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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zustandsprüfeinrichtung
und eine Abgasreinigungseinrichtung.
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In
einem Dieselmotor ist es von Wichtigkeit, Partikel zu entfernen,
welche von dem Motor emittiert werden. Ein Diesel-Partikelfilter
ist in einer Abgasanlage vorgesehen, um die Partikel zu eliminieren.
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Der
Diesel-Partikelfilter fängt die Partikel ein, so dass ein
großer Teil der Partikel in dem Abgas beseitigt wird. Eine
Ansammlung von Partikel in dem Diesel-Partikelfilter kann jedoch
dessen Verstopfung verursachen. Wenn somit eine Ansammlung von Partikeln
eine vorbestimmte Menge überschreitet, werden die angesammelten
Partikel durch eine Nacheinspritzung verbrannt, um den Diesel-Partikelfilter
zu regenerieren. Ein großer Teil des nacheingespritzten Kraftstoffes
verbrennt nicht in einem Zylinder und wird von der Maschine abgegeben.
Der nicht verbrannte Kraftstoff wird durch Betätigung eines
Katalysators verbrannt, der an dem Diesel-Partikelfilter angeordnet
ist, so dass eine Temperatur des Diesel-Partikelfilters erhöht
wird, um den Diesel-Partikelfilter zu regenerieren.
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Bei
der Regenerierung des Diesel-Partikelfilters kann, wenn die Temperatur
des Diesel-Partikelfilters übermäßig
erhöht wird, dieser brechen oder aufgrund der übermäßig
erhöhten Temperatur schmelzen. Es ist daher notwendig,
eine übergroße Erhöhung der Temperatur
zu vermeiden. Die
JP-2006-266221
A offenbart eine Technologie, durch welche die übermäßige
Erhöhung der Temperatur des Diesel-Partikelfilters vermieden
wird. In der
JP-2006-266221
A führt eine elektronische Steuereinheit einer
Temperaturerhöhungssteuereinrichtung eine Steuerung der
Abgasströmungsgeschwindigkeit durch, um den Katalysator
zu kühlen, nachdem die Temperaturerhöhungssteuerung
für die Regeneration des Katalysators oder des Diesel-Partikelfilters beendet
ist, bis eine Katalysatortemperatur, welche durch einen Abgastemperaturfühler
detektiert wird, unter einen Schwellwert gefallen ist.
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Um
eine übermäßige Erhöhung der
Temperatur zu einer Zeit der Regenerierung des Diesel-Partikelfilters
zu begrenzen, wird eine interne Temperatur des Diesel-Partikelfilters
auf der Basis der Abgastemperatur und der Menge unverbrannten Kraftstoffes
abgeschätzt. Wenn auf der Basis der abgeschätzten
Temperatur festegestellt wird, dass die Temperatur des Diesel-Partikelfilters
sich übermäßig erhöht hatte,
dann wird die Regenerierung des Diesel-Partikelfilters unterbrochen.
Die Menge unverbrannten Kraftstoffes wird auf der Basis eines Antriebszustandes
des Motors abgeschätzt. Eine Kenngröße
der Menge unverbrannten Kraftstoffes schwankt jedoch aufgrund der
Ketanzahl des Treibstoffes (Leichtöl). Es besteht eine
Streuung bezüglich der Ketanzahl von Leichtöl,
welches auf dem Markt erhältlich ist.
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9A zeigt
einen Fall, in welchem die Streuung der Ketanzahl den übergroßen
Anstieg der Temperatur zur Zeit der Regeneration des Diesel-Partikelfilters
verursacht. In einem Falle, in welchem die Ketanzahl hoch ist, da
der Treibstoff leicht in einem Zylinder verbrennt, ist die Temperatur
von dem Motor abgegeben Abgases hoch. Da jedoch die Menge unverbrannten
Treibstoffes, welche von dem Motor abgegeben wird, klein ist, ist
die Erhöhung der Temperatur am Orte des Diesel-Partikelfilters
klein. In dem Falle, in welchem die Ketanzahl niedrig ist, ist, da
der Brennstoff kaum im Zylinder verbrennt, die Temperatur des von
dem Motor abgegeben Abgases niedrig. Da jedoch die Menge unverbrannten
Treibstoffes groß ist, ist die Erhöhung der Temperatur
am Orte des Diesel-Partikelfilters groß.
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Wenn
die innere Temperatur des Diesel-Partikelfilters ohne Berücksichtigung
einer Streuung der Ketanzahl abgeschätzt wird, wie dies
in 9 gezeigt ist, dann kann eine übermäßige
Erhöhung der Temperatur kaum festgestellt werden. In dem
Falle, in welchem die innere Temperatur des Diesel-Partikelfilters
abgeschätzt wird, ist es daher verständlich, dass
eine Korrektur bezüglich der Streuung der Ketanzahl notwendig
ist. Eine solche Technologie ist jedoch im Stande der Technik nicht
vorgeschlagen worden.
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Um
eine übermäßige Temperatur aufgrund einer
Streuung der Ketanzahl zu beschränken, es ist denkbar,
dass eine Kraftstoffeinspritzmenge und ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
für die Nacheinspritzung entsprechend der Ketanzahl eingestellt
werden. Das bedeutet, wenn die Ketanzahl größer
ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge verringert und die Kraftstoffeinspritzzeit
wird verzögert, wodurch die Streuung der Abgastemperatur
und die Menge unverbrannten Kraftstoffes beschränkt werden,
selbst wenn die Streuung bezüglich der Ketanzahl herrscht.
Es ist daher denkbar, dass die Streuung bezüglich der übermäßigen
Erhöhung der Temperatur des Diesel-Partikelfilters durch
die Streuung der Ketanzahl beschränkt wird. Eine solche
Technologie ist jedoch im Stande der Technik nicht angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der vorstehend
betrachteten Gegebenheiten gemacht worden und es ist ein Ziel der
vorliegenden Erfindung, eine Zustandsprüfeinrichtung für
einen Motor mit innerer Verbrennung oder für einen Verbrennungsmotor
zu schaffen, welche eine Korrektur bezüglich einer Streuung
der Zündwilligkeit von Kraftstoff durchführt,
um eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung abzuschätzen,
und es ist ein Ziel der Erfindung, eine Abgasreinigungseinrichtung zu
schaffen.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält eine Zustandsprüfeinrichtung
für einen Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung Nacheinspritzmittel
zur Durchführung einer Nacheinspritzung nach einer Haupteinspritzung
in einen Zylinder des Verbrennungsmotors; Detektierungsmittel zum
Detektieren einer Zündwilligkeit eines dem Verbrennungsmotor
zugeführten Kraftstoffes; Auswertmittel zur Gewinnung einer
Information eines Motorantriebszustandes; und Abschätzmittel
zum Abschätzen einer Menge unverbrannten Kraftstoffes,
welche von dem Verbrennungsmotor emittiert wird, in welchem eine Nacheinspritzung
vorgenommen ist, gemäß einer Zündwilligkeit,
welche durch die Detektierungsmittel festegestellt worden ist, und
des Motorantriebszustandes, welcher durch die Auswertmittel gewonnen worden
ist.
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In
der Zustandsprüfeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung
wird, wenn die von dem Verbrennungsmotor emittierte Menge unverbrannten Kraftstoffs
abgeschätzt ist, die Abschätzung auf der Basis
einer Information eines Antriebszustandes und der Zündwilligkeit
durchgeführt. Die Menge unverbrannten Kraftstoffs wird
in Entsprechung mit dem Antriebszustand variiert und die Menge unverbrannten
Kraftstoffs ändert sich entsprechend der Streuung in der
Zündwilligkeit. Der genaue Abschätzungswert der
Menge unverbrannten Kraftstoffs wird erhalten. Da die Menge unverbrannten
Kraftstoffs für die Detektierung einer übergroßen
Zunahme einer Temperatur genau abgeschätzt werden kann,
kann die Zustandsprüfeinrichtung zur Verwirklichung einer
Abgasreinigungseinrichtung hoher Genauigkeit verwendet werden.
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Die
Abschätzmittel können die Abschätzung in
solcher Weise vornehmen, dass für eine höhere Zündwilligkeit
die Menge unverbrannten Kraftstoffes vermindert wird.
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Da
in Entsprechung mit der höheren Zündwilligkeit
der Abschätzungswert der Menge unverbrannten Kraftstoffes
vermindert wird, wird die Menge unverbrannten Kraftstoffes vermindert
und es kann ein hochgenauer Abschätzungswert der Menge unverbrannten
Kraftstoffes erhalten werden.
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Die
Detektierungsmittel sind mit einem Druckfühler versehen,
welcher den Verbrennungsdruck in einem Zylinder detektiert. Die
Detektierungsmittel können die Zündwilligkeit
auf der Basis der Änderung des Verbrennungsdruckes erfassen.
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Somit
wird eine Information der Zündwilligkeit genau erhalten.
Die Menge unverbrannten Kraftstoffes kann genau abgeschätzt
werden.
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Daneben
können die Detektierungsmittel die Zündwilligkeit
auf der Basis der Änderung des Verbrennungsdruckes detektierten,
welcher durch die Haupteinspritzung verursacht wird, bei welcher
der Brennstoff in der Nähe des oberen Totpunktes eingespritzt
wird.
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Da
die Zündwilligkeit auf der Basis einer Veränderung
in dem Verbrennungsdruck detektiert wird, kann eine Information über
die Zündwilligkeit gewonnen werden. Somit kann die Menge
unverbrannten Kraftstoffes genau abgeschätzt werden.
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Daneben
kann die Zustandsprüfeinrichtung einen Filter enthalten,
welcher in einem Auslasskanal angeordnet ist und Partikel einfängt,
welche von dem Verbrennungsmotor emittiert werden; ferner kann sie Abgastemperaturerfassungsmittel
enthalten, zur Gewinnung einer Information über die Temperatur
des Abgases, welches von dem Verbrennungsmotor emittiert wird; weiter
Regenerierungsmittel zum Regenerieren des Filters durch Verbrennen
des Partikelmaterials, welches durch den Filter eingefangen wird,
wenn der unverbrannte Kraftstoff zu dem Filter bei der Nacheinspritzung
durch die Nacheinspritzmittel geliefert wird; und zweite Abschätzmittel
zur Abschätzung einer inneren Temperatur des Filters, wenn
die Regenerierungsmittel die Regenerierung des Filters durchführen,
auf der Basis der Menge unverbrannten Kraftstoffes, welcher durch
die Abschätzmittel abgeschätzt worden ist, sowie
auf der Basis einer Abgastemperatur, welche durch die Abgastemperaturerfassungsmittel
gewonnen worden ist.
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Wenn
die Regenerierung des Filters durch Nacheinspritzung durchgeführt
wird, wird die Menge unverbrannten Kraftstoffes auf der Basis des
Motorantriebszustandes und der Zündwilligkeit genau abgeschätzt.
Die innere Temperatur des Filters wird auf der Basis des genauen
Abschätzwertes des unverbrannten Kraftstoffes und der Abgastemperatur
abgeschätzt. Somit kann die innere Temperatur des Filters
genau abgeschätzt werden. Da die innere Temperatur des
Filters, welche für die Erfassung einer übergroßen
Temperaturerhöhung wichtig ist, abgeschätzt werden
kann, kann die Zustandsprüfeinrichtung zur Realisierung
einer hochgenauen Abgasreinigungseinrichtung verwendet werden.
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Die
Abgasreinigungseinrichtung kann die obenbeschriebene Zustandsprüfeinrichtung
und Regenerationssteuermittel enthalten, um eine Situation zu vermeiden,
bei welcher die innere Temperatur des Filters unannehmbar wird,
wenn die Regenerierungsmittel die Filter regenerieren, was auf der
Basis der inneren Temperatur des Filter geschieht, welche durch
die zweiten Abschätzmittel abgeschätzt wird.
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Es
kann somit vermieden werden, dass die innere Temperatur des Filters
unzuträglich wird.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Abgasreinigungseinrichtung
folgendes: einen Filter, welcher in einem Abgaskanal angeordnet
ist und Partikel einfängt, welche von dem Verbrennungsmotor
emittiert werden; Regenerierungsmittel zum Regenerieren des Filters durch
Abbrennen des Partikelmaterials, welches durch den Filter eingefangen
worden ist, wenn unverbrannter Kraftstoff zu dem Filter bei der
Nacheinspritzug durch die Nacheinspritzmittel geliefert wird; Detektierungsmittel
zum Detektieren einer Zündwilligkeit eines zum Verbrennungsmotor
geführten Kraftstoffes; und Einspritzsteuermittel zur Steuerung
einer Nacheinspritzung in solcher Weise, dass eine Wirkung der Streuung
der Zündwilligkeit bezüglich einer inneren Temperatur
des Filters entsprechend der Zündwilligkeit eingeschränkt
wird, welche durch die Detektierungsmittel detektiert wird, wenn
der Filter durch Regenerierungsmittel regeneriert wird.
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Selbst
wenn daher eine Streuung der Zündwilligkeit vorliegt, wird
die Streuung der innen Temperatur des Filters durch Steuerung der
Nacheinspritzung eingeschränkt. Somit kann ein übergroßer
Anstieg der Temperatur aufgrund der Streuung der Zündwilligkeit
vermieden werden.
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Die
Einspritzsteuermittel führen eine Verzögerung
der Kraftstoffeinspritzzeit und/oder eine Verminderung der Kraftstoffeinspritzmenge
bei der Nacheinspritzung in Abhängigkeit von einer höheren Zündwilligkeit
durch. Selbst dann, wenn die Zündwilligkeit hoch ist, wird
der Kraftstoff im Zylinder kaum verbrannt. Somit wird, selbst wenn
eine Streuung bezüglich der Zündwilligkeit vorhanden
ist, die Streuung der inneren Temperatur des Filters eingeschränkt.
Es wird vermieden, dass die Temperatur des Filters unzuträglich
wird.
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Daneben
führen die Einspritzsteuermittel eine Vorverlegung der
Brennstoffeinspritzzeit und/oder eine Erhöhung der Einspritzmenge
in Entsprechung mit einer niedrigeren Zündwilligkeit durch.
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Demgemäß wird,
wenn die Zündwilligkeit niedriger ist, der Einspritzzeitpunkt
vorverlegt oder die Einspritzmenge nimmt zu. Hierdurch verbrennt, wenn
die Zündwil ligkeit niedrig ist, der Brennstoff leicht im
Zylinder. Selbst wenn eine Streuung der Zündwilligkeit
vorliegt, wird die Streuung der inneren Temperatur des Filters beschränkt,
so dass verhindert wird, dass die Filtertemperatur unzuträglich
wird.
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Daneben
ist die Abgasreinigungseinrichtung mit einem Fühler versehen,
welcher den Verbrennungsdruck in dem Zylinder misst und die Detektierungsmittel
können die Zündwilligkeit auf der Basis einer
Veränderung des Verbrennungsdruckes detektieren.
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Da
die Zündwilligkeit durch den Fühler auf der Basis
einer Änderung des Verbrennungsdruckes detektiert wird,
wird die Zündwilligkeit genau ermittelt und die Menge unverbrannten
Kraftstoffes kann genau abgeschätzt werden.
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Die
Detektierungsmittel können eine Veränderung des
Verbrennungsdruckes detektieren, welcher durch die Haupteinspritzung
verursacht wird, bei welcher Brennstoff in der Nähe des
oberen Totpunktes eingespritzt wird.
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Somit
kann eine Information über die Zündwilligkeit
genau gewonnen werden und die Menge unverbrannten Kraftstoffes wird
genau abgeschätzt.
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Die
Abgasreinigungseinrichtung kann mit Einspritzsteuermitteln zur Steuerung
einer Nacheinspritzung in solcher Weise versehen sein, dass eine Wirkung
einer Streuung bezüglich der Zündwilligkeit mit
Bezug auf eine innere Temperatur des Filters entsprechend der Zündwilligkeit
eingeschränkt wird, die durch die Detektierungsmittel erfasst
wird, wenn der Filter durch Regenerierungsmittel regeneriert wird.
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Wenn
der Filter durch Nacheinspritzung regeneriert wird, wird die Menge
unverbrannten Kraftstoffes genau auf der Basis der Motorantriebsbedingung
und der Zündwilligkeit abgeschätzt. Da weiter die
innere Temperatur des Filters auf der Basis der Abschätzungswertes
der Menge unverbrannten Kraftstoffes und der Abgastemperatur eingeschätzt werden
kann, kann die innere Temperatur des Filters abgeschätzt
werden. Somit kann die Information über die innere Temperatur
des Filters genau abgeschätzt werden. Die Information über
die innere Temperatur des Filters ist wichtig zum Detek tieren einer übergroßen
Erhöhung der Temperatur. Selbst wenn eine Streuung der
Zündwilligkeit vorhanden ist, kann, da die Streuung der
Innentemperatur des Filters bei der Regeneration beschränkt
wird, die übergroße Erhöhung der Temperatur
aufgrund der Streuung der Zündwilligkeit vermieden werden.
Das bedeutet, die innere Temperatur des Filters kann genau abgeschätzt
werden und eine Streuung der Innentemperatur des Filters aufgrund
der Veränderung bezüglich der Zündwilligkeit
wird eingeschränkt. Somit wird die übergroße
Erhöhung der Temperatur des Filters bei der Regenerierung
genau beschränkt.
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Somit
kann, wenn die Zündwilligkeit, welche durch die Detektierungsmittel
erfasst wird, größer ist, die Einspritzsteuerung
die Verzögerung des Einspritzzeitpunktes und/oder die Verminderung
der Kraftstoffmenge durchführen. Selbst wenn daher die Zündwilligkeit
hoch ist, wird der Kraftstoff kaum in dem Zylinder verbrannt. Selbst
wenn somit eine Streuung bezüglich der Zündwilligkeit
auftritt, wird die Streuung der Innentemperatur des Filters eingeschränkt.
Es wird vermieden, dass die Temperatur des Filters unannehmbar wird.
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Wenn
demgemäß die Zündwilligkeit, welche durch
die Detektierungsmittel erfasst wird, niedriger ist, können
die Einspritzsteuermittel die Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes
und/oder die Erhöhung der Kraftstoffmenge durchführen.
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Hierdurch
wird selbst dann, wenn die Zündwilligkeit niedrig ist,
der Brennstoff leicht im Zylinder verbrannt. Somit wird selbst dann,
wenn eine Streuung der Zündwilligkeit vorliegt, die Streuung
der Innentemperatur des Filters eingeschränkt. Es wird vermieden,
dass die Temperatur des Filters unannehmbar wird.
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Andere
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen, in welchen einander entsprechende
Teile durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind, und in welchen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Abgasreinigungseinrichtung gemäß einer
ersten Ausführung ist;
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2 ein
Flussdiagramm darstellt, welches Vorgänge einer Dieselpartikelfilter-Abschätzung/Steuerung
gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
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3 ein
Flussdiagramm zeigt, welches Vorgänge einer Dieselpartikelfilter-Abschätzung/Steuerung
gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
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4 ein
Flussdiagramm zeigt, welches Vorgänge einer Dieselpartikelfilter-Abschätzung/Steuerung
gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
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5 ein
Diagramm zeigt, welches einen ersten Korrekturwert einer unverbrannten
HC-Menge (Kohlenwasserstoffmenge) darstellt;
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6 ein
Diagramm ist, welches einen zweiten Korrekturwert einer unverbrannten
HC-Menge aufzeigt;
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7 ein
Diagramm ist, welches zur Erklärung eines Verfahrens zur
Gewinnung eines Nacheinspritzungszeitpunktes erklärt;
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8 ein
Diagramm ist, welches zur Erklärung eines Verfahrens für
die Nacheinspritzungsmenge dient; und
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9A und 9B Diagramme
zeigen, um eine Innentemperatur des Dieselpartikelfilters zu erläutern.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine
schematische Ansicht einer Abgasreinigungseinrichtung 1 für
eine Maschine mit innerer Verbrennung oder für einen Verbrennungsmotor
gemäß einer ersten Ausführungsform. Die
Abgasreinigungseinrichtung 1 wird für einen Vierzylinder-Dieselmotor 2 eingesetzt,
der mit einer Einlassleitung 3, einer Abgasleitung 4 und einer
Abgasrückführungsleitung 5 oder EGR-Leitung 5 versehen
ist.
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Frischluft
wird dem Motor 2 über die Einlassleitung zugeführt
und ein Abgas wird über die Abgasleitung 5 abgegeben.
Die Einlassleitung 3 ist mit einem Luftdurchstrommesser 31 und
einer Einlassdrossel 32 versehen. Der Luftdurchstrommesser 31 erfasst
eine Einlassluftstromgeschwindigkeit. Entsprechend einer Stellung
der Einlassdrossel 32 wird die Einlassluftstromgeschwindigkeit
eingestellt.
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Der
Motor 2 ist mit einer Einspritzung 21 ausgestattet,
um Kraftstoff zu einem Zylinder zu führen. Weiter ist der
Motor 2 mit einem Motordrehzahlfühler 22 versehen,
um die Motordrehzahl zu messen, und ein Verbrennungsdruckfühler 23 detektiert
den Druck in dem Zylinder.
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Eine
Abgasrückleitung (EGR) wird durchgeführt, um das
Abgas von der Abgasleitung 4 zu der Einlassleitung 3 über
die Abgasrückführungsleitung 5 rückzuleiten.
Die Verbrennungstemperatur in dem Motor 2 wird durch Ausführung
der Abgasrückleitung beschränkt, um eine Emissionsmenge
von NOx zu vermindern. Die Abgasrückleitung 5 ist
mit einem Abgasrückleitungsventil 51 versehen,
um die Mengen des rückgeleiteten Abgases einzustellen.
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Die
Abgasleitung 5 ist mit einem Dieselpartikelfilter 6 ausgestattet.
Abgasfühler 61, 62 sind an einem Einlass
und einem Auslass des Dieselpartikelfilters 6 vorgesehen,
um die Abgastemperatur zu messen. Ein Differentialdruckfühler 63 ist
vorgesehen, um einen Differentialdruck (Dieselpartikelfilter-Differentialdruck)
zwischen dem Abgasdruck am Einlass zum Dieselpartikelfilter 6 und
dem Abgasdruck am Auslass des Dieselpartikelfilters 6 zu
messen.
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Der
Dieselpartikelfilter 6 ist eine Bienenwabenkonstruktion,
in welcher der Einlass und der Auslass abwechselnd verlegt sind.
Der Dieselpartikelfilter 6 enthält einen Oxidationskatalysator.
Das von dem Motor 2 abgegebene Abgas enthält Partikelmaterial
(PM). Wenn das Abgas durch den Dieselpartikelfilter 6 strömt,
wird das Partikelmaterial durch das Innere des Dieselpartikelfilters
oder eine Oberfläche der Dieselpartikelfilterwand eingefangen.
Wenn demgemäß das Partikelmaterial sich an dem
Dieselpartikelfilter 6 ansammelt, wird ein Messwert des
Differentialdruckfühlers groß.
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Wenn
die ECU 7 feststellt, dass eine angesammelte Menge von
Partikelmaterial groß wird, was auf der Basis des gemessenen
Wertes des Differentialdruckfühlers 63 geschieht,
dann wird das angesammelte Partikelmaterial verbrannt und beseitigt, um
den Dieselpartikelfilter 6 zu regenerieren. Als ein Verfahren
zum Regenerieren des Dieselpartikelfilters 6 führt
die Einspritzeinrichtung 21 eine Nacheinspritzung nach
der Haupteinspritzung durch. Der unverbrannte Kraftstoff, welcher
bei der Nacheinspritzung zu dem Dieselpartikelfilter 6 geführt
wird, erhöht dessen Temperatur durch die Wirkung eines
Oxidationskatalysators, und das Partikelmaterial wird verbrannt, um
den Dieselpartikelfilter 6 zu regenerieren. Nebenbei gesagt
kann der Oxidationskatalysator auch nicht durch den Dieselpartikelfilter
gehalten sein. Der Oxidationskatalysator kann stromauf von dem Dieselpartikelfilter 6 angeordnet
sein.
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Die
Abgasreinigungseinrichtung 1 ist mit einer elektronischen
Steuereinheit (ECU) 7 ausgerüstet. Die ECU 7 wird
durch einen Rechner gebildet, welcher eine zentrale Prozessoreinheit
CPU, einen Speicher wahlfreien Zugriffs RAM und einen Speicher 71 enthält.
Die ECU 7 steuert eine Kraftstoffeinspritzung in den Motor 2 durch
die Einspritzeinrichtung 21 und eine Öffnungseinstellung
der Einlassdrossel 32 und des EGR-Ventils 51.
Die gemessenen Werte des Luftstrommessers 31, des Motordrehzahlmessers 22,
des Verbrennungsdruckfühlers 23, der Abgastemperaturfühler 61, 62 und
des Differentialdruckfühlers 63 werden zu der
ECU 7 übertragen.
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Gemäß der
ersten Ausführungsform wird die Innentemperatur des Dieselpartikelfilters 6 abgeschätzt
und es wird auf der Basis der abgeschätzten inneren Temperatur festgestellt,
ob eine übergroße Erhöhung der Temperatur
aufgetreten ist. Wenn festgestellt wird, dass eine übergroße
Erhöhung der Temperatur auftritt, dann wird die Regenerierung
des Dieselpartikelfilters 6 angehalten. 2 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung dieses Vorganges. Der
in 2 gezeigte Vorgang wird mit einem regelmäßigen
Intervall oder bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel durchgeführt.
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In
dem Schritt S10 gewinnt die ECU 7 einen Antriebszustand
des Motors 2. Der Antriebszustand wird durch eine Kombination
einer Motorbelastung und einer Motordrehzahl repräsentiert.
Die Motorbelastung entspricht einem Befehlswert der Kraftstoffeinspritzmenge,
welche durch die Einspritzeinrichtung 21 eingespritzt wird.
Die Motordrehzahl wird durch den Motordrehzahlfühler 22 gemessen.
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In
dem Schritt S20 errechnet die ECU 7 einen Basiswert einer
Menge unverbrannten Kraftstoffes, welcher nicht in dem Motor 2 verbrannt
wird, um zu der Auflassleitung 4 emittiert zu werden. Der
unverbrannte Kraftstoff ist ein unverbrannter Kohlenwasserstoff
(HC). In dem Schritt S40 und dem Schritt S70 wird ein Korrekturwert
relativ zu dem Basiswert errechnet.
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Die
Menge unverbrannten Kohlenwasserstoffes, welche vom Motor emittiert
wird, verändert sich in Entsprechung mit dem Antriebszustand.
In dem Schritt S20 wird die Menge unverbranntem Kohlenwasserstoffes
auf der Basis des Antriebszustandes errechnet, welcher in dem Schritt
S10 gewonnen wurde. Eine Tabelle, welche den Antriebszustand des
Motors 2 repräsentiert (eine Tabelle mit Koordinatenachsen
entsprechend der Kraftstoffeinspritzmenge und der Motordrehzahl)
wird in eine Anzahl von Bereichen aufgeteilt. Die Basiswerte der
Menge unverbrannten Kohlenwasserstoffes werden experimentell mit
Bezug auf jeden Bereich gewonnen. Die gewonnenen Basiswerte werden
in dem Speicher 71 gespeichert.
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In
dem Schritt S30 wird die Ketanzahl (Zündwilligkeit) des
Kraftstoffes (Leichtöl), welcher in dem Motor 2 verwendet
wird, detektiert. Es ist davon auszugehen, dass ein Druckwert, welcher
durch die Kraftstoffverbrennung in dem Zylinder des Motors 2 erzeugt
wird, sich aufgrund einer Unterschiedlichkeit der Ketanzahl ändert.
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Bei
einer Detektierung der Ketanzahl in dem Schritt S30 wird ein Verbrennungsdruckwert
in dem Zylinder gemessen und die Ketanzahl wird aus dem gemessenen
Verbrennungsdruckwert gewonnen. Eine Beziehung zwischen dem Verbrennungsdruckwert
in dem Zylinder und der Ketanzahl wird zuvor experimentell ermittelt
und in dem Speicher 71 gespeichert. Wenn der Verbrennungsdruckwert
in dem Zylinder ein Druckänderungswert aufgrund der Haupteinspritzung
in der Nähe des oberen Totpunktes ist, dann ist die Wärmefreigabegeschwindigkeit hoch
und die Ketanzahl kann genau abgeschätzt werden. Der Verbrennungsdruckwert
in dem Zylinder wird durch den Verbrennungsdruckfühler 23 gemessen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Zündwilligkeit
des Kraftstoffes numerisch als die Ketanzahl gewonnen. Alternativ
kann die Zündwilligkeit allgemein als ein Bereich ermittelt
werden. Nebenbei gesagt kann die Zündwilligkeit des Kraftstoffes
irgendeiner der folgenden Größen entsprechen:
einer Verbrennungsdruckerhöhungsgeschwindigkeit, einem
Maximalwert des Verbrennungsdruckes und einer Dauer von einer Kraftstoffeinspritzung
bis zu einer Kraftstoffzandung.
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Dann
wird in dem Schritt S40 ein erster Korrekturwert der Menge unverbrannten
Kohlenwasserstoffes errechnet. Dieses Errechnungsverfahren ist in 5 dargestellt.
Wenn somit die Ketanzahl groß ist, dann verbrennt der Kraftstoff
in dem Zylinder leicht. Die Menge unverbrannten Kraftstoffes, welche
somit von dem Motor 2 emittiert wird, nimmt ab. Wie in 5 dargestellt
wird ein erster Korrekturwert bestimmt. Eine in 5 gezeigte
Kennlinie wird zuvor durch ein Experiment gewonnen und in dem Speicher 71 gespeichert.
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In
dem Schritt S50 wird eine Abgastemperatur des vom Motor 2 emittierten
Abgases erfasst. Die Abgastemperatur wird durch den Abgasfühler 61 gemessen.
In dem Schritt S60 wird eine Abgastemperaturabweichung errechnet.
Die Abgastemperaturabweichung wird durch Subtrahieren des Basiswertes der
Abgastemperatur von der Abgastemperatur erhalten, welche in dem
Schritt S50 detektiert wurde. Der Basiswert der Abgastemperatur
wird entsprechend des Motorantriebszustand bestimmt, welcher in
dem Schritt S10 erhalten wurde. Eine Tabelle, welche den Antriebszustand
des Motors 2 repräsentiert, wird in eine Anzahl
von Bereichen unterteilt. Die Basiswerte der Ab gastemperatur werden
bezüglich jedes Bereiches durch ein Experiment gewonnen.
Der gewonnenen Basiswert wird in dem Speicher 71 gespeichert.
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In
dem Schritt S70 wird ein zweiter Korrekturwert der Menge unverbrannten
Kohlenwasserstoffes (HC-Menge) errechnet. Es ist davon auszugehen, dass
dann, wenn die Abgastemperatur höher liegt, eine Verbrennungsreaktion
größer ist. Es ist ferner davon auszugehen, dass
dann, wenn die Verbrennungsreaktion größer ist,
die Menge unverbrannten Kraftstoffes kleiner ist. Wenn also die
Abgastemperatur größer als der Basiswert ist,
ist zu schließen, dass die Menge unverbrannten Kohlenwasserstoffes,
welche von dem Motor emittiert wird, kleiner als der Basiswert ist.
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In
dem Schritt S70 wird ein zweiter Korrekturwert der Menge unverbrannten
Kohlenwasserstoffes aus der Abgastemperaturabweichung in Entsprechung
mit der Kennlinie errechnet, welche in 6 gezeigt
ist. Die Beziehung zwischen der Abweichung in der Temperatur des
Abgases und dem zweiten Korrekturwertes der Menge unverbrannten
Kohlenwasserstoffes wird zuvor durch ein Experiment gewonnen und
in dem Speicher 71 gespeichert. Als eine der Ursachen für
das Abweichen der Abgastemperatur von dem Basiswert kann eine Abweichung zwischen
dem Befehlswert der Einspritzmenge und der tatsächlichen
Einspritzmenge angenommen werden. Aus diesem Grunde kann ein nachteiliger
Effekt eines Fehlers, welcher in der Einspritzeinrichtung inhärent
ist, durch den zweiten Korrekturwert korrigiert werden.
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In
dem Schritt S80 wird die Menge unverbrannten Kohlenwasserstoffes
errechnet. Im Einzelnen werden der erste Korrekturwert, welcher
in dem Schritt S40 errechnet wurde, und der zweite Korrekturwert,
welcher in dem Schritt S70 errechnet wurde, zu dem Basiswert der
Menge unverbrannten Kraftstoffes hinzuaddiert, welcher in dem Schritt
S20 errechnet wurde. Hierdurch kann ein genauer Schätzwert
der Menge unverbrannten Kohlenwasserstoffes, welcher durch die Ketanzahl
und die Abgastemperatur korrigiert ist, erhalten werden.
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In
dem Schritt S90 wird die Innentemperatur des Dieselpartikelfilters 6 abgeschätzt.
Die Innentemperatur des Dieselpartikelfilters 6 kann auf
der Basis der Abgas tmperatur, welche in dem Schritt S50 detektiert
wird, und der Menge unverbrannten Kohlenwasserstoffes, welche in
dem Schritt S80 errechnet wird, abgeschätzt werden. Eine
funktionelle Beziehung der Innentemperatur des Dieselpartikelfilters 6 (Temperaturverhaltensmodell)
wird zuvor auf der Basis der Abgastemperatur und der Menge unverbrannten
Kohlenwasserstoffes gewonnen und in dem Speicher 71 gespeichert.
Diese funktionelle Beziehung wird in dem Schritt S90 verwendet.
Nebenbei gesagt wird die Innentemperatur des Dieselpartikelfilters 6 als
eine räumliche Funktion gewonnen, wie sie in 9 dargestellt ist.
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In
dem Schritt S100 wird die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 gesteuert.
Die Steuerung der Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 bedeutet,
dass dann, wenn davon auszugehen ist, dass ein übergroßer
Anstieg der Temperatur auftritt, die Regenerierung des Dieselpartikelfilters
angehalten wird. In dem Schritt S100 wird auf der Basis des gegenwärtigen
Schätzwertes und des vorherigen Schätzwertes der
Innentemperatur des Dieselpartikelfilters 6, welche in
dem Schritt S90 gewonnen werden, festgestellt, ob die übergroße
Erhöhung der Temperatur auftritt, wenn mit der Regeneration
fortgefahren wird.
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Im
Einzelnen wird zu der Zeit, wenn eine bestimmte Zeitdauer seit dem
Start der Regenerierung verstrichen ist, falls die Innentemperatur
des Dieselpartikelfilters 6 eine bestimmte Geschwindigkeit
einer Grenztemperatur überschreitet oder falls ein zunehmendes
Verhältnis der Innentemperatur des Dieselpartikelfilters 6 einen
bestimmten Wert überschreitet, festgestellt, dass die übergroße
Zunahme der Temperatur auftreten kann. Die Grenztemperatur repräsentiert
eine Temperatur, bei welcher der Dieselpartikelfilter 6 schmelzen
oder brechen kann.
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Nachfolgend
wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. In der zweiten
Ausführungsform werden die Einspritzmenge der Nacheinspritzung und
der Einspritzzeitpunkt der Nacheinspritzung entsprechend der Ketanzahl
eingestellt und eine übermäßige Erhöhung
der Temperatur wird eingeschränkt. Unterschiedliche Teile
gegenüber der ersten Ausführungsform werden nachfolgend
beschrieben.
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In
der zweiten Ausführungsform wird das in 3 erläuterte
Verfahren durchgeführt. In 3 sind die
Prozesse von den Schritten S210 bis S230 dieselben wie die Prozesse
in den Schritten S10 bis S30. Die Prozesse vom Schritt S270 bis
zum Schritt S320 sind dieselben wie die Prozesse von dem Schritt
S50 bis zum Schritt S100. Somit werden die Vorgänge von
dem Schritt S240 bis zu dem Schritt S260 nachfolgend beschrieben.
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In
dem Schritt S240 und dem Schritt S250 werden die Einspritzzeit und
die Einspritzmenge für die Nacheinspritzung errechnet.
Die Berechnungsmethode wird in 7 und 8 dargelegt.
Zunächst wird eine Standardketanzahl willkürlich
bestimmt und die Standardeinspritzzeit und die Standardeinspritzmenge
der Nacheinspritzung werden experimentell bestimmt. Dann werden
der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge der Nacheinspritzung
mit Bezug auf Kraftstoff hoher Ketanzahl und Kraftstoff niedriger
Ketanzahl, wie sie auf dem Markt zur Verfügung stehen,
gewonnen. Im Einzelnen werden durch Experiment der Einspritzzeitpunkt
und Einspritzmenge für Kraftstoff hoher Ketanzahl und Kraftstoff
niedriger Ketanzahl in solcher Weise errechnet, dass die Motorabgastemperatur
und die Menge unverbrannten Kraftstoffes für Kraftstoff
hoher Ketanzahl und Kraftstoff niedriger Ketanzahl mit der Motorabgastemperatur
und der Menge unverbrannten Kraftstoffes übereinstimmen,
wenn der Standard-Nacheinspritzungszeitpunkt und die Standard-Einspritzmenge
auf der Basis von Brennstoff mit Standard-Ketanzahl bestimmt werden.
Der gewonnenen Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge werden
jeweils in entsprechenden Bereichen einer Aufzeichnung eingegeben,
welche den Antriebszustand repräsentiert („Q” repräsentiert
die Menge der Haupteinspritzung und „NE” repräsentiert
die Motordrehzahl), und werden in dem Speicher 71 gespeichert.
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Auf
der Basis den Antriebszustandes, welcher in dem Schritt S210 gewonnen
wurde, wird eine in den 7 und 8 gezeigte
Linie bestimmt. Auf dieser Linie werden in Entsprechung mit der
im Schritt S230 detektierten Ketanzahl der Nacheinspritzungszeitpunkt
und die Nacheinspritzungsmenge gewonnen. Dadurch werden der Nacheinspritzungszeitpunkt
und die Nacheinspritzungsmenge so berechnet, dass die Abgastemperatur
und die Einspritzung nicht verbrannten Kraftstoffes verwirklicht
werden, welche nahe an einem Fall liegen, in welchem die Standardketanzahl
verwendet wird. In dem Schritt S260 wird die Nacheinspritzung auf
der Basis des Nacheinspritzungszeitpunktes und der Nacheinspritzungsmenge
durchgeführt, welche in dem Schritt S240 und dem Schritt
S250 bestimmt werden.
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In
den 7 und 8 wird, wenn die Ketanzahl höher
ist, der Nacheinspritzungszeitpunkt verzögert, um die Nacheinspritzungsmenge
zu vermindern. Der Kraftstoff hoher Ketanzahl verbrennt leicht in
dem Zylinder. Wenn somit die Nacheinspritzungsmenge klein ist, dann
ist die Verbrennungsmenge in dem Zylinder klein. Wenn die Nacheinspritzungszeit
verzögert wird, dann ist die Kraftstoffmenge in dem Zylinder
klein. Wenn daher der Nacheinspritzungszeitpunkt verzögert
wird und die Nacheinspritzungsmenge klein ist, dann wird eine Wirkung der
hohen Ketanzahl ausgelöscht und die Abgastemperatur und
die Menge unverbrannten Kraftstoffes liegen nahe an der Abgastemperatur
und der Kraftstoffmenge bei Standardketanzahl. In den 7 und 8 wird,
wenn die Ketanzahl kleiner ist, der Nacheinspritzungszeitpunkt vorverlegt
und die Nacheinspritzungsmenge wird groß.
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In
dem Falle, in welchem die Nacheinspritzung mehrere Male durchgeführt
ist, ist ein Intervall der Nacheinspritzungszeitpunkte feststehend
und der Nacheinspritzungszeitpunkt kann der anfängliche Nacheinspritzungszeitpunkt
sein. Daneben ist zu sagen, dass die Nacheinspritzungsmenge eine
Gesamtmenge einer Anzahl von Nacheinspritzungsmengen sein kann.
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Eine
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachfolgend beschrieben. Die dritte Ausführungsform entspricht
einer Kombination der ersten Ausführungsform und der zweiten
Ausführungsform. Ein Vorgehen nach der dritten Ausführungsform
ist in 4 gezeigt. In 4 sind die
Prozesse im Schritt S410 bis zum Schritt S460 dieselben wie die
Vorgänge von Schritt S210 bis zum Schritt 260.
Weiter sind in 4 die Vorgänge vom
Schritt S470 zu dem Schritt S530 dieselben wie die Vorgänge
vom Schritt S40 bis zum Schritt S100.
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Da
bei der dritten Ausführungsform die Nacheinspritzungsmenge
und der Nacheinspritzungszeitpunkt auf der Basis der Ketanzahl korrigiert sind,
nähert sich die unverbrannte Kohlenwasserstoffmenge der
unverbrannten Kohlenwasserstoffmenge bei der Standardketanzahl mehr
als bei der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grunde ist,
wie in 5 gezeigt, ein Absolutwert der ersten Korrekturgröße
in der dritten Ausführungsform kleiner als bei der ersten
Ausführungsform. Eine Beziehung zwischen der Ketanzahl
und der ersten Korrekturgröße in der dritten Ausführungsform
wird zuvor gewonnen und in dem Speicher 71 gespeichert.
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Ein
Vorteil der dritten Ausführungsform ist in 9B aufgezeigt.
In der dritten Ausführungsform nähert sich durch
Einstellung der Nacheinspritzungsmenge und des Nacheinspritzungszeitpunktes
entsprechend der Ketanzahl die Innentemperatur des Dieselpartikelfilters 6 bei
hoher Ketanzahl der Innentemperatur des Dieselpartikelfilters bei
niedriger Ketanzahl. Da weiterhin der Schätzwert der unverbrannten
Kohlenwasserstoffmenge entsprechend der Ketanzahl korrigiert wird,
ist ein Unterschied zwischen der abgeschätzten Temperatur
und der tatsächlichen Temperatur klein. Aus diesem Grunde wird
die Möglichkeit des Auftretens des übergroßen Temperaturanstiegs
klein und eine Möglichkeit der Detektierung eines übergroßen
Temperaturanstiegs wird verbessert.
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In
den 5, 7 und 8 und den Schritten
S30, S230 und S430 wird die Zündwilligkeit des Kraftstoffs
numerisch als die Ketanzahl detektiert. Wenn davon auszugehen ist,
dass ein Fehler bei der Abschätzung der Ketanzahl aus der
Druckänderung in dem Zylinder groß ist, ist die
Bedeutung der Verwendung des abgeschätzten Werts der Ketanzahl gering.
In einem solchen Falle kann die Erfassung der Zündwilligkeit
grob erfolgen oder in einem Bereich erfolgen. Beispielsweise werden
die Bereiche einer niedrigen Ketanzahl, einer mittleren Ketanzahl und
einer hohen Ketanzahl bestimmt und in den Schritten S30, S230 und
S430 wird die Ketanzahl bestimmt. Dann können die 5, 7 und 8 in eine
stufenartige Funktion korrigiert werden. Hierdurch kann eine vernünftige
Methode in Berücksichtigung des Fehlers durchgeführt
werden. Der Bereich der Ketanzahl ist nicht auf drei Bereiche beschränkt. Zwei
Bereiche bis 10 Bereiche sind annehmbar.
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In
den Schritten S240, S250, S440 und S450 werden der Nacheinspritzungszeitpunkt
und die Nacheinspritzungsmenge entsprechend der Ketanzahl (Zündwilligkeit)
korrigiert. Alternativ können der Haupteinspritzungszeitpunkt
und die Haupteinspritzungsmenge entsprechend der Ketanzahl korrigiert werden.
Das bedeutet, wenn die Ketanzahl groß ist, kann der Haupteinspritzungszeitpunkt
verzögert werden und die Haupteinspritzungsmenge kann reduziert
werden.
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In
den obigen Ausführungsformen entspricht die Einspritzungseinrichtung 21 Nacheinspritzungsmitteln.
Die Schritte S30, S230 und S430 entsprechen Detektierungsmitteln.
Die Schritte S10, S210 und S410 entsprechen Auswertmitteln oder
Gewinnungsmitteln. Die Schritte S80, S300 und S510 entsprechen Abschätzungsmitteln.
Der Verbrennungsdruckfühler 23 entspricht einem
Fühler. Der Dieselpartikelfilter 6 entspricht
einem Filter. Der Abgastemperaturfühler 61 entspricht
Abgastemperaturgewinnungsmitteln. Die ECU 7 entspricht
Regenerierungsmitteln. Die Schritte S90, S310 und S520 entsprechen
zweiten Abschätzungsmitteln. Die Schritte S100, S320 und
S520 entsprechen Regenerationssteuermitteln. Die Schritte S240,
S250, S440 und S450 entsprechen Einspritzungssteuermitteln.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-266221
A [0004, 0004]