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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung
gemäß den Patentansprüchen 1 und
3 sowie auf einem Schätzverfahren
gemäß Patentanspruch
10.
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Im
Allgemeinen ist eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Sammeln von
Partikeln (PM) im Abgas mit einem Abgasfilter versehen, der an einem
Auslasssystem einer Brennkraftmaschine, etwa einer Dieselkraftmaschine,
angeordnet ist, wie beispielsweise in
DE 103 26 530 A1 .
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In
diesem Fall wird das Abgas durch eine poröse Trennwand des Abgasfilters
geführt,
sodass die Partikel an dem kleinen Loch der Trennwand und an der
Oberfläche
der Trennwand gesammelt werden. Wenn jedoch die Ablagerungsmenge
der gesammelten Partikel zunimmt, dann wird der Druckverlust des Abgasfilters
zunehmen. Somit wird das Problem auftreten, dass die Abgabe der
Brennkraftmaschine abnimmt.
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Gemäß
DE 103 26 530 A1 werden
dann, wenn die Partikelablagerungsmenge größer als ein vorbestimmter Wert
ist, die abgelagerten Partikel abgebrannt, um die Partikel in dem
Abgasfilter zu beseitigen, sodass der Abgasfilter wiederhergestellt
wird. Die Partikelablagerungsmenge und der Druckverlust des Abgasfilters
haben die in
9 gezeigte Beziehung. Daher
wird, wie in
DE 103
26 530 A1 offenbart ist, die Ablagerungsmenge der in dem
Abgasfilter abgelagerten Partikel abgeschätzt, indem der Druckverlust
des Abgasfilters erfasst wird (das heißt, indem der Differenzialdruck
des Abgasfilters erfasst wird), der mit den sich an dem Abgasfilter
ablagernden gesammelten Partikeln zunehmen wird.
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Es
ist jedoch bekannt, dass zusätzlich
zu den verbrennbaren Partikeln nichtbrennbare Partikel (etwa Asche
aus dem Kraftstoff oder dem Schmieröl) an dem Abgasfilter abgelagert
werden. Die Asche wird selbst dann, wenn die Partikel abgebrannt
werden, um den Abgasfilter wiederherzustellen, fortwährend an
dem Abgasfilter abgelagert. Das heißt, die Ablagerungsmenge der
an dem Abgasfilter abgelagerten Asche wird mit dem laufenden Betrieb
der Brennkraftmaschine zunehmen.
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Da
der Druckverlust des Abgasfilters zudem infolge der Ablagerung der
Asche zunimmt, wird es schwierig, die Partikelablagerungsmenge mit
einer hohen Genauigkeit aus dem Druckverlust des Abgasfilters mit
zunehmender Ascheablagerung an dem Abgasfilter abzuschätzen.
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Es
wird überlegt,
die Partikelablagerungsmenge aus dem Druckverlust des Abgasfilters
in Hinsicht des Druckverlusts infolge der Asche abzuschätzen. Jedoch
wird dann, wenn die Ascheablagerungsmenge derart ansteigt, dass
sie einen gewissen Grad überschreitet,
der Druckverlust des Abgasfilters bezüglich der Partikelablagerungsmenge
mit einer quadratischen Funktion zunehmen. Daher wird der Fehler
der Abschätzung
der Partikelablagerungsmenge auf Grundlage des Druckverlusts des
Abgasfilters selbst dann übermäßig, wenn
der Druckverlust infolge der Asche berücksichtigt wird.
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Wie
in
DE 103 26 530 A1 bezüglich
10 offenbart
ist, wird anstelle der Abschätzung
der Partikelablagerungsmenge aus dem Druckverlust des Abgasfilters
die Ablagerungsmenge der sich an dem Abgasfilter ablagernden Partikel
aus einem Partikelemissionskennfeld der von der Brennkraftmaschine emittierten
Partikel und einem Partikelverbrennungskennfeld der Partikel abgeschätzt, die
sich an dem Abgasfilter ablagern und infolge eines Temperaturanstiegs
des Abgasfilters zum Zwecke ihrer Beseitigung verbrannt werden.
Dieses Partikelemissionskennfeld wird in Antwort auf den zeitlichen
Betriebsverlauf der Brennkraftmaschine erzeugt. Der zeitliche Betriebsverlauf
der Brennkraftmaschine ist beispielsweise die Drehzahl (NE) der
Kraftmaschine, die Einspritzmenge, das Einspritzmuster, die Temperatur des
Abgasfilters oder dergleichen.
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Jedoch
wird in dem Fall, dass die Partikelablagerungsmenge auf Grundlage
des zeitlichen Betriebsverlaufs abgeschätzt wird, die Partikelablagerungsmenge
indirekt aus dem zeitlichen Betriebsverlauf abgeschätzt. Daher
wird, wie dies in 11 gezeigt ist, der Schätzfehler
der aus dem zeitlichen Betriebsverlauf abgeschätzten Partikelablagerungsmenge
infolge der Komponentenungleichmäßigkeit in
verschiedenen Brennkraftmaschinen oder der Ungleichmäßigkeit
der zeitlichen Variationen verschiedener Brennkraftmaschinen oder
dergleichen zunehmen, wenn die kumulierte Betriebszeit der Brennkraftmaschine
(das heißt,
im Fall eines Fahrzeugs nimmt die Laufleistung zu) seit dem Zustand
PM = 0g zunimmt (das heißt,
seit dem Zustand des Anfangs der Verwendung des Abgasfilters oder
seit dem Zustand unmittelbar nach der Wiederherstellung des Abgasfilters).
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In
Hinsicht auf die vorstehend beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung sowie ein
Schätzverfahren
zu schaffen, bei der die Ablagerungsmenge der an dem Abgasfilter
abgelagerten Partikel mit einer erhöhten Genauigkeit abgeschätzt werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung
versehen mit einem Abgasfilter, der zum Sammeln von Partikeln in
dem Abgas an einem Auslasssystem einer Kraftmaschine angeordnet
ist, einer ersten Schätzeinheit
zum Abschätzen
der Ablagerungsmenge der an dem Abgasfilter abgelagerten Partikel
auf Grundlage eines Druckverlusts des Abgasfilters, einer zweiten
Schätzeinheit
zum Abschätzen
der Ablagerungsmenge der an dem Abgasfilter abgelagerten Partikel
auf Grundlage eines zeitlichen Betriebsverlaufs der Kraftmaschine,
einer Nichtbrennbarer-Bestandteil-Schätzeinheit
zum Abschätzen
einer Ablagerungsmenge eines an dem Abgasfilter abgelagerten nichtbrennbaren
Bestandteils, und einer Ablagerungsmengenbestimmungseinheit zum Abschätzen der
Ablagerungsmenge der an dem Abgasfilter abgelagerten Partikel auf
Grundlage eines Schätzwerts
der ersten Schätzeinheit
oder eines Schätzwerts
der zweiten Schätzeinheit.
Die abgelagerten Partikel werden abgebrannt, wenn die Ablagerungsmenge
der gesammelten Partikel einen vorbestimmten Wert überschreitet,
sodass der Abgasfilter wiederhergestellt wird. Wenn die Ablagerungsmenge der
nichtbrennbaren Bestandteile größer als
der vorbestimmte Wert ist, dann schätzt die Ablagerungsmengenbestimmungseinheit
die Ablagerungsmenge der Partikel auf Grundlage des Schätzwerts
der zweiten Schätzeinheit.
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Die
Ablagerungsmenge der an dem Abgasfilter abgelagerten Asche (nichtbrennbarer
Bestandteil) wird mit laufendem Betrieb der Kraftmaschine zunehmen.
Mit der Zunahme des Druckverlusts des Abgasfilters infolge der Ablagerung
der Asche wird der Schätzfehler
der ersten Schätzeinheit
zum Abschätzen
der Partikelschätzmenge
aus dem Druckverlust des Abgasfilters selbst dann weiter zunehmen,
wenn die Partikel zum Wiederherstellen des Abgasfilters abgebrannt
werden. Andererseits wird der Schätzfehler der Partikelablagerungsmenge
beim Abschätzen
der Partikelablagerungsmenge durch den zeitlichen Betriebsverlauf
jedes mal dann initialisiert, wenn der Abgasfilter wiederhergestellt
wird. Wenn die Ablagerungsmenge der Asche derart zunimmt, dass der
Schätzfehler
der ersten Schätzeinheit
größer wird,
dann schätzt
daher gemäß dem ersten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die Ablagerungsmengenbestimmungseinheit
die Ablagerungsmenge der Partikel auf Grundlage des Schätzwerts der
zweiten Schätzeinheit
ab. Somit kann die Partikelablagerungsmenge mit einer hohen Genauigkeit abgeschätzt werden.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung
versehen mit einem Abgasfilter, der zum Sammeln von Partikeln in
dem Abgas in einem Auslasssystem einer Kraftmaschine angeordnet
ist, einer ersten Schätzeinheit
zum Abschätzen
der Ablagerungsmenge der an dem Abgasfilter abgelagerten Partikel
auf Grundlage eines Druckverlusts des Abgasfilters, einer zweiten
Schätzeinheit
zum Abschätzen
der Ablagerungsmenge der an dem Abgasfilter abgelagerten Partikel
auf Grundlage eines zeitlichen Betriebsverlaufs der Kraftmaschine,
einer Korrektureinheit zum Korrigieren des Schätzwerts der zweiten Schätzeinheit
auf Grundlage des Schätzwerts
der ersten Schätzeinheit,
wenn bestimmt wird, dass ein Fehler des Schätzwerts der zweiten Schätzeinheit größer als
ein Fehler des Schätzwerts
der ersten Schätzeinheit
ist, und einer Ablagerungsmengenbestimmungseinheit, die die Ablagerungsmenge
der an dem Abgasfilter abgelagerten Partikel abschätzt, indem
wahlweise der Schätzwert
der zweiten Schätzeinheit
und der korrigierte Schätzwert
der zweiten Schätzeinheit
verwendet wird. Die abgelagerten Partikel werden abgebrannt, wenn
eine Ablagerungsmenge der angesammelten Partikel einen vorbestimmten
Wert überschreitet,
sodass der Abgasfilter wiederhergestellt wird.
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Somit
kann die Partikelablagerungsmenge mit hoher Genauigkeit unter Verwendung
des korrigierten Schätzwerts
der zweiten Schätzeinheit
abgeschätzt
werden, wenn bestimmt wird, dass der Fehler des Schätzwerts
der zweiten Schätzeinheit
größer als
der Fehler des Schätzwerts
der ersten Schätzeinheit
ist.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Schätzverfahren
zum Schätzen
einer Ablagerungsmenge von Partikeln vorgesehen, die durch einen
Abgasfilter von einem Abgas gesammelt werden und dann beseitigt
werden, wenn deren Ablagerung einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Der Abgasfilter ist an einem Auslasssystem einer Kraftmaschine angeordnet.
Das Schätzverfahren
beinhaltet das Bestimmen, ob eine Ablagerungsmenge eines an dem
Abgasfilter abgelagerten nicht brennbaren Bestandteils größer als
ein vorbestimmter Wert ist oder nicht, und das Abschätzen der
Ablagerungsmenge der Partikel. Wenn bestimmt wird, dass die Ablagerungsmenge
des nichtbrennbaren Bestandteils kleiner als oder gleich wie ein
vorbestimmter Wert ist, dann wird die Abschätzung durch wahlweise Verwendung
einer Differenzialdruckabschätzung
und einer Zeitverlaufsabschätzung
durchgeführt.
Die Differenzialdruckabschätzung
schätzt
die Ablagerungsmenge der Partikel auf Grundlage eines Druckverlusts
des Abgasfilters ab und die Zeitverlaufsabschätzung schätzt die Ablagerungsmenge der
Partikel auf Grundlage eines zeitlichen Betriebsverlaufs der Kraftmaschine
ab. Wenn bestimmt wird, dass die Ablagerungsmenge des nichtbrennbaren
Bestandteils größer als
der vorbestimmte Wert ist, dann wird das Abschätzen durch die Zeitverlaufsabschätzung durchgeführt.
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In
diesem Fall wird das Abschätzen
durch die Zeitverlaufsabschätzung
durchgeführt,
wenn die Ablagerungsmenge der nichtbrennbaren Bestandteile größer als
der vorbestimmte Wert ist, das heißt, wenn der Schätzfehler
der Differenzialdruckabschätzung relativ
groß ist.
Daher kann die Partikelablagerungsmenge mit hoher Genauigkeit abgeschätzt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen angegeben.
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1 eine
schematische Ansicht ist, die eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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2 ein
Graph ist, der eine Beziehung zwischen einer Laufleistung seit einem
Zustand von PM = 0g und einem Partikelschätzfehler gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Abschätzung einer Partikelablagerungsmenge
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4 ein
Graph ist, der eine Beziehung zwischen einer Laufleistung von einem
Zustand von PM = 0g und einem Partikelschätzfehler gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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5 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Korrektur einer Zeitverlaufsabschätzung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6 ein
Graph ist, der eine Korrektur eines Schätzkennfelds einer Partikelablagerungsmenge gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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7 ein
Graph ist, der eine Korrektur eines Schätzkennfelds einer Partikelablagerungsmenge gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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8 ein
Graph ist, der eine Korrektur eines Schätzkennfelds einer Partikelablagerungsmenge gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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9 ein
Graph ist, der eine Beziehung zwischen einer Partikelablagerungsmenge
und einem Druckverlust in einem Dieselpartikelfilter zeigt;
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10 ein
Graph ist, der eine Abschätzung einer
Partikelablagerungsmenge durch eine Zeitverlaufsabschätzung gemäß einem
Stand der Technik zeigt; und
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11 ein
Graph ist, der eine Beziehung zwischen einer Laufleistung seit einem
Zustand von PM = 0g und einem Partikelschätzfehler durch die Zeitverlaufsabschätzung gemäß dem Stand
der Technik zeigt.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 3 wird eine
Abgasreinigungsvorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat die Abgasreinigungsvorrichtung 10 einen
Abgasfilter 20, etwa einen Dieselpartikelfilter (DPF),
der an einem Auslassrohr 4 einer Kraftmaschine 2,
beispielsweise einer Dieselkraftmaschine, angeordnet ist. Der Dieselpartikelfilter 20 hat
einen Filterkörper 22,
der aus einem porösen, hitzebeständigen Material
(beispielsweise Cordierit und dergleichen) gefertigt ist, und der
eine Bienenwabenstruktur hat.
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Mehrere
erste Auslassdurchlässe
und mehrere zweite Auslassdurchlässe
sind an dem Filterkörper 22 ausgebildet
und entlang einer Abgasströmungsrichtung
angeordnet. Die abgasstromaufwärtige
Seite des ersten Auslassdurchlasses ist geschlossen und die abgasstromabwärtige Seite
des zweiten Auslassdurchlasses ist geschlossen. Die ersten Auslassdurchlässe und
die zweiten Auslassdurchlässe können jeweils
bei der im Wesentlichen gleichen Anzahl vorgesehen sein und sie
können
alternierend angeordnet sein, wenn man auf ihren Querschnitt schaut.
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Die
Auslassdurchlässe,
die benachbart zueinander sind, sind voneinander mittels einer Trennwand
getrennt, auf der ein Oxidationskatalysator, beispielsweise Platin,
aufgetragen ist. Wenn Partikel (PM) in dem von der Kraftmaschine 2 ausgelassenen Abgas
den Dieselpartikelfilter 20 passiert, dann werden die Partikel
in den winzigen Löchern
in der Trennwand des Filterkörpers 22 und
durch die Oberfläche
der Trennwand gesammelt.
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Ein
Differenzialdrucksensor 30 ist an einem Verbindungsrohr 32 angeordnet,
das die stromaufwärtige
Seite des Dieselpartikelfilters 20 mit der stromabwärtigen Seite
des Dieselpartikelfilters 20 verbindet, um einen Differenzialdruck
zwischen der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen Seite
des Dieselpartikelfilters 20 zu erfassen.
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Außerdem sind
Temperatursensoren 40 jeweils an den Auslassrohren 4 angeordnet,
die an der stromaufwärtigen
Seite und der stromabwärtigen Seite
des Dieselpartikelfilters 20 positioniert sind, um die
Temperatur des in den Dieselpartikelfilter 20 einströmenden Abgases
und des aus dem Dieselpartikelfilter 20 herausströmenden Abgases
zu erfassen.
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Eine
elektronische Steuereinheit 50 (ECU) kann eine CPU, einen
RAM, einen ROM, einen EEPROM und dergleichen (nicht gezeigt) aufweisen. Die
ECU 50 dient als eine erste Schätzeinheit, eine zweite Schätzeinheit,
eine Ascheschätzeinheit (Nichtbrennbarer-Betandteil-Schätzeinheit)
und eine Ablagerungemengenbestimmungseinheit, die später beschrieben
werden.
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Erfassungssignale
der verschiedenen Sensoren einschließlich des Temperatursensors 40 und des
Differenzialdrucksensors 30 werden in die ECU 50 eingegeben,
sodass die ECU 50 eine Kraftstoffeinspritzmenge und dergleichen
eines (nicht gezeigten) Injektors der Kraftmaschine 2 steuert
und eine Wiederherstellungszeitgebung des Dieselpartikelfilters 20 bestimmt.
Die Wiederherstellung des Dieselpartikelfilters 20 wird
dann durchgeführt,
wenn die Ablagerungsmenge der an dem Dieselpartikelfilter 20 abgelagerten
Partikel einen vorbestimmten Wert überschreitet, indem in einem
Auslasstakt, der sich nicht auf das Drehmoment der Kraftmaschine 2 bezieht,
von dem Injektor geringfügig
Kraftstoff eingespritzt wird, sodass der Kraftstoff, der den Dieselpartikelfilter 20 zusammen
mit dem Abgas erreicht hat, an dem Dieselpartikelfilter 20 verbrennt.
Somit werden die Partikel abgebrannt, sodass die Partikel von dem
Dieselpartikelfilter 20 beseitigt werden.
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Falls
der Dieselpartikelfilter 20 häufig in einem solchen Zustand
wiederhergestellt wird, in dem die Partikelablagerungsmenge des
Dieselpartikelfilters 20 gering ist, wird die Menge des
Kraftstoffs für die
Wiederherstellung zunehmen, sodass der Kraftstoffverbrauch verschlechtert
wird. Wenn andererseits die Partikel abgebrannt werden, um die Kraftmaschine
in einem solchen Zustand wiederherzustellen, in dem die Partikelablagerungsmenge
des Dieselpartikelfilters 20 übermäßig ist, werden die Partikel
stark abgebrannt, sodass die Temperatur des Dieselpartikelfilters 20 ungewöhnlich ansteigt.
Somit kann der Dieselpartikelfilter 20 beschädigt werden.
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Als
Nächstes
wird der Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung 10 beschrieben.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
schätzt die
ECU 50 die Partikelablagerungsmenge ab, sodass die Wiederherstellung
des Dieselpartikelfilters 20 dann durchgeführt wird,
wenn die ECU 50 bestimmt, dass die Partikelablagerungsmenge
einen Wert aufweist, der zur Wiederherstellung des Dieselpartikelfilters 20 geeignet
ist.
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Die
ECU 50 kann eine Differenzialdruckschätzeinheit als die erste Schätzeinheit
zum Abschätzen
der Partikelablagerungsmenge auf Grundlage des Differenzialdrucks
(d. h. des Druckverlusts des Dieselpartikelfilters 20)
zwischen der stromaufwärtigen
Seite des Dieselpartikelfilters 20 und der stromabwärtigen Seite
des Dieselpartikelfilters 20 sowie eine Zeitverlaufabschätzeinheit
als die zweite Abschätzeinheit
zum Abschätzen
der Partikelablagerungsmenge auf Grundlage des zeitlichen Betriebsverlaufs
der Kraftmaschine 2 aufweisen. Der zeitliche Betriebsverlauf
der Kraftmaschine 2 kann beispielsweise durch die Umdrehungsanzahl
(NE), die Einspritzmenge, das Einspritzmuster, die Temperatur des
Abgasfilters oder dergleichen der Kraftmaschine 2 angezeigt
werden.
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Die
ECU 50 führt
ein Abgasreinigungsprogramm zum Abschätzen der Partikelablagerungsmenge
auf Grundlage der Differenzialdruckabschätzung und der Zeitverlaufsabschätzung durch,
um den Dieselpartikelfilter 20 wiederherzustellen. Das
Abgasreinigungsprogramm ist beispielsweise in dem ROM oder dem EEPROM
der ECU 50 gespeichert.
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2 zeigt
Beziehungen zwischen einer Laufleistung eines Fahrzeugs und Partikelschätzfehlern
der Differenzialdruckabschätzung
und der Zeitverlaufsabschätzung.
Die Laufleistung des Fahrzeugs nimmt mit dem Betrieb der Kraftmaschine 2 zu, und
zwar seit dem Beginn der Verwendung des Dieselpartikelfilters 20 oder
seit dem Zustand unmittelbar nach der Wiederherstellung des Dieselpartikelfilters 20 (d.
h., dem Zustand, zu dem die Ablagerungsmenge der an dem Dieselpartikelfilter 20 abgelagerten
Partikel ca. 0 gr. beträgt.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, wird zusätzlich zu den Partikeln an
dem Dieselpartikelfilter 20 Asche (nichtbrennbarer Bestandteil)
abgelagert. Die Asche wird nicht verbrennen, sodass sie in dem Dieselpartikelfilter 20 verbleibt,
wenn die Partikel zum Wiederherstellen des Dieselpartikelfilters 20 abgebrannt
werden. In dem Zustand, in dem die Ascheablagerungsmenge relativ
klein ist, ist der Schätzfehler der
Differenzialdruckabschätzung,
die die Partikelablagerungsmenge aus dem Druckverlust des Dieselpartikelfilters 20 unter
Berücksichtigung
der Ascheablagerungsmenge abschätzt,
im Wesentlichen konstant, sodass sie von der Laufleistung unabhängig ist,
wie dies durch die gepunktete Linie in 2 gezeigt
ist.
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Ähnlich zu
der Partikelablagerungsmenge nimmt die Ascheablagerungsmenge (die
Ablagerungsmenge des nichtbrennbaren Bestandteils) zu, wenn die
Laufleistung zunimmt. Somit kann die ECU 50 die Ascheablagerungsmenge
gemäß einer
kumulativen Laufleistung des Fahrzeugs abschätzen.
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Wenn
die Partikelablagerungsmenge 0g wird, wird andererseits der Schätzfehler
der Zeitverlaufsabschätzung
(die von der Ascheablagerungsmenge unabhängig ist) zum Abschätzen der
Partikelablagerungsmenge aus dem zeitlichen Betriebsverlauf der
Kraftmaschine 2 initialisiert, wie dies durch die durchgezogene
Linie 210 aus 2 angezeigt ist. Dann wird der
Schätzfehler
zunehmen, wenn die Laufleistung des Fahrzeugs mit arbeitender Kraftmaschine 2 zunimmt.
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In
dem Zustand, in dem der Schätzfehler
der Differenzialdruckabschätzung
die durch die gepunktete Linie 200 in 2 angezeigte
Eigenschaft hat (bei der die Ascheablagerungsmenge relativ klein ist),
wird daher in dem Wiederherstellungszyklus des Dieselpartikelfilters 20 die
Schätzmenge
der Zeitverlaufsabschätzung
relativ klein, wenn die Laufleistung (seit dem Beginn der Verwendung
des Dieselpartikelfilters 20 oder seit dem Zustand, zu
dem die Partikelablagerungsmenge unmittelbar nach der Wiederherstellung
des Dieselpartikelfilters 20 cirka 0g beträgt) kleiner
als oder gleich wie der vorbestimmte Wert, und der Schätzfehler
der Differenzialdruckabschätzung
wird relativ klein, wenn die Laufleistung größer als der vorbestimmte Wert
ist.
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Daher
können
in dem Wiederherstellungszyklus des Dieselpartikelfilters 20 die
Zeitverlaufsabschätzung
und die Differenzialdruckabschätzung
in Antwort auf die Laufleistung auf geeignete Weise selektiv verwendet
werden. Das heißt,
die Zeitverlaufsabschätzung
wird in der Zeitspanne verwendet, in der die Laufleistung kurz ist,
und die Differenzialdruckabschätzung
wird dann verwendet, wenn die Laufleistung größer als der vorbestimmte Wert
ist.
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Jedoch
gibt es auch den Fall, gemäß dem der
Differenzialdruck durch den Differenzialdrucksensor 30 in
einigen Betriebszuständen
der Kraftmaschine 2 nicht präzise erfasst werden kann, beispielsweise
in dem Zustand, in dem der Differenzialdruck zwischen der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen
Seite des Dieselpartikelfilters 20 extrem klein ist. Bei
dieser Art Betriebszustand kann die Partikelablagerungsmenge selbst
dann durch die Zeitverlaufsabschätzung
abgeschätzt
werden, wenn die Laufleistung größer als
der vorbestimmte Wert ist.
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Jedoch
wird in dem Fall, in dem die Ascheablagerungsmenge so ansteigt,
dass sie den vorbestimmten Wert überschreitet
und das Verhältnis
aus der Ascheablagerungsmenge zu dem Druckverlust des Dieselpartikelfilters 20 zunimmt,
der Schätzfehler der
Partikelablagerungsmenge durch die Differenzialdruckabschätzung größer als
der Schätzfehler
der Partikelablagerungsmenge durch die Zeitverlaufsabschätzung (wie
dies durch die durchgezogene Linie 202 in 2 angezeigt
ist), und zwar selbst dann, wenn der Dieselpartikelfilter 20 wiederhergestellt
ist und die Ascheablagerungsmenge in dem Zustand berücksichtigt
wird, in dem die Laufleistung kurz ist.
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In
diesem Fall wird gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
eine in 3 gezeigte Abschätzungsroutine
durchgeführt,
um die Partikelschätzmenge mit
einer verbesserten Genauigkeit abzuschätzen. Diese Schätzroutine
der Partikelschätzmenge
wird bei einer Hauptroutine des Abgasbehandlungsprogramms durchgeführt. Unter
Bezugnahme auf das in 3 gezeigte Ablaufdiagramm bestimmt
die ECU 50 bei Schritt S300, ob die Ascheablagerungsmenge größer als
ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. In dem Fall, in dem bestimmt
wird, dass die Ascheablagerungsmenge kleiner als oder gleich wie
der vorbestimmte Wert ist, wird Schritt S302 durchgeführt. Bei Schritt
S302 werden die Differenzialdruckabschätzung und die Zeitverlaufsabschätzung in
Antwort auf die Laufleistung seit dem Zustand, zu dem die Partikelablagerungsmenge
cirka 0g betrug, selektiv verwendet, um die Partikelablagerungsmenge
abzuschätzen.
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Andererseits
wird in dem Fall, in dem bei Schritt S300 bestimmt wird, dass die
Ascheablagerungsmenge größer als
der vorbestimmte Wert ist, der Schritt S304 durchgeführt.
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Bei
Schritt S304 wird die Partikelablagerungsmenge durch die Zeitverlaufsabschätzung abgeschätzt.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel wird
dann, wenn die Ascheablagerungsmenge größer als der vorbestimmte Wert
ist, die Partikelablagerungsmenge durch die Zeitverlaufsabschätzung ohne
Verwendung der Differenzialdruckabschätzung abgeschätzt, welche
einen relativ großen
Fehler aufweist. Daher kann die Partikelablagerungsmenge mit hoher
Genauigkeit abgeschätzt
werden.
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[Zweites Ausführungsbeispiel]
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 4 und 5 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel
dient die ECU 50 zudem als eine Korrektureinheit.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist in dem Zustand, in dem die Ascheablagerungsmenge
relativ gering ist, der durch die durchgezogene Linie 220 in 4 gezeigte
Schätzfehler
der Differenzialdruckabschätzung
von der Laufleistung des Fahrzeugs unabhängig, sodass er im Wesentlichen
konstant ist. In diesem Fall ist der Schätzfehler der Zeitverlaufsabschätzung (der
durch die gepunktete Linie 230 in 4 gezeigt
ist) in dem Wiederherstellungszyklus des Dieselpartikelfilters 20 kleiner
als jener der Differenzialdruckabschätzung (der durch die durchgezogene
Linie 220 in 4 gezeigt ist) während der
Zeitspanne seit dem Beginn der Verwendung des Dieselpartikelfilters 20 (oder
seit dem Zustand, in dem die Partikelablagerungsmenge unmittelbar
nach der Wiederherstellung des Dieselpartikelfilters cirka 0g betrug)
bis zu dem Zustand, zu dem die Laufleistung gleich dem vorbestimmten
Wert L0 entspricht. Wenn die Laufleistung größer als der vorbestimmte Wert
L0 ist, dann ist der Schätzfehler
der Differenzialdruckabschätzung
kleiner als jener der Zeitverlaufsabschätzung, wie dies in 4 gezeigt
ist.
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Somit
wird in dem Wiederherstellungszyklus des Dieselpartikelfilters 20 während der
Zeitspanne seit dem Beginn der Verwendung des Dieselpartikelfilters 20 (oder
seit dem Zustand, in dem die Partikelablagerungsmenge unmittelbar
nach der Wiederherstellung des Dieselpartikelfilters 20 cirka
0g betrug) bis zu dem Zustand, in dem die Laufleistung den vorbestimmten
Wert L0 erreicht hat, die Ablagerungsmenge durch die Zeitverlaufsabschätzung abgeschätzt, wenn
der Schätzfehler
der Zeitverlaufsabschätzung
kleiner als jener der Differenzialdruckabschätzung ist. Wenn die Laufleistung
größer als
der vorbestimmte Wert L0 ist, dann wird die Partikelablagerungsmenge
durch die Differenzialdruckabschätzung
abgeschätzt,
da der Schätzfehler
der Differenzialdruckabschätzung
kleiner als jener der Zeitverlaufsabschätzung ist.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird die Partikelablagerungsmenge durch die Differenzialdruckabschätzung abgeschätzt, wenn
die Laufleistung größer als
der vorbestimmte Wert L0 ist und der Schätzwert der Zeitverlaufsabschätzung wird
auf Grundlage des Schätzwerts
der Differenzialdruckabschätzung
korrigiert. Somit kann in dem Fall, in dem die Zeitverlaufsabschätzung danach
durchgeführt wird,
der Schätzfehler
der Zeitverlaufsabschätzung durch
den Schätzwert
reduziert werden, der korrigiert wurde.
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Wie
vorstehen beschrieben ist, existiert jedoch zudem der Fall, in dem
der Differenzialdruck in einigen Betriebszuständen der Kraftmaschine 2 nicht korrekt
durch den Differenzialdrucksensor 30 erfasst werden kann.
In diesem Zustand kann die Partikelablagerungsmenge selbst dann
durch die Zeitverlaufsabschätzung
abgeschätzt
werden, wenn die Laufleistung größer als
der vorbestimmte Wert L0 ist und der Schätzfehler der Zeitverlaufsabschätzung größer als
jener der Differenzialdruckabschätzung ist.
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Wenn
die Partikelablagerungsmenge durch die Zeitverlaufsabschätzung in
dem Zustand abgeschätzt
wird, in dem die Laufleistung größer als
die vorbestimmte Leistung bzw. Strecke L0 ist, sodass die Differenzialdruckabschätzung nicht
verwendet werden kann, wird somit die Partikelablagerungsmenge durch
die Differenzialdruckabschätzung
abgeschätzt
und der Schätzwert
der Zeitverlaufsabschätzung
wird auf Grundlage des Schätzwerts
der Differenzialdruckabschätzung
in dem Fall korrigiert, in dem der Differenzialdruck durch den Differenzialdrucksensor 30 normal
erfasst werden kann.
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5 zeigt
eine Korrekturroutine des Schätzwerts
der Zeitverlaufsabschätzung
auf Grundlage des Schätzwerts
der Differenzialdruckabschätzung.
Diese Korrekturroutine wird bei der Hauptroutine des Abgasbehandlungsprogramms
durchgeführt.
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Bei
Schritt S310 bestimmt die ECU 50, ob die Partikelablagerungsmenge
größer als
der vorbestimmte Wert ist oder nicht. Die Partikelablagerungsmenge
ist ein Schätzwert,
der von der Zeitverlaufsabschätzung
oder der Differenzialdruckabschätzung abgeschätzt wird.
Alternativ kann bei Schritt S310 durch Ändern der Auswertungsbedingung
zudem bestimmt werden, ob die Differenz zwischen dem Schätzwert der
Zeitverlaufsabschätzung
und jenem der Differenzialdruckabschätzung größer als der vorbestimmte Wert
ist oder nicht. Als weitere Alternative kann bei Schritt S310 durch Ändern der
Auswertungsbedingung zudem bestimmt werden, ob die Laufleistung
seit dem Zustand, zu dem die Partikelablagerungsmenge cirka 0g betrug,
größer als
die vorbestimmte Leistung L0 ist oder nicht. Jede der Auswertungsbedingungen
wird verwendet, um zu bestimmen, ob der Partikelschätzfehler
der Zeitverlaufsabschätzung
größer als
der Partikelschätzfehler der
Differenzialdruckabschätzung
ist.
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In
dem Fall, in dem bei Schritt S310 bestimmt wird, dass die Partikelablagerungsmenge
kleiner als oder gleich wie der vorbestimmte Wert ist, wird die
in 5 gezeigte Routine beendet. In dem Fall, in dem bei
Schritt S310 bestimmt wird, dass die Partikelablagerungsmenge größer als
der vorbestimmte Wert ist, wird Schritt S312 durchgeführt. Bei
Schritt S312 wird bestimmt, ob sich der Differenzialdrucksensor 30 in dem
Betriebszustand befindet oder nicht, in dem der Differenzialdrucksensor 30 den
Differenzialdruck zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
des Dieselpartikelfilters 20, d. h. den Druckverlust des
Dieselpartikelfilters 20, normal erfassen kann. Der Grund
zum Durchführen
des Schritts S312 liegt darin, dass die Partikelablagerungsmenge
nicht mit hoher Genauigkeit auf Grundlage des Differenzialdrucks
abgeschätzt
werden kann, wenn der Differenzialdruck anormal ist. Beispielsweise
kann in dem Fall, in dem die Anzahl der Umdrehungen (NE) der Kraftmaschine 20 abrupt
variiert, der Differenzialdruck nicht mit hoher Genauigkeit erfasst
werden.
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In
dem Fall, in dem bei Schritt S312 bestimmt wird, dass der Differenzialdruck
normal ist (d. h. der Differenzialdruck in einem vorbestimmten Bereich liegt),
wird die Partikelablagerungsmenge bei Schritt S314 und Schritt S316
jeweils durch die Differenzialdruckabschätzung und die Zeitverlaufsabschätzung abgeschätzt. Dann
wird bei Schritt S318 der Zeitverlaufsschätzwert auf Grundlage des Differenzialdruckschätzwerts
korrigiert. Somit kann durch Korrigieren des Zeitverlaufsschätzwerts
auf Grundlage des Differenzialdruckschätzwerts der Partikelschätzfehler
der Zeitverlaufsabschätzung
von der gepunkteten Linie 230 auf die durchgezogene Linie 232 reduziert
werden, wie dies in 4 gezeigt ist.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel wird
der Schätzwert
der Zeitverlaufsabschätzung
in dem Wiederherstellungszyklus des Dieselpartikelfilters 20 auf
Grundlage des Schätzwerts
der Differenzialdruckabschätzung
korrigiert, wenn die Partikelablagerungsmenge größer als der vorbestimmte Wert ist
und der Schätzfehler
der Zeitverlaufsabschätzung größer als
jener der Differenzialdruckabschätzung ist.
Daher kann die Partikelablagerungsmenge auf Grundlage des Schätzwerts
der Zeitverlaufsabschätzung,
der korrigiert wurde, mit hoher Genauigkeit abgeschätzt werden.
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Wenn
in diesem Ausführungsbeispiel
die Ascheablagerungsmenge größer als
der vorbestimmte Wert ist, dann kann die Partikelablagerungsmenge
durch die in dem ersten Ausführungsbeispiel unter
Bezugnahme auf 3 beschriebene Zeitverlaufsabschätzung abgeschätzt werden.
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Hinsichtlich
der Abgasreinigungsvorrichtung 10 ist alles das, was in
dem zweiten Ausführungsbeispiel
nicht beschrieben wurde, gleich wie jenes des vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiels.
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[Drittes Ausführungsbeispiel]
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die Korrektur des Schätzwerts
der Zeitverlaufsabschätzung
auf Grundlage des Schätzwerts
der Differenzialdruckabschätzung beschrieben.
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Wie
in 6 gezeigt ist, wird aus der Differenz zwischen
dem Schätzwert
der Zeitverlaufsabschätzung
und jenem der Differenzialdruckabschätzung ein Korrekturkoeffizient
berechnet. Unter Bezugnahme auf das gesamte Anwendungsfeld des Partikelemissionskennfelds
(das dann verwendet wird, wenn die Zeitverlaufsabschätzung durchgeführt wird),
wird die Partikelemissionsmenge, die der auf Grundlage des Partikelemissionskennfelds
erhaltene Schätzwert
ist, mit dem berechneten Korrekturkoeffizienten multipliziert, um
korrigiert zu werden.
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Das
Partikelemissionskennfeld und das Partikelverbrennungskennfeld (nicht
gezeigt) sind in einem nicht flüchtigen
Speichermedium (beispielsweise dem EEPROM der ECU 50 und
dergleichen) gespeichert, welches überschreibbar ist. In diesem
Fall wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, die Partikelablagerungsmenge
in der Zeitverlaufsabschätzung
abgeschätzt,
wobei das Partikelemissionskennfeld und das Partikelverbrennungskennfeld
als ein Schätzkennfeld
verwendet werden, und zwar auf Grundlage des betrieblichen Zeitverlaufs
der Kraftmaschine 2. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Partikelemissionsmenge
unter Bezugnahme auf das Partikelemissionskennfeld korrigiert und
die Partikelverbrennungsmenge wird nicht unter Bezugnahme auf das
Partikelverbrennungskennfeld korrigiert.
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[Viertes Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird, wie in 7 gezeigt ist,
und unter Bezugnahme auf das Anwendungsfeld des Partikelemissionskennfelds,
das dem zeitlichen Betriebsverlauf entspricht, in dem die Kraftmaschine 2 tatsächlich betrieben
wird, die Partikelemissionsmenge mit dem Korrekturkoeffizienten
multipliziert, der aus der Differenz zwischen dem Schätzwert der Zeitverlaufsabschätzung und
jenem der Differenzialdruckabschätzung
berechnet wird, um die Partikelemissionsmenge des Partikelemissionskennfelds
zu überschreiben.
Das heißt,
in diesem Fall wird lediglich ein Teil des Partikelemissionskennfelds
korrigiert.
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Somit
wird lediglich das Feld des Partikelemissionskennfelds korrigiert,
indem der Schätzfehler der
Partikelablagerungsmenge infolge der Zeitverlaufsabschätzung korrigiert
wird, indem lediglich das Anwendungsfeld des Partikelemissionskennfelds korrigiert
wird, das dem zeitlichen Betriebsablauf entspricht. Daher kann die
Partikelschätzmenge
mit hoher Genauigkeit durch die Zeitverlaufsabschätzung abgeschätzt werden,
indem das Partikelemissionskennfeld verwendet wird, das korrigiert
wurde.
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[Fünftes
Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird, wie in 8 gezeigt ist,
das Anwendungsfeld des Partikelemissionskennfelds korrigiert, das
dem zeitlichen Betriebsablauf entspricht, in dem die Kraftmaschine 2 tatsächlich betrieben
wird. Das heißt,
auf ähnliche
Weise wird lediglich ein Teil des Partikelemissionskennfelds korrigiert.
Jedoch wird gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
die Verwendungshäufigkeit
mit Bezug auf die Partikelemissionsmenge (den Schätzwert)
eines jeden Teils (eines jeden Felds) innerhalb des Anwendungsfelds
des Partikelemissionskennfelds gezählt und die entsprechende Partikelemissionsmenge
wird durch den Korrekturkoeffizienten korrigiert, der in Antwort
auf die gezählte
Verwendungshäufigkeit
berechnet wurde.
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Der
Korrekturkoeffizient wird beispielsweise in Antwort auf einen Anteil
einer Verwendungsanzahl der Partikelemissionsmenge eines jeden Felds
an der Gesamtanzahl der Verwendungshäufigkeit bestimmt. Das heißt, in diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Korrekturkoeffizient, mit dem die Partikelemissionsmenge
multipliziert wird, hinsichtlich des Verwendungsfelds des Partikelemissionskennfelds
nicht konstant.
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Somit
kann in dem Anwendungsfeld des Partikelemissionskennfelds, das dem
zeitlichen Betriebsablauf entspricht, das Partikelemissionskennfeld
mit Bezug auf die Verwendungshäufigkeit
mit einer hohen Genauigkeit korrigiert werden, indem das Partikelemissionskennfeld
korrigiert wird, das der Verwendungshäufigkeit der Partikelemissionsmenge eines
jeden Felds entspricht. Daher kann die Partikelablagerungsmenge
mit hoher Genauigkeit durch die Zeitverlaufsabschätzung abgeschätzt werden,
indem das Partikelemissionskennfeld verwendet wird, das korrigiert
wurde.
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[Weitere Ausführungsbeispiele]
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde lediglich
das Partikelemissionskennfeld korrigiert. Jedoch können sowohl
das Partikelemissionskennfeld als auch das Verbrennungskennfeld
korrigiert werden. Alternativ kann die Korrektur zudem lediglich
an dem Verbrennungskennfeld anstelle an dem Partikelemissionskennfeld durchgeführt werden.
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Außerdem ist
die Kraftmaschine 2 nicht auf die für Fahrzeuge verwendete Kraftmaschine
beschränkt.
Die Kraftmaschine 2 kann jede Kraftmaschine im Sinne einer
Energiequelle sein, auf die die vorliegende Erfindung auf geeignete
Weise angewendet werden kann.
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Eine
Abgasreinigungsvorrichtung hat eine ECU (50) und einen
Abgasfilter (20), der an einem Auslasssystem einer Kraftmaschine
(2) angeordnet ist, um Partikel in dem Abgas zu sammeln.
Die ECU (50) schätzt
die Ablagerungsmenge der an dem Auslassfilter (20) abgelagerten
Partikel auf Grundlage eines Druckverlusts des Abgasfilters (20)
oder auf Grundlage eines zeitlichen Betriebsverlaufs der Kraftmaschine
(2) ab. Wenn die ECU (50) bestimmt, dass die Ablagerungsmenge
von unverbrannten Bestandteilen, die an dem Abgasfilter (20)
abgelagert sind, größer als
ein vorbestimmter Wert ist, schätzt die
ECU (50) die Ablagerungsmenge der Partikel auf Grundlage
des zeitlichen Betriebsverlaufs der Kraftmaschine (2) ab.