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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungsgerät
einer Brennkraftmaschine.
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Heutzutage
wird der Umweltschutz verstärkt berücksichtigt,
so dass Technologien zum Reinigen von Abgas einer Brennkraftmaschine,
die an einem Automobil und ähnlichem montiert ist, unvermeidbar sind.
Zum Beispiel ist es in dem Fall einer Dieselmaschine notwendig,
abgegebenes partikelförmiges Material (PM) aus dem Abgas
zu entfernen. Dazu wird gewöhnlich ein Dieselpartikelfilter
(DPF, ein Filter) in einer Abgasleitung zum Entfernen des partikelförmigen
Materials eingebaut.
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Es
ist bekannt, dass das partikelförmige Material aus Ruß,
unverbranntem Kraftstoff (lösliche organische Fraktion:
EOF) und Sulfiden (Sulfaten) besteht. In der folgenden Beschreibung
bedeutet der Begriff "Ruß" einen Rußanteil oder
das gesamte partikelförmige Material.
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Viele
der DPF sind Filter, die jeweils eine Honigwabenkonstruktion aufweisen.
Mit einem derartigen Filter wird ein großer Anteil des
Rußes angesammelt, der von der Maschine abgegeben wird,
wodurch der Zweck der Abgasreinigung erreicht wird. Wenn jedoch
der DPF verwendet wird, muss der DPF durch das Verbrennen des angesammelten
Rußes jedes Mal regeneriert werden, wenn eine bestimmte Menge
an Ruß in dem DPF angesammelt ist. Als repräsentatives
Verfahren zum Verbrennen des Rußes gibt es ein Verfahren,
das Nacheinspritzung genannt wird, um Kraftstoff zum Beispiel zu
einer Zeit nach einer gewöhnlichen Haupteinspritzung einzuspritzen.
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Der
Kraftstoff wird für die Regeneration des DPF verwendet.
Deswegen wird der Kraftstoffverbrauch verschlechtert, falls mehr
Kraftstoff als notwendig für die Regeneration des DPF verbraucht wird.
Deswegen ist es notwendig, falls der Ruß während
der Regeneration des DPF vollständig verbrennt, die Beendigung
korrekt zu erfassen und die Regeneration des DPF sofort zu beenden.
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Falls
die Bestimmung des Beendens der Regeneration des DPF zu früh
erfolgt, und falls zu der Zeit des Beendens der Regeneration Ruß unverbrannt
zurückbleibt, entsteht ein Fehler, und es besteht eine
Möglichkeit, dass eine Abschätzung der nachfolgenden
Ablagerungsmenge kleiner geschätzt wird als der wahre Wert
ist. In diesem Fall wird die Regeneration des DPF nicht begonnen,
wenn die Ablagerungsmenge des Rußes übermäßig
groß wird. Als Ergebnis besteht eine Möglichkeit,
dass eine abnormale Verbrennung des Rußes zu der Zeit der
Regeneration des DPF auftritt, und der DPF durch die erhöhte
Temperatur beschädigt wird. Deswegen ist aus einem solchen
Gesichtspunkt eine geeignete Bestimmung der Beendigungszeit der
Regeneration des DPF erforderlich.
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Zum
Beispiel schlägt die Patentschrift 1 (
JP-A-2006-97640 ) ein Verfahren,
das Beendigung der Regeneration zu bestimmen, wenn ein Differenzdruck über
den Filter gleich wie oder weniger als ein vorbestimmter Schwellwert
wird, als Bestimmungsverfahren der Beendigung der Regeneration des
Filters vor. Die Patentschrift 2 (
JP-A-H05-240026 ) schlägt ein Verfahren
vor, die Beendigung der Regeneration zu bestimmen, wenn eine Änderungsrate des
Differenzdrucks über den Filter kleiner als ein vorbestimmter
Wert wird.
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Jedoch
ist im Allgemeinen der Differenzdruck durch eine Strömungsrate
des Abgases stark beeinträchtigt. Sogar falls keine Änderung
der Ablagerungsmenge des Rußes vorliegt, schwankt der Differenzdruck
wegen der Änderung der Abgasströmungsrate. Die
Strömungsrate des Abgases schwankt jedes Mal, wenn die
Maschine eine Beschleunigung oder eine Verzögerung durchführt. Deswegen
ist es mit Ausnahme einer idealen Situation, in der es keine Änderung
in dem Maschinenbetriebszustand gibt, schwierig, die Beendigungszeit der
Regeneration des Filters durch die Verwendung des Differenzdrucks
geeignet zu bestimmen. Insbesondere in einem Betriebszustand, in
dem die Beschleunigung und die Verzögerung wiederholt werden,
ist ein derartiger Defekt beachtlich.
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Außerdem
weist der Messwert des Differenzdrucks des Filters eine Tendenz
auf, durch einen einzelnen Unterschied eines Filtergrundmaterials
und einen einzelnen Unterschied des Differenzdrucksensors, der den
Differenzdruck misst, stark beeinträchtigt zu werden. Deswegen
ist das Einstellen des voranstehend beschriebenen Schwellwerts nicht
einfach. Ein geeigneter Schwellwert muss für jedes Gerät
eingestellt werden. Falls ein Verfahren, das geeignet ist, die Beendigung
der Regeneration unabhängig von dem einzelnen Unterschied
von jedem Gerät zu bestimmen, entwickelt werden kann, wird
ein solches Verfahren die Bestimmung vereinfachen und sehr nützlich
sein.
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Darüber
hinaus wird die Änderungsrate des Differenzdrucks während
der Regeneration des Filters ebenfalls durch die Temperatur des
Filters und einen Verschlechterungszustand eines Katalysators beeinträchtigt,
der durch den Filter getragen wird. Deswegen führt das
Einstellen des Schwellwerts auf einen einzelnen Wert durch das Vernachlässigen derartiger
Einflüsse nur zu einer ungenauen Bestimmung der Beendigung
der Regeneration. Jedoch berücksichtigen die voranstehend
beschriebenen Patentschriften diese Punkte nicht.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungsgerät
einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, das in der Lage ist, eine
Beendigungszeit einer Regeneration eines Filters gemäß einer
Temperatur des Filters, eines Verschlechterungszustands eines Katalysators
und ähnlichem geeignet zu bestimmen, ohne die Beendigungszeit
der Regeneration des Filters ausgehend von Informationen wie zum
Beispiel dem Differenzdruck des Filters, der durch einen Betriebszustand
oder einen einzelnen Unterschied eines Geräts beeinträchtigt
ist, zu bestimmen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch ein Abgasreinigungsgerät
nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen werden gemäß den abhängigen
Ansprüchen ausgeführt.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Abgasreinigungsgerät
einer Brennkraftmaschine, die einen Partikelfilter in einem Abgasdurchtritt
zum Sammeln von partikelförmigem Material aufweist, einen
Regenerationsabschnitt, einen Differenzdrucksensor, einen Abschnitt
zum Schätzen einer Menge angesammelten Rußes,
einen Berechnungsabschnitt und einen Regenerationsbeendigungsabschnitt
auf. Der Regenerationsabschnitt regeneriert den Partikelfilter durch
das Verbrennen von Ruß, der sich in dem Partikelfilter
angesammelt hat. Der Differenzdrucksensor misst den Differenzdruck
als Unterschied zwischen dem Druck an einer Einlassseite des Partikelfilters
und einem Druck an einer Auslassseite des Partikelfilters. Der Abschnitt
zur Schätzung der Menge angesammelten Rußes schätzt
unter Verwendung eines Messwerts des Differenzdrucksensors eine
Menge angesammelten Rußes, die einer Menge des Rußes
entspricht, die in dem Partikelfilter angesammelt ist. Der Berechnungsabschnitt
berechnet eine Reduktionsrate des Rußes, die einem Reduktionsausmaß der Menge
angesammelten Rußes pro Zeiteinheit entspricht, wobei die
Menge angesammelten Rußes durch den Abschnitt zur Schätzung
der Menge angesammelten Rußes geschätzt wird.
Der Regenerationsbeendigungsabschnitt beendet die Regeneration des
Partikelfilters, falls ein Wert der Reduktionsrate, der durch den
Berechnungsabschnitt berechnet wurde, während eines Zeitraums,
in dem die Regeneration des Partikelfilters durch den Regenerationsabschnitt
durchgeführt wird, kleiner als ein vorbestimmter Reduktionsratenschwellwert
wird.
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Entsprechend
schätzt das Abgasreinigungsgerät der Brennkraftmaschine
gemäß dem voranstehenden Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung die Menge angesammelten Rußes, die durch den Partikelfilter
angesammelt wurde, aus dem Wert des Differenzdrucks, der durch den
Differenzdrucksensor gemessen wurde. Dann berechnet das Gerät
die Reduktionsrate des Rußes aus der Menge angesammelten
Rußes. Falls die Reduktionsrate des Rußes kleiner
als der vorbestimmte Schwellwert ist, beendet das Gerät
die Regeneration des Partikelfilters. Deswegen kann das Gerät
einen ausreichenden Fortschritt der Verbrennung des Rußes
ausgehend von dem Sinken der Reduktionsrate des Rußes erfassen, und
kann die Regeneration des Partikelfilters geeignet beenden. Deswegen
kann das Gerät die Beendigungszeit der Regeneration des
Partikelfilters geeignet bestimmen, ohne durch den einzelnen Unterschied
des verwendeten Geräts beeinflusst zu werden, und ohne
durch die Änderung des Betriebszustands beeinflusst zu
werden. Somit kann ein Abgasreinigungsgerät konstruiert
werden, das eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs wegen
einer unnotwendig langen Regenerationszeit durch eine geeignet bestimmte
Beendigung der Regeneration des Partikelfilters unterbinden kann,
und das eine folgende übermäßige Ablagerung
oder eine zu hohe Temperatur während der Regeneration aufgrund
des unverbrannten Rußes unterbinden kann.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Abgasreinigungsgerät
einer Brennkraftmaschine, das einen Partikelfilter in einem Abgasdurchtritt
zum Sammeln von partikelförmigem Material aufweist, einen
Regenerationsabschnitt, einen Differenzdrucksensor, einen Abschnitt
zum Schätzen einer Menge angesammelten Rußes,
einen Berechnungsabschnitt und einen Regenerationsbeendigungsabschnitt
auf. Der Regenerationsabschnitt regeneriert den Partikelfilter durch das
Verbrennen von Ruß, der in dem Partikelfilter angesammelt
ist. Der Differenzdrucksensor misst den Differenzdruck als Unterschied
zwischen dem Druck an einer Einlassseite des Partikelfilters und
einem Druck an einer Auslassseite des Partikelfilters. Der Abschnitt
zum Schätzen der Menge angesammelten Rußes schätzt
unter Verwendung eines Messwerts des Differenzdrucksensors eine
Menge angesammelten Rußes, die einer Menge des Rußes
entspricht, die in dem Partikelfilter angesammelt ist. Der Berechnungsabschnitt
berechnet eine Reduktionsrate des Rußes, die eine Reduktionsrate
der Menge angesammelten Rußes pro Zeiteinheit ist, wobei
die Menge angesammelten Rußes durch den Abschnitt zur Schätzung
der Menge angesammelten Rußes bestimmt wird. Der Regenerationsbeendigungsabschnitt
beendet die Regeneration des Partikelfilters, falls die Menge angesammelten
Rußes, die durch den Abschnitt zum Schätzen geschätzt
wurde, kleiner als der Schwellwert einer vorbestimmten angesammelten
Menge ist, und falls ein Wert der Reduktionsrate des Rußes,
der durch den Berechnungsabschnitt berechnet wurde, während
eines Zeitraums kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Reduktionsrate
wird, in dem die Regeneration des Partikelfilters durch den Regenerationsabschnitt
durchgeführt wird.
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Somit
werden sowohl die Menge angesammelten Rußes wie auch die
Reduktionsrate des Rußes verwendet. Deswegen kann das Gerät,
während das ausreichende Voranschreiten der Verbrennung des
Rußes ausgehend von dem ausreichenden Absinken der Reduktionsrate
des Rußes erfasst wird, die Menge angesammelten Rußes
verwenden, um ein fehlerhaftes Beenden der Regeneration zu vermeiden,
wenn die Reduktionsrate des Rußes vorübergehend
aus einem bestimmten Grund in der Mitte der Regeneration abfällt.
Deswegen kann die Beendigungszeit der Regeneration des Partikelfilters
mit einer höheren Genauigkeit bestimmt werden. Somit kann
ein Abgasreinigungsgerät konstruiert werden, das eine Verschlechterung
des Kraftstoffverbrauchs wegen einer unnotwendig langen Regenerationszeit durch
eine geeignet bestimmte Beendigung der Regeneration des Partikelfilters unterbinden
kann, und das eine folgende übermäßige
Ablagerung oder eine zu hohe Temperatur während der Regeneration
aufgrund des unverbrannten Rußes unterbinden kann.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Abgasreinigungsgerät
einen Einstellabschnitt zum Einstellen eines Werts des Reduktionsratenschwellwerts
mit der Verwendung eines Parameterwerts auf, der die Reduktionsrate
des Rußes des Partikelfilters beeinträchtigt.
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Somit
stellt der Einstellungsabschnitt den Reduktionsratenschwellwert
mit der Verwendung des Parameterwerts ein, der die Reduktionsrate
des Rußes beeinträchtigt. Deswegen kann der Schwellwert gemäß der
Situation geeignet geändert werden. Deswegen kann die Beendigungszeit
der Regeneration des Partikelfilters mit einer noch höheren
Genauigkeit bestimmt werden. Somit kann ein Abgasreinigungsgerät
konstruiert werden, das eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
wegen einer unnotwendig langen Regenerationszeit durch eine geeignet
bestimmte Beendigung der Regeneration des Partikelfilters unterbinden
kann, und das eine folgende übermäßige
Ablagerung oder eine zu hohe Temperatur während der Regeneration
aufgrund des unverbrannten Rußes unterbinden kann.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Abgasreinigungsgerät
außerdem einen Temperaturfühlabschnitt zum Messen
der Innentemperatur des Partikelfilters auf. Der Einstellabschnitt
stellt den Reduktionsratenschwellwert auf einen höheren
Wert ein, wenn die Innentemperatur des Partikelfilters steigt, die
durch den Temperaturfühlabschnitt gemessen wird.
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Somit
stellt der Einstellabschnitt den Reduktionsratenschwellwert auf
einen größeren Wert ein, wenn die Innentemperatur
des Partikelfilters steigt. Entsprechend kann das Gerät
wegen der niedrigen Innentemperatur des Partikelfilters als Zustand,
in dem der Ruß vollständig verbrannt ist und die
Regeneration beendet ist, vermeiden, ein Phänomen falsch
zu interpretieren, dass die Reduktionsrate des Rußes sinkt,
obwohl der Ruß noch nicht vollständig verbrannt
ist. Deswegen kann die Beendigungszeit der Regeneration des Partikelfilters
mit noch höherer Genauigkeit bestimmt werden. Somit kann
ein Abgasreinigungsgerät konstruiert werden, das eine Verschlechterung
des Kraftstoffverbrauchs wegen einer unnotwendig langen Regenerationszeit
durch eine geeignet bestimmte Beendigung der Regeneration des Partikelfilters
unterbinden kann, und das eine folgende übermäßige
Ablagerung oder eine zu hohe Temperatur während der Regeneration
aufgrund des unverbrannten Rußes unterbinden kann.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Abgasreinigungsgerät
außerdem einen Katalysator auf, der durch den Partikelfilter
getragen wird, und einen Verschlechterungsausmaßschätzabschnitt
zum Schätzen eines Verschlechterungsausmaßes des
Katalysators. Der Einstellabschnitt stellt den Reduktionsratenschwellwert
auf einen größeren Wert ein, wenn das Verschlechterungsausmaß des
Katalysators, das durch den Verschlechterungsausmaßschätzabschnitt
geschätzt wurde, sinkt.
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Somit
wird der Reduktionsratenschwellwert erhöht, wenn das Verschlechterungsausmaß des
Katalysators sinkt, der durch den Partikelfilter getragen wird.
Entsprechend kann das Gerät wegen der Voraussage der Verschlechterung
des Katalysators als Zustand, in dem der Ruß vollständig
verbrannt ist, vermeiden, ein Phänomen falsch zu interpretieren, dass
die Reduktionsrate des Rußes fällt, und die Regeneration
beendet. Deswegen kann die Beendigungszeit der Regeneration des
Partikelfilters mit noch höherer Genauigkeit bestimmt werden.
Somit kann ein Abgasreinigungsgerät konstruiert werden, das
eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs wegen einer unnotwendig
langen Regenerationszeit durch eine geeignet bestimmte Beendigung
der Regeneration des Partikelfilters unterbinden kann, und das eine
folgende übermäßige Ablagerung oder eine zu
hohe Temperatur während der Regeneration aufgrund des unverbrannten
Rußes unterbinden kann.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Abgasreinigungsgerät
außerdem einen Aschenablagerungsmengenschätzabschnitt
zum Schätzen einer Menge an abgelagerter Asche als unverbrennbaren
Anteil auf, der in dem Partikelfilter abgelagert ist. Der Einstellabschnitt stellt
den Reduktionsratenschwellwert auf einen größeren
Wert ein, wenn die Menge an abgelagerter Asche sinkt, die durch
den Aschenablagerungsmengenschätzabschnitt abgeschätzt
wird.
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Somit
wird der Reduktionsratenschwellwert auf einen größeren
Wert eingestellt, wenn die Ablagerungsmenge der Asche sinkt, die
in dem Partikelfilter abgelagert ist. Entsprechend kann verhindert werden,
dass das Gerät ein Phänomen, dass die Reaktion
des Rußes an dem Katalysator durch den Anstieg der Aschenablagerungsmenge
verhindert ist, und dabei die Reduktionsrate des Rußes
fällt, falsch als Zustand interpretiert, in dem der Ruß vollständig verbrannt
wurde, und die Regeneration beendet. Deswegen kann die Beendigungszeit
der Regeneration des Partikelfilters mit noch höherer Genauigkeit bestimmt
werden. Somit kann ein Abgasreinigungsgerät konstruiert
werden, das eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs wegen
einer unnotwendig langen Regenerationszeit durch eine geeignet bestimmte
Beendigung der Regeneration des Partikelfilters unterbinden kann,
und das eine folgende übermäßige Ablagerung
oder eine zu hohe Temperatur während der Regeneration aufgrund
des unverbrannten Rußes unterbinden kann.
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Gemäß noch
einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat das Abgasreinigungsgerät
außerdem einen Strömungsratenerfassungsabschnitt
zum Erfassen einer volumetrischen Strömungsrate des Abgases,
das durch den Partikelfilter tritt, und einen Charakteristikspeicherabschnitt zum
Speichern einer Charakteristik, um die angesammelte Menge des Rußes
in dem Partikelfilter aus dem Differenzdruck über den Partikelfilter
und der volumetrischen Strömungsrate des Abgases zu bestimmen.
Der Abschnitt zum Schätzen der Menge angesammelten Rußes
bestimmt eine Schätzung der Menge angesammelten Rußes
aus dem Differenzdruck des Partikelfilters, der durch den Differenzdrucksensor
gemessen wird, und der volumetrischen Strömungsrate des
Abgases, die durch den Strömungsratenerfassungsabschnitt
berechnet wird, ausgehend von der Charakteristik, die in dem Charakteristikspeicherabschnitt
gespeichert ist.
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Somit
wird nicht nur der Differenzdruckwert des Partikelfilters, der durch
den Differenzdrucksensor gemessen wird, sondern ebenfalls der Wert
der volumetrischen Strömungsrate des Abgases verwendet,
wenn die Menge angesammelten Rußes geschätzt wird.
Entsprechend kann die Menge angesammelten Rußes mit höherer
Genauigkeit geschätzt werden. Deswegen wird die Genauigkeit
der Reduktionsrate des Rußes verbessert, und die Genauigkeit
der Entscheidung der Beendigungszeit der Regeneration des Partikelfilters
wird ebenfalls verbessert. Somit kann ein Abgasreinigungsgerät
konstruiert werden, das eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
wegen einer unnotwendig langen Regenerationszeit durch eine geeignet
bestimmte Beendigung der Regeneration des Partikelfilters unterbinden
kann, und das eine folgende übermäßige Ablagerung
oder eine zu hohe Temperatur während der Regeneration aufgrund
des unverbrannten Rußes unterbinden kann.
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Gemäß einem
noch anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das
Abgasreinigungsgerät außerdem einen Korrekturabschnitt
auf, um eine Korrektur zum Durchführen einer Parallelverschiebung
der Charakteristik, die durch den Charakteristikspeicherabschnitt
gespeichert wird, gemäß einem Unterschied zwischen
einem Wert des Differenzdrucks zu der Zeit, wenn die Regeneration
des Partikelfilters durch den Regenerationsbeendigungsabschnitt
beendet wird, und ein Wert des Differenzdrucks an einem Punkt in
der Charakteristik, der in dem Charakteristikspeicherabschnitt gespeichert
ist, in dem die Menge angesammelten Rußes Null ist, durchzuführen.
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Somit
korrigiert der Korrekturabschnitt die Charakteristik, die durch
den Charakteristikspeicherabschnitt gespeichert wird, und zum Bestimmen
der Menge angesammelten Rußes aus dem Differenzdruck des
Partikelfilters unter der volumetrischen Strömungsrate
des Abgases verwendet wird. Entsprechend kann die Menge angesammelten
Rußes mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Außerdem wird
die Charakteristik mit einem Unterschied zwischen dem Differenzdruckwert
zu der Zeit korrigiert, wenn die Regeneration des Partikelfilters
durch den Regenerationsbeendigungsabschnitt beendet wird, und der
Differenzdruckwert an dem Punkt in der Charakteristik, der durch
den Charakteristikspeicherabschnitt gespeichert wird, wo die Menge
angesammelten Rußes Null ist. Somit kann ein Fehler in
der Schätzung des Werts des angesammelten Ruß wegen
eines einzelnen Unterschieds des Geräts wie zum Beispiel
des Differenzdrucksensors oder des Partikelfilters durch ein einfaches
Korrekturverfahren unterbunden werden. Somit können die
Menge angesammelten Rußes und ebenfalls die Reduktionsrate des
Rußes mit hoher Genauigkeit unter Verwendung der Charakteristik
erhalten werden, der auf diese Weise korrigiert wurde. Entsprechend
kann das Ende der Regeneration des Partikelfilters mit hoher Genauigkeit
bestimmt werden. Somit kann ein Abgasreinigungsgerät konstruiert
werden, das eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs wegen
einer unnotwendig langen Regenerationszeit durch eine geeignet bestimmte
Beendigung der Regeneration des Partikelfilters unterbinden kann,
und das eine folgende übermäßige Ablagerung
oder eine zu hohe Temperatur während der Regeneration aufgrund
des unverbrannten Rußes unterbinden kann.
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Merkmale
und Vorteile der Ausführungsformen wie auch Betriebsverfahren
und die Funktion der betreffenden Teile werden aus einer Studie
der folgenden ausführlichen Beschreibung, der anhängenden
Ansprüche und der Zeichnungen erkannt werden, die alle
einen Teil dieser Anmeldung bilden. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht, die ein Abgasreinigungsgerät einer
Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der Beendigung der Regeneration
des Filters gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt;
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3 ein
Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem eine Menge angesammelten
Rußes und eine Reduktionsrate des Rußes gemäß der
ersten Ausführungsform aufgetragen sind;
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4 ein
Flussdiagramm, das eine Verarbeitung zur Schätzung der
Menge angesammelten Rußes gemäß der ersten
Ausführungsform zeigt;
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5 ein
Diagramm ist, das eine Charakteristik zwischen einem Differenzdruck
des Filters und der Menge angesammelten Rußes gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt;
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6 ein
Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der Beendigung der Regeneration
des Filters gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem eine Menge angesammelten
Rußes und eine Reduktionsrate des Rußes gemäß der
zweiten Ausführungsform aufgetragen sind;
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8 ein
Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der Beendigung der Regeneration
des Filters gemäß der dritten Ausführungsform
zeigt;
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9 ein
Flussdiagramm, das die Reduktionsratenschwellwerteinstellungsverarbeitung
gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
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10(a) ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen
einem Reduktionsratenschwellwert und einer Filtertemperatur gemäß der
dritten Ausführungsform zeigt;
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10(b) ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen
dem Reduktionsratenschwellwert und einem Katalysatorverschlechterungsausmaß gemäß der
dritten Ausführungsform zeigt;
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10(c) ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen
dem Reduktionsratenschwellwert und einer Menge an abgelagerter Asche
gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
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11 ein
Flussdiagramm, das eine Verarbeitung zur Schätzung der
Menge angesammelten Rußes gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12(a) ein Diagramm, das eine Charakteristik
zwischen einem Differenzdruck des Filters und einer Menge angesammelten
Rußes gemäß der vierten Ausführungsform
zeigt;
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12(b) ein Diagramm, das eine Charakteristik
zwischen dem Differenzdruck des Filters und einer volumetrischen
Strömungsrate des Abgases gemäß der vierten
Ausführungsform zeigt; und
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13 ein
Diagramm, das ein Korrekturverfahren einer Charakteristik zwischen
dem Differenzdruck des Filters und einer Menge angesammelten Rußes
gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein
schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungsgerät 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Das
Abgasreinigungsgerät 1 wird auf eine Dieselmaschine 2 mit
vier Zylindern (im Folgenden einfach als Maschine bezeichnet) angewendet.
Luft wird durch ein Einlassrohr 3, das mit der Maschine 2 verbunden
ist, zu der Maschine 2 zugeführt. Ein Luftstrommesser 4 ist
in dem Einlassrohr 3 angeordnet, um eine Einlassmenge zu
messen. Eine Einlassdrossel 12 ist in dem Einlassrohr 3 angeordnet.
Die Einlassmenge, die zu der Maschine 2 zugeführt
wird, wird durch das Regulieren eines Öffnungsgrads der Einlassdrossel 12 erhöht/verringert.
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Eine
Einspritzeinrichtung 13 ist an der Maschine 2 montiert,
um Kraftstoff in einen Zylinder zuzuführen. Abgas wird
zu einem Abgasrohr 5 abgegeben, das mit der Maschine 2 verbunden
ist. Eine elektronische Steuereinheit 10 (ECU) steuert
die Kraftstoffeinspritzung zu der Maschine 2 durch die
Einspritzeinrichtung 13, die Öffnungsgradeinstellung
der Einlassdrossel 12 und Ähnliches. Die ECU 10 weist eine
CPU auf, um verschiedene Arten von Berechnungen durchzuführen
und einen Speicher 11 auf, um verschiedene Informationen
zu speichern.
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Ein
Dieselpartikelfilter 6 (ein DPF, ein Filter) ist in dem
Abgasrohr 5 angeordnet. Ein Oxidationskatalysator wird
auf dem Filter 6 getragen, so dass der Filter als DPF konstruiert
ist, der einen Oxidationskatalysator aufweist (das heißt
einen C-DPF). Abgastemperatursensoren 7, 8 sind
entsprechend an einer Einlassseite und einer Auslassseite des Filters 6 angeordnet,
um die Gastemperatur bei entsprechenden Positionen zu messen. Ein
Differenzdrucksensor 9 ist angeordnet, um einen Differenzdruck
(Differenzdruck des Filters) als Unterschied des Abgasdrucks zwischen
der Einlassseite und der Auslassseite des Filters 6 zu
messen. Messwerte des Luftstrommessers 4, Abgastemperatursensoren 7, 8 und
des Differenzdrucksensors 9 werden zu der ECU 10 gesendet.
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Zum
Beispiel kann der Filter 6 als repräsentative
Konstruktion in Form einer Honigwabenkonstruktion ausgebildet sein,
die Abgasdurchtritte aufweist, die jeweils abwechselnd an der Einlassseite oder
der Auslassseite zugestopft sind. Das Abgas, das während
des Betriebs der Maschine 2 abgegeben wird, enthält
partikelförmiges Material (PM). Das partikelförmige
Material wird an einer Innenseite oder einer Oberfläche
einer Filterwand der voranstehend beschriebenen Konstruktion des
Filters 6 angesammelt, wenn das Abgas durch die Filterwand
tritt. Der Filter 6 muss regeneriert werden, indem das
abgelagerte partikelförmige Material jedes Mal durch eine Verbrennung
entfernt wird, wenn eine Ablagerungsmenge des partikelförmigen
Materials, das in dem Filter 6 abgelagert ist, übermäßig
ansteigt.
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Zum
Beispiel wird eine Nacheinspritzung als Verfahren zur Regeneration
des Filters 6 durchgeführt. Es gibt einen Fall,
in dem die Nacheinspritzung zu einer Einspritzzeit relativ nahe
an der Zeit einer Haupteinspritzung durchgeführt wird (zum
Beispiel derart, dass ein Einspritzabstand zwischen der Haupteinspritzung
und der Nacheinspritzung 20 bis 40 Kurbelwinkel beträgt),
und einen Fall, in dem die Nacheinspritzung in einer letzten Hälfte
eines Maschinenausdehnungstakts durchgeführt wird (zum Beispiel:
Einspritzzeit = 90 bis 120 Kurbelwinkel). Die erstere Haupteinspritzung
wird verwendet, um eine Abgastemperatur zu erhöhen, um
den durch die Nacheinspritzung eingespritzten Kraftstoff in dem
Zylinder zu verbrennen, um die Abgastemperatur zu erhöhen,
und um die Temperatur des Filters mit der erhöhten Abgastemperatur
zu erhöhen, und dabei das partikelförmige Material
zu verbrennen. Die letztere Nacheinspritzung wird für eine
HC-Temperaturerhöhung verwendet, in der der durch die Nacheinspritzung
eingespritzte Kraftstoff nicht in dem Zylinder verbrannt wird, sondern
durch eine Reaktion an dem Katalysator des Filters zu Kohlenwasserstoff
(HC), der in einem unverbrannten Zustand abgegeben wird, oxidiert
wird, und dadurch die Temperatur des Filters erhöht wird
und das partikelförmige Material verbrannt wird.
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Ein
Vorgang der Verarbeitung der Beendigung der Regeneration des Filters
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist aus 2 ersichtlich. Die folgende
Verarbeitung kann durch die ECU 10 durchgeführt
werden.
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Zuerst
wird in Schritt S10 bestimmt, ob die Regeneration des Filters 6 stattfindet.
Falls die Regeneration stattfindet (S10: JA), schreitet der Vorgang zu
S20 voran. Falls die Regeneration nicht stattfindet (S10: NEIN)
wird S10 wiederholt, um auf die Regeneration des Filters zu warten.
Dann wird in Schritt S20 eine angesammelte Menge Qsoot des Rußes
geschätzt. In diesem Vorgang wird die Menge angesammelten
Rußes Qsoot unter Verwendung des Differenzdrucks ΔP
des Filters 6 ausgehend von einer Charakteristik zwischen
dem Differenzdruck des Filters ΔP und der Menge angesammelten
Rußes Qsoot, die in dem Speicher gespeichert ist, geschätzt.
Eine detaillierte Ausführung von S20 wird später
gegeben.
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Dann
wird in S30 eine Reduktionsrate des Rußes Rsoot berechnet.
Die Reduktionsrate des Rußes Rsoot ist ein Reduktionsausmaß der
Menge angesammelten Rußes Qsoot pro Zeiteinheit. In diesem
Vorgang wird die Reduktionsrate des Rußes Rsoot aus der
Menge angesammelten Rußes Qsoot berechnet, die in S20 berechnet
wurde. Dann wird in Schritt S40 bestimmt, ob die Reduktionsrate
des Rußes Rsoot, die in S30 berechnet wurde, gleich wie oder
kleiner als ein vorbestimmter Reduktionsratenschwellwert Rth ist.
Wenn die Reduktionsrate des Rußes Rsoot gleich wie oder
kleiner als der Reduktionsratenschwellwert ist (S40: JA), schreitet
der Vorgang zu S50 voran. Wenn die Reduktionsrate des Rußes
Rsoot größer als der Reduktionsratenschwellwert
Rth ist (S40: NEIN), kehrt der Vorgang zu S20 zurück und
wiederholt die voranstehend erwähnten Vorgänge.
Die Regeneration des Filters wird in S50 beendet.
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3 ist
ein Beispiel, die Menge angesammelten Rußes Qsoot und die
Reduktionsrate des Rußes Rsoot auszudrucken. Die horizontale
Achse der 3 ist eine Zeitachse. Falls
der Betrieb der Maschine 2 fortgesetzt wird, steigt die
Menge angesammelten Rußes Qsoot in dem Filter 6 graduell
an. Falls die Menge angesammelten Rußes Qsoot eine vorbestimmte
Regenerationsbeginnsammelmenge übersteigt, die eine Höhe
anzeigt, in der die Regeneration zu einer Zeit t0 erforderlich ist,
wird die Regeneration des Filters 6 zu der Zeit t0 durch
einen Befehl von der ECU 10 begonnen, und die voranstehend
erwähnte Nacheinspritzung wird in dem Zylinder durchgeführt.
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Somit
wird unverbrannter Kraftstoff zu dem Filter 6 zugeführt,
und die Temperatur wird durch die Tätigkeit des Katalysators
erhöht, der durch den Filter 6 getragen wird,
und dabei der in dem Filter 6 angesammelte Ruß verbrannt.
Alternativ wird die Temperatur des Abgases, das von der Maschine 2 abgegeben
wird, durch die Nacheinspritzung erhöht, und dabei die
Temperatur des Filters 6 erhöht und der Ruß verbrannt.
Da der Ruß auf diese Weise verbrennt, sinkt die Menge angesammelten
Rußes Qsoot. Da die Verbrennung des Rußes voranschreitet,
sinkt die Verbrennungsmenge oder die Reduktionsmenge des Rußes
pro Zeiteinheit, und eine Steigung einer Kurve, die die Menge angesammelten
Rußes Qsoot anzeigt, nähert sich graduell einer
horizontalen Richtung an.
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Diese
Situation ist gleichwertig zu einer Situation, in der sich der Wert
der Reduktionsrate des Rußes Rsoot in der grafischen Darstellung
der Reduktionsrate des Rußes Rsoot an Null annähert.
Gemäß der voranstehend erwähnten Definition
ist die Reduktionsrate des Rußes Rsoot ein Wert, der durch
das Ändern des Vorzeichens der Steigung des Ausdrucks der
Menge angesammelten Rußes Qsoot bereitgestellt wird. In
der vorliegenden Ausführungsform wird die Regeneration
des Filters beendet, falls die Regeneration des Filters 6 auf
diese Weise voranschreitet und der Wert der Reduktionsrate des Rußes
Rsoot ausreichend klein wird. In 3 wird der
Wert der Reduktionsrate des Rußes Rsoot gleich wie oder kleiner
als der vorbestimmte Reduktionsratenschwellwert Rth zu der Zeit
t1. Deswegen wird die Regeneration des Filters zu der Zeit t1 beendet.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, kann ebenfalls direkt nach
dem Beginn der Regeneration des Filters eine Zeitzone auftreten,
in der der Wert der Reduktionsrate des Rußes Rsoot kleiner
als der Reduktionsratenschwellwert Rth ist. Deswegen kann die Entscheidung
der voranstehend beschriebenen Beendigungszeit der Regeneration
des Filters, die die Reduktionsrate des Rußes Rsoot verwendet,
nicht in einem bestimmten Zeitraum nach dem Regenerationsbeginn
durchgeführt werden. Alternativ kann die Beendigung der
Regeneration zu einer Zeit bestimmt werden, wenn die Reduktionsrate
des Rußes Rsoot sich wie in der Zeit t1 von einem größeren
Wert auf einen kleineren Wert als dem Reduktionsratenschwellwert
Rth verschiebt.
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Es
ist voranstehend erwähnt, dass die Steigung des Ausdrucks
der Menge angesammelten Rußes Qsoot die Reduktionsrate
des Rußes Rsoot ist. Da die Menge angesammelten Rußes
Qsoot gewöhnlich in einem bestimmten Beispielzyklus angesammelt
wird, kann nicht berücksichtigt werden, dass das Verhältnis
zwischen der Menge angesammelten Rußes Qsoot und der Reduktionsrate
des Rußes Rsoot eine Differenzierung (Differenzial) im
Sinn der Mathematik ist. Eine Neigung eines Liniensegments, das
die diskreten Punkte verbindet, kann nämlich als Steigung
der gedruckten Menge angesammelten Rußes Qsoot anstelle
einer Tangente verwendet werden.
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4 zeigt
einen ausführlicheren Verarbeitungsvorgang der Schätzung
der Menge angesammelten Rußes Qsoot des S20 der 2.
In der Verarbeitung zur Schätzung der Menge angesammelten Rußes
wird zuerst in S100 der Differenzdruck ΔP gemessen. Der
Differenzdruck ΔP kann mit dem Differenzdrucksensor 9 gemessen
werden. Dann wird die Menge angesammelten Rußes Qsoot in
S110 abgeschätzt. In dieser Schätzung wird eine
Charakteristik zwischen dem Differenzdruck des Filters ΔP
und der Menge angesammelten Rußes Qsoot, die aus 5 ersichtlich
ist, verwendet. In dem Vorgang der Sammlung des Rußes in
dem Filter 6 wegen des Betriebs der Maschine 2 ist
die Charakteristik der Menge angesammelten Rußes und des
Differenzdrucks des Filters durch durchgehende Linien 21 und 23 der 5 beschrieben.
Die Charakteristik der Menge angesammelten Rußes und des
Differenzdrucks des Filters in dem Vorgang den Ruß in dem
Filter 6 wegen der Ausführung der Regeneration
des Filters zu verringern, wird durch gestrichelte Linien 25 und 27 der 5 beschrieben.
Als Nächstes wird die angesammelte Charakteristik der Menge
angesammelten Rußes und des Differenzdrucks des Filters
ausführlicher beschrieben.
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Ein
Punkt 20 ist ein Anfangspunkt, in dem die Menge angesammelten
Rußes Qsoot Null ist. Falls der Ruß durch den
Filter 6 angesammelt wird, bewegt sich ein Anzeigepunkt,
der die Menge angesammelten Rußes Qsoot und den Differenzdruck
des Filters ΔP anzeigt, auf der durchgehenden Linie 21 (eine
erste charakteristische Linie) in dem Diagramm der 5 nach
rechts oben. In diesem Vorgang wird der Ruß innerhalb der
Wand des Filters 6 angesammelt. Deswegen ist ein Anstiegsgrad
des Differenzdrucks des Filters ΔP groß.
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Nachdem
der Anzeigepunkt durch einen Übergangspunkt 22 tritt,
bewegt sich dann der Anzeigepunkt auf der durchgehenden Linie 23 (eine
zweite charakteristische Linie) in dem Diagramm nach oben rechts.
Die durchgehende Linie 23 weist eine kleinere Steigung
als die durchgehende Linie 21 auf. In diesem Vorgang sammelt
sich der Ruß an der Oberfläche der Wand in dem
Filter 6 an. Deswegen ist der Anstiegsgrad des Differenzdrucks
des Filters ΔP klein.
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Falls
der Anzeigepunkt einen Punkt 24 erreicht, ist berücksichtigt,
dass die Regeneration des Filters 6 begonnen wird, da die
Menge angesammelten Rußes Qsoot groß geworden
ist. Somit bewegen sich der Anzeigepunkt, der die Menge angesammelten
Rußes Qsoot anzeigt, und der Differenzdruck des Filters ΔP
auf der gestrichelten Linie 25 in dem Diagramm nach links
unten. Die gestrichelte Linie 25 liegt parallel zur ersten
charakteristischen Linie 21. In diesem Vorgang verbrennt
zuerst der Ruß innerhalb der Wand des Filters 6.
Deswegen ist ein Schwankungsgrad (das heißt, ein Grad der
Abnahme) des Differenzdrucks des Filters ΔP groß,
wie in der ersten charakteristischen Linie.
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Nachdem
der Anzeigepunkt durch einen Übergangspunkt 26 getreten
ist, bewegt sich der Anzeigepunkt auf der gestrichelten Linie 27 in
dem Diagramm nach links unten. Die gestrichelte Linie 27 liegt
parallel zu der zweiten charakteristischen Linie 23. In
diesem Vorgang verbrennt der Ruß, der an der Oberfläche
der Wand des Filters 6 abgelagert ist.
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Deswegen
ist ein Schwankungsgrad (ein Abnahmegrad) des Differenzdrucks des
Filters ΔP klein, wie in der zweiten charakteristischen
Linie 23. Zuletzt kehrt der Anzeigepunkt der Menge angesammelten Rußes
Qsoot und des Differenzdrucks des Filters ΔP, der sich
auf der gestrichelten Linie 27 bewegt hat, zu dem Anfangspunkt 20 zurück.
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In
dem Vorgang des S110 der 4 wird die Menge angesammelten
Rußes Qsoot aus dem Differenzdruck ΔP des Filters 6,
der in S100 berechnet wurde, gemäß der in 5 dargestellten
Charakteristik berechnet. 5 zeigt
eine allgemeine Tendenz, aber die Werte der vertikalen Achse und
der horizontalen Achse, die Steigungen der ersten und zweiten charakteristischen
Linien und Ähnliches variieren innerhalb einzelner Anordnungen.
Deswegen kann die Charakteristik der 5 zuvor
numerisch für jede der implementierten Anordnungen erhalten werden.
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Als
Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform
modifiziert die Bestimmung der Beendigung der Regeneration ausgehend
von der Reduktionsrate des Rußes Rsoot gemäß der
ersten Ausführungsform in eine Bestimmung der Beendigung
der Regeneration ausgehend von sowohl der Reduktionsrate des Rußes
Rsoot und der Menge angesammelten Rußes Qsoot. 6 zeigt
ein Flussdiagramm der zweiten Ausführungsform. Die ECU 10 kann
eine Serie von Verarbeitungen ausführen, die durch das
Flussdiagramm der 6 gezeigt werden. Als Nächstes
werden nur Punkte erklärt, die unterschiedlich zu der ersten
Ausführungsform sind.
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Das
Flussdiagramm der 6 unterscheidet sich von dem
der 2 nur dadurch, dass ein Vorgang des S35 hinzugefügt
ist. In S35 wird bestimmt, ob die Menge angesammelten Rußes
Qsoot, die in S20 bestimmt wurde, gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter
Sammelmengenschwellwert Qth ist. Wenn die Menge angesammelten Rußes
Qsoot gleich wie oder kleiner als der vorbestimmte Sammelmengenschwellwert
Qth ist (S35: JA), schreitet der Vorgang zu S40 voran. Wenn die
Menge angesammelten Rußes Qsoot größer
als der vorbestimmte Sammelmengenschwellwert Qth ist (S35: NEIN), kehrt
der Vorgang zu S20 zurück, um den gleichen Vorgang zu wiederholen.
Somit schreitet in der zweiten Ausführungsform der Vorgang
zu S50 voran und beendet die Regeneration des Filters nur, wenn
sowohl das Bestätigungsergebnis S35 wie auch das des S40
bestätigend sind. Der Vorgang kehrt sogar zu Schritt S20
zurück, wenn nur einer der beiden Schritte S35 und S40
ein negatives Ergebnis bereitstellen.
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7 zeigt
ein Beispiel, in dem eine solche komplizierte Bestimmung wirkungsvoll
ist. 7 zeigt ein Beispiel, die Menge angesammelten
Rußes Qsoot und die Reduktionsrate des Rußes Rsoot
wie in 3 aufzutragen. In dem Beispiel der 7 fällt die
Reduktionsrate des Rußes Rsoot vorübergehend und
wird in der Nähe der Zeit t2 kleiner als der Reduktionsratenschwellwert
Rth, obwohl das Verringerungsausmaß des Rußes
noch nicht ausreichend ist. In einem derartigen Fall wird die Regeneration
des Filters 6 in der Nähe der Zeit t2 gemäß der
ersten Ausführungsform beendet. Dies ist jedoch nicht wünschenswert,
da der Ruß noch nicht vollständig verbrannt ist.
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Im
Gegensatz dazu dient die Menge angesammelten Rußes Qsoot
in der zweiten Ausführungsform ebenfalls als Information
für die Regenerationsendbestimmung. Da die Menge angesammelten
Rußes Qsoot in dem Beispiel der 7 größer als
der vorbestimmte Sammelmengenschwellwert Qth zu der Zeit t2 ist,
wird die Regeneration nicht beendet. Falls die Menge angesammelten
Rußes Qsoot in der zweiten Ausführungsform gleich
wie oder kleiner als der Sammelmengenschwellwert Qth zu einer Zeit
t3 wird, und außerdem die Reduktionsrate des Rußes
Rsoot gleich wie oder kleiner als der Reduktionsratenschwellwert
Rth zu einer Zeit t4 wird, wird die Regeneration des Filters zu
der Zeit t4 beendet. Somit beendet das System gemäß der
zweiten Ausführungsform die Regeneration des Filters durch die
komplexe Bestimmung, wenn die Menge angesammelten Rußes
Qsoot ausreichend sinkt.
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Als
nächstes wird eine dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Die dritte Ausführungsform
fügt einen Vorgang zu der ersten Ausführungsform
hinzu, den voranstehend erwähnten Reduktionsratenschwellwert
Rth einzustellen. Ein Verarbeitungsvorgang der dritten Ausführungsform
ist in 8 und 9 dargestellt. Als Nächstes
werden lediglich Punkte dargestellt, die von der ersten Ausführungsform
unterschiedlich sind. Das Flussdiagramm der 8 unterscheidet sich
von dem Flussdiagramm der 2 nur dadurch, dass
ein Vorgang des S15 hinzugefügt wurde.
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Der
Vorgang des S15 dient zum Einstellen des Reduktionsratenschwellwerts
Rth, und ein ausführlicher Vorgang davon ist in 9 gezeigt.
In dem Vorgang des Einstellens des Reduktionsratenschwellwerts Rth,
der aus 9 ersichtlich ist, wird in S151
zuerst die Temperatur Tfil des Filters 6 gemessen. Die
Innentemperatur Tfil kann mit den Abgastemperatursensoren 7, 8 gemessen
werden. Die Innentemperatur Tfil des Filters 6 kann ein
Durchschnitt der gemessenen Werte der Abgastemperatursensoren 7, 8 sein.
Alternativ kann ein Modell zum Schätzen der Innentemperatur
Tfil von entweder einem oder beiden der Messwerte der Abgastemperatursensoren 7, 8 im
Voraus erhalten werden, und die Innentemperatur Tfil des Filters 6 kann
gemäß dem Modell geschätzt werden.
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In
S152 wird ein Verschlechterungsausmaß Cdeg des Katalysators,
der durch den Filter 6 getragen wird, geschätzt.
Zum Beispiel können ein Integrationswert einer Wärmelast,
der aus der Summe des Produkts der Temperatur des Filters 6 und
der Dauer der Temperatur besteht, unter Verwendung einer Fühlwertgeschichte
des Abgastemperatursensors 8 berechnet werden, der Stromabwärts
des Filters 6 angeordnet ist, und es kann bestimmt werden, dass
das Verschlechterungsausmaß Cdeg steigt, wenn der Integrationswert
steigt. Eine Zeitdauer, in der der Katalysator einer hohen Temperatur
von 800°C oder höher ausgesetzt ist, kann als
Integrationswert der Wärmelast angenommen werden.
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In
S153 wird eine Menge einer in dem Filter 6 abgelagerten
Asche Qash geschätzt. Die Asche ist ein Stoff, der durch
eine Kombination eines Kalziumanteils in dem Maschinenöl
und eines Schwefelbestsandteils in dem Kraftstoff ausgebildet wird,
und weist eine Charakteristik auf, dass die Asche stabil und schwer
zu verbrennen ist. Falls die Asche sich auf dem Filter 6 ablagert,
ist der Kontakt zwischen dem Ruß und dem Katalysator beeinträchtigt,
und dabei die Verbrennung des Rußes gehindert. Die Ablagerungsmenge
der Asche kann zum Beispiel durch das Multiplizieren einer gefahrenen
Strecke mit einem geeigneten Koeffizienten berechnet werden.
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In
S154 wird der Reduktionsratenschwellwert Rth ausgehend von der Filtertemperatur
Tfil, die in Schritt S151 erhalten wurde, des Katalysatorverschlechterungsausmaßes
Cdeg, das in S152 erhalten wurde, und der Menge an abgelagerter
Asche Qash, wie in S153 erhalten wurde, eingestellt. Eine Funktion
oder ein Kennfeld, das die Filtertemperatur Tfil verwendet, die/das
das Katalysatorverschlechterungsausmaß Cdeg und die angesammelte
Aschemenge Qash als Eingaben verwendet und die/das den Reduktionsratenschwellwert
Rth ausgibt, kann im Voraus erzeugt werden, und der Reduktionsratenschwellwert
Rth kann gemäß der Funktion oder gemäß dem
Kennfeld eingestellt werden. Die Funktion oder das Kennfeld werden
so erzeugt, dass die drei in 10 gezeigten
Bedingungen erfüllt sind.
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Wie
aus 10(a) ersichtlich ist, wird der Reduktionsratenschwellwert
Rth erhöht, wenn die Filtertemperatur Tfil steigt. Dies
ist deswegen, da die Verbrennungsgeschwindigkeit des Rußes
niedrig ist, wenn die Filtertemperatur Tfil niedrig ist (zum Beispiel
350°C), so dass die Reduktionsrate des Rußes Rsoot
sogar klein wird, falls immer noch Ruß verbleibt.
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Wie
aus 10(b) ersichtlich ist, wird der Reduktionsratenschwellwert
Rth erhöht, wenn das Katalysatorverschlechterungsausmaß Cdeg
sinkt. Dies ist deswegen, da die Verbrennungsgeschwindigkeit des
Rußes sinkt, falls die Verschlechterung des Katalysators
voranschreitet, so dass die Reduktionsrate des Rußes Rsoot
sogar sinkt, falls immer noch Ruß verbleibt.
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Wie
aus 10(c) ersichtlich ist, wird der Reduktionsratenschwellwert
Rth erhöht, wenn die Menge an abgelagerter Asche Qash sinkt.
Dies ist deswegen, da die Reaktion des Rußes an dem Katalysator
behindert ist, falls die Menge an abgelagerter Asche Qash steigt,
so dass die Verbrennungsgeschwindigkeit des Rußes sinkt.
In einem derartigen Fall wird die Reduktionsrate des Rußes
Rsoot sogar klein, falls immer noch Ruß verbleibt. Somit
kann durch das Aufnehmen der Bedingungen, die aus 10 ersichtlich
ist, der Reduktionsratenschwellwert Rth besser eingestellt werden,
und die Beendigungszeit der Regeneration des Filters kann genauer bestimmt
werden.
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Als
Nächstes wird eine vierte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vierten Ausführungsform
wird das Flussdiagramm der 4 mit einem
Flussdiagramm der 11 ersetzt. Der andere Teil
ist gleich wie in der voranstehend erwähnten ersten, zweiten
oder dritten Ausführungsform. Als Nächstes werden
lediglich Funkte erläutert, die zu der ersten, zweiten
oder dritten Ausführungsform unterschiedlich sind. Das
Flussdiagramm der 11 unterscheidet sich von dem
Flussdiagramm der 4 zumindest darin, dass ein
Vorgang des S105 hinzugefügt wird.
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In
S105 wird eine Abgasströmungsrate Qex, die durch den Filter 6 durchtritt,
erhalten. Als Abgasströmungsrate Qex kann eine volumetrische
Strömungsrate des Abgases pro Zeiteinheit verwendet werden.
Das Erhalten der Abgasströmungsrate Qex kann durchgeführt
werden, indem der Messwert der Einlassmenge durch den Luftstrommesser 4 als
Abgasmenge betrachtet wird. Alternativ kann die Abgasströmungsrate
Qex aus der Einlassmenge, die durch den Luftstrommesser 4 gemessen
wurde, der Temperatur des Filters 6, dem Differenzdruck ΔP
des Filters 6 und der von dem Einspritzer 13 eingespritzten
Kraftstoffmenge gemäß der Gaszustandsgleichung
berechnet werden.
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In
S115 wird die Menge angesammelten Rußes Qsoot ausgehend
von dem Wert des Differenzdrucks ΔP, der in S100 erhalten
wurde, und dem Wert der Abgasströmungsrate Qex, der in
S105 erhalten wurde, bestimmt. In dem voranstehend erwähnten S110
der 4 wird die Menge angesammelten Rußes
Qsoot gemäß der Charakteristik bestimmt, die in 5 gezeigt
ist. 5 beschreibt nur das Verhältnis zwischen
dem Differenzdruck ΔP des Filters 6 und der Menge
angesammelten Rußes Qsoot. Als Kontrast dazu wird in S115
die Menge angesammelten Rußes Qsoot gemäß einer
Charakteristik in 12 bestimmt.
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12(a) zeigt eine Charakteristik zwischen dem
Differenzdruck des Filters ΔP und der Menge angesammelten
Rußes Qsoot unter Verwendung der volumetrischen Abgasströmungsrate
Qex als Parameter. 12(b) zeigt eine
Charakteristik zwischen dem Differenzdruck des Filters ΔP
und der volumetrischen Abgasströmungsrate Qex unter Verwendung der
Menge angesammelten Rußes Qsoot als Parameter. 12(a) zeigt die erste charakteristische
Linie 21 und die zweite charakteristische Linie 23,
die in 5 dargestellt sind. Wie aus 12(a) deutlich wird,
steigt der Differenzdruck ΔP, wenn die volumetrische Abgasströmungsrate
Qex steigt. Deswegen bewegt sich die Charakteristik der 5 in
dem Diagramm nach oben, wenn die volumetrische Abgasströmungsrate
Qex steigt.
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Das
Diagramm aus 12(a) wird in das Diagramm
der 12(b) umgewandelt, indem die horizontale
Achse der Charakteristik der 12(a) mit der
volumetrischen Abgasströmungsrate Qex ersetzt wird. Wie
aus 12(b) ersichtlich ist, ist das
Verhältnis zwischen der volumetrischen Abgasströmungsrate
Qex und dem Differenzdruck des Filters ΔP eine Charakteristik,
die zum Beispiel durch eine quadratische Gleichung approximiert
werden kann. Deutlich steigt der Differenzdruck ΔP an,
wenn die Menge angesammelten Rußes Qsoot ansteigt. Deswegen
bewegen sich die Kurven in dem Diagramm nach oben, wenn die Menge
angesammelten Rußes Qsoot steigt, wie aus 12(b) ersichtlich
ist. Die Charakteristik aus 12 kann
in dem Speicher 11 gespeichert werden, und die Charakteristik
kann in dem Vorgang des S115 verwendet werden.
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Die
Kurve der 12(b) kann als mathematischer
Ausdruck in dem Speicher 11 gespeichert werden. In diesem
Fall kann der Wert des Differenzdrucks ΔP durch eine quadratische
Gleichung der volumetrischen Abgasströmungsrate Qex ausgedrückt werden,
und ein Koeffizient der quadratischen Gleichung kann zum Beispiel
eine Funktion der Menge angesammelten Rußes Qsoot sein.
Somit kann die Menge angesammelten Rußes Qsoot gemäß der vierten
Ausführungsform mit höherer Genauigkeit bestimmt
werden, in dem die volumetrische Abgasströmungsrate Qex
verwendet wird, wie voranstehend erwähnt wurde.
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Als
Nächstes wird eine fünfte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der fünften
Ausführungsform wird die Charakteristik der voranstehend
erwähnten 4 oder 12 jedes Mal
korrigiert, wenn die Regeneration des Filters einmal vollendet ist.
Ein Korrekturverfahren ist aus 13 ersichtlich.
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Durchgehende
Linien, die aus 13 ersichtlich sind, sind die
erste charakteristische Linie und die zweite charakteristische Linie,
die in 4 oder 12 gezeigt
sind, vor der Korrektur. Wie voranstehend erwähnt wurde,
bewegt sich der Anzeigepunkt von dem Anfangspunkt 20 auf den
charakteristischen Linien 21 und 23, wenn der
Ruß durch den Filter 6 wegen des Betriebs der
Maschine 2 angesammelt wird. Der Anzeigepunkt kehrt zu
dem Anfangspunkt 20 zurück, falls der Filter 6 regeneriert
ist. Obwohl der Anzeigepunkt theoretisch zu dem Anfangspunkt 20 zurückkehrt,
kehrt der Anzeigepunkt praktisch zu einem Punkt zurück,
der von dem Anfangspunkt 20 verschoben ist. In 13 ist
der verschobene Punkt durch einen Punkt 20a bezeichnet. Der
Anfangspunkt verschiebt sich wegen des einzelnen Unterschieds des
Filters 6, des einzelnen Unterschieds des Differenzdrucksensors 9 und Ähnlichem.
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In
der fünften Ausführungsform wird die Korrektur
zum Durchführen der Parallelverschiebung der ersten charakteristischen
Linie 21 und der zweiten charakteristischen Linie 23 durch
den Unterschied zwischen der Punkte 20, 20a durchgeführt,
und der Anfangspunkt der ersten charakteristischen Linie 21 und
der zweiten charakteristischen Linie 23 wird an den Punkt 20a angepasst,
wie aus 13 ersichtlich ist. Dieser Korrekturvorgang
kann zum Beispiel nach dem voranstehend beschriebenen Vorgang des
S50 hinzugefügt werden. Wegen dieser Korrektur kann ein
Abgasreinigungsgerät konstruiert werden, das in der Lage
ist, die Menge angesammelten Rußes Qsoot mit hoher Genauigkeit
ebenso in Übereinstimmung mit Fehlern der Geräte
zu schätzen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
begrenzt, sondern kann auf viele Weisen ausgeführt werden,
ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen, der durch die anhängenden
Ansprüche definiert ist.
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Ein
Abgasreinigungsgerät einer Brennkraftmaschine bestimmt
eine Menge angesammelten Rußes aus einem Differenzdruck über
einen Filter, der mit einem Differenzdrucksensor gemessen wird,
und berechnet eine Reduktionsrate des Rußes, die einem Reduktionsausmaß der
Menge angesammelten Rußes pro Zeiteinheit entspricht. Nachdem
das Gerät eine Regeneration des Partikelfilters beginnt,
beendet das Gerät die Regeneration des Filters, wenn die Menge
angesammelten Rußes kleiner als ein vorbestimmter Sammelmengenschwellwert
wird, und die Reduktionsrate des Rußes kleiner wird als
ein vorbestimmter Reduktionsratenschwellwert. Außerdem ändert
das Gerät einen Wert des Schwellwerts gemäß der
Temperatur des Filters, eines Verschlechterungsgrads eines Katalysators
und Ähnlichem.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-97640
A [0007]
- - JP 05-240026 A [0007]