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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasemissionssteuersystem
für einen
Verbrennungsmotor, der mit einem Partikelfilter versehen ist, um
in dem Abgas des Verbrennungsmotors enthaltene Partikelstoffe zu
entfernen, und genauer gesagt kann das System den Partikelfilter
regenerieren.
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In
modernen Dieselverbrennungsmotoren, die in Fahrzeugen montiert sind,
ist ein Partikelfilter so im Verlauf eines Abgasrohrs eingebaut,
dass Partikelstoffe so angesammelt werden, dass die in einem Abgas
enthaltenen Partikelstoffe verringert werden.
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Der
Partikelfilter ist im Allgemeinen aus poröser Keramik hergestellt, die
eine Vielzahl von Abgaskanälen
besitzt. Wenn das Abgas durch die porösen Filterwände strömt, die die Abgaskanäle trennen, werden
die Partikelstoffe absorbiert und angesammelt. Falls die in dem
Partikelfilter angesammelten Partikelstoffe in dem Partikelfilter
weiter angesammelt werden, kann sich ein Druckverlust in dem Partikelfilter
vergrößern und
die Verbrennungsmotoreffizienz verringern. Daher wird der Partikelfilter
durch Verbrennen der Partikelstoffe zu gegebener Zeit regeneriert.
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Insbesondere
trägt der
Partikelfilter einen Oxidationskatalysator in sich. Bei einer Regeneration des
Partikelfilters wird eine Kraftstoffnacheinspritzung so nach einer
Kraftstoffhaupteinspritzung durchgeführt, dass der Partikelfilter
mit unverbranntem HC (Kohlenwasserstoff) versorgt wird. Dann wird die Innentemperatur
des Partikelfilters durch eine Katalyse des unverbrannten HC so
erhöht,
dass die in dem Partikelfilter befindlichen Partikelstoffe verbrannt
und entfernt werden (beispielhafter Verweis auf das Dokument US-2003-0230078-A1
und sein Gegenstück
JP-2004-019496-A).
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Bei
dem vorstehend genannten Abgasemissionssteuersystem gemäß dem Dokument US-2003-0230078-A1
und seinem Gegenstück JP-2004-019496-A
wird der HC durch den in dem Partikelfilter getragenen Katalysator
bei einer normalen Regeneration des Partikelfilters verbrannt. Somit steigt,
wie dies in der 2 gezeigt
ist, eine Abgastemperatur auf eine Verbrennungstemperatur der Partikelstoffe,
so dass die in dem Partikelfilter befindlichen Partikelstoffe verbrannt
und entfernt werden.
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Allerdings
erfolgt, wie dies in der 2 gezeigt
ist, bei der normalen Regeneration des Partikelfilters die Katalyse
des unverbrannten HC, das durch die Nacheinspritzung zugeführt wird,
an einem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters nicht ausreichend.
Somit steigt die Abgastemperatur nicht ausreichend, um die Partikelstoffe
zu verbrennen, so dass einige der in dem vorderen Endabschnitt angesammelten
Partikelstoffe unverbrannt zurückbleiben.
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Falls
sich dieses Problem fortsetzt, tritt in dem vorderen Endabschnitt
des Partikelfilters ein Regenerationsdefizit auf. Insbesondere sammeln
sich, wie dies in der 3 gezeigt
ist, die Partikelstoffe in dem vorderen Endabschnitt so an, dass
die Abgaskanäle
in dem Partikelfilter verstopft werden. Das Verstopfen kann einen
Druckverlust in dem Partikelfilter vergrößern und die Abgabeleistung
des Verbrennungsmotors verringern.
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Falls
ein Regenerationsvorgang bei dem Partikelfilter, bei dem die Partikelstoffe
in dem vorderen Endabschnitt dicht angesammelt sind, ausgeführt wird,
können
die dicht angesammelten Partikelstoffe so schnell verbrannt werden,
dass ein übermäßig großer Temperaturanstieg
verursacht wird, so dass der Partikelfilter beschädigt wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der voranstehend beschriebenen
Sachverhalte gemacht und hat die Aufgabe, ein Abgasemissionssteuersystem
für einen
Verbrennungsmotor vorzusehen, das Fehlfunktionen verhindern kann,
die durch die in einem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters angesammelten
Partikelstoffe verursacht werden, und insbesondere, ein System vorzusehen,
das eine Abgabeleistungsverringerung des Verbrennungsmotors infolge
eines Druckverlustanstiegs in dem Partikelfilter verhindern kann,
einen Bruch des Partikelfilters infolge eines übermäßigen Temperaturanstiegs beim
Regenerieren des Partikelfilters verhindern kann, etc.
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Das
Abgasemissionssteuersystem hat einen Partikelfilter, eine Filterregenerationsvorrichtung, eine
Vorrichtung zum Erfassen, ob die vordere Seite des Filters verstopft
ist (Filtervorderseiten-Verstopfungs-Erfassungsvorrichtung), und
eine Filterregenerations-Steuervorrichtung. Der Partikelfilter sammelt in
einem Abgas des Verbrennungsmotors enthaltene Partikelstoffe. Die
Filterregenerationsvorrichtung regeneriert den Filter durch Verbrennen
der in dem Partikelfilter angesammelten Partikelstoffe. Die Filtervorderseiten-Verstopfungs-Erfassungsvorrichtung
bestimmt, ob ein vorderer Endabschnitt des Partikelfilters durch
die Partikelstoffe verstopft ist. Die Filterregenerations-Steuervorrichtung
steuert die Filterregenerationsvorrichtung so, dass eine Regeneration
der Vorderseite so durchgeführt
wird, dass die in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters
angesammelten Partikelstoffe entfernt werden, wenn die Filtervorderseiten-Verstopfungs-Erfassungsvorrichtung bestimmt,
dass der vordere Endabschnitt des Partikelfilters verstopft ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ebenso wie
die Arbeitsweisen und die Funktion der zugehörigen Teile aus einer Betrachtung
der folgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und
der Zeichnungen verständlich,
die allesamt einen Teil dieser Anmeldung bilden.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Verbrennungsmotors
zeigt, der ein Abgasemissionssteuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung besitzt;
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2 ist
eine Darstellung, die eine Temperaturverteilungscharakteristik eines
Abgases entlang einer axialen Richtung eines Partikelfilters des
Abgasemissionssteuersystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die einen Ansammlungszustand der Partikelstoffe in einem vorderen
Endabschnitt des Partikelfilters des Abgasemissionssteuersystems
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4A ist
eine Darstellung, die ein Kraftstoffeinspritzschema bei einer normalen
Regeneration durch das Abgasemissionssteuersystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4B ist
eine Darstellung, die ein Kraftstoffeinspritzschema bei einer Regeneration
eines vorderen Endabschnitts durch das Abgasemissionssteuersystem
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Regenerationssteuervorgang für einen
vorderen Endabschnitt durch das Abgasemissionssteuersystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das einen Grenzwert für die Bestimmung einer Partikelstoffverstopfung
in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters des Abgasemissionssteuersystems
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Berechnungsvorgang einer Partikelstoffanstiegsrate durch
das Abgasemissionssteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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8 ist
eine Darstellung, die einen charakteristischen Wert einer Partikelstoffansammlung
in dem vorderen Endabschnitt des Abgasemissionssteuersystems relativ
zu einer Partikelstoffansammlungsmenge in dem vorderen Endabschnitt
des Abgasemissionssteuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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9 ist
eine Darstellung, die eine Partikelstoffverbrennungsrate in dem
vorderen Endabschnitt des Partikelfilters relativ zu einer Zuflussgastemperatur
in dem Abgasemissionssteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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10 ist
eine Darstellung, die eine geschätzte
Partikelstoffanstiegsmenge während
eines Zeitraums, in dem keine Regeneration stattfindet, durch ein
Abgasemissionssteuersystem gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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11 ist
eine Darstellung, die eine geschätzte
Partikelstoffabnahmemenge während
einer Zeitdauer, in der eine normale Regeneration stattfindet, durch
ein Abgasemissionssteuersystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Im
Folgenden ist ein Abgasemissionssteuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 1 stellt
einen Gesamtaufbau eines Verbrennungsmotors 1 dar, der
mit dem Abgasemissionssteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
versehen ist.
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Der
Verbrennungsmotor 1 ist ein wassergekühlter Dieselverbrennungsmotor,
der an einem Fahrzeug montiert ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Der
Verbrennungsmotor 1 hat eine Common-Rail 11, in
der unter hohem Druck stehender Kraftstoff gespeichert ist, und
eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzventilen 12, die mit
der Common-Rail 11 verbunden
sind und den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in die Zylinder
des Verbrennungsmotors 1 einspritzen. Der Verbrennungsmotor 1 treibt
eine Pumpe (nicht gezeigt) so an, dass ein Kraftstoff zu dem unter
hohem Druck stehenden Kraftstoff druckbeaufschlagt wird, und dass
der unter hohem Druck stehende Kraftstoff der Common-Rail 11 mit
Druck zugeführt
wird. Die Common-Rail 11 und das Kraftstoffeinspritzventil 12 bilden
ein Kraftstoffeinspritzgerät,
das dazu dient, den Kraftstoff in die Zylinder des Verbrennungsmotors 1 einzuspritzen.
Das Kraftstoffeinspritzgerät
entspricht einer Filterregenerationsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
Einlasskrümmer 21 des
Verbrennungsmotors 1 ist mit einem Einlassrohr 20 verbunden. Eine
Einlassdrossel 22 ist zwischen dem Einlassrohr 20 und
dem Einlasskrümmer 21 angeordnet.
Die Einlassdrossel 22 stellt eine Durchgangsfläche eines Einlasses
so ein, dass die Einlassströmungsrate
reguliert wird.
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Ein
Abgaskrümmer 31 des
Verbrennungsmotors 1 ist mit dem Abgasrohr 30 verbunden.
Ein Partikelfilter 90 ist im Verlauf des Abgasrohrs 30 so eingebaut,
dass er in dem Abgas des Verbrennungsmotors 1 enthaltene
Partikelstoffe ansammelt. Der Partikelfilter 40 trägt einen
Oxidationskatalysator in sich. Der Partikelfilter 40 ist
aus wärmebeständiger Keramik
wie beispielsweise Cordierit gemacht und ist in der Form einer Bienenwabe
ausgebildet. Die Bienenwabe besitzt eine Aufreihung einer Vielzahl
von Abgaskanalzellen 401, die Seite an Seite angeordnet sind
und durch poröse
Filterwände
getrennt sind. Ein Einlassseitenende oder ein Auslassseitenende
jeder Zelle ist abwechselnd versperrt. Wenn das von dem Verbrennungsmotor 1 abgegebene
Abgas durch die porösen
Filterwände
von einer Abgaskanalzelle 401 zu einer anderen dringt,
werden die Partikelstoffe durch die porösen Filterwände gefangen.
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Eine
Turbine 14 einer Zentrifugalaufladevorrichtung 13 ist
stromaufwärtig
des Partikelfilters 40 in dem Abgasrohr 30 angeordnet.
Ein Kompressor 15 befindet sich in dem Einlassrohr 20.
Die Turbine 14 ist mit dem Kompressor 15 durch
eine Turbinenwelle verbunden. Dadurch treibt eine Wärmeenergie
des Abgases die Turbine 14 und den Kompressor 15 über die
Turbinenwelle so an, dass eine in das Ansaugrohr 20 eingeleitete
Ansaugluft in dem Kompressor 15 komprimiert wird. Ein Aufladedruck
der Zentrifugalaufladevorrichtung 13 wird durch ein Ändern eines Winkels
einer Düse
(nicht gezeigt) geändert,
die an einer Seite des Kompressors 15 vorgesehen ist.
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Ein
Ladeluftkühler 23 befindet
sich in dem Einlassrohr 20 an einer stromabwärtigen Seite
des Kompressors 15 und einer stromaufwärtigen Seite der Einlassdrossel 22.
Die Ansaugluft, die aufgewärmt
wird, wenn sie in dem Kompressor 15 komprimiert wird, wird
durch den Ladeluftkühler 23 gekühlt.
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Der
Abgaskrümmer 31 ist
mit dem Einlasskrümmer 21 über den
EGR-Kanal 50 so verbunden, dass ein Teil des Abgases durch
den EGR-Kanal 50 zu einem Einlasssystem des Verbrennungsmotors 1 rezirkuliert.
Ein EGR-Ventil 51 befindet sich an einer Verbindung zwischen
dem EGR-Kanal 50 und dem Einlasskrümmer 21. Das EGR-Ventil 51 stellt
eine Durchgangsfläche
des EGR-Kanals 50 so ein, dass eine Menge einer zu dem
Einlasssystem des Verbrennungsmotors 1 zu rezirkulierenden
Abgasrezirkulationsmenge (EGR-Menge) reguliert wird.
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In
einem Verlauf des EGR-Kanals 50 befindet sich eine EGR-Kühlvorrichtung 52,
die dazu dient, das rezirkulierte Abgas zu kühlen, und ein EGR-Umgehungskanal 53,
der das Abgas so rezirkulieren lässt,
dass die EGR-Kühlvorrichtung 52 umgangen
wird. Ein EGR-Umgehungsventil 54 befindet sich so an einem
Einmündungspunkt
der EGR- Kühlvorrichtung 52 und
des EGR-Umgehungskanals 53, dass die Strömung des
rezirkulierten Abgases umgeschaltet wird. Das heißt, das
EGR-Ventil 54 schaltet das rezirkulierte Abgas zwischen
einer Strömung durch
die EGR-Kühlvorrichtung 52 und
einer Strömung
durch den EGR-Umgehungskanal 53 um.
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Ein
Druckdifferenzsensor 61 befindet sich in dem Abgasrohr 30.
Der Druckdifferenzsensor 61 misst eine Differenz zwischen
einem Druck an einer stromaufwärtigen
Position des Partikelfilters 40 und einem Druck an einer
stromabwärtigen
Position des Partikelfilters 40. Ein Ende des Druckdifferenzsensors 61 ist
mit dem Abgasrohr 30 an einer stromaufwärtigen Seite des Partikelfilters 40 verbunden.
Das andere Ende des Druckdifferenzsensors 61 ist mit dem
Abgasrohr 30 an einer stromabwärtigen Seite des Partikelfilters 40 verbunden.
Der Druckdifferenzsensor 61 gibt ein elektrisches Signal
entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt
und dem stromabwärtigen
Abschnitt des Partikelfilters 40 aus.
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An
einer stromaufwärtigen
Seite des Partikelfilters 40 in dem Abgasrohr 30 ist
ein erster Abgastemperatursensor 62 eingebaut, der ein
elektrisches Signal entsprechend einer Temperatur des in den Partikelfilter 40 strömenden Abgases
ausgibt. An einer stromabwärtigen
Seite des Partikelfilters 40 in dem Abgasrohr 30 ist
ein zweiter Abgastemperatursensor 63 eingebaut, der ein
elektrisches Signal entsprechend einer Temperatur des durch den
Partikelfilter 40 laufenden Abgases ausgibt.
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Die
ECU 70 besitzt einen herkömmlichen Mikrocomputer, der
aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, etc. (nicht gezeigt) gebildet
ist, um Berechnungsvorgänge
gemäß einem
in dem Mikrocomputer gespeicherten Programm durchzuführen. Die
ECU 70 empfängt
Signale von dem Druckdifferenzsensor 61, dem ersten Abgastemperatursensor 62 und
dem zweiten Abgastemperatursensor 63. Die ECU 70 empfängt Signale
von entsprechenden Sensoren (nicht gezeigt), die einen Öffnungsgrad
der Einlassdrossel 22, einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils 51, eine
Drehzahl des Verbrennungsmotors 1, eine Geschwindigkeit
des Fahrzeugs, einen Öffnungsgrad
einer Beschleunigungsvorrichtung, eine Kühlwassertemperatur, eine Kurbelposition,
einen Kraftstoffdruck usw. erfassen. Die ECU 70 steuert
das Kraftstoffeinspritzventil 12, die Zentrifugalaufladevorrichtung 13,
die Einlassdrossel 22, das EGR-Ventil 51, das
EGR-Umgehungsventil 54, etc. gemäß seinen Berechnungsergebnissen.
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Im
Folgenden ist eine Funktionsweise des Abgasemissionssteuersystems
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Wenn
eine Gesamtpartikelstoffansammlungsmenge in einem gesamten Teil
des Partikelfilters 40 gleich wie oder größer als
ein vorbestimmter Grenzwert wird, der dem zweiten Grenzwert gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht, führt
das Abgasemissionssteuersystem eine normale Regeneration des Partikelfilters 40 so
durch, wie es das herkömmliche
Abgasemissionssteuersystem tut. Die 4A stellt
ein Kraftstoffeinspritzschema während der
normalen Regeneration des Partikelfilters 40 dar, das folgendes
aufweist: eine Haupteinspritzung, die durchgeführt wird, wenn der Kurbelwinkel
in etwa der oberen Totpunktsposition entspricht; und zwei Nacheinspritzungen,
die durchgeführt
werden, wenn der Kurbelwinkel in etwa bei 20° und 100° Grad ist.
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Der
Kraftstoff, der eingespritzt wird, wenn der Kurbelwinkel in etwa
bei 20° ist,
wird in dem Zylinder so verbrannt, dass die Temperatur des Abgases
so erhöht
wird, dass sie höher
als eine Aktivierungstemperatur des in dem Partikelfilter 40 gelagerten
Katalysators ist.
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Der
Kraftstoff, der eingespritzt wird, wenn der Kurbelwinkel etwa bei
100° ist,
wurde in dem Zylinder nicht verbrannt und strömte als unverbrannter HC in den
Partikelfilter 40. Der unverbrannte HC wird durch den in
dem Partikelfilter 40 gelagerten Katalysator so verbrannt,
dass die Temperatur des Abgases ausreichend ansteigt, um die Partikelstoffe
zu verbrennen. Somit werden die in dem Partikelfilter 40 befindlichen Partikelstoffe
so verbrannt, dass sie so entfernt werden, dass eine Partikelstoffansammlungsleistung des
Partikelfilters 40 wiederhergestellt wird.
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Wenn
allerdings die normale Regeneration des Partikelfilters 40 mit
den vorstehend beschriebenen Nacheinspritzungen durchgeführt wird,
reagiert der unverbrannte HC in einem vorderen Endabschnitt des
Partikelfilters 40 nicht ausreichend und die Temperatur
des Abgases steigt in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 nicht
ausreichend an. Somit tritt ein Regenerationsdefizit in dem vorderen
Endabschnitt des Partikelfilters 40 auf, so dass die Partikelstoffe
in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 angesammelt
werden, wie dies in der 3 gezeigt ist, und den Abgaskanal 401 des Partikelfilters 40 verstopfen.
Das Abgasemissionssteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
ist so aufgebaut, dass die Regeneration des vorderen Endabschnitts
des Partikelfilters 40 sicher ausgeführt wird, wenn der vordere
Endabschnitt verstopft ist. Im Folgenden ist ein Ablauf der Regeneration
des vorderen Endabschnitts des Partikelfilters 40 im Detail
beschrieben.
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Bei
dieser Betrachtung entspricht der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 gemäß der vorliegenden
Erfindung einer stromaufwärtigen
Endfläche 402 des
Partikelfilters 40 und einem Bereich L von zum Beispiel
etwa 10 mm oder weniger in dem Abgaskanal 401 des Partikelfilters 40,
der sich von der stromaufwärtigen
Endfläche 402 aus
erstreckt, wie dies in der 3 gezeigt
ist.
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Die 5 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Regenerationssteuervorgang durch die
ECU 70 zeigt, bei dem der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 regeneriert
wird. Zuerst bestimmt die ECU 70 in einem Schritt S101,
ob der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 durch
die angesammelten Partikelstoffe verstopft ist. Insbesondere bestimmt
die ECU 70, dass der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft
ist, wenn eine gegenwärtig
in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 angesammelte
Partikelstoffmenge (g/L) zu einem Zeitpunkt f in der 6 gleich
wie oder größer als
ein Grenzwert für
die Bestimmung des Verstopfens des vorderen Endes wird. Der Grenzwert
für die Bestimmung
des Verstopfens des vorderen Endes entspricht dem ersten Grenzwert
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 angesammelte
Partikelstoffmenge ist im Folgenden als Partikelstoffansammlungsmenge
in dem vorderen Ende bezeichnet. Falls die ECU 70 in Schritt
S101 bestimmt, dass der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 nicht
verstopft ist, wiederholt die ECU 70 die Bestimmung des Schritts
S101. Der Vorgang des Schritts S101 durch die ECU 70 entspricht
der Verstopfungsbestimmungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die
in dem vorderen Ende befindliche Partikelstoffansammlungsmenge wird
wie folgt berechnet. Die 7 ist ein Ablaufdiagramm, das
einen Ansammlungsmengen-Berechnungsvorgang für das vordere Ende durch die
ECU 70 zeigt. Zuerst berechnet die ECU 70 in einem
Schritt S201 eine Partikelstoffzuflussgeschwindigkeit (g/s), die
eine Partikelstoffmenge ist, die in einer Zeiteinheit in den Partikelfilter 40 strömt.
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Die
Partikelstoffzuflussgeschwindigkeit wird wie folgt bestimmt. Zum
Beispiel wird ein Zusammenhang der Partikelstoffzuflussgeschwindigkeit
und der Drehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors 1 im
Voraus durch Laborversuche und desgleichen erforscht und eine Zuordnung
des Zusammenhangs in der ECU 70 gespeichert. Dann bestimmt
die ECU 70 die Partikelstoffzuflussgeschwindigkeit basierend
auf der gegenwärtigen Drehzahl
und der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors 1 durch
Bezugnahme auf die Zuordnung.
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Die
Partikelstoffzuflussgeschwindigkeit kann auch mit einer Druckdifferenz
zwischen dem Druck in dem stromaufwärtigen Abschnitt des Partikelfilters 40 und
dem Druck in dem stromabwärtigen
Abschnitt des Partikelfilters 40, die durch den Druckdifferenzsensor 61 bestimmt
wird, und einem Volumen einer Abgasströmungsrate bestimmt werden.
Das heißt, die
Druckdifferenz steigt gemäß einem
Anstieg der Partikelstoffansammlungsmenge bei einer gewissen Abgasströmungsrate
an. Der Anstieg der Partikelstoffansammlungsmenge ist in etwa proportional
zu der Partikelstoffzuflussgeschwindigkeit. Die Partikelstoffzuflussgeschwindigkeit
kann auch unter Verwendung dieser Beziehung bestimmt werden.
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In
einem Schritt S202 berechnet die ECU 70 als nächstes einen
charakteristischen Wert der Partikelstoffansammlung in einem vorderen
Ende, der ein Verhältnis
des in dem vorderen Endabschnitts des Partikelfilters 40 angesammelten
Partikelstoffs zu einer Gesamtmenge der in den Partikelfilter 40 geströmten Partikelstoffe
ist.
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Der
charakteristische Wert für
die Partikelstoffansammlung in dem vorderen Ende wird gemäß der in
dem vorderen Ende befindlichen Partikelstoffansammlungsmenge basierend
auf einer Partikelstoffansammlungscharakteristik für den vorderen
Endabschnitt berechnet, der in der 8 gezeigt
ist, und im Voraus in der ECU 70 gespeichert. Die in dem vorderen
Ende befindliche Partikelstoffansammlungsmenge, die bei der Berechnung
in dem Schritt S202 verwendet wird, ist ein zuletzt berechneter
Wert der in dem vorderen Ende befindlichen Partikelstoffansammlungsmenge,
die in einem Schritt S205 zum letzten Mal berechnet wurde.
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Im
Hinblick auf die Partikelstoffansammlungscharakteristik für den vorderen
Endabschnitt ist der charakteristische Wert der Partikelstoffsammlung in
dem vorderen Ende als A/(A + B) definiert, wobei A eine in einem
Bereich α angesammelte
Partikelstoffmenge bezeichnet, der ein Bereich in dem vorderen Endabschnitt
des Partikelfilters 40 ist, und B eine in einem Bereich β angesammelte
Partikelstoffmenge bezeichnet, der ein Bereich ausschließlich des
Bereichs α in
dem Partikelfilter 40 ist. In einer ersten Phase in der 8,
in der die in dem vorderen Ende befindliche Partikelstoffansammlungsmenge
relativ gering ist, sind die Partikelstoffe in etwa gleichförmig über eine
gesamte Länge
des Partikelfilters 40 von dem Bereich α zu dem Bereich β angesammelt.
Somit ist der charakteristische Wert für die Partikelstoffsammlung
in dem vorderen Ende in etwa gleich einem Startwert des charakteristischen
Werts für
die Partikelstoffsammlung in dem vorderen Ende, wenn kein Partikelstoff
in dem Partikelfilter 40 angesammelt ist. In dieser Hinsicht
ist der Startwert des charakteristischen Werts für die Partikelstoffansammlung
in dem vorderen Ende in etwa gleich einem Verhältnis der Filtrationsfläche in dem
Bereich α zu
einer gesamten Filtrationsfläche
des Bereichs α und
des Bereichs β des
Partikelfilters 40. In einer zweiten Phase oder in einer
dritten Phase in der 8, in der die in dem vorderen
Ende befindliche Partikelstoffansammlungsmenge relativ groß ist, behindert
die in dem Bereich α befindliche
Partikelstoffansammlungsmenge ein Durchlaufen einer neuen Strömung der
Partikelstoffe. Somit wird der charakteristische Wert der Partikelstoffansammlung
in dem vorderen Ende groß.
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Dann
berechnet die ECU 70 in einem Schritt S203 eine Partikelstoffanstiegsrate
für ein
vorderes Ende (g/s), die eine Partikelstoffmenge ist, die in dem vorderen
Endabschnitt des Partikelfilters 40 in einer Zeiteinheit
angesammelt wird, durch eine Multiplikation der Partikelstoffzuflussgeschwindigkeit,
die in dem Schritt S201 bestimmt wird, mit dem charakteristischen
Wert der Partikelstoffsammlung in dem vorderen Ende, der in dem
Schritt S202 bestimmt wird.
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Als
nächstes
berechnet die ECU 70 in einem Schritt S204 eine Partikelstoffverbrennungsrate
für den
vorderen Endabschnitt basierend auf einer Zuflussgastemperatur und
dem letzten Wert der in dem vorderen Ende befindlichen Partikelstoffansammlungsmenge.
Die Zuflussgastemperatur ist eine Temperatur des in den Partikelfilter 40 strömenden Abgases
und wird durch den ersten Abgastemperatursensor 62 erfasst.
Zudem ist die Partikelstoffverbrennungsrate für den vorderen Endabschnitt
eine Partikelstoffmenge (g/s), die in dem vorderen Endabschnitt
des Partikelfilters 40 angesammelt ist und in einer Zeiteinheit
verbrannt wird.
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Wie
dies in der 9 gezeigt ist, steigt die Partikelstoffverbrennungsrate
für den
vorderen Endabschnitt an, wenn die Zuflussgastemperatur groß wird und
wenn die in dem vorderen Ende befindliche Partikelstoffansammlungsmenge
groß wird.
Die ECU 70 speichert eine charakteristisches Darstellung,
die in der 9 gezeigt ist, und berechnet
die Partikelstoffverbrennungsrate für den vorderen Endabschnitt basierend
auf der Zuflussgastemperatur und dem letzten Wert der in dem vorderen
Ende befindlichen Partikelstoffansammlungsmenge.
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Als
nächstes
berechnet die ECU 70 in dem Schritt S205 die in dem vorderen
Ende befindliche Partikelstoffansammlungsmenge basierend auf der Partikelstoffanstiegsrate
für den
vorderen Endabschnitt, die in dem Schritt S203 bestimmt wird, und
der Partikelstoffverbrennungsrate für den vorderen Endabschnitt,
die in dem Schritt S204 bestimmt wird.
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Insbesondere
wird eine in dem vorderen Ende befindliche Gesamtpartikelstoffansammlungsmenge,
die eine Gesamtpartikelstoffmenge ist, die in dem vorderen Endabschnitt
des Partikelfilters 40 nach der letzten Regeneration des
vorderen Endabschnitts angesammelt ist, durch eine Integration der
Partikelstoffanstiegsrate für
den vorderen Endabschnitt berechnet. Eine in dem vorderen Ende befindliche
Gesamtpartikelstoffverbrennungsmenge, die eine Gesamtpartikelstoffmenge
ist, die in dem vorderen Endabschnitt nach der letzten Regenerierung
des vorderen Endabschnitts verbrannt wird, wird durch Subtrahieren
der in dem vorderen Ende befindlichen Gesamtpartikelstoffverbrennungsmenge
von der in dem vorderen Ende befindlichen Gesamtpartikelstoffansammlungsmenge
nach dem Berechnen der Partikelstoffverbrennungsrate für den vorderen
Endabschnitt durch die Integration berechnet.
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Falls
die ECU 70 bestimmt, dass der vordere Endabschnitt des
Partikelfilters 40 verstopft ist, geht der Prozess in dem
Schritt 101 in der 5 zu einem Schritt
S102 weiter. In dem Schritt S102 steuert die ECU 70 die
Filterregenerationsvorrichtung so, dass ein Prozess durchgeführt wird,
der dazu geeignet ist, die in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 angesammelten
Partikelstoffe so zu entfernen, dass die Verstopfung in dem vorderen
Endabschnitt des Partikelfilters 40 entfernt wird, d.h.
so, dass der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 regeneriert
wird. Der Prozess in dem Schritt S102 durch die ECU 70 entspricht
der Verstopfungsentfernungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die 4B stellt
ein Kraftstoffeinspritzschema während
der Regeneration des vorderen Endabschnitts des Partikelfilters 40 dar.
In dem Schritt S102 steuert die ECU 70 den Betrieb des
Kraftstoffeinspritzventils 12 so, dass das in der 4B gezeigte Kraftstoffeinspritzschema
ausgeführt
wird.
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Während der
Regenerationszeit für
das vordere Ende werden nach der Haupteinspritzung, wenn die Kurbel
sich in der Nähe
des oberen Totpunkts befindet, drei Nacheinspritzungen durchgeführt, wenn die
Kurbel sich in der Nähe
von 20°,
50° und
100° befindet.
Das heißt,
das Kraftstoffeinspritzschema während
der Regenerationszeit des vorderen Endabschnitts hat eine Nacheinspritzung,
wenn die Kurbel sich in der Nähe
von 50° befindet,
zusätzlich
zu dem Kraftstoffeinspritzschema während der normalen Regenerationszeit.
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Durch
Fortsetzen der Verbrennung in dem Zylinder, wenn die Kurbel sich
in der Nähe
von 50° befindet,
kann der Kraftstoff für
die Nacheinspritzung, wenn sich die Kurbel in der Nähe von 100° befindet, eingespritzt
und in dem Zylinder verbrannt werden. Das heißt, die Nacheinspritzung, wenn
sich die Kurbel in der Nähe
von 50° befindet,
dient dazu, die Abgastemperatur zu erhöhen. Dementsprechend ist, wie
dies in der 2 gezeigt ist, wenn das Abgas
in den Partikelfilter 40 strömt, die Zuflussgastemperatur größer als
die Partikelstoffverbrennungstemperatur. Somit werden die in dem
vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 befindlichen
Partikelstoffe so verbrannt und entfernt, dass die Verstopfung in
dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 gelöst wird.
-
Im
Folgenden ist eine Prozedur zum Bestimmen der Tatsache, dass der
vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft ist,
basierend auf einem Beispiel beschrieben, das in der 6 gezeigt ist.
Die Zuflussgastemperatur ist zwischen einem Zeitpunkt a und einem
Zeitpunkt b, zwischen einem Zeitpunkt c und einem Zeitpunkt d und
nach einem Zeitpunkt e in der 6 geringer
als eine Partikelstoffverbrennungstemperatur. Somit werden die in dem
vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 befindlichen
Partikelstoffe nicht verbrannt, so dass die in dem vorderen Ende
befindliche Partikelstoffansammlungsmenge ansteigt. Zwischen dem
Zeitpunkt b und dem Zeitpunkt c und zwischen dem Zeitpunkt d und
dem Zeitpunkt e ist die Zuflussgastemperatur größer als die Partikelstoffverbrennungstemperatur. Somit
werden die in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 befindlichen
Partikelstoffe so verbrannt, dass die in dem vorderen Endabschnitt
befindliche Partikelstoffansammlungsmenge verringert wird. Wenn
die Partikelstoffansammlungsmenge in dem vorderen Ende gleich wie
oder größer als
der Grenzwert zur Bestimmung des Verstopfens des vorderen Endes
(erster Grenzwert) zu dem Zeitpunkt f wird, bestimmt die ECU 70,
dass der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft
ist.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
bestimmt die ECU 70 in dem Schritt S101 in der 5, dass
der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft
ist, wenn die in dem vorderen Ende befindliche Partikelstoffansammlungsmenge
gleich wie oder größer als
der Grenzwert für
die Bestimmung des Verstopfens des vorderen Endes wird. Bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel
bestimmt die ECU 70 auf eine andere Weise, dass der vordere
Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft ist.
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Die 10 stellt
eine geschätzte
Partikelstoffansammlungsmenge dar, die in dem Partikelfilter 40 in
einem Zeitraum, in dem keine Regeneration stattfindet, angesammelt
wird, wenn weder die normale Regeneration noch die Regeneration
des vorderen Endabschnitts durchgeführt wird. In der Zeichnung
kennzeichnet eine durchgezogene Linie eine erste geschätzte Partikelstoffansammlungsmenge, die
die Partikelstoffansammlungsmenge in dem Partikelfilter 40 ist,
die aus der Druckdifferenz zwischen dem vorderen Abschnitt und dem
hinteren Abschnitt des Partikelfilters 40 geschätzt wird,
die durch den Druckdifferenzsensor 61 erfasst wird. Eine
unterbrochene Linie kennzeichnet eine zweite geschätzte Partikelstoffansammlungsmenge,
die die Partikelstoffansammlungsmenge in dem Partikelfilter 40 ist, die
aus dem Antriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der
Temperatur in dem Partikelfilter 40 geschätzt wird.
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Die
zweite geschätzte
Partikelstoffansammlungsmenge wird wie folgt bestimmt. Zuerst wird
ein Zusammenhang zwischen der Partikelstoffanstiegsrate für einen
gesamten Abschnitt des Partikelfilters 40 und der Drehzahl
und der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors 1 vorab
durch Laborversuche und desgleichen erforscht und eine Zuordnung des
Zusammenhangs in der ECU 70 gespeichert. Dann bestimmt
die ECU 70 die Partikelstoffanstiegsrate für den gesamten
Abschnitt des Partikelfilters 40 basierend auf der gegenwärtigen Drehzahl
und der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors 1 durch
Bezug auf die Zuordnung.
-
Je
höher die
Innentemperatur des Partikelfilters 40 ist, desto größer ist
die Partikelstoffverbrennungsrate für den gesamten Körper des
Partikelfilters 40. Die ECU 70 speichert auch
eine charakteristische Kurve dieses Zusammenhangs zwischen der Innentemperatur
des Partikelfilters 40 und der Partikelstoffverbrennungsrate für den gesamten
Körper des
Partikelfilters 40 und bestimmt die Partikelstoffverbrennungsrate
für den
gesamten Körper
des Partikelfilters 40 basierend auf der Innentemperatur
des Partikelfilters 90 unter Bezugnahme auf die charakteristische
Kurve. Die Innentemperatur des Partikelfilters 40 wird
aus folgendem geschätzt:
der Abgastemperatur, die durch den ersten Abgastemperatursensor 62 erfasst
wird bevor das Abgas in den Partikelfilter 40 strömt; und
der Abgastemperatur, die durch den zweiten Abgastemperatursensor 63 erfasst
wird nachdem das Abgas durch den Partikelfilter 40 gelaufen
ist.
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Die
Gesamtpartikelstoffansammlungsmenge, die in dem Partikelfilter 40 nach
der letzten Regeneration des Partikelfilters 40 angesammelt
ist, wird durch Integrieren der Partikelstoffanstiegsrate für den gesamten
Körper
des Partikelfilters 40 berechnet. Die Gesamtpartikelstoffverbrennungsmenge,
die eine Gesamtpartikelstoffmenge ist, die nach der letzten Regeneration
des Partikelfilters 40 in dem Partikelfilter 40 verbrannt
wurde, wird durch Integrieren der Partikelstoffverbrennungsrate
für den
gesamten Körper
des Partikelfilters 40 berechnet. Dann wird die zweite
geschätzte
Partikelstoffansammlungsmenge durch Subtrahieren der Gesamtpartikelstoffverbrennungsmenge
von der Gesamtpartikelstoffansammlungsmenge bestimmt.
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Wie
dies in der 10 gezeigt ist, steigt die geschätzte Partikelstoffmenge
bei einer makroskopischen Betrachtung gemäß einem Anstieg einer Fahrstrecke
des Fahrzeugs an. Falls allerdings der vordere Endabschnitt des
Partikelfilters 40 verstopft ist, werden die Partikelstoffe
konzentriert in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 angesammelt. Somit
steigt ein Druckverlust in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 teilweise
so an, dass der Druckverlust in dem gesamten Körper des Partikelfilters 40 bezüglich der
Partikelstoffzuflussmenge stark ansteigt. Wenn der vordere Endabschnitt
des Partikelfilters 40 verstopft ist, ist dementsprechend die
erste geschätzte
Partikelstoffansammlungsmenge größer als
die zweite geschätzte
Partikelstoffansammlungsmenge.
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Wenn
eine Partikelstoffanstiegsmenge A1, die mit der ersten geschätzten Partikelstoffansammlungsmenge
berechnet wird, größer als
eine vorbestimmte vielfache Anzahl α1 (α1 > 1) einer Partikelstoffanstiegsmenge A2
ist, die mit der zweiten geschätzten
Partikelstoffansammlungsmenge berechnet wird, d.h. wenn A1 ≥ A2 × α1 ist, bestimmt
die ECU 70, dass der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft
ist. Nachdem die ECU 70 bestimmt, dass der vordere Endabschnitt
des Partikelfilters 40 verstopft ist, geht der Prozess
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
weiter zu dem Schritt S102 in der 5, um die
Regenerationssteuerung für
den vorderen Endabschnitt auszuführen.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
bestimmt die ECU 70, dass der vordere Endabschnitt des
Partikelfilters 40 verstopft ist, basierend auf der ersten
geschätzten
Partikelstoffansammlungsmenge in dem Zeitraum, in dem keine Regeneration
stattfindet, und der zweiten geschätzten Partikelstoffansammlungsmenge.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel
bestimmt die ECU 70, ob der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft
ist oder nicht, basierend auf der ersten geschätzten Partikelstoffansammlungsmenge
zu dem Zeitpunkt der normalen Regeneration und der zweiten geschätzten Partikelstoffansammlungsmenge.
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Die 11 stellt
eine geschätzte
Partikelstoffansammlungsmenge dar, die in dem Partikelfilter 40 angesammelt
ist, wenn die normale Regeneration durchgeführt wird. In der Zeichnung
kennzeichnet eine durchgezogene Linie die erste geschätzte Partikelstoffansammlungsmenge
und eine gebrochene Linie kennzeichnet die zweite geschätzte Partikelstoffansammlungsmenge.
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Zum
Zeitpunkt der normalen Regeneration des Partikelfilters 40 ist
die Abgastemperatur in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 relativ niedrig.
Sogar wenn der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 mit
den Partikelstoffen verstopft ist, werden die in dem vorderen Endabschnitt
befindlichen Partikelstoffe nicht leicht verbrannt, so dass der Druckverlust
infolge der Partikelstoffe, die unverbrannt sind und in dem vorderen
Endabschnitt des Partikelfilters 40 zurückgeblieben sind, nicht gelöst wird.
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Wenn
eine Partikelstoffabnahmemenge B1, die mit der ersten geschätzten Partikelstoffansammlungsmenge
berechnet wird, kleiner als eine vorbestimmte vielfache Anzahl α2 (α2 < 1) einer Partikelstoffabnahmemenge
B2 ist, die mit der zweiten geschätzten Partikelstoffansammlungsmenge
berechnet wird, d.h. wenn B1 ≤ B2 × α2 ist, bestimmt
die ECU 70, dass der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft
ist. Nach dem die ECU 70 bestimmt, dass der vordere Endabschnitt
des Partikelfilters 40 verstopft ist, geht der Prozess
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
weiter zu dem Schritt S102 in der 5, um die
Regenerationssteuerung für
den vorderen Endabschnitt durchzuführen.
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(Abgewandelte Ausführungsbeispiele)
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Bei
jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird das Abgasemissionssteuersystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf den Verbrennungsmotor 1 angewendet, bei dem
kein Oxidationskatalysator und/oder ein NOx-Entfernungskatalysator,
der thermische Reaktionen mit einem Reduktionsmittel (HC) verursacht,
an einer stromaufwärtigen
Seite des Partikelfilters 40 angeordnet ist. Das Abgasemissionssteuersystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auch auf Verbrennungsmotoren angewendet werden, bei
denen der Oxidationskatalysator und/oder der NOx-Entfernungskatalysator,
der thermische Reaktionen mit dem Reduktionsmittel (HC) verursacht,
sich an der stromaufwärtigen
Seite des Partikelfilters 40 befindet.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die
Partikelstoffe, die den vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopfen,
durch Erhöhen
der Anzahl der Nacheinspritzungen zu dem Zeitpunkt der Regeneration
des vorderen Endabschnitts gegenüber
der Anzahl der Nacheinspritzungen zu dem Zeitpunkt der normalen
Regeneration entfernt. Alternativ dazu können die Partikelstoffe, die
den vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopfen,
durch die folgenden Verfahren (1) bis (3) entfernt werden. Es ist
auch möglich,
die Verfahren zu kombinieren, um die Anzahl der Nacheinspritzungen
mit den folgenden Verfahren (1) bis (3) so zu erhöhen, dass
die Partikelstoffe, die den vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopfen, wie
gefordert entfernt werden.
- (1) Zu dem Zeitpunkt
der Regeneration des vorderen Endabschnitts wird das EGR-Umgehungsventil 54 so
gesteuert, dass das rezirkulierte Abgas durch den EGR-Umgehungskanal 53 strömt, d.h.
dass die EGR-Kühlvorrichtung 52 so
umgangen wird, dass das Abgas zu dem Ansaugsystem so zurückkehrt,
dass es seine heiße
Temperatur behält.
Auf diese Weise steigt durch das Rezirkulieren des heißen Abgases
zu dem Ansaugsystem die Ansauggastemperatur so, dass die Gastemperatur
in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 so
ansteigt, dass die in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 befindlichen Partikelstoffe
effektiv verbrannt und entfernt werden.
-
Wenn
die Nacheinspritzung zu dem Zeitpunkt der Regeneration des vorderen
Endabschnitts durchgeführt
wird, steigt die Ansauggastemperatur durch das Rezirkulieren des
heißen
Abgases in das Ansaugsystem. Somit kann der durch die Nacheinspritzung
eingespritzte Kraftstoff in dem Zylinder sicherer gezündet und
verbrannt werden.
-
In
dieser Hinsicht ist es wünschenswert, dass
das heiße
Abgas zu dem Ansaugsystem so rezirkuliert wird, dass die EGR-Kühlvorrichtung 52 nur zu
dem Zeitpunkt der Regeneration des vorderen Endabschnitts umgangen
wird. Dies gilt im Hinblick auf eine Wärmebeständigkeit des EGR-Ventils 51 und darauf,
dass ein Verkleben des EGR-Ventils 51 durch das
HC, das zum Zeitpunkt der normalen Regeneration in großer Menge
durch die Nacheinspritzung abgegeben wird, verhindert wird.
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Bei
diesem Verfahren (1) bilden der EGR-Kanal 50, das EGR-Ventil 51,
die EGR-Kühlvorrichtung 52,
der EGR-Umgehungskanal 53 und
das EGR-Umgehungsventil 54 die Abgasrezirkulationsvorrichtung, die
das Abgas zu dem Ansaugsystem rezirkuliert, das der Filterregenerationsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht.
- (2) Zu dem Zeitpunkt
der Regeneration des vorderen Endabschnitts ist die Ansauggasmenge,
die dem Zylinder des Verbrennungsmotors 1 zugeführt wird,
gegenüber
dem Zeitpunkt der normalen Regeneration verringert. Insbesondere
ist die Einlassdrossel 22 gegenüber dem Zeitpunkt der normalen
Regeneration zu ihrer Verschlussseite verschoben, der Aufladedruck
der Zentrifugalaufladevorrichtung 13 ist gegenüber dem
Zeitpunkt der normalen Regeneration verringert und/oder das EGR-Ventil 51 ist
gegenüber
dem Zeitpunkt der normalen Regeneration zu seiner Verschlussseite verschoben.
-
Dementsprechend
sinkt die Wärmekapazität des Gases.
Somit ist es möglich,
einen Temperaturanstieg relativ zu einer eingegebenen Wärmemenge zu
erhöhen.
Folglich ist es möglich,
die Gastemperatur in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 so
zu erhöhen,
dass die in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 befindlichen
Partikelstoffe effektiv verbrannt und entfernt werden.
-
Dieses
Verfahren kann eine Abgabeleistungsverringerung des Verbrennungsmotors 1 insbesondere
zu dem Zeitpunkt einer hohen Last so verringern, dass eine Fehlfunktion
wie beispielsweise ein Abfall der Beschleunigungsleistung etc. verursacht wird.
Dementsprechend ist es wünschenswert,
dass dieses Verfahren nur zu dem Zeitpunkt der Regeneration des
vorderen Endabschnitts durchgeführt
wird.
-
Bei
diesem Verfahren (2) entsprechen die Einlassdrossel 22,
die Zentrifugalaufladevorrichtung 13 und das EGR-Ventil 51 jeweils
der Filterregenerationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- (3) Zu dem Zeitpunkt des Fahrens unter niedriger Last
sinkt die Kraftstoffeinspritzmenge so, dass es schwierig wird, die
Gastemperatur in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 zu
erhöhen.
Zum Zeitpunkt der Regeneration des vorderen Endabschnitts wird die
Last des Verbrennungsmotors 1 somit so erhöht, dass
die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht
wird. Insbesondere wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 im Leerlauf
gegenüber
der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu dem Zeitpunkt erhöht, in dem
keine Regeneration stattfindet. Oder es wird eine Last eines Generators
(nicht gezeigt) erhöht,
der durch den Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird, indem
zum Beispiel eine elektrische Last unter Verwendung einer Glühkerze (nicht
gezeigt) erhöht
wird. Dementsprechend steigt die Kraftstoffeinspritzmenge so, dass
die Gastemperatur in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 so
erhöht
wird, dass die in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 befindlichen
Partikelstoffe effektiv verbrannt und entfernt werden.
-
Allerdings
sollte dieses Verfahren nur zu dem Zeitpunkt der Regeneration des
vorderen Endabschnitts durchgeführt
werden, so dass eine zusätzliche
Last die Kraftstoffverbrauchsratenleistung nicht verschlechtert.
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Bei
diesem Verfahren (3) bilden die ECU 70, die Common-Rail 11 und
das Kraftstoffeinspritzventil 12 eine Verbrennungsmotordrehzahl-Steuervorrichtung,
um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 auf eine eingestellte
Drehzahl im Leerlauf zu steuern. Die Verbrennungsmotordrehzahl-Steuervorrichtung
entspricht der Filterregenerationsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der Generator entspricht der Filterregenerationsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Diese
Beschreibung der Erfindung ist bloß exemplarischer Natur und
somit können
Abwandlungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, innerhalb
des Umfangs der Erfindung verwirklicht werden. Solche Abwandlungen
sind nicht so aufzufassen, dass sie aus dem Umfang der Erfindung
herausfallen.
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Bei
einem Abgasemissionssteuersystem für einen Fahrzeugverbrennungsmotor 1 sammelt
ein Partikelfilter 40 in einem Abgas des Verbrennungsmotors 1 befindliche
Partikelstoffe. Eine Filterregenerationsvorrichtung 11, 12, 13, 22, 50, 51, 52, 53, 54, 70 regeneriert
den Partikelfilter 40 durch Verbrennen der in dem Partikelfilter 40 angesammelten
Partikelstoffe. Eine Filtervorderseiten-Verstopfungs-Erfassungsvorrichtung 70 bestimmt,
ob ein vorderer Endabschnitt des Partikelfilters 40 durch
die Partikelstoffe verstopft ist. Eine Filterregenerations-Steuervorrichtung 70 steuert
die Filterregenerationsvorrichtung 11, 12, 13, 22, 50, 51, 52, 53, 54, 70 so,
dass eine Regeneration einer Vorderseite so durchgeführt wird,
dass die in dem vorderen Endabschnitt des Partikelfilters 40 angesammelten
Partikelstoffe entfernt werden, wenn die Filtervorderseiten-Verstopfungs-Erfassungsvorrichtung 70 bestimmt,
dass der vordere Endabschnitt des Partikelfilters 40 verstopft ist.