DE102009027077B4 - Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotor - Google Patents

Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10) zur Durchführung einer Oxidationsbehandlung an Partikeln, die sich in einem Filter (18) abgeschieden haben, der zum Einfangen von Partikeln im Abgas in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist, um unter Erhöhung der Abgastemperatur des Verbrennungsmotors (10) auf dem Filter (18) eine Wiederherstellungsbehandlung durchzuführen, wobei die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung Folgendes umfasst:eine Abscheidungsmengen-Berechnungseinrichtung (30, 31, S12) zum Berechnen einer PM-Abscheidungsmenge (Mdpf), die eine Menge an in dem Filter (18) abgeschiedenen Partikeln ist;eine Startmengen-Einstelleinrichtung (30, 31) zum Einstellen der PM-Abscheidungsmenge (Mdpf), von der ausgehend die Wiederherstellungsbehandlung gestartet wird, als eine Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) unter Zulassung eines Temperaturanstiegs des Filters (13), wenn der Verbrennungsmotor (10) von einem Zustand eines Volllastbetriebs zu einem Zustand eines Leerlaufbetriebs übergeht;eine Wiederherstellungssteuerungseinrichtung (30, 31, S17) zum Durchführen der Wiederherstellungsbehandlung auf dem Filter (18), wenn die PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) erreicht; undeine Zieltemperatur-Einstelleinrichtung (30, 31, S16) zum Einstellen eines Zielwerts (Ttg) der Temperatur des Filters (18) während der Wiederherstellungsbehandlung gemäß der PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) unter Zulassung des Temperaturanstiegs des Filters (18) für den Fall des Übergangs des Verbrennungsmotors (10) zu dem Zustand des Leerlaufbetriebs während der Durchführung der Wiederherstellungsbehandlung, wobei die Wiederherstellungssteuerungseinrichtung (30, 31, S17) die Temperatur des Filters (18) so steuert, dass sie gleich hoch wie oder kleiner als der Zielwert (Ttg) ist, wobeidie Startmengen-Einstelleinrichtungen (30, 31) die PM-Abscheidungsmenge (Mdpf), die der Abgastemperatur des Verbrennungsmotors (10) entspricht, wenn sich der Verbrennungsmotor (10) im Volllastbetrieb befindet, ausgehend von einem Zusammenhang zwischen der PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) und dem Zielwert (Ttg) der Temperatur des Filters (18) berechnet; unddie Startmengen-Einstelleinrichtungen (30, 31) die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) auf die berechnete PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) einstellt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die eine Oxidationsbehandlung von Partikeln, die sich in einem Filter zum Einfangen von Partikeln (PM) in Abgas abgeschieden haben, als eine Wiederherstellungsbehandlung des Filters durchführt.
  • Bei einem Dieselmotor wird in einem Abgassystem als eine Vorrichtung zum Behandeln von Partikeln (PM), die im Abgas enthalten sind, herkömmlicherweise ein DPF (Dieselpartikelfilter) vorgesehen. In dem DPF findet eine „Wiederherstellungsbehandlung“ statt, das heißt PM im Abgas werden eingefangen, und die eingefangenen PM werden infolge eines Anstiegs der Abgastemperatur bei hoher Temperatur oxidiert.
  • Wenn die abgeschiedenen PM in dem DPF rasch verbrennen, sodass die DPF-Temperatur übermäßig ansteigt, kann der DPF einen Schmelzschaden erleiden, weswegen zur Vermeidung des Schmelzschadens verschiedene Verfahren vorgeschlagen werden.
  • Im „Handbuch Dieselmotoren", 3. Auflage, herausgegeben von Klaus Mollenhauer und Helmut Tschöke, Springer, 2007, S. 504-509, ISBN 978-3-540-72164-2 werden Steuergerätefunktionen vorgeschlagen, welche die Wiederherstellungsbehandlung steuern und überwachen. Insbesondere wird eine Wiederherstellungsstrategie vorgeschlagen, die in Abhängigkeit vom Material einen Schwellwert für die PM-Masse festlegt, ab der eine Wiederherstellungsbehandlung erfolgen soll, um während der Wiederherstellungsbehandlung einen Schmelzschaden zu vermeiden. Insbesondere wird es als sinnvoll erachtet, die Wiederherstellungsbehandlung vorzuziehen, wenn besonders günstige Verhältnisse wie bei einer Autobahnfahrt vorliegen.
  • Bei der JP 2005 - 90 384 A wird während der Wiederherstellungsbehandlung eine Zieltemperatur des Abgases am Einlass des Filters im Hinblick auf den Temperaturanstieg des DPF infolge einer deutlichen Verringerung eines in den DPF strömenden Abgasstroms beim Übergang zum Leerlaufbetrieb eingestellt, was im Fall eines plötzlichen Übergangs zum Leerlaufbetrieb mitten während der Wiederherstellungsbehandlung eine Erhöhung der Filtertemperatur zulässt. Dann wird die Abgastemperatur auf die Zieltemperatur oder darunter gesteuert.
  • Bei der WO 2006 / 052 474 A2 wird während der Wiederherstellungsbehandlung eines DPF erfasst, ob ein Übergang von einem Vollastbetrieb bei hoher Motordrehzahl und -last zu einem Leerlaufbetrieb erfolgt. Wenn solch ein Übergang erfasst wird, wird davon ausgegangen, dass der Motor in einem ungünstigen Zustand läuft, der eine unkontrollierte Wiederherstellungsbehandlung des DPF fördert. Die Steuerung reagiert auf diesen ungünstigen Zustand, indem sie abrupt eine Nettosauerstoffkonzentration des durch den DPF strömenden Abgases reduziert.
  • Ein übermäßiger Temperaturanstieg des DPF beim Übergang zum Leerlaufbetrieb kann nicht nur während der DPF-Wiederherstellungsbehandlung auftreten, sondern auch dann, wenn die DPF-Wiederherstellungsbehandlung nicht durchgeführt wird. Und zwar hat der DPF wegen der Übertragung von Wärme vom Abgas auf den DPF eine verhältnismäßig hohe Temperatur, wenn die Abgastemperatur des Motors übermäßig hoch ist (z. B. im Hochlastbetrieb des Motors). Wenn der Motor im obigen Zustand in den Leerlaufbetrieb wechselt, nimmt die Wärmeentfernungsmenge durch das Abgas wegen einer deutlichen Abnahme des in den DPF strömenden Abgasstroms ab. Daher kommt es zu dem übermäßigen Temperaturanstieg des DPF, und es bestehen demnach Bedenken, das die DPF-Temperatur eine Wärmebeständigkeitsobergrenze überschreitet, sodass es zu einem Schmelzschaden des DPF kommt.
  • Die Erfindung befasst sich mit den obigen Nachteilen. Ihre Hauptzielsetzung ist demnach, eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, die in allen Betriebszuständen des Motors einen übermäßigen Temperaturanstieg eines Filters begrenzt und letztlich eine Beschädigung des Filters verhindert.
  • Um die Zielsetzung der Erfindung zu erreichen, ist eine Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zur Durchführung einer Oxidationsbehandlung an Partikeln vorgesehen, wie sie im Patentanspruch 1 oder im Patentanspruch 2 definiert ist.
  • Der Erfindung sowie zusätzliche Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile von ihr lassen sich am besten anhand der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstehen, die Folgendes zeigen:
    • 1 ein Diagramm, das skizzenhaft ein Motorsteuerungsgesamtsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
    • 2 ein Ablaufdiagramm, das gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Beispiel eines mit der DPF-Wiederherstellungsbehandlung im Zusammenhang stehenden Arbeitsverfahrens darstellt;
    • 3A ein Kurvenbild, das gemäß dem Ausführungsbeispiel bei der Erläuterung eines Verfahrens zum Einstellen einer Wiederherstellungsstartmenge einen Zusammenhang zwischen einer PM-Abscheidungsmenge und einer Wiederherstellungszieltemperatur zeigt;
    • 3B ein Kurvenbild, das gemäß dem Ausführungsbeispiel bei der Erläuterung des Verfahrens zum Einstellen der Wiederherstellungsstartmenge mit dem Einstellen der Wiederherstellungsstartmenge im Zusammenhang steht.
    • 4A ein Zeitdiagramm, das gemäß dem Ausführungsbeispiel einen Übergang einer Motordrehzahl darstellt, wenn sich der Motorbetriebszustand während der DPF-Wiederherstellung von einem Volllastbetrieb zu einem Leerlaufbetrieb ändert;
    • 4B ein Zeitdiagramm, das gemäß dem Ausführungsbeispiel einen Übergang der DPF-Temperatur darstellt, wenn sich der Motorbetriebszustand während einer DPF-Wiederherstellung von einem Volllastbetrieb zu einem Leerlaufbetrieb ändert;
    • 5 ein Ablaufdiagramm, das gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Beispiel eines Arbeitsverfahrens zur Einspritzmengen-Begrenzungsverarbeitung darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das Ausführungsbeispiel bildet ein Motorsteuerungssystem für einen Dieselmotor. In dem Steuerungssystem werden mit einer elektronischen Steuerungseinheit (nachstehend als ECU bezeichnet) als Herzstück eine Kraftstoffeinspritzsteuerung und dergleichen durchgeführt.
  • In 1 ist in einem Ansaugrohr 11 ein Luftmengenmesser 12 zum Erfassen einer Ansaugluftmenge angeordnet. In einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung eines Motors 10 sind jeweils ein Einlassventil 13 und ein Auslassventil 14 angeordnet. Infolge eines Öffnungsvorgangs des Einlassventils 13 wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus dem Ansaugrohr 11 in eine Brennkammer 15 in einem Zylinder 19 eingeleitet, und aufgrund eines Öffnungsvorgangs des Auslassventils 14 wird nach der Verbrennung ein Abgas in ein Abgasrohr 16 abgeführt.
  • Ein vorderer Endabschnitt eines Kraftstoffeinspritzventils 17 ragt in die Brennkammer 15 hinein, und mittels des Kraftstoffeinspritzventils 17 erfolgt eine Kraftstoffzufuhr. Dann wird Luft in der Brennkammer 15 verdichtet, sodass sich der Kraftstoff selbst entzündet, um eine Verbrennung durchzuführen.
  • In dem Abgasrohr 16 ist ein DPF (Dieselpartikelfilter) 18 angeordnet. Der DPF 18 ist ein PM-Entfernungsfilter zum Einfangen von PM (Partikeln) in Abgas. Der DPF 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Wandstrom-Keramikträger aus Cordierit. Der DPF 18 trägt einen Oxidationskatalysator aus zum Beispiel Pt (Platin), um HC (Kohlenwasserstoffe) oder CO (Kohlenmonoxid) sowie einen organisch löslichen Anteil (SOF) zu entfernen, der eines der PM-Elemente ist.
  • Die von dem DPF 18 eingefangenen PM werden zum Beispiel durch eine Nacheinspritzung nach einer Haupteinspritzung in dem Dieselmotor bei hoher Temperatur oxidiert und als Kohlendioxid abgeführt (DPF-Wiederherstellungsbehandlung). Genauer gesagt wird die Abgastemperatur erhöht, indem beispielsweise eine ein- oder mehrstufige Kraftstoffeinspritzung (Nacheinspritzung) mit einer Zeiteinstellung durchgeführt wird, die gegenüber der Kraftstoffeinspritzung (Haupteinspritzung) zum Erzielen von Leistung des Motors 10 um eine vorbestimmte Zeitdauer verzögert ist und inmitten des Absinkens eines in dem Zylinder 19 untergebrachten Kolbens liegt, wobei die PM dann durch das Hochtemperaturabgas oxidiert werden, um sie unschädlich zu machen, und abgeführt werden.
  • In dem Abgasrohr 16 ist auf der stromaufwärtigen Seite des DPF 18 ein A/F-Sensor 21 angeordnet, der proportional zur Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ein Luft-KraftstoffVerhältnis-Signal abgibt, das einen großen Bereich abdeckt. Auf der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des DPF 18 ist jeweils ein Abgastemperatursensor 22a, 22b zum Erfassen der Abgastemperatur angeordnet. Ausgehend von den Erfassungswerten dieser Abgastemperatursensoren 22a, 22b wird eine Zentraltemperatur des DPF 18 erfasst. In dem Abgasrohr 16 ist ein Differenzdrucksensor 23 zum Erfassen einer Druckdifferenz zwischen einem Druck nahe an einem Einlass für den DPF 18 und einem Druck nahe an einem Auslass für den DPF 18 angeordnet. Der durch diesen Differenzdrucksensor 23 erfasste Differenzdruck entspricht dem Druckverlust durch den DPF 18, und ausgehend von diesem Druckverlust (Differenzdruck) wird eine Menge an abgeschiedenen PM abgeschätzt, die von dem DPF 18 eingefangen wurde.
  • Eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 30 ist, wie weithin bekannt ist, so gestaltet, dass sie hauptsächlich einen Mikrocomputer 31 mit einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einen ROM (Festspeicher) und einen RAM (Arbeitsspeicher) enthält und in Übereinstimmung mit Motorbetriebszuständen jedes Mal verschiedene Steuerungen des Motors 10 durchführt, indem sie verschiedene Steuerungsprogramme ausführt, die in dem ROM gespeichert sind. Genauer gesagt werden in den Mikrocomputer 31 der ECU 30 außer den Erfassungssignalen von den obigen Sensoren verschiedene Erfassungssignale von einem Drehzahlsensor 24 zum Erfassen einer Motordrehzahl, einem Fahrpedalöffnungsgradsensor 25 zum Erfassen eines Fahrpedalbetätigungsbetrags (Fahrpedalöffnungsgrad), einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen eingegeben. Ausgehend von den verschiedenen Erfassungssignalen und dergleichen, die fortwährend eingegeben werden, führt der Mikrocomputer 31 eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine DPF-Wiederherstellungsbehandlung und dergleichen durch.
  • Und zwar schätzt der Mikrocomputer 31 als DPF-Wiederherstellungsbehandlung beruhend auf dem Erfassungswert von dem Differenzdrucksensor 23 die PM-Abscheidungsmenge im DPF 18 ab und erhöht die Abgastemperatur unter Durchführung einer Nacheinspritzung oder dergleichen, wenn die PM-Abscheidungsmenge eine vorbestimmte Menge (Wiederherstellungsstartmenge) erreicht. Gleichzeitig stellt der Mikrocomputer 31 zum Beispiel eine Nacheinspritzungsmenge ein oder ändert die Nacheinspritzungszeiteinstellung, damit die DPF-Temperatur zu einer Temperatur wird, die um eine Wiederherstellungszieltemperatur herum liegt.
  • Wenn der DPF 18 eine übermäßig hohe Temperatur (von zum Beispiel 650°C oder mehr) hat, kann aus der Hochtemperaturoxidation von PM eine Verbrennung werden, wobei die PM mit zunehmender PM-Abscheidungsmenge außerdem leichter unverzögert brennen, sodass es leichter zu der Verbrennung kommt. Wenn also ein Hochtemperaturabgas dort hineinströmt, wo sich die PM-Abscheidung entwickelt hat, brennen die PM. Dadurch steigt die Temperatur des DPF 18 übermäßig an, sodass eine Temperaturobergrenze (DPF-Grenztemperatur) überschritten wird. Somit kann es zu einem Schmelzschaden in dem DPF 18 kommen. Wenn die Filtertemperatur zu hoch ist, können die in dem Filter abgeschiedenen feinen Partikel unverzögert brennen, sodass es zu einer Beschädigung des Filters kommt. Wenn die Filtertemperatur dagegen zu gering ist, schreitet die Hochtemperaturoxidation der feinen Partikel nicht ausreichend voran, und es bestehen Bedenken, dass die Wiederherstellungsbehandlung viel Zeit benötigt.
  • Zu einem übermäßigen Temperaturanstieg des DPF 18 kommt es am leichtesten, wenn der Motor 18 von dem am meisten belasteten Betriebszustand (Volllastbetrieb) zum Leerlaufbetrieb übergeht, oder genauer gesagt im Fall eines raschen Übergangs von einem Zustand hoher Motordrehzahl und der größten Kraftstoffeinspritzmenge zur Leerlaufgeschwindigkeit oder einem ihr nahe gelegenen Wert. Zum Zeitpunkt des Volllastzustands des Motors 10 strömt ein Abgas in den DPF 18, das eine höhere Temperatur (von zum Beispiel 600°C) als in den anderen Betriebszuständen hat. Zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs des Motors 10 nimmt der Abgasstrom durch den DPF 18 deutlich ab und reduziert sich dadurch die Wärmeentfernungsmenge durch das Abgas. Wenn der Motor 10 vom Volllastzustand zum Leerlaufbetrieb wechselt, nimmt also der Abgasstrom des DPF 18 trotz des in den DPF 18 einströmenden Hochtemperaturabgases deutlich ab. Daher kommt es beim Übergang vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb am leichtesten zu dem übermäßigen Temperaturanstieg des DPF 18, der durch die Änderung der Betriebszustände hervorgerufen wird, und es kommt leicht zu dem Schmelzschaden des DPF 18.
  • Der Leerlaufbetrieb kann ein Betriebszustand mit einer solchen Drehzahl des Motors sein, dass der Drehzustand stabil aufrechterhalten wird, während sich der Motor im lastfreien Betrieb befindet. Der obige Leerlaufbetrieb kann zusätzlich zu der Motordrehzahl die Vorgabe einschließen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist, dass der Fahrpedalöffnungsgrad null ist oder dergleichen. Der Volllastbetrieb liegt dann vor, wenn der Fahrpedalöffnungsgrad oder die Ansaugluftmenge am größten ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird somit eine Wiederherstellungsstartmenge für die DPF-Wiederherstellungsbehandlung eingestellt, indem Zugeständnisse für den Übergang des Motors 10 vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb gemacht werden. Wenn die PM-Abscheidungsmenge im DPF 18 die Wiederherstellungsstartmenge erreicht, erfolgt die DPF-Wiederherstellungsbehandlung. Dadurch wird der Schmelzschaden des DPF 18 zuverlässig unter allen Motorbetriebszuständen verhindert. Wenn der Motor von einem Zustand, der dem Volllastbetrieb entspricht, zu einem Zustand wechselt, der dem Leerlaufbetrieb entspricht, nimmt der in den Filter einströmende Abgasstrom unter einem Zustand hoher Abgastemperatur deutlich ab. Demnach lässt sich sagen, dass dieser Fall unter Bedingungen stattfindet, bei dem es am leichtesten zu dem übermäßigen Temperaturanstieg des Filters kommt. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Menge abgeschiedener feiner Partikel, die als Bedingung zum Festlegen eines Starts der Filterwiederherstellungsbehandlung dient, die Wiederherstellungsstartmenge eingestellt, indem ein Temperaturanstieg des Filters für den Fall des Übergangs des Motors von einem Zustand, der dem Volllastbetrieb entspricht, zu einem Zustand, der dem Leerlaufbetrieb entspricht, zugelassen wird. Folglich wird die Wiederherstellungsbehandlung mit einer passenden Zeiteinstellung gestartet, und zwar derart, dass es in keinem Betriebszustand des Motors zu einem übermäßigen Temperaturanstieg des Filters kommt. Dadurch wird der übermäßige Temperaturanstieg des Filters in jedem Betriebszustand des Motors begrenzt, sodass eine Beschädigung des Filters verhindert wird. Entsprechend dieser Behandlung führt der Mikrocomputer 31 der ECU 30 die unten beschriebene Verarbeitung durch.
  • Die Verarbeitung in 2 wird von dem Mikrocomputer 31 der ECU 30 wiederholt jeweils zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt.
  • Zunächst wird in S11 in 2 bestimmt, ob Zeiteinstellungsbedingungen zum Starten der DPF-Wiederherstellungsbehandlung erfüllt sind. Die Zeiteinstellungsbedingungen für den Start der Wiederherstellungsbehandlung können beinhalten, dass die Wiederherstellungsbehandlungsstartzeiteinstellung nicht der Motorstartzeitpunkt ist, dass sich der Motor 10 nicht im Leerlaufbetrieb befindet und dass sich der Motor 10 nicht in einem Betriebszustand befindet, in dem die Abgastemperatur verhältnismäßig gering ist (zum Beispiel wenn ein Warmlaufbetrieb des Motors 10 unzureichend ist oder während ein Fahrzeug im Verkehrsstau steckt). Falls die Zeiteinstellungsbedingungen für den Start der Wiederherstellungsbehandlung erfüllt sind, fährt die Steuerung mit S12 fort. Sobald in S11 festgestellt worden ist, dass die Zeiteinstellungsbedingungen für den Start der Wiederherstellungsbehandlung erfüllt sind, erfolgt eine positive Feststellung, bis Abbruchbedingungen für die Wiederherstellungsbehandlung erfüllt sind.
  • In S12 wird eine PM-Abscheidungsmenge Mdpf im DPF 18 berechnet. In diesem Ausführungsbeispiel wird die PM-Abscheidungsmenge Mdpf ausgehend von einem durch den Differenzdrucksensor 23 erfassten Druckverlust ΔP berechnet, indem zum Beispiel ein (nicht gezeigtes) Kennfeld verwendet wird, das einen Zusammenhang zwischen dem Druckverlust ΔP und der PM-Abscheidungsmenge Mdpf darstellt.
  • In S13 wird bestimmt, ob die PM-Wiederherstellungsbehandlung im Gang ist, wobei die Steuerung mit S14 fortfährt, wenn die PM-Wiederherstellungsbehandlung nicht im Gang ist. In S14 wird bestimmt, ob die PM-Abscheidungsmenge Mdpf gleich hoch wie oder größer als eine Wiederherstellungsstartmenge Mst ist, die ein Bestimmungswert für den Ausführungsstart der DPF-Wiederherstellungsbehandlung ist.
  • Die Wiederherstellungsstartmenge Mst wird nun ausführlich erläutert. Wie oben beschrieben wurde, wird die Wiederherstellungsstartmenge Mst dieses Ausführungsbeispiels eingestellt, indem in Anbetracht des Übergangs des Motors 10 vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb in Übereinstimmung mit dem Übergang ein Anstieg der DPF-Temperatur zugelassen wird. Was das Einstellen des Wiederherstellungsstartbetrags Mst betrifft, werden in diesem Ausführungsbeispiel die PM-Abscheidungsmenge Mdpf und eine Wiederherstellungszieltemperatur Ttg zuvor in Beziehung gebracht, und ausgehend von diesem Zusammenhang wird die PM-Abscheidungsmenge berechnet, die der Abgastemperatur im Volllastbetrieb entspricht. Dann wird die Wiederherstellungsstartmenge Mst auf die PM-Abscheidungsmenge eingestellt.
  • Was die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg betrifft, ist sie zum Beispiel, wie durch die Gerade L in 3A angegeben ist, um so geringer, je größer die PM-Abscheidungsmenge Mdpf ist. Die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg kann entweder die Einlasstemperatur, die Zentraltemperatur oder die Auslasstemperatur des DPF 18 sein, wobei die Temperatur Ttg in diesem Ausführungsbeispiel die Einlasstemperatur des DPF 18 ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird in 3A die Temperatur des DPF 18 in Bezug auf die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg auch für den Fall eines plötzlichen Übergangs zum Leerlaufbetrieb mitten während der Wiederherstellungsbehandlung so eingestellt, dass sie die DPF-Grenztemperatur Tlmt nicht überschreitet. Genauer gesagt verringert sich der Abgasstrom im Fall des plötzlichen Übergangs zum Leerlaufbetrieb während der Wiederherstellungsbehandlung des DPF 18 deutlich. Dementsprechend nimmt die Wärmeentfernungsmenge ab, und dadurch kann es in dem DPF 18 zu dem übermäßigen Temperaturanstieg kommen. Daher wird die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg in 3A eingestellt, indem in Übereinstimmung mit dem Übergang zum Leerlaufbetrieb im Verlauf der Wiederherstellungsbehandlung ein Anstieg der DPF-Temperatur zugelassen wird, und es wird zum Beispiel eine Obergrenze der Einlasstemperatur des DPF 18 mitten in der Wiederherstellungsbehandlung des DPF beschränkt.
  • Die Wiederherstellungsstartmenge Mst dieses Ausführungsbeispiels wird unter Verwendung des Zusammenhangs zwischen der Wiederherstellungszieltemperatur Ttg und der PM-Abscheidungsmenge Mdpf in 3A und außerdem unter Berücksichtigung der Abgastemperatur zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs des Motors 10 eingestellt. Und zwar kann die Abgastemperatur unter der Voraussetzung, dass die Abgastemperatur zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs des Motors 10 ein Maximalwert Tmax ist, nicht geringer als der Maximalwert Tmax zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs sein. Wie aus 3B hervorgeht, steigt die DPF-Temperatur in diesem Fall wegen der Abgaswärme übermäßig auf die Temperatur beim Maximalwert Tmax an, selbst wenn die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg auf gleich hoch wie oder kleiner als der Maximalwert Tmax eingestellt wird. Dementsprechend wird in diesem Ausführungsbeispiel die Wiederherstellungsstartmenge Mst gemäß dem Zusammenhang zwischen der PM-Abscheidungsmenge Mdpf und der Wiederherstellungszieltemperatur Ttg auf Msta eingestellt, die eine PM-Abscheidungsmenge ist, die dem Maximalwert Tmax der Abgastemperatur entspricht. Mit anderen Worten ist die Wiederherstellungsstartmenge Mst ein Wert auf der Geraden L, bei dem unter der Voraussetzung, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Grenztemperatur Tlmt des DPF 18 und dem Maximalwert Tmax der Abgastemperatur ΔT1 ist und dass der Temperaturanstieg, der während der Wiederherstellungsbehandlung in Übereinstimmung mit dem Übergang zum Leerlaufbetrieb hervorgerufen wird, ΔT2 ist, ΔT2 = ΔT1 gilt.
  • 3B wird nun weiter beschrieben. Wenn die Wiederherstellungsstartmenge Mst zum Beispiel ein Wert Mstb ist, der kleiner als Msta ist (z. B. B in 3B), wird die DPF-Wiederherstellungsbehandlung mit einer geringen Abscheidungsmenge gestartet. Die Häufigkeit der Nacheinspritzung ist demnach hoch, sodass es entsprechend Bedenken gibt, dass es zu einer Verschlechterung der Kraftstoffreichweite kommt. Außerdem kann die Wiederherstellungsbehandlung eine lange Zeitdauer benötigen, da der Oxidationsfortschritt während der Wiederherstellungsbehandlung aufgrund der geringen PM-Abscheidungsmenge langsam ist. Wenn die Wiederherstellungsstartmenge Mst ein Wert Mstc ist, der größer als Msta ist (z. B. C in 3B), kann die DPF-Temperatur übermäßig hoch werden, da die Abgastemperatur zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs höher als die Wiederherstellungszieltemperatur ist. Wenn die Wiederherstellungsstartmenge Mst Msta ist, erfolgt die Wiederherstellungsbehandlung, sobald die PM-Abscheidungsmenge erreicht wird, die der Abgastemperatur zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs entspricht. Darüber hinaus wird die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg derart eingestellt, dass die Temperatur des DPF 18 die DPF-Grenztemperatur im Fall eines plötzlichen Übergangs zum Leerlaufbetrieb mitten während der Wiederherstellungsbehandlung nicht überschreitet. Demnach überschreitet die DPF-Temperatur selbst im Fall eines plötzlichen Übergangs vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb die Grenztemperatur nicht.
  • Der oben beschriebene Effekt wird weiter unter Bezugnahme auf 4A und 4B erläutert. In 4B, die die Änderung der DPF-Temperatur veranschaulicht, gibt die durchgezogene Linie den Temperaturübergang an, wenn die PM-Abscheidungsmenge zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs Msta ist, und die abwechselnd lange und kurze Strichellinie gibt den Temperaturübergang an, wenn die PM-Abscheidungsmenge zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs die Abscheidungsmenge Mstc ist, die größer als Msta ist (siehe C in 3B).
  • Wie in 4A und 4B gezeigt ist, erreicht die Abgastemperatur im Zustand des Volllastbetriebs den Maximalwert Tmax (z. B. 600°C), wobei die DPF-Temperatur ebenfalls ungefähr 600°C beträgt. Im Fall des Übergangs von diesem Zustand in den Leerlaufzustand erreicht der Temperaturpeak die DPF-Grenztemperatur Tlmt nicht, wenn die PM-Abscheidungsmenge Mdpf Msta (Wiederherstellungsstartmenge Mst in diesem Ausführungsbeispiel) oder weniger beträgt. Wenn die PM-Abscheidungsmenge Mdpf dagegen größer als Msta ist, erreicht der Temperaturpeak nach dem Übergang zum Leerlaufzustand die DPF-Grenztemperatur Tlmt. Dies ist durch den Unterschied bei der Temperaturanstiegsbreite aufgrund des Unterschieds bei der PM-Abscheidungsmenge Mdpf bedingt.
  • Um zu der Verarbeitung von 2 zurückzukehren, so fährt die Steuerung mit S15 fort, um eine Einspritzmengen-Begrenzungsverarbeitung durchzuführen, falls die PM-Abscheidungsmenge Mdpf die Wiederherstellungsstartmenge Mst oder mehr ist. Die Einspritzmengen-Begrenzungsverarbeitung wird im Folgenden ausführlicher beschrieben. Im darauf folgenden S16 wird die Zieltemperatur (Wiederherstellungszieltemperatur) Ttg des DPF 18 während der Wiederherstellungsbehandlung berechnet. Was die Berechnung der Wiederherstellungszieltemperatur Ttg betrifft, wird in diesem Ausführungsbeispiel zuvor als beispielsweise das Kennfeld von 3A ein Zusammenhang zwischen der PM-Abscheidungsmenge beim Start der Wiederherstellungsbehandlung und der Wiederherstellungszieltemperatur Ttg gespeichert, und ausgehend von diesem Kennfeld wird die Widerherstellungszieltemperatur Ttg berechnet, die der PM-Abscheidungsmenge Mdpf entspricht. Dann wird in S17 als DPF-Wiederherstellungsbehandlung zum Beispiel eine Nacheinspritzung durchgeführt. Diese Wiederherstellungsbehandlung wird derart durchgeführt, dass die Temperatur des DPF 18 die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg oder weniger ist.
  • Wenn die DPF-Wiederherstellungsbehandlung im Gang ist, erfolgt in S13 eine positive Feststellung, sodass es mit S18 weitergeht, in dem bestimmt wird, ob die PM-Abscheidungsmenge Mdpf gleich hoch wie oder kleiner als ein Wert (Wiederherstellungsabschlusswert) Msp ist, durch den festgestellt wird, dass die Wiederherstellung des DPF 18 abgeschlossen ist. Wenn die PM-Abscheidungsmenge Mdpf größer als die Wiederherstellungsabschlussmenge Msp ist, wird die DPF-Wiederherstellungsbehandlung fortgesetzt, indem die Verarbeitung nach S15 durchgeführt wird. Wenn die PM-Abscheidungsmenge Mdpf die Wiederherstellungsabschlussmenge Msp oder weniger ist, fährt die Steuerung mit S19 fort, um die DPF-Wiederherstellungsbehandlung zu beenden, wobei die Routine dann endet.
  • Als nächstes wird in dem Ablaufdiagramm von 2 die Einspritzmengen-Begrenzungsverarbeitung von S15 beschrieben. Wenn ein Betriebszustand mit verhältnismäßig geringer Abgastemperatur andauert, weil zum Beispiel der Warmlaufbetrieb des Motors 10 nicht ausreichend ist oder weil das Fahrzeug in einem Verkehrsstau steckt, sind die Zeiteinstellungsvorgaben zum Starten der DPF-Wiederherstellungsbehandlung nicht erfüllt. Obwohl die PM-Abscheidungsmenge Mdpf die Wiederherstellungsstartmenge Mst erreicht, wird daher die DPF-Wiederherstellungsbehandlung nicht gestartet. Das Fahrzeug fährt daher mit einer im DPF 18 abgeschiedenen PM-Menge, die größer als die Wiederherstellungsstartmenge Mst ist. Wenn der Fahrtzustand des Fahrzeugs unterdessen in den Volllastbetrieb wechselt und weiter vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt, strömt Abgas mit einer verhältnismäßig hohen Temperatur in den DPF 18, der eine übermäßige Menge an abgeschiedenem PM enthält. Deswegen wird davon ausgegangen, dass die Temperatur des DPF 18 die Grenztemperatur Tlmt überschreitet, wobei es in diesem Fall in dem DPF 18 zu dem Schmelzschaden kommen kann. Wenn die PM-Abscheidungsmenge Mdpf die Wiederherstellungsstartmenge Mst überschreitet, erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs eine Verarbeitung (Einspritzmengen-Begrenzungsverarbeitung) zum Begrenzen einer Abgastemperaturobergrenze, indem eine Maximaleinspritzmenge Qfmax des Kraftstoffeinspritzventils 17 begrenzt wird.
  • Zunächst werden in S21 in 5 die PM-Abscheidungsmenge Mdpf und die Wiederherstellungsstartmenge Mst verglichen. Wenn die PM-Abscheidungsmenge Mdpf größer als die Wiederherstellungsstartmenge Mst ist, fährt die Steuerung mit S22 fort, in dem die Maximaleinspritzmenge Qfmax des Kraftstoffeinspritzventils 17 begrenzt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Maximaleinspritzmenge Qfmax derart eingestellt, dass die Abgastemperatur des Motors 10 in etwa die DPF-Grenztemperatur Tlmt erreicht, wenn der Motor 10 vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die folgenden hervorragenden Wirkungen erzielt.
  • Da die Wiederherstellungsstartmenge Mst für die DPF-Wiederherstellungsbehandlung eingestellt wird, indem ein Annstieg der DPF-Temperatur zugelassen wird, wenn sich ein Motorbetriebszustand vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb ändert, startet die Wiederherstellungsbehandlung mit einer passenden Zeiteinstellung, sodass unter allen Motorbetriebszuständen kein übermäßiger Temperaturanstieg des DPF 18, zu dem es durch die Änderung des Motorbetriebszustands kommt, hervorgerufen wird. Dementsprechend wird der übermäßige Temperaturanstieg des DPF 18 in jedem Betriebszustand des Motors 10 begrenzt und letztlich eine Beschädigung des DPF 18 verhindert.
  • Da die höchste Temperatur des DPF 18 einen Wert erreicht, der in einem Motorbetriebszustand, in dem es am leichtesten zu dem übermäßigen Temperaturanstieg des DPF 18, nahe an der DPF-Grenztemperatur Tlmt liegt oder kleiner als diese ist, wird der übermäßige Temperaturanstieg des DPF 18 begrenzt und wird die DPF-Wiederherstellungsbehandlung bei einer Temperatur durchgeführt, die so hoch wie möglich ist. Dadurch wird in jedem Änderungsmodus des Motorbetriebszustands der Schmelzschaden des DPF 18 verhindert und wird in einer ausbalancierten Weise eine effiziente Wiederherstellungsbehandlung erreicht.
  • Was die Durchführung der DPF-Wiederherstellungsbehandlung mittels der Nacheinspritzung betrifft, erfolgt die Nacheinspritzung, während sich der Kolben in dem Zylinder 19 zum unteren Totpunkt abwärts bewegt. Somit bestehen Bedenken, dass Motoröl in einem Motorspeicherteil (Ölpfanne) verdünnt werden kann, da der eingespritzte Kraftstoff aus einem Spalt an einem Gleitteil zwischen der Innenwand des Zylinders und dem Kolben zu einem unteren Teil des Kolbens hin austreten kann. Allerdings erfolgt die DPF-Wiederherstellungsbehandlung in diesem Ausführungsbeispiel bei einer Temperatur, die so hoch wie möglich ist, sodass eine Durchführung der DPF-Wiederherstellungsbehandlung über eine längere Zeitdauer verhindert wird. Demnach wird das Eindringen von Kraftstoff in die Ölpfanne begrenzt und wird schließlich die Verdünnung vom Motoröl verhindert.
  • Da die PM-Abscheidungsmenge so eingestellt wird, dass der Anstieg ΔT2 der Temperatur des DPF 18 im Fall des Übergangs zum Leerlaufbetrieb während der Wiederherstellungsbehandlung gleich der Temperaturdifferenz ΔT1 zwischen der DPF-Temperaturobergrenze Tlmt und dem Maximalwert der Abgastemperatur ist, überschreitet die DPF-Temperatur die Temperaturobergrenze Tlmt nicht nur im Fall des Übergangs des Betriebszustands des Motors vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb, sondern auch in allen anderen Betriebszuständen nicht.
  • Die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg des DPF 18 wird eingestellt, indem im Fall des Übergangs zum Leerlaufbetrieb während der Wiederherstellungsbehandlung ein Anstieg der Filtertemperatur zugelassen wird. Folglich wird der übermäßige Temperaturanstieg des DPF 18 während der Wiederherstellungsbehandlung auch im Fall des Übergangs zum Leerlaufbetrieb mitten während der Wiederherstellung begrenzt, nachdem die PM-Abscheidungsmenge Mdpf des DPF 18 die Wiederherstellungsstartmenge Mst erreicht hat und dadurch die Wiederherstellungsbehandlung gestartet wurde. Außerdem kann die Steuerung der Filtertemperatur durch Einstellen der Abgastemperatur erfolgen. Bei der oben beschriebenen Gestaltung wird die Wiederherstellungszieltemperatur Ttg gemäß der PM-Abscheidungsmenge Mdpf und ausgehend von einem Zusammenhang zwischen der PM-Abscheidungsmenge Mdpf und der Wiederherstellungszieltemperatur Ttg eingestellt, und als Wiederherstellungsstartmenge Mst wird eine PM-Abscheidungsmenge eingestellt, die der Abgastemperatur zum Zeitpunkt des Volllastbetriebs entspricht. Deshalb überschreitet die DPF-Temperatur die DPF-Grenztemperatur auch unter den Bedingungen nicht, bei denen es durch die Änderung des Motorbetriebszustands am leichtesten zu dem übermäßigen Temperaturanstieg des DPF 18 kommt.
  • Da die Obergrenze der Kraftstoffeinspritzmenge begrenzt wird, wird die Abgastemperatur daran gehindert, zu hoch zu werden, sodass die Beschädigung des DPF 18 verhindert wird, wenn sich im DPF 18 PM über die Wiederherstellungsstartmenge Mst hinaus abgeschieden haben. Was die Begrenzung der Kraftstoffeinspritzmenge betrifft, wird nur ihre Obergrenze begrenzt. Somit erfolgt die Begrenzung der Kraftstoffeinspritzmenge nur dann, wenn sich der Motorbetriebszustand im Volllastbetrieb befindet. Daher wird der Einfluss auf die Fahrzeugfahrt auf ein Minimum beschränkt, und der übermäßige Temperaturanstieg des DPF 18 wird begrenzt.
  • Da der DPF 18 aus Cordierit besteht, ist die Grenztemperatur des DPF 18 verglichen mit anderen Keramikträgern wie Siliziumcarbid (SiC) gering. Allerdings wird die Wiederherstellungsstartmenge Mst in diesem Ausführungsbeispiel eingestellt, indem ein Anstieg der DPF-Temperatur zugelassen wird, wenn sich der Motorbetrieb vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb ändert. Folglich wird in allen Motorbetriebszuständen eine angemessene Wirkung zum Begrenzen des übermäßigen Temperaturanstiegs des DPF 18 erzielt.
  • Die Erfindung ist nicht auf den Inhalt des obigen Ausführungsbeispiels beschränkt und kann zum Beispiel auch auf die folgende Weise realisiert werden.
    • - Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Wiederherstellungsstartmenge Mst für die DPF-Wiederherstellungsbehandlung ein fester Wert. Alternativ kann die Wiederherstellungsstartmenge Mst variabel sein. Zum Beispiel kann die Wiederherstellungsstartmenge Mst ausgehend von einem Vergleichsergebnis zwischen der DPF-Temperatur und der Grenztemperatur Tlmt, wenn der Motor 10 vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt, für die folgende DPF-Wiederherstellung auf eine zunehmende Seite oder eine abnehmende Seite geändert werden. Und zwar kann die Wiederherstellungsstartmenge Mst unter der Vorraussetzung, dass eine Temperatur, die um eine vorbestimmte Temperatur α niedriger als die Filtergrenztemperatur Tlmt ist, eine zulässige Temperatur (Tlmt - α) ist, auf die zunehmende Seite geändert werden, falls die DPF-Temperatur um die vorbestimmte Temperatur niedriger als die zulässige Temperatur oder höher ist, wenn der Motor 10 vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt. Wenn der Motor 10 danach vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt, wird die DPF-Temperatur demnach so nah wie möglich an die Grenztemperatur Tlmt gebracht, die ideal für die Durchführung der PM-Oxidation ist. Da die Wiederherstellungsstartmenge Mst auf der zunehmenden Seite eingestellt wird, verringert sich die Durchführungshäufigkeit der DPF-Wiederherstellungsbehandlung, sodass es weniger zu der Verdünnung von Motoröl kommt. Falls die DPF-Temperatur dagegen die zulässige Temperatur überschreitet, wenn der Motor 10 vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt, kann die Wiederherstellungsstartmenge Mst für die folgende DPF-Wiederherstellung auf die abnehmende Seite geändert werden. Demnach beginnt die Wiederherstellungsbehandlung in einer Phase, in der die PM-Abscheidungsmenge kleiner ist. Somit kann ein übermäßiger Temperaturanstieg des Filters abgeschwächt werden. Daher überschreitet die Filtertemperatur die zulässige Temperatur selbst dann nicht, wenn der Motor 10 danach vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt.
  • Um die feinen Partikel während der Wiederherstellungsbehandlung des Filters wirksam zu entfernen, sollte die Oxidationsreaktion soweit wie möglich auf der Hochtemperaturseite durchgeführt werden. Wenn die Filtertemperatur ihre Temperaturobergrenze überschreiten sollte, muss die Wiederherstellungsbehandlung an einem Punkt gestartet werden, an dem die PM-Abscheidungsmenge geringer ist. Falls die Filtertemperatur im Fall des Übergangs des Motors von einem Zustand, der dem Volllastbetrieb entspricht, zu einem Zustand, der dem Leerlaufbetrieb entspricht, niedriger als eine zulässige Temperatur (z. B. um eine vorbestimmte Temperatur niedriger als die Wärmebeständigkeitsobergrenze des Filters) ist, die ausgehend von einer Wärmebeständigkeitsobergrenze des Filters eingestellt wird, wird die Filtertemperatur gemäß der obigen Gestaltung, bei der die Wiederherstellungsstartmenge bei der nächsten Filterwiederherstellung oder später auf die zunehmende Seite geändert wird, so nah wie möglich an die Temperaturobergrenze gebracht, wenn der Motor danach von dem Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt. Da die Wiederherstellungsstartmenge zur zunehmenden Seite geändert wird, verringert sich darüber hinaus die Häufigkeit der Durchführung der Wiederherstellungsbehandlung. Indem andererseits die Wiederherstellungsstartmenge bei der nächsten Filterherstellung oder später auf die abnehmende Seite geändert wird, wenn die Filtertemperatur beim Übergang des Motors von einem Zustand, der dem Volllastbetrieb entspricht, zu einem Zustand, der dem Leerlaufbetrieb entspricht, die zulässige Temperatur überschreitet, wird die Wiederherstellungsbehandlung in einer Phase gestartet, in der die PM-Abscheidungsmenge im Filter kleiner ist. Demnach überschreitet die Filtertemperatur die zulässige Temperatur nicht, wenn der Motor danach vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt.
    • - Bei der Gestaltung, bei der die Wiederherstellungsstartmenge Mst für die DPF-Wiederherstellungsbehandlung variabel ist, kann ein Motorbetriebszustand nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt werden, und die Wiederherstellungsstartmenge Mst kann in Übereinstimmung mit dem Vorhersageergebnis auf die zunehmende Seite oder die abnehmende Seite geändert werden. Und zwar kann die Vorhersage des Motorbetriebszustands in Übereinstimmung mit beispielsweise Navigationssysteminformationen oder einem Fahrtverlauf des Fahrzeugs erfolgen. Wenn zum Beispiel ausgehend von den Navigationssysteminformationen vorausgesagt wird, dass das Fahrzeug in einen Verkehrsstau gerät, besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Volllastbetrieb nicht durchgeführt wird. Daher wird die Wiederherstellungsstartmenge Mst auf die zunehmende Seite geändert. Wenn ausgehend von dem Fahrtverlauf des Fahrzeugs festgestellt wird, dass die Fahrthäufigkeit auf einer Autobahn verhältnismäßig hoch ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Volllastbetrieb erfolgt. Daher kann die Wiederherstellungsstartmenge Mst auf die abnehmende Seite eingestellt werden. Dadurch wird die Wiederherstellungsstartmenge Mst passend gemäß dem Betriebszustand des Motors 10 eingestellt.
    • - In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die PM-Abscheidungsmenge Mdpf ausgehend von dem Druckverlust ΔP abgeschätzt, der von dem Differenzdrucksensor 23 erfasst wird, und die DPF-Wiederherstellungsbehandlung wird gestartet, wenn die PM-Abscheidungsmenge Mdpf die Wiederherstellungsstartmenge Mst erreicht. Wahlweise kann die DPF-Wiederherstellungsbehandlung gestartet werden, wenn der von dem Differenzdrucksensor 23 erfasste Druckverlust ΔP einen Wert erreicht, der der Wiederherstellungsstartmenge Mst entspricht.
    • - In dem obigen Ausführungsbeispiel wird dem DPF 18 unverbrannter Kraftstoff zugeführt, indem als DPF-Wiederherstellungsbehandlung die Nacheinspritzung durchgeführt wird. Neben dieser Gestaltung kann dem DPF 18 zum Beispiel unverbrannter Kraftstoff zugeführt werden, indem eine Einspritzmenge für die Haupteinspritzung erhöht wird oder indem die Einspritzzeiteinstellung der Haupteinspritzung verzögert wird. Oder es kann ein Kraftstoffeinspritzventil (Abgaseinspritzventil) für das Abgasrohr 16 vorgesehen werden, und dem DPF 18 wird Kraftstoff zugeführt, indem mittels dieses Kraftstoffeinspritzventils Kraftstoff in das Abgasrohr 16 eingespritzt wird.
    • - In dem obigen Ausführungsbeispiel wird die maximale Einspritzmenge Qfmax vom Kraftstoffeinspritzventil 17 begrenzt, wenn die PM-Abscheidungsmenge Mdpf die Wiederherstellungsstartmenge Mst überschreitet. Allerdings sind die Vorgaben zum Begrenzen der maximalen Einspritzmenge Qfmax vom Kraftstoffeinspritzventil 17 nicht auf die obige Gestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann ausgehend von der PM-Abscheidungsmenge Mdpf und der DPF-Temperatur der Maximalwert der DPF-Temperatur vorhergesagt werden, wenn der Motor 10 vom Volllastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt. Dann kann die maximale Einspritzmenge Qfmax begrenzt werden, falls der vorhergesagte Wert die DPF-Grenztemperatur Tlmt überschreitet. Auch in diesem Fall kann eine ähnliche Wirkung wie bei der oben beschriebenen Gestaltung erzielt werden. Gemäß der oben beschriebenen Gestaltung wird die Wiederherstellungsstartmenge auf eine solche PM-Abscheidungsmenge eingestellt, dass ein Temperaturanstieg während der Wiederherstellungsbehandlung im Fall des Übergangs zum Leerlaufbetrieb gleich hoch wie oder kleiner als eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperaturobergrenze des Filters und einem Maximalwert der Abgastemperatur ist. Demnach überschreitet die Filtertemperatur ihren oberen Grenzwert in keinem Betriebszustand.
  • Die ECU 30, der Mikrocomputer 31 und der DPF-Wiederherstellungsvorgang S12 können der „Abscheidungsmengen-Berechnungseinrichtung“ entsprechen; die ECU 30 und der Mikrocomputer 31 können der „Startmengen-Einstelleinrichtung“ entsprechen; die ECU 30, der Mikrocomputer 31 und der DPF-Wiederherstellungsvorgang S17 können der „Wiederherstellungssteuerungseinrichtung“ entsprechen; die ECU 30, der Mikrocomputer 31 und der DPF-Wiederherstellungsvorgang S16 können der „Zieltemperatur-Einstelleinrichtung“ entsprechen; die ECU 30, der Mikrocomputer 31, der DPF-Wiederherstellungsvorgang S15 und der Einspritzmengen-Begrenzungsvorgang S22 können der „Kraftstoffversorgungsmengen-Begrenzungseinrichtung“ entsprechen; und die Abgastemperatursensoren 22a, 22b können der „Temperaturerfassungseinrichtung“ entsprechen.
  • Dem Fachmann werden weitere Vorteile und Abwandlungen auffallen. Die Erfindung ist in ihrer Allgemeinheit nicht auf die angegebenen Einzelheiten, die dargestellte Vorrichtung und die veranschaulichenden Beispiele beschränkt, die gezeigt und geschrieben wurden.

Claims (5)

  1. Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10) zur Durchführung einer Oxidationsbehandlung an Partikeln, die sich in einem Filter (18) abgeschieden haben, der zum Einfangen von Partikeln im Abgas in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist, um unter Erhöhung der Abgastemperatur des Verbrennungsmotors (10) auf dem Filter (18) eine Wiederherstellungsbehandlung durchzuführen, wobei die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Abscheidungsmengen-Berechnungseinrichtung (30, 31, S12) zum Berechnen einer PM-Abscheidungsmenge (Mdpf), die eine Menge an in dem Filter (18) abgeschiedenen Partikeln ist; eine Startmengen-Einstelleinrichtung (30, 31) zum Einstellen der PM-Abscheidungsmenge (Mdpf), von der ausgehend die Wiederherstellungsbehandlung gestartet wird, als eine Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) unter Zulassung eines Temperaturanstiegs des Filters (13), wenn der Verbrennungsmotor (10) von einem Zustand eines Volllastbetriebs zu einem Zustand eines Leerlaufbetriebs übergeht; eine Wiederherstellungssteuerungseinrichtung (30, 31, S17) zum Durchführen der Wiederherstellungsbehandlung auf dem Filter (18), wenn die PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) erreicht; und eine Zieltemperatur-Einstelleinrichtung (30, 31, S16) zum Einstellen eines Zielwerts (Ttg) der Temperatur des Filters (18) während der Wiederherstellungsbehandlung gemäß der PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) unter Zulassung des Temperaturanstiegs des Filters (18) für den Fall des Übergangs des Verbrennungsmotors (10) zu dem Zustand des Leerlaufbetriebs während der Durchführung der Wiederherstellungsbehandlung, wobei die Wiederherstellungssteuerungseinrichtung (30, 31, S17) die Temperatur des Filters (18) so steuert, dass sie gleich hoch wie oder kleiner als der Zielwert (Ttg) ist, wobei die Startmengen-Einstelleinrichtungen (30, 31) die PM-Abscheidungsmenge (Mdpf), die der Abgastemperatur des Verbrennungsmotors (10) entspricht, wenn sich der Verbrennungsmotor (10) im Volllastbetrieb befindet, ausgehend von einem Zusammenhang zwischen der PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) und dem Zielwert (Ttg) der Temperatur des Filters (18) berechnet; und die Startmengen-Einstelleinrichtungen (30, 31) die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) auf die berechnete PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) einstellt.
  2. Abgasemissionssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10) zur Durchführung einer Oxidationsbehandlung an Partikeln, die sich in einem Filter (18) abgeschieden haben, der zum Einfangen von Partikeln in Abgas in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist, um unter Erhöhung der Abgastemperatur des Verbrennungsmotors (10) auf dem Filter (18) eine Wiederherstellungsbehandlung durchzuführen, wobei die Abgasemissionssteuerungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Abscheidungsmengen-Berechnungseinrichtung (30, 31, S12) zum Berechnen einer PM-Abscheidungsmenge (Mdpf), die eine Menge an in dem Filter (18) abgeschiedenen Partikeln ist; eine Startmengen-Einstelleinrichtung (30, 31) zum Einstellen der PM-Abscheidungsmenge (Mdpf), von der ausgehend die Wiederherstellungsbehandlung gestartet wird, als eine Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) unter Zulassung eines Temperaturanstiegs des Filters (13), wenn der Verbrennungsmotor (10) von einem Zustand eines Volllastbetriebs zu einem Zustand eines Leerlaufbetriebs übergeht; eine Wiederherstellungssteuerungseinrichtung (30, 31, S17) zum Durchführen der Wiederherstellungsbehandlung auf dem Filter (18), wenn die PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) erreicht; und eine Temperaturerfassungseinrichtung (22a, 22b) zum Erfassen der Temperatur des Filters (18), wobei die Startmengen-Einstelleinrichtung (30, 31) einen Vergleich zwischen der Temperatur des Filters (18) und einer zulässigen Temperatur (Tlmt - a), die ausgehend von einer Wärmebeständigkeitsobergrenze des Filters (18) ermittelt wird, zieht, wenn der Verbrennungsmotor (10) von dem Zustand des Volllastbetriebs zu dem Zustand des Leerlaufbetriebs übergeht, und ausgehend von dem Vergleichsergebnis die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) für eine nächste Durchführung der Wiederherstellungsbehandlung auf dem Filter (18) oder eine Durchführung nach der nächsten erhöht oder verringert.
  3. Abgasemissionssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Startmengen-Einstelleinrichtung (30, 31) die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) derart einstellt, dass eine Maximaltemperatur (Tmax) des Filters (18) beim Übergang des Verbrennungsmotors (10) von dem Zustand des Volllastbetriebs zu dem Zustand des Leerlaufbetriebs eine Temperatur ist, die sowohl niedriger als auch nahe an einer Temperaturobergrenze (Tlmt) liegt, die die Wärmebeständigkeitsobergrenze des Filters (18) ist.
  4. Abgasemissionssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei unter der Vorraussetzung, dass: ΔT1 eine Differenz zwischen einer Temperaturobergrenze (Tlmt), die die Wärmebeständigkeitsobergrenze des Filters (18) ist, und der Abgastemperatur des Verbrennungsmotors (10), wenn sich der Verbrennungsmotor (10) im Volllastbetrieb befindet, ist; und ΔT2 ein Temperaturanstieg des Filters (18) für jede PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) ist, zu dem es während der Durchführung der Wiederherstellungsbehandlung in Übereinstimmung mit dem Übergang des Verbrennungsmotors (10) zu dem Zustand des Leerlaufbetriebs kommt, die Startmengen-Einstelleinrichtung (30, 31) entweder die PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) bei der ΔT2 = ΔT1 ist, oder die PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) bei der ΔT2 < ΔT1 ist, als die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) einstellt.
  5. Abgasemissionssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit außerdem einer Kraftstoffversorgungsmengen-Begrenzungseinrichtung (30, 31, S15, S22) zum Begrenzen einer Obergrenze (Qfmax) einer Kraftstoffversorgungsmenge zum Verbrennungsmotor (10), wenn die von der Abscheidungsmengen-Berechnungseinrichtung (30, 31, S12) berechnete PM-Abscheidungsmenge (Mdpf) größer als die Wiederherstellungsstartabscheidungsmenge (Mst) ist.
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