DE102005021748B4 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit: einem Partikelfilter (41), der einen Filterträger hat, der einen Katalysator darauf hält, zum Verbrennen und Entfernen von Partikelmaterial unter Verwendung einer Reaktionswärme einer Oxidationsreaktion des Katalysators, um den Partikelfilter (41) bei Fangen des Partikelmaterials des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, zu regenerieren; einer Katalysatoraktivierungsgradfühleinrichtung (53) zum Fühlen eines Aktivierungsgrads des Katalysators; und einer Einspritzmusterauswahleinrichtung (S501 bis S509) zum Auswählen eines von einem ersten bis einem dritten Einspritzmuster, wobei: das erste Einspritzmuster zum Ausführen einer einzigen Kraftstoffeinspritzung je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors dient und hauptsächlich zum Generieren eines Leistungsausgangs des Verbrennungsmotors dient; das zweite Einspritzmuster zum Ausführen mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in jeweils mehreren Einspritzstufen je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors dient; eine erste der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters im Wesentlichen die gleiche wie die Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzmusters ist; die mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters ferner pro Wärmezyklus mehrere nachfolgende Kraftstoffeinspritzungen haben, die auf einer verzögerten Seite der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters ausgeführt werden und ein größeres Verhältnis an Abwärme im Vergleich zu der der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen aufgrund einer Verbrennung von Kraftstoff, der durch die mehreren nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen eingespritzt ist, haben, so dass eine Temperatur des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor ausgegeben wird, erhöht ist, und eine gewünschte Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors mit dem zweiten Einspritzmuster generiert; und Einspritzintervalle der mehreren nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters eins nach dem anderen zu einer letzten der mehreren nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen des Einspritzmusters erhöht sind; das dritte Einspritzmuster zum Ausführen mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in jeweils mehreren Einspritzstufen je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors dient...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung, die einen Partikelfilter hat, für einen Verbrennungsmotor.
  • Abgaspartikelmaterial (PM), das im Abgas eines Dieselmotors enthalten ist, wird als eine Hauptumweltfrage betrachtet und es ist vorgeschlagen worden, einen Dieselpartikelfilter (DPF) zum Sammeln des PM in dem Dieselmotor einzubauen. Der DPF wird regelmäßig durch Verbrennen und Entfernen des gesammelten PM regeneriert, um seine Leistung zum Sammeln des PM wiederherzustellen. Die Verbrennung des PM erfordert normalerweise eine ausreichend hohe Temperatur des DPF. In einigen Fällen wird die Verbrennung des PM jedoch unter Verwendung der Oxidationsreaktionswärme, die durch den Oxidationskatalysator generiert wird, ausgeführt. Ein DPF System (nachstehend als DPF System der Bauart mit stromaufwärtigen Katalysator bezeichnet) hat den Oxidationskatalysator, der an der stromaufwärtigen Seite des DPF angeordnet ist. Ein anderes DPF System (nachstehend als ein Einfach-DPF-System gezeichnet) hat den DPF alleine und der Katalysator wird durch einen Filterträger des DPF gehalten.
  • Um die Temperatur des DPF zu erhöhen, kann die Temperatur des Abgases, das von dem Motor abgegeben wird, durch Drosseln der Einlassluft erhöht werden, was die Kraftstoffeinspritzung verzögert oder die Abgasrückführung (EGR) erhöht. Alternativ kann der unverbrannte Bestandteil (nachstehend auch als unverbrannter Kohlenwasserstoff bezeichnet, d. h. unverbrannter HC), der in dem Abgas enthalten ist, das von dem Motor abgegeben wird, durch zum Beispiel Kraftstoffnacheinspritzung beabsichtigt erhöht werden, um die Katalysatorreaktionswärme zu generieren (siehe Japanische Ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 2003-172185 ). In jedem der vorstehenden Fälle wird die Energie, die nicht in die Motorleistung umgewandelt wird, verschwendet, so dass der Kraftstoffverbrauch betroffen sein muss. Wenn die Temperatur des DPF ausreichend hoch ist, ist die Verbrennungsgeschwindigkeit beschleunigt. Somit ist die Zeit, die zur Regeneration des DPF erforderlich ist, verkürzt, um den Kraftstoffverbrauch vorteilhaft zu verringern. Der DPF kann jedoch, wenn die Temperatur des DPF schnell erhöht wird, beschädigt werden. Somit sollte die Temperatur, die zur Regeneration geeignet ist, als die Solltemperatur verwendet werden, um die Temperatur des DPF aufrechtzuerhalten.
  • In Bezug auf die vorstehenden zwei Verfahren zum Erhöhen der Temperatur des DPF resultiert jedoch das eine Verfahren, das die Temperatur des Abgases erhöht und das Abgas zu dem DPF zuführt, in einem Verlust von Energie, die durch den Motor oder die Abgasleitung verloren wird. Somit ist das andere Verfahren, das die Menge des unverbrannten HC erhöht, hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs in Bezug auf das vorstehende eine Verfahren vorteilhafter. Ferner ist das Einzel-DPF-System gegenüber dem DPF-System der Bauart mit stromaufwärtigen Katalysator vorteilhafter, da das Einzel-DPF-System aus nur dem DPF konstruiert sein kann, was das Senken der Herstellkosten und des Gewichts erlaubt.
  • Bei dem Einzel-DPF-System sind jedoch, wenn das Verfahren des Erhöhens des unverbrannten HC verwendet wird, die vorstehenden nachteilhaften Punkte vorhanden. Das heißt, dass in dem DPF-System der Bauart mit stromaufwärtigen Katalysator das Abgas, das die durch die Katalysatorreaktionswärme eine erhöhte Temperatur hat, zu dem DPF zugeführt wird. Im Gegensatz dazu tritt in dem Einzel-DPF-System die Katalysatorreaktion des unverbrannten HC bei Eintreten des unverbrannten HC in den DPF auf. 16 zeigt eine Beziehung zwischen der Temperatur des DPF und der Reaktionsgeschwindigkeit zum Oxidieren des HC. Wenn die Temperatur des DPF erhöht ist, ist das Aktivierungsniveau des Katalysators erhöht, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu beschleunigen. Wenn die Temperatur des DPF unterhalb einer vorgegebenen Temperatur ist, ist jedoch der Katalysator nicht wirksam aktiviert, so dass der HC nicht ausreichend verbrennt werden kann. Die Temperatur des DPF muss 600°C oder mehr betragen, um die ausreichend wirksame Verbrennung des PM zu erreichen. Wenn die große Menge des unverbrannten HC bei niedriger Temperatur des Abgases von dem Motor abgegeben wird, kann der nichtreagierte HC an dem Katalysator anhaften, um ein Vergiften des Katalysators zu verursachen. Somit tritt in dem Fall des Einzel-DPF-Systems die Temperaturerhöhung, die durch die Katalysatorreaktion des unverbrannten HC verursacht wird, im Wesentlichen nicht oder nahe der vorderen Endfläche des DPF auf, was das stromaufwärtige Ende des DPF ist. Somit existiert der Temperaturgradient, bei dem die Temperatur von dem stromaufwärtigen Ende des DPF zu dem stromabwärtigen Ende des DPF erhöht ist.
  • Wie in 17 gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem die Abgastemperatur des Eingangs des DPF gleich oder kleiner als die vorgegebene Temperatur ist (nachstehend als die Regenerationstemperatur bezeichnet), oberhalb der die Menge des verbrannten PM größer als die Menge des abgegebenen PM ist, das aus dem Motor ausgegeben wird, wobei der Temperaturgradient stetig gehalten wird, die Temperatur an dem stromaufwärtigen Ende des DPF nicht gleich oder größer als die Regenerationstemperatur. Somit kann das gesammelte PM, das an dem stromaufwärtigen Ende des DPF gesammelt ist, nicht ausreichend verbrannt werden und kann nicht ausreichend entfernt werden. Als ein Ergebnis kann das stromaufwärtige Ende des DPF durch das PM verstopft werden. Unter Bezugnahme auf 18 kann der vorstehende Zustand in dem Niedriglastbereich des Motors auftreten, der zum Zeitpunkt des Leerlaufzustands des Motors oder einer niedrigen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auftritt, in dem die Abgastemperatur nicht auf die Regenerationstemperatur erhöht werden kann.
  • Somit sollte in dem Betriebsbereich des Motors die Temperatur des Abgases, das von dem Motor ausgegeben wird, erhöht werden, um die Temperatur des Abgases an dem Eingang des DPF gleich oder größer als die Regenerationstemperatur zu machen, um ein Verstopfen des DPF und/oder das Vergiften des Katalysators des DPF zu vermeiden. Das Verfahren zum Erhöhen der Abgastemperatur durch zum Beispiel Drosseln der Einlassluft ist jedoch auf einen Bereich beschränkt, der keine Fehlzündung verursacht. Somit ist die Temperaturerhöhung auf den nichtzufriedenstellenden Grad begrenzt.
  • JP 7 259 533 A offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, in der zusätzlich eingesprühter Kraftstoff die Abgas- und die Filtertemperatur erhöht, um in dem Filter angesammelte Partikel zu verbrennen.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf den vorstehenden Nachteil gerichtet. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die einen Partikelfilter wirksam regenerieren kann, während ein verhältnismäßig niedriger Kraftstoffverbrauch erreicht wird.
  • Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Die Abgasreinigungsvorrichtung hat einen Partikelfilter, eine Katalysatoraktivierungsgradfühleinrichtung und eine Einspritzmusterauswahleinrichtung. Der Partikelfilter hat einen Filterträger, der einen Katalysator darauf zum Verbrennen und Entfernen von Partikelmaterial durch Verwenden einer Reaktionswärme einer Oxidationsreaktion des Katalysators hält, um den Partikelfilter bei Fangen des Partikelmaterials des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, zu regenerieren. Die Katalysatoraktivierungsgradfühleinrichtung dient zum Fühlen eines Aktivierungsgrads des Katalysators. Die Einspritzmusterauswahleinrichtung dient zum Auswählen eines von dem ersten bis dritten Einspritzmuster. Das erste Einspritzmuster dient zum Ausführen einer einzigen Kraftstoffeinspritzung je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors und dient hauptsächlich zum Generieren einer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors. Das zweite Einspritzmuster dient zum Ausführen von mehreren Kraftstoffeinspritzungen in jeweils mehreren Einspritzstufen je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors. Eine erste der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters ist im Wesentlichen die Gleiche wie die Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzmusters. Die mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters haben ferner mehrere nachfolgende Kraftstoffeinspritzungen, die an einer verzögernden Seite der ersten von den mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters ausgeführt werden und ein höheres Verhältnis an Abwärme im Vergleich zu der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen haben, so dass eine Temperatur des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor ausgegeben wird, erhöht ist, und eine Sollausgangsleistung des Verbrennungsmotors wird mit dem zweiten Einspritzmuster generiert. Das dritte Einspritzmuster dient zum Ausführen mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in jeweils mehreren Einspritzstufen je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors. Eine erste der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des dritten Einspritzmusters ist im Wesentlichen das Gleiche wie die Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzmusters. Die mehreren Kraftstoffeinspritzungen des dritten Einspritzmusters haben ferner mindestens eine nachfolgende Kraftstoffeinspritzung, die an einer verzögerten Seite der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des dritten Einspritzmusters ausgeführt wird. Ein Einspritzintervall zwischen einem Endpunkt der ersten von den mehreren Kraftstoffeinspritzungen des dritten Einspritzmusters und einem Startpunkt einer nachfolgenden der mindestens einen nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung des dritten Einspritzmusters ist größer als dass des zweiten Einspritzmusters, so dass ein Verhältnis von unverbrannten Kraftstoffbestandteil des Abgases, das bei Verbrennung des Kraftstoffes der nachfolgenden von der mindestens einen nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung in dem dritten Einspritzmuster generiert wird, größer als das zweite Einspritzmuster wird und der somit generierte unverbrannte Kraftstoffbestandteil wird zu dem Partikelfilter zugeführt und die Sollausgangsleistung des Verbrennungsmotors wird mit dem dritten Einspritzmuster generiert. Die Einspritzmusterauswahleinrichtung wählt eines von dem zweiten und dem dritten Einspritzmuster bei Erhalt einer Anforderung zum Regenerieren des Partikelfilters aus. Die Einspritzmusterauswahleinrichtung wählt das zweite Einspritzmuster aus, wenn der Aktivierungsgrad des Katalysators, der durch die Katalysatoraktivierungsgradfühleinrichtung gefühlt wird, verhältnismäßig niedrig ist und hierdurch gleich oder geringer als ein Schwellwert ist.
  • Die Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen besser aus der nachstehenden Beschreibung, den anhängenden Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstanden, in denen:
  • 1 eine schematische Ansicht ist, die einen Aufbau einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ein Zeitdiagramm ist, das Einspritzmuster zeigt, die durch die Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ausgeführt werden;
  • 3 ein Graph ist, der einen Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels zeigt;
  • 4 ein weiterer Graph ist, der einen Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels zeigt;
  • 5 ein weiterer Graph ist, der einen Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels zeigt;
  • 6A ein Zeitdiagramm zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 6B ein Graph ist, der einen Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels zeigt;
  • 7 ein Zeitdiagramm zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 8 ein Flussdiagramm ist, das einen Steuerbetrieb zeigt, der durch eine ECU der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ausgeführt wird;
  • 9 ein Flussdiagramm ist, das einen Steuerbetrieb zeigt, der in der ECU der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ausgeführt wird;
  • 10A ein Zeitdiagramm zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 10B ein Graph zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 11A ein Zeitdiagramm zum Schreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 11B ein Graph zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 11C ein weiterer Graph zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 12A ein Zeitdiagramm zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 12B ein Graph zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 12C ein weiterer Graph zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 13 ein Zeitdiagramm zum Beschreiben eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist;
  • 14 ein Flussdiagramm ist, das einen Steuerbetrieb zeigt, der in der ECU der Abgasreinigungsvorrichtung ausgeführt wird;
  • 15 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen einem Zylinderdruck und einem Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors zeigt;
  • 16 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen einer HC Reaktionsgeschwindigkeit und der Temperatur in einem Oxidationskatalysator zeigt;
  • 17 ein Graph zum Beschreiben einer bisher vorgeschlagenen Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor ist; und
  • 18 ein Zeitdiagramm zum Beschreiben der bisher vorgeschlagenen Abgasreinigungsvorrichtung ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt einen Gesamtaufbau eines Dieselmotorsystems (Verbrennungsmotor), das eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat. Der Motor 1, der die Abgasreinigungsvorrichtung hat, ist von der Bauart mit einer Abgasrückführung (EGR). In dem Motor 1 verbindet ein EGR Durchgang 23 einen Einlassluftdurchgang 21 und einen Abgasdurchgang 22, um einen Teil des Abgases des Abgasdurchgangs 22 zu dem Lufteinlassdurchgang 21 zurückzuführen. Die Rückführmenge des Abgases wird durch ein EGR Steuerventil 32 eingestellt, das in dem EGR Durchgang 23 vorgesehen ist.
  • Ein Luftdurchflussmesser (Einlassluftdurchflusssensor) 51 ist in dem Lufteinlassdurchgang 21 angeordnet, um die Menge an Einlassluft zu messen, die zu dem Motor 1 zugeführt wird. Der Luftdurchflussmesser 51 ist von einer im Allgemeinen bekannten Bauart, der die gemessene Menge an Einlassluft als eine Massendurchflussrate anzeigt. Ein Einlassluftdrosselventil 31 ist in dem Lufteinlassdurchgang 21 angeordnet. Durch Einstellung eines Öffnungsgrads des Drosselventils 31 kann die Menge an Einlassluft, die zu dem Motor 1 zugeführt wird, geändert werden.
  • Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 41 ist in dem Abgasdurchgang 22 des Motors 1 angeordnet. Der DPF 41 hat eine Honigwabenstruktur aus hitzebeständiger Keramik (zum Beispiel Kordierit) als einen Filterträger. Zellen der Honigwabenstruktur, die einen Abgasdurchflussdurchgang ausbilden, sind abwechselnd geschlossen, so dass Einlässe und Auslässe der Zellen abwechselnd angeordnet sind. Ferner ist ein Oxidationskatalysator (zum Beispiel ein Platinkatalysator) auf Wandflächen der Zellen aufgetragen. Das Abgas, das von dem Motor 1 abgegeben wird, fließt durch die porösen Trennwände des DPF 41 stromabwärts und das Partikelmaterial (PM) wird durch die Trennwände gefangen und darauf angesammelt.
  • Ein Luftkraftstoffverhältnissensor (nachstehend als ein A/F Sensor bezeichnet) 52 zum Messen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und Abgastemperatursensoren 53, 54 zum Messen der Abgastemperatur sind in dem Abgasdurchgang 22 vorgesehen. Der Abgastemperatursensor auf der stromaufwärtigen Seite 53, der als eine Katalysatoraktivierungsgradfühleinrichtung und eine Abgastemperaturfühleinrichtung dient, ist an der stromaufwärtigen Seite des DPF 41 angeordnet, um die Temperatur des Abgases zu messen, das zu dem DPF 41 zugeführt wird.
  • Ein Differenzdrucksensor 55 zum Fühlen einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des DPF 41 ist vorgesehen, um die Menge an angesammelten PM zu bestimmen, das an dem DPF 41 gefangen und angesammelt ist. Der Differenzdrucksensor 55 ist zwischen einer Druckleitung 241 und einer Druckleitung 242 zwischengeordnet. Die Druckleitung 241 ist mit dem Abgasdurchgang 22 an der stromaufwärtigen Seite des DPF 41 in Verbindung und die Druckleitung 242 ist mit dem Abgasdurchgang 22 an der stromabwärtigen Seite des DPF 41 in Verbindung.
  • Ferner ist ein Drehzahlsensor 56, der als eine Motorleistungsfühleinrichtung dient, in dem Motor 1 vorgesehen, um eine Motordrehzahl des Motors 1 zu messen, die als ein Parameter dient, der eine Motorausgangsleistung anzeigt (Motorleistung).
  • Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 61 empfängt Ausgangssignale der vorstehenden Sensoren 51–56 und nicht dargestellter Sensoren. Die ECU 61 berechnet die beste Kraftstoffeinspritzmenge, die beste Einspritzzeitgebung und den besten Einspritzdruck, die die Besten für den gegenwärtigen Betriebszustand der entsprechenden Teile sind, um einen Regelungsbetrieb des Motors 1 auszuführen.
  • Die ECU 61 kann ein entsprechendes Einspritzmuster, das einem einzigen Wärmezyklus des Motors 1 entspricht, aus verschiedene Einspritzmustern basierend auf dem Zustand des Motors 1 oder des DPF 41 auswählen. 2 zeigt auswählbare Einspritzmuster. Diese Einspritzmuster umfassen das Einspritzmuster (das erste Einspritzmuster) A, das Einspritzmuster (das zweite Einspritzmuster) B-1, B-2, B-3 und das Einspritzmuster (das dritte Einspritzmuster) C. Die Kraftstoffeinspritzmuster B-1 bis B-3 sind gemeinsam als das Einspritzmuster B bezeichnet.
  • Das Einspritzmuster A ist ein Einspritzmuster, das hauptsächlich beabsichtigt ist, um eine gewünschte Motorleistung zu erreichen. Kraftstoff wird einmal nahe eines Kompressionshubtodpunkts eingespritzt (Kompression TDC). Die Energie, die durch Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes generiert wird, wird in die Motorleistung bei dem hohen Wirkungsgrad umgewandelt.
  • Das Einspritzmuster B ist ein Einspritzmuster, das bestimmt ist, um eine ausreichende thermische Energie auf das Abgas aufzugeben, während die Sollmotorleistung erreicht wird. Der Kraftstoff wird in mehreren Einspritzstufen eingespritzt, wobei bei dem Punkt nahe der Kompression TDC an der verzögerten Seite gestartet wird. Wie in 3 gezeigt ist, wird in einem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge gleich gehalten wird, ein Verhältnis der umgewandelten thermischen Energie, die in die Motorleistung umgewandelt wird, relativ zu der gesamten thermischen Energie, die durch die Kraftstoffverbrennung generiert wird, verringert, wenn die Zündzeitgebung verzögert ist. Zur gleichen Zeit, d. h. wenn die Zündzeitgebung verzögert ist, ist jedoch die Menge an Abwärme erhöht, so dass die Abgastemperatur erhöht ist. Wie in 4 gezeigt ist, kann ferner in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge gesetzt ist, um die gleiche Motorleistung aufrechtzuerhalten, die Abgastemperatur durch Verzögern der Verbrennung des Kraftstoffes erhöht sein. Wenn die Einspritzzeitgebung einfach verzögert ist, wird jedoch die Wahrscheinlichkeit einer Fehlzündung sehr hoch. Das Einspritzmuster B unterscheidet sich von der einfachen Verzögerung der Einspritzzeitgebung. Insbesondere wird in dem Einspritzmuster B die Kraftstoffeinspritzung, die im Wesentlichen die gleiche wie die einzige Kraftstoffeinspritzung des Einspritzmusters A ist, nahe der Kompression TDC ausgeführt und danach wird die Kraftstoffeinspritzung auf der verzögerten Seite der Kompression TDC ausgeführt. Die Kraftstoffeinspritzung der letzteren Einspritzstufe wird keine Fehlzündung des Kraftstoffes verursachen, der in der letzteren Einspritzstufe eingespritzt wird, wodurch eine Zündung des Kraftstoffes erlaubt wird, sogar wenn die Zündzeitgebung ausreichend verzögert ist, da der Kraftstoff, der in der vorherigen Einspritzstufe eingespritzt wird, auf die normale Weise verbrannt wird. Daher wird die Fehlzündungsgrenze im Wesentlichen zu der verzögerten Seite verschoben. Auf diese Weise kann das Verhältnis der Abwärme erhöht werden, während die Zündzeitgebung ausreichend verzögert wird. Dies ist die Charakteristik des Einspritzmusters B.
  • 5 zeigt zwei Verbrennungsprofile, die bei verschiedenen Kraftstoffeinspritzstartzeitgebungen erhalten werden (a1(ATDC) < a2(ATDC)). Auf der verzögerten Seite der Kraftstoffeinspritzstartzeitgebung (a2(ATDC)), die relativ zu der Kraftstoffeinspritzstartzeitgebung (a1(ATDC)) verzögert ist, obwohl eine Spitze einer Rate einer Wärmefreisetzung kleiner gemacht ist, ist die Verbrennung verlängert. Das heißt, dass die Verbrennung weicher ist und der Endzeitpunkt der Verbrennung verzögert ist. Somit ist in den Fällen der Einspritzmuster B-2, B-3 das Zeitintervall (Einspritzintervall) zwischen dem Ende der vorhergehenden Kraftstoffeinspritzung und dem Start der gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzung stufenweise und aufeinanderfolgend in der dritten oder letzten Einspritzstufe erhöht, und die Verbrennung ist verlängert. Bei der letzten Einspritzstufe wird die Verbrennung an dem am meisten verzögerten Punkt ausgeführt, um die Abgastemperatur weiter zu erhöhen. Das heißt, wenn die Zahl der Einspritzstufen erhöht ist, kann die Verbrennung an dem weiter verzögerten Punkt ausgeführt werden, um die Abgastemperatur wirksam zu erhöhen. Die Einspritzmuster B-1 bis B-3 unterscheiden sich voneinander in der Zahl der Einspritzstufen.
  • In dem Einspritzmuster B wird die Kraftstoffeinspritzmenge in den letzteren Einspritzstufen im Vergleich zu den ersteren Einspritzstufen erhöht. 6A zeigt zwei Einspritzmuster, d. h. ein Einspritzmuster 1 und ein Einspritzmuster 2, wobei jedes davon vier Einspritzstufen hat. 6B zeigt eine Beziehung zwischen der Gesamtmenge der Einspritzung und der Abgastemperatur. Das Einspritzmuster 1 korrespondiert zu dem Einspritzmuster B. In dem Fall des Einspritzmusters 1, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in einer n-ten Einspritzstufe (auch als Einspritzstufenummer n bezeichnet) durch Qn ausgedrückt wird, sollte die nachstehende Beziehung eingerichtet sein: Q1 ≤ Q2 ≤ Q3 ≤ Q4. In dem Fall des Einspritzmusters 2 sollte Q3 > Q4 oder Q2 > Q4 oder Q1 > Q4 erfüllt sein. In dem Fall von 6A ist Q3 > Q4 erfüllt. In beiden der Einspritzmuster 1, 2 wird in einem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge und die Ausgangsleistung gleich gehalten werden, wenn die Gesamtkraftstoffeinspritzmenge je Wärmezyklus erhöht ist, die Abgastemperatur erhöht. Die Abgastemperatur des Einspritzmusters 1 ist jedoch höher als die Abgastemperatur des Einspritzmusters 2. Das heißt, dass in dem Fall des Einspritzmuster B die Kraftstoffeinspritzmenge nacheinander von der Anfangseinspritzstufe zu der letzten Einspritzstufe erhöht wird, um die Abgastemperatur wirksam zu erhöhen.
  • Somit wird das Einspritzmuster B ausgewählt, wenn es erforderlich ist, die Abgastemperatur zum Zeitpunkt des Regenerierens des DPF 41 zu erhöhen. Ferner wird ein korrespondierendes der Einspritzmuster B-1 bis B-3 ausgewählt, um die geeignete Einspritzung zu erhalten, die zu dem gegenwärtigen Betriebszustand des Motors korrespondiert.
  • Das Einspritzmuster C ist bestimmt, um unverbrannten Kraftstoff zu dem DPF 41 zuzuführen. Ferner sollte das Einspritzmuster C ausgewählt werden, wenn es erforderlich ist, die DPF Temperatur durch Zuführen des unverbrannten Kohlenwasserstoffes (HC) zum Zeitpunkt der DPF Regeneration zu erhöhen. 7 ist ein Zeitdiagramm zum Vergleichen des Einspritzmusters C und des Einspritzmusters B. In dem Einspritzmuster C wird die Kraftstoffeinspritzung in der zweiten Einspritzstufe nach Ablauf eines ausreichenden Intervalls von der Kraftstoffeinspritzung in der ersten Einspritzstufe ausgeführt, die benachbart zu der Kompression TDC ausgeführt wird. Durch dieses Einspritzintervall wird der Großteil des Kraftstoffs, der in der zweiten Einspritzstufe eingespritzt wird, in der Form von unverbrannten HC von dem Zylinder abgegeben.
  • 8 zeigt eine Steuerroutine, die durch einen Mikrocomputer der ECU 61 ausgeführt wird. Diese Routine wird bei vorgegebenen Intervallen regelmäßig durch die ECU 61 ausgeführt. Zunächst wird bei Schritt S100 die Menge MPM an angesammeltem PM berechnet. Diese Berechnung wird basierend auf der Druckdifferenz, die durch den Differenzdrucksensor 55 zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des DPF 41 gemessen wird, und der Einlassluftmenge ausgeführt, die durch den Luftdurchflussmesser 51 gemessen wird. Alternativ kann die Menge an abgegebenem PM je Zeiteinheit basierend auf der Betriebsbedingung des Motors 1 berechnet werden und die Menge MPM des angesammelten PM kann basierend auf einem kumulierten Wert, der durch Kumulierung der Mengen an abgegebenen PM je Zeiteinheit erhalten wird, abgeschätzt werden.
  • Bei Schritt S200 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Menge MPM an angesammeltem PM größer als eine Startschwellwertmenge MPMH an angesammeltem PM ist, die ein Schwellwert zum Starten der Regeneration des DPF 41 ist. Wenn die Menge des PM, das in dem DPF 41 angesammelt ist, wie in dem Fall des Verwendens eines brandneuen DPF 41 verhältnismäßig klein ist, oder wenn die Regeneration des DPF 41 gerade abgeschlossen worden ist, wird bei Schritt S200 NEIN zurückgegeben. Wenn bei Schritt S200 NEIN zurückgegeben ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S400. Bei Schritt S400 wird bestimmt, ob ein DPF Regenerationsmerker XRGN eingeschaltet ist, d. h. gesetzt ist. Der DPF Regenerationsmerker XRGN ist von Beginn bis zu dem Ende des Regenerationsbetriebs des DPF 41 eingeschaltet gehalten. Wenn bei Schritt S400 NEIN zurückgegeben wird, schreitet die Steuerung zu Schritt S800. Bei Schritt S800 wird das Einspritzmuster A gesetzt und die Steuerung kehrt zu Schritt S100 zurück.
  • Wenn die Ansammlung des PM in dem DPF 41 fortschreitet und die gegenwärtige Menge MPM des angesammelten PM die Startschwellwertmenge MPMH des angesammelten PM überschreitet, wird bei Schritt S200 JA zurückgegeben. Daher wird bestimmt, dass die Regeneration des DPF 41 erforderlich ist und die Steuerung schreitet zu Schritt S300 fort. Bei Schritt S300 wird der DPF Regenerationsmerker XRGN eingeschaltet und die Steuerung schreitet zu Schritt S500 fort. Bei Schritt S500 wird ein Temperaturerhöhungszeitraumeinspritzmuster, das ein Einspritzmuster zum Erhöhen der Temperatur des DPF 41 ist, bestimmt und die Kraftstoffeinspritzung wird mit dem bestimmten Einspritzmuster ausgeführt.
  • Bei Schritt S600 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Menge MPM des angesammelten PM geringer als eine Endschwellwertmenge MPML des angesammelten PM ist, die ein Schwellwert zum Beenden der Regeneration des DPF 41 ist. Die Endschwellwertmenge MPML des angesammelten PM ist geringer als die Startschwellwertmenge MPMH des angesammelten PM gesetzt. Für die Abfrage bei Schritt S600 wird für eine Weile nach dem Start der Regeneration des DPF 41 NEIN zurückgegeben. Wenn bei Schritt S100 NEIN zurückgegeben wird, kehrt die Steuerung zu Schritt S100 zurück.
  • In Schritt S200, der nach Ausführung von Schritt S100 bei Zurückgeben von NEIN in Schritt S600 ausgeführt wird, wenn NEIN zurückgegeben wird, schreitet der Prozess zu Schritt S400. In diesem Fall ist der DPF Regenerationsmerker XRGN auf eingeschaltet gesetzt worden, so dass bei Schritt S400 JA zurückgegeben wird, und die Steuerung schreitet zu Schritt S500 fort, in dem das Temperaturerhöhungszeitraumeinspritzmuster bestimmt wird.
  • Dann wird, wenn die gegenwärtige Menge MPM des angesammelten PM geringer als die Endschwellwertmenge MPML des angesammelten PM wird (d. h. JA bei Schritt S600), bestimmt, dass die Regeneration des DPF 41 beendet werden sollte. Somit schreitet die Steuerung zu Schritt S700, in dem der DPF Regenerationsmerker XRGN ausgeschaltet wird. Auf diese Weise wird NEIN zu der Abfrage bei Schritt S400 zurückgegeben. Daher wird das Einspritzmuster A bei Schritt S800 ausgewählt und daher wird das Temperaturerhöhungszeitraumeinspritzmuster nicht ausgeführt.
  • Als Nächstes wird der Prozess bei Schritt S500 zum Bestimmen des Temperaturerhöhungszeitraumeinspritzmusters unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Zunächst sollte angemerkt sein, dass die Schritte S501 bis S509 als eine Einspritzmusterauswahleinrichtung der vorliegenden Erfindung dienen. Bei Schritt S501 wird die Abgastemperatur THIN gelesen, d. h. erhalten. In dem nachfolgenden Schritt S502 wird bestimmt, ob die Abgastemperatur THIN, die durch den Abgastemperatursensor auf der stromaufwärtigen Seite 53 gefühlt wird, gleich oder geringer als ein erster vorgegebener Wert ist, der als eine Referenzabgastemperatur dient. Der erste vorgegebene Wert ist benachbart zu der Regenerationstemperatur des DPF 41 gesetzt (die Temperatur, die die Regeneration des DPF 41 ermöglicht). Wenn bestimmt ist, dass die Abgastemperatur THIN geringer als der erste vorgegebene Wert ist, und hierdurch bei Schritt S502 JA zurückgegeben wird, wird eins der Einspritzmuster B-1 bis B-3 durch die Schritte S504 bis S509 ausgewählt. Dies dient dazu, das temperaturerhöhte Abgas zu dem DPF 41 zuzuführen, um die Temperatur des DPF 41 zu erhöhen, während das Vergiften des Katalysators des DPF 41 vermieden wird. Wenn bestimmt wird, dass die Abgastemperatur THIN gleich oder größer als der erste vorgegebene Wert ist, und hierdurch NEIN bei Schritt S502 zurückgegeben wird, gibt es keine Wahrscheinlichkeit des Vergiftens des Katalysators. Somit schreitet die Steuerung zu Schritt S503 fort, in dem das Einspritzmuster C ausgewählt wird, und die Steuerung schreitet zu Schritt S510. Wie vorstehend diskutiert ist, liefert das Einspritzmuster C den unverbrannten HC zu dem DPF 41 durch die Kraftstoffeinspritzung in der späteren Einspritzstufe bei dem ausreichend verzögerten Winkel, der keine Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes verursacht.
  • Hier sollte angemerkt sein, dass die Schritte S504 bis S509 als eine Gesamteinspritzstufenzahlsetzeinrichtung der vorliegenden Erfindung dienen. Zunächst wird bei Schritt 504 das Einspritzmuster B-2 ausgewählt. Dann wird bei Schritt S505 die Menge MHC des Abgases HC, die die Menge der unverbrannten Bestandteile (unverbrannte Abgasbestandteilmenge), die von dem Motor 1 abgegeben werden, basierend auf dem Ausgangssignal des A/F Sensors 52 und dem Ausgangssignal des Luftdurchflussmessers 51 berechnet. Der A/F Sensor 52 und der Luftdurchflussmesser 51 bilden eine Mengenfühleinrichtung unverbrannter Abgasbestandteile der vorliegenden Erfindung.
  • Bei Schritt S506 wird bestimmt, ob die Menge MHC des abgegebenen HC einen zweiten vorgegebenen Wert überschreitet. Wenn bei Schritt S506 JA zurückgegeben wird, wird bestimmt, dass der unverbrannte HC übermäßig ist, so dass die Steuerung zu Schritt S507 fortschreitet. Bei Schritt S507 wird das Einspritzmuster B-3, das eine zusätzliche Einspritzstufe im Vergleich zu dem Einspritzmuster B-2 hat, ausgewählt. Dann schreitet die Steuerung zu Schritt S510. Das Einspritzmusters B-3 hat die größte Zahl an Einspritzstufen und führt die Kraftstoffeinspritzung bei dem am meisten verzögerten Winkel durch, so dass die Abgastemperatur am wirksamsten erhöht werden kann.
  • 10A zeigt Drei-Stufen-Einspritzmuster, die voneinander in Bezug auf das Einspritzintervall der letzten Einspritzstufe abweichen. 10B zeigt eine Beziehung zwischen dem Einspritzintervall und der Menge an abgegebenen HC und einer Beziehung zwischen dem Einspritzintervall und der Abgastemperatur. Wenn das Einspritzintervall erhöht ist, wird die Kraftstoffeinspritzung bei der letzten Einspritzstufe verzögert und hierdurch wird die Abgastemperatur erhöht. Wenn jedoch die Kraftstoffeinspritzung verzögert ist, ist die Möglichkeit der Fehlzündung erhöht. Daher wird, wenn die Kraftstoffeinspritzung in der letzten Einspritzstufe übermäßig verzögert ist, der Kraftstoff, der in der letzten Einspritzstufe eingespritzt wird, nicht verbrannt, wodurch das nichtverbrannte abgegebene HC erhöht wird. Ferner wird, da der Kraftstoff nicht verbrannt wird, die Abgastemperatur verringert.
  • Daher wird, wenn die Menge MCH des abgegebenen HC den zweiten vorgegebenen Wert überschreitet, bestimmt, dass die Grenze zum wirksamen Erhöhen der Abgastemperatur überschritten worden ist. Somit wird die zusätzliche Einspritzstufe vorgesehen, um die Fehlzündungsgrenze zu der weiter verzögerten Seite zu verschieben und hierdurch die Abgabe des unverbrannten HC zu begrenzen.
  • Wenn bei Schritt S506 NEIN zurückgegeben wird, schreitet der Prozess zu Schritt S508. Bei Schritt S508 wird bestimmt, ob die Menge der Kraftstoffeinspritzung in der letzten Einspritzstufe, die bei dem am meisten verzögerten Winkel gelegen ist, geringer als ein dritter vorgegebener Wert ist. Wenn bei Schritt S508 JA zurückgegeben wird, wird das Einspritzmuster B-1 ausgewählt. Das Einspritzmuster B-1 hat die kleinere Zahl an Einspritzstufen, die eine Stufe kleiner als die des Einspritzmusters B-2 ist. Wenn bei Schritt S508 NEIN zurückgegeben wird, wird das Einspritzmuster B-1, das bei Schritt S504 ausgewählt worden ist, aufrechterhalten und die Steuerung schreitet zu Schritt S510 fort.
  • Wie vorstehend diskutiert ist, wird der zweite vorgegebene Wert als die Referenzmenge des abgegebenen HC ausgeführt, um die Zahl der Einspritzstufen zu minimieren, während die Menge an MHC des abgegebenen HC begrenzt wird. Auf diese Weise wird die geeignete Zahl an Einspritzstufen ausgewählt.
  • Bei Schritt S510 wird bestimmt, ob der Motor 1 in dem Leerlaufzustand ist. Wenn bei Schritt S510 JA zurückgegeben wird, schreitet die Steuerung zu den Schritten S511 bis S523, bei denen ein Leerlaufdrehzahlsteuerungs-(ISC)-Betrieb ausgeführt wird, um die Menge der Kraftstoffeinspritzung in den entsprechenden Einspritzstufen einzustellen. Wenn bestimmt ist, dass der Motor 1 nicht in dem Leerlaufzustand ist, überspringt die Steuerung S511 bis S523 und kehrt zurück.
  • Hier dienen die Schritte S511–S515 als eine motorleistungbezogene Einspritzmengensetzeinrichtung der vorliegenden Erfindung. Bei Schritt S511 wird die Motordrehzahl (rpm) NE gelesen. Dann wird bei Schritt S512 ein Abweichung ERRNE (= NE – NETRG) zwischen der gemessenen Motordrehzahl NE und einer Solldrehzahl NETRG, die eine Sollmotorleistung ist, berechnet. Dann wird bei Schritt S513 bestimmt, ob die Abweichung ERRNE negativ ist. Wenn bei Schritt S513 NEIN zurückgegeben wird, d. h. wenn die Motordrehzahl NE größer als die Solldrehzahl NETRG ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S514 fort. Bei Schritt S514 wird die Menge an Kraftstoffeinspritzung in der ersteren Einspritzstufe/in den ersteren Einspritzstufen verringert, d. h. gesenkt um die Motorleistung zu verringern, und die Steuerung schreitet zu Schritt S516. Die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge wird basierend auf der Abweichung ERRNE auf eine derartige Weise gesetzt, dass die Verringerung größer wird, wenn ein Absolutwert der Abweichung ERRNE erhöht ist. In diesem Fall wird eine minimale Kraftstoffeinspritzmenge, die eine minimale Schwellwertmenge ist, für jede Einspritzstufe gesetzt. Danach wird die minimale Kraftstoffeinspritzmenge bei der n-ten Stufe als die minimale Menge n der Kraftstoffeinspritzung ausgedrückt. Somit wird beginnend bei der ersten Einspritzstufe die Kraftstoffeinspritmenge in der ersteren Einspritzstufe/in den ersteren Einspritzstufen verringert, ohne unterhalb der minimalen Kraftstoffeinspritzmenge zu fallen. Insbesondere wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersten Einspritzstufe gleich oder größer als die minimale Menge 1 der Kraftstoffeinspritzung ist, die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersten Einspritzstufe verringert. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersten Einspritzstufe die minimale Menge 1 der Kraftstoffeinspritzung wird, wird die Kraftstoffeinspritzmenge in der zweiten Einspritzstufe als Nächstes verringert, ohne unterhalb der minimalen Menge 2 der Kraftstoffeinspritzung zu fallen. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge von der ersten Einspritzstufe zu der nachfolgenden letzteren Einspritzstufe/den letzteren Einspritzstufen verringert.
  • Zum Zeitpunkt des Verringerns der Kraftstoffeinspritzmenge wird die Kraftstoffeinspritzmenge in jeder Einspritzstufe auf gleich oder größer als die minimale Kraftstoffeinspritzmenge begrenzt, die der jeweiligen Einspritzstufe zugeordnet ist. Somit wird die Kraftstoffeinspritzmenge immer gleich oder größer als die korrespondierende minimale Kraftstoffeinspritzmenge gehalten.
  • Wenn bei Schritt S513 JA zurückgegeben wird, d. h. wenn die Motordrehzahl NE geringer als die Solldrehzahl NETRG ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge bei der ersteren Einspritzstufe/den ersteren Einspritzstufen bei Schritt S515 erhöht, um die Motorleistung zu erhöhen. Dann schreitet die Steuerung zu Schritt S516. Die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge ist basierend auf der Abweichung ERRNE auf eine derartige Weise gesetzt, dass die Erhöhung größer wird, wenn ein Absolutwert der Abweichung ERRNE erhöht ist. In diesem Fall wird eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge, die ein oberer Schwellwert der Kraftstoffeinspritzmenge ist, für jede Einspritzstufe gesetzt. Danach wird die maximale Kraftstoffeinspritzmenge bei der n-ten Stufe als die maximale n der Kraftstoffeinspritzung ausgedrückt. Somit wird beginnend bei der ersten Einspritzstufe die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersteren Stufe/in den ersteren Stufen erhöht, ohne die maximale Kraftstoffeinspritzmenge zu überschreiten. Insbesondere wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersten Einspritzstufe gleich oder geringer als die maximale Menge 1 der Kraftstoffeinspritzung ist, die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersten Einspritzstufe erhöht. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersten Einspritzstufe die maximale Menge 1 der Kraftstoffeinspritzung wird, wird die Kraftstoffeinspritzung in der zweiten Einspritzstufe erhöht, ohne die maximale Menge 2 der Kraftstoffeinspritzung zu überschreiten. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge von der ersten Einspritzstufe zu der nachfolgenden Stufe/den nachfolgenden Stufen erhöht.
  • Hier sollte angemerkt sein, dass die Schritte S516 bis S519 als eine Abgastemperatur bezogene Einspritzmengensetzeinrichtung der vorliegenden Erfindung dient. Bei Schritt S516 wird eine Abweichung ERRTH (= THIN – THTRG) zwischen der Abgastemperatur THIN und der Sollabgastemperatur THTRG berechnet. Dann wird bei Schritt S517 bestimmt, ob die Abweichung ERRTH negativ ist. Wenn bei Schritt S517 NEIN zurückgegeben wird, d. h. wenn die Abgastemperatur THIN größer als die Sollabgastemperatur THTRG ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S518. Bei Schritt S518 wird die Kraftstoffeinspritzmenge in der späteren Stufe/in den späteren Stufen verringert, d. h. gesenkt. Dann schreitet die Steuerung zu Schritt S520. Die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge ist basierend auf der Abweichung ERRTH auf eine derartige Weise gesetzt, dass die Verringerung größer wird, wenn ein Absolutwert der Abweichung ERRTH erhöht ist. In diesem Fall wird gleichermaßen zu Schritt S514 eine minimale Kraftstoffeinspritzmenge, die ein geringer Schwellwert der Kraftstoffeinspritzmenge ist, für jede Einspritzstufe gesetzt. Somit wird beginnend von der letzten Einspritzstufe die Menge der Kraftstoffeinspritzung in der letzteren Einspritzstufe/in den letzteren Einspritzstufen verringert, ohne unterhalb der minimalen Kraftstoffeinspritzmenge zu fallen. Insbesondere wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in der letzten Einspritzstufe (n0te Stufe) gleich oder größer als die vorgegebene minimale Menge n0 der Kraftstoffeinspritzung ist, die Kraftstoffeinspritzmenge verringert. Dann wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in der letzten Einspritzstufe die minimale Menge n0 der Kraftstoffeinspritzung wird, die Kraftstoffeinspritzmenge in der vorhergehenden Einspritzstufe (n0 – 1) als Nächstes verringert, ohne unterhalb der minimalen Menge (n0 – 1) der Kraftstoffeinspritzung in der jeweiligen Einspritzstufe zu fallen. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge von der letzten Einspritzstufe zu der ersteren Einspritzstufe/den ersteren Einspritzstufen verringert.
  • Wenn bei Schritt S517 JA zurückgegeben wird, d. h. wenn die Abgastemperatur THIN geringer als die Sollabgastemperatur THTRG ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge bei der letzteren Einspritzstufe/den letzteren Einspritzstufen bei Schritt S515 erhöht, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Dann schreitet die Steuerung zu Schritt S516. Die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge ist basierend auf der Abweichung ERRTH auf eine derartige Weise gesetzt, dass die Erhöhung größer wird, wenn ein Absolutwert der Abweichung ERRTH erhöht ist. In diesem Fall wird eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge, die ein oberer Schwellwert der Kraftstoffeinspritzmenge ist, für jede Einspritzstufe gesetzt. Beginnend bei der letzten Einspritzstufe wird die Kraftstoffeinspritzmenge in der letzteren Einspritzstufe/in den letzteren Einspritzstufen erhöht, ohne die maximale Kraftstoffeinspritzmenge zu überschreiten. Insbesondere wird, wenn zunächst die Kraftstoffeinspritzmenge in der letzteren Einspritzstufe (n0te Stufe) gleich oder geringer als die vorgegebene maximale Menge n0 der Kraftstoffeinspritzung ist, die Kraftstoffeinspritzung in der letzten Einspritzstufe erhöht. Dann wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in der letzten Einspritzstufe die maximale Menge n0 der Kraftstoffeinspritzung wird, die Kraftstoffeinspritzmenge in der vorhergehenden Einspritzstufe (n0 – 1) als Nächstes erhöht, ohne die maximale Menge (n0 – 1) der Kraftstoffeinspritzung in der jeweiligen Einspritzstufe zu überschreiten. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge von der letzteren Einspritzstufe zu der ersteren Einspritzstufe/den ersteren Einspritzstufen erhöht.
  • Zum Zeitpunkt des Verringerns der Kraftstoffeinspritzmenge wird die Kraftstoffeinspritzmenge in jeder Einspritzstufe auf gleich oder größer als die minimale Kraftstoffeinspritzmenge begrenzt, die der jeweiligen Einspritzstufe zugewiesen ist. Somit wird die Kraftstoffeinspritzmenge immer gleich oder größer als die korrespondierende minimale Kraftstoffeinspritzmenge aufrechterhalten.
  • Nachstehend sind unter Bezugnahme auf 11A bis 12C Unterschiede zwischen Schritten S513 bis S515 beschrieben, die die Kraftstoffeinspritzmenge relativ zu der Motorleistung fortschreiten von der ersten Einspritzstufe zu der letzteren Einspritzstufe/den letzteren Einspritzstufen, und den Stufen S517 bis S519 beschrieben, die die Kraftstoffeinspritzmenge relativ zu der Abgastemperatur fortschreitend von der letzten Einspritzstufe zu der ersteren Einspritzstufe/den ersteren Einspritzstufen einstellen. 11A bis 11C zeigen den Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Einspritzmuster B in der ersteren Einspritzstufe (der Einspritzstufe auf der am meisten vorgerückten Seite) erhöht oder gesenkt ist. Insbesondere zeigt 11A eine Änderung des Einspritzmusters zum Zeitpunkt des Erhöhens oder Senkens der Kraftstoffeinspritzmenge in der ersteren Einspritzstufe (die vorgerückte Einspritzstufe oder die erste Einspritzstufe). 11B zeigt eine Änderung der Abgastemperatur zum Zeitpunkt eines Erhöhens oder Senkens der Kraftstoffeinspritzmenge in der ersteren Einspritzstufe. 11C zeigt eine Änderung der Motorleistung zum Zeitpunkt eines Erhöhens oder Senkens der Kraftstoffeinspritzmenge in der ersteren Einspritzstufe. 12A bis 12C zeigen den Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Einspritzmuster B in der letzteren Einspritzstufe (der Einspritzstufe auf der am meisten verzögerten Seite) erhöht oder gesenkt ist. Insbesondere zeigt 12A eine Änderung des Einspritzmusters zum Zeitpunkt des Erhöhens oder Senkens der Kraftstoffeinspritzmenge in der letzteren Einspritzstufe. 12B zeigt eine Änderung der Abgastemperatur zum Zeitpunkt des Erhöhens oder Senkens der Kraftstoffeinspritzmenge in der letzteren Einspritzstufe. 12C zeigt eine Änderung der Motorleistung zum Zeitpunkt eines Erhöhens oder Verringerns der Kraftstoffeinspritzmenge in der letzteren Einspritzstufe.
  • Wie klar aus den Zeichnungen zu verstehen ist, ist in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersteren Einspritzstufe erhöht oder gesenkt ist, obwohl die Änderung der Abgastemperatur verhältnismäßig klein ist, die Änderung der Motorleistung verhältnismäßig groß. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge in der letzteren Einspritzstufe erhöht oder gesenkt ist, obwohl die Änderung der Abgastemperatur verhältnismäßig groß ist, die Änderung der Motorleistung verhältnismäßig klein. Dies basiert auf den nachstehenden Gründen. Das heißt, dass in der ersteren Einspritzstufe, in der die Einspritzzeitgebung auf der vorgerückten Seite ist, die Energie, die durch die Verbrennung des Kraftstoffes generiert wird, wirksam in die Motorleistung umgewandelt wird. Im Gegensatz dazu wird in der letzteren Einspritzstufe, in der die Einspritzzeitgebung auf der verzögerten Seite ist, die Energie, die durch die Verbrennung des Kraftstoffes generiert wird, nicht wirksam in die Motorleistung umgewandelt und wird daher als Abwärme ausgegeben. Wie vorstehend beschrieben ist, zeigen die Abgastemperatur und die Motorleistung umgekehrte Ergebnisse zwischen der Zeit des Erhöhens oder Senkens der Kraftstoffeinspritzmenge in der ersteren Einspritzstufe und der Zeit des Erhöhens oder Verringerns der Kraftstoffeinspritzmenge in der letzteren Einspritzstufe. Somit schreitet in dem Fall des Einstellens der Motorleistung die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge von der ersteren Einspritzstufe zu der letzten Einspritzstufe fort, so dass die Motorleistung eingestellt werden kann, ohne den grundsätzlichen Einfluss der Abgastemperatur zu verursachen. Ferner schreitet in dem Fall des Einstellens der Abgastemperatur die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge von der letzteren Einspritzstufe zu der ersteren Einspritzstufe fort, so dass die Abgastemperatur eingestellt werden kann, ohne den grundsätzlichen Einfluss der Motorleistung zu verursachen.
  • Die Schritte S520 bis S523 dienen als eine Einspritzmengenkorrektureinrichtung der vorliegenden Erfindung. Bei Schritt S520 wird ein kumulativer Wert IENE der Abweichungen ERRNE der Motordrehzahl berechnet. Diese Berechung wird wie nachstehend ausgeführt. Das heißt, dass die gegenwärtige Abweichung ERRNE (i) zu dem vorhergehenden kumulativen Wert IENE (i – 1) addiert wird, um den gegenwärtigen kumulativen Wert IENE (i) zu erhalten. Dann wird bei Schritt S521 bestimmt, ob der kumulative Wert IENE negativ ist. Wenn bei Schritt S521 NEIN zurückgegeben wird, d. h., wenn die Motorleistung übermäßig ist (d. h. die vorstehende Schwellwertleistung), wird die Kraftstoffeinspritzmenge in der ersteren Einspritzstufe/in den ersteren Einspritzstufen verringert, d. h. wird bei Schritt S522 abnehmend korrigiert, und die Steuerung schreitet zu Zurück. Die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge wird basierend auf dem kumulativen Wert IENE auf eine derartige Weise gesetzt, dass die Verringerung größer wird, wenn ein Absolutwert des kumulativen Werts IENE erhöht ist. Gleichermaßen zu Schritt S514 wird die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge fortschreitend von der ersteren Einspritzstufe zu der letzten Einspritzstufe (zum Beispiel von der ersten Einspritzstufe zu der letzten Einspritzstufe) ausgeführt. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nacheinander fortschreitend von der ersteren Einspritzstufe verringert wird, kann die übermäßige Motorleistung, die durch zum Beispiel die Abweichungen (zum Beispiel Herstellabweichungen) der Motoren verursacht wird, korrigiert werden, ohne die Abgastemperatur grundsätzlich zu verringern.
  • Ferner wird, wenn bei Schritt S521 JA zurückgegeben wird, d. h., wenn die Motorleistung klein ist, die Steuerung zu Schritt S523. Bei Schritt S523 wird die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht, d. h. beginnend von der letzteren Einspritzstufe (den letzteren Einspritzstufen) zunehmend korrigiert, und die Steuerung schreitet zu zurück. Die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge wird basierend auf dem kumulativen Wert IENE auf eine derartige Weise gesetzt, dass die Erhöhung größer wird, wenn ein Absolutwert des kumulativen Werts IENE erhöht ist. Gleichermaßen zu Schritt S519 wird die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge fortschreitend von der letzteren Einspritzstufe zu der ersteren Einspritzstufe (zum Beispiel von der letzten Einspritzstufe zu der ersten Einspritzstufe) ausgeführt. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nacheinander fortschreitend von der letzteren Einspritzstufe erhöht wird, kann eine Beschneidung der Motorleistung, die zum Beispiel durch Schwankungen in den Motoren verursacht wird, korrigiert werden, während die hohe Abgastemperatur erreicht wird.
  • 13 ist ein Diagramm, in dem die vorliegende Erfindung mit der bisher vorgeschlagenen Technik verglichen wird (Stand der Technik). In der bisher vorgeschlagenen Technik wird das Einspritzmuster von dem normalen Einspritzmuster (korrespondierend zu dem Einspritzmuster A des vorliegenden Ausführungsbeispiels) zu dem anderen Einspritzmuster zum Erhöhen der DPF Temperatur durch Zuführen des unverbrannten HC zu dem DPF 41 verschoben (korrespondierend zu dem Einspritzmuster C des vorliegenden Ausführungsbeispiels). In der bisher vorgeschlagenen Technik kann, wenn die Motorleistung verhältnismäßig gering ist, die Abgastemperatur nicht wesentlich erhöht werden. Ferner kann in der bisher vorgeschlagenen Technik, sogar wenn der unverbrannte HC zu dem DPF 41 zugeführt wird, die Temperatur des DPF 41 nicht wesentlich erhöht werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Einspritzmuster B wählbar. Somit kann die Abgastemperatur durch Auswählen des Einspritzmusters B vor Ausführen des Einspritzmusters C schnell erhöht werden, was den unverbrannten HC bereitstellt. Auf diese Weise überschreitet die Temperatur des DPF 41 die Regenerationstemperatur des DPF 41. Daher ist es möglich, die bevorzugte Umgebung zum Verbrennen des unverbrannten HC in dem DPF 41 bereitzustellen.
  • In dem Fall, in dem die Einspritzmuster B, C durch Einstellen des Einspritzintervalls der letzten Einspritzstufe ausgewählt sind, ist es möglich, das Verhältnis zwischen der Menge eines Teils des eingespritzten Kraftstoffes, der in die Abgaswärme umgewandelt wird, und der Menge eines anderen Teils des eingespritzten Kraftstoffes, der der unverbrannte Kraftstoff wird, zu optimieren. Zum Beispiel wird in dem Fall des Einspritzmusters B, wenn die Abgastemperatur gleich oder größer als die vorgegebene Temperatur gemacht ist, um die Aktivierung des Katalysators in dem vorderen Ende des DPF 41 zu beschleunigen, die Verbrennungswärme nicht jenseits der erforderlichen Menge umgewandelt. Somit existiert das beste Verhältnis des entsprechenden Teils des eingespritzten Kraftstoffes, der in die Abgaswärme umgewandelt wird und die beste Menge an Abgaswärme erreicht. Ferner wird in dem Fall des Einspritzmusters C der Energieverlust, der durch eine Wärmeabgabe von dem Abgasdurchgang 22 verursacht wird, minimiert und der Katalysator an dem vorderen Ende des DPF 41 kann die erforderliche Abgastemperatur erhalten, die erforderlich ist, um den minimalen Grad der Aktivierung aufrechtzuerhalten. Somit existiert in dem Fall des Einspritzmusters C das Verhältnis zum Erreichen der besten Abgaswärme. Die besten Verhältnisse der Einspritzmuster B, C schwanken basierend auf den Betriebszuständen (zum Beispiel der Motordrehzahl und dem erforderlichen Moment). Die Kraftstoffeinspritzzeitgebung wird eingestellt, um das beste Verhältnis im Voraus zu erreichen. Das Ist-Verhältnis weicht jedoch von dem besten Verhältnis durch die Schwankungen (z. B. Herstellschwankungen) in den Injektoren oder den Schwankungen der Zündfähigkeit ab.
  • Das Ist-Verhältnis wird basierend auf der Beziehung zwischen dem Einspritzintervall und der Abgastemperatur und der Menge des Abgases HC, das in 10B gezeigt ist, eingestellt. In dem Einspritzmuster B ist das Einspritzintervall ausreichend verzögert, ohne ein Fehlzünden zu verursachen, um das Verhältnis der Abwärme zu erhöhen. In dem Fall, in dem die gewünschte Verbrennungswärme nicht durch die übermäßige Verzögerung der Kraftstoffeinspritzung erhalten wird, wird die jedoch das Einspritzintervall verkürzt, um das Verhältnis des korrespondierenden Teils des eingespritzten Kraftstoffes zu erhöhen, der in die Abgaswärme umgewandelt wird. In dem Einspritzmuster C wird das Einspritzintervall ausreichend verlängert, um den unverbrannten HC auszugeben. Wenn jedoch die gewünschte Menge an abgegebenen HC nicht erhalten werden kann, sollte das Einspritzintervall weiter verlängert werden, um die Menge an abgegebenen HC zu erhöhen.
  • 14 zeigt ein Steuerflussdiagramm zum Einstellen des Einspritzintervalls. Das Ist-Verhältnis kann durch Berechnen der Menge an generierter Wärme in dem Ist-Zylinder bekannt sein. Somit ist ein Zylinderdrucksensor in jedem Zylinder des Motors 1 vorgesehen, um den Druck in der Verbrennungskammer des Zylinders zu messen. Ferner ist ein Motordrehwinkelsensor angrenzend zu einer Kurbelwelle angeordnet, um einen Kurbeldrehwinkel zu messen. Zunächst wird bei Schritt S531 der Kurbelwinkel Dcl mit dem Motordrehwinkelsensor gemessen. Dann wird bei Schritt S532 der Zylinderdruck Pcl des Einspritzzylinders mit dem Zylinderdrucksensor gemessen. 15 zeigt eine Wellenform, die eine Änderung des Ist-Zylinderdrucks anzeigt, der mit dem Zylindersensor gemessen wird. In 15 zeigt eine Abszisse den Kurbelwinkel an. Ferner zeigt in 15 „t1” den Kompressionstotpunkt (DTC) an. Bei Start des Kompressionshubs steigt der Zylinderdruck durch die Kompression, die durch die Bewegung des Kolbens in den Zylinder hervorgerufen wird, und die Kraftstoffverbrennung in dem Zylinder.
  • Die Energie des Gases, das in dem Zylinder bei einer bestimmten Zeit t2 in dem Verbrennungszeitraum vorhanden ist, wird durch ein Produkt PcylV des Zylinderdrucks Pcyl und des Zylindervolumens V ausgedrückt wird. Das Zylindervolumen V wird durch den Kurbelwinkel Dcl bestimmt. Diese Energie ist eine Summe der Energie, die durch die Kompression generiert wird, und der Energie, die durch die Verbrennung generiert wird. Wenn die Energie, die durch die Verbrennung generiert wird, unter Verwendung einer Gaszustandsgleichung ausgedrückt wird, kann der Wärmewert der Verbrennung basierend auf eine Änderung der Energie je Kurbelwinkeleinheit erhalten werden. Das heißt, wenn der Zylinderdruck Pcyl je Kurbelwinkel Dcl gemessen wird, kann die Menge Qcyl der Wärme, die in dem Zylinder je Verbrennungszyklus generiert wird, basierend auf dem gemessen Zylinderdruck Pcyl bei Schritt S533 berechnet werden.
  • Die Schritte S534 bis S536 dienen als eine Verhältnisfühleinrichtung der vorliegenden Erfindung. Bei Schritt S534 wird in den gewählten Einspritzmustern D oder C basierend auf der Gesamtmenge Qtotal des Kraftstoffes, der in den einzelnen Zylinder eingespritzt wird, die Menge Qtotal_cyl der generierten Menge zur Zeit der vollständigen Verbrennung dieses eingespritzten Kraftstoffes berechnet. Als Nächstes wird bei Schritt S535 basierend auf der Gesamtmenge QA der Kraftstoffeinspritzung, die zu dem Einspritzmuster A korrespondiert, die Menge QA_cyl der generierten Wärme zur Zeit der vollständigen Verbrennung dieses eingespritzten Kraftstoffes berechnet. Die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Einspritzmuster B oder C ist eine Summe der Kraftstoffeinspritzmenge zum Erreichen der Leistung, die im Wesentlichen die gleiche wie die des Einspritzmusters A ist, und der Kraftstoffeinspritzmenge zum Erhöhen der Abgastemperatur oder zum Zuführen des unverbrannten Kraftstoffes. Somit wird, bevor zum Schritt S536 fortgeschritten wird, die Wärmemenge, die zu der des Einspritzmusters A korrespondiert, erhalten.
  • Bei Schritt S536 wird eine Wärme generierendes Verhältnis R des Einspritzmusters B oder C basierend auf der Menge Qcyl der Wärme, die in dem Zylinder generiert wird, die bei Schritt S533 berechnet wird, berechnet und die Menge Qtotal_cyl der generierten Wärme, die bei Schritt S534 berechnet wird, und der Menge QA_cyl der generierten Wärme, die bei Schritt S535 berechnet wird, wie nachstehend berechnet: R = (Qcyl – QA_cyl)/(Qtotal_cyl – QA_cyl) wobei (Qcyl – QA_cyl) den Wärmewert in dem Fall kennzeichnet, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge, die zu dem ausgewählten Einspritzmuster B oder C korrespondiert, vollständig verbrannt wird und (Qtotal_cyl – QA_cyl) den Wärmewert des Teils dieser Kraftstoffmenge angibt, die verbrannt wird, um die Abgaswärme zu generieren.
  • Die Schritte S537 bis S542 dienen als eine Korrektureinrichtung der vorliegenden Erfindung. Bei Schritt S537 wird bestimmt, ob das ausgewählte Einspritmuster das Einspritzmuster B ist. Wenn bei Schritt S537 JA zurückgegeben wird, schreitet die Steuerung zu Schritt S538. Bei Schritt S538 wird bestimmt, ob das Wärme generierende Verhältnis R, das bei Schritt S536 berechnet wird, kleiner als ein vierter vorgegebener Wert ist. Der vierte vorgegebene Wert wird gesetzt, um die gewünschte Abgaswärme zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung bei dem Einspritzmuster B zu erreichen. Idealerweise sollten die Kennfeldwerte für die entsprechenden Betriebsbedingungen (zum Beispiel die Motordrehzahl, das erforderliche Moment) aufgenommen oder gespeichert werden, da der beste Wert sich von Betriebsbedingung zu Betriebsbedingung unterscheidet.
  • Wenn bei Schritt S538 JA zurückgegeben wird, wird bestimmt, dass die Menge an generierter Wärme kleiner als die erforderliche Wärmemenge ist, und die Steuerung schreitet zu Schritt S539 fort, um die Menge der Abgaswärme zu erhöhen. Bei Schritt S539 wird die Kraftstoffeinspritzung in dem Einspritzmuster B in der letzten Einspritzstufe vorgerückt. Auf diese Weise wird das Einspritzintervall verringert und die Ausgabe des unverbrannten Kraftstoffes, der durch die Fehlzündung verursacht wird, wird verringert. Daher wird das Verhältnis des korrespondierenden Teils des eingespritzten Kraftstoffes, der in die Wärmemenge umgewandelt wird, erhöht. Zu diesem Zeitpunkt sollte die Korrekturmenge auf eine derartige Weise gesetzt werden, dass das Einspritzintervall verringert wird, wenn die Abweichung zwischen dem berechneten Verhältnis und dem vierten vorgegebenen Wert größer wird. Wenn bei Schritt S538 NEIN zurückgegeben wird, wird bestimmt, dass die Menge der generierten Menge gleich oder größer als die erforderliche Wärmemenge ist und der gegenwärtige Prozess wird beendet.
  • Bei Schritt S537 schreitet, wenn bestimmt wird, dass das ausgewählte Einspritzmuster nicht das Einspritzmuster B ist, die Steuerung zu Schritt S540 fort. Bei Schritt S540 wird bestimmt, ob das ausgewählte Einspritzmuster das Einspritzmuster C ist. Wenn bei Schritt S540 JA zurückgegeben wird, schreitet die Steuerung zu Schritt S541 fort. Bei Schritt S541 wird bestimmt, ob das Wärme generierende Verhältnis R, das bei Schritt S536 berechnet wird, größer als ein fünfter vorgegebener Wert ist. Der fünfte vorgegebene Wert wird gesetzt, um die gewünschte Menge an abgegebenen HC zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung bei dem Einspritzmuster C zu erreichen. Idealerweise sollten die Kennfeldwerte für die entsprechenden Betriebsbedingungen (zum Beispiel die Motordrehzahl, das erforderliche Moment) aufgenommen oder gespeichert werden, da der beste Wert sich von Betriebsbedingung zu Betriebsbedingung unterscheidet.
  • Wenn bei Schritt S541 JA zurückgegeben wird, wird bestimmt, dass die Menge an abgegebenen HC gleich oder geringer als die erforderliche Menge ist, und der Prozess schreitet zu Schritt S542 fort, um die Menge an abgegebenen HC zu erhöhen. Bei Schritt S542 wird die Kraftstoffeinspritzung bei dem Einspritzmuster C in der letzten Einspritzstufe verzögert. Auf diese Weise wird das Einspritzintervall erhöht und die Abgabe des unverbrannten Kraftstoffes, der ohne verbrannt zu werden ausgegeben wird, wird erhöht. Somit wird das Verhältnis des korrespondierenden Teils des eingespritzten Kraftstoffes, der in die Abgaswärme umgewandelt wird, verringert. Zu diesem Zeitpunkt sollte die Korrekturmenge auf eine derartige Weise gesetzt werden, dass das Einspritzintervall erhöht wird, wenn die Abweichung zwischen dem berechneten Verhältnis und dem fünften vorgegebenen Wert größer wird. Wenn bei Schritt S540 oder Schritt S541 NEIN zurückgegeben wird, wird der gegenwärtige Prozess beendet.
  • Durch den vorliegenden Prozess wird das Verhältnis zwischen der Menge des Teils des eingespritzten Kraftstoffes, der in die Abgaswärme umgewandelt wird, und der Menge des anderen Teils des eingespritzten Kraftstoffes, der der unverbrannte Kraftstoff wird, durch Einstellen des Einspritzintervalls eingestellt, um die Herstellschwankungen des Injektors und/oder die Schwankungen in der Zündfähigkeit des Injektors zu korrigieren.
  • Während der Regeneration des DPF 41 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird das Einspritzmuster B oder das Einspritzmuster C ausgewählt. In einigen Betriebsbereichen (zum Beispiel der Hochlastbetriebsbereich) des Motors ist jedoch die Abgastemperatur ausreichend hoch, so dass es nicht erforderlich ist, die Abgastemperatur weiter zu erhöhen oder den unverbrannten HC zuzuführen. In diesem Fall kann zusätzlich zu den Einspritzmustern B, C das Einspritzmuster A ausgewählt werden.
  • Ferner ist in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel eines von den drei Einspritzmustern (B-1 bis B-3) als das Einspritzmuster B auswählbar. Die vorliegenden Erfindung ist jedoch auf dieses nicht beschränkt. Das heißt, dass das Einspritzmuster B von mehr als oder weniger als den drei Einspritzmustern ausgewählt werden kann, d. h. die Zahl der ausgewählten Einspritzmuster des Einspritzmusters B kann mehr als oder weniger als drei betragen. Zum Beispiel kann die Zahl der ausgewählten Einspritzmuster des Einspritzmusters B auf eins gesetzt werden.
  • Ferner wird in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der Aktivierungsgrad des Katalysators des DPF 41 basierend auf der Temperatur des Abgases bestimmt, das von dem Motor 1 ausgegeben wird und als die Temperatur des DPF 41 betrachtet wird. Alternativ kann der Aktivierungsgrad des Katalysators des DPF 41 auch basierend auf der gemessenen Temperatur des Abgastemperatursensors auf der stromabwärtigen Seite 54 bestimmt werden, der die Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite des DPF 41 misst. Ferner kann die Temperatur des DPF 41 basierend auf der Abgastemperatur unter Verwendung einer vorgegebenen Übertragungsfunktion abgeschätzt werden.
  • In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die Menge an abgegebenen HC basierend auf dem Ausgang des A/F Sensors 52 und dem Ausgang des Luftdurchflussmessers 51 erhalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt. Die Menge des abgegebenen HC kann zum Beispiel basierend auf der Betriebsbedingung (zum Beispiel dem Hubvolumen, der Abgastemperatur, der EGR Rate) des Motors abgeschätzt werden. Ferner kann alternativ ein Zylinderdrucksensor vorgesehen werden und die Rate der Wärmeabgabe in dem Zylinder kann basierend auf dem gemessenen Zylinderdruck abgeschätzt werden. Dann kann die Menge des abgegebenen HC basierend auf der Rate der Wärmeabgabe des Zylinders und der Kraftstoffeinspritzmenge abgeschätzt werden. Alternativ kann die Temperatur, die durch die Katalysatorreaktionswärme des unverbrannten HC in dem DPF 41 erhöht wird, basierend auf eine Temperaturdifferenz zwischen der gemessenen Temperatur des Abgastemperatursensors auf der stromaufwärtigen Seite 53, der an der stromaufwärtigen Seite des DPF 41 gelegen ist, und der gemessenen Temperatur des Abgastemperatursensors auf der stromabwärtigen Seite 54, der auf der stromabwärtigen Seite des DPF 41 gelegen ist, gemessen werden. Die Menge des abgegebenen unverbrannten HC kann basierend auf dieser Temperaturdifferenz erhalten werden.
  • Zusätzliche Vorteile und Modifikationen kommen dem Fachmann leicht in den Sinn. Die Erfindung in ihrer breiteren Bedeutung ist daher nicht auf die speziellen Einzelheiten, die repräsentative Vorrichtung und die veranschaulichenden Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, begrenzt.
  • In einem Motor führt, wenn bestimmt ist, dass ein Katalysator, der auf einem Filterträger eines Partikelfilters (41) gehalten ist, nicht in einem aktiven Zustand ist, eine ECU (61) eine Kraftstoffeinspritzung zum hauptsächlich Erhalten einer Motorleistung nahe einem oberen Todpunkt einer Kurbel aus. Dann führt die ECU (61) eine nachfolgende Kraftstoffeinspritzung nach Ablauf eines ausreichenden Einspritzintervalls aus, das keine Fehlzündung verursacht, um die Temperatur des Abgases, das von dem Motor ausgegeben wird, zu erhöhen. Auf diese Weise wird die Temperatur des Filters (41) schnell erhöht.

Claims (12)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit: einem Partikelfilter (41), der einen Filterträger hat, der einen Katalysator darauf hält, zum Verbrennen und Entfernen von Partikelmaterial unter Verwendung einer Reaktionswärme einer Oxidationsreaktion des Katalysators, um den Partikelfilter (41) bei Fangen des Partikelmaterials des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, zu regenerieren; einer Katalysatoraktivierungsgradfühleinrichtung (53) zum Fühlen eines Aktivierungsgrads des Katalysators; und einer Einspritzmusterauswahleinrichtung (S501 bis S509) zum Auswählen eines von einem ersten bis einem dritten Einspritzmuster, wobei: das erste Einspritzmuster zum Ausführen einer einzigen Kraftstoffeinspritzung je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors dient und hauptsächlich zum Generieren eines Leistungsausgangs des Verbrennungsmotors dient; das zweite Einspritzmuster zum Ausführen mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in jeweils mehreren Einspritzstufen je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors dient; eine erste der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters im Wesentlichen die gleiche wie die Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzmusters ist; die mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters ferner pro Wärmezyklus mehrere nachfolgende Kraftstoffeinspritzungen haben, die auf einer verzögerten Seite der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters ausgeführt werden und ein größeres Verhältnis an Abwärme im Vergleich zu der der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen aufgrund einer Verbrennung von Kraftstoff, der durch die mehreren nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen eingespritzt ist, haben, so dass eine Temperatur des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor ausgegeben wird, erhöht ist, und eine gewünschte Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors mit dem zweiten Einspritzmuster generiert; und Einspritzintervalle der mehreren nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters eins nach dem anderen zu einer letzten der mehreren nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen des Einspritzmusters erhöht sind; das dritte Einspritzmuster zum Ausführen mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in jeweils mehreren Einspritzstufen je Wärmezyklus des Verbrennungsmotors dient; eine erste der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des dritten Einspritzmusters im Wesentlichen die gleiche wie die Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzmusters ist; die mehreren Kraftstoffeinspritzungen des dritten Einspritzmusters ferner mindestens eine nachfolgende Kraftstoffeinspritzung aufweisen, die auf einer verzögerten Seite der ersten von den mehreren Kraftstoffeinspritzungen des dritten Einspritzmusters ausgeführt werden; ein Einspritzintervall zwischen einem Endpunkt der ersten von den mehreren Kraftstoffeinspritzungen des dritten Einspritzmusters und einem Startpunkt einer nachfolgenden von der mindestens einen nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung des dritten Einspritzmusters größer als dass des zweiten Einspritzmusters ist, so dass ein Verhältnis eines unverbrannten Kraftstoffbestandteils des Abgases, das bei Verbrennung des Kraftstoffes der mindestens eine nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung in dem dritten Einspritzmuster generiert wird, größer als das des zweiten Einspritzmusters wird und der somit generierte unverbrannte Kraftstoffbestandteil zu dem Partikelfilter zugeführt wird, und die gewünschte Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors mit dem dritten Einspritzmuster generiert wird; die Einspritzmusterauswahleinrichtung (S501 bis S509) eines von dem zweiten und dem dritten Einspritzmuster bei Erhalt einer Anforderung zum Regenerieren des Partikelfilters (41) ausgewählt; und die Einspritzmusterauswahleinrichtung (S501 bis S509) das zweite Einspritzmuster ausgewählt, wenn der Aktivierungsgrad des Katalysators, der bei der Katalysatoraktivierungsgradfühleinrichtung (53) gefühlt wird, verhältnismäßig niedrig ist und hierdurch gleich oder geringer als ein Schwellwert ist.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Katalysatoraktivierungsgradfühleinrichtung (53) eine Abgastemperaturfühleinrichtung (53) zum Fühlen der Temperatur des Abgases hat, und wenn die Temperatur des Abgases, das durch die Abgastemperaturfühleinrichtung (53) gefühlt wird, gleich oder geringer als eine Referenzabgastemperatur ist, es bestimmt wird, dass der Aktivierungsgrad des Katalysators verhältnismäßig niedrig ist, so dass die Einspritzmusterauswahleinrichtung (S501 bis S509) das zweite Einspritzmuster auswählt.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftstoffeinspritzmengen der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters nacheinander zu einer letzten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters erhöht sind.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit: einer Motorleistungsfühleinrichtung (56) zum Fühlen der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors; und einer Motorleistung bezogenen Einspritzmengensetzeinrichtung (S511 bis S515) zum Setzen der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters, ohne unterhalb einer minimalen Schwellmenge zu fallen, die jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters auf eine derartige Weise zugewiesen ist, dass sie mit der erfühlten Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors mit einer Sollausgangsleistung des Verbrennungsmotors in einem Fall übereinstimmt, in dem das zweite Einspritzmuster durch die Einspritzmusterauswahleinrichtung ausgewählt ist (S501 bis S509), wobei die Motorleistung bezogene Einspritzmengensetzeinrichtung (S511 bis S515) die Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters aufeinanderfolgend durch Starten von der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen bis zu einer letzten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen setzt.
  5. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Motorleistung bezogene Einspritzmengensetzeinrichtung (S511 bis S515) eine Korrektureinrichtung zum Setzen einer Korrekturmenge zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters basierend auf einer Abweichung zwischen der gefühlten Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors und der Sollausgangsleistung des Verbrennungsmotors hat.
  6. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Abgastemperaturfühleinrichtung (53) zum Fühlen der Abgastemperatur; und einer Abgastemperatur bezogenen Einspritzmengensetzeinrichtung (S516 bis S519) zum Setzen der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters, ohne unterhalb einer minimalen Schwellwertmenge zu fallen, die jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters zugewiesen ist, auf einer derartige Weise, dass die gefühlte Temperatur des Abgases mit einer Sollabgastemperatur in einem Fall übereinstimmt, in dem das zweite Einspritzmuster durch die Einspritzmusterauswahleinrichtung ausgewählt wird (S501 bis S509), wobei die Abgastemperatur bezogene Einspritzmengensetzeinrichtung (S516 bis S519) die Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters aufeinanderfolgend durch Starten von der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen zu einer letzten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen setzt.
  7. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Abgastemperatur bezogene Einspritzmengensetzeinrichtung (S516 bis S519) eine Korrektureinrichtung zum Setzen einer Korrekturmenge zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters basierend auf einer Abweichung zwischen der gefühlten Temperatur des Abgases und der Sollabgastemperatur hat.
  8. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit: einer Mengenfühleinrichtung unverbrannter Bestandteile (51, 52) zum Fühlen der Menge an unverbrannten Bestandteilen, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden; und einer Gesamteinspritzstufenzahlsetzeinrichtung (S504 bis S509) zum Setzen einer Gesamtzahl der Einspritzstufen des zweiten Einspritzmusters basierend auf der gefühlten Menge an unverbrannten Bestandteilen, wenn das zweite Einspritzmuster durch die Einspritzmusterauswahleinrichtung ausgewählt wird (S501 bis S509).
  9. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Motorleistungsfühleinrichtung (56) zum Fühlen der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors; und einer Einspritzmengenkorrektureinrichtung (S520 bis S523) zum zunehmenden Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzmengen des zweiten Einspritzmusters, ohne über eine maximale Schwellwertmenge zu überschreiten, die der jeweiligen Kraftstoffeinspritzung des zweiten Einspritzmusters zugewiesen ist, in einem Fall, in dem das zweite Einspritzmuster durch die Einspritzmusterauswahleinrichtung ausgewählt wird (S501 bis S509), wenn die gefühlte Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors relativ zu einer Sollausgangsleistung des Verbrennungsmotors klein ist, wobei die Einspritzmengenkorrektureinrichtung (S520 bis S523) eine Korrekturmenge zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters aufeinanderfolgend durch Starten von einer letzten der mehreren Kraftstoffeinspritzung zu der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen setzt.
  10. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Motorleistungsfühleinrichtung (56) zum Fühlen der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors; und einer Einspritzmengenkorrektureinrichtung (S520 bis S523) zum abnehmenden Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters, ohne unterhalb einer minimalen Schwellwertmenge zu fallen, die zu der jeweiligen Kraftstoffeinspritzung des zweiten Kraftstoffeinspritzmusters zugewiesen ist, in einem Fall, in dem das zweite Einspritzmuster durch die Einspritzmusterauswahleinrichtung (S501 bis S509) ausgewählt wird, wenn die erfühlte Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors relativ zu einer Sollausgangsleistung des Verbrennungsmotors übermäßig ist, wobei die Einspritzmengenkorrektureinrichtung (S520 bis S523) eine Korrekturmenge zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters aufeinanderfolgend durch Starten von der ersten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen zu einer letzten der mehreren Kraftstoffeinspritzungen setzt.
  11. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Einspritzmengenkorrektureinrichtung (S520 bis S523) die Korrekturmenge zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge in jeder der mehreren Kraftstoffeinspritzungen des zweiten Einspritzmusters basierend auf einer Abweichung zwischen der gefühlten Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors und der Sollausgangsleistung des Verbrennungsmotors setzt.
  12. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner mit: einer Verhältnisfühleinrichtung zum Fühlen eines Verhältnisses zwischen einer Menge eines Teils eines eingespritzten Kraftstoffes, der in einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird und in Abgaswärme zum Erhöhen der Temperatur des Abgases umgewandelt wird, und eines anderen Teils des eingespritzten Kraftstoffes, der in den Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird und von dem Verbrennungsmotor als unverbrannter Bestandteil ausgegeben wird, in einem Fall, in dem eines von dem zweiten und dem dritten Einspritzmuster durch die Einspritzmusterauswahleinrichtung (S501 bis S509) ausgewählt wird; und einer Korrektureinrichtung zum Setzen einer Korrekturmenge eines Einspritzintervalls, das mit jeder nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung verbunden ist, die in dem Ausgewählten von dem zweiten und dem dritten Einspritzmuster ausgeführt wird, auf eine derartige Weise, dass der Korrekturbetrag des Einspritzintervalls der mindestens einen nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung mit einer vorgegebenen Menge übereinstimmt, die für das Ausgewählte von dem zweiten und dem dritten Einspritzmuster gesetzt ist.
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