DE102006000164B4

DE102006000164B4 - Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102006000164B4
Application number: DE102006000164.8A
Authority: DE
Inventors: Tsukasa Kuboshima; Shigeto Yahata; Kazuharu Tochikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2026-04-08
Also published as: JP2006291788A; DE102006000164A1; US20060225409A1; US7325395B2; JP4506539B2

Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) mit einem Partikelfilter (3), der sich in einem Abgaskanal (2) befindet, durch den von dem Verbrennungsmotor (1) abgegebenes Abgas strömt, um in dem Abgas enthaltene Abgaspartikel einzufangen, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung die in dem Partikelfilter (3) abgelagerten Abgaspartikel bei vorbestimmter zeitlicher Abstimmung beseitigt, um den Partikelfilter (3) zu regenerieren, gekennzeichnet durcheine erste Abschätzvorrichtung (S104), die eine Ablagerungsmenge eines löslichen organischen Anteils als eine organische in einem Lösungsmittel lösliche Komponente der Abgaspartikelkomponenten, die in dem Partikelfilter (3) abgelagert werden, abschätzt;eine zweite Abschätzvorrichtung (S101), die eine Ablagerungsmenge von Ruß als eine feste Kohlenstoffkomponente von den in dem Partikelfilter (3) abgelagerten Abgaspartikelkomponenten abschätzt;eine Regenerationsbestimmungsvorrichtung (S102, S103, S105, S107), die bestimmt, ob eine Beseitigungsbehandlung von dem löslichen organischen Anteil oder dem Ruß aus dem Partikelfilter (3) erforderlich ist, auf der Grundlage einer Abschätzung der Ablagerungsmenge, die durch die erste Abschätzvorrichtung (S104) oder die zweite Abschätzvorrichtung (S101) abgeschätzt wird; undeine Regenerationsbehandlungsvorrichtung (S106, S108), die die Temperatur von dem Partikelfilter (3) auf die oder über die Verbrennungstemperatur des löslichen organischen Anteils oder des Rußes erhöht, um den Partikelfilter (3) zu regenerieren, wenn bestimmt wird, dass die Beseitigungsbehandlung von dem löslichen organischen Anteil oder dem Ruß erforderlich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Partikelfilter zum Einfangen von Abgaspartikeln, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Ablagerungsmengenberechnung von jeder Komponente an Abgaspartikeln und auf eine Regenerationsbehandlung eines Partikelfilters einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
Zum Zwecke des Umweltschutzes ist eine Abgasreinigungsvorrichtung eingeführt worden zum Verringern von die Luft verunreinigenden Schadstoffen, die von einem Auslasskanal eines Verbrennungsmotors abgegeben werden. Als eine herkömmliche Abgasreinigungsvorrichtung ist ein Katalysatorsystem wie beispielsweise ein Oxydationskatalysator, ein NO_x-Katalysator oder ein 3-Wege-Katalysator in der Öffentlichkeit bekannt. Des Weiteren ist die Beseitigung von Abgaspartikeln, die in dem Abgas eines Dieselverbrennungsmotors enthalten sind, erforderlich. Für die Beseitigung dieser Partikel ist eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Partikelfilter in einem Abgaskanal in die Praxis umgesetzt worden. Der Partikelfilter fängt die Abgaspartikel in dem Abgas ein, indem er das Abgas dazu drängt, dass es durch poröse Trennwände tritt. Die eingefangenen Abgaspartikel lagern sich an den Oberflächen oder in den kleinen Bohrungen der Trennwände ab.
Wenn eine Partikelablagerungsmenge übermäßig groß wird, wird der Strömungswiderstand in dem Partikelfilter erhöht und ein Gegendruck des Verbrennungsmotors erhöht sich. Als ein Ergebnis wird die Motorleistung verringert. Um dieses Problem zu vermeiden, wird eine Regenerationsbehandlung von dem Partikelfilter (eine Regenerationsbehandlung zum Beseitigen der Partikel) auf regelmäßiger Basis ausgeführt, um die abgelagerten Abgaspartikel zu verbrennen und zu beseitigen. Bei der Regenerationsbehandlung des Partikelfilters ist es erforderlich, die Partikelablagerungsmenge genau zu bestimmen und die Regenerationsbehandlung bei einer geeigneten zeitlichen Abstimmung auszuführen.
Die Druckschrift JP H07-332 065 A beschreibt, dass auf einer Basis, dass ein Druckverlust in dem Partikelfilter aufgrund einer Ablagerung der Abgaspartikel zunimmt, eine Partikelablagerungsmenge aus der Druckdifferenz über den Partikelfilter erhalten wird. Da die Druckdifferenz von der Abgasströmungsmenge abhängig ist, wird vorzugsweise die Partikelablagerungsmenge auf der Grundlage der Druckdifferenz und der Abgasströmungsmenge berechnet. Die Regenerationsbehandlung wird dann ausgeführt, wenn bestimmt wird, dass die Regenerationsbehandlung erforderlich ist, wenn die Partikelablagerungsmenge einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die Druckschrift JP 2001-280 118 A beschreibt ein Gerät, das einen Oxidationskatalysator stromaufwärtig von einem Partikelfilter hat und eingefangene Abgaspartikel durch Stickstoffdioxid (NO₂) behandelt, das durch ein Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) in dem Abgas erzeugt wird. Somit regeneriert das Gerät kontinuierlich den Partikelfilter. Dieses Gerät berechnet eine Partikelabgabemenge aus der Motorbetriebsinformation und berechnet eine Partikelverbrennungsmenge aus der Partikelfiltertemperaturinformation. Das Gerät integriert eine Differenz zwischen der berechneten Partikelabgabemenge und der berechneten Partikelverbrennungsmenge, um eine Partikelablagerungsmenge in dem Partikelfilter zu bestimmen. Das Gerät berechnet die Partikelabgabemenge und die Partikelverbrennungsmenge durch die Anwendung einer Partikelabgabemengentabelle und einer Partikelverbrennungsmengentabelle, die in einer Steuereinrichtung zuvor gespeichert worden sind.
Im Allgemeinen bestehen Partikel, die in dem Partikelfilter abgelagert worden sind, aus festem Ruß (Kohlenstoff) und einer flüssigen organischen in einem Lösungsmittel löslichen Komponente (löslicher organischer Anteil (SOF): Kohlenwasserstoff), der an dem Rand von dem Ruß anhaftet. Der Ruß hat eine hohe Verbrennungstemperatur (beispielsweise 600°C oder höher) und bewirkt häufig während des Betriebs keine spontane Verbrennung. Jedoch verbrennt der SOF bei einer relativ geringen Temperatur (beispielsweise 250°C oder höher). Daher gibt es in dem Fall, bei dem eine große Menge an SOF abgelagert ist, eine Möglichkeit dahingehend, dass die bei der Verbrennung von dem SOF erzeugte Wärme eine Schnellverbrennung von dem Ruß auslöst, sogar wenn die Abgastemperatur niedrig ist. Als ein Ergebnis wird ein Filtersubstrat oder ein Katalysator beschädigt, wenn die Temperatur von dem Partikelfilter auf eine hohe Temperatur oberhalb einer zulässigen Grenztemperatur ansteigt.
Eine Abgastemperatur von 250°C, die die Verbrennung von dem SOF bewirkt, ergibt sich häufig während einer normalen Fahrt eines Kraftfahrzeugs. Demgemäß ist es erforderlich, eine anormale Verbrennung von dem Ruß aufgrund der SOF-Verbrennung zu verhindern, um den Partikelfilter sicher anzuwenden. Die Druckschrift JP H07-332 065 A wendet die Druckdifferenz über den Partikelfilter an, um die Partikelablagerungsmenge zu erhalten. Die Druckdifferenz ist in starkem Maße mit der Russablagerungsmenge verknüpft. Jedoch ist die Druckdifferenz nicht in starkem Maße mit der SOF-Menge verknüpft. Daher ist es schwierig, die SOF-Ablagerungsmenge auf der Grundlage der Druckdifferenz abzuschätzen. Die Druckschrift JP 2001-280 118 A erhält die Menge an Partikelablagerungen, die den SOF und den Ruß enthalten, ohne Unterscheidung zwischen dem SOF und dem Ruß. Demgemäß verschlechtert sich, wenn die Regenerationsbehandlung in einer frühen Stufe ausgeführt wird, um das vorstehend beschriebene Problem zu vermeiden, der Kraftstoffverbrauch aufgrund der Zunahme der Häufigkeit der Regenerationsbehandlung. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß dem Stand der Technik schwierig, die SOF-Ablagerungsmenge in Erfahrung zu bringen und die Regenerationsbehandlung bei einer geeigneten zeitlichen Abstimmung in einer derartigen Weise auszuführen, dass keine schnelle Verbrennung von dem Ruß herbeigeführt wird.
JP 2003-254 042 A offenbart eine Abgassteuervorrichtung für ein Fahrzeug. Zur Verwirklichung einer Filterregenerationssteuerung wird eine Ablagerungsmenge an Ruß am Filter ermittelt. Die Regeneration wird gestartet, wenn die Summe aus löslichen organischen Anteilen und Ruß einen Schwellwert übersteigt.
JP 2005-2 830 A offenbart ein Verfahren zum Entfernen von Partikulatstoff an einem Filter anhand einer zweistufigen Regeneration, bei der zuerst der lösliche organische Anteil und anschließend Ruß abgebrannt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen. Genauer gesagt soll eine Abgasreinigungsvorrichtung geschaffen werden, die dazu in der Lage ist, die Ablagerungsmengen an SOF und Ruß jeweils genau abzuschätzen und eine Regenerationsbehandlung von einem Partikelfilter bei geeigneter zeitlicher Abstimmung auszuführen, während eine schnelle Verbrennung von dem Ruß aufgrund der Verbrennung von dem SOF verhindert wird, wodurch die Sicherheit verbessert wird und die Regenerationsbehandlung von dem Partikelfilter ermöglicht wird, ohne dass die Motorleistung verringert wird oder sich der Kraftstoffverbrauch von dem Verbrennungsmotor verschlechtert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor einen Partikelfilter in einem Abgaskanal zum Einfangen von Abgaspartikeln, die in dem Abgas enthalten sind, wobei sie die Abgaspartikel, die in dem Partikelfilter abgelagert worden sind, bei vorbestimmter zeitlicher Abstimmung beseitigt, um den Partikelfilter zu regenerieren. Die Abgasreinigungsvorrichtung hat eine erste Abschätzvorrichtung, eine zweite Abschätzvorrichtung, eine Regenerationsbestimmungsvorrichtung und eine Regenerationsbehandlungsvorrichtung. Die erste Abschätzvorrichtung schätzt eine Ablagerungsmenge von einem löslichen organischen Anteil als eine organische in einem Lösungsmittel lösliche Komponente von den Abgaspartikelkomponenten, die in dem Partikelfilter abgelagert worden sind, ab. Die zweite Abschätzvorrichtung schätzt eine Ablagerungsmenge von Ruß als feste Kohlenstoffkomponente von den Abgaspartikelkomponenten, die sich in dem Partikelfilter abgelagert haben, ab. Die Regenerationsbestimmungsvorrichtung bestimmt, ob eine Beseitungsbehandlung zum Beseitigen des löslichen organischen Anteils oder des Rußes aus dem Partikelfilter erforderlich ist, wobei sie dies auf der Grundlage einer Abschätzung der Ablagerungsmenge bestimmt, die durch die erste oder die zweite Abschätzvorrichtung abgeschätzt worden ist. Die Regenerationsbehandlungsvorrichtung erhöht die Temperatur von dem Partikelfilter auf die oder über die Verbrennungstemperatur von dem löslichen organischen Anteil oder dem Ruß, um den Partikelfilter dann zu regenerieren, wenn bestimmt worden ist, dass die Beseitigungsbehandlung von dem löslichen organischen Anteil oder dem Ruß erforderlich ist.
Die Ablagerungsmenge von dem SOF und dem Ruß als die Partikelkomponenten werden separat abgeschätzt. Die Temperatur von dem Partikelfilter wird erhöht, um die Beseitigungsbehandlung zum Beseitigen von dem SOF aus dem Partikelfilter auszuführen, bevor die SOF-Ablagerungsmenge übermäßig groß wird. Eine schnelle Verbrennung von dem Ruß aufgrund der Verbrennung von dem SOF wird verhindert, um eine übermäßige Zunahme der Partikelfiltertemperatur zu unterdrücken. Die Rußablagerungsmenge kann aus einer Beziehung zu einer Druckdifferenz über den Partikelfilter oder aus einer Beziehung zu einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors oder der Partikelfiltertemperatur abgeschätzt werden. Die SOF-Ablagerungsmenge kann aus einer Beziehung zu einem Betriebszustand von dem Verbrennungsmotor oder der Partikelfiltertemperatur abgeschätzt werden. Somit wird die Regenerationsbehandlung von dem Partikelfilter bei geeigneter zeitlicher Abstimmung ausgeführt. Als ein Ergebnis kann der Partikelfilter sicher verwendet werden, während eine Verringerung der Motorleistung oder eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs verhindert ist.
Die Merkmale und die Vorteile von einem Ausführungsbeispiel und auch die Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen hervor, die miteinander einen Teil dieser Anmeldung bilden.

1 zeigt eine schematische Darstellung von einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Flussdiagramm von den Steuerinhalten einer Partikelfilterregenerationsbehandlung, die durch eine elektronische Steuereinheit ausgeführt wird, die die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 bildet.
3 zeigt eine grafische Darstellung von einer Beziehung zwischen einer Druckdifferenz über den Partikelfilter und einer Rußablagerungsmenge in Bezug auf eine Abgasströmungsmenge, die durch den Partikelfilter tritt.
4 zeigt eine grafische Darstellung von einer Beziehung einer Rußabgabemenge gegenüber der Motordrehzahl und dem Motorabgabemoment.
5 zeigt eine grafische Darstellung von einer Beziehung zwischen einer Russverbrennungsgeschwindigkeit und einer Partikelfiltertemperatur.
6 zeigt eine grafische Darstellung einer Beziehung einer SOF-Abgabemenge gegenüber der Motordrehzahl und dem Motorabgabemoment.
7 zeigt eine grafische Darstellung einer Beziehung zwischen einer SOF-Verbrennungsgeschwindigkeit und der Partikelfiltertemperatur.
8 zeigt ein Zeitablaufdiagramm einer Änderung von der Partikelfiltertemperatur während einer Beschleunigungsbetriebsperiode.
9 zeigt ein Zeitablaufdiagramm einer Änderung von der Partikelfiltertemperatur während einer Beschleunigungsbetriebsperiode.
10 zeigt eine grafische Darstellung der höchsten Partikelfiltertemperatur während einer Beschleunigungsbetriebsperiode.
11 zeigt eine grafische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Rußablagerungsmenge und einer SOF-Beseitigungsausführablagerungsmenge gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1.
12 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von einem Betrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 erläutert.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Dieselmotor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Dieselmotor 1 ist mit einem Einlasskanal 11 verbunden, der Einlassluft in eine Motorverbrennungskammer liefert, und mit einem Abgaskanal 2 verbunden, durch den von der Verbrennungskammer des Motors abgegebenes Abgas strömt. Eine Luftströmungsmesseinrichtung 12 befindet sich in dem Einlasskanal 11, um die Menge an Einlassluft zu messen, die durch den Einlasskanal 11 strömt. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 3 befindet sich in dem Abgaskanal 2.
Der DPF 3 hat einen Filterhauptkörper, der aus einer porösen Keramik, wie beispielsweise Cordierit oder Siliziumkarbid ausgebildet ist, wobei er zu einer Wabenform geformt ist. Jede einzelne der Strömungsbahnen von dem Filterhauptkörper ist an der Einlassseite oder an der Auslassseite blockiert. Das von dem Verbrennungsmotor 1 in den Abgaskanal 21 stromaufwärtig von dem DPF 3 abgegebene Abgas strömt in die Strömungsbahnen von dem DPF 3 und strömt durch poröse Teilungswände zu einem Abgaskanal 22 stromabwärtig von dem DPF 3. Zu diesem Zeitpunkt werden Abgaspartikel, die in dem Abgas enthalten sind, in dem DPF 3 eingefangen und darin abgelagert, wobei dies mit dem Ablauf der Betriebszeit geschieht. Der DPF 3 kann derart aufgebaut sein, dass ein Oxidationskatalysator, dessen Hauptbestandteil ein Edelmetall, wie beispielsweise Platin oder Palladium ist, an einer porösen keramischen Fläche gestützt ist, die den Filterhauptkörper bildet, wodurch ein stabiles Oxidieren und Verbrennen der abgelagerten Abgaspartikel in einem niedrigen Temperaturbereich von dem DPF 3 geschieht.
Die Temperatursensoren 41 und 42 für das Messen der Abgastemperatur befinden sich in dem Abgaskanal 2 in einer derartigen Weise, dass sie durch eine Wand des Abgaskanals 2 hindurch dringen. Der Temperatursensor 41 befindet sich in dem Abgaskanal 21 stromaufwärtig von dem DPF 3, um die Temperatur (die Einlasstemperatur am DPF 3) von dem Abgas zu messen, das direkt stromaufwärtig von einem Einlass des DPF 3 strömt. Der Temperatursensor 42 befindet sich in dem Abgaskanal 22 stromabwärtig von dem DPF 3, um die Temperatur (die Auslasstemperatur am DPF 3) von dem Abgas zu messen, das direkt stromabwärtig von einem Auslass des DPF 3 strömt. Messsignale von den Temperatursensoren 41 und 42 werden in eine elektronische Steuereinheit (ECU) 6 eingegeben, die die jeweiligen Teile von dem Verbrennungsmotor 1 steuert.
Die ECU 6 erhält die Temperatur von dem DPF von der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur. Die DPF-Temperatur repräsentiert den DPF 3 und wird erhalten durch Erzeugen eines Durchschnittswertes von beispielsweise einem Abgabewert, der erzeugt wird durch Ausführen einer Filterberechnung mit Verzögerung der ersten Ordnung von der DPF-Einlasstemperatur bzw. der DPF-Auslasstemperatur. Die DPF-Einlasstemperatur schwankt in hohem Maße in Abhängigkeit von einem Abgabezustand des Abgases von einem Motorhauptkörper. Daher wird die Filterberechnung mit Verzögerung der ersten Ordnung von der DPF-Einlasstemperatur ausgeführt, um diesen Einfluss zu beseitigen. In Abhängigkeit von einer erforderlichen Spezifizierung kann die DPF-Temperatur ein Durchschnittswert oder ein gewichteter Durchschnitt von der DPF-Einlasstemperatur und der DPF-Auslasstemperatur sein, solange die Temperatur den DPF 3 repräsentiert.
Der Abgaskanal 2 ist mit einem ersten Abzweigungskanal 51, der von dem Abgaskanal 21 direkt stromaufwärtig von dem DPF 3 abzweigt, und mit einem zweiten Abzweigungskanal 52 versehen, der von dem Abgaskanal 22 direkt stromabwärtig von dem DPF 3 abzweigt. Ein Druckdifferenzsensor 5 ist zwischen den Abzweigungskanälen 51 und 52 angeordnet. Der Druckdifferenzsensor 5 misst die Druckdifferenz von dem Abgas zwischen der Einlassseite und der Auslassseite von dem DPF 3, das durch die Abzweigungskanäle 51 und 52 eingeleitet wird, und gibt die Druckdifferenz zu der ECU 6 aus. Die Druckdifferenz erhöht sich, wenn die Menge an in dem DPF 3 eingefangenen Abgaspartikeln zunimmt und der Druckverlust zunimmt.
Zusätzlich zu den Abgabesignalen von den Luftströmungsmesseinrichtung 12, den Temperatursensoren 41 und 42 und dem Druckdifferenzsensor 5 werden verschiedene andere Signale, die die Betriebszustände anzeigen, in die ECU 6 eingegeben. Beispielsweise wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors von einem Abgabesignal eines Drehzahlsensors 61 von dem Verbrennungsmotor erhalten und die Gaspedalposition wird aus einem Abgabesignal von einem Gaspedalpositionssensor 62 erhalten. Die ECU 6 berechnet eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1, der aus den Abgabesignalen der verschiedenen Sensoren erhalten wird, und regelt dadurch mit Rückführung eine (nicht dargestellte) Einspritzeinrichtung und dergleichen.
Die ECU 6 berechnet eine Ablagerungsmenge an Abgaspartikeln und steuert die Regenerierung von dem DPF 3 auf der Grundlage des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors 1, der von dem Motordrehzahlsensor 61 und dem Gaspedalpositionssensor 62 erhalten wird, der Einlassmenge, die durch die Luftströmungsmesseinrichtung 12 gemessen wird, oder der Druckdifferenz über den DPF 3, die durch den Druckdifferenzsensor 5 gemessen wird. Im Allgemeinen umfassen die Komponenten der in dem DPF 3 abgelagerten Abgaspartikel zwei Arten an Komponenten, dass heißt, eine organische in einem Lösungsmittel lösliche Komponente (ein löslicher organischer Anteil: SOF) und eine feste Kohlenstoffkomponente (Ruß). Der SOF wird aus unverbranntem Kraftstoff oder Öl erzeugt und enthält hauptsächlich Kohlenwasserstoff. Der SOF verbrennt bei einer niedrigen Temperatur von ungefähr 250°C. Der Ruß wird erzeugt durch ein Karbonisieren von Kraftstoff bei hoher Temperatur und er besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff. Der Ruß verbrennt bei einer hohen Temperatur von 600°C oder höher.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden, um nachteilhafte Effekte aufgrund einer übermäßigen Ablagerung von dem SOF zu vermeiden, eine Ablagerungsmenge von dem SOF und eine Ablagerungsmenge von dem Ruß separat abgeschätzt. Beseitigungsausführungsablagerungsmengen (d.h. eine Ablagerungsmenge, bei der eine Beseitigung ausgeführt wird) M1 und M2 werden jeweils für die abgeschätzten Ablagerungsmengen von dem SOF und dem Ruß eingestellt, um zu bestimmen, ob ein Ausführen von einer Regenerationsbehandlung von dem DPF 3 erforderlich ist. Eine SOF-Beseitigungsbehandlung wird dann ausgeführt, wenn die SOF-Ablagerungsmenge gleich wie oder größer als die Beseitigungsausführungsablagerungsmenge M1 wird. Eine Rußbeseitigungsbehandlung wird dann ausgeführt, wenn die Rußablagerungsmenge gleich wie oder größer als die Beseitigungsausführungsablagerungsmenge M2 wird. Die SOF-Beseitigungsbehandlung wird ausgeführt, indem die Temperatur von dem DPF 3 bis über die Temperatur erhöht wird, die ein Verbrennen des SOF ermöglicht (beispielsweise 250°C oder höher). Die Rußbeseitigungsbehandlung wird ausgeführt, indem die Temperatur von dem DPF 3 bis über die Temperatur erhöht wird, bei der ein Verbrennen von dem Ruß ermöglicht wird (beispielsweise 600°C oder höher). Das Ausführen von der SOF-Beseitigungsbehandlung hat gegenüber dem Ausführen der Rußbeseitigungsbehandlung eine Priorität erhalten, um ein Übermaß der SOF-Ablagerungsmenge zu vermeiden. Somit wird der Ruß sicher verbrannt.
Als Maßnahmen zum Erhöhen der Temperatur von dem DPF 3 können gut bekannte Verfahren zum Erwärmen des Abgases aufgegriffen werden. Beispielsweise kann, wenn die Einspritzeinrichtung den Kraftstoff einspritzt, die Einspritzzeit verzögert werden, um eine Wärmezykluseffizienz zu verringern und die Abwärme zu erhöhen. Alternativ kann eine Nacheinspritzung ausgeführt werden, um unverbrannten Kraftstoff zu dem Abgaskanal 2 zu liefern. Alternativ kann ein Einlassdrosselventil zu einer Position gesteuert werden, die näher zu einer geschlossenen Position als üblich ist.
2 zeigt die Steuervorgänge, die durch die ECU 6 im Hinblick auf die Regenerationsbehandlung von dem DPF 3 ausgeführt werden. Zunächst wird bei dem Schritt S100 die Einlassluftmenge, die DPF-Temperatur, die Druckdifferenz, die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Gaspedalposition von den Abgabesignalen der verschiedenen Sensoren wie beispielsweise die Luftströmungsmesseinrichtung 12, die Temperatursensoren 41 und 42, der Druckdifferenzsensor 5, der Motordrehzahlsensor 61 und der Gaspedalpositionssensor 62 gelesen. Die Einlassluftmenge wird als eine Massenströmungsmenge bei diesem Ausführungsbeispiel gelesen.
Bei dem Schritt S101 wird eine Rußablagerungsmenge MSOOT auf der Grundlage der Sensorausgabesignale abgeschätzt, die bei dem Schritt 100 eingelesen worden sind. Beispielsweise kann die Rußablagerungsmenge MSOOT abgeschätzt werden durch eine Kombination aus einem Verfahren zum Abschätzen der Menge aus einer Beziehung zwischen der Druckdifferenz ΔP über den DPF 3 und der Rußablagerungsmenge MSOOT in Bezug auf die Abgasströmungsmenge FEX und einem Verfahren zum Abschätzen der Menge durch ein Integrieren einer Differenz zwischen der Rußablagerungsmenge DSOOT, die von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird, und einer Rußverbrennungsmenge, die in dem DPF 3 verbrannt wird. Eine Beziehung zwischen der Druckdifferenz ΔP über den DPF 3 und der Rußablagerungsmenge MSOOT in Bezug auf die Abgasströmungsmenge FEX ist in 3 dargestellt. Eine Beziehung von der Russabgabemenge DSOOT gegenüber der Drehzahl RPM des Verbrennungsmotors und dem Motorabgabemoment ist in 4 dargestellt. Eine durchgehende Linie MAX in 4 zeigt das maximale Motorabgabemoment. Eine Beziehung zwischen einer Rußverbrennungsgeschwindigkeit VSOOT und der Temperatur TDPF von dem DPF ist in 5 dargestellt. Im Allgemeinen hat das erstgenannte Verfahren auf der Grundlage eines tatsächlichen Messwertes eine höhere Abschätzgenauigkeit als das letztgenannte Verfahren. Jedoch wird das erstgenannte Verfahren in Abhängigkeit von den Betriebszuständen weniger genau. Daher sollte das erstgenannte Verfahren vorzugsweise lediglich dann angewendet werden, wenn die Abschätzgenauigkeit hoch ist (beispielsweise wenn die Abgasströmungsmenge groß ist und der Motor sich in einer konstanten Betriebszeitspanne befindet), und das letztgenannte Verfahren sollte vorzugsweise in den anderen Fällen angewendet werden. Die Abschätzung kann unter Verwendung von irgendeinem der beiden Verfahren ausgeführt werden.
In einer Beziehung zwischen der Druckdifferenz ΔP über den DPF 3 und der Rußablagerungsmenge MSOOT, die in 3 gezeigt ist, zeigt jede der Kurven in 3 die Abgasströmungsmenge FEX und die Druckdifferenz ΔP, die die gleiche Rußablagerungsmenge MSOOT vorsehen. Wenn die Abgasströmungsmenge FEX konstant ist, nimmt die Druckdifferenz ΔP zu, wenn die Rußablagerungsmenge MSOOT zunimmt. Diese Beziehung ist zuvor in einem ROM der ECU 6 als eine Tabelle gespeichert worden. Somit wird die Rußablagerungsmenge MSOOT auf der Grundlage der Einlassluftströmungsmenge, die durch die Luftströmungsmesseinrichtung 12 gemessen wird, und der Druckdifferenz ΔP über den DPF 3, die durch den Druckdifferenzsensor 5 gemessen wird, berechnet. Die Abgasströmungsmenge FEX wird berechnet, indem die Einlassluftströmungsmenge als eine Massenstrommenge in eine Volumenstrommenge auf der DPF-Temperatur TDPF und der Druckdifferenz ΔP umgewandelt wird.
Wie dies in 3 gezeigt ist, nimmt die Druckdifferenz ΔP ab, wenn die Abgasströmungsmenge FEX für die gleiche Rußablagerungsmenge MSOOT abnimmt. Die Druckdifferenz ΔP schwankt wahrscheinlich in einer Übergangsbetriebszeitspanne, wenn die Abgasströmungsmenge FEX schwankt. In derartigen Fällen ist die Abschätzung durch das letztgenannte Verfahren genauer. Wie dies in 4 gezeigt ist, gibt es eine Wechselbeziehung zwischen der Russabgabemenge DSOOT, die von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird, zu der Verbrennungsmotordrehzahl RPM und dem Abgabemoment. Die Russabgabemenge DSOOT pro Zeiteinheit nimmt zu, wenn die Motordrehzahl RPM oder das Abgabemoment zunehmen. Daher wird diese Beziehung zuvor in Form einer Tabelle gespeichert, um die Russabgabemenge DSOOT auf der Grundlage von Messwerten von dem Motordrehzahlsensor 61 und dem Gaspedalpositionssensor 62 zu berechnen. Wie in dies in 5 gezeigt ist, beginnt, wenn die DPF-Temperatur TDPF eine vorbestimmte Temperatur überschreitet, die Verbrennung von dem Ruß, und die Rußverbrennungsgeschwindigkeit VSOOT nimmt zu, wenn die DPF-Temperatur TDPF zunimmt. Demgemäß wird die Rußverbrennungsmenge in dem DPF 3 aus der DPF-Temperatur TDPF, die durch die Temperatursensoren 41, 42 erhalten wird, auf der Grundlage von dieser Beziehung berechnet. Die Differenz zwischen der Rußverbrennungsmenge und der Russabgabemenge DSOOT wird integriert, um die Rußablagerungsmenge MSOOT abzuschätzen.
Bei dem Schritt S102 wird eine SOF-Beseitigungsausführablagerungsmenge M1, bei der eine SOF-Beseitungsbehandlung erforderlich ist, aus der Rußablagerungsmenge MSOOT, die bei dem Schritt S101 abgeschätzt wird, auf der Grundlage von 11 berechnet. Dieser Prozess wird ausgeführt, um eine Beseitigungsbehandlung von dem SOF bei einer frühzeitigen Stufe auszuführen und eine schnelle Zunahme der DPF-Temperatur TDPF zu vermeiden, da die DPF-Temperatur TDPF wahrscheinlich schnell aufgrund der Verbrennung von dem SOF ansteigt, wenn die Rußablagerungsmenge MSOOT groß wird. Die SOF-Beseitigungsausführablagerungsmenge M1 wird auf einen kleineren Wert eingestellt, wenn die Rußablagerungsmenge MSOOT zunimmt, wie dies in 11 gezeigt ist. Nachstehend ist dieses Verfahren unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 erläutert.
8 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von der Änderung der DPF-Temperatur während einer Beschleunigungsbetriebszeitspanne, wobei ein Vergleich zwischen einem Fall mit einer geringfügigen SOF-Ablagerungsmenge und einem Fall einer großen SOF-Ablagerungsmenge zu einem Zeitpunkt gezeigt ist, bei dem die Rußablagerungsmenge groß ist. In 8 ist mit dem Symbol V die Fahrzeuggeschwindigkeit gezeigt. In dem Fall einer großen SOF-Ablagerungemenge verbrennt das SOF, und der Ruß verbrennt schnell aufgrund der Verbrennung von dem SOF als ein Brandherd, wenn die Abgastemperatur die SOF-Verbrennungstemperatur TSOF überschreitet, bei der das SOF verbrennt, während der Beschleunigungsbetriebszeitspanne. Als ein Ergebnis nimmt die DPF-Temperatur TDPF schnell zu und überschreitet die zulässige Temperatur Ta, wie dies durch eine durchgehende Linie „a“ in 8 dargestellt ist. Da der SOF bei einer relativ niedrigen Temperatur von 250°C oder höher verbrennt, kann dieses Problem ohne weiteres nicht nur bei einem speziellen Betriebszustand sondern auch sogar bei einem normalen Beschleunigungsvorgang auftreten. Jedoch nimmt sogar in dem Fall, bei dem eine große Menge an Ruß in ähnlicher Weise abgelagert ist, die DPF-Temperatur TDPF nicht bis über die zulässige Temperatur Ta zu, wenn die SOF-Ablagerungsmenge gering ist, wie dies durch eine durchgehende Linie „b“ in 8 gezeigt ist. Dies ist der Fall, weil die Rußverbrennungstemperatur, bei der der Ruß verbrennt, relativ hoch ist, und der Ruß nicht bei einer normalen Betriebssituation verbrennt sondern dann, wenn der SOF als eine Brandquelle wirksam ist.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm der DPF-Temperatur TDPF während einer Beschleunigungsperiode in einem Fall einer großen SOF-Ablagerungsmenge, wobei der Vergleich zwischen einem Fall mit einer geringen Rußablagerungsmenge und dem Fall einer hohen Rußablagerungsmenge gezeigt ist. In dem Fall einer hohen Rußablagerungsmenge verbrennt der SOF und der Ruß verbrennt schnell aufgrund der Verbrennung von dem SOF als eine Brandquelle, wenn die Abgastemperatur die SOF-Verbrennungstemperatur TSOF während einer Fahrzeugsbeschleunigungszeitspanne überschreitet. Als ein Ergebnis nimmt die DPF-Temperatur TDPF schnell zu und überschreitet die zulässige Temperatur Ta, wie dies durch die durchgehende Linie „c“ in 9 gezeigt ist. Da der SOF bei einer relativ niedrigen Temperatur von 250°C oder höher verbrennt, kann dieses Ereignis mit Leichtigkeit nicht nur bei einem speziellen Betriebszustand sondern auch sogar in einem normalen Beschleunigungszustand auftreten. Die DPF-Temperatur TDPF überschreitet nicht die zulässige Temperatur Ta, wenn die Rußablagerungsmenge gering ist, wie dies durch die durchgehende Linie „d“ gezeigt ist, selbst wenn eine große Menge an SOF in ähnlicher Weise abgelagert ist. Dies ist der Fall, weil die Rußverbrennung nicht durch die Verbrennung von dem SOF herbeigeführt wird, sogar wenn der SOF in diesem Fall verbrennt.
10 zeigt eine grafische Darstellung der höchsten DPF-Temperatur HTDPF während einer Beschleunigungsbetriebszeitspanne. Die höchste DPF-Temperatur HTDPF nimmt zu, wenn die SOF-Ablagerungsmenge MSOF zunimmt. Die höchste DPF-Temperatur HTDPF überschreitet die zulässige Temperatur Ta nicht, wenn die Rußablagerungsmenge MSOOT gering ist, wie dies durch eine durchgehende Linie „f“ in 10 gezeigt ist. Jedoch dient die Wärme, die aufgrund der SOF-Verbrennung erzeugt wird, als eine Brandquelle, die eine schnelle Verbrennung von dem Ruß bewirkt, wenn die Rußablagerungsmenge MSOOT groß ist. Daher ergibt sich eine Möglichkeit dahingehend, dass der DPF 3 auf eine anormal hohe Temperatur erwärmt wird. Wenn die Temperatur von dem DPF 3 die zulässige Temperatur Ta überschreitet, wie dies durch die durchgehende Linie „e“ in 10 gezeigt ist, ergibt sich eine Möglichkeit dahingehend, dass der DPF 3 oder der Katalysator an der Oberfläche von dem DPF 3 beschädigt wird.
11 zeigt eine Beziehung zwischen der Rußablagerungsmenge MSOOT und der SOF-Beseitigungsausführablagerungsmenge M1, bei der die Regenerierung sicher ausgeführt werden kann. Die SOF-Beseitigung wird dann ausgeführt, wenn eine relativ geringe Menge von dem SOF in dem Fall abgelagert wird, bei dem die Rußablagerungsmenge MSOOT groß ist.
Bei dem Schritt S103 wird eine Rußbeseitigungsausführablagerungsmenge M2 berechnet, bei der die Rußbeseitigung erforderlich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Rußbeseitigungsausführablagerungsmenge M2 bei einem vorbestimmten konstanten Wert eingestellt.
Bei dem Schritt S104 wird die SOF-Ablagerungsmenge MSOF auf der Grundlage der Sensorabgabesignale, die bei dem Schritt S100 eingelesen worden sind, abgeschätzt. Beispielsweise steht, wie dies in 6 gezeigt ist, die von dem Verbrennungsmotor 1 abgegebene SOF-Abgabemenge DSOF in Wechselbeziehung mit der Drehzahl RPM des Verbrennungsmotors und dem Abgabemoment. Die SOF-Abgabemenge DSOF pro Zeiteinheit nimmt ab, wenn die Motordrehzahl RPM oder das Abgabemoment zunimmt. Wie dies in 7 gezeigt ist, beginnt, wenn die DPF-Temperatur TDPF eine vorbestimmte Temperatur überschreitet, die Verbrennung von dem SOF, und die SOF-Verbrennungsgeschwindigkeit VSOF nimmt zu, wenn die DPF-Temperatur TDPF zunimmt. Diese Beziehung wird zuvor tabellarisch gespeichert, um die SOF-Abgabemenge DSOF zu berechnen auf der Grundlage von Messwerten von dem Motordrehzahlsensor 61 und dem Gaspedalpositionssensor 62. Die in dem DPF 3 verbrannte SOF-Verbrennungsmenge wird aus der DPF-Temperatur TDPF, die durch die Temperatursensoren 41 und 42 erhalten wird, auf der Grundlage von dieser Beziehung berechnet. Eine Differenz zwischen der SOF-Verbrennungsmenge und der SOF-Abgabemenge DSOF wird integriert, um die SOF-Ablagerungsmenge MSOF abzuschätzen.
Die SOF-Abgabemenge DSOF von dem Verbrennungsmotor 1 ändert sich in Übereinstimmung mit dem Erwärmungszustand des Verbrennungsmotors 1. Die SOF-Abgabemenge DSOF wird dann hoch, wenn der Verbrennungsmotor nicht ausreichend sofort nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 erwärmt wird. Daher kann die SOF-Abgabemenge DSOF genauer erhalten werden, indem eine Korrektur für das Erhöhen des Wertes DSOF, siehe 6, ausgeführt wird, wenn die Motorkühlwassertemperatur abnimmt.
Die SOF-Abgabemenge DSOF ändert sich in Übereinstimmung mit der Abgasrezirkulationsmenge (EGR-Menge), das heißt eine Menge an Abgas, die von dem Abgassystem in das Einlasssystem rezirkuliert. Die SOF-Abgabemenge DSOF nimmt zu, wenn die EGR-Menge zunimmt. Daher kann die SOF-Abgabemenge DSOF genauer erhalten werden, indem eine Korrektur für die Zunahme von dem Wert DSOF, siehe 6, ausgeführt wird, wenn die EGR-Menge zunimmt.
Bei dem Schritt S105 wird bestimmt, ob die SOF-Ablagerungsmenge MSOF, die bei dem Schritt S104 abgeschätzt worden ist, die bei dem Schritt S102 berechnete SOF-Beseitigungsausführablagerungsmenge M1 erreicht.
Wenn die Antwort bei dem Schritt S105 „JA“ lautet, geht der Ablauf zu dem Schritt S106 weiter. Bei dem Schritt S106 wird die SOF-Beseitigungsbehandlung durch ein bekanntes Verfahren ausgeführt, wie beispielsweise ein Verzögern der Kraftstoffeinspritzzeit oder ein Ausführen einer Nacheinspritzung. Die Behandlungstemperatur wird bei einer relativ niedrigen Temperatur (beispielsweise 250°C) eingestellt, bei der der Ruß nicht verbrennt, sondern der SOF verbrennt. Die Temperatur von dem DPF 3 wird auf die Behandlungstemperatur oder oberhalb der Behandlungstemperatur erhöht, um den SOF zu verbrennen und zu beseitigen.
Nach dem Ausführen des Schrittes S106 oder wenn die Antwort bei dem Schritt S105 „NEIN“ lautet, geht der Ablauf zu dem Schritt S107 weiter. Bei dem Schritt S107 wird bestimmt, ob die Rußablagerungsmenge MSOOT, die bei dem Schritt S101 abgeschätzt worden ist, die Rußbeseitigungsausführablagerungsmenge M2, die bei dem Schritt S103 berechnet worden ist, erreicht.
Wenn bei dem Schritt S107 die Antwort „JA“ lautet, geht der Ablauf zu dem Schritt S108 weiter. Bei dem Schritt S108 wird die Rußbeseitungsbehandlung durch ein bekanntes Verfahren ausgeführt, wie beispielsweise ein Verzögern der Kraftstoffeinspritzzeit oder ein Ausführen der Nacheinspritzung. Die Behandlungstemperatur wird bei einer relativ hohen Temperatur (beispielsweise 600°C) eingestellt, bei der der Ruß verbrennt. Die Temperatur von dem DPF 3 wird auf die oder über die Behandlungstemperatur erhöht, um den Ruß zu verbrennen und zu beseitigen.
Nach dem Ausführen des Schritts S108 oder wenn die Antwort bei dem Schritt S107 „NEIN“ lautet, endet der Ablauf und kehrt zurück.
12 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von den Effekten des Ausführungsbeispiels in dem Fall, bei dem eine Regenerationsbehandlung von dem DPF 3 auf der Grundlage des Ablaufdiagrammes von 2 ausgeführt wird.
In 12 nimmt die Rußablagerungsmenge MSOOT und die SOF-Ablagerungsmenge MSOF bei dem DPF 3 zu, wenn die Fahrzeugfahrzeit, die durch die Abszissenachse dargestellt ist, voranschreitet. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Rußablagerungsmenge MSOOT und die SOF-Ablagerungsmenge MSOF separat abgeschätzt. Es wird jederzeit bestimmt, ob die SOF-Ablagerungsmenge MSOF die eingestellte SOF-Beseitigungsausführablagerungsmenge M1 erreicht, oder ob die Rußablagerungsmenge MSOOT die Rußbeseitigungsausführmenge M2 erreicht. Bei dem in 12 gezeigten Beispiel überschreitet die SOF-Ablagerungsmenge MSOF die SOF-Beseitigungsausführablagerungsmenge M1 bei dem Zeitpunkt t1, und die SOF-Beseitigungsbehandlung wird ausgeführt. Mit „FSOF“ in 12 ist eine SOF-Beseitigungsausführmarke gezeigt. Diese Behandlung endet bei dem Zeitpunkt t2. Da die SOF-Beseitigungsbehandlung bei einer niedrigen Temperatur (ungefähr 250°C oder höher) ausgeführt wird, wird der Ruß nicht verbrannt, sondern seine Ablagerung wird fortgesetzt. Dann überschreitet bei einem Zeitpunkt t3 die Rußablagerungsmenge MSOOT die Rußbeseitigungsausführablagerungsmenge M2, und die Rußbeseitigungsbehandlung wird ausgeführt. Mit „FSOOT“ in 12 ist die Rußbeseitigungsausführmarke gezeigt.
Bei der Technologie des Standes der Technik ist es schwierig, die SOF-Menge von den Abgaspartikeln abzuschätzen. Bei der Technologie des Standes der Technik werden die Abgaspartikel, die den SOF und den Ruß enthalten, zusammen als eine Abgaspartikelablagerungsmenge berechnet, ohne zwischen dem SOF und dem Ruß zu unterscheiden, und der DPF 3 wird dann regeneriert, wenn die Abgaspartikelablagerungsmenge einen vorbestimmten Wert überschreitet. Daher gibt es eine Möglichkeit dahingehend, dass die SOF-Ablagerungsmenge zunimmt, um eine schnelle Verbrennung von dem Ruß herbeizuführen, oder eine Regenerationsbehandlung von dem DPF 3 häufig ausgeführt wird, so dass sich der Kraftstoffverbrauch verschlechtert.
Im Gegensatz dazu werden bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Ruß und der SOF separat behandelt, dass heißt, die Rußablagerungsmenge und die SOF-Ablagerungsmenge werden separat abgeschätzt, und die Rußbeseitigungsbehandlung und die SOF-Beseitigungsbehandlung werden separat ausgeführt. Daher kann die Regenerationsbehandlung von dem DPF 3 bei geeigneter zeitlicher Abstimmung ausgeführt werden, um die nachteilhaften Effekte aufgrund der übermäßigen Ablagerung von insbesondere dem SOF zu vermeiden. Als ein Ergebnis ist die Sicherheit verbessert.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt sein, sondern kann in vielen anderen Weisen ausgeführt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Der Dieselpartikelfilter (DPF) 3 zum Einfangen der Abgaspartikel befindet sich in einem Abgaskanal 2 des Dieselmotors 1. Die Ablagerungsmengen des löslichen organischen Anteils (SOF) als organisch in einem Lösungsmittel lösliche Komponente und von dem Ruß als feste Kohlenstoffkomponente der Abgaspartikelkomponenten, die sich in dem DPF 3 ablagern, werden jeweils abgeschätzt. Wenn die SOF-Ablagerungsmenge eine SOF-Beseitigungsausführablagerungsmenge erreicht, wird der DPF 3 auf die relativ niedrige SOF-Verbrennungstemperatur oder darüber erwärmt, um eine SOF-Beseitigungsbehandlung auszuführen. Wenn die Rußablagerungsmenge die Rußbeseitigungsausführablagerungsmenge erreicht, wird der DPF 3 auf die relativ hohe Rußverbrennungstemperatur oder darüber erwärmt, um die Rußbeseitigungsbehandlung ausführen. Die SOF-Beseitigungsbehandlung wird ausgeführt, bevor der SOF übermäßig wird. Somit wird eine schnelle Verbrennung von dem Ruß aufgrund der Verbrennung des SOF verhindert.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) mit einem Partikelfilter (3), der sich in einem Abgaskanal (2) befindet, durch den von dem Verbrennungsmotor (1) abgegebenes Abgas strömt, um in dem Abgas enthaltene Abgaspartikel einzufangen, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung die in dem Partikelfilter (3) abgelagerten Abgaspartikel bei vorbestimmter zeitlicher Abstimmung beseitigt, um den Partikelfilter (3) zu regenerieren, gekennzeichnet durch eine erste Abschätzvorrichtung (S104), die eine Ablagerungsmenge eines löslichen organischen Anteils als eine organische in einem Lösungsmittel lösliche Komponente der Abgaspartikelkomponenten, die in dem Partikelfilter (3) abgelagert werden, abschätzt; eine zweite Abschätzvorrichtung (S101), die eine Ablagerungsmenge von Ruß als eine feste Kohlenstoffkomponente von den in dem Partikelfilter (3) abgelagerten Abgaspartikelkomponenten abschätzt; eine Regenerationsbestimmungsvorrichtung (S102, S103, S105, S107), die bestimmt, ob eine Beseitigungsbehandlung von dem löslichen organischen Anteil oder dem Ruß aus dem Partikelfilter (3) erforderlich ist, auf der Grundlage einer Abschätzung der Ablagerungsmenge, die durch die erste Abschätzvorrichtung (S104) oder die zweite Abschätzvorrichtung (S101) abgeschätzt wird; und eine Regenerationsbehandlungsvorrichtung (S106, S108), die die Temperatur von dem Partikelfilter (3) auf die oder über die Verbrennungstemperatur des löslichen organischen Anteils oder des Rußes erhöht, um den Partikelfilter (3) zu regenerieren, wenn bestimmt wird, dass die Beseitigungsbehandlung von dem löslichen organischen Anteil oder dem Ruß erforderlich ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Regenerationsbestimmungsvorrichtung (S102, S103, S105, S107) folgendes aufweist: eine erste Beseitigungsabschätzvorrichtung (S102, S105), die bestimmt, dass die Beseitigungsbehandlung von dem löslichen organischen Anteil erforderlich ist, wenn der Abschätzwert von der Ablagerungsmenge, die durch die erste Abschätzvorrichtung (S104) abgeschätzt wird, gleich wie oder größer als eine erste voreingestellte Menge wird; und eine zweite Beseitigungsabschätzvorrichtung (S103, S107), die bestimmt, dass die Rußbeseitigungsbehandlung erforderlich ist, wenn der Abschätzwert der Ablagerungsmenge, die durch die zweite Abschätzvorrichtung (S101) abgeschätzt wird, gleich wie oder größer als eine zweite voreingestellte Menge wird.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die erste Abschätzvorrichtung (S104) eine Menge des löslichen organischen Anteils, der von dem Verbrennungsmotor (1) in den Abgaskanal (2) abgegeben wird, und eine Menge des löslichen organischen Anteils, der in dem Partikelfilter (3) verbrannt wird, berechnet und die verbrannte Menge von der abgegebenen Menge subtrahiert, um die Ablagerungsmenge von dem löslichen organischen Anteil abzuschätzen.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Abschätzvorrichtung (S101) die Ablagerungsmenge von dem Ruß abschätzt durch ein Verfahren zum Abschätzen der Ablagerungsmenge auf der Grundlage der Druckdifferenz zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite von dem Partikelfilter (3) und einer Abgasströmungsmenge und / oder ein Verfahren zum Abschätzen der Ablagerungsmenge auf der Grundlage einer Wertes, der vorgesehen wird durch ein Subtrahieren einer Menge von dem Ruß, der in dem Partikelfilter (3) verbrannt wird, von einer Menge von dem Ruß, der von dem Verbrennungsmotor (1) abgegeben wird.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Beseitigungsbestimmungsvorrichtung (S102, S105) eine Einstellvorrichtung (S102) hat, die die erste voreingestellte Menge in Übereinstimmung mit der Ablagerungsmenge von dem Ruß, die durch die zweite Abschätzvorrichtung (S101) abgeschätzt wird, ändert und die erste voreingestellte Menge bei einem geringeren Wert einstellt, wenn die Ablagerungsmenge von dem Ruß zunimmt.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Regenerationsbehandlungsvorrichtung (S106, S108) eine erste Beseitigungsbehandlungsvorrichtung (S106), die die Temperatur von dem Partikelfilter (3) auf eine Temperatur zur Beseitigungsbehandlung des löslichen organischen Anteils erhöht zum Zwecke der Beseitigungsbehandlung des löslichen organischen Anteils, und eine zweite Beseitigungsbehandlungsvorrichtung (S108) hat, die die Temperatur von dem Partikelfilter (3) auf eine Rußbeseitigungsbehandlungstemperatur erhöht zum Zwecke der Beseitigungsbehandlung des Rußes.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die erste Beseitigungsbehandlungsvorrichtung (S106) die Temperatur von dem Partikelfilter (3) auf eine Temperatur für eine Beseitigungsbehandlung von dem löslichen organischen Anteil erhöht, die niedriger als die Rußbeseitigungsbehandlungstemperatur ist, die durch die zweite Beseitigungsbehandlungsvorrichtung (S108) erhalten wird.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Regenerationsbehandlungsvorrichtung (S106, S108) die Beseitigungsbehandlung von dem löslichen organischen Anteil mit der ersten Beseitigungsbehandlungsvorrichtung (S106) mit einer Priorität gegenüber der Beseitigungsbehandlung von dem Ruß, die durch die zweite Beseitigungsbehandlungsvorrichtung (S108) ausgeführt wird, ausführt; und die zweite Beseitigungsbehandlungsvorrichtung (S108) die Beseitigungsbehandlung von dem Ruß lediglich dann ausführt, wenn abgeschätzt worden ist, dass die Ablagerungsmenge von dem löslichen organischen Anteil geringer als ein vorbestimmter Wert ist.