Die
vorliegende Erfindung behandelt die obigen Nachteile. Daher ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen,
welche sowohl eine Abgastemperaturerhöhungsauswirkung und eine NOx-Verringerungsauswirkung
durch Verwendung einer EGR während
einer Regeneration eines Partikelfilters erreicht, nämlich durch
Ermöglichen
der Zufuhr eines Hochtemperatur-EGR-Gases in einen Luftansaugdurchgang,
während
eine Verlässlichkeit
der Bestandteil bildenden Bauteile, solche wie ein EGR-Ventil, aufrecht
erhalten wird.
Zum
Erreichen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor vorgesehen. Die Abgasreinigungsvorrichtung hat
einen Partikelfilter, eine Regenerationssteuereinrichtung, einen
EGR-Durchgang und eine EGR-Steuereinrichtung. Der Partikelfilter
ist in einem Abgasdurchgang des Verbrennungsmotors zum Ansammeln
von Partikeln angeordnet, die in dem Abgas in dem Abgasdurchgang enthalten
sind. Die Regenerationssteuereinrichtung ist zum Regenerieren des
Partikelfilters durch Erhöhen
einer Temperatur des Partikelfilters zum Verbrennen und Entfernen
der Partikel vorgesehen, die in dem Partikelfilter akkumuliert sind.
Der EGR-Durchgang führt
einen Anteil des Abgases als EGR-Gas von dem Abgasdurchgang in einen
Ansaugluftdurchgang des Verbrennungsmotors zurück, welcher Ansaugluft leitet.
Die EGR-Steuereinrichtung ist zum Steuern einer Temperatur und einer
Flussrate des EGR-Gases, welches in den Ansaugluftdurchgang durch
den EGR-Durchgang rückgeführt wird, basierend
auf einer Anforderung des Verbrennungsmotors vorgesehen. Die EGR-Steuereinrichtung
hat eine Regenerationszeit-EGR-Steuereinrichtung zum Ausführen eines
EGR-Betriebs zum Steuern der Temperatur und der Strömungsrate
des EGR-Gases bei der Regenerationszeit des Partikelfilters, während welcher
der Partikelfilter durch die Regenerationssteuereinrichtung regeneriert
wird. Die Regenerationszeit-EGR-Steuereinrichtung steuert einen Grad
des EGR-Betriebs derart, dass eine Temperatur des Abgases, welches
dem Partikelfilter zugeführt wird,
eine passende Temperatur wird, welche passend für die Regeneration des Partikelfilters
ist.
Der
EGR-Durchgang kann einen Hauptdurchgang und einen Umgehungsdurchgang
haben. Der Hauptdurchgang hat einen EGR-Kühler,
welcher das EGR-Gas kühlt.
Der Umgehungsdurchgang umgeht den EGR-Kühler und ist zwischen dem Abgasdurchgang
und dem Ansaugluftdurchgang angekoppelt. Die Regenerationszeit-EGR-Steuereinrichtung kann
die Temperatur des EGR-Gases steuern, welche in den Ansaugluftdurchgang
bei der Regenerationszeit des Partikelfilters zugeführt wird,
nämlich
auf eine Solltemperatur durch Einstellen von einem Element aus:
einer Quantität
des EGR-Gases, welches durch den Hauptdurchgang hindurchgeht, und
einer Quantität
des EGR-Gases, welches durch den Umgehungsdurchgang hindurchgeht;
und einem Verhältnis
zwischen dem EGR-Gas, welches durch den Hauptdurchgang hindurchgeht,
und dem EGR-Gas, welches
durch den Umgehungsdurchgang hindurchgeht.
Die
EGR-Steuereinrichtung kann weiter eine Nicht-Regenerationszeit-EGR-Steuereinrichtung zum
Ausführen
eines EGR-Betriebs zum Steuern der Temperatur und der Strömungsrate
des EGR-Gases in einer Nicht-Regenerationszeit
des Partikelfilters haben, während
welcher der Partikelfilter nicht durch die Regenerationssteuereinrichtung
regeneriert wird. Basierend auf zumindest einem Element aus der Temperatur
der Ansaugluft und dem Lastzustand des Verbrennungsmotors steuert
die Nicht-Regenerationszeit-EGR-Steuereinrichtung ein Element aus:
der Quantität
des EGR-Gases, welches durch den Hauptdurchgang hindurchgeht, und
der Quantität des
EGR-Gases, welches
durch den Umgehungsdurchgang hindurchgeht; und dem Verhältnis zwischen
dem EGR-Gas, welches durch den Hauptdurchgang hindurchgeht, und
dem EGR-Gas, welches durch den Umgehungsdurchgang hindurchgeht.
Die
Steuereinrichtung kann eine EGR-Anhalteeinrichtung zum Anhalten
des EGR-Betriebs haben. Die EGR-Anhalteeinrichtung kann in einem
Element aus der Regenerationszeitsteuereinrichtung und der Nicht-Regenerationszeitsteuereinrichtung enthalten
sein. Die EGR-Anhalteeinrichtung
kann den EGR-Betrieb bei Erfüllung
von zumindest einer der folgenden Bedingungen anhalten: es wird
vorhergesagt, dass die Temperatur des Abgases, welches aus dem Verbrennungsmotor
ausgegeben wird, eine vorbestimmte Temperatur überschreitet; und es wird vorausgesagt,
dass ein Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors instabil ist.
Ebenso kann die EGR-Anhalteeinrichtung bestimmen, ob der EGR-Betrieb
basierend auf zumindest einem Element aus der Temperatur der Ansaugluft
und einem Lastzustand des Verbrennungsmotors angehalten werden muss.
Die EGR-Anhalteeinrichtung
kann bestimmen, ob der EGR-Betrieb basierend auf zumindest einem
Element aus der Kraftstoffeinspritzzeit, einer Nachkraftstoffeinspritzquantität und einem
Kraftstoffeinspritzmuster/-verlauf des Verbrennungsmotors angehalten
werden muss. Darüber
hinaus kann die EGR-Anhalteeinrichtung
den EGR-Betrieb anhalten, wenn drei oder mehrere Kraftstoffeinspritzungen pro
Kraftstoffeinspritzzyklus in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors
durchgeführt
werden.
Die
Erfindung zusammen mit zusätzlichen Aufgaben,
Merkmalen und Vorteilen wird besser aus der folgenden Beschreibung,
den beigefügten
Ansprüchen
und den begleitenden Zeichnungen verstanden, wovon:
1 eine
schematische Abbildung ist, die eine gesamte Anordnung einer Abgasreinigungsvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein
Flussdiagramm ist, das einen Steuerbetrieb eines EGR-Schaltventils
und eines EGR-Ventils zeigt, welche in einer ECU der Abgasreinigungsvorrichtung
ausgeführt
wird;
3 ein
Flussdiagramm ist, das eine Berechnung eines Steuerzustands des
EGR-Gasschaltventils zeigt;
4 ein
Flussdiagramm ist, das ein anderes Beispiel der Berechnung des Steuerzustands
des EGR-Gasschaltventils zeigt;
5A bis 5D Abbildungen
sind, die Details der EGR-Gasschaltventilsteuerung bei einer Nicht-Regenerationszeit
zeigen;
6 ein
Flussdiagramm ist, das eine Berechnung einer Solltemperatur des
das EGR-Ventil durchlaufenden Gases zeigt;
7 ein
Flussdiagramm ist, das eine Berechnung eines geschätzten Temperaturwerts
des das EGR-Ventil durchlaufenden Gases zeigt;
8 ein
Flussdiagramm ist, das eine Berechnung einer EGR-Gasquantität zeigt;
9 ein
Flussdiagramm ist, das eine Berechnung einer Frischlufttemperatur
vor einem EGR-Mischpunkt zeigt; und
10 ein
Flussdiagramm ist, das eine Berechnung eines korrigierten EGR-Gasschaltventilöffnungsgrads
zeigt.
Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine gesamte Anordnung
einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor,
im Speziellen einen Dieselmotor 1. Verbrennungskammern
von Zylindern (lediglich ein Zylinder ist in 1 dargestellt)
sind jeweils mit einem Ansaugluftdurchgang 2 und einem Abgasdurchgang 3 durch
einen Ansaugkrümmer 21 und
einem Abgaskrümmer 31 verbunden.
Eine Einspritzeinrichtung 11, welche mit einer Kraftstoffzuführanordnung
(nicht gezeigt) verbunden ist, ist in jeder Verbrennungskammer vorgesehen
und wird durch eine ECU 6 zu einer vorbestimmten Zeit zum Einspritzen
von Hochdruckkraftstoff in die Verbrennungskammer angetrieben.
Ein
Zentrifugalverdichter 4 ist an dem Motor 1 vorgesehen.
Eine Turbine 41 des Zentrifugalverdichters 4 ist
in dem Abgasdurchgang 3 angeordnet, wobei ein Kompressor 42 des
Zentrifugalverdichters 4 in dem Ansaugluftdurchgang 2 angeordnet
ist. Die Turbine 41 und der Kompressor 42 sind
miteinander durch eine Turbinenwelle verbunden. In dem Zentrifugalverdichter 4 wird
die Turbine 41 durch thermische Energie des Abgases angetrieben,
wobei der Kompressor 42 durch die Turbine 41 mittels
der Turbinenwelle angetrieben wird. Daher wird die in den Ansaugluftdurchgang 2 einzuführende Ansaugluft durch
den Kompressor 42 komprimiert und wird der Verbrennungskammer
von jedem Zylinder zugeführt. Ein
Zwischenkühler 23 ist
in dem Ansaugluftdurchgang 2 zum Kühlen der heißen Ansaugluft
angeordnet, welche durch den Kompressor 42 komprimiert ist.
Eine Drossel 22 ist an einer stromabwärtigen Seite des Zwischenkühlers 23 zum
Einstellen einer Strömungsrate
einer Ansaugluft, welche dem Ansaugkrümmer 21 zugeführt wird,
basierend auf einer Anweisung angeordnet, die von der ECU 6 zugeführt wird.
Ein
Dieselpartikelfilter (DPF) 5 ist an einer stromabwärtigen Seite
der Turbine 41 in dem Abgasdurchgang 3 angeordnet.
Der DPF 5 ist ein keramischer Filter eines bekannten Aufbaus.
Zum Beispiel kann der DPF 5 eine Wabenstruktur haben, die
aus feuerfesten Keramiken hergestellt ist, solche wie Cordierit.
Zellen der Wabenstruktur des DPF 5, welche Gasströmungsdurchgänge ausbilden,
sind angeordnet und sind auf solch eine Weise abgedichtet, dass
Einlässe
und Auslässe
der Zellen abwechselnd angeordnet sind. Das Abgas, welches von dem
Motor 1 ausgegeben wird, durchläuft poröse Trennwände des DPF 5 und
strömt
nach unten. Deshalb können Partikel
oder Schwebstoffe (PM), die in dem Abgas enthalten sind, durch die
porösen
Trennwände
des DPF 5 angesammelt werden. Im Allgemeinen ist der Oxidationskatalysator
an der Fläche
des DPF 5 zum katalytischen Verbrennen von Kohlenwasserstoffen (HC)
gehalten, die in dem Abgas enthalten sind, und dadurch zum Erhöhen der
Temperatur des Abgases, was in einem Anstieg der Temperatur des
DPF 5 resultiert. Alternativ kann der Oxidationskatalysator
getrennt an der stromaufwärtigen
Seite des DPF 5 vorgesehen sein. Abgastemperatursensoren 51, 52 sind jeweils
an der stromaufwärtigen
und stromabwärtigen
Seite von dem DPF 5 in dem Abgasdurchgang 3 zum
jeweiligen Messen der Abgastemperatur an der stromaufwärtigen und
stromabwärtigen
Seite. Ausgangssignale der Abgastemperatursensoren 51, 52 werden
der ECU 6 zugeführt.
Der
Ansaugluftdurchgang 2 und der Abgasdurchgang 3 sind
miteinander durch einen EGR-Durchgang 7 verbunden, so dass
ein Anteil des Abgases zu der Luftansaugseite des Motors durch den
EGR-Durchgang 7 rückgeführt wird.
Ein Ende des EGR-Durchgangs 7 steht mit einem Abschnitt des
Abgasdurchgangs 3 in Verbindung, der zwischen dem Abgaskrümmer 31 und
der Turbine 41 angeordnet ist, wobei das andere Ende des
EGR-Durchgangs 7 mit dem Ansaugkrümmer 21 in Verbindung steht.
Ein Zwischenabschnitt des EGR-Durchgangs 7 ist
in einen Hauptdurchgang 71 und einen Umgehungsdurchgang 72 verzweigt,
welche dann miteinander an stromabwärtigen Enden zusammenlaufen und
mit dem Ansaugkrümmer 21 verbunden
sind. Ein EGR-Kühler 73 ist
in dem Hauptdurchgang 71 angeordnet. Der Umgehungsdurchgang 72 umgeht
den EGR-Kühler 73 und
ist mit dem Ansaugluftdurchgang 2 verbunden. Der EGR-Kühler 73 kann
einen bekannten Aufbau haben, welcher ein Motorkühlmittel verwendet. Zum Beispiel
kann ein Durchgang, welcher das Motorkühlmittel leitet, angrenzend
an einen Durchgang platziert werden, welcher das EGR-Gas leitet,
nämlich
zum Austauschen der Wärme,
wodurch das EGR-Gas gekühlt
wird.
Ein
EGR-Gasschaltventil (ein Ventilbauteil) 74 ist bei einer
Verbindung zwischen dem stromabwärtigen
Ende des Hauptdurchgangs 71 und dem stromabwärtigen Ende
des Umgehungsdurchgangs 72 zum linearen Variieren eines Öffnungsgrad
(eines Grads der Öffnung)
des Hauptdurchgangs 71 und eines Öffnungsgrads (eines Grads der Öffnung)
des stromabwärtigen
Endes des Umgehungsdurchgangs 72 angeordnet. Auf diese
Weise ist ein gemischtes Verhältnis
zwischen dem gekühlten
EGR-Gas, welches den Hauptdurchgang 71 durchläuft, und
dem heißen
EGR-Gas, welches den Umgehungsdurchgang 72 durchläuft, frei
einstellbar zum Steuern einer Temperatur des EGR-Gases, das dem
Ansaugkrümmer 21 zugeführt wird.
Ein EGR-Ventil 75 ist zwischen dem Ansaugkrümmer 21 und
der Verbindung zwischen dem stromabwärtigen Ende des Hauptdurchgangs 71 und
dem stromabwärtigen
Ende des Umgehungsdurchgangs 72 vorgesehen. Ein Öffnungsgrad
des EGR-Ventils 75 ist linear zum freien Einstellen einer
Strömungsrate
des EGR-Gases einstellbar, welches in den Ansaugluftdurchgang 2 rückgeführt wird.
Jedes Element aus dem EGR-Gasschaltventil 74 und dem EGR-Ventil 75 wird
durch ein entsprechendes Anweisungssignal, das von der ECU 6 ausgegeben
wird, angetrieben.
Ein
Ansaugluftdrucksensor 63 zum Messen eines Ansaugluftdrucks
(eines Drucks der Ansaugluft) und ein Ansauglufttemperatursensor 64 zum Messen
einer Ansauglufttemperatur (einer Temperatur der Ansaugluft) sind
an dem Ansaugkrümmer 21 vorgesehen.
Ausgaben von diesen Sensoren 63, 64 werden der
ECU 6 zugeführt.
Darüber
hinaus sind ein Frischlufttemperatursensor 61 zum Erfassen
einer Temperatur der neu eingeführten
Frischluft und ein Luftmengenmesser 62 zum Messen einer
Ansaugluftquantität
(einer Quantität
der Ansaugluft oder einer Strömungsrate
der Ansaugluft) in dem Ansaugluftdurchgang 2 an der stromaufwärtigen Seite
des Kompressors 42 des Zentrifugalverdichters 4 angeordnet.
Die Temperatur der Frischluft und die Ansaugluftquantität, welche
durch den Lufttemperatursensor 61 und den Luftmengenmesser 62 gemessen werden,
werden zu der ECU 6 ausgegeben.
Andere
nicht beschriebene Sensoren, solche wie ein Gaspedalöffnungsgradsensor
(ein Gaspedalpositionssensor), ein Motordrehzahlsensor (upm-Sensor),
ein Kühlmitteltemperatursensor
sind ebenso mit der ECU 6 verbunden. Die ECU 6 bestimmt
einen Betriebszustand des Motors 1 basierend auf gemessenen
Signalen dieser Sensoren. Dann berechnet die ECU 6 passende
Betriebsanweisungswerte, solche wie die Kraftstoffeinspritzquantität, die Kraftstoffeinspritzzeit
und den Kraftstoffeinspritzdruck basierend auf einer Anforderung
des Motors 1, welche gemäß dem Betriebszustand des Motors 1 bestimmt
wird, beispielsweise zum Steuern der Einspritzeinrichtungen 11 und
der Drossel 22, wodurch die Kraftstoffeinspritzung gesteuert
wird. Darüber
hinaus steuert die ECU 6 die Regeneration des DPF 5 basierend
auf dem Motorbetriebszustand und der verschiedenen Sensorausgaben,
wodurch sie als eine Regenerationssteuereinrichtung dient. Ebenso steuert
die ECU 6 die Temperatur und die Strömungsrate des EGR-Gases, welches
in den Ansaugluftdurchgang 2 durch den EGR-Durchgang 7 rückgeführt wird,
nämlich
durch Einstellen des Öffnungsgrads
des EGR-Gasschaltventils 74 und
des Öffnungsgrads
EGR-Ventils 75, so dass die ECU 6 ebenso als eine
EGR-Steuereinrichtung dient, wobei der Öffnungsgrad des EGR-Gasschaltventils 74 und der Öffnungsgrad
des EGR-Ventils 75 zusammengefasst als Grad des EGR-Betriebs
bezeichnet werden, welcher durch die EGR-Steuereinrichtung basierend auf
dem Grad des Fortschreitens des Aufwärmens des Motors 1 gesteuert
wird, der beispielsweise durch die Ansauglufttemperatur und den
Motorlastzustand angegeben wird.
Zuerst
wird die Regenerationssteuereinrichtung des DPF 5 beschrieben.
Die ECU 6 misst einen PM-Akkumulationsbetrag, welcher ein
Betrag der PM ist, die in dem DPF 5 akkumuliert sind. Basierend
auf dem gemessenen PM-Akkumulationsbetrag initiiert die ECU 6 die
Regeneration des DPF 5, wenn die ECU 6 bestimmt,
dass der PM-Akkumulationsbetrag gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert
ist, wodurch die Temperatur des DPF 5 zum Verbrennen und
zum Entfernen der Partikel aus dem DPF 5 ansteigt. Im Speziellen
kann die ECU 6 beispielsweise basierend auf dem Motorbetriebszustand,
welcher basierend auf den verschiedenen Sensorausgaben bestimmt
wird, einen PM-Ausgabebetrag bestimmen, welcher ein Betrag der PM
ist, die von den Zylindern ausgegeben werden. Dann kann die ECU 6 den PM-Akkumulationsbetrag
durch Kumulieren des PM-Ausgabebetrags schätzen. Alternativ kann ein Differenzdrucksensor
basierend auf der Tatsache, dass ein Druckunterschied zwischen der
stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen
Seite des DPF 5 unter einer konstanten Abgasströmungsrate ansteigt,
wenn der PM-Akkumulationsbetrag
erhöht wird,
zum Messen der Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen Seite
des DPF 5 bereitgestellt sein. Basierend auf der Messung
des Differenzdrucksensors kann die ECU 6 den PM-Akkumulationsbetrag
schätzen.
Eine Temperaturerhöhungseinrichtung
zum Erhöhen
der Temperatur des DPF 5 wird zum Bewerkstelligen betätigt, dass
eine Ausgabe des Abgastemperatursensors 51 oder des Abgastemperatursensors 52 gleich
einer vorbestimmten Temperatur (500 bis 650°C) zum Verbrennen der akkumulierten
Partikel wird.
Die
Temperaturerhöhungseinrichtung
kann mittels einer beträchtlichen
Verzögerung
der Hauptkraftstoffeinspritzzeit, einer einzigen Nachkraftstoffeinspritzung
zum Einspritzen einer kleinen Quantität von Kraftstoff nach der Hauptkraftstoffeinspritzung oder
mehrerer Nachkraftstoffeinspritzungen zum Einspritzen einer kleinen
Quantität
von Kraftstoff nach der Hauptkraftstoffeinspritzung ausgeführt werden. Durch
den obigen Betrieb/die obigen Betriebe wird die Temperatur des Abgases,
welches dem DPF 5 zugeführt
wird, auf die hohe Temperatur erhöht, oder das unverbrannte HC,
welches dem Abgasdurchgang 3 zugeführt wird, kann erhöht werden.
Auf diese Weise kann die Temperatur des DPF 5 wegen der Reaktionswärme, welche
durch den Oxidationskatalysator erzeugt wird, auf die Verbrennungstemperatur der
Partikel erhöht
werden. Die Temperaturerhöhungseinrichtung
kann auf andere Weisen ausgeführt
werden, oder die Temperaturerhöhungseinrichtung
kann durch lediglich einen oder mehrere der obigen Betriebe ausgeführt werden.
In
der Nicht-Regenerationszeit des DPF 5 (Zeit der Nicht-Regeneration des
DPF 5) führt
die EGR-Steuereinrichtung einen Normal-EGR-Steuerbetrieb basierend
auf dem Motorbetriebszustand aus, wodurch sie als eine Nicht-Regenerationszeit-EGR-Steuereinrichtung
dient. In der Regenerationszeit des DPF 5 (Zeit der Regeneration
des DPF 5) führt
die EGR-Steuereinrichtung einen regenerationsbegünstigenden EGR-Steuerbetrieb
zum begünstigenden
Ausführen
der Regeneration des DPF 5 aus, wodurch sie als eine Regenerationszeit-EGR-Steuereinrichtung
dient. Das heißt,
wenn die Regeneration des DPF-5 nicht ausgeführt wird, werden das EGR-Gasschaltventil 74 und
das EGR-Ventil 75 basierend auf dem Motorbetriebszustand
betätigt,
der basierend auf den verschiedenen Sensorausgaben bestimmt wird,
nämlich
auf solch eine Weise, dass das beste EGR-Verhältnis und die beste EGR-Temperatur
zum Reduzieren der Ausgabequantität des NOx, welches von dem
Motor 1 ausgegeben wird, erreicht wird. Hier kann die EGR-Temperatur
auf eine Solltemperatur durch Einstellen einer Gemischsquantität des gekühlten EGR-Gases eingestellt
werden, welches durch den Hauptdurchgang 71 hindurchgeht,
und eine Gemischsquantität des
heißen
EGR-Gases, welches
durch den Umgehungsdurchgang 72 hindurchgeht, eingestellt
werden und/oder durch Einstellen eines Verhältnisses zwischen dem gekühlten EGR-Gas,
welches durch den Hauptdurchgang 71 hindurchgeht, und dem
heißen EGR-Gas,
welches durch den Umgehungsdurchgang 72 hindurchgeht. Die
Einstellung des gekühlten EGR-Gases
und des heißen
EGR-Gases wird basierend auf einem Steuerzustand des EGR-Gasschaltventils 74 ausgeführt, welcher
basierend auf der Ansauglufttemperatur (zum Beispiel der Frischlufttemperatur)
und der Motorlast bestimmt wird.
Während der
Regeneration des DPF 5 werden das EGR-Gasschaltventil 74 und das
EGR-Ventil 75 auf solch eine Weise betätigt, dass die Temperatur des
Abgases, welches dem DPF 5 bei der Rückführung des EGR-Gases zugeführt wird,
auf die passende Temperatur eingestellt wird oder gleich dieser wird,
die für
die Regeneration des DPF 5 passend ist. Im Speziellen wird
der Steuerzustand des EGR-Gasschaltventils 74 basierend
auf dem Motorbetriebszustand bestimmt, solch einer wie der Ansauglufttemperatur
(die Frischlufttemperatur) und der Motorlast. Hier wird der Motorbetriebszustand
basierend auf verschiedenen Sensorausgaben bestimmt, wobei das EGR-Gasschaltventil 74 basierend
auf dem oben bestimmten Sollsteuerzustand des EGR-Gasschaltventils 74 betätigt wird.
Daher werden die Gemischsquantitäten
(ein Mischungsverhältnis)
des gekühlten EGR-Gases,
das durch den Hauptdurchgang 71 hindurchgeht, und des heißen EGR-Gases,
das durch den Umgehungsdurchgang 72 hindurchgeht, zum Einstellen
der Temperatur des EGR-Gases,
welches in den Ansaugdurchgang 2 zur Regenerationszeit des
DPF 5 rückgeführt wird,
auf die Solltemperatur eingestellt werden. Die Solltemperatur wird
basierend auf dem Motorbetriebszustand auf solch eine Weise festgelegt,
dass ein Anstieg der Abgastemperatur durch die EGR erreicht wird,
wobei die Temperatur des EGR-Gases eine zulässige Temperatur nicht überschreitet,
welche basierend auf der tolerierbaren oberen Grenztemperatur des
EGR-Ventils 75 (das
Bauteil oder die Komponente, die in dem EGR-Durchgang angeordnet
ist) bestimmt wird. Auf diese Weise kann das EGR-Gas, welches durch
das EGR-Ventil 75 hindurchgeht, innerhalb des Bereichs gesteuert
werden, der die Aufrechterhaltung der Verlässlichkeit des EGR-Ventils 75 zulässt.
Jedoch
wird die Verbrennung bei einem Niederlastbetriebszustand im Wesentlichen
mäßig, wodurch
die Verbrennung auf solch eine Weise ausgeführt wird, dass die Abgastemperatur
zwangsweise erhöht
wird. Daher wird die Verbrennung instabil und deshalb kann die große Quantität des unverbrannten HC
erzeugt werden. Bei diesem Zustand, wenn die Quantität des EGR-Gases
erhöht
wird, neigt eine Ablagerung dazu, in dem EGR-Kühler 73 und dem EGR-Ventil 75 ausgebildet
zu werden, wodurch eine Verringerung der Kühlereffizienz oder eine Ventilverklemmung
verursacht wird. Daher wird eine Funktion (eine EGR Anhalteeinrichtung)
zum Ausgeben einer Schließanweisung
zum Schließen
des EGR-Ventils 75 ausgeführt, wenn der Betrag von unverbranntem HC
zum Verursachen einer Verschlechterung der Verlässlichkeit des EGR-Kühlers 73 und/oder
des EGR-Ventils 75 relativ
groß ist.
Darüber
hinaus ist bei einem Hochlastbetriebszustand die Abgastemperatur
relativ hoch, wodurch die Temperatur des EGR-Gases in gewissen Fällen nicht
hinreichend verringert werden könnte,
selbst wenn der EGR-Kühler 73 zum
Kühlen
des Abgases betätigt
wird. In solch einem Fall wird der EGR-Betrieb zum Aufrechterhalten
der Verlässlichkeit
des EGR-Ventils 75 nicht ausgeführt.
Als
nächstes
wird der EGR-Steuerbetrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die 2 bis 10 im
Detail beschrieben. 2 zeigt ein Flussdiagramm für den Steuerbetrieb
des EGR-Schaltventils 74 und des EGR-Ventils 75, der durch die ECU 6 ausgeführt wird.
Zuerst wird bei Schritt S101 ein Ergebnis der Bestimmung, ob der
DPF 5 in dem Regenerationszustand ist, eingegeben. Bei
der Bestimmung des Regenerationszustands des DPF 5 kann
zum Beispiel ein Regenerationsbestimmungsergebnis, das bei einem
Regenerationssteuerprozess des DPF 5 erhalten wird, der
in einer anderen Prozedur ausgeführt
wird, verwendet werden. Bei dem Regenerationssteuerprozess des DPF 5 wird
die Regenerationsbestimmung durch Vergleichen eines gemessenen Werts
des PM-Akkumulationsbetrags des DPF 5 mit einem vorbestimmten
Regenerationsstart-PM-Akkumulationsbetrag ausgeführt. Im
Speziellen wird bestimmt, dass die Regeneration des DPF 5 erforderlich
ist, wenn der gemessene Wert des PM-Akkumulationsbetrags des DPF 5 den
vorbestimmten Regenerationsstart-PM-Akkumulationsbetrag überschreitet. Daher wird die
Temperaturerhöhungseinrichtung
zum Starten der Regeneration des DPF 5 betätigt.
Als
nächstes
wird bei Schritt S102 ein Motorlastzustand (Zustand der Last des
Motors) eingegeben. Im Allgemeinen wird der Motorlastzustand durch eine
Funktion ausgedrückt,
solche wie ein erforderliches Moment, eine aktuelle Kraftstoffeinspritzquantität, eine
Motordrehzahl (upm). Bei Schritt S103 werden die Frischlufttemperatur,
welche von dem Frischlufttemperatursensor 61 ausgegeben
wird, und die Motorkühlmitteltemperatur
welche von dem Kühlmitteltemperatursensor
(nicht gezeigt) ausgegeben wird, erhalten. Bei Schritt S104 wird
ein Steuerzustand des EGR-Gasschaltventils 74 basierend
auf den Eingabewerten berechnet, die bei den Schritten S101 bis
S103 erhalten werden. Details von diesen Schritten sind in 3 beschrieben.
Zuerst wird bei Schritt S201 von 3 bestimmt,
ob der DPF 5 in einem Regenerationszustand ist, nämlich basierend auf
dem DPF-Regenerationszustand, welcher bei Schritt S101 von 2 eingegeben
wird. Wenn bestimmt wird, dass der DPF 5 in dem Regenerationszustand
bei Schritt S202 ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S202 voran.
Im Gegensatz dazu schreitet die Steuerung zu Schritt S203 voran,
wenn bestimmt wird, dass der DPF 5 nicht in dem Regenerationszustand
ist, das heißt
dass der DPF 5 in einem Nicht-Regenerationszustand bei
Schritt S201 ist.
Bei
Schritt S202 wird unter Bezugnahme auf eine Abbildung, welche basierend
auf dem Motorlastzustand und der Frischlufttemperatur vorbereitet
ist, die Steuerung des EGR-Gasschaltventils 74 zur Zeit der
Regeneration bestimmt. Im Speziellen wird bestimmt, welches Element
aus der EGR-Abschaltung und
einem Zwischenöffnungsgrad
des EGR-Gasschaltventils 74 ausgeführt wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird der Motorlastzustand in drei Bereiche klassifiziert, das heißt einen
Niederlastbereich, einen Mittellastbereich und einen Hochlastbereich,
wobei die Frischlufttemperatur in zwei Bereiche klassifiziert wird,
das heißt
einen Niedertemperaturbereich und einen Hochtemperaturbereich. Darüber hinaus
ist eine EGR-Gasschaltventilsteuerzustandsabbildung
zum Erreichen des besten Betriebszustands für jede Bedingung durch Experimente
vorbereitet und in der ECU 6 gespeichert. Im Speziellen
könnte
ein übermäßig hoher
Betrag von HC möglicherweise
in dem Abgas freigegeben werden, wenn der Motor 1 in dem
Niederlastbereich betrieben wird und die Frischlufttemperatur in
dem Niedertemperaturbereich ist. Daher wird bei solch einer Bedingung
die EGR zum Begrenzen der Erzeugung von Ablagerungen in dem EGR-Kühler 65 und
dem EGR-Ventil 75 abgetrennt. Im Gegensatz dazu könnte das
Hochtemperatur-EGR-Gas möglicherweise negative
Einflüsse
auf das Material/die Materialien des EGR-Ventils 75 auferlegen,
wenn der Motor 1 in einem Hochlastbereich zum Erzeugen
des Hochtemperatur-EGR-Gases betrieben wird. Daher wird die EGR
bei solch einer Bedingung (bei sowohl dem Nieder- und Hochfrischlufttemperaturbereich
bei dem Hochlastbereich) zum Begrenzen der Verschlechterung der
Verlässlichkeit
des EGR-Ventils 75 abgetrennt. Beim Zustand des Mittellastbereichs
und dem Niederfrischlufttemperaturbereich, bei dem Zustand des Mittellastbereichs
und dem Hochfrischlufttemperaturbereich und bei dem Zustand des
Niederlastbereichs und des Hochfrischlufttemperaturbereichs wird
das EGR-Gasschaltventil 74 derart
gesteuert, dass es den Zwischenöffnungsgrad
hat. Der Zwischenöffnungsgrad
des EGR-Gasschaltventils 74 ist variabel,
wobei ein Weg der Berechnung des Ventilöffnungsgrads untenstehend beschrieben
wird.
Bei
Schritt S203 wird unter Bezugnahme auf die Abbildung, welche basierend
auf dem Motorlastzustand und der Frischlufttemperatur vorbereitet
ist, die Steuerung des EGR-Gasschaltventils 74 zur Zeit der
Nicht-Regeneration bestimmt. Im Speziellen wird bestimmt, welches
Element aus der EGR-Abschaltung, der gekühlten EGR und dem Zwischenöffnungsgrad
des EGR-Gasschaltventils 74 ausgeführt wird. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist der Motorlastzustand ähnlich
zur Zeit der Regeneration in drei Bereiche klassifiziert, das heißt den Niederlastbereich,
den Mittellastbereich und den Hochlastbereich, wobei die Frischlufttemperatur
in zwei Bereiche klassifiziert ist, das heißt, den Niedertemperaturbereich
und den Hochtemperaturbereich. Darüber hinaus ist eine EGR-GasschaltventilSteuerzustandabbildung
zum Erreichen des besten Betriebszustands für jede Bedingung durch Experimente
vorbereitet und in der ECU 6 abgespeichert. Im Speziellen
neigt das HC dazu, in dem Fall erzeugt zu werden, bei welchem der
Motor 1 in dem Niederlastbereich betrieben wird und die
Frischlufttemperatur in dem Niedertemperaturbereich liegt. Daher
wird das EGR-Gasschaltventil 74 derart
gesteuert, dass es den Zwischenöffnungsgrad
hat, um die EGR-Gastemperatur zu erhöhen. Im Gegensatz dazu wird
die gekühlte
EGR durch den EGR-Kühler 73 zum
Verbessern der EGR-Effizienz bei dem Zustand des Mittellastbereichs
und des Niedertemperaturbereichs, bei dem Zustand Mittellastbereichs
und des Hochtemperaturbereichs und bei dem Zustand des Niederlastbereichs
und des Hochfrischlufttemperaturbereichs bereitgestellt. Wenn der
Motor 1 in dem Hochlastbereich betrieben wird, wird die
EGR wie zur Zeit der Regeneration des DPF 5 zum Aufrechterhalten der
Verlässlichkeit
des EGR-Ventils 75 abgeschaltet.
Es
sollte angemerkt werden, dass die Motorlastbereiche (der Niederlastbereich,
der Mittellastbereich und der Hochlastbereich) und die Frischlufttemperaturbereiche
(der Niedertemperaturbereich und der Hochtemperaturbereich) von
Schritt S202 nicht die gleichen wie jene von Schritt S203 sein müssen. Wünschenswerter
Weise sollten diese Bereiche individuell für jede Zeit der Nicht-Regeneration
und Zeit der Regeneration zum Erreichen des besten Ergebnisses festgelegt
werden.
Darüber hinaus
kann die Ausführung
der EGR-Abschaltung zur Zeit der Regeneration basierend auf dem
Betriebszustand des Motors 1 auf solch eine Weise bestimmt
werden, dass die EGR abgetrennt/abgeschaltet wird, wenn der Motor 1 bei
dem Zustand betrieben wird, welcher die Erzeugung des HC über die
vorbestimmte Quantität
verursacht, wie in 4 gezeigt ist. Dieser exemplarische
Fall wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Zuerst wird bei Schritt S211 von 4 wie bei
Schritt S201 bestimmt, ob der DPF 5 in dem Regenerationszustand
ist. Wenn bei Schritt S211 bestimmt wird, dass der DPF 5 in
dem Regenerationszustand ist, schreitet die Steuerung zu Schritt
S212 voran. Im Gegensatz dazu schreitet die Steuerung zu Schritt
S213 voran, wenn bei Schritt S211 bestimmt wird, dass der DPF 5 in
dem Nicht-Regenerationszustand ist.
Bei
Schritt S212 wird die Steuerung des EGR-Gasschaltventils 74 zur Zeit
der Regeneration unter Bezugnahme auf eine Abbildung bestimmt, welche
basierend auf dem Motorlastzustand und der Frischlufttemperatur
vorbereitet ist. Im Speziellen wird bestimmt, welches Element aus
der EGR-Abschaltung und einem Zwischenöffnungsgrad des EGR-Gasschaltventils 74 ausgeführt wird.
Bei dem vorliegenden Beispiel wird die EGR lediglich abgeschaltet,
wenn der Motor 1 in dem Hochlastbereich betrieben wird.
Bei dem Niederlastbereich und dem Mittellastbereich wird das EGR-Gasschaltventil 74 derart
gesteuert, dass es einen Zwischenöffnungsgrad hat. Dann schreitet
die Steuerung zu Schritt S214 voran, wobei eine Kraftstoffeinspritzzeit
Tmain, eine Nachkraftstoffeinspritzquantität Qpost und eine Kraftstoffeinspritzfrequenz
(eine Kraftstoffeinspritzanzahl pro Kraftstoffeinspritzzyklus oder
eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Kraftstoffeinspritzzyklus)
Ninj eingegeben werden. Diese Werte werden durch eine Kraftstoffeinspritzsteuerung
und eine DPF-Regenerationssteuerprozedur
(nicht gezeigt) berechnet.
Bei
Schritt S215 wird bestimmt, ob die Hauptkraftstoffeinspritzzeit
Tmain gleich oder größer als
ein vorbestimmter Wert T1 ist, oder ob die Nachkraftstoffeinspritzquantität Qpost
gleich oder größer als
ein vorbestimmter Wert Q1 ist, oder ob die Einspritzfrequenz Ninj
gleich oder größer als
ein vorbestimmter Wert (beispielsweise drei mal) ist. Wenn die Antwort
von irgendeiner dieser drei Abfragen JA ist, schreitet die Prozedur
zu Schritt S216 voran, wobei der Steuerzustand des EGR-Gasschaltventils 74 zu der
EGR-Abschaltung
geändert
wird. Wenn alle der Antworten der drei Abfragen bei Schritt S216
NEIN sind, wird der Steuerzustand des EGR-Gasschaltventils 74 in
dem Zwischenöffnungsgrad
gehalten und der derzeitige Prozess endet.
Wie
oben diskutiert ist, können
die Ablagerungen verlässlich
begrenzt werden, wenn der Zustand der Erzeugung des unangemessen
hohen Betrags von HC während
der Regeneration des DPF 5 basierend auf der Hauptkraftstoffeinspritzzeit
Tmain, der Nachkraftstoffeinspritzquantität Qpost und der Einspritzfrequenz
bestimmt wird und die EGR-Abschaltung ausgeführt wird. Darüber hinaus
kann die Temperaturerhöhungsauswirkung
durch die EGR zur Zeit der Regeneration des DPF 5 bei Ausführen der EGR
erhalten werden, selbst bei der Bedingung des Niederlastbereichs
und des Niederfrischlufttemperaturbereichs, wenn vorausgesagt wird,
dass die Quantität
des zu erzeugenden HC gleich oder kleiner als ein vorbestimmter
Wert wird. Die Berechnung des Steuerzustands des EGR-Gasschaltventils 74 bei der
Nicht-Regenerationszeit
bei Schritt S213 ist die gleiche wie die des Schritts S203 von 3 und
wird nicht weiter beschrieben.
Die 5A bis 5D zeigen
Details des Steuerbetriebs des EGR-Gasschaltventils 74 bei
der Nicht-Regenerationszeit. Bei diesem Steuerbetrieb wird ein Steuerzustand
des EGR-Gasschaltventils 74 basierend
auf der Motorkühlmitteltemperatur
bestimmt. Im Speziellen zeigt 5A den
Steuerbetrieb zur Zeit des Motorstarts (die Kühlmitteltemperatur ist unter
15°C). Bei
diesem Niederkühlmitteltemperaturbereich
ist die Verbrennung nicht stabil, so dass die EGR ungeachtet der
Frischlufttemperatur und der Motorlast abgeschaltet wird. 5B zeigt den
Steuerbetrieb zur Zeit kalter Temperatur (die Kühlmitteltemperatur ist in einem
Bereich von 15 bis 40°C).
Bei diesem Kühlmitteltemperaturbereich
ist die Verbrennung gleich nach dem Starten des Motors instabil.
Daher wird bei dem Nieder- und Mittellastbereich die heiße EGR verwendet.
Im
Speziellen wird der EGR-Kühler 73 umgangen,
wobei das EGR-Gas von relativ hoher Temperatur zugeführt wird.
Wenn der Motor 1 in dem Hochlastbereich betrieben wird,
wird die EGR zum Aufrechterhalten der Verlässlichkeit des EGR-Ventils 75 abgeschaltet. 5C zeigt
den Steuerbetrieb bei der Zeit des Aufwärmens des Motors 1 (die
Kühlmitteltemperatur
ist in einem Bereich von 40 bis 80°C). In diesem Kühlmitteltemperaturbereich
wird die Verbrennung wegen des Aufwärmens des Motors 1 stabilisiert.
Daher wird bei dem Mittellastbereich die gekühlte EGR (der Betrieb der gekühlten EGR)
zum Kühlen
des EGR-Gases zum Reduzieren des NOx ausgeführt. Bei der Bedingung des
Niederlastbereichs und des Niederfrischlufttemperaturbereichs wird
die heiße
EGR (der Betrieb der heißen
EGR) ausgeführt.
Darüber
hinaus wird der Zwischenöffnungsgrad
des EGR-Gasschaltventils 74 bei der Bedingung des Niederlastbereichs
und des Hochfrischlufttemperaturbereichs ausgeführt. Bei dem Hochlastbereich
wird die EGR abgeschaltet (der Betrieb der EGR-Abschaltung). 5D zeigt
den Steuerbetrieb nach dem Aufwärmen
des Motors 1 (die Kühlmitteltemperatur
ist über
80°C), wobei
dieser Steuerbetrieb der gleiche wie der des EGR-Gasschaltventils 74 bei
der Nicht-Regenerationszeit ist, der in den 3 und 4 gezeigt
ist.
Es
sollte angemerkt werden, dass die Motorlastbereiche (der Niederlastbereich,
der Mittellastbereich und der Hochlastbereich) und die Frischlufttemperaturbereiche
(der Niedertemperaturbereich und der Hochtemperaturbereich) der 5A bis 5D nicht
zueinander identisch sein müssen
und von einer der 5A bis 5D zu
einer anderen der 5A bis 5D variieren
können.
Wünschenswerter
Weise sollten diese Bereiche individuell für jede Zeit zum Erreichen des
besten Ergebnisses festgelegt werden. Darüber hinaus ist es möglich, eine Funktion
der Temperatur als ein Kriterium zum Teilen der Bereiche zu verwenden
anstelle des Teilens der Bereiche als die Temperaturbereiche, wie
in den 5A bis 5D gezeigt
ist.
Bei
Schritt S105 von 2 wird bestimmt, ob die EGR-Abschaltung basierend
auf dem Steuerzustand des EGR-Gasschaltventils 74 ausgeführt werden
muss, welche gemäß dem Flussdiagramm,
das in 3 gezeigt ist, berechnet wird. Wenn die Antwort
auf die Abfrage bei Schritt S105 JA ist, schreitet die Steuerung
zu Schritt S108 voran, bei dem eine vollständige Schließanweisung
für das
EGR-Ventil 75 zum vollständigen Schließen des
EGR-Ventils 75 angeschaltet wird oder ausgegeben wird.
Wenn die ECU 6 einen Ventilöffnungsgradsteuerungsprozess (nicht
gezeigt) des EGR-Ventils 75 ausführt, hält die ECU 6 die EGR
basierend auf der vollständigen Schließanweisung
des EGR-Ventils von Schritt S108 an. Wenn die Antwort auf die Abfrage
bei Schritt S105 NEIN ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S106
voran. Bei Schritt S106 wird bestimmt, ob die heiße EGR ausgeführt werden
muss. Wenn die Antwort auf die Abfrage bei Schritt S106 JA ist,
schreitet die Steuerung zu Schritt S109 voran. Bei Schritt S109 wird
das EGR-Gasschaltventil 74 gesteuert,
so dass der Umgehungsdurchgang 72 vollständig geöffnet ist,
während
der Hauptdurchgang 71 vollständig geschlossen ist. Wenn
die Antwort auf die Abfrage bei Schritt S106 NEIN ist, schreitet
die Steuerung zu Schritt S107 voran. Bei Schritt S107 wird bestimmt, ob
die gekühlte
EGR ausgeführt
werden muss. Wenn die Antwort auf die Abfrage bei Schritt S107 JA
ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S110 voran. Bei Schritt
S110 wird das EGR-Gasschaltventil 74 derart gesteuert,
dass der Hauptdurchgang 71 vollständig geöffnet ist, während der
Umgehungsdurchgang 72 vollständig geschlossen ist.
Wenn
die Antwort auf die Abfrage bei Schritt S107 NEIN ist, schreitet
die Steuerung zu Schritt S111 voran. Bei Schritt S111 wird ein repräsentativer Soll-EGR-Gastemperaturwert
berechnet. Zum Beispiel kann eine Solltemperatur des das EGR-Ventil 75 durchlaufenen
Gases (eine Solltemperatur des Gases, das durch das EGR-Ventil 75 geht)
oder eine Sollansauglufttemperatur bei Zusammenlaufen des EGR-Gases
in die Ansaugluft als der repräsentativer Soll-EGR-Gastemperaturwert
verwendet werden. 6 zeigt den Fall, bei dem die
Solltemperatur des das EGR-Ventil 75 durchlaufenden Gases
als der repräsentative
Soll-EGR-Gastemperaturwert
verwendet wird. Unter Bezugnahme auf 6 wird bei Schritt
S301 bestimmt, ob der DPF 5 in dem Regenerationszustand
ist. Wenn bei Schritt S301 bestimmt wird, dass der DPF 5 in
dem Regenerationszustand ist, schreitet die Steuerung zu Schritt
S302 voran. Im Gegensatz dazu schreitet die Steuerung zu Schritt S303
voran, wenn bestimmt wird, dass der DPF 5 nicht in dem
Regenerationszustand ist, das heißt dass der DPF 5 bei
Schritt S301 in dem Nicht-Regenerationszustand ist. Bei Schritt
S302 werden die Drehzahl (upm) NE des Motors 1 und das
geforderte Moment eingegeben, wobei die Steuerung zu Schritt S304
voranschreitet. Bei Schritt S304 wird eine Solltemperatur des das
EGR-Ventil 75 durchlaufenden Gases (eine Solltemperatur
des Gases, das durch das EGR-Ventil 75 geht) Ta_trg berechnet.
Die Solltemperatur des das EGR-Ventil 75 durchlaufenden Gases
Ta_trg kann basierend auf einer zweidimensionalen Abbildung (map2)
berechnet werden, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl NE und
dem geforderten Moment zeigt, wie durch die folgende Gleichung (1)
angegeben ist. TA_trg
= map2(NE, gefordertes Moment) Gleichung (1)
Hier
ist map2 ein Wert, welcher im Voraus durch beispielsweise Experimente
angepasst ist, so dass die EGR-Gastemperatur
bei der Regenerationszeit in einem vorbestimmten Bereich ist, welcher die
Verlässlichkeit
des EGR-Ventils 75 erreicht, und relativ hoch zum Erreichen
der Temperaturerhöhungsauswirkung
ist.
Bei
Schritt S303 werden die Drehzahl NE des Motors 1 und das
geforderte Moment eingegeben, wobei die Steuerung zu Schritt S305
voranschreitet. Bei Schritt S305 wird die Solltemperatur des das
EGR-Ventil 75 durchlaufenden Gases Ta_trg berechnet. Die
Solltemperatur des das EGR-Ventil 75 durchlaufenden Gases
kann basierend auf einer zweidimensionalen Abbildung (map1) berechnet werden,
die eine Beziehung zwischen der Drehzahl NE und dem geforderten
Moment zeigt, wie durch die folgende Gleichung (2) angegeben ist. Ta_trg = map1(NE, gefordertes
Moment) Gleichung (2)
Hier
ist map1 ein Wert, welcher im Voraus durch Experimente angepasst
ist, so dass die EGR-Gastemperatur bei der Nicht-Regenerationszeit zur Minimierung der
Quantität
von HC führt,
welche mit dem Abgas ausgegeben wird.
Bei
Schritt S112 von 2 wird der repräsentative
EGR-Gastemperaturwert
berechnet. Zum Beispiel kann ein geschätzter Wert der Temperatur des
das EGR-Ventil 75 durchlaufenden Gases oder ein gemessener
Wert des Ansauglufttemperatursensors 64, welcher die Ansauglufttemperatur
bei Zusammenlaufen des EGR-Gases in die Ansaugluft angibt als der
repräsentative
EGR-Gastemperaturwert verwendet
werden. 7 zeigt den Fall, bei dem der geschätzte Wert
der Temperatur des das EGR-Ventil 75 durchlaufenden
Gases als der repräsentative EGR-Gastemperaturwert
verwendet wird. Unter Bezugnahme auf 7 werden
bei Schritt S401 eine Frischluftquantität Mair, ein Ansaugluftdruck
Pm und eine Ansauglufttemperatur Tm eingegeben. Hier wird die Frischluftquantität Mair basierend
auf einem Ausgabewert eines Luftmengenmessers 62 (ein gemessener
Ausgabewert des Luftmengenmessers 62) erhalten, wobei der
Ansaugluftdruck Pm basierend auf einem Ausgabesignal eines Ansaugluftdrucksensors 63 (ein
gemessener Ausgabewert des Ansaugluftdrucksensors 63) erhalten
wird. Ebenso wird die Ansauglufttemperatur Pm basierend auf einem
Ausgabewert eines Lufttemperatursensors 64 erhalten. Dann
wird bei Schritt S402 eine EGR-Gasquantität Megr basierend
auf der Frischluftquantität
Mair, dem Ansaugluftdruck Pm und der Ansauglufttemperatur Tm geschätzt.
8 zeigt
eine exemplarische Schätzung der
EGR-Gasquantität Megr.
Bei Schritt S501 von 8 wird die Motordrehzahl NE
eingegeben. Dann wird bei Schritt S502 eine Zylindereinströmgasquantität Mcld gemäß der folgenden
Gleichung (3) berechnet. Mcld = K × η × (Pm/Tm) Gleichung (3)
Hier
ist η eine
Luftansaugeffizienz, welche durch Verwendung einer zweidimensionalen
Abbildung (map3) berechnet werden kann, welche im Voraus vorbereitet
ist und eine Beziehung zwischen dem Ansaugluftdruck Pm und der Motordrehzahl
Ne angibt. K ist eine Konstante. Als nächstes wird bei Schritt S503
die EGR-Gasquantität
Megr durch Subtrahieren der Frischluftquantität Mair von der Zylindereinströmgasquantität Mcld durch
Verwendung der folgenden Gleichung (4) berechnet. Megr = Mcld - Mair Gleichung (4)
Als
nächstes
wird bei Schritt S403 von 7 eine Frischlufttemperatur
vor dem EGR-Zusammenlaufpunkt (eine Temperatur der Frischluft bei
einem stromaufwärtigen
Punkt, der stromaufwärts
des EGR-Zusammenlaufpunkts ist, bei dem das EGR-Gas mit der Frischluft
gemischt wird) Tair geschätzt. 9 zeigt
eine exemplarische Schätzung der
Frischlufttemperatur bei dem EGR-Zusammenlaufpunkt Tair. Zuerst
wird bei Schritt S601 die Frischluftquantität Tafm basierend auf der Motordrehzahl Ne
und dem Ausgabewert des Frischlufttemperatursensors 61 eingegeben.
Dann werden diese Eingabewerte bei Schritt S602 auf die folgende
Gleichung (5) zum Berechnen eines Temperaturänderungsbetrags bei dem Zwischenpunkt
zwischen Kompressor 42 und Zwischenkühler 23 (einem Betrag
der Änderung
der Temperatur bei dem Zwischenpunkt zwischen dem Kompressor 42 und
dem Zwischenfühler 23) ΔTair angewandt. ΔTair = map4(NE, Moment) Gleichung (5)
Der
Temperaturänderungsbetrag ΔTair ist ein
Wert, der bei jedem Betriebszustand (NE, Moment) angepasst wird.
Die Frischlufttemperatur bei dem EGR-Zusammenlaufpunkt Tair wird
basierend auf dem Temperaturänderungsbetrag ΔTair bei Schritt
S603 durch Verwendung der folgenden Gleichung (6) geschätzt. Tair = Tafm + ΔTair Gleichung (6)
Bei
Schritt S404 von 7 wird der Temperaturschätzwert des
das EGR-Ventil 75 durchlaufenden Gases Tegr basierend auf
den Ergebnissen von den 8 und 9 durch
Verwendung der folgenden Gleichung (7) berechnet, wodurch diese
als eine Schätzeinrichtung
zum Schätzen
der Gastemperatur des das EGR-Ventil durchlaufenden Gases dient. Tegr = Tm + (Tm - Tair) × (Mair/Megr) Gleichung (7)
Die
Gleichung (7) ist eine Transformation der folgenden Gleichung. Frischlufttemperatur Tair × Frischluftquantität Mair + EGR-Gasquantität × EGR-Gastemperatur
Tegr = (Frischluftquantität
Mair + EGR-Gasquantität) × Ansauglufttemperatur
Bei
Schritt S113 von 2 wird ein Ventilöffnungsgrad
des EGR-Gasschaltventils 74 berechnet.
10 zeigt
die Details dieser Berechnung. Bei Schritt S701 von 10 wird
eine Temperaturabweichung ΔTegr
basierend auf dem repräsentativen Soll-EGR-Gastemperaturwert
(der Solltemperatur des das EGR-Ventil 75 durchlaufenden
Gases) der bei Schritt S111 von 2 berechnet
wird, und dem repräsentativen
EGR-Gastemperaturwert
(dem Temperaturschätzwert
des das EGR-Ventil 75 durchlaufenden
Gases), der bei Schritt S112 von 2 berechnet
wird, berechnet. Dann wird bei Schritt S702 ein EGR-Gastemperaturrückkopplungsbetrag
Xfb berechnet. Der EGR-Gastemperaturrückkopplungsbetrag Xfb kann
durch Verwendung einer bekannten PID-Regelung berechnet werden,
welche auf der Temperaturabweichung ΔTegr basiert. Als nächstes wird
bei Schritt S703 ein Ausgangsventilöffnungsgrad Xbase des EGR-Gasschaltventils 74 durch
Verwendung der folgenden Gleichung (8) berechnet. Xbase = map5(NE, Moment) Gleichung (8)
Als
nächstes
wird bei Schritt S704 ein Ventilöffnungsgrad
Xfin des EGR-Gasschaltventils 74 nach der Korrektur durch
Verwendung der folgenden Gleichung (9) berechnet. Xfin = Xbase + Xfb Gleichung (9)
Das
EGR-Gasschaltventil 74 wird zum Erreichen des korrigierten
EGR-Gasschaltventilöffnungsgrads
Xfin betrieben. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wird der exemplarische
Fall beschrieben, bei dem der repräsentative Wert der EGR-Gastemperatur
die Gastemperatur des das EGR-Ventil 75 durchlaufenden
Gases ist. Alternativ kann die Ansauglufttemperatur als der repräsentative
Wert der EGR-Gastemperatur
verwendet werden. In solch einem Fall kann der Ausgabewert des Ansauglufttemperatursensors
direkt als der Repräsentationswert
verwendet werden, wobei die Flussdiagramme von 7 bis 9 zum
Vereinfachen der Berechnungen eliminiert werden können.
Wie
oben diskutiert ist, kann bei der Regenerationszeit des DPF 5 die
Abgastemperatur, die zu dem DPF 5 vorgesehen wird, auf
die passende Temperatur festgelegt werden, welche zum Erhöhen der Temperatur
geeignet ist. Daher werden die Temperaturerhöhungsauswirkung des DPF 5 und
die NOx-Verringerungsauswirkungen
zum Erreichen der effektiven DPF-Regeneration
und der EGR-Steuerung ausgewogen, wodurch die Abgasreinigungsvorrichtung
mit hohem Leistungsvermögen
ausgeführt wird.
Zusätzliche
Vorteile und Abwandlungen sind für
die mit dem Stand der Technik Bewanderten leicht zu bewerkstelligen.
Die Erfindung in deren breiterem Sinne ist deshalb nicht auf die
bestimmten Details, die veranschaulichte Vorrichtung und die illustrativen Beispiele,
die gezeigt und beschrieben sind, begrenzt.
Eine
ECU (6) steuert einen Öffnungsgrad
eines EGR-Gasschaltventils
(74) basierend auf einer Ansauglufttemperatur und einem
Lastzustand eines Motors (1) derart, dass eine Temperatur
des Abgases eine geeignetere Temperatur wird, welche zur Regeneration
eines Partikelfilters (5) geeignet ist, der in einem Abgasdurchgang
(3) angeordnet ist. Auf diese Weise werden ein gekühltes EGR-Gas,
welches einen Hauptdurchgang (71) durchläuft, und
ein heißes EGR-Gas,
welches einen Umgehungsdurchgang (72) durchläuft, hinreichend
gemischt. In einem Fall, bei dem die Verlässlichkeit eines EGR-Ventils (75) nicht
aufrechterhalten werden kann, wird eine EGR-Abschaltung ausgeführt.