DE102007029872A1

DE102007029872A1 - Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor sowie Abgasreinigungsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102007029872A1
Application number: DE102007029872A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Toyota Otsubo; Tatsuhisa Toyota Yokoi; Shigehiro Toyota Matsuno; Ikuo Toyota Hoda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: DE102007029872B4; JP4304527B2; US20080034737A1; JP2008014145A; FR2903141A1; US7895830B2; FR2903141B1

Abstract

Wenn ein Abgasdrosselventil (18) vom AUS-Zustand zum AN-Zustand unter einer Filterregenerations-Steuerbedingung zum Regenerieren eines PM-Filters (17) wechselt, erfaßt ein Differenzdrucksensor (34) eine Änderung eines Differenzdrucks in Folge einer Betätigung des Abgasdrosselventils (18) (Schritt S 120). Eine Zunahme eines Abgasrückdrucks wird auf Basis der Änderung des Differenzdrucks berechnet (Schritt S 130). Wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks geringer als ein vorbestimmter Wert ist, wird bestimmt, daß die Betätigung des Abgasdrosselventils (18) versagt (Schritt S 150).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor, das ein Filter, das in einem Abgasdurchlaß angeordnet ist, zum Abscheiden von Partikeln, die vom Motor abgegeben werden, aufweist, und betrifft ebenfalls ein Abgasreinigungsverfahren für einen derartigen Verbrennungsmotor.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Als ein Abgasreinigungssystem, das an einem Verbrennungsmotor, wie beispielsweise ein Dieselmotor, für ein Fahrzeug angebracht ist, ist herkömmlicherweise ein System bekannt, das ein Filter, das im Abgasdurchlaß angeordnet ist, zum Abscheiden von Partikeln (PM), die vom Motor abgegeben werden, enthält. Bei einem derartigen Abgasreinigungssystem steigt der Abgasrückdruck an, wenn die Menge des angesammelten PM, der vom Filter abgeschieden worden ist, zunimmt, und ruft Probleme, wie beispielsweise eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit, hervor. Daher wird die Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtsseitigen und dem stromabwärtsseitigen Abschnitt des Abgasdurchlasses relativ zum Filter erfaßt, um die Menge an angereichertem PM abzuschätzen. Wenn die Menge an angereichertem PM außerordentlich hoch wird, wird der PM entfernt, z.B. verbrannt, um das Filter zu regenerieren. Ein Verfahren zum Regenieren des Filters, das weit verbreitet verwendet wird, verwendet einen Oxidationskatalysator, um die Oxidationstemperatur des PM herabzusetzen und um den PM unter Verwendung der Abgaswärme des Motors zu oxidieren. Die Verwendung des O xidationskatalysators hat zum Vorteil, daß das Filter fortlaufend regeneriert wird, ohne irgend eine Energie von außen aufzunehmen.
Wenn jedoch der Motor unter Bedingungen arbeitet, bei denen die Abgastemperatur niedrig ist, beispielsweise, wenn der Motor im Leerlauf ist und/oder für eine ausgedehnte Zeitspanne unter einer niedrigen Last ist, wird der PM nicht oxidiert, selbst wenn der PM fortlaufend angesammelt wird. Diese Situation kann eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit hervorrufen, was von der Zunahme des Abgasrückdrucks resultiert, und/oder eine abnormale Verbrennung hervorrufen, die vom Abscheiden von übermäßig viel PM resultiert. Daher wird ein Abgasreinigungssystem vorgeschlagen, bei dem ein Abgasdrosselventil stromabwärts vom Filter angeordnet ist, und ein Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils wird gesteuert, um die Abgastemperatur in einem vorbestimmten Regenerations-Temperaturbereich zu erhalten, wenn das Filter regeneriert wird (siehe beispielsweise JP-A-4-81513 ). Ebenfalls wird ein weiteres Abgasreinigungssystem vorgeschlagen, bei dem die Kraftstoff-Einspritzzeitpunkte zusätzlich zur Steuerung des Abgasdrosselventils gesteuert werden, um die Abgastemperatur im vorbestimmten Regenerations-Temperaturbereich zu erhalten, wenn das Filter regeneriert wird (siehe beispielsweise JP-A-2005-76604 ). Ein Halten des Filters im Regenerations-Temperaturbereich, wie oben diskutiert worden ist, fördert die Oxidation des PM und beschleunigt die Regenerationsgeschwindigkeit des Filters.
Dabei weisen die vorstehend beschriebenen Abgasreinigungssystem die nachfolgenden Nachteile auf, wenn das Abgasdrosselventil versagt bzw. nichtfunktioniert, da die Systeme die Abgastemperatur durch Steuern des Öffnungsgrades des Abgasdrosselventils steuern. D.h., wenn der Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils nicht auf einen gewünschten Öffnungsgrad unter der Filter-Regenerationsbedingung herabgesetzt wird, steigt die Abgastemperatur nicht hinreichend an, und die Oxidation des PM, der vom Filter abgeschieden worden ist, schreitet nicht gleichmäßig voran. In diesem Zusammenhang wird die Regenerationsgeschwindigkeit des Filters falsch eingeschätzt, und die Filterregeneration kann vorzeitig bzw. frühzeitig beendet werden. Daher bleibt ein signifikanter Abteil des angereicherten PM auf dem Filter abgeschieden. Wenn der PM ver bleibt, kann der Abgasrückdruck zunehmen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit nachteilig beeinflussen. Wenn eine außerordentliche Menge von PM abgeschieden ist, kann das Filter ebenfalls als ein Ergebnis einer abnormalen Verbrennung des PM schmelzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor und ein Abgasreinigungsverfahren bereitzustellen, welches die Betriebsanforderung bzw. Betriebsbedingung bzw. den Betriebszustand eines Abgasdrosselventils, das zum Regenerieren eines Filters vorgesehen ist, der PM abscheidet, genau erfaßt.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor, das aufweist: einen Filter, das in einem Abgasdurchlaß angeordnet ist, das PM abscheidet, die vom Motor abgegeben werden; ein Abgasdrosselventil, das stromabwärts vom Filter im Abgasdurchlaß angeordnet ist, welches die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses einstellt; und ein Differenzdrucksensor, der den Differenzdruck zwischen einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Filter (im nachfolgenden „stromaufwärtiger Abschnitt des Abgasdurchlasses" genannt) erfaßt und einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromabwärts vom Filter (im nachfolgenden „stromabwärtiger Abschnitt des Abgasdurchlasses" genannt). Das Abgasdrosselventil wird auf Basis des Differenzdrucks betrieben, um die Verbrennung der PM, die vom Filter abgeschieden worden sind, zu unterstützen, um das Filter zu regenerieren. Das Abgasreinigungssystem enthält einen Bestimmungsbereich, der auf Basis der Änderungen des Differenzdrucks, die auftritt, wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird, bestimmt, ob ein Versagen bzw. eine Fehlfunktion des Abgasdrosselventils vorliegt.
Gemäß dem Aspekt wird das Versagen des Abgasdrosselventils auf Basis der Änderung des Differenzdrucks erfaßt, die auftritt, wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird, und vom Differenzdrucksensor erfaßt wird, der den Differenzdruck zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Abschnitt des Abgasdurchlasses erfaßt, wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird. Wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird, unterscheidet sich die Änderung des Differenzdrucks, der vom Differenzdrucksensor erfaßt wird, in Übereinstimmung mit den Öffnungsgraden des Abgasdrosselventils. Wenn beispielsweise ein offenes Abgasdrosselventil geschlossen wird, nimmt das Abgas, das durch den Abgasdurchlaß abgegeben wird, ab, da die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses herabgesetzt ist. Daher nimmt der Druck sowohl im stromaufwärtigen als auch im stromabwärtigen Abschnitt des Abgasdurchlasses zu. Demgemäß nimmt der Differenzdruck zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Abschnitt des Abgasdurchlasses ab, da der Strom des Abgases, der durch das Filter hindurchtritt, unterdrückt wird. Wenn andererseits der Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils herabgesetzt wird, wird mehr Abgas durch den Abgasdurchlaß abgegeben, als wenn das Abgasdrosselventil geschlossen ist. Daher ist der Druck im stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abschnitt des Filters im Vergleich dazu leicht variiert, wenn das Abgasdrosselventil geschlossen ist, und eine Abnahme des Differenzdrucks zwischen dem stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abschnitt des Filters wird herabgesetzt.
Wie es bereits beschrieben worden ist, können die Betriebsbedingungen des Abgasdrosselventils durch die Änderung des Differenzdrucks erfaßt werden, wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird. Wenn daher das offene Abgasdrosselventil geschlossen wird, aber verhindert wird, daß das Drosselventil geschlossen wird, kann dieses Versagen des Abgasdrosselventils erfaßt und bestimmt werden. Demgemäß kann eine derartige Situation vorteilhaft vermieden werden, so daß die Filterregeneration aufgrund des Versagens des Abgasdrosselventils nicht hinreichend vorschreitet, und die Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Schmelzverlust des Filters werden hervorgerufen.
Bei diesem Aspekt berechnet die Bestimmungseinrichtung vorzugsweise eine Zunahme eines Abgasrückdrucks in einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Abgasdrosselventil auf Basis der Änderung des Differenzdrucks und bestimmt, ob auf Basis der Zunahme des Abgasrückdrucks ein Versagen des Abgasdrosselventils vorliegt.
Gemäß der vorstehenden Konstruktion wird die Zunahme des Abgasrückdrucks im Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Abgasdrosselventil auf Basis der Änderung des Differenzdrucks berechnet, und eine Fehlfunktion des Abgasdrosselventils wird auf Basis der Zunahme des Abgasrückdrucks bestimmt. Wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird, wird der Differenzdruck zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Abschnitt des Abgasdurchlasses relativ zum Filter durch die Änderungen des Differenzdrucksensors erfaßt. Sowohl der Differenzdruck als auch die Änderungen des Differenzdrucks schwanken in Übereinstimmung mit der Menge der angereicherten PM, die vom Filter abgeschieden worden sind. Wenn beispielsweise die Menge des angereicherten PM groß ist, ist der Differenzdruck aufgrund des Druckverlusts, der durch den PM verursacht wird, größer, und die Abnahme des Differenzdrucks, die von der Betätigung des Abgasdrosselventils resultiert, ist größer. Wenn andererseits die Menge der angereicherten PM klein ist, ist der Differenzdruck kleiner, und die Abnahme des Differenzdrucks, die von der Betätigung des Abgasdrosselventils resultiert, ist kleiner.
Unter Verwendung der Bedingung, daß ein Wert, der durch das Teilen des Differenzdrucks durch das Volumen des Abgases erhalten wird, in Übereinstimmung mit dem Abgasrückdruck abnimmt, wird daher die Zunahme des Abgasrückdrucks im Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Abgasdrosselventil auf Basis von Werten, wie beispielsweise ein Änderungsbetrag des Differenzdrucks, das Volumen des Abgases und einer Temperatur des Abgases, berechnet. Ob das Abgasdrosselventil versagt, wird auf Basis der Zunahme des Abgasrückdrucks ermittelt. D.h., wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks geringer als eine angenommene Zunahme ist, wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird, wird bestimmt, daß der Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils nicht auf den erwünschten Öffnungsgrad herabgesetzt worden ist. Daher wird bestimmt, daß das Abgasdrosselventil versagt. Dadurch können die Temperatur und die Regenerationsgeschwindigkeit des Filters auf ihre geeigneten Niveaus früher ansteigen. Der PM kann daher fast vollständig verbrannt werden. Falls die Zunahme des Abgasrückrucks die angenommene Zunahme erreicht, wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird, wird dabei bestimmt, daß das Abgasdrosselventil normal ist. Das Filter kann daher geeignet regeneriert werden. Wie es bereits diskutiert worden ist, kann die Zunahme des Abgasrückdrucks eine exakte Versagensbestimmung des Abgasdrosselventils bereitstellen, selbst wenn der Differenzdruck und der Änderungsbetrag des Differenzdrucks aufgrund der Menge des angereicherten PM schwanken.
In dem Aspekt wird das Abgasdrosselventil vorzugsweise geöffnet und geschlossen, und der Bestimmungsbereich bestimmt, daß das Abgasdrosselventil versagt, wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks geringer als ein vorbestimmter Wert ist, wenn das offene Abgasdrosselventil geschlossen wird.
Gemäß der vorstehenden Konstruktion wird die Zunahme des Abgasrückdrucks im stromaufwärtigen Abschnitt des Abgasdrosselventils auf Basis der Änderung des Differenzdrucks, der vom Differenzdrucksensor erfaßt wird, berechnet, wenn das offene Abgasdrosselventil geschlossen wird. Wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks geringer als der vorbestimmte Wert ist, wird bestimmt, daß ein Versagen des Abgasdrosselventils vorliegt. Wenn das Abgasdrosselventil geöffnet und geschlossen wird, werden die Bedingungen, die gesteuert werden, wenn das Abgasdrosselventil betätigt wird, fixiert. Daher kann das Versagen des Abgasdrosselventils durch einen Vergleich der Zunahme des Abgasrückdrucks mit dem vorbestimmten Wert, der eine Schwelle ist, einfach bestimmt werden.
In dem Aspekt kann vorzugsweise eine Schätzeinrichtung zum Schätzen eines Regenerationsgrades des Filters auf Basis des Differenzdrucks hinzugefügt werden, solange die Bestimmungseinrichtung nicht bestimmt, daß das Abgasdrosselventil versagt bzw. nichtfunktioniert.
Gemäß der vorstehenden Konstruktion wird der Regenerationsgrad des Filters auf Basis des Differenzdrucks geschätzt, der durch den Differenzdrucksensor erfaßt wird, so lange nicht bestimmt wird, daß das Abgasdrosselventil versagt. Wenn die Menge des angereicherten PM, der vom Filter abgeschieden worden ist, groß ist, ist der Differenzdruck aufgrund des Druckverlustes, der vom PM verursacht wird, größer, und die Ab nahme des Differenzdrucks, der aus der Betätigung des Abgasdrosselventils resultiert, ist größer. Wenn andererseits die Menge des angereicherten PM klein ist, wird der Differenzdruck kleiner, und die Abnahme des Differenzdrucks, die aus dem Betrieb des Abgasdrosselventils resultiert, wird kleiner. Daher können die Menge an angereichertem PM, der vom Filter abgeschieden worden ist, und der Regenerationsgrad des Filters auf Basis des Differenzdrucks und der Änderung des Differenzdrucks geschätzt werden. Demgemäß kann der Beendigungszeitpunkt der Regeneration des Filters geeignet bestimmt werden, und die unnötige oder unzureichende Regeneration des Filters kann vermieden werden. Wie es bereits beschrieben worden ist, kann ein Versagen des Abgasdrosselventils auf Basis der Änderung des Differenzdrucks bestimmt werden. Immer dann, wenn das Abgasdrosselventil normal arbeitet, kann der Regenerationsgrad des Filters auf Basis des Differenzdrucks geschätzt werden.
In dem Aspekt kann die Schätzeinrichtung eine Zunahme eines Abgasrückdrucks in einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Abgasdrosselventil auf Basis der Änderung des Differenzdrucks berechnen und eine Regenerationsgeschwindigkeit des Filters entsprechend der Zunahme des Abgasrückdrucks berechnen, um den Regenerationsgrad zu schätzen.
Gemäß der vorstehenden Konstruktion wird die Zunahme des Abgasdrucks im Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Abgasdrosselventil auf Basis der Änderung des Differenzdrucks, der durch den Differenzdrucksensor erfaßt wird, berechnet und die Regenerationsgeschwindigkeit des Filters wird entsprechend der Zunahme des Abgasrückdrucks berechnet, um den Regenerationsgrad abzuschätzen. Wenn der Abgasrückdruck zunimmt, nimmt die Menge an Sauerstoff, die mit dem PM reagiert, aufgrund der Zunahme des Volumens des Abgases zu. Die Verbrennungsgeschwindigkeit des PM nimmt daher im Verhältnis zum Abgasrückdruck zu. Daher kann unter Verwendung der berechneten Zunahme des Abgasrückdrucks die Regenerationsgeschwindigkeit des Filters exakt berechnet werden. Der Regenerationsgrad des Filters wird demgemäß geeignet geschätzt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor, das aufweist: ein Filter, das in einem Abgasdurchlaß angeordnet ist, das den PM abscheidet, der vom Motor abgegeben worden ist; einen Querschnittsflächen-Veränderungsmechanismus, der stromabwärts vom Filter im Abgasdurchlaß angeordnet ist, der die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses einstellt; einen Differenzdrucksensor, der den Differenzdruck zwischen einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Filter und einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromabwärts vom Filter erfaßt, wobei die Durchlaß-Querschnittsfläche variiert wird, um das Verbrennen des PM, der vom Filter abgeschieden worden ist, zu unterstützen, um das Filter zu regenerieren. Das Abgasreinigungssystem enthält eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Versagen des Querschnittsflächen-Variationsmechanismus auf Basis der Variation des Differenzdrucks, die auf die Änderung der Querschnittsfläche folgt, vorliegt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor. Bei diesem Abgasreinigungsverfahren wird ein Differenzdruck zwischen einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts von einem Filter und einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromabwärts vom Filter erfaßt. Der Filter ist im Abgasdurchlaß angeordnet, um PM abzuscheiden, der vom Motor abgegeben wird. Die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses wird auf Basis des Differenzdrucks variiert, um das Verbrennen des PM, der vom Filter abgeschieden worden ist, zu fördern. Ein Versagen des Abgasdrosselventils wird auf Basis einer Änderung des Differenzdrucks bestimmt, wenn die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses variiert wird.
In dem Aspekt kann eine Zunahme des Abgasrückdrucks in einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Abgasdrosselventil auf Basis der Änderung des Differenzdrucks berechnet werden, und ein Versagen Abgasdrosselventils wird auf Basis der Zunahme des Abgasrückdrucks bestimmt.
In dem Aspekt kann ein Versagen des Abgasdrosselventils bestimmt werden, wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks unter einem vorbestimmten Wert ist, wenn die Abgasdurchlaß-Querschnittsfläche nach der Betätigung des Abgasdrosselventils variiert.
In dem Aspekt kann der Regenerationsgrad des Filters auf Basis des Differenzdrucks bestimmt werden, so lange nicht bestimmt wird, daß das Abgasdrosselventil versagt.
In dem Aspekt kann die Zunahme des Abgasrückdrucks in einem Abschnitt des Abgasdurchlasses stromaufwärts vom Abgasdrosselventil auf Basis der Änderung des Differenzdrucks berechnet werden, und eine Regenerationsgeschwindigkeit des Filters kann entsprechend der Zunahme des Abgasrückdrucks berechnet werden, um den Regenerationsgrad zu schätzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich, wobei die selben Bezugszeichen verwendet werden, um die selben Elemente darzustellen, und wobei:
1 ein Blockdiagramm eines Verbrennungsmotors für ein Automobil ist, wobei der Motor ein Abgasreinigungssystem gemäß der Erfindung aufweist;
2 ein Zeitdiagramm ist, das die Menge des angereicherten PM gegen die Betriebszeit des Motors darstellt;
3A ein Zeitdiagramm ist, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt, wenn eine Filter-Regenerationssteuerung ausgeführt wird; 3B ein Zeitdiagramm ist, das die Bedingungen eines Abgasdrosselventils in der selben Zeitspanne darstellt; und 3C ein Zeitdiagramm ist, das die Änderungen eines Differenzdrucks in der selben Zeitspanne darstellt;
4 ein Flußdiagramm für eine Routine zum Bestimmen eines Versagens eines Abgasdrosselventils ist;
5A und 5B Zeitdiagramme sind, die eine Änderung des Differenzdrucks darstellen, wenn das Abgasdrosselventil normal arbeitet; und
6A und 6B Zeitdiagramme sind, welche die Änderung des Differenzdrucks darstellen, wenn das Abgasdrosselventil versagt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die 1 bis 6 wird nachfolgend eine Ausführungsform der bevorzugten Erfindung beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm eines Verbrennungsmotors für ein Automobil, wobei der Motor ein Abgasreinigungssystem gemäß der Erfindung aufweist. Ein Motor 10 weist eine Verbrennungskammer 12, die in jedem Zylinder 11 definiert ist, einen Einlaßdurchlaß 13 zum Zuführen von Einlaßluft zu jeder Verbrennungskammer 12 und einen Abgasdurchlaß 14 auf, durch welchen das Abgas, das durch Verbrennung in jeder Verbrennungskammer 12 erzeugt wird, abgegeben wird.
Der Einlaßdurchlaß 13 weist ein Einlaßdrosselventil 15 auf, das die Querschnittsfläche des Einlaßdurchlasses 13 einstellen kann. Der Öffnungsgrad des Einlaßdrosselventils 15 wird eingestellt, um eine Luftmenge, die in die Verbrennungskammer 12 eingeleitet wird, zu steuern. Die Luft, die in die Verbrennungskammer 12 eingeleitet wird, wird mit Kraftstoff gemischt, der von einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 16 einge spritzt wird und in Richtung der Verbrennungskammer 12 gerichtet wird, um ein Gemisch zu ergeben. Die Mischung wird in der Verbrennungskammer 12 verbrannt. Der Einlaßdurchlaß 13 weist einen Luftstrommesser 31 auf, der die Luftmenge, die in die Verbrennungskammer 12 eingeleitet wird, erfaßt.
Der Abgasdurchlaß 14 enthält ein PM-Filter 17, der den PM abscheidet. Das Abgas aus der Verbrennungskammer 12 wird dem PM-Filter 17 zugeführt. Das PM-Filter 17 ist aus einem porösen Material gefertigt, um den PM im Abgas abzuscheiden. Das PM-Filter 17 enthält einen Oxidationskatalysator, der Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenstoffmonoxid (CO) im Abgas oxidiert. Eine Reaktion, die vom Oxidationskatalysator katalysiert wird, verbrennt (oxidiert) den PM, der durch das PM-Filter 17 abgeschieden worden ist, wodurch der PM entfernt wird.
Ein erster Temperatursensor 32 ist stromaufwärts vom PM-Filter 17 im Abgasdurchlaß 14 angeordnet, um die Temperatur des Abgases, das in den PM-Filter 17 einströmt, zu erfassen. Ein zweiter Temperatursensor 33 ist stromabwärts vom PM-Filter 17 im Abgasdurchlaß 14 angeordnet, um die Temperatur des Abgases, das durch das PM-Filter 17 hindurchgetreten ist, zu erfassen. Der Abgasdurchlaß 14 weist ebenfalls einen Differenzdrucksensor 34 auf, der den Differenzdruck zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Abschnitt des Abgasdurchlasses 14 relativ zum PM-Filter 17 erfaßt.
Ein Abgasdrosselventil 18 ist stromabwärts vom PM-Filter 17 im Abgasdurchlaß 14 angeordnet. Das Abgasdrosselventil 18 öffnet und schließt den Abgasdurchlaß 14. Ein Stellglied 19 betätigt das Abgasdrosselventil 18 in einem AN/AUS-Binärmodus. Das Abgasdrosselventil 18 ist geöffnet (AUS-Zustand) oder geschlossen (AN-Zustand) im Ansprechen auf die Zustände des Stellglieds 19. D.h., wenn das Stellglied 19 den AUS-Zustand annimmt, ist das Abgasdrosselventil 18 offen (AUS-Zustand), so daß der Abgasdurchlaß 14 vollständig geöffnet ist. Wenn dagegen das Stellglied 19 den AN-Zustand annimmt, ist das Abgasdrosselventil 18 geschlossen (AN-Zustand), so daß der Abgasdurchlaß 14 vollständig geschlossen ist.
Der Abgasdurchlaß 14 weist einen Überschußauslaß 20 auf, der den stromaufwärtigen Abschnitt und den stromabwärtigen Abschnitt des Abgasdurchlasses 14 relativ zum Abgasdrosselventil 18 verbindet. Der Überschußauslaß 20 weist ein Überschußauslaßventil 21 auf. Ein Öffnungsgrad des Überschußauslaßventils 21 wird eingestellt, um den Druck im stromaufwärtigen Abschnitt relativ zum Abgasdrosselventil 18 zu steuern, wenn das Abgasdrosselventil 18 geschlossen ist.
Eine elektronische Steuervorrichtung 40 führt verschiedene Steuerungen des Motors 10 aus. Die elektronische Steuervorrichtung 40 enthält eine CPU, ein ROM, ein RAM, Eingabe- und Ausgabeports usw. Die CPU führt verschiedene Rechenprozesse zum Steuern des Motors 10 aus. Der ROM speichert Programme und Daten, die für die Steuerungen erforderlich sind. Der RAM speichert vorrübergehend die Berechnungen der CPU oder dergleichen. Die Ein- und Ausgabeports werden jeweils zum Ein- und Ausgeben von Signalen von und zu der äußeren Ausrüstung verwendet.
Über die jeweiligen, vorstehend beschriebenen Sensoren hinaus sind die Eingabeports der elektronischen Steuervorrichtung 40 mit einem Motordrehzahlsensor 35, der die Motordrehzahl erfaßt; einem Gaspedal-Positionssensor 36, der die Betätigungsgrad eines Gaspedals erfaßt; einem Einlaßdrosselventil-Positionssensor 37, der den Öffnungsgrad des Einlaßdrosselventils 15 erfaßt, usw., verbunden. Die Ausgabeports der elektronischen Steuervorrichtung 40 sind mit den Antriebsschaltkreisen des Einlaßdrosselventils 15, den Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16, dem Abgasdrosselventil 18, dem Überschußauslaßventil 21 usw. verbunden.
Die elektronische Steuervorrichtung 40 gibt Befehlssignale an die Antriebsschaltkreise der jeweiligen Vorrichtungen, die mit den Ausgangsports verbunden sind, im Ansprechen auf die Motorbetriebsbedingungen aus, die durch die Erfassungssignale, die von den jeweiligen Sensoren empfangen werden, angezeigt werden. Auf diese Weise führt die elektronische Steuervorrichtung 40 die verschiedenen Steuerungen, wie beispielsweise eine Öffnungssteuerung des Einlaßdrosselventils 15, eine Kraftstoffein spritzsteuerung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16, eine Öffnungssteuerung des Abgasdrosselventils 18 und eine Öffnungssteuerung des Überschußauslaßventils 21, aus.
Das Abgasreinigungssystem für den Motor 10, das derart konstruiert ist, führt eine Filter-Regenerationssteuerung aus, bei welcher der PM, der im PM-Filter 17 angereichert ist, d.h., der PM, der vom PM-Filter 17 während des Betriebs des Motors 10 abgeschieden worden ist, durch Verbrennen entfernt wird. Die Filter-Regenerationssteuerung wird wie nachfolgend beschrieben ausgeführt. D.h., das Abgasdrosselventil 18 wird betätigt, um die Abgastemperatur und den Abgasrückdruck zu erhöhen, und unverbrannte Kraftstoffbestandteile werden dem Oxidationskatalysator, der vom PM-Filter 17 getragen wird, zugeführt. Daher wird in Folge der Oxidation der unverbrannten Kraftstoffbestandteile im Abgas und auf dem Katalysator Wärme erzeugt. Die Wärme aktiviert den Katalysator und verbrennt den PM um den Katalysator. Die unverbrannten Kraftstoffbestandteile werden dem Katalysator für die Filter-Regenerationssteuerung durch beispielsweise Nacheinspritzungen zugeführt, die Kraftstoffeinspritzungen sind, die bei den Abgashüben nach den Kraftstoffeinspritzungen getätigt werden, die durch die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 als Beitrag für den Betrieb des Motors 10 getätigt werden. Die Filter-Regenerationssteuerung, die von der elektronischen Steuervorrichtung 40 ausgeführt wird, wird nachfolgend im Detail beschrieben.
2 stellt die Menge des angereicherten PM gegen die Betriebszeit des Motors 10 dar. Wenn der Motor 10 bei einer Zeit T0 zu laufen beginnt, nimmt die Menge des angereicherten PM, der vom PM-Filter abgeschieden worden ist, über die Zeit zu. Die elektronische Steuervorrichtung 40 bestimmt, daß die Menge des angereicherten PM übermäßig ist, wenn der Kilometerstand des Fahrzeugs einen vorbestimmten Kilometerstand erreicht, oder wenn ein Differenzdruck zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Abschnitt relativ zum PM-Filter 17, der vom Differenzdrucksensor 34 erfaßt wird, einen vorbestimmten Betrag überschreitet. Die elektronische Steuervorrichtung 40 beginnt dann die Filter-Regenerationssteuerung. Wenn die Filter-Regenerationssteuerung zu einem Zeitpunkt T1 gestartet wird, beginnt die Menge an angereichertem PM abzunehmen und erreicht „0" zum Zeitpunkt T2. Die elektronische Steuervorrichtung 40 wiederholt die Steuerung, um die Menge des PM, der außerhalb abgegeben worden ist, herabzusetzen.
Eine Steuermethode für die Filter-Regenerationssteuerung, die während eines Zeitraums X ausgeführt wird, wird nachfolgend beschrieben. 3 stellt Fahrzeuggeschwindigkeiten, Zustände des Abgasdrosselventils 18 und Änderungen des Differenzdrucks, die vom Differenzdrucksensor 34 erfaßt wurden, dar. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeiten sich verändern, wie es in 3A dargestellt ist, treibt die elektronische Steuervorrichtung 40 das Abgasdrosselventil 18 an, wie es in 3B dargestellt ist. D.h., wenn das Fahrzeug beschleunigt (Zeitraum Y), steuert die elektronische Steuervorrichtung 40 das Abgasdrosselventil 18 in den AUS-Zustand, bei dem der Abgasdurchlaß 14 vollständig geöffnet ist. Wenn das Fahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit führt, entschleunigt oder sich im Leerlauf befindet im Gegensatz zum Beschleunigen, steuert die elektronische Steuervorrichtung 40 das Abgasdrosselventil 18 in den AN-Zustand, bei dem der Abgasdurchlaß 14 vollständig geschlossen ist. Wenn das Fahrzeug beschleunigt, nimmt die Luftmenge, die in die Verbrennungskammern 12 eingeleitet wird, zu. Die Beschleunigung des Fahrzeugs wird daher nicht beeinträchtigt, obwohl das Abgasdrosselventil 18 geschlossen ist (AN-Zustand).
Wenn das Abgasdrosselventil 18 derart geschlossen ist, daß der Abgasdurchlaß 14 vollständig geschlossen ist, nehmen sowohl die Abgastemperatur, als auch der Abgasrückdruck im stromaufwärtigen Abschnitt relativ zum Abgasdrosselventil 18 zu. Die Zunahme der Abgastemperatur aktiviert den Oxidationskatalysator, der vom PM-Filter 17 getragen wird, um das Verbrennen des angereicherten PM zu fördern. Dabei steigert die Zunahme des Abgasrückdrucks das Volumen der Luft. Die Menge an Sauerstoff, die für die Verbrennung des PM verwendet wird, nimmt ebenfalls zu. Daher wird der PM schnell oxidiert und das Verbrennen des PM wird weiter gefördert. Da das Verbrennen des PM gefördert wird, wird der Zeitraum X, während dessen die Filter-Regenerationssteuerung ausgeführt wird, verkürzt. Um so weniger unverbrannte Kraft stoffbestandteile werden von den Krafftstoff-Einspritzvorrichtungen zugeführt. Demgemäß wird die Kraftstoffwirtschaftlichkeit nicht beeinträchtigt.
Der Differenzdruck ΔP, der durch den Differenzdrucksensor 34 erfaßt wird, ändert sich, wie es in 3C dargestellt ist, während des Zeitraums X, in dem die Filter-Regenerationssteuerung ausgeführt wird. D.h., der Differenzdruck ΔP nimmt ab, wenn das Abgasdrosselventil 18 schließt, während der Differenzdruck ΔP zunimmt, wenn das Abgasdrosselventil 18 öffnet. In Folge der Herabsetzung der Menge des angereichten PM, nehmen sowohl der Differenzdruck ΔP im geschlossenen Zustand, als auch der Differenzdruck ΔP im offenen Zustand allmählich ab.
Das Prinzip der Abnahme des Differenzdrucks ΔP, die vom Schließen des offenen Abgasdrosselventils 18 verursacht wird, wird nachfolgend beschrieben. Es wird angenommen, daß das Abgas, das im stromaufwärtigen Abschnitt des Abgasdurchlasses 14 relativ zum Abgasdrosselventil 18 und in der Verbrennungskammer 12 vorliegt, eine adiabatische Zustandsänderung durchmacht, wenn das Abgasdrosselventil 18 betätigt wird. Wenn der atmosphärische Druck P0 ist, und der Abgasrückdruck nach der Betätigung des Abgasdrosselventils 18 P1 ist, nimmt das Volumen des Abgases pro Masseneinheit in Folge der Zunahme des Abgasrückdrucks von P0 zu P1 im Sinne einer isoentopischen Zustandsänderungsgleichung (PV^κ = konstant) ab. Daher nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases im Abgasdurchlaß 14 ab, um das (P0/P1)^κ-fache der Strömungsgeschwindigkeit zu sein, die vor dem Schließen des offenen Abgasdrosselventils 18 gegeben war. Unter der Annahme, daß die Strömung des Abgases, das durch das PM-Filter 17 hindurch tritt, laminar ist, ist der Druckverlust, der durch das PM-Filter 17 verursacht wird, proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Ebenfalls unter der Annahme, daß das Abgas ein ideales Gas ist, hängt der Viskositätskoeffizient des idealen Gases nicht vom Druck ab. Unter Verwendung dieser Tatsachen sollte der Differenzdruck ΔP ebenfalls das (P0(P1)^κ-fache der Strömungsgeschwindigkeit sein, die vor der Betätigung des Abgasdrosselventils 18 gegeben war. Auf diese Weise verringert ein Schließen des offenen Abgasdrosselventils 18 den Differenzdruck ΔP.
Als nächstes wird die Bestimmung des Versagens des Abgasdrosselventils 18, die von der elektronischen Steuervorrichtung 40 ausgeführt wird, nachfolgend beschrieben. Die elektronische Steuervorrichtung 40 bestimmt auf Basis einer Änderung des Differenzdrucks ΔP, die durch die Betätigung des Abgasdrosselventils 18 während der Ausführung der Filter-Regenerationssteuerung auftritt, ob ein Versagen des Abgasdrosselventils 18 vorliegt. Wenn das Abgasdrosselventil 18 versagt, z.B. falls der Abgasdurchlaß 14 nicht vollständig geschlossen ist, wenn das Abgasdrosselventil 18 vollständig geschlossen worden ist, nehmen die Abgastemperatur und der Abgasrückdruck nicht zu, obwohl das Abgasdrosselventil 18 betätigt wird. Das Verbrennen des PM wird deshalb nicht gefördert. Daher führt die elektronische Steuervorrichtung 40 die nachfolgende Steuerung aus, um jedes Versagen des Abgasdrosselventils 18 zu erfassen.
4 stellt ein Flußdiagramm für eine Routine zur Bestimmung des Versagens des Abgasdrosselventils, die von der elektronischen Steuervorrichtung 40 ausgeführt wird, dar. Die Routine zum Bestimmen des Versagens des Abgasdrosselventils wird ausgeführt, wenn die Filter-Regenerationssteuerung ausgeführt wird. Am Beginn der Routine zur Bestimmung des Versagens des Abgasdrosselventils bestimmt die elektronische Steuervorrichtung 40, ob das Abgasdrosselventil 18 vollständig geschlossen worden ist (Schritt Silo). D.h., die elektronische Steuervorrichtung 40 bestimmt, ob das Fahrzeug nicht länger beschleunigt. So lange das Abgasdrosselventil 18 nicht vollständig geöffnet worden ist, wiederholt die elektronische Steuervorrichtung 40 diesen Schritt.
Wenn das Stellglied 19 AUS auf AN umschaltet, wird das Abgasdrosselventil 18 geschlossen. Die elektronische Steuervorrichtung 40 erfaßt daher eine Änderung des Differenzdrucks ΔP, die durch die Betätigung des Abgasdrosselventils 18 getätigt worden ist, unter Verwendung des Differenzdrucksensors 34 (Schritt S120). Als nächstes berechnet die elektronische Steuervorrichtung 40 die Zunahme des Abgasrückdrucks im stromaufwärtigen Abschnitt relativ zum Abgasdrosselventil 18 auf Basis der erfaßten Änderung des Differenzdrucks ΔP, eines Luftvolumens, das von einem Erfassungswert des Luftstrommessers 31 erhalten wird, und von Abgastemperaturen, die durch die Temperatursensoren 32 bzw. 33 erfaßt werden (Schritt S130).
Dann bestimmt die elektronische Steuervorrichtung 40, ob die Zunahme des Abgasrückdrucks geringer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht (Schritt S140). Wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks geringer als ein vorbestimmter Wert ist, wird bestimmt, daß der Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils 18 nicht derart herabgesetzt worden ist, daß die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses 14 geringer als eine vorbestimmte Querschnittsfläche ist. Aufgrund einer derartigen Bestimmung bestimmt, wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks geringer als ein vorbestimmter Wert, die elektronische Steuervorrichtung 40, die als Bestimmungseinrichtung fungiert, daß das Abgasdrosselventil 18 versagt (Schritt S150). Wenn in der Zwischenzeit der Anstieg des Abgasrückdrucks gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt die elektronische Steuervorrichtung 40, daß das Abgasdrosselventil normal arbeitet (Schritt S160), da bestimmt worden ist, daß das Abgasdrosselventil 18 vollständig geschlossen ist.
5 stellt eine Änderung des Differenzdrucks ΔP dar, die getätigt worden ist, wenn das Abgasdrosselventil 18 normal arbeitet, während 6 eine weitere Änderung des Differenzdrucks ΔP darstellt, die getätigt worden ist, wenn das Abgasdrosselventil 18 versagt. Die 5A und 6A stellen Änderungen des Differenzdrucks ΔP dar, wenn das Abgasdrosselventil 18 im AN/AUS-Modus betrieben wird, wenn die Menge an angereichertem PM klein ist. Die 5B und 6B stellen Änderungen des Differenzdrucks ΔP dar, wenn das Abgasdrosselventil im AN/AUS-Modus angetrieben wird, wenn die Menge an angereichertem PM groß ist.
Wie es in den 5 und 6 dargestellt ist, sind, wenn das Abgasdrosselventil 18 normal arbeitet, die Änderungen A bzw. B des Differenzdrucks ΔP in der AN/AUS-Modus-Fahrweise groß. Wenn das Abgasdrosselventil 18 versagt, sind die Änderungen C bzw. D des Differenzdrucks ΔP in der AN/AUS-Modus-Fahrweise klein. Wenn die Menge an angereichertem PM groß ist, wird ebenfalls der Differenzdruck ΔP größer als der Differenzdruck ΔP, wenn die Menge an angereichertem PM klein ist. Zudem sind die Änderungen B bzw. D des Differenzdrucks ΔP, wenn die angereicherte Menge groß ist, größer als die Änderungen A bzw. C des Differenzdrucks ΔP, wenn die angereicherte Menge klein ist. Die elektronische Steuervorrichtung 40 berechnet die Zunahme des Abgasrückdrucks auf Basis der Änderung des Differenzdrucks ΔP, um zu bestimmen, ob das Abgasdrosselventil 18 versagt.
Wenn bei Schritt S150 bestimmt wird, daß das Abgasdrosselventil 18 versagt, schaltet die elektronische Steuervorrichtung 40 eine Warnlampe an (Schritt S170), um den Fahrer zu informieren, daß das Abgasdrosselventil 18 versagt, und beendet die Routine zum Bestimmen des Versagens des Abgasdrosselventils.
Wenn dabei bei Schritt S160 bestimmt wird, daß das Abgasdrosselventil 18 normal ist, berechnet die elektronische Steuervorrichtung 40, die als eine Schätzeinrichtung wirkt, die Regenerationsgeschwindigkeit des PM-Filters entsprechend der Zunahme des Abgasrückrucks, der auf Basis des Differenzdrucks ΔP berechnet worden ist, und schätzt einen Regenerationsgrad des PM-Filters 17 (Schritt S180). Die Regenerationsgeschwindigkeit des PM-Filters 17 wird auf Basis der geschätzten Verbrennungsgeschwindigkeit des PM und des Schließgrades des Abgasdrosselventils 18 berechnet. Die Verbrennungsgeschwindigkeit des PM wird aus der Zunahme des Abgasrückdrucks unter Verwendung der Tatsache geschätzt, daß die Menge an Sauerstoff, d.h., der Sauerstoffpartialdruck, in Folge des Anstiegs des Abgasrückdrucks zunimmt, und die Verbrennungsgeschwindigkeit wird schneller. Die elektronische Steuervorrichtung 40 schätzt dann den Regenerationsgrad des PM-Filters 17 auf Basis der Regenerationsgeschwindigkeit davon.
Als nächstes bestimmt die elektronische Steuervorrichtung 40, ob das Abgasdrosselventil 18 vom AN-Zustand zum AUS-Zustand bewegt worden ist (Schritt S190). Wenn das Abgasdrosselventil 18 nicht vom AN-Zustand zum AUS-Zustand bewegt worden ist, ist das Abgasdrosselventil 18 noch vollständig geschlossen. Daher kehrt die elektronische Steuervorrichtung 40 zu Schritt S180 zurück und wiederholt die Schätzung des Regenerationsgrades des Partikelfilters 17. Wenn das Abgasdrosselventil 18 vom AN-Zustand zum AUS-Zustand bewegt worden ist, ist das Abgasdrosselventil 18 vollständig offen. Daher wird die Routine zum Bestimmen des Versagens des Abgasdrosselventils von Schritt S110 wiederholt.
Wie es bereits beschrieben worden ist, bestimmt die elektronische Steuervorrichtung 40 auf Basis der Änderung des Differenzdrucks ΔP, ob ein Versagen des Abgasdrosselventils 18 vorliegt, und schätzt den Regenerationsgrad des PM-Filters 17 auf Basis des Differenzdrucks ΔP, wenn das Abgasdrosselventil 18 normal arbeitet. Dann beendet die elektronische Steuervorrichtung 40 die Filter-Regenerationssteuerung, wenn bestimmt wird, daß der PM, der im PM-Filter 17 angereichert ist, vollständig entfernt ist.
Gemäß dem Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor in der vorstehenden Ausführungsform werden nachfolgende Effekte erzielt.

(a) In der vorstehenden Ausführungsform bestimmt die elektronische Steuervorrichtung 40 auf Basis der Änderungen des Differenzdrucks ΔP zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Abschnitt relativ zum PM-Filter 17, der vom Differenzdrucksensor erfaßt wird, wenn das Abgasdrosselventil 18 betätigt wird, ob ein Versagen des Abgasdrosselventils 18 vorliegt. Wenn das Abgasdrosselventil 18 betätigt wird, sind die Änderungen des Differenzdrucks ΔP zwischen dem Zustand, bei dem das Abgasdrosselventil 18 normal arbeitet, und dem Zustand, bei dem das Abgasdrosselventil 18 versagt unterschiedlich, wie es in den 5A, 5B, 6A und 6B dargestellt ist. Die elektronische Steuervorrichtung 40 bestimmt dann durch Erfassen der Betriebszustände des Abgasdrosselventils 18 auf Basis der Änderung des Differenzdrucks ΔP genau, daß das Abgasdrosselventil 18 versagt. Daher kann eine derartige Situation vorteilhaft vermieden werden, daß die Filterregeneration aufgrund des Versagens des Abgasdrosselventils nicht hinreichend fortschreitet, und die Beeinträchtigung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und des Schmelzverlustes des Filters werden hervorgerufen.
(b) Bei der vorstehenden Ausführungsform berechnet die elektronische Steuervorrichtung 40 die Zunahme des Abgasrückdrucks im stromaufwärtigen Abschnitt des Abgasdrosselventils 18 auf Basis des Änderungsbetrags des Differenzdrucks ΔP, der vom Differenzdrucksensor erfaßt wird usw., wenn das Abgasdrosselventil 18 betätigt wird, und bestimmt auf Basis der Zunahme des Abgasrückdrucks, ob ein Versagen des Abgasdrosselventils 18 vorliegt. Durch Berechnen der Zunahme des Abgasrückdrucks, wie es bereits diskutiert worden ist, können die Betriebszustände des Abgasdrosselventils 18 ungeachtet der Menge des angereicherten PM bestimmt werden. Daher kann das Versagen des Abgasdrosselventils durch Vergleichen der Zunahme des Abgasrückdrucks mit dem bestimmten Wert exakt bestimmt werden.
(c) Bei der vorstehenden Ausführungsform schätzt die elektronische Steuervorrichtung 40 den Regenerationsgrad des PM-Filters 17 auf Basis des Differenzdrucks ΔP, der durch den Differenzdrucksensor 34 erfaßt wird, wenn die elektronische Steuervorrichtung 40 bestimmt, daß das Abgasdrosselventil 18 normal ist. Wenn das Abgasdrosselventil 18 betätigt wird, sind die Änderungen des Differenzdrucks ΔP zwischen dem Zustand, bei dem die angereicherte Menge an abgeschiedenem PM groß ist, und die angereicherte Menge davon klein ist, unterschiedlich, wie es in den 5A und 5B dargestellt ist. Daher kann die elektronische Steuervorrichtung 40 die Menge an angereichertem PM auf Basis der Änderung des Differenzdrucks ΔP schätzen und kann ferner den Regenerationsgrad des PM-Filters 17 schätzen. Daher kann die elektronische Steuervorrichtung 40 den Beendigungszeitpunkt der Regeneration des PM-Filters 17 genau bestimmen. Die unnötige oder unzureichende Regeneration des PM-Filters 17 kann vermieden werden.
(d) Bei der vorstehenden Ausführungsform berechnet die elektronische Steuervorrichtung 40 die Regenerationsgeschwindigkeit des PM-Filters 17 korrespondierend zur Zunahme des Abgasrückdrucks durch Verwendung der Zunahme des Abgasrückdrucks, der auf Basis des Differenzdrucks ΔP berechnet worden ist, um den Regenerationsgrad des PM-Filters 17 zu schätzen. Durch Verwendung der Zunahme des Abgasrückdrucks, wie es bereits diskutiert worden ist, kann die elektronische Steuervorrichtung 40 die Regenerationsgeschwindigkeit des PM-Filters 17 auf Basis der Oxidationsgeschwindigkeit des PM und des Schließgrades des Abgasdrosselventils 18 exakt berechnen. Daher kann die elektronische Steuervorrichtung 40 den Regenerationsgrad des PM-Filters 17 vorteilhaft schätzen.

Die vorstehende Ausführungsform kann wie nachfolgend beschrieben abgewandelt werden:

(a) Bei der vorstehenden Ausführungsform wird jedes Mal bestimmt, ob das Abgasdrosselventil 18 versagt, wenn das Abgasdrosselventil 18 geschlossen wird. Eine derartige Bestimmung des Versagens muß jedoch nicht jedes Mal ausgeführt werden und kann in vorbestimmten Abständen ausgeführt werden.
(b) Bei der vorstehenden Ausführungsform werden die Bestimmung des Versagens des Abgasdrosselventils 18 und die Schätzung des Regenerationsgrades des PM-Filters 17 auf Basis der Zunahme des Abgasrückdrucks ausgeführt, der auf Basis der Änderung des Differenzdrucks ΔP berechnet wird. Alternativ kann die Bestimmung des Versagens des Abgasdrosselventils 18 und die Schätzung des Regenerationsgrades des PM-Filters 17 auf Basis weiterer Parameter ausgeführt werden, die auf Basis des Differenzdrucks ΔP, wie beispielsweise einer Änderungsrate des Differenzdrucks ΔP, erhalten werden.
(c) Bei der vorstehenden Ausführungsform wird das offene Abgasdrosselventil 18 geschlossen, um die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses 14 zu variieren. Alternativ kann das Abgasdrosselventil 18 beliebig geöffnet werden, und dadurch kann die Durchlaßquerschnittsfläche variiert werden. Obwohl das Abgasdrosselventil 18 beliebig geöffnet werden kann, ist die vorliegende Erfindung unter Verwendung desselben Prinzips anwendbar. Bei dieser Alternative kann der Überschußauslaß 20 weggelassen werden.
(d) Bei der vorstehenden Ausführungsform werden die unverbrannten Kraftstoffbestandteile durch Nacheinspritzungen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 16 oder dergleichen zugeführt. Alternativ kann ein zusätzliches Kraftstoffventil stromaufwärts vom PM-Filter 17 im Abgasdurchlaß 14 vorgesehen sein, um die unverbrannten Kraftstoffbestandteile zuzuführen.

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist es ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, daß die Erfindung verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Obwohl die verschiedenen Elemente der Ausführungsformen in verschiedenen beispielhaften Kombinationen und Konfigurationen dargestellt sind, sind weitere Kombinationen und Konfigurationen ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung enthalten.

Claims

Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (10), der ein Filter (17), das in einem Abgasdurchlaß (14) angeordnet ist, das Partikel abscheidet, die vom Motor (10) abgegeben werden; ein Abgasdrosselventil (18), das stromabwärts vom Filter (17) im Abgasdurchlaß (14) angeordnet ist, das eine Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses (14) einstellt; und einen Differenzdrucksensor (34), der einen Differenzdruck zwischen einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromaufwärts vom Filter (17) und einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromabwärts vom Filter (17) erfaßt, enthält; wobei das Abgasdrosselventil (18) auf Basis des Differenzdrucks betätigt wird, um ein Verbrennen der Partikel, die vom Filter (17) abgeschieden werden, derart zu unterstützen, daß das Filter (17) regeneriert wird, wobei das Abgasreinigungssystem dadurch gekennzeichnet ist, daß es aufweist: eine Bestimmungseinrichtung, die auf Basis einer Änderung des Differenzdrucks, die auftritt, wenn das Abgasdrosselventil (18) betätigt wird, bestimmt, ob das Abgasdrosselventil (18) versagt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinrichtung eine Zunahme eines Abgasrückdrucks in einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromaufwärts vom Abgasdrosselventil (18) auf Basis der Änderung des Differenzdrucks berechnet und bestimmt, ob das Abgasdrosselventil (18) auf Basis der Zunahme des Abgasrückdrucks versagt.
Abreinigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Bestimmungseinrichtung bestimmt, daß das Abgasdrosselventil (18) versagt, wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks unter einem vorbestimmten Wert ist, wenn das Abgasdrosselventil (18) betätigt wird, um die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses zu variieren.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 3, wobei das Abgasdrosselventil (18) geöffnet und geschlossen wird, und die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses variiert wird, wenn ein offenes Abgasdrosselventil geschlossen wird.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, das ferner aufweist: eine Schätzeinrichtung, die einen Regenerationsgrad des Filters (17) auf Basis des Differenzdrucks schätzt, so lange die Bestimmungseinrichtung nicht bestimmt, daß das Abgasdrosselventil versagt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 5, wobei die Schätzeinrichtung eine Zunahme eines Abgasrückdrucks in einem stromaufwärtigen Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) relativ zum Abgasdrosselventil (18) auf Basis der Änderung des Differenzdrucks berechnet und eine Regenerationsgeschwindigkeit des Filters (17) entsprechend der Zunahme des Abgasrückdrucks berechnet, um den Regenerationsgrad zu schätzen.
Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (10), der enthält: ein Filter (17), das in einem Abgasdurchlaß (14) angeordnet ist, der Partikel abscheidet, die vom Motor (10) abgegeben werden; einen Mechanismus zum Variieren der Durchlaß-Querschnittsfläche, der stromabwärts vom Filter (17) im Abgasdurchlaß (14) angeordnet ist, der eine Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses (14) variabel einstellt; einen Differenzdrucksensor (34), der einen Differenzdruck zwischen einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromaufwärts vom Filter (17) und einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromabwärts vom Filter (17) erfaßt, wobei die Durchlaß-Querschnittsfläche variiert wird, um ein Verbrennen der Partikel, die vom Filter abgeschieden werden, derart zu unterstützen, daß das Filter (17) regeneriert wird, wobei das Abgasreinigungssystem dadurch gekennzeichnet wird, daß es aufweist: eine Bestimmungseinrichtung, die auf Basis einer Änderung des Differenzdrucks, welcher der Variation der Durchlaß-Querschnittsfläche folgt, bestimmt, ob der Mechanismus zum Variieren der Durchlaß-Querschnittsfläche versagt.
Abgasreinigungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es aufweist: – Erfassen eines Differenzdrucks zwischen einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromaufwärts von einem Filter (17) und einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromabwärts vom Filter (17), wobei das Filter (17) im Abgasdurchlaß (14) angeordnet ist, um Partikel abzuscheiden, die von einem Verbrennungsmotor (10) abgegeben werden; – Variieren der Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses (14) auf Basis des Differenzdrucks, um die Partikel, die vom Filter (17) abgeschieden werden, zu verbrennen; und – Bestimmen auf Basis einer Änderung des Differenzdrucks, wenn die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses (14) variiert wird, ob ein Abgasdrosselventil (18) versagt.
Abgasreinigungsverfahren nach Anspruch 8, das ferner aufweist: – Berechnen einer Zunahme eines Abgasrückdrucks in einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromaufwärts vom Abgasdrosselventil (18) auf Basis der Änderung des Differenzdrucks, wobei auf Basis der Zunahme des Abgasrückdrucks bestimmt wird, ob das Abgasdrosselventil (18) versagt.
Abgasreinigungsverfahren nach Anspruch 9, wobei bestimmt wird, daß das Abgasdrosselventil (18) versagt, wenn die Zunahme des Abgasrückdrucks unter einem vorbestimmten Wert ist, wenn das Abgasdrosselventil (18) betätigt wird, um die Querschnittsfläche des Abgasdurchlasses (14) zu variieren.
Abgasreinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, das ferner aufweist: – Schätzen eines Regenerationsgrades des Filters (17) auf Basis des Differenzdrucks, so lange nicht bestimmt, daß das Abgasdrosselventil (18) versagt.
Abgasreinigungsverfahren nach Anspruch 11, das ferner aufweist: – Berechnen einer Zunahme eines Abgasrückdrucks in einem Abschnitt des Abgasdurchlasses (14) stromaufwärts vom Abgasdrosselventil (18) auf Basis der Änderung des Differenzdrucks; und – Berechnen einer Regenerationsgeschwindigkeit des Filters (17) entsprechend der Zunahme des Abgasrückdrucks, um den Regenerationsgrad zu schätzen.