DE102006000036A1

DE102006000036A1 - Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006000036A1
Application number: DE102006000036A
Authority: DE
Inventors: Tsukasa Kariya Kuboshima; Shigeto Kariya Yahata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: FR2882093B1; DE102006000036B4; US20060179826A1; JP4513593B2; FR2882093A1; JP2006226119A; US7310941B2

Abstract

Ein Abgasreinigungssystem hat eine erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102), die eine Akkumulationsmenge von Abgaspartikelstoffen, die durch einen Dieselpartikelfilter (DPF) (4) gesammelt werden, auf der Grundlage eines Strömungszustands des Abgases schätzt, und eine zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103), die die Akkumulationsmenge auf der Grundlage eines Betriebszustands eines Verbrennungsmotors (1) schätzt. Die erste Schätzvorrichtung (S102) wird nur dann genutzt, wenn eine Durchflussrate des Abgases gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Verbrennungsmotor (1) sich in einem stationären Betriebszustand befindet. Anderenfalls wird die zweite Schätzvorrichtung (S103) genutzt. Die Abgasdurchflussrate wird erhöht, wenn die Schätzung durch die zweite Schätzvorrichtung (S103) sich über eine lange Zeit fortsetzt. Somit werden mehr Gelegenheiten zum Durchführen der Akkumulationsmengenschätzung mit der ersten Schätzvorrichtung (S102) bereitgestellt und wird die Schätzgenauigkeit verbessert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System mit mehreren Schätzvorrichtungen, die eine Partikelstoffakkumulationsmenge während einer Regenerationsdauer eines Partikelfilters schätzen.

Eine Verbesserung der Abgasemission einer Brennkraftmaschine eines Automobils oder ähnlichem ist erforderlich gewesen. Insbesondere muss ein Dieselverbrennungsmotor, der Dieselöl als Kraftstoff verwendet, Abgaspartikelstoffe, wie z. B. Ruß zusätzlich zu gasförmigen Bestandteilen, wie z. B. Kohlenmonoxyd, Kohlenwasserstoff oder Stickstoffoxiden beseitigen, die in dem Abgas enthalten sind. Daher ist ein Partikelfilter in einem Abgasdurchgang zum Sammeln der Abgaspartikelstoffe angeordnet worden.

Wenn das Abgas, das in den Partikelfilter eintritt, stromabwärts strömt und durch poröse Trennwände des Partikelfilters tritt, werden die Abgaspartikelstoffe an Wandflächen oder Poren der Trennwände des Partikelfilters gesammelt. Wenn eine Menge der gesammelten Abgaspartikelstoffe sich übermäßig vergrößert, wird ein Gasströmungswiderstand an dem Partikelfilter sich erhöhen. Demgemäß wird sich ein Gegendruck des Verbrennungsmotors erhöhen und wird sich eine Verbrennungsmotorabgabe verringern. Daher ist es notwendig, die Abgaspartikelstoffe, die in dem Partikelfilter gesammelt sind, bei einer geeigneten Zeitabstimmung zu verbrennen und zu beseitigen, um die Fähigkeit des Partikelfilters zum Sammeln der Abgaspartikelstoffe wiederherzustellen.

Üblicherweise wird eine Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe (Menge der Abgaspartikelstoffe, die in dem Partikelfilter akkumuliert sind) geschätzt und wird die Regeneration des Partikelfilters durchgeführt, wenn die geschätzte Akkumulationsmenge einen vorgestimmten Wert erreicht. Ein Verfahren (ein erstes Schätzverfahren) schätzt die Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe, die in dem Partikelfilter akkumuliert sind, auf der Grundlage eines Gasströmungszustands in dem Partikelfilter. Das erste Schätzverfahren basiert auf der Tatsache, dass der Gasströmungswiderstand sich vergrößert, wenn die Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe sich erhöht. Ein Druckdifferenzsensor misst einen Differentialdruck zwischen einem Einlass und einem Auslass des Partikelfilters. Das Verfahren schätzt die Akkumulationsmenge auf der Grundlage des gemessenen Werts.

Ein weiteres Verfahren (ein zweites Schätzverfahren) schätzt die Akkumulationsmenge auf der Grundlage eines Verbrennungsmotorbetriebsverlaufs. Das zweite Schätzverfahren misst Betriebszustände, wie z. B. Drehzahl oder Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors. Das Verfahren berechnet eine Erzeugungsmenge der Abgaspartikelstoffe, die durch einen Verbrennungsmotorhauptkörper erzeugt werden, und integriert die Erzeugungsmenge, um die Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe zu schätzen. Das zweite Verfahren bereitet im Voraus ein Kennfeld vor, das eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors und der Erzeugungsmenge der Abgaspartekelstoffe darstellt, auf der Grundlage von Daten, die durch Prüfstandexperimente und dergleichen erhalten werden.

Ein in JP-A-2003-83035 beschriebenes Abgasreinigungssystem führt konstant sowohl die Akkumulationsmengenschätzung auf der Grundlage des ersten Schätzverfahrens als auch die Akkumulationsmengenschätzung auf der Grundlage des zweiten Schätzverfahrens durch. Wenn eine der geschätzten Akkumulationsmengen einen eingestellten Wert übersteigt, betreibt das System eine Temperaturerhöhungsvorrichtung, um eine erzwungene Regeneration des Partikelfilters durchzuführen. Durch die gleichzeitige Verwendung der zwei Schätzverfahren kann auch dann, wenn ein Problem verursacht wird oder sich ein Fehler bei einem der zwei Verfahren vergrößert, die erzwungene Regeneration geeignet auf der Grundlage des anderen Schätzverfahrens durchgeführt werden, um eine übermäßige Erhöhung der Akkumulationsmenge zu verhindern.

Das erste Schätzverfahren kann die Schätzung genau durchführen, da das erste Schätzverfahren einen Verstopfungsgrad direkt misst. Wenn jedoch ein Durchflussrad des Abgases, das durch den Partikelfilter tritt, sich verringert, wird sich der Differentialdruck verringern und wird sich die Messgenauigkeit der Akkumulationsmenge verringern. In einem Übergangszustand kann ein stabiler Differentialdruck nicht erhalten werden und kann die Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe nicht mit einer ausreichenden Genauigkeit geschätzt werden.

Das zweite Schätzverfahren misst den Zustand des Partikelfilters nicht direkt, sondern betrachtet die Menge der Abgaspartikelstoffe, die von dem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden, als Akkumulationsmenge in den Partikelfilter, und das zweite Schätzverfahren integriert einen angenommenen Wert der Akkumulationsmenge. Diese Art der Schätzung beinhaltet eine Variation der Ausstoßmenge aufgrund einer Variation eines individuellen Verbrennungsmotorkörpers, einer Änderung des Betriebszustands (Konstantdrehzahlbetrieb und Betrieb mit Beschleunigung/Verzögerung), einer Änderung über der Zeit (Änderung der Kenngröße nach einem Langzeitbetrieb) oder Umgebungsänderungen (Temperatur, Luftdruck und dergleichen) als Fehler. Wenn daher das zweite Schätzverfahren über eine lange Dauer fortgesetzt wird, besteht die Möglichkeit, dass der Fehler sich akkumulieren wird und die Schätzungsgenauigkeit der Akkumulationsmenge verschlechtern werden wird.

Das in JP-A-2003-83035 beschriebene System startet den Regenerationsbetrieb, wenn die Schätzung der Akkumulationsmenge des ersten oder zweiten Schätzungsverfahrens den gleichen eingestellten Wert übersteigt. In dem Fall jedoch, in dem der Regenerationsbetrieb auf der Grundlage der Schätzung des zweiten Schätzverfahrens gestartet wird, ist die Schätzgenauigkeit relativ gering. Daher besteht in einem derartigen Fall die Möglichkeit, dass die Ist-Akkumulationsmenge zu groß ist (Ist-Menge > Schätzung). Wenn der Partikelfilter in einem Zustand regeneriert wird, in dem Ist-Akkumulationsmenge zu groß ist, besteht die Möglichkeit, dass die Temperatur des Partikelfilters abnormal ansteigen wird und der Partikelfilter aufgrund der Wärmeerzeugung beschädigt werden wird, die durch die Verbrennung der Abgaspartikelstoffe erzeugt wird. Wenn der Regenerationsbetrieb häufig durchgeführt wird, um die übermäßige Akkumulation der Partikelstoffe zu vermeiden, wird sich der Kraftstoffverbrauch verschlechtern.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das einen Regenerationsbetrieb eines Partikelfilters sicher und effizient durch genaues Schätzen einer Akkumulationsmenge von Abgaspartikelstoffen in dem Partikelfilter durchführen kann, während es eine übermäßige Akkumulation der Abgaspartikelstoffe verhindert und eine geeignete Regenerationshäufigkeit erzielt.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine eine Strömungszustandsmessvorrichtung, eine erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung, eine Betriebszustandsschätzvorrichtung, eine zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung, eine Nutzungsbedingungsbestimmungsvorrichtung und eine Regenerationsstartakkumulationsmengenberechnungsvorrichtung. Das Abgasreinigungssystem regeneriert einen Partikelfilter durch Beseitigen von Abgaspartikelfiltern, die durch den Partikelfilter gesammelt werden. Die Strömungszustandsmessvorrichtung misst einen Strömungszustand des Abgases bei dem Partikelfilter. Die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung schätzt eine Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe in dem Partikelfilter auf der Grundlage des Strömungszustands des Abgases. Die Betriebszustandsmessvorrichtung misst einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung schätzt die Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe in dem Partikelfilter auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors. Die Nutzungsbedingungsbestimmungsvorrichtung bestimmt, ob Bedingungen zum Benutzen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung einschließlich einer Bedingung, das eine Durchflussrate des Abgases, das durch den Abgasdurchgang strömt, gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Durchflussrate ist, erfüllt sind. Die Regenerationsstartakkumulationsmengenberechnungsvorrichtung weist eine Schätzfehlerberechnungsvorrichtung auf, die einen Schätzfehler schätzt, die einen Korrekturwert der ersten oder zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung mit Bezug auf eine Grenzakkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe in dem Partikelfilter darstellt. Die Regenerationsstartakkumulationsmengenberechnungsvorrichtung berechnet eine Regenerationsstartakkumulationsmenge zum Starten der Regeneration des Partikelfilters durch Subtrahieren des Schätzfehlers der ersten oder zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung von der Grenzakkumulationsmenge.

Die Akkumulationsmengenschätzung durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung wird durchgeführt, wenn die Nutzungsbedingungen, wie z. B. eine Bedingung, dass die Abgasdurchflussrate ausreichend groß ist, erfüllt sind. Anderenfalls wird die Akkumulationsmengeschätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung durchgeführt. Somit wird eine hohe Schätzgenauigkeit aufrecht erhalten. Ein Schätzfehler akkumuliert sich nicht in der Akkumulationsmengenschätzung durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung. Der Schätzfehler wird in der Akkumulationsmengenschätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung integriert und die Schätzgenauigkeit wird verschlechtert. Daher werden Regenerationsstartakkumulationsgrößen gemäß dem Grad der jeweiligen Schätzfehler eingestellt. Somit kann die Regeneration bei einer geeigneten Zeitabstimmung durchgeführt werden und kann eine übermäßige Akkumulation der Abgaspartikelstoffe verhindert werden, wenn die Schätzung durch eine der Akkumulationsmengenschätzvorrichtungen durchgeführt wird. Dabei wird eine angemessene Regenerationshäufigkeit erzielt, um die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu verhindern.

Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele werden ebenso wie Verfahren des Betriebs und die Funktion der zugehörigen Teile aus dem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Grafik, die ein Verfahren zum Schätzen einer Partikelstoffakkumulationsmenge mit einer Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 zeigt;
3 ist eine Grafik, die ein Verfahren zum Schätzen der Partikelstoffakkumulationsmenge mit einer zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 zeigt;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das Prozessschritte einer Dieselpartikelfilterregenerationssteuerung zeigt, die durch eine elektronische Steuereinheit des Abgasreinigungssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 durchgeführt wird;
5 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Abgasdurchflussrate und einem Schätzfehler der ersten Akkumulationsmengeschätzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 zeigt;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das Prozessschritte der Dieselpartikelfilterregenerationssteuerung zeigt, die durch eine elektronische Steuereinheit eines Abgasreinigungssystems gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
7 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb zum Starten einer Regeneration des Dieselpartikelfilters auf der Grundlage einer Schätzung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 6 zeigt;
8 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb zum Starten der Regeneration des Dieselpartikelfilters auf der Grundlage einer Schätzung einer zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 6 zeigt;
9 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einem sich fortsetzenden Abstand der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung und Reduktionsmenge einer Regenerationsstartpartikelstoffmenge gemäß dem Ausführungsbeispiel von 6 zeigt;
10 ist ein Ablaufdiagramm, das Prozessschritte einer Dieselpartikelfilterregenerationssteuerung zeigt, die durch eine elektronische Steuereinheit eines Abgasreinigungssystems gemäß noch einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
11 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb zum Starten der Regeneration des Dieselpartikelfilters auf der Grundlage einer Schätzung der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 10 zeigt; und
12 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Fahrdistanz in einem Zustand, in dem die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich fortsetzt, und einer Abgasdurchflussratenanstiegsbestimmungsakkumulationsmenge gemäß dem Ausführungsbeispiel von 10 zeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Abgasreinigungssystem eines Dieselverbrennungsmotors 1 gemäß einem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in 1 dargestellt ist, sind ein Einlassdurchgang 2 und ein Abgasdurchgang 3 mit dem Dieselverbrennungsmotor 1 verbunden. Einlassluft tritt durch den Einlassdurchgang 2 und Abgas, das von den Verbrennungsmotorzylindern ausgestoßen wird, tritt durch den Abgasdurchgang 3. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 4 ist in dem Abgasdurchgang 3 angeordnet. Ein Filterhauptkörper des DPF ist aus poröser Keramik, wie z. B. Cordierit, in der Gestalt eines Wabenkörpers von mehreren Strömungsdurchgängen ausgebildet. Ein Einlass oder ein Auslass jedes Strömungsdurchgangs des DPF 4 ist verschlossen. Das Abgas, das von den Zylindern des Verbrennungsmotors 1 ausgestoßen wird, strömt in den DPF 4 durch einen Einlass 4a des DPF 4 und tritt durch poröse Trennwände des DPF 4 in Richtung auf einen Auslass 4b des DPF 4. Zu diesem Zeitpunkt werden Abgaspartikelstoffe, die in dem Abgas enthalten sind, durch den DPF 4 gesammelt und akkumulieren sich während des Verlaufs einer Betriebsdauer.
Ein Oxidationskatalysator, der ein Edelmetall enthält, wie z. B. Platin oder Palladium als Hauptbestandteil, ist durch die Fläche des Filterhauptkörpers des DPF 4 gestützt. Die Abgaspartikelstoffe werden unter einer vorbestimmten Temperaturbedingung oxidiert, verbrannt und beseitigt. Alternativ kann ein separater Oxidationskatalysator stromaufwärts von dem DPF 4 angeordnet werden.
Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 51 steuert verschiedenartige Teile des Verbrennungsmotors 1, wie z. B. Injektoren. Die ECU 51 steuert eine Kraftstoffeinspritzmenge oder eine Kraftstoffeinspritzabstimmung, um einen optimalen Betriebszustand zu erzielen. Die ECU 51 steuert eine Regeneration des DPF 4 und überwacht einen Akkumulationszustand der Abgaspartikelstoffe in dem DPF 4. Somit werden die Abgaspartikelstoffe bei einer geeigneten Zeitabstimmung verbrannt und beseitigt. Die ECU 51 ist im Allgemeinen zentral in einem Mikrocomputer aufgebaut.
Die ECU 51 nimmt verschiedenartige Signale für die Erschließung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 und eines Strömungszustands des Abgases auf, das durch den DPF 4 strömt. Der Abgasdurchgang 3 ist mit Temperatursensoren 52a, 52b als Strömungszustandsmessvorrichtungen ausgestattet. Temperatursensoren 52a, 52b durchdringen eine Rohrwand des Abgasdurchgangs 3. Die Temperatursensoren 52a, 52b messen die Abgastemperatur. Der Temperatursensor 52a ist unmittelbar stromaufwärts von dem DPF 4 angeordnet und der Temperatursensor 52b ist unmittelbar stromabwärts von dem DPF 4 angeordnet. Der stromaufwärtige Temperatursensor 52a misst die Temperatur des Abgases an dem Einlass 4a des DPF 4 (die DPF-Einlasstemperatur). Der stromabwärtige Temperatursensor 52b misst die Temperatur des Abgases an dem Auslass 4b des DPF 4 (DPF-Auslasstemperatur). Die ECU 51 berechnet die Temperatur des DPF 4 (DPF-Temperatur) aus der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur.
Der Abgasdurchgang 3 ist mit einem ersten Abzweigdurchgang 31a und einem zweiten Abzweigdurchgang 31b verbunden. Der erste Abzweigdurchgang 31a zeigt von dem Abgasdurchgang 3 unmittelbar stromaufwärts von dem DPF 4 ab. Der zweite Abzweigdurchgang 31b zeigt von dem Abgasdurchgang 3 unmittelbar stromabwärts von dem DPF 4 ab. Ein Differentialdrucksensor 53 als Strömungszustandsmessvorrichtung ist zwischen die beiden Abzweigdurchgänge 31a, 31b zwischengesetzt, um einen Differentialdruck zwischen dem Einlass 4a und dem Auslass 4b des DPF 4 zu messen. Ein Druckverlust an dem DPF 4 vergrößert sich, wenn die Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe (PM-Akkumulationsmenge) in dem DPF 4 sich erhöht. Der Differentialdruck über dem DPF 4 vergrößert sich, wenn der Druckverlust an dem DPF 4 sich vergrößert.
Ein Luftdurchflussmessgerät 54 als Strömungszustandsmessvorrichtung ist an dem Einlassdurchgang 2 angeordnet. Das Luftdurchflussmessgerät 54 misst eine Durchflussrate der Einlassluft. Die Verbrennungsmotordrehzahl wird aus einem Ausgangssignal eines Verbrennungsmotordrehzahlsensors 55 als Betriebszustandsmessvorrichtung erfasst. Eine Beschleunigerposition wird aus einem Ausgangssignal eines Beschleunigerpositionssensors 56 als Betriebszustandsmessvorrichtung erfasst.
Die ECU 51 erfasst den Strömungszustand an dem DPF 4 aus dem Differentialdruck des DPF 4, der durch den Differentialdrucksensor 53 gemessen wird, und der Durchflussrate des Abgases, das durch den DPF 4 tritt. Die ECU 51 (erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung) schätzt die PM-Akkumulationsmenge auf der Grundlage des Strömungszustands. Die Durchflussrate des Abgases wird auf der Grundlage der Einlassluftmenge, die durch das Luftdurchflussmessgerät 54 gemessen wird, und der DPF-Temperatur berechnet, die aus den Ausgängen der Temperatursensoren 52a, 52b erfasst wird. Wie in 2 gezeigt ist, erhöht sich der Differentialdruck P im Allgemeinen, wenn sich die PM-Akkumulationsmenge M erhöht, mit Bezug auf eine bestimmte Abgasdurchflussrate V. Die PM-Akkumulationsmenge M kann auf der Grundlage dieser Beziehung berechnet werden.
Ein Betriebsverlauf des Verbrennungsmotors 1 wird auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl, die durch den Verbrennungsmotordrehzahlsensor 55 gemessen wird, und der Beschleunigerposition erfasst, die durch den Beschleunigerpositionssensor 56 gemessen wird. Die ECU 51 (zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung) schätzt die PM-Akkumulationsmenge M auf der Grundlage des Betriebsverlaufs des Verbrennungsmotors 1. Wie in 3 gezeigt ist, gibt es eine bestimmte Korrelation zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 (Verbrennungsmotordrehzahl RPM und Verbrennungsmotorabgabedrehmoment) und der PM-Ausstoßmenge (Menge der Abgaspartikelstoffe, die von dem Verbrennungsmotorhauptkörper ausgestoßen werden) Md. Eine durchgezogene Linie MAX in 3 zeigt das maximale Drehmoment. Die PM-Akkumulationsmenge M kann durch Integrieren der PM-Ausstoßmenge Md pro Zeiteinheit berechnet werden.
Die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung kann die Schätzung genau durchführen. Wenn jedoch, wie in 2 gezeigt ist, die Abgasdurchflussrate V gering ist, wird ein ausreichender Differentialdruck P nicht erzeugt und wird die Schätzungsgenauigkeit verschlechtert. Demgemäß sollte eine Nutzungsbedingung zum Nutzen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung so eingestellt werden, dass die Nutzungsbedingung erfüllt ist, wenn die Abgasdurchflussrate V gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert V0 ist, oberhalb dem eine ausreichende Schätzgenauigkeit erhalten werden kann. Die Schätzung durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung wird durchgeführt, wenn diese Bedingung erfüllt ist. Während einer Übergangsbetriebsdauer kann ein stabiler Differentialdruck P nicht erhalten werden und wird sich ein Fehler vergrößern. Daher sollte die Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung so eingestellt werden, dass die Nutzungsbedingung erfüllt ist, wenn die Abgasdurchflussrate V gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert V0 ist und der Verbrennungsmotor 1 sich in einem im Wesentlichen stationären Betriebszustand befindet. Der stationäre Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird auf der Grundlage von Indizes bestimmt, die den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 angeben, wie z. B. die Verbrennungsmotordrehzahl, die Beschleunigerposition, die Einlassluftmenge oder die Abgastemperatur. Wenn eine Änderung des Index pro Zeiteinheit gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist, wird bestimmt, dass sich der Verbrennungsmotor 1 in dem stationären Betriebszustand befindet.
Wenn die vorstehend genannte Nutzungsbedingung einer Akkumulationsmengenschätzvorrichtung nicht erfüllt ist, wird die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung durchgeführt. Wenn die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich über eine lange Zeit fortsetzt, wird sich die Schätzungsgenauigkeit verschlechtern. Daher wird der sich fortsetzende Zustand der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gemessen. Wenn die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzungsvorrichtung sich für zumindest eine vorbestimmte Dauer fortgesetzt hat, innerhalb der einer ausreichende Genauigkeit erhalten werden kann, wird ein Prozess zum erzwungenen Erhöhen der Abgasdurchflussrate durchgeführt (Abgasdurchflussratenerhöhungsvorrichtung). Eine Fortsetzungszustandsmessvorrichtung misst den sich fortsetzenden Zustand aus einer Fortsetzungsdistanz oder einer Fortsetzungsdauer, über die die Akkumulationsmengenschätzung sich fortgesetzt hat, beispielsweise aus einem integrierten Wert der Kraftstoffeinspritzmenge, die während der Fortsetzungsdauer eingespritzt wird. Eine Abgasdurchflussratenerhöhungsvorrichtung erhöht die Abgasdurchflussrate auf den vorbestimmten Wert V0 oder darüber, wenn der Wert, der den sich fortsetzenden Zustand anzeigt, gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert A0 wird. Somit wird eine Gelegenheit zum Erfüllen der Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung vergrößert und wird die Schätzungsgenauigkeit verbessert. Die Abgasdurchflussratenerhöhungsvorrichtung erhöht die Durchflussrate des Abgases durch Durchführen von zumindest entweder einer Reduktion einer Abgasrezirkulation (EGR), einer Erhöhung eines Öffnungsgrades einer Einlassluftdrossel, einer Erhöhung einer Leerlaufdrehzahl und einer Begrenzung eines variablen Turboladers.
Die ECU 51 betätigt eine Temperaturerhöhungsvorrichtung, um die Temperatur des DPF 4 auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber zu erhöhen, wenn die Schätzung der PM-Akkumulationsmenge, die durch die erste oder zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird, ein vorbestimmter Wert oder darüber wird. Somit wird der Regenerationsbetrieb zum Verbrennen und Beseitigen der Abgaspartikelstoffe durchgeführt. Die Temperaturerhöhungsvorrichtung führt eine Nacheinspritzung oder eine Verzögerung einer Einspritzzeitabstimmung während der Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor durch. Die Verzögerung der Einspritzzeitabstimmung verringert eine Effizienz eines Wärmekraftzyklus und steigert Abwärme. Alternativ kann die Temperaturerhöhungseinrichtung den Öffnungsgrad der Einlassdrossel von einem üblichen Öffnungsgrad verringern. Die Temperaturerhöhungsvorrichtung führt zumindest eines der vorstehend genannten Temperaturerhöhungsverfahren zum Erhöhen der Abgastemperatur durch.
Die ECU 51 führt eine durch eine Ablaufdiagramm von 4 gezeigte Steuerung während des Regenerationsbetriebs des DPF 4 durch. Das in 4 gezeigte Ablaufdiagramm ist ein Programm, das in einem vorbestimmten Zyklus durch eine Zeitgeberunterbrechung gestartet wird. Zuerst werden bei Schritt S100 verschiedenartige Sensorabgaben von den Temperatursensoren 52a, 52b, dem Differentialdrucksensor 53, dem Luftdurchflussmessgerät 54, dem Beschleunigerpositionssensor 56 und dem Verbrennungsmotordrehzahlsensor 55 eingegeben.
Bei Schritt S101 wird bestimmt, ob die Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung erfüllt ist oder nicht, auf der Grundlage der Information der Sensoren, die bei Schritt S100 eingegeben werden. Zuerst wird die Abgasdurchflussrate V auf der Grundlage der Einlassluftmengen GA, die durch das Luftdurchflussmessgerät 54 gemessen wird, die DPF-Temperatur T, die durch die Temperatursensoren 52a, 52b gemessen wird, der Differentialdruck P, der durch den Differentialdrucksensor 53 gemessen wird, berechnet. Bei dieser Berechnung wird die Einlassluftmenge GA als Massendurchflussrate in eine volumetrische Durchflussrate auf der Grundlage der DPF-Temperatur T und des Differentialdrucks P umgewandelt. Eine Temperatur, die die Temperatur des DPF 4 darstellt, kann als DPF-Temperatur T benutzt werden. Beispielsweise kann die DPF-Temperatur T durch eine Abgabe dargestellt werden, die durch Anwenden einer Filteroperation mit einem Verzögerungsglied erster Ordnung auf die DPF-Einlasstemperatur berechnet wird. Die DPF-Einlasstemperatur schwankt in großem Maß durch den Ausstoßzustand des Abgases von dem Verbrennungsmotorhauptkörper. Daher wird die Filteroperation der Verzögerung erster Ordnung auf die DPF-Einlasstemperatur angewendet, um diesen Einfluss zu beseitigen. In Abhängigkeit von den erforderlichen Angaben kann ein lediglicher Durchschnitt oder ein gewichteter Durchschnitt der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Aunlasstemperatur als DPF-Temperatur D eingesetzt werden.
Wie in 5 gezeigt ist, vergrößert sich ein Schätzungsfehler m1 der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung und verringert sich die Schätzgenauigkeit, wenn sich die Abgasdurchflussrate V verringert. In dem Fall, erhöht sich die Durchflussrate oder die Temperatur des Abgases, das durch den DPF 4 tritt, rasch ändert, beispielsweise während einer Beschleunigungsdauer oder einer Verzögerungsdauer eines Fahrzeugs, wird an der in 2 gezeigten Beziehung abgewichen, und es wird schwierig, die PM-Akkumulationsmenge M genau zu schätzen. Daher wird ein vorbestimmter Wert V0 der Abgasdurchflussrate V, oberhalb der der Schätzfehler innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, auf der Grundlage der in 5 gezeigten Beziehung eingestellt. Es wird bestimmt, dass die Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung erfüllt ist, wenn die berechnete Abgasdurchflussrate V gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert V0 ist und der Verbrennungsmotor 1 sich in dem vorbestimmten stationären Betriebszustand befindet. Der stationäre Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird auf der Grundlage von direkten Informationen des Verbrennungsmotors 1, wie z. B. einer temporären Änderungsrate der Abgabe des Verbrennungsmotordrehzahlsensors 55 oder des Beschleunigerpositionssensors 56 oder einer temporären Änderungsrate der Einlassluftmenge GA, einer temporären Änderungsrate der Abgastemperatur, die durch die Temperatursensoren 52a, 52b gemessen wird, oder eines Index, der den Gasströmungszustand des DPF 4 angibt, wie z. B. eine temporäre Änderungsrate des Differentialdrucks P über den DPF 4. Wenn die temporären Änderungsraten gleich wie oder geringer als die vorbestimmten Werte sind, wird bestimmt, dass sich der Verbrennungsmotor 1 in dem stationären Betriebszustand befindet.
Der Prozess schreitet zu Schritt S102 nur in dem Fall, wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S101 „JA" ist. Bei Schritt S102 wird die PM-Akkumulationsmengenschätzung durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung durchgeführt. Die PM- Akkumulationsmenge M wird auf der Grundlage der in 2 gezeigten Beziehung gemäß den Indizes berechnet, die den Gasströmungszustand des Verbrennungsmotors 1 anzeigen, wie z. B. die Abgasdurchflussrate V und der Differentialdruck P, der in Schritt S101 berechnet wird. Jede der in 2 gezeigten Kurven zeigt eine Kombination der Abgasdurchflussrate V und des Differentialdrucks P bei der gleichen PM-Akkumulationsmenge M. Auch in dem Fall, dass die PM-Akkumulationsmenge M gleich ist, verringert sich der Differentialdruck P, wenn sich die Abgasdurchflussrate V verringert. Diese Beziehungen werden im Voraus durch Experimente und dergleichen erhalten und werden in dem ROM der ECU 51 als Kennfelddaten gespeichert.
Wenn die Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung nicht erfüllt ist und das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S101 „NEIN" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S103 weiter. Wenn beispielsweise die Abgasdurchflussrate V geringer als der vorbestimmte Wert V0 ist, ist der Differentialdruck P über den DPF 4 gering und ist es schwierig, die PM-Akkumulationsmenge M mit der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung genau zu schätzen. In diesem Fall wird die PM-Akkumulationsmengenschätzung mit der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S103 durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S102 in dem Zyklus geschätzt wird, unmittelbar bevor die Bestimmung bei Schritt S101 als „NEIN" bestimmt wird, als Basiswert verwendet und wird eine vorliegende PM-Akkumulationsmenge M durch Integrieren eines Inkrements der Akkumulationsmenge pro Zeiteinheit berechnet, das durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung berechnet wird. Das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 wird aus der durch den Verbrennungsmotordrehzahlsensor 55 gemessenen Verbrennungsmotordrehzahl und der durch den Beschleunigerpositionssensor 56 gemessenen Beschleunigerposition berechnet und die PM-Ausstoßmenge Md pro Zeiteinheit, die von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird, wird auf der Grundlage der in 3 gezeigten Beziehung berechnet. Jede der in 3 gezeigten Kurven zeigt eine Beziehung zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl RPM und dem Ausgangsdrehmoment (DREHMOMENT) unter der Vorraussetzung der gleichen PM-Ausstoßmenge Md an. In einem Niedrigdrehzahl- und Niedriglastbetriebsbereich, in dem die Verbrennungsmotordrehzahl RPM und das Ausgangsdrehmoment niedrig sind, ist die PM-Ausstoßmenge Md klein. Ein Hochdrehzahl- und Hochlastbetriebsbereich, in dem die Verbrennungsmotordrehzahl RPM und das Ausgangsdrehmoment hoch sind, ist die PM-Ausstoßmenge Md groß. Diese Beziehungen werden im Voraus durch Experimente und dergleichen erhalten und werden in den ROM der ECU 51 als Datenkennfeld gespeichert.
Die so berechnete PM-Ausstoßmenge pro Zeiteinheit wird als Akkumulationsmengeninkrement integriert. Das Akkumulationsmengeninkrement wird zu der PM-Akkumulationsmenge M addiert, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung berechnet wird, um die PM-Akkumulationsmenge M zu aktualisieren. Somit wird in dem Fall, dass die Schätzvorrichtung von der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung auf die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung umgeschaltet wird, die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird, als Basiswert verwendet. Nur in einer Dauer, in der die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung nicht genutzt wird, schätzt die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung eine Änderung der Akkumulationsmenge. Somit kann die Akkumulation des Fehlers, der der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zuzuschreiben ist, minimiert werden. Als Folge kann eine genaue Schätzung der Akkumulationsmenge durchgeführt werden.
Bei Schritt S103 schätzt die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung der PM-Ausstoßmenge Md aus dem Betriebsverlauf des Verbrennungsmotors 1 und berechnet das Akkumulationsmengeninkrement der PM-Akkumulationsmenge M unter der Annahme, dass sich die gesamte PM-Ausstoßmenge Md akkumuliert. Zu diesem Zeitpunkt kann zum Weitergehen zum Verbessern der Schätzungsgenauigkeit der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung die Schätzung durch schon bekannte Technologien, wie z. B. eine Korrektur auf der Grundlage einer Sauerstoffkonzentration des Abgases oder einer Korrektur auf der Grundlage eines Einlassdrucks oder einer Temperatur korrigiert werden. Die Schätzungsgenauigkeit kann weitergehend durch Multiplizieren der PM-Ausstoßmenge Md mit einer Partikelstoffsammeleffizienz des DPF 4 verbessert werden. Ferner kann eine genaue Schätzung durch geeignetes Berechnen einer Menge der Partikelstoffe, die an dem DPF 4 verbrannt werden, auf der Grundlage der DPF-Temperatur T und durch Subtrahieren der verbrannten Menge von der PM-Akkumulationsmenge durchgeführt werden. Bei Schritt S1071 wird bestimmt, ob die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S103 geschätzt wird, „gleich wie oder größer als" ein vorbestimmter Wert M0 ist, bei dem die Regeneration des DPF 4 notwendig ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S1071 „JA" ist, schreitet der Prozess zu dem Schritt S108 weiter und wird der Abgasdurchflussratenerhöhungsbetrieb abgebrochen. Dann wird die Regeneration des DPF 4 bei Schritt S109 durchgeführt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S1071 „NEIN" ist, schreitet der Prozess zu S104 weiter, bei dem ein sich fortsetzender Zustand der Akkumulationsmengenschätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung berechnet wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein integrierter Wert einer Fahrdistanz in einem Zustand, in dem die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich ununterbrochen fortsetzt, berechnet. Der integrierte Wert der Fahrdistanz wird aus der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation berechnet. Der Index zum Bestimmen des sich fortsetzenden Zustands ist nicht auf die Fahrdistanz beschränkt. Eine Dauer, in der die Akkumulationsmengenschätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich ununterbrochen fortsetzt oder ein integrierter Wert der Kraftstoffeinspritzmenge während der Dauer kann als Index eingesetzt werden.
Bei Schritt S105 wird bestimmt, ob eine Abgasdurchflussratenerhöhungsbedingung erfüllt ist. Beispielsweise wird die Fahrdistanz in dem Zustand, in dem Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich ununterbrochen fortsetzt, mit einem vorbestimmten Wert A0 verglichen. Es wird bestimmt, dass die Abgasdurchflussratenerhöhungsbedingung erfüllt ist, wenn die Fahrdistanz gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert A0 wird. Der vorbestimmte Wert A0 ist auf eine Fahrdistanz eingestellt, bei der der Schätzungsfehler aufgrund des Betriebsverlaufs des Verbrennungsmotors 1 sich beispielweise akkumuliert und eine zulässige Grenze übersteigt. Ein ähnlicher Prozess wird ebenso in dem Fall durchgeführt, in dem der sich fortsetzende Zustand auf der Grundlage der sich fortsetzenden Dauer des integrierten Werts der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet wird. Wenn die Abgasdurchflussratenerhöhungsbedingung nicht erfüllt ist, kehrt der Prozess zu Schritt S100 direkt zurück. Der Schätzungsfehler aufgrund des Betriebsverlaufs des Verbrennungsmotors 1 wird auf der Grundlage einer Variation der PM-Ausstoßmenge berechnet, die einer Variation des individuellen Verbrennungsmotorkörpers, einer Änderung des Betriebszustands (Konstantdrehzahlbetrieb, Beschleunigungsbetrieb oder Verzögerungsbetrieb), einer Änderung über der Zeit (Änderung der Kenngröße nach einem Langzeitbetrieb) oder Änderungen der Umgebung (Temperatur, Druck und dergleichen verwendet) in dem vorliegenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors (Verbrennungsmotordrehzahl und Drehmoment) zugeschrieben wird. Der Fehler vergrößert sich, wenn sich die PM-Ausstoßmenge von dem Verbrennungsmotor vergrößert. Daher kann das Verfahren, das den integrierten Wert der Kraftstoffeinspritzmenge während der Dauer, in der die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich ununterbrochen fortsetzt, verwendet wird, einen geeigneteren vorbestimmten Wert A0 als ein Verfahren bereitstellen, die Fortsetzungsdistanz oder die Fortsetzungsdauer verwendet.
Wenn die Abgasdurchflussratenerhöhungsbedingung bei Schritt S105 erfüllt ist, schreitet der Prozess zu Schritt S106 weiter, bei dem der Abgasdurchflussratenerhöhungsbetrieb durchgeführt wird. Dann kehrt der Prozess zu Schritt S100 zurück. In dem Zustand, in dem die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich ununterbrochen fortsetzt, akkumuliert sich graduell der Schätzungsfehler, der der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zuzuschreiben ist. Daher besteht die Möglichkeit, dass die Schätzungsgenauigkeit der PM-Akkumulationsmenge sich entsprechend graduell verringert. Zum Verhindern der Verringerung der Schätzungsgenauigkeit aufgrund der langen und kontinuierlichen Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung wird die Abgasdurchflussrate V auf den vorbestimmten Wert V0 oder darüber erhöht. Beispielsweise wird ein Ventilöffnungsgrad der Einlassdrossel vergrößert, um die Einlassluftmenge und die Abgasdurchflussrate zu erhöhen. Wenn der Verbrennungsmotor 1 ein Abgasrezirkulationssystem (EGR-System) hat, wird ein Ventilöffnungsgrad eines EGR-Ventils verringert, um die EGR-Menge zu verringern und die Abgasdurchflussrate zu erhöhen. Die Abgasdurchflussrate kann ebenso durch Erhöhen einer Leerlaufdrehzahl oder durch Verringern eines Öffnungsgrads eines variablen Turboladers erhöht werden.
Somit kann die Bedingung, die sich auf die Abgasdurchflussrate bezieht, als eine der Bedingungen zum Nutzen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S101 erfüllt werden. Wenn die Bedingung des stationären Betriebs des Verbrennungsmotors 1 als weitere Bedingung zum Nutzen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung erfüllt ist, wird die Schätzung durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung verfügbar. Demgemäß wird die Gelegenheit der Schätzung durch die erste Akkumulationsschätzvorrichtung in den folgenden Zyklen in hohem Maße gesteigert und kann eine genaue Schätzung durchgeführt werden.
Bei Schritt S107 wird bestimmt, ob die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S102 geschätzt wird, „gleich wie oder größer als" der vorbestimmte Wert MO ist, bei dem die Regeneration des DPF 4 notwendig ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S107 „NEIN" ist, kehrt der Prozess direkt zu Schritt S100 zurück.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S107 „JA" ist, wird der Abgasdurchflussratenerhöhungsbetrieb bei Schritt S108 abgebrochen und wird die Regeneration des DPF 4 bei Schritt S109 durchgeführt. Als ein Temperaturerhöhungsverfahren zum Regenerieren des DPF 4 wird beispielsweise eine Nacheinspritzung durchgeführt. Somit wird die Temperatur des DPF 4 auf oder über die Temperatur erhöht, bei der die Abgaspartikelstoffe verbrannt werden.
Ein Abgasdruck stromaufwärts von dem DPF 4 kann gemessen werden, um den Gasströmungszustand des DPF 4 anstelle des Differentialdrucks über den DPF 4 zu messen.
Unter Bezugnahme auf 6 wird eine DPF-Regenerationssteuerung, die durch eine ECU 51 durchgeführt wird, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dem Zustand, inG dem die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich ununterbrochen fortsetzt, wird der Schätzungsfehler, der der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zuzuschreiben ist, graduell integriert. Daher besteht die Möglichkeit, dass die Schätzungsgenauigkeit der PM-Akkumulationsmenge sich entsprechend graduell verringert. In diesem Ausführungsbeispiel wird zum Verbessern der Schätzungsgenauigkeit eine PM-Akkumulationsmenge (Regenerationsstart/PM-Akkumulationsmenge) Mr zum Starten der DPF-Regeneration für jede der ersten und zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtungen unter Berücksichtigung des Schätzungsfehlers eingestellt. Beispielsweise wird ein PM-Akkumulationsmengenschätzungsfehler m1 als Korrekturwert der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung mit Bezug auf eine Grenz-PM-Akkumulationsmenge M des DPF 4 eingestellt und wird ein PM-Akkumulationsmengeschätzfehler m2 als Korrekturwert der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung mit Bezug auf die Grenz-PM-Akkumulationsmenge m eingestellt. Die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr wird durch Subtrahieren des PM-Akkumulationsmengenschätzfehlers m1 oder des PM-Akkumulationsmengenschätzfehlers m2 von der Grenz-PM-Akkumulationsmenge m berechnet. Beispielsweise in dem Fall, dass der DPF 4 auf der Grundlage der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung regeneriert wird, wird die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr durch Subtrahieren des ersten Schätzfehlers m1 von der Grenz-PM-Akkumulationsmenge m berechnet (Mr = m – m1). Wenn die geschätzte PM-Akkumulationsmenge M die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr erreicht (= m – m1), wird die Regeneration des DPF 4 durchgeführt. In dem Fall, dass der DPF 4 auf der Grundlage der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung regeneriert wird, wird die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr durch Subtrahieren des zweiten Schätzfehlers m2 von der Grenz-PM-Akkumulationsmenge m berechnet (Mr = m – m2). Wenn die geschätzte PM-Akkumulationsmenge M die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr erreicht (M = m – m2), wird die Regeneration des DPF 4 durchgeführt.
Der Schätzfehler der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung ändert sich augenblicklich in Abhängigkeit von den vorliegenden Bedingungen des Verbrennungsmotors 1 oder des DPF 4. Demgemäß akkumuliert sich der Fehler nicht über die Zeit. Daher wird der PM-Akkumulationsmengenschätzfehler m1 auf der Grundlage der augenblicklichen Abgasdurchflussrate V und eines Verbrennungsmotorstationärbetriebsindex bestimmt. Beispielsweise wird der PM-Akkumulationsmengenschätzfehler m1 erhöht, wenn sich die Abgasdurchflussrate V verringert und der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 weiter von dem Stationärbetriebszustand abweicht (beispielsweise wird der PM-Akkumulationsmengenschätzfehler m1 erhöht, wenn sich die zeitliche Änderungsrate der Verbrennungsmotordrehzahl oder der Beschleunigerposition sich vergrößert). Hinsichtlich des Schätzfehlers der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung akkumuliert sich der augenblickliche Fehler. Daher wird sich der Schätzfehler der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung erhöhen, wenn sich die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung fortsetzt. Der momentane Fehler selbst ändert sich gemäß einem Zustand des Verbrennungsmotors 1 oder des DPF 4. Daher wird beispielsweise der Fehler pro Zeiteinheit auf der Grundlage der Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen berechnet, wie z. b. der Verbrennungsmotordrehzahl oder des Ausgangsdrehmoments, und wird der Fehler integriert, um den PM-Akkumulationsmengenschätzfehler m2 zu berechnen.
Vorzugsweise sollte, wenn die Schätzvorrichtung von der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zu der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung umgeschaltet wird, der letzte Akkumulationsmengenschätzfehler m1 der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung als Basiswert verwendet werden und sollte die vorliegende Regenerationsstartakkumulationsmenge Mr aus einem integrierten Wert ΔM des Fehlers pro Zeiteinheit während der Fortsetzung der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung berechnet werden. Somit wird in dem Fall, dass die Schätzvorrichtung von der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zu der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung umgeschaltet wird, die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung berechnet wird, als Basiswert verwendet und wird die Änderung der PM-Akkumulationsmenge M durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt. Daher kann der Schätzfehler der PM-Akkumulationsmenge M als Änderung des Fehlers ausgedrückt werden, der sich ergibt, nachdem die Schätzvorrichtung zu der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung umgeschaltet wird. Der Fehler pro Zeiteinheit wird integriert. Der integrierte Wert ΔM des Fehlers pro Zeiteinheit wird als Reduktionsgrößer verwendet und wird von der Regenerationsstartakkumulationsmenge Mr abgezogen, die auf der Grundlage des Akkumulationsmengenschätzfehlers m1 berechnet wird. Somit wird die Regenerationsstartakkumulationsmenge Mr aktualisiert.
Wenn die Schätzungsvorrichtung von der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zu der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung umgeschaltet wird, letzte Regenerationsstartakkumulationsmenge Mr, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung berechnet wird, als Basiswert verwendet und wird die Regenerationsstartakkumulationsmenge Mr unter Berücksichtigung des Schätzfehlers der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung aktualisiert. Der Schätzfehler der zweiten Akkumulationsmengeschätzvorrichtung akkumuliert sich. Daher wir der integrierte Wert ΔM des Fehlers pro Zeiteinheit als Reduktionsgröße verwendet, wenn die Regenerationsstartakkumulationsmenge Mr der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zu dem Zeitpunkt subtrahiert wird, wenn die Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung unerfüllt wird, nachdem die Nutzungsbedingung erfüllt ist. Somit kann die vorliegende Regenerationsstartakkumulationsmenge Mr einfach berechnet werden. Die Akkumulation des Schätzfehlers aufgrund der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung ist nur in dem integrierten Wert ΔM des Fehlers enthalten. Daher kann die Regenerationsstartakkumulationsmenge Mr geeignet eingestellt werden. Somit kann die Zuverlässigkeit der Regenerationsbestimmung verbessert werden.
Der PM-Akkumulationsmengenschätzfehler m1 ändert sich kontinuierlich in Abgängigkeit von der vorliegenden Bedingung des Verbrennungsmotors 1 oder des DPF 4. In dem folgenden Beispiel wird der momentane Fehler der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung als fixierter Wert betrachtet. Beispielsweise wird der PM-Akkumulationsmengenschätzfehler m1 als feststehender Wert betrachtet, der aus einem Fehler bestimmt wird, der innerhalb eines Betriebsbereichs angenommen wird, der die Nutzungsbedingung erfüllt. In ähnlicher Weise wird der Fehler der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung pro Zeiteinheit als ein konstanter feststehender Wert betrachtet. Somit wird der integrierte Wert ΔM berechnet. Ein Beispiel, in dem die momentanen Fehler der ersten und zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtungen als feststehende Werte betrachtet werden, ist in den 7 und 8 gezeigt. Wie in 7 gezeigt ist, verwendet die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung einen Korrekturwert auf der Grundlage eines konstanten feststehenden Werts als PM-Akkumulationsmengenschätzfehler m1. Die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr wird durch Subtrahieren des PM-Akkumulationsmengenschätzfehlers m1 von der Grenz-PM-Akkumulationsmenge m berechnet. Wie in 8 gezeigt ist, berücksichtigt die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung den Fehler pro Zeiteinheit als konstanten feststehenden Wert und berechnet einen integrierten Wert ΔM aus einem Korrekturwert auf der Grundlage des Fehlers. Die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung berechnet die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr durch Subtrahieren des integrierten Werts ΔM von der Regenerationsstart-PM- Akkumulationsmenge Mr der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zu dem Zeitpunkt, wenn die Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung unerfüllt wird, nachdem die Nutzungsbedingung erfüllt ist. Es ist anzumerken, dass dieses Ausführungsbeispiel lediglich ein Beispiel ist und dass die ersten und zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtungen die momentanen Fehler gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors und dergleichen ändern können.
Prozesse bei den Schritten S100 bis S104 und dem Schritt S109 des in 6 gezeigten Ablaufdiagramms sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Wenn die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S103 durchgeführt wird, wird ein sich fortsetzender Zustand der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S104 berechnet. Eine Reduktionsmenge ΔM der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr wird gemäß dem sich fortsetzenden Zustand bei S201 berechnet. Wie in 7 gezeigt ist, akkumuliert sich der Schätzfehler der PM-Akkumulationsmenge M nicht bei der Akkumulationsmengenschätzung durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung. Der Schätzfehler m1 (konstanter Wert in diesem Fall) wird von der Grenz-PM-Akkumulationsmenge m zum Berechnen der PM-Akkumulationsmenge (m – m1) zum Starten der Regeneration abgezogen. Wenn, wie in 8 gezeigt ist, die Schätzvorrichtung von der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung umgeschaltet wird, akkumuliert sich der Schätzfehler von dem Umschaltzeitpunkt. Der Fehler pro Zeiteinheit zu dem Zeitpunkt, als die Schätzvorrichtung zu der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung umgeschaltet wurde, wird integriert. Gemäß dem integrierten Wert wird die Reduktionsmenge ΔM, die von der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung abzuziehen ist, wird berechnet. Eine Beziehung zwischen der Fortsetzungsdistanz der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung und der Reduktionsmenge ΔM ist in 9 gezeigt. Die Reduktionsmenge ΔM wird erhöht, wenn sich die Fortsetzungsdistanz der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung verlängert.
Die Reduktionsmenge ΔM wird im Voraus unter Berücksichtigung der Variationen oder zeitlichen Änderungen der Kenngrößen von verschiedenen Teilen des in 1 gezeigten Abgasreinigungssystems oder von Änderungen der Umgebungsbedingungen bestimmt. Somit wird die Reduktionsmenge ΔM eingestellt, um eine übermäßige Erhöhung der DPF-Temperatur aufgrund einer raschen Verbrennung der Partikelstoffe (höchste Temperatur innerhalb des DPF 4 < zulässige Temperatur) auch dann zu vermeiden, wenn das Fahrzeug gefahren wird oder der DPF 4 in einem Zustand regeneriert wird, in dem eine Abweichung der Schätzung von der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung von dem Istwert maximiert ist (Schätzung < Istwert).
Der Schätzfehler wird graduell während der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung akkumuliert. Demgemäß wird die Schätzgenauigkeit graduell verschlechtert. Der kumulative Fehler entsprechend der Fahrdistanz in einem Zustand, in dem die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich fortsetzt, wird als Reduktionsgröße ΔM verwendet. Die Reduktionsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr wird um die Reduktionsmenge ΔM verringert. Wenn die Schätzung durch die erste Akkumulationsmengeschätzvorrichtung bei Schritt S102 durchgeführt wird, wird die Reduktionsmenge ΔM bei Schritt S200 auf null zurückgesetzt. Die Fahrdistanz während der Fortsetzung der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung wird als Index des sich fortsetzenden Zustands verwendet. Alternativ kann die Fortsetzungsdauer oder der integrierte Wert der Kraftstoffeinspritzmenge anstelle der Distanz verwendet werden.
Bei Schritt S202 wird eine Akkumulationsmenge, die durch Subtrahieren der Reduktionsmenge ΔM, die bei Schritt S201 berechnet wird, von der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr berechnet wird, als aktualisierte Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr eingestellt. Die Reduktionsmenge ΔM ist seit Schritt S200 in dem Fall auf null zurückgesetzt, dass die Akkumulationsmengenschätzung durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung durchgeführt wird. Daher bleibt in einem derartigen Fall die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr der Anfangswert.
Bei Schritt S203 wird die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S102 geschätzt wird, oder die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S103 geschätzt wird, mit der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr verglichen, die bei Schritt S202 berechnet wird. Wenn die PM-Akkumulationsmenge M gleich wie oder größer als die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr ist, wird die Regeneration des DPF 4 bei Schritt S109 durchgeführt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S203 „NEIN" ist, wird der Prozess beendet.
Ein Zeitdiagramm zum Starten der Regeneration des DPF 4 auf der Grundlage der Schätzung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung ist in 7 gezeigt. Wie in 7 gezeigt ist, vergrößert sich die PM-Akkumulationsmengenschätzung M der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung allmählich. Es wird bestimmt, dass die Regeneration bei einem Zeitpunkt t1 notwendig ist, wenn die geschätzte PM-Akkumulationsmenge M die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr erreicht. Somit wird die DPF-Regeneration gestartet. Ein Zeitdiagramm zum Starten der Regeneration des DPF 4 auf der Grundlage der Schätzung der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung ist in 8 gezeigt. Wie in 8 gezeigt ist, wird die PM-Akkumulationsmenge M durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung nach dem Zeitpunkt t2 geschätzt. Der PM-Akkumulationsmengenschätzfehler wird sich akkumulieren, wenn die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung fortgesetzt wird. Zum sicheren Regenerieren des DPF 4 wird die Reduktionsmenge ΔM allmählich vergrößert und wird die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr allmählich verringert, wenn sich die Fortsetzungsdistanz, in der sich die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung fortsetzt, verlängert, wie in 8 gezeigt ist. Es wird bestimmt, dass die Regeneration bei dem Zeitpunkt t3 notwendig ist, wenn die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird, die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr erreicht, die sich allmählich verringert.
Während in diesem Ausführungsbeispiel die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich fortsetzt, wird die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge gemäß dem Fortsetzungszustand der Schätzung verringert und wird der Regenerationsstart unter Berücksichtigung des Schätzfehlers bestimmt. Demgemäß kann die Regeneration geeignet durchgeführt werden und kann die übermäßige Akkumulation der Abgaspartikelstoffe über die Grenzakkumulationsmenge verhindert werden. Somit kann der Regenerationsstart in einem Zustand, in dem sich Partikelstoffe übermäßig akkumulieren, auch dann verhindert werden, wenn die Regeneration durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gestartet wird, deren Schätzfehler sich akkumuliert und gemäß der Fortsetzungsdauer der Schätzung vergrößert. Somit kann der DPF 4 sicher regeneriert werden.
Unter Bezugnahme auf 10 wird eine DPF-Regenerationssteuerung, die durch eine ECU 51 durchgeführt wird, gemäß nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Prozesse bei den Schritten S100 bis S104 und dem Schritt S109 des in 10 gezeigten Ablaufdiagramms sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Prozesse bei den Schritten S200 bis S203 sind die gleichen wie diejenigen des zweiten Ausführungsbeispiels. Wenn die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S103 durchgeführt wird, wird ein sich fortsetzender Zustand der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung bei Schritt S104 berechnet. Eine Reduktionsmenge ΔM der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr wird bei Schritt S201 berechnet. Die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr wird bei Schritt S2021 berechnet. Es wird bestimmt, ob die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird, „gleich wie oder größer als" die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr bei Schritt S2031 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S2031 „JA" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S303 weiter, bei dem der Abgasdurchflussratenerhöhungsbetrieb abgebrochen wird. Dann wird die Regenration des DPF 4 bei Schritt S109 durchgeführt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S2031 „NEIN" ist, wird eine Abgasdurchflussratenerhöhungsbestimmungsakkumulationsmenge M3 auf der Grundlage einer in 12 gezeigten Grafik berechnet.
Wenn somit eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Regeneration auf der Grundlage der Abgabe der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gestartet wird, die eine relativ geringe Schätzgenauigkeit aufgrund der Verringerung der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, wird die Abgasdurchflussrate V erzwungen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhöht. Somit kann die Gelegenheit zum Durchführen der Schätzung mit der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung gesteigert werden. Wie in 11 gezeigt ist, wird die Abgasdurchflussratenerhöhungsbestimmungsakkumulationsmenge M3 auf einen weitergehend kleineren Wert als den Wert eingestellt, der durch Subtrahieren des Werts ΔM von der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr bereitgestellt wird. Wie in 12 gezeigt ist, wird die Abgasdurchflussratenerhöhungsbestimmungsakkumulationsmenge M3 verringert, wenn sich die Fahrdistanz (Fortsetzungsdistanz) während der Fortsetzung der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung verlängert. Wenn die Abgasdurchflussratenerhöhungsbestimmungsakkumulationsmenge M3 zu klein eingestellt wird, besteht die Möglichkeit, dass die Fahrbarkeit aufgrund der Erhöhung der Abgasdurchflussrate V verschlechtert wird. Die Abgasdurchflussratenerhöhungsbestimmungsakkumulationsmenge M3 sollte auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, der die Verschlechterung der Fahrbarkeit verhindern kann.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Fortsetzungsdistanz als Index verwendet, der die Fortsetzung der Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung angibt, wie in dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel. Anstelle der Fortsetzungsdistanz kann die Fahrdauer unter der Fortsetzung oder der integrierte Wert der Kraftstoffeinspritzmenge während der Fortsetzung als Index verwendet werden.
Bei Schritt S301 wird bestimmt, ob die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird, „gleich wie oder größer als" die Abgasdurchflussratenerhöhungsbestimmungsakkumulationsmenge M3 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S301 „JA" ist, schreitet der Prozess zu S302 weiter, in dem der Abgasdurchflussratenerhöhungsbetrieb durchgeführt wird. Dann kehrt der Prozess zu Schritt S100 zurück. Der Schätzfehler akkumuliert sich allmählich und die Schätzgenauigkeit der PM-Akkumulationsmenge verringert sich allmählich, wenn die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich fortsetzt. Zum Erfüllen der Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung wird die Abgasdurchflussrate V auf den vorbestimmten Wert V0 oder darüber erhöht. Der Abgasdurchflussratenerhöhungsbetrieb bei diesem Schritt kann durch Verringern der EGR-Menge, durch Erhöhen des Öffnungsgrads der Einlassdrossel, durch Erhöhen der Leerlaufdrehzahl oder durch Verringern des Öffnungsgrads des variablen Turboladers durchgeführt werden. Wenn das Ergebnis der Bestimmung S301 „NEIN" ist, kehrt der Prozess direkt zu dem Schritt S100 zurück.
Die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr wird bei Schritt S202 berechnet. Es wird bestimmt, ob die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird „gleich wie oder größer als" die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr bei Schritt S203 ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S203 „JA" ist, schreitet der Prozess zu Schritt S303 weiter, bei dem der Abgasdurchflussratenerhöhungsbetrieb abgebrochen wird. Dann wird die Regeneration des DPF 4 bei Schritt S109 durchgeführt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S203 „NEIN" ist, kehrt der Prozess direkt zu Schritt S100 zurück.
Ein Zeitdiagramm zum Starten des Regenerationsbetriebs des DPF 4 auf der Grundlage der Schätzung der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist in 11 gezeigt. Wie in 11 gezeigt ist, wird die PM-Akkumulationsmenge M durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung nach dem Zeitpunkt t4 geschätzt. Der PM-Akkumulationsmengenschätzfehler akkumuliert sich und vergrößert sich, wenn die Schätzung sich fortsetzt. Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, wird dann, während die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich fortsetzt, die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge allmählich mit der Verwendung der Reduktionsmenge ΔM entsprechend der Fortsetzungsdistanz (in 9 gezeigt) verringert. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Abgasdurchflussratenerhöhungsbestimmungsakkumulationsmenge M3, die kleiner als die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge ist, berechnet und wird die Abgasdurchflussratenerhöhungsbedingung bestimmt. Der Wert M3 wird allmählich verringert, wenn die Schätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung sich fortsetzt, wie in 12 gezeigt ist. Der Abgasdurchflussratenerhöhungsbetrieb wird bei dem Zeitpunkt t5 durchgeführt, wenn die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird, Abgasdurchflussratenerhöhungsbestimmungsakkumulationsmenge M3 erreicht.
Da in diesem Beispiel die Abgasdurchflussrate V zu dem Zeitpunkt t5 erhöht wird, wird die Nutzungsbedingung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung zu dem Zeitpunkt t6 erfüllt. Die Schätzung durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung wird nach dem Zeitpunkt t6 durchgeführt. Wenn die Akkumulationsmenge durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird, ist die Reduktionsmenge ΔM der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr gleich null (ΔM = 0). Somit wird die Notwendigkeit der Regeneration auf der Grundlage der normalen Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge bestimmt. Wenn die PM-Akkumulationsmenge M, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung geschätzt wird, die Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge Mr zu dem Zeitpunkt t7 übersteigt, wird bestimmt, dass die Regeneration notwendig ist, und wird die Regeneration gestartet.
Somit kann durch Einführen des Abgasdurchflussratenerhöhungsbetriebs zusätzlich zu der Verringerung der Regenerationsstart-PM-Akkumulationsmenge die Schätzung der PM-Akkumulationsmenge weitergehend genau durchgeführt werden. Die Bedingung zum Nutzen der Schätzung der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung ist erfüllt, wenn die Abgasdurchflussrate V gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert V0 ist und der Verbrennungsmotor 1 sich in einem vorbestimmten stationären Betriebszustand befindet. Durch Erhöhen der Abgasdurchflussrate zum Erfüllen der Bedingung, dass die Abgasdurchflussrate V gleich wie oder größer als der Wert V0 ist, kann die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung eingesetzt werden, wenn eine einzige Bedingung, dass der Verbrennungsmotor 1 sich in dem vorbestimmten stationären Betriebszustand befindet, erfüllt wird. Als Folge kann die Gelegenheit zum Nutzen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung mit einer relativ hohen Genauigkeit in hohem Maße verstärkt werden und kann die Wirkung zum Verhindern der übermäßigen Akkumulation der Abgaspartikelstoffe und zum Vorsehen einer geeigneten Regerationshäufigkeit weitergehend verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern sie kann auf viele andere Arten ohne Abweichen von dem Anwendungsbereich der Erfindung ausgeführt werden, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Ein Abgasreinigungssystem hat eine erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung S102, die eine Akkumulationsmenge von Abgaspartikelstoffen, die durch einen Dieselpartikelfilter (DPF) 4 gesammelt werden, auf der Grundlage eines Strömungszustands des Abgases schätzt, und eine zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung S103, die die Akkumulationsmenge auf der Grundlage eines Betriebszustands eines Verbrennungsmotors 1 schätzt. Die erste Schätzvorrichtung S102 wird nur dann genutzt, wenn eine Durchflussrate des Abgases gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Verbrennungsmotor 1 sich in einem stationären Betriebszustand befindet. Anderenfalls wird die zweite Schätzvorrichtung S103 genutzt. Die Abgasdurchflussrate wird erhöht, wenn die Schätzung durch die zweite Schätzvorrichtung S103 sich über eine lange Zeit fortsetzt. Somit wird eine Gelegenheit zum Durchführen der Akkumulationsmengenschätzung mit der ersten Schätzvorrichtung S102 verstärkt und wird die Schätzgenauigkeit verbessert.

Claims

Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Partikelfilter (4), der in einem Abgasdurchgang (3) des Verbrennungsmotors (1) zum Sammeln von Abgaspartikelstoffen gelegen ist, wobei das Abgasreinigungssystem den Partikelfilter (4) durch Beseitigen der durch den Partikelfilter (4) gesammelten Abgaspartikelstoffe regeneriert, gekennzeichnet durch: eine Strömungszustandsmessvorrichtung (52a, 52b, 53, 54), die einen Strömungszustand des Abgases an dem Partikelfilter (4) misst; eine erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102), die eine Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe in dem Partikelfilter (4) auf der Grundlage des Strömungszustands des Abgases schätzt; eine Betriebszustandsmessvorrichtung (55, 56), die einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) misst; eine zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103), die die Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe in dem Partikelfilter (4) auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1) schätzt; eine Nutzungsbedingungsbestimmungsvorrichtung (S101), die bestimmt, ob Nutzungsbedingungen zum Nutzen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) einschließlich einer Bedingung, dass eine Durchflussrate des Abgases, das durch den Abgasdurchgang (3) strömt, gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Durchflussrate ist, erfüllt sind; und eine Regenerationsstartakkumulationsmengenschätzvorrichtung (S202, S2021) mit einer Schätzfehlerberechnungsvorrichtung (S202), die einen Schätzfehler berechnet, der einen Korrekturwert der ersten oder zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102, S103) mit Bezug auf eine Grenzakkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe in dem Partikelfilter (4) darstellt, wobei die Regenerationsstartakkumulationsmengenschätzvorrichtung (S202, S2021) eine Regenerationsstartakkumulationsmenge zum Starten der Regeneration des Partikelfilters (4) durch Subtrahieren des Schätzfehlers der ersten oder zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102, S103) von der Grenzakkumulationsmenge berechnet.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, ferner mit: einer Regenerationsbestimmungsvorrichtung (S203, S2031), die die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) auswählt, wenn die Nutzungsbedingungen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) erfüllt sind, und die die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) auswählt, wenn die Nutzungsbedingungen nicht erfüllt sind, wobei die Regenerationsbestimmungsvorrichtung (S203, S2031) die Akkumulationsmenge, die durch die ausgewählte Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102, S103) geschätzt wird, mit der Regenerationsstartakkumulationsmenge entsprechend der ausgewählten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103, S102) vergleicht, um zu bestimmen, ob der Regenerationsbetrieb des Partikelfilters (4) ausgeführt werden soll.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Schätzfehlerberechnungsvorrichtung (S201) den Schätzfehler der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) auf der Grundlage der Durchflussrate des Abgases, das durch den Abgasdurchgang (3) strömt, und eines Index bestimmt, der einen stationären Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) anzeigt, zu einem Zeitpunkt, wenn der Schätzfehler berechnet wird.
Abgasreinigungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schätzfehlerberechnungsvorrichtung (S201) den Schätzfehler der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) durch Integrieren eines Fehlers pro Zeiteinheit berechnet, der auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1) berechnet wird.
Abgasreinigungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Regenerationsstartakkumulationsmengenberechnungsvorrichtung (S202, S2021), wenn die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) ausgewählt ist, wenn die Nutzungsbedingungen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) unerfüllt werden, nachdem die Nutzungsbedingungen erfüllt sind, eine vorliegende Regenerationsstartakkumulationsmenge durch Subtrahieren eines integrierten Werts des Fehlers pro Zeiteinheit der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) berechnet, wobei der integrierte Wert berechnet wird, seit die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) zu der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) geschaltet wird, aus der Regenerationsstartakkumulationsmenge, die auf der Grundlage des letzten Akkumulationsmengenschätzfehlers der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) berechnet wird.
Abgasreinigungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit: einer Fortsetzungszustandsmessvorrichtung (S104), die einen Fortsetzungszustand der Akkumulationsmengenschätzvorrichtung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) misst; und einer Abgasdurchflussratenerhöhungsvorrichtung (S302), die eine Durchflussrate des Abgases erhöht, wenn die Akkumulationsmengenschätzung, die durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) durchgeführt wird, sich für eine vorbestimmte Dauer oder länger fortsetzt, und bevor die geschätzte Akkumulationsmenge die Regenerationsstartakkumulationsmenge der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) erreicht.
Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Partikelfilter (4), der in einem Abgasdurchgang (3) des Verbrennungsmotors (1) zum Sammeln von Abgaspartikelstoffen gelegen ist, wobei das Abgasreinigungssystem den Partikelfilter (4) durch Beseitigen der Abgaspartikelstoffe regeneriert, die durch den Partikelfilter (4) gesammelt werden, gekennzeichnet durch: eine Strömungszustandsmessvorrichtung (52a, 52b, 53, 54), die einen Strömungszustand des Abgases an dem Partikelfilter (4) misst; eine erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102), die eine Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe in dem Partikelfilter (4) auf der Grundlage des Strömungszustands des Abgases schätzt; eine Betriebszustandsmessvorrichtung (55, 56), die einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) misst; eine zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103), die die Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe in dem Partikelfilter (4) auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1) schätzt; eine Nutzungsbedingungsbestimmungsvorrichtung (S101), die bestimmt, ob Nutzungsbedingungen zum Nutzen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S101) einschließlich einer Bedingung, eine Durchflussrate des Abgases, das durch den Abgasdurchgang (3) strömt, gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Durchflussrate ist, erfüllt sind; eine Regenerationsbestimmungsvorrichtung (S107, S1071), die die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) auswählt, wenn die Nutzungsbedingungen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S101) erfüllt sind, und die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) auswählt, wenn die Nutzungsbedingungen nicht erfüllt sind, wobei die Regenerationsbestimmungsvorrichtung (S107, S1071) die Akkumulationsmenge, die durch die ausgewählte Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102, S103) geschätzt wird, mit einer vorbestimmten Menge vergleicht, um zu bestimmen, ob ein Regenerationsbetrieb des Partikelfilters (4) durchgeführt werden soll; eine Fortsetzungszustandsmessvorrichtung (S104), die einen Fortsetzungszustand der Akkumulationsmengenschätzung misst, die durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) durchgeführt wird; und eine Abgasdurchflussratenerhöhungsvorrichtung (S106), die die Abgasdurchflussrate erhöht, wenn die Akkumulationsmengenschätzung durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) sich für eine vorbestimmte Dauer oder länger fortsetzt.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 7, wobei: die Fortsetzungszustandsmessvorrichtung (S104) den Fortsetzungszustand der Schätzung auf der Grundlage einer Fortsetzungsdistanz oder einer Fortsetzungsdauer, durch die die Schätzung der zweiten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) sich fortsetzt, oder eines integrierten Werts einer Kraftstoffeinspritzmenge, die in der Fortsetzungsdauer eingespritzt wird, misst und wobei die Abgasdurchführflussratenerhöhungsvorrichtung (S106) die Abgasdurchflussrate auf die vorbestimmte Durchflussrate oder darüber erhöht, wenn ein Wert, der den Fortsetzungszustand darstellt, gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert wird.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 7, wobei die Nutzungsbedingungsbestimmungsvorrichtung (S101) bestimmt, dass die Nutzungsbedingungen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) erfüllt sind, wenn die Durchflussrate des Abgases, das durch den Abgasdurchgang (3) strömt, gleich wie oder größer als die vorbestimmte Durchflussrate ist und der Verbrennungsmotor (1) sich in einem vorbestimmten stationären Betriebszustand befindet.
Abgasreinigungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103), wenn die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) ausgewählt ist, wenn die Nutzungsbedingungen der ersten Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) unerfüllt werden, nachdem die Nutzungsbedingungen erfüllt sind, eine vorliegende Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe durch Addieren eines integrierten Werts eines Inkrements der Akkumulationsmenge pro Zeiteinheit, wobei das Inkrement durch die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) berechnet wird, seit die zweite Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S103) ausgewählt ist, um die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) zu ersetzen, zu der letzten Akkumulationsmenge der Abgaspartikelstoffe berechnet, die durch die erste Akkumulationsmengenschätzvorrichtung (S102) geschätzt wird.