DE102007034709A1

DE102007034709A1 - Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007034709A1
Application number: DE102007034709A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kurata
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2008-02-21
Also published as: JP2008031854A; CN101113681A

Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung enthält:
ein Filter, das zum Abfangen von Partikelmaterial in Abgas angepasst ist;
eine Regenerationseinrichtung zum Durchführen einer Mehrfach-Filterregeneration zum Regeneriern des Filters, wobei die Regenerationseinrichtung den Zeitpunkt für die Durchführung jeder Filterregeneration auf der Basis eines Wertes eines vorbestimmten Parameters und eines Entscheidungswertes entscheidet und wobei die Mehrfach-Filterregeneration eine erste Regeneration und eine zweite Regeneration anschließend an die erste Regeneration beinhaltet und die wenigstens eine von der Mehrfach-Filterregeneration beinhaltet; eine Temperaturdetektionseinrichtung zum Detektieren der Höchsttemperatur des Filters zu einem Zeitpunkt der Durchführung der ersten Regeneration und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Entscheidungswertes, der für die Bestimmung des Zeitpunktes für die Durchführung der zweiten Regeneration auf der Basis der durch die Temperaturdetektionseinrichtung detektierten Höchsttemperatur des Filters verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, und betrifft insbesondere eine Abgasreinigungsvorrichtung zum präzisen Regenerieren eines Dieselpartikelfilters für das Abfangen von Partikeln, die in Abgas aus dem Verbrennungsmotor enthalten sind.
Ein Partikelmaterial (PM), wie z.B. Ruß, usw., welche aus feinen Partikel besteht, ist in dem Abgas enthalten, das von einem Dieselmotor, usw. zusätzlich zu HC (Kohlenwasserstoff), CO (Kohlenmonoxid) und NO_x (Stickoxiden) abgegeben wird. Daher ist die ein Filter zum Abfangen des Partikelmaterials darin enthaltende Abgasreinigungsvorrichtung als eine Vorrichtung zum Verbrennen und Entfernen des Rußes vorgesehen, der in dem abgefangenen Partikelmaterial in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors eines Automobils enthalten ist.
In der vorstehenden Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors wird, wenn die Abscheidung des durch das Filter abgefangenen Rußes eine vorbestimmte Menge erreicht, eine Regenerationsbehandlung für das Filter zwangsweise ausgeführt. Hierbei kann, wenn die Regenerationsbehandlung für das Filter ausgeführt wird, eigentlich keine Rußabscheidungsmenge gemessen werden. Daher wird diese Abscheidungsmenge mittels verschiedener Verfahren geschätzt, und der Zeittakt (Intervall) für die Durchführung der Regenerationsbehandlung für das Filter wird auf der Basis der geschätzten Rußabscheidungsmenge angepasst. Als ein Abschätzverfahren für die vorgenannte Rußabscheidungsmenge gibt es derzeit ein Verfahren zum Durchführen einer Abschätzung aus einer Fahrstrecke auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Verfahren zum Durchführen einer Abschätzung aus einem Differenzdruck zwischen der Anstromseite und der Abstromseite des Filters, ein Verfahren zum Durchführen der Abschätzung aus einer Drehzahl und Belastung des Verbrennungsmotors, usw.
Ferner ist eine Abgaspartikelbehandlungsvorrichtung eines Motors als die vorgenannte Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors (siehe z.B. Japanisches Patent Nr. 3 663 729 ) bekannt. In dieser Abgaspartikelbehandlungsvorrichtung wird der Druck einer Anstromseite des Filters zum Abfangen der in dem Abgas enthaltenen Abgaspartikel detektiert. Wenn dieser Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird dieses als ein Regenerationszeitpunkt bewertet. Dieses Filter wird dann aufgeheizt und die Regenerationsbehandlung durchgeführt. Wenn die Höchsttemperatur des Filters zu einem Regenerationszeitpunkt niedrig ist, oder eine Höchsttemperatur-Erreichungszeit, die es dauert, um die Höchsttemperatur zu erreichen, kurz ist, wird der Druck, welcher ein Sollwert für die Durchführung der Regeneration ist, so korrigiert, dass er angehoben wird. In dieser Technik wird nämlich die Abscheidungsmenge der in dem Filter gesammelten Asche aus der Höchsttemperatur zum Regenerationsbehandlungszeitpunkt des Filters und aus der Erreichungszeit dieser Temperatur abgeschätzt. Der Abgasdruck zu dem Regenerationsbehandlungszeitpunkt des Filters für den nächsten Zeitpunkt wird angehoben und die vorgenannte Asche wird zwangsweise ausgegeben. Somit wird die Abfangfähigkeit des Filters für Abgaspartikel konstant gehalten.
Jedoch hat beispielsweise jedes von den vorgenannten Abscheidungsmengen-Abschätzverfahren die nachstehend beschriebenen Probleme.
In dem die Fahrstrecke verwendenden Abschätzverfahren gibt es einen Fall, in welchem sich die Abgasmenge mit Ruß selbst bei derselben Fahrstrecke zu einem Betriebszeitpunkt mit großem Unterschied in Beschleunigung und Abbremsung gemäß individueller Unterschiede des Verbrennungsmotors unterscheidet. Daher kann eine durch das Filter abgefangene Rußabscheidungsmenge nicht genau abgeschätzt werden. Daher besteht eine Möglichkeit, dass die Regenerationsbehandlung des Filters nicht genau ausgeführt werden kann.
In dem den Differenzdruck zwischen der Anstromseite und der Abstromseite des Filters verwendenden Abschätzverfahren gibt es eine Möglichkeit, dass die durch den vorgenannten Differenzdruck abgeschätzte Rußabscheidungsmenge und die von dem Filter tatsächlich abgefangene Rußabscheidungsmenge sich nicht annähern, wenn eine sich in der Rußabscheidungsmenge unterscheidende abweichende Abscheidung an der Anstromseite und der Abstromseite des Filters bewirkt wird, und die abgefangene Rußabscheidungsmenge sich abhängig von einem individuellen Unterschied des Filters unterscheidet, und die in dem Abgas enthaltene Aschenmenge sich zum Auslasszeit des Abgases unterscheidet. Demzufolge besteht eine Möglichkeit, dass die Regenerationsbehandlung des Filters nicht genau ausgeführt werden kann.
In dem die Drehzahl und die Belastung des Verbrennungsmotors verwendenden Abschätzverfahren kann keine genaue von dem Filter abgefangene Rußabscheidungsmenge abgeschätzt werden, da ein übermäßiger Ausstoß von Abgas aufgrund eines plötzlichen Starts und einer plötzlichen Abbremsung, eine Erhöhung in der Temperatur des Abgases zu diesem Zeitpunkt und ein individuelle Unterschied der Verbrennungsmotor zu Faktoren werden. Demzufolge besteht eine Möglichkeit, dass die Regenera tionsbehandlung des Filters nicht genau ausgeführt werden kann.
In dem Abgaspartikelbehandlungsvorrichtung des in dem Japanischen Patent Nr. 3 663 729 beschriebenen Motors wird die in dem Filter gesammelte Asche zwangsweise ausgegeben, und eine Verringerung des Abfangvermögens des Filters für die Abgaspartikel aufgrund der in dem Filter gesammelten Asche kann begrenzt werden. Demzufolge kann ein Fehler des Regenerationszeitpunktes für das Filter genau korrigiert werden. Jedoch besteht, wenn die Abgaspartikelabscheidungsmenge an der Anstromseite und Abstromseite des Filters unterschiedlich sind, und die abgefangene Rußabscheidungsmenge in Abhängigkeit von dem individuellen Unterschied des Filters unterschiedlich ist, eine Möglichkeit, dass die durch den vorstehenden Differenzdruck abgeschätzte Abgaspartikelabscheidungsmenge und die durch das Filter tatsächlich abgefangenen Abgaspartikelabscheidungsmenge nicht annähern. Demzufolge besteht eine Möglichkeit, dass die Regenerationsbehandlung des Filters nicht genau ausgeführt werden kann.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die in der Lage ist, genau einen Regenerationsbehandlungszeitpunkt für ein Filter zu bestimmen.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitgestellt, welche aufweist:
ein Filter, das zum Abfangen von Partikelmaterial in einem Abgas angepasst ist;
eine Regenerationseinrichtung zum Durchführen einer Mehrfach-Filterregeneration zum Regenerieren des Filters, wobei die Regenerationseinrichtung den Zeitpunkt für die Durchführung jeder Filterregeneration auf der Basis eines Wertes ei nes vorbestimmten Parameters und eines Entscheidungswertes entscheidet, und wobei die Mehrfach-Filterregeneration eine erste Regeneration und eine zweite Regeneration anschließend an die erste Regeneration beinhaltet und die wenigstens eine von der Mehrfach-Filterregeneration beinhaltet;
eine Temperaturdetektionseinrichtung zum Detektieren der Höchsttemperatur des Filters zu einem Zeitpunkt der Durchführung der ersten Regeneration; und
eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Entscheidungswertes, der für die Bestimmung des Zeitpunktes für die Durchführung der zweiten Regeneration auf der Basis der durch die Temperaturdetektionseinrichtung detektierten Höchsttemperatur des Filters verwendet wird.
Mit dieser Konfiguration wird der Entscheidungswert für die Bestimmung des Zeitpunktes für die Durchführung der zweiten Regeneration auf der Basis der Höchsttemperatur des Filters zu dem Zeitpunkt der Durchführung der ersten Regeneration korrigiert. Hier wird die zweite Regeneration durchgeführt, nachdem die erste Regeneration durchgeführt worden ist, und die zweite Regeneration kann wenigstens eine von der Filterregeneration beinhalten. Die zweite Regeneration ist nämlich nicht nur auf die Filterregeneration anschließend an die erste Regeneration beschränkt und kann die zweite, dritte, vierte Filterregeneration usw. anschließend an die erste Filterregeneration beinhalten. Somit kann das Filter zu einem genauen Zeitpunkt durch Reduzieren eines Einflusses eines Abscheidungsmengen-Abschätzfehlers aufgrund eines individuellen Unterschiedes des Filters, einer Abweichung (Abweichungsabscheidung) von in dem Filter abgeschiedenen Partikeln, Verteilung einer Partikelmenge innerhalb des Abgases regeneriert wird.
Die Korrektureinrichtung kann eine Korrektur an dem Entscheidungswert ausführen, und die Korrektureinrichtung kann einen Korrekturbetrag in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Höchsttemperatur des Filters und einer im Voraus bestimmten Bezugstemperatur bestimmen.
In diesem Falle wird der Korrekturbetrag für den Entscheidungswert in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen der Höchsttemperatur und dem im Voraus bestimmten Bezugstemperatur bestimmt. Somit kann das Filter zu einem genaueren Zeitpunkt regeneriert werden.
Die Korrektureinrichtung kann den Entscheidungswert so korrigieren, dass sie ein Intervall zwischen der ersten Regeneration und einer von der zweiten Regeneration verkürzt, die unmittelbar nach der ersten Regeneration in einem Falle ausgeführt wird, in dem die Höchsttemperatur höher als die Bezugstemperatur ist. Und die Korrektureinrichtung kann den Entscheidungswert so korrigieren, dass sie das Intervall in einem Falle verlängert, in welchem die Höchsttemperatur niedriger als die Bezugstemperatur ist.
In diesem Falle wird, wenn die Höchsttemperatur höher als die Bezugstemperatur ist, der Entscheidungswert so korrigiert, dass das Intervall für die Durchführung der Filterregeneration verkürzt wird. Somit ist es möglich, eine Möglichkeit zu reduzieren, dass die Temperatur des Filters bei der nächsten Filterregeneration zu hoch ansteigt. Ferner wird, wenn die Höchsttemperatur niedriger als die Bezugstemperatur ist, der Entscheidungswert so korrigiert, dass das Intervall verlängert wird. Somit ist es möglich, die Möglichkeit zu reduzieren, dass der Zeitpunkt für die Durchführung der nächsten Filterregeneration vorverlegt wird, und die Brennstoffkosten schlechter werden.
Der vorbestimmte Parameter kann wenigstens einen von einer Fahrstrecke eines einen Verbrennungsmotor enthaltenden Fahrzeugs, einen Differenzdruck zwischen einer Anstromseite und einer Abstromseite des Filters und einer Drehzahl und einer Belastung des Verbrennungsmotors beinhalten.
Der Entscheidungswert kann gemäß dem vorbestimmten Parameter festgelegt werden.
Die Fahrstrecke wird als ein vorbestimmter Parameter festgelegt. Somit kann, wenn sich die Abgasmenge des Rußes bei derselben Fahrstrecke unterscheidet, der nachfolgende Filterregenerationszeitpunkt ebenfalls genau bestimmt werden. Ferner wird der Differenzdruck als der vorbestimmte Parameter festgelegt. Somit kann, wenn eine Abweichungsabscheidung in dem Filter bewirkt wird, und ein Unterschied des Abfangverhaltens durch einen individuellen Unterschied des Filters Abweichungsabscheidung wird, der nachfolgende Filterregenerationszeitpunkt ebenfalls genau bestimmt werden. Ferner werden die Drehzahl und die Belastung als der vorbestimmte Parameter festgelegt. Somit kann, wenn Unterschiede einer Abgasmenge und eines Temperaturanstiegsbetrags des Abgases aufgrund eines plötzliches Starts und einer plötzlichen Abbremsung und eines individuellen Unterschieds des Verbrennungsmotors vorliegen, der nachfolgende Filterregenerationszeitpunkt ebenfalls genau bestimmt werden.
1 ist eine schematische Aufbauansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Regenerationssteuerung für ein Filter darstellt, welche in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
3 ist eine grafische Darstellung, die ein Regenerationsdurchführungsintervall für das Filter darstellt, das in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors- gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
4 ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung der Höchsttemperatur eines Regenerationssteuerzeitpunktes von einer Abscheidungsmenge des Rußes in dem in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordneten Filter darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Regenerationssteuerung für ein Filter darstellt, welche in einer Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
Eine beste Durchführungsart einer Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors in der vorliegenden Erfindung wird anschließend konkret auf der Basis von Ausführungsformen beschrieben.
[Ausführungsform 1]
Eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anschließend unter Nutzung der 1 bis 4 beschrieben.
In 3 stellt die Abszissenachse die Zeit dar und die Ordinatenachse stellt die Temperatur des Filters dar.
In dieser Ausführungsform wird gemäß Darstellung in 1 ein Dieselmotor 1 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff wie z.B. Leichtöl, in die Luft, welche eine hohe Temperatur aufgrund einer hohen Kompression erreicht und natürlich zün det und den Kraftstoff verbrennt, als ein Verbrennungsmotorhauptkörper verwendet.
Eine Kraftstoffeinspritzdüse 3 eines elektromagnetischen Typs ist in einem Zylinderkopf 2 jedes Zylinders des Dieselmotors 1 so angeordnet, dass sie einem Brennraum 4 gegenüberliegt. Die Kraftstoffeinspritzdüse ist mit einem Common-Rail-Einspritzsystem 6 über eine Hochdruckleitung 5 verbunden. Dieses Common-Rail-Einspritzsystem 6 ist mit einem Kraftstofftank 8 über eine Hochdruckleitung 7 verbunden, und eine Hochdruckpumpe 9 ist in einem Zwischenabschnitt dieser Hochdruckleitung 7 angeordnet.
Eine Einlassöffnung 10 und ein Auslassöffnung 12 sind jeweils in dem Zylinderkopf 2 jedes Zylinders ausgebildet. Eine Einlassleitung (Einlasskanal) 11 steht mit jeder Einlassöffnung 10 über einen nicht dargestellten Einlassverteiler in Verbindung. Ferner steht eine Auslassleitung (Auslasskanal) 13 mit jeder Auslassöffnung 12 über einen nicht dargestellten Auslasssammler zur Verfügung. Die Enden eines Einlassventils 14 und eines Auslassventils 15 liegen jeweils jeder Einlassöffnung 10 und jeder Auslassöffnung 12 gegenüber, und der Verbrennungsraum 4 und die entsprechenden Öffnungen 10, 12 werden geöffnet und geschlossen.
Ein Einlassdrosselklappenventil 16 eines elektromagnetischen Typs zum Einstellen einer Einlassluftmenge ist in der Einlassleitung 11 angeordnet. Ferner ist ein Luftströmungssensor 7 zum Messen der Einlassluftmenge Qa angebracht.
Eine EGR-Leitung 18 ist mit der Auslassleitung 13 verbunden. Ein Ende dieser EGR-Leitung 19 ist mit der Einlassleitung 11 verbunden. Ein EGR-Ventil 19 eines elektromagnetischen Typs ist in einem Zwischenabschnitt der EGR-Leitung 18 angeordnet.
Ein Hauptkörper 20 der Abgasreinigungsvorrichtung ist in der Auslassleitung 13 angeordnet. Dieser Hauptkörper 20 der Abgasreinigungsvorrichtung weist in Reihe angeordnete erste und zweite Oxidationskatalysatoren 21, 22 und ein auf einer stromabwärts befindlichen Seite des zweiten Oxidationskatalysators 22 angeordnetes Dieselpartikelfilter (DPF) 23 auf. In diesem Hauptkörper 20 der Abgasreinigungsvorrichtung wird ein Oxidator (NO₂) in den ersten und zweiten Oxidationskatalysatoren 21, 22 erzeugt und in dem Dieselpartikelfilter 23 abgeschiedener Ruß wird kontinuierlich oxidiert und durch den erzeugten Oxidator entfernt.
Erste, zweite und dritte Temperatursensoren (Temperaturmesseinrichtungen) 24, 25, 26 sind jeweils auf einer stromaufwärts liegenden Seite des ersten Oxidationskatalysators 21 zwischen dem ersten Oxidationskatalysator 21 und dem zweiten Oxidationskatalysator 22 und auf einer stromabwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters 23 angeordnet. Die Temperatur des in den ersten Oxidationskatalysator 21 eingeführten Abgases, die Temperatur des in den zweiten Oxidationskatalysator 22 eingeführten Abgases, und die Temperatur (die Temperatur des Dieselpartikelfilters 23) des von dem Dieselpartikelfilter 23 ausgegebenen Abgases werden jeweils in den entsprechenden Sensoren 24, 25, 26 detektiert. Ferner ist ein DPF-Differenzdrucksensor (Differenzdruckmesseinrichtung) 27 zum Detektieren eines Differenzdruckes zwischen dem Druck des Abgases (des in den Dieselpartikelfilter 23 eingeführten Abgases) auf der stromaufwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters 23 und dem Druck des Abgases (des Abgases, das von dem Dieselpartikelfilter 23 ausgegeben wird) auf der stromabwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters 23 in der Auslassleitung 13 angeordnet.
Eine ECU 31 als eine elektronische Steuereinheit des Motors ist in dem Fahrzeug angeordnet. Der Luftströmungssensor 17, der erste, der zweite und der dritte Temperatursensor 24, 25, 26, der DPF-Differenzdrucksensor 27, ein Kurbelwellenwinkelsensor 28 zum Detektieren eines Kurbelwellenwinkels, ein Gaspedalpositionssensor 29, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 als eine Fahrzeuggeschwindigkeitsmesseinrichtung zum Messen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, usw. sind mit einer Eingangsseite der ECU 31 verbunden. Detektionsinformation aus diesen Sensoren wird in die ECU 31 eingegeben. Der Kurbelwellenwinkelsensor (Drehzahlmesseinrichtung) 28 kann eine Drehzahl des Verbrennungsmotors detektieren. Andererseits sind das Kraftstoffeinspritzventil 3, das Einlassdrosselklappenventil 18 mit einer Ausgangsseite der ECU 31 verbunden. Auf der Basis der Detektionsinformation aus den vorgenannten Sensoren berechnete optimale Werte einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Drosselklappenöffnung th werden jeweils an die Kraftstoffeinspritzdüse 3 und das Einlassdrosselklappenventil 16 ausgegeben. Somit wird eine geeignete Kraftstoffmenge aus der Kraftstoffeinspritzdüse 3 zu einem geeigneten Zeitpunkt eingespritzt.
Eine Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung, eine Speichervorrichtung (ROM, RAM, BURRAM, usw.) zum Speichern eines Steuerprogramms, eines Steuerkennfeldes, usw., eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein Zeitgeber, eine Zählerart, usw. sind in der ECU 31 angeordnet. Eine synthetische Steuerung für den Motor 1 wird durch die ECU 31 ausgeführt.
Somit werden die Operationen der verschiedenen Vorrichtungen auf der Basis verschiedener Arten von Eingangsinformation gesteuert und der Motor 1 geeignet betrieben und gesteuert. Nachdem die ECU 31 eine Haupteinspritzung für die Hauptverbrennung durch die Kraftstoffeinspritzdüse 3 ausgeführt hat, führt die ECU 31 eine Zusatzzuführung von Kraftstoff in einem Expansionshub (-prozess) oder Auslasshub (-prozess) mittels der Kraftstoffeinspritzdüse 3 durch, d.h., sie führt eine Nacheinspritzung aus. Somit wird in dem Dieselpartikelfilter 23 angesammelter Ruß zwangsweise verbrannt und entfernt, und das Dieselpartikelfilter 23 wird einer Regenerationsbehandlung unterworfen.
Demzufolge wird zu dem Zeitpunkt einer Situation, in welchem das Dieselpartikelfilter 23 keine kontinuierliche Regenerationsfunktion in einem normalen Betriebszustand ausführen kann, eine Oxidationsreaktion von unverbranntem Material (HC, CO usw.) aufgrund der Nacheinspritzung und von Sauerstoff in dem Abgas in den Oxidationskatalysatoren 21, 22 begünstigt, und diese Oxidationskatalysatoren 21, 22 werden aktiviert. Die Temperatur des Dieselpartikelfilters 23 wird dann durch die Wärme der in diesem Falle bewirkten Oxidationsreaktion angehoben und in dem Dieselpartikelfilter 23 abgeschiedener Ruß kann zwangsweise verbrannt und entfernt werden.
In dieser Ausführungsform besitzt die ECU 31 eine Filterregenerationseinrichtung und eine Korrektureinrichtung. Die Filterregenerationseinrichtung bestimmt den Zeitpunkt für die Regeneration des Filters 23 auf der Basis eines Wertes eines vorbestimmten Parameters, hier, einer Fahrstrecke des den Dieselmotor 1 enthaltenden Fahrzeugs, und regeneriert das Dieselpartikelfilter 23. Die Korrektureinrichtung korrigiert einen Entscheidungswert (einen Entscheidungswert für die Bestimmung des Zeitpunktes für die Regeneration des Dieselpartikelfilters 23) der Regenerationsbehandlungs-Zeitpunktbestimmung des Dieselpartikelfilters 23 auf der Basis der durch den dritten Temperatursensor 26 gemessenen Höchsttemperatur des Filters 23. Konkret führt die ECU 31 die Zwangsregenera tionssteuerung des Dieselpartikelfilters 23 auf der Basis des in 2 dargestellten Flussdiagramms aus.
Zuerst wird im Schritt S11 entschieden, ob die aus der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit berechnete Fahrstrecke größer als eine Regenerationsbeginn-Strecke (ein Entscheidungswert) ist. Die durch das Dieselpartikelfilter 23 abgefangene Rußabscheidungsmenge wird nämlich aus der vorstehend genannten Fahrstrecke berechnet und abgeschätzt. Wenn die Fahrstrecke größer als die Regenerationsbeginn-Strecke ist, geht sie (die Steuerung) zu dem Schritt S12 über. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Fahrstrecke gleich oder kleiner als die Regenerationsbeginn-Strecke ist, beendet.
Im Schritt S12 wird die Regenerationssteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 durchgeführt. Der in dem Dieselpartikelfilter 23 gesammelte Ruß wird nämlich durch die vorstehend beschriebene Nacheinspritzung verbrannt und entfernt, um das Dieselpartikelfilter 23 zwangsweise zu regenerieren.
Anschließend geht sie zu dem Schritt S13 über. In diesem Schritt wird die Höchsttemperatur des Dieselpartikelfilters 23 zu dem Regenerationsbehandlungszeitpunkt durch den dritten Temperatursensor 26 gemessen.
Anschließend geht sie zu dem Schritt S14 über. In diesem Schritt wird die Beendigung der Regenerationssteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 entschieden. Sie wird nämlich zu dem Schritt S12 zurückgeführt, bevor eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem die Regenerationssteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 gestartet wurde. Nachdem die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem die Regenerationssteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 gestartet wurde, wird die Regenerationssteuerung (Nacheinspritzung) für das Diesel partikelfilter 23 beendet und sie geht zu dem Schritt S15 über.
Im Schritt S15 wird eine Regenerationsbeginn-Strecke für den nächsten Zeitpunkt berechnet, und dann wird sie (die Steuerung) beendet. Die Regenerationsbeginn-Strecke den nächsten Zeitpunkt wird nämlich aus einem Korrekturbetrag berechnet, der aus der Differenz zwischen der Höchsttemperatur zum Regenerationsbehandlungszeitpunkt für diesen Zeitpunkt und einer Bezugshöchsttemperatur (im Voraus bestimmter Bezugshöchsttemperatur) Tf zu einem Verbrennungszeitpunkt für eine vorbestimmte Rußmenge, d.h., aus einem Korrekturbetrag für den Entscheidungswert, berechnet wird, der gemäß der Differenz zwischen der Höchsttemperatur und der Bezugshöchsttemperatur Tf und der Regenerationsbeginn-Strecke des Dieselpartikelfilters 23 beim letzten Zeitpunkt bestimmt wird. Dann wird sie beendet.
Konkret wird ein Regenerationsbehandlungsintervall (Regenerationsbeginn-Strecke) DIST 2 für den nächsten Zeitpunkt aus der nachstehenden Formel (1) aus einem Regenerationsbehandlungsintervall (Regenerationsbeginn-Strecke) DIST 1 des letzten Zeitpunktes und der Differenz ΔTEMP zwischen der Höchsttemperatur des Regenerationsbehandlungszeitpunktes für diesen Zeitpunkt und der Bezugshöchsttemperatur Tf erhalten. Der Grund, dass die Höchsttemperatur zu dem Regenerationsbehandlungszeitpunkt höher als die Bezugshöchsttemperatur ist, besteht nämlich darin, dass eine größere Rußmenge als eine Bezugsmenge verbrannt wird. Es kann aus diesem Grund abgeschätzt werden, dass eine größere Rußmenge als die Bezugsmenge in dem Dieselpartikelfilter 23 abgeschieden ist. Umgekehrt besteht der Grund, dass die Höchsttemperatur zu dem Regenerationsbehandlungszeitpunkt niedriger als die Bezugshöchsttemperatur ist, darin, dass eine kleinere Rußmenge als die Be zugsmenge verbrannt wird. Es kann aus diesem Grund abgeschätzt werden, dass eine kleinere Rußmenge als die Bezugsmenge in dem Dieselpartikelfilter 23 abgeschieden ist. DIST 2 = DIST 1 + f(ΔTEMP) (1)
Wenn jedoch die Höchsttemperatur zu dem Regenerationsbehandlungszeitpunkt für diesen Zeitpunkt höher als die Bezugshöchsttemperatur Tf ist, wird f(ΔTEMP) ein negativer Wert. Das Regenerationsbehandlungsintervall des Filters für den nächsten Zeitpunkt, DIST 2, aus der vorstehenden Regenerationsbehandlung für diesen Zeitpunkt bis zu der Regenerationsbehandlung für den nächsten Zeitpunkt wird so berechnet, dass es kürzer als das Filterregenerationsbehandlungsintervall DIST 1 für den vorherigen Zeitpunkt aus der Regenerationsbehandlung des vorherigen Zeitpunktes bis zu der Regenerationsbehandlung für diesen Zeitpunkt wird. Andererseits wird, wenn die Höchsttemperatur des Regenerationsbehandlungszeitpunktes für diesen Zeitpunkt niedriger als die Bezugshöchsttemperatur Tf ist, f(ΔTEMP) ein positiver Wert, und das Filterregenerationsbehandlungsintervall DIST 2 für den nächsten Zeitpunkt wird so berechnet, dass es länger als das Filterregenerationsbehandlungsintervall DIST 1 für den vorherigen Zeitpunkt wird. Ferner wird, wenn die Höchsttemperatur des Regenerationsbehandlungszeitpunktes für diesen Zeitpunkt dieselbe wie die Bezugshöchsttemperatur Tf ist, f(ΔTEMP) zu Null. Das Filterregenerationsbehandlungsintervall DIST 1 für den vorherigen Zeitpunkt und das Filterregenerationsbehandlungsintervall DIST 2 für den nächsten Zeitpunkt werden so berechnet, dass sie denselben Wert annehmen.
Beispielsweise ist in dem in 3 dargestellten Zeitdiagramm die Höchsttemperatur höher als die Bezugshöchsttemperatur Tf. Daher kann entschieden werden, dass die tatsächliche Rußabscheidungsmenge größer als eine vorbestimmte Menge als eine Bezugsmenge ist (siehe nachstehend beschriebene 4). Demzufolge wird eine Korrektur um den Wert f(ΔTEMP), (welcher in diesem Falle ein negativer Wert wird) auf der Basis der Differenz ΔTEMP zwischen dieser Höchsttemperatur und der Bezugshöchsttemperatur Tf ausgeführt. Demzufolge wird in dem Falle von 3 DIST 2 ein kürzeres Intervall als DIST 1.
Beispielsweise können die Höchsttemperatur des Dieselpartikelfilters 23 zu dem Regenerationsbehandlungszeitpunkt und die das Dieselpartikelfilter 23 abgefangene Rußabscheidungsmenge durch eine in 4 dargestellte Primärkurve dargestellt werden und die Beziehung haben, dass die Rußabscheidungsmenge mit ansteigender Temperatur erhöht ist.
In der Abgasreinigungsvorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Filterregenerationsbehandlungsintervall DIST 1 für den nächsten Zeitpunkt genau anhand der vorstehend erwähnten Formel (1) entschieden werden, indem die Differenz ΔTEMP zwischen der Höchsttemperatur zu dem Regenerationsbehandlungszeitpunkt des Dieselpartikelfilters 23 und der Bezugshöchsttemperatur Tf verwendet wird. Somit ist es, wenn die Rußabscheidungsmenge kleiner als die tatsächliche Menge geschätzt wird, möglich, eine Möglichkeit zu reduzieren, dass eine Situation erreicht wird, in welcher die Verarbeitungstemperatur zu sehr angehoben und das Dieselpartikelfilter 23 beschädigt wird. Ferner ist es, wenn die Rußabscheidungsmenge größer als die tatsächliche Menge geschätzt wird, möglich, eine Möglichkeit zu reduzieren, obwohl es eigentlich nicht erforderlich ist, die Regenerationsbehandlung auszuführen, dass die Regenerationsbehandlung ausgeführt wird, und die Kraftstoffkosten schlechter werden und Kraftstoff aus dem Innenraum eines Zylinders in eine nicht dargestellte Ölwanne tropft, und eine Ölverdünnung ausgelöst wird.
In der Abgasreinigungsvorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Regenerationsbehandlungsintervall auf der Basis der Fahrstrecke berechnet. Die Berechnung kann jedoch auch anhand des Differenzdruckes zwischen der Anstromseite und der Abstromseite (beiden Seiten) des Dieselpartikelfilters oder der Drehzahl und Belastung des Verbrennungsmotors anstelle der Fahrstrecke ausgeführt werden. In einer derartigen Abgasreinigungsvorrichtung können Operationen und Effekte ähnlich denen der Abgasreinigungsvorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ebenfalls erzielt werden.
In der vorstehenden Steuerung erfolgte die Erläuterung unter Verwendung der Abgasreinigungsvorrichtung 50, in welcher die Temperatur des Dieselpartikelfilters 23 angehoben wird, indem die Nacheinspritzung durchgeführt wird und eine Zwangsregeneration für die Verbrennung und die Entfernung des Rußes durchgeführt wird. Sie kann jedoch auch auf eine Abgasreinigungsvorrichtung angepasst sein, in welcher eine Heizvorrichtung in dem Dieselpartikelfilter angeordnet ist, und das Dieselpartikelfilter zwangsweise regeneriert wird, indem die Heizvorrichtung erhitzt wird. In einer derartigen Abgasreinigungsvorrichtung können ebenfalls Operationen und Effekt ähnlich denen der Abgasreinigungsvorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
[Ausführungsform 2]
Eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anschließend unter Verwendung von 5 erläutert. In der Abgasreinigungs vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist nur die Steuerung des Nacheinspritzzeitpunktes in der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geändert und eine Erläuterung bezüglich eines Vorrichtungsaufbaus wird deshalb unterlassen.
In der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt die ECU 31 eine Zwangsregenerationssteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 auf der Basis des in 5 dargestellten Flussdiagramms durch. Zuerst wird im Schritt S21 entschieden, ob die aus einer von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit berechnete Fahrstrecke größer als eine Regenerationsbeginn-Strecke (erster Entscheidungswert) ist. Die durch das Dieselpartikelfilter 23 aufgefangene Rußabscheidungsmenge wird nämlich aus der Fahrstrecke berechnet und abgeschätzt. Wenn die Fahrstrecke gleich oder kleiner als die vorgenannte Regenerationsbeginn-Strecke ist, geht sie (die Steuerung) zu dem Schritt S22 über. Im Gegensatz dazu geht sie, wenn die Fahrstrecke größer als die Regenerationsbeginn-Strecke ist, zu dem Schritt S23 über.
Im Schritt S22 wird entschieden, ob die Rußabscheidungsmenge größer als eine Regenerationsbeginn-Abscheidungsmenge (zweiter Entscheidungswert) ist. Die von dem Dieselpartikelfilter 23 abgefangene Rußabscheidungsmenge wird nämlich anhand des Differenzdruckes zwischen der Anstromseite und der Abstromseite (beiden Seiten) des Filters 23, der durch den DPF-Differenzdrucksensor 27 gemessen wird, oder anhand einer von einem Kurbelwellenwinkelsensor 28 detektierten Drehzahl des Verbrennungsmotors berechnet und abgeschätzt. Wenn die Rußabscheidungsmenge größer als die Regenerationsbeginn-Abscheidungsmenge in diesem Schritt S22 ist, geht sie zu dem Schritt S23 über. Im Gegensatz dazu endet sie, wenn die Ruß abscheidungsmenge gleich oder kleiner als die Regenerationsbeginn-Abscheidungsmenge ist.
Anschließend wird im Schritt S23 die Regenerationssteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 durchgeführt. Der in dem Dieselpartikelfilter 23 gesammelte Ruß wird nämlich durch die Nacheinspritzung verbrannt und entfernt, um zwangsweise das Dieselpartikelfilter 23 zu regenerieren.
Anschließend geht sie zu dem Schritt S24 über. In diesem Schritt wird die Höchsttemperatur zu einem Filterregenerationszeitpunkt durch den dritten Temperatursensor 26 gemessen.
Anschließend geht sie zu dem Schritt S25 über. In diesem Schritt wird die Beendigung des Regenerationssteuerungs für das Dieselpartikelfilter 23 entschieden. Sie wird nämlich zu dem Schritt S23 zurückgeführt, bevor eine vorbestimmte Zeit nach dem Start der Regenerationssteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 abgelaufen ist. Nachdem die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, nachdem der Regenerationssteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 gestartet ist, wird die Regenerationsbehandlung beendet und die Regenerationssteuerung (Nacheinspritzung) für das Dieselpartikelfilter 23 wird beendet und diese geht zu dem Schritt S26 über.
Im Schritt S26 wird eine Startbedingung für die Regenerationsteuerung für das Dieselpartikelfilter 23 entschieden. Sie geht nämlich, wenn die Startbedingung für den Regenerationssteuerung die Fahrstrecke ist, zu dem Schritt S27 über. Im Gegensatz dazu geht sie, wenn die Regenerationsbeginnbedingung die Rußabscheidungsmenge ist, zu dem Schritt S28 über.
Im Schritt S27 wird die Regenerationsbeginn-Strecke für den nächsten Zeitpunkt berechnet, und dann wird sie beendet. Die Regenerationsbeginn-Strecke für den nächsten Zeitpunkt wird nämlich aus einem Korrekturbetrag berechnet, der aus der Differenz zwischen der Höchsttemperatur zu dem Regenerations behandlungszeitpunkt des Dieselpartikelfilters für diesen Zeitpunkt und der Bezugshöchsttemperatur (im Voraus bestimmter Bezugshöchsttemperatur) Tf zu einem Verbrennungszeitpunkt für eine vorbestimmte Rußmenge und der Regenerationsbeginn-Strecke für den vorherigen Zeitpunkt berechnet wird. Dann wird sie beendet. Eine konkrete Berechnungsformel ist dieselbe wie die in der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Formel (1).
Im Schritt S28 wird die Regenerationsbeginn-Abscheidungsmenge für den nächsten Zeitpunkt berechnet, und dann wird sie beendet. Die Regenerationsbeginn-Abscheidungsmenge für den nächsten Zeitpunkt wird nämlich aus einem Korrekturbetrag berechnet, der aus der Differenz zwischen der Höchsttemperatur zu dem Regenerationsbehandlungszeitpunkt für diesen Zeitpunkt und der Bezugshöchsttemperatur Tf und der Regenerationsbeginn-Abscheidungsmenge für den vorherigen Zeitpunkt berechnet wird. Dann wird sie beendet. Eine konkrete Berechnungsformel ist dieselbe wie die in der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Formel (1).
Demzufolge wird in der mittels eines derartigen Ablaufs betriebenen Abgasreinigungsvorrichtung das Regenerationsbehandlungsintervall für das Dieselpartikelfilter 23 anhand der Fahrstrecke oder der Rußabscheidungsmenge korrigiert.
In der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Operationen und Effekt ähnlich denen der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt. Ferner kann das Regenerationsbehandlungsintervall für das Dieselpartikelfilter 23 anhand der Fahrstrecke oder der Rußabscheidungsmenge korrigiert werden. Somit kann das Rege nerationsbehandlungsintervall für das Dieselpartikelfilter 23 genauer angepasst werden.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung, aufweisend: ein Filter, das zum Abfangen von Partikelmaterial in Abgas angepasst ist; eine Regenerationseinrichtung zum Durchführen einer Mehrfach-Filterregeneration zum Regenerieren des Filters, wobei die Regenerationseinrichtung den Zeitpunkt für die Durchführung jeder Filterregeneration auf der Basis eines Wertes eines vorbestimmten Parameters und eines Entscheidungswertes entscheidet, und wobei die Mehrfach-Filterregeneration eine erste Regeneration und eine zweite Regeneration anschließend an die erste Regeneration beinhaltet, die wenigstens eine von der Mehrfach-Filterregeneration beinhaltet; eine Temperaturdetektionseinrichtung zum Detektieren der Höchsttemperatur des Filters zu einem Zeitpunkt der Durchführung der ersten Regeneration; und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Entscheidungswertes, der für die Bestimmung des Zeitpunktes für die Durchführung der zweiten Regeneration auf der Basis der durch die Temperaturdetektionseinrichtung detektierten Höchsttemperatur des Filters verwendet wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Korrektureinrichtung eine Korrektur an dem Entscheidungswert durchführt, und die Korrektureinrichtung einen Korrekturbetrag in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der Höchsttemperatur des Filters und einer im Voraus bestimmten Bezugstemperatur bestimmt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrektureinrichtung den Entscheidungswert so korrigiert, dass sie ein Intervall zwischen der ersten Regeneration und einer von der zweiten Regeneration, die unmittelbar nach der ersten Regeneration ausgeführt wird, in einem Falle verkürzt, in welchem die Höchsttemperatur höher als die Bezugstemperatur ist, und die Korrektureinrichtung den Entscheidungswert so korrigiert, dass sie das Intervall in einem Falle verlängert, in welchem die Höchsttemperatur niedriger als die Bezugstemperatur ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Parameter wenigstens einen von einer Fahrstrecke eines einen Verbrennungsmotor enthaltenen Fahrzeugs, einen Differenzdruck zwischen einer Anstromseite und einer Abstromseite des Filters und einer Drehzahl und Belastung des Verbrennungsmotors beinhaltet.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Entscheidungswert im Voraus mit dem vorbestimmten Parameter festgelegt wird.