsform. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird die Regenerationsregelung begonnen (Flag1 = ein), und das Zeitverhältnis D und der Basiszeitraum T0 werden gemäß des Ausmaßes der Temperaturerhöhung y berechnet, und ein Zeitraum der Wiederholung der Durchführung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung (Flag2 = ein) und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung (Flag2 = aus) werden ausgehend von der Reihenfolge der Priorität der Temperaturerhöhung E innerhalb eines Basiszeitraums T0 zufällig geschaltet. Deswegen kann dies das Auftreten von Vibrationen besonders bei dem Schaltzeitraum verhindern, und somit kann eine Auswirkung verbessert werden, den Momentenstoß zu reduzieren.
-
20 ist ein Flussdiagramm und zeigt die dritte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein Verfahren zum Korrigieren des Zustands einer Brennstoffeinspritzung von einer Änderung der Maschinendrehzahl beschrieben, die durch das Umschalten des Vorgangs zur Temperaturerhöhung verursacht wird, wenn die Regenerationsregelung durchgeführt wird. In 20 bestimmt die ECU 6 zuerst bei Schritt 401, ob der Zeiger für die Durchführung der Regenerationsregelung Flag1 eingeschaltet ist oder nicht. Falls in Schritt 401 eine negative Bestimmung gemacht wird, werden in diesem Fluss zu verwendende Variablen initialisiert (Maschinendrehzahl NEON, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird = NE, Maschinendrehzahl NEOFF, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist = NEOFF, und Integralmenge Hi = 0), und die Verarbeitung wird beendet. Falls in Schritt 401 eine positive Bestimmung gemacht wird, schreitet die Routine zu Schritt 402 voran.
-
Bei Schritt 402 werden die Maschinendrehzahl NE, die Einspritzmenge Q (Ersatz für Moment), und das Zeitverhältnis D zwischen der Durchführung und der Unterbrechung des Vorgangs zur Temperaturerhöhung gelesen. Bei dem folgenden Schritt 403 wird eine Bereichsbestimmung durchgeführt, und falls die Maschinendrehzahl NE kleiner ist als eine vorbestimmte Maschinendrehzahl NE1 und die Einspritzmenge Q kleiner ist als eine vorbestimmte Einspritzmenge Q1, schreitet die Routine zu Schritt 404 voran. Bei Schritt 404 wird für das Zeitverhältnis D eine Bereichsbestimmung durchgeführt. Falls das Zeitverhältnis D kleiner ist als ein vorbestimmter Wert (z. B. 0,9) schreitet die Routine zu Schritt 405 voran.
-
Bei Schritt 405 wird der Zustand des Zeigers für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 überprüft. Falls der Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 eingeschaltet ist, schreitet die Routine zu Schritt 406 voran. Falls der Zeiger für die Durchführung des Temperaturerhöhungsvorgangs Flag2 ausgeschaltet ist, schreitet die Routine über Schritt 407 zu Schritt 408 voran. Bei Schritt 406 wird die Maschinendrehzahl NEON berechnet, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird. Um genau zu sein, wird eine durchschnittliche Berechnung durch die Verwendung der folgenden Gleichung durchgeführt, die den letzten Wert der Maschinendrehzahl NEON verwendet, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, und die Maschinendrehzahl NE. NEON = α × NE + (1 – α) × letzte NEON wo α von 0 bis 1 reicht, und z. B. 0,2 beträgt.
-
Bei Schritt 407 wird die Maschinendrehzahl NEOFF berechnet, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung angehalten ist. Um genau zu sein wird eine durchschnittliche Berechnung unter der Verwendung der folgenden Gleichung durchgeführt, und der letzte Wert der Maschinendrehzahl NEOFF verwendet, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist, und die Maschinendrehzahl NE. NEOFF = α × NE + (1 – α) × letztes NEOFF wo α von 0–1 reicht, und z. B. 0,2 beträgt.
-
Bei Schritt 408 wird eine Variation ΔNE in der Maschinendrehzahl aus der Maschinendrehzahl NEON berechnet, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird und die Maschinendrehzahl NEOFF, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist. Durch die Verwendung dieser Variation ΔNE in der Maschinendrehzahl wird bei Schritt 409 ein proportionaler Korrekturterm Hb berechnet und bei Schritt 410 ein Integralkorrekturterm Hi berechnet. Außerdem wird bei Schritt 411 das Korrekturausmaß HNE, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, aus der Summe des Integralkorrekturwerts Hi und des Proportionalkorrekturterms Hb berechnet.
-
Als nächstes wird bei Schritt 412 bestimmt, ob das Korrekturausmaß HNE abnormal ist, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, oder nicht. Falls der absolute Wert des Korrekturausmaßes HNE, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, kleiner ist als ein Abnormalitätsbestimmungswert Hmax, wird bestimmt, dass das Korrekturausmaß HNE, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, nicht abnormal ist, und die Routine schreitet zu Schritt 413 voran. Falls der absolute Wert des Korrekturausmaßes HNE, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, größer ist als der Abnormalitätsbestimmungswert Hmax, wird bestimmt, dass das Korrekturausmaß HNE abnormal ist, und die Routine schreitet zu Schritt 414 voran.
-
Bei Schritt 413 wird eine Haupteinspritzmenge ausgehend von dem Korrekturausmaß HNE, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird, korrigiert, wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung durchgeführt wird. Bei Schritt 414 wird ein Zeiger für den abnormalen Vorgang zur Temperaturerhöhung Flag3 eingeschaltet, und bei Schritt 415 der Zeiger für die Durchführung der Regenerationsregelung Flag1 ausgeschaltet, und die Regenerationsregelung unterbrochen.
-
Wie voranstehend beschrieben wurde, ist es gemäß der Erfindung bei der DPF Temperaturregelung währen der Regeneration möglich, das Auftreten von Vibrationen insbesondere bei dem Zeitraum des Umschaltens zu verhindern, was den Momentenstoß reduzieren kann, den der Fahrer fühlt, durch das Verhindern eines Zeitraums des Umschaltens zwischen dem Zustand, bei dem Brennstoff eingespritzt wird, um die Temperatur zu erhöhen, und dem Zustand, bei dem Brennstoff normal eingespritzt wird (wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist). Außerdem ist es durch das Korrigieren des Zustands möglich, bei dem Brennstoff eingespritzt wird, um die Temperatur zu erhöhen, oder des Zustands, bei dem Brennstoff normal eingespritzt wird (wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist) gemäß einer Änderung in der Maschinendrehzahl bevor und nach dem Umschalten zwischen dem Zustand, bei dem Brennstoff eingespritzt wird, um die Temperatur zu erhöhen, oder dem Zustand, bei dem Brennstoff normal eingespritzt wird (wenn der Vorgang zur Temperaturerhöhung unterbrochen ist).
