DE102018113179B4 - Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (1, 101), umfassend:einen Verbrennungsmotor (1, 101), der in einem Fahrzeug montiert ist; undeine Reinigungsvorrichtung (4), die Abgas des Verbrennungsmotors (1, 101) reinigt,wobei der Verbrennungsmotor (1, 101) Folgendes aufweist: einen Zylinder (11); ein Lufteinlassventil (20a), das zum Öffnen und Schließen eines Lufteinlasskanals (18) eingerichtet ist; ein Auslassventil (21a), das zum Öffnen und Schließen eines Auslasskanals (19) eingerichtet ist, der mit einer Brennkammer (14) kommuniziert; und einen Injektor, der zum Zuführen eines Kraftstoffs zur Brennkammer (14) eingerichtet ist,wobei der Verbrennungsmotor (1, 101) zu einer Kompressionszündung in der Brennkammer (14) eingerichtet ist,wobei die Reinigungsvorrichtung (4) Folgendes aufweist: einen Katalysator (41), der zum Oxidieren einer schädlichen Substanz im Abgas eingerichtet ist; und einen Filter (42), der auf einer dem Katalysator (41) nachgelagerten Seite in einem Abgasstrom angeordnet und zum Sammeln von Partikeln im Abgas eingerichtet ist,wobei das Abgasreinigungssystem dazu eingerichtet ist, den Filter (42) durch Verbrennen und Eliminieren der auf dem Filter (42) angesammelten Partikel zu regenerieren, wobei es Oxidationswärme nutzt, die durch In-Kontakt-Bringen von unverbranntem Gasgemisch und dem Katalysator (41) erzeugt wird, wobei das unverbrannte Gasgemisch dem Inneren der Brennkammer (14) durch den Lufteinlasskanal (18) zugeführte Luft und dem Inneren der Brennkammer (14) vom Injektor (22, 102) zugeführten Kraftstoff enthält, undwobei das Abgasreinigungssystem Folgendes umfasst:entweder eine Verzögerungs-Beurteilungseinheit (76b), die zur Beurteilung, ob das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet oder nicht, eingerichtet ist, oder eine Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit (76e), die so eingerichtet ist, dass sie beurteilt, ob der Zylinder (11) sich in einem Abschaltzustand, in dem wenigstens das Auslassventil (21a) geschlossen ist, befindet oder nicht;eine Regenerations-Beurteilungseinheit (76g), die zur Beurteilung eingerichtet ist, ob es erforderlich ist, den Filter (42) zu regenerieren, oder nicht;eine Regenerations-Anweisungseinheit (76h), die dazu eingerichtet ist, dass sie die Durchführung einer Filterregenerationssteuerung für den Zylinder (11) entweder dann anweist, wenn die Verzögerungs-Beurteilungseinheit (76b) bestimmt, dass das Fahrzeug sich im Verzögerungszustand befindet, oder wenn die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit (76e) bestimmt, dass der Zylinder (11) sich im Abschaltzustand befindet, wobei zusätzlich dazu die Regenerations-Beurteilungseinheit (76g) bestimmt, dass eine Regeneration des Filters (42) erforderlich ist;eine Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit (77b), die dazu eingerichtet ist, das Lufteinlassventil (20a) so zu steuern, dass die Luft der Brennkammer (14) zugeführt wird, während die Strömungsmenge der Luft so eingestellt wird, dass die Kompressionszündung in der Brennkammer (14) in einem Filterregenerationssteuermodus, in dem die Regenerations-Anweisungseinheit (76h) die Durchführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder (11) angewiesen hat, verhindert wird;eine Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit (77d), die dazu eingerichtet ist, dass der Injektor (22, 102) im Filterregenerationssteuermodus so gesteuert wird, dass der Kraftstoff der Brennkammer (14) während eines Zeitraums zugeführt wird, in dem ein Kolben im Zylinder (11) in einer Kraftstoffsprührichtung zwischen dem Injektor (22, 102) und einer Laufbuchsenwand (11a) des Zylinders (11) angeordnet ist; undeine Regenerationszweck-Auslasssteuereinheit (77c), die dazu eingerichtet ist, das Auslassventil (21a) zu öffnen, so dass im Filterregenerationssteuermodus das unverbrannte Gasgemisch dem Katalysator (41) durch den Auslasskanal (19) zugeführt wird, wobei dieses unverbrannte Gasgemisch für einen vorbestimmten Zeitraum in der Brennkammer (14) gehalten worden ist, in dem sowohl das Lufteinlassventil (20a) als auch das Auslassventil (21a) geschlossen sind und die Kompressionszündung verhindert ist; gekennzeichnet durch:eine Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit (77e), die zur Abschätzung der Temperatur des unverbrannten Gasgemisches am oberen Kompressionstotpunkt der Brennkammer (14) eingerichtet ist; undeine Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit (77f), die zur Berechnung der erforderlichen Einlassmenge eingerichtet ist, bei der es sich um die Luftmenge handelt, die im Filterregenerationssteuermodus in der Brennkammer (14) erforderlich ist, wobeidie angeforderte Einlassmenge so eingestellt ist, dass ein Schätzwert der Temperatur des unverbrannten Gasgemisches, der von der Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit (77e) abgeschätzt wird, niedriger als der vorhergesagte Wert der Selbstzündungstemperatur des unverbrannten Gasgemisches ist, unddie Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit (77b) dazu eingerichtet ist, dass sie basierend auf dem von der Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit (77f) berechneten Wert der angeforderten Einlassmenge mindestens eines der Folgenden steuert: das Maß des Hubs; den Betätigungswinkel; eine Öffnungs- und Schließzeit des Lufteinlassventils (20a).

Description

  • [Gebiet der Technik]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor, das dazu eingerichtet ist, Partikel in dem von einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs abgegebenen Abgas mittels eines Filters zu sammeln, wobei das Abgasreinigungssystem weiterhin so eingerichtet ist, dass es die auf dem Filter angesammelten Partikel verbrennt und eliminiert, um den Filter zu regenerieren, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • [Stand der Technik]
  • Von einem Verbrennungsmotor wie einem Benzinmotor, einem Dieselmotor oder dergleichen abgegebenes Abgas enthält Partikel (Particulate Matter, PM) wie Ruß, lösliche organische Fraktionen (Soluble Organic Fractions, SOFs), Sulfat (ein Schwefeloxid) und/oder dergleichen. Abgas enthält schädliche Substanzen wie Kohlenwasserstoffe (Hydrocarbons, HC), Kohlenmonoxid (CO), Stickstoffoxide (NOx) und/oder dergleichen. Aus diesem Grund verfügt ein Fahrzeug wie insbesondere ein Automobil über eine darin montierte Abgasreinigungsvorrichtung, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, im Abgas enthaltene Partikel, schädliche Substanzen und/oder dergleichen zu vermindern.
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung umfasst einen Filter, der dazu eingerichtet ist, Partikel in Abgas zu sammeln, wie ein Benzinpartikelfilter (Gasoline Particulate Filter, GPF), ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder dergleichen. Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst einen Katalysator, der dazu eingerichtet ist, schädliche Substanzen im Abgas zu oxidieren, wie ein Oxidationskatalysator, ein Dreiwegekatalysator oder dergleichen. Der Katalysator ist relativ zum Filter überwiegend auf der im Abgasstrom vorgelagerten Seite angeordnet. Wenn sich jedoch vom Filter gesammelte Partikel ansammeln, kann der Filter verstopfen. Zum Regenerieren des Filters durch ein Auflösen der Filterverstopfung sind demgemäß verschiedene Filterregenerationstechniken bekannt, bei denen auf dem Filter angesammelte Partikel durch Verbrennung entfernt werden.
  • Gemäß einem Beispiel der Filterregenerationstechniken wird Kraftstoff zusätzlich in das Innere eines Zylinders eingespritzt, während ein Auslassventil bei einem Auslassprozess offen ist, und dadurch wird unverbrannter Kraftstoff einem einen Katalysator trägernden Filter zugeführt, wodurch eine Oxidationsreaktion mit dem Katalysator erfolgt, die Temperatur des dem Filter zugeführten Gases durch die Oxidationswärme erhöht wird, und als Ergebnis die Partikel auf dem Filter verbrannt und eliminiert werden. Im Beispiel der Filterregenerationstechniken gibt es einen Fall, in dem der Kraftstoff in der zweiten Hälfte eines Verbrennungstakts (Arbeitstakt) zusätzlich in den Zylinder eingespritzt werden kann. (Siehe beispielsweise JP 2004- 340 070 A insbesondere die Absätze [0059] und [0060]).
  • Die Druckschrift DE 10 2018 114 753 A1 , welche nach dem Prioritätstag der vorliegenden Patentanmeldung veröffentlicht wurde, beschreibt ein gattungsgemäßes System.
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • [Technische Aufgabe]
  • Jedoch kann in einem Fall, in dem der Kraftstoff während des Auslassprozesses zusätzlich eingespritzt wird, wie in dem obigen Beispiel der Filterregenerationstechnik beschrieben, der Kraftstoff den Katalysator unmittelbar nach seiner Einspritzung in einem Tröpfchenzustand erreichen. In diesem Fall wird im Katalysator möglicherweise keine ausreichende Oxidationsreaktion erreicht. Als Folge können schädliche Substanzen durch den Filter hindurchtreten und anschließend aus dem Auspuffrohrabschnitt eines Schalldämpfers in die Luft freigesetzt werden. Weiterhin trifft der Kraftstoff im Tröpfchenzustand nicht gleichmäßig auf den Katalysator auf, sodass die Temperatur des Katalysators lokal erhöht werden kann. Als Folge kann ein Teil des Katalysators durch Schmelzen oder dergleichen beschädigt werden. Aufgrund der lokalen Temperaturerhöhung des Katalysators wird der Filter möglicherweise nicht wirksam regeneriert.
  • Insbesondere ist mit Hinsicht auf direkteinspritzende Benzinmotoren und Dieselmotoren, bei denen der Kraftstoff direkt in die Zylinder eingespritzt wird, wenn der Kraftstoff wie im oben beschriebenen Beispiel der Filterregenerationstechniken ab der zweiten Hälfte des Verbrennungstakts zusätzlich in den Zylinder eingespritzt wird, die Abgastemperatur (Katalysatortemperatur) bei der Fahrt mit mittlerer bis hoher Last so hoch, dass die Abgastemperatur so erhöht werden kann, dass der Ruß durch die kleine Kraftstoffmenge verbrannt wird. Andererseits ist die Abgastemperatur bei der Fahrt mit niedriger Last so gering, dass die Kraftstoffmenge, die zusätzlich eingespritzt wird, um die Abgastemperatur zum Verbrennen des Rußes zu erhöhen, zunimmt. Aus diesem Grund kann das Kraftstoffeffizienzverhalten bei der Fahrt mit niedriger Last verschlechtert sein. Darüber hinaus kann ein Teil des Kraftstoffs, der ab der zweiten Hälfte des Verbrennungstakts in den Zylinder eingespritzt wird, im Zylinder verbrannt werden. Weil der Kraftstoff zum Erhöhen der Abgastemperatur in diesem Fall geringer ist, muss weiterhin Kraftstoff eingespritzt werden, um die verminderte Verbrennung auszugleichen, und als Folge kann das Kraftstoffeffizienzverhalten stark reduziert sein.
  • Weiterhin kann eine große Menge des in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffs an einer Zylinderlaufbuchsenwand haften. Daher kann der Kraftstoff, der durch einen Endspalt eines Kolbenrings leckt, Kraftstoff, der bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens nicht von einer äußeren Umfangsfläche des Kolbenrings und/oder dergleichen abgestreift wird, in das Kurbelgehäuse fließen. Folglich können eine Ölverdünnung erfolgen, Schmierungsprobleme auftreten und eine frühzeitige Verschlechterung der Ölleistung erfolgen. Wenn der Kolben sich nach oben bewegt, kann der Kolbenring ein Ansammeln des an der Zylinderlaufbuchsenwand haftenden Kraftstoffs in einem Spaltabschnitt am äußeren Umfang des Kolbens bewirken. Der Kraftstoff, der sich im oben beschriebenen Spaltabschnitt ansammelt, vermischt sich nicht leicht mit Frischluft und kann daran gehindert sein, die Vergasung des Kraftstoffs und dessen Zerstäubung zu fördern.
  • Demgemäß ist es im oben beschriebenen Beispiel der Filterregenerationstechniken schwierig, die Filterregeneration während der Fahrt mit niedriger Last durchzuführen. Wenn ein solcher Zustand beispielsweise durch eine Fahrt in einem städtischen Gebiet oder dergleichen für einen langen Zeitraum beibehalten wird, erfolgt eine übermäßige Ansammlung von Partikeln, und schlimmstenfalls kann eine Fortsetzung der Fahrt schwierig sein.
  • In Anbetracht dieser Gegebenheiten ist bei dem zum Regenerieren des Filters eingerichteten Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor gewünscht, dass der Ausstoß von schädlichen Substanzen reduziert, eine Schädigung des Katalysators während der Filterregeneration verhindert, der Filter effizient regeneriert und eine Verschlechterung der Kraftstoffleistung und der Ölschmierleistung verhindert werden.
  • [Technische Lösung]
  • Zur Lösung der Probleme umfasst ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1. Das Abgasreinigungssystem umfasst einen Verbrennungsmotor, der in einem Fahrzeug montiert ist; und eine Reinigungsvorrichtung, die Abgas des Verbrennungsmotors reinigt, wobei der Verbrennungsmotor Folgendes aufweist: einen Zylinder; ein Lufteinlassventil, das zum Öffnen und Schließen des Lufteinlasskanals eingerichtet ist; ein Auslassventil, das zum Öffnen und Schließen eines Auslasskanals, die mit der Brennkammer kommuniziert, eingerichtet ist; und einen Injektor, der zum Zuführen eines Kraftstoffs zur Brennkammer eingerichtet ist, wobei der Verbrennungsmotor zu einer Kompressionszündung in der Brennkammer eingerichtet ist, wobei die Reinigungsvorrichtung Folgendes aufweist: einen Katalysator, der zum Oxidieren einer schädlichen Substanz im Abgas eingerichtet ist; und einen Filter, der im Abgasstrom auf einer dem Katalysator nachgelagerten Seite angeordnet und zum Sammeln von Partikeln im Abgas eingerichtet ist, wobei das Abgasreinigungssystem dazu eingerichtet ist, den Filter durch Verbrennen und Eliminieren der auf dem Filter angesammelten Partikel zu regenerieren, wobei es Oxidationswärme nutzt, die durch In-Kontakt-Bringen von unverbranntem Gasgemisch und dem Katalysator erzeugt wird, wobei das unverbrannte Gasgemisch dem Inneren der Brennkammer durch den Lufteinlasskanal zugeführte Luft und dem Inneren der Brennkammer vom Injektor zugeführten Kraftstoff enthält, und wobei das Abgasreinigungssystem Folgendes umfasst: entweder eine Verzögerungs-Beurteilungseinheit, die zur Beurteilung, ob das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet oder nicht, eingerichtet ist, oder eine Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit, die so eingerichtet ist, dass sie beurteilt, ob der Zylinder sich in einem Abschaltzustand, in dem wenigstens das Auslassventil geschlossen ist, befindet oder nicht; eine Regenerations-Beurteilungseinheit, die zur Beurteilung eingerichtet ist, ob es erforderlich ist, den Filter zu regenerieren oder nicht; eine Regenerations-Anweisungseinheit, die dazu eingerichtet ist, dass sie die Durchführung einer Filterregenerationssteuerung für den Zylinder entweder dann anweist, wenn die Verzögerungs-Beurteilungseinheit bestimmt, dass das Fahrzeug sich im Verzögerungszustand befindet, oder wenn die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit bestimmt, dass der Zylinder sich im Abschaltzustand befindet, wobei zusätzlich dazu die Regenerations-Beurteilungseinheit bestimmt, dass eine Regeneration des Filters erforderlich ist; eine Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, das Lufteinlassventil so zu steuern, dass die Luft der Brennkammer zugeführt wird, während die Strömungsmenge der Luft so eingestellt wird, dass die Kompressionszündung in der Brennkammer in einem Filterregenerationssteuermodus, in dem die Regenerations-Anweisungseinheit die Durchführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder angewiesen hat, verhindert wird; eine Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, dass der Injektor im Filterregenerationssteuermodus so gesteuert wird, dass der Kraftstoff der Brennkammer während eines Zeitraums zugeführt wird, in dem ein Kolben im Zylinder in einer Kraftstoffsprührichtung zwischen dem Injektor und einer Laufbuchsenwand des Zylinders angeordnet ist; und eine Regenerationszweck-Auslasssteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, das Auslassventil zu öffnen, so dass im Filterregenerationssteuermodus das unverbrannte Gasgemisch dem Katalysator durch den Auslasskanal zugeführt wird, wobei dieses unverbrannte Gasgemisch für einen vorbestimmten Zeitraum in der Brennkammer gehalten worden ist, in dem sowohl das Lufteinlassventil als auch das Auslassventil geschlossen sind und die Kompressionszündung verhindert ist. Es umfasst des Weiteren eine Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit und eine Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit, deren Arbeitsweise und weiter unten im Detail beschrieben wird.
  • [Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
  • Beim Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor können nach einem Aspekt der Ausstoß von schädlichen Substanzen reduziert, eine Schädigung des Katalysators während der Filterregeneration verhindert, der Filter effizient regeneriert und eine Reduzierung der Kraftstoffleistung und der Ölschmierleistung verhindert werden.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine schematische Ansicht, in der ein Abgasreinigungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt ist.
    • [2] 2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Teils eines Dieselmotors und einer Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • [3] 3 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Scavenging-Beurteilungseinheit in der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • [4] 4A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Lastgrenzenkennfeld veranschaulicht, das in der Scavenging-Beurteilungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform in einem Fall verwendet wird, in dem die Motorwassertemperatur sich auf einem mittleren Niveau befindet, und 4B ist ein Diagramm, das ein Beispiel für dasselbe Kennfeld in einem Fall veranschaulicht, in dem die Motorwassertemperatur sich auf einem hohen Niveau befindet.
    • [5] 5 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Scavenging-Steuereinheit der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • [6] 6 ist ein Konfigurationsdiagramm einer ersten Beurteilungseinheit der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • [7] 7 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Regenerations-Steuereinheit der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • [8] 8 ist ein Konfigurationsdiagramm einer zweiten Beurteilungseinheit der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • [9] 9 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels für Steuerungen des Abgasreinigungssystems gemäß der ersten Ausführungsform.
    • [10] 10 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels für Steuerungen im Abgasreinigungssystem gemäß der ersten Ausführungsform in einem Fall, in dem der Dieselmotor in einem mittleren bis hohen Lastzustand verzögert wird.
    • [11] 11 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels für Steuerungen im Abgasreinigungssystem gemäß der ersten Ausführungsform in einem Fall, in dem der Dieselmotor in einem niedrigen Lastzustand verzögert wird.
    • [12] 12 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels für Steuerungen des Abgasreinigungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • [13] 13 ist eine schematische Ansicht, die einen Abschnitt um einen Zylinderkopf eines direkteinspritzenden Benzinmotors eines Abgasreinigungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Abgasreinigungssysteme (hiernach einfach als „Reinigungssystem“ bezeichnet) gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform sind unten beschrieben. Die Reinigungssysteme gemäß dieser Ausführungsformen finden Anwendung bei Verbrennungsmotoren, insbesondere Viertakt-Hubkolbenmotoren, die in Fahrzeugen wie Automobilen montiert sind, um diese anzutreiben. Insbesondere finden die Reinigungssysteme gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform Anwendung bei Dieselmotoren von Fahrzeugen, und das Reinigungssystem gemäß der dritten Ausführungsform findet Anwendung bei einem direkteinspritzenden Benzinmotor (hiernach „Motor mit Direkteinspritzung“).
  • (Erste Ausführungsform)
  • Es wird ein Reinigungssystem für einen Dieselmotor gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
  • (Übersicht über das Reinigungssystem)
  • Eine Übersicht über das Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform ist unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das Reinigungssystem weist Folgendes auf: einen Dieselmotor 1; einen Ansaugtrakt 2, durch den dem Dieselmotor 1 zuzuführende Luft hindurchtritt; und einen Abgastrakt 3, durch den aus dem Dieselmotor 1 abzuführendes Abgas hindurchtritt. In 1 ist ein durch den Ansaugtrakt 2 strömender Luftstrom durch die Pfeile F1 gekennzeichnet, und der durch den Abgastrakt 3 strömende Abgasstrom ist durch den Pfeil F2 gekennzeichnet. Obwohl dies in den Figuren nicht speziell dargestellt ist, sind im Dieselmotor 1 mehrere Zylinder 11 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Querschnitt eines der mehreren Zylinder 11 im Dieselmotor 1 in 1 schematisch dargestellt ist. Darüber hinaus kann der Dieselmotor auch so eingerichtet sein, dass er einen Zylinder hat.
  • Das Reinigungssystem weist eine Reinigungsvorrichtung 4 auf, die Abgas aus dem Dieselmotor 1 reinigt. Die Reinigungsvorrichtung 4 weist Folgendes auf: einen Oxidationskatalysator 41, der schädliche Substanzen im Abgas wie Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid oxidieren kann; und einen Partikelfilter 42, der Partikel wie Ruß, SOF und Sulfate im Abgas sammeln kann (hiernach einfach als „Filter“ bezeichnet). Der Oxidationskatalysator 41 ist auf der dem Filter 42 im Abgasstrom vorgelagerten Seite angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Reinigungsvorrichtung anstelle des Oxidationskatalysators einen Dreiwegekatalysator aufweisen kann, der schädliche Substanzen im Abgas, wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und/oder Stickoxide, oxidieren und reduzieren kann.
  • Das Reinigungssystem weist eine Steuervorrichtung 5 auf, die zumindest den Dieselmotor 1 steuern kann. Das Reinigungssystem ist so eingerichtet, dass es unter der Steuerung der Steuervorrichtung 5 die auf dem Filter 42 angesammelten Partikel durch Verbrennen entfernt, wobei es Oxidationswärme nutzt, die erzeugt worden ist, wenn im Dieselmotor 1 gebildetes unverbranntes Gasgemisch in Kontakt mit dem Oxidationskatalysator 41 tritt, sodass der Filter 42 regeneriert wird.
  • (Details des Dieselmotors, des Ansaugtrakts und des Abgastrakts)
  • Unter Bezugnahme auf 1 werden der Dieselmotor 1, der Ansaugtrakt 2 und der Abgastrakt 3 detailliert beschrieben. Eine zylindrische Laufbuchsenwand 11a ist an einem inneren Umfang jedes Zylinders 11 des Dieselmotors 1 angeordnet. Der Dieselmotor 1 weist Folgendes auf: einen Kolben 12, der innerhalb jedes Zylinders 11 so eingerichtet ist, dass er in dessen Axialrichtung hin- und herbewegbar ist; und einen Zylinderkopf 13, der auf einer oberen Abschnittsseite jedes Zylinders 11 angeordnet ist. Die Laufbuchsenwand 11a des Zylinders 11, der Kolben 12 und der Zylinderkopf 13 definieren eine Brennkammer 14. Der Kolben 12 weist Folgendes auf: einen Bodensteg 12a, der seinen oberen Abschnitt bildet; und einen Kolbenring 12b, der auf einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens 12 angeordnet ist. Die Laufbuchsenwand 11a des Zylinders 11, der Bodensteg 12a des Kolbens 12 und sein Kolbenring 12b definieren einen Spaltabschnitt 11 b.
  • Der Dieselmotor 1 weist auch Folgendes auf: ein Kurbelgehäuse 15, das auf einer unteren Abschnittsseite der mehreren Zylinder 11 angeordnet ist; und eine Kurbelwelle 16, die in einer Kurbelwellenkammer 15a im Kurbelgehäuse 15 angeordnet ist. Die Kurbelwelle 16 kann sich um eine Kurbelwellenachse 16a drehen, die sich in ihrer Längsrichtung erstreckt. Jeder Kolben 12 ist über eine Pleuelstange 17 mit der Kurbelwelle 16 verbunden. Der Dieselmotor 1 weist mehrere Pleuelstangen 17 auf, die jeweils den mehreren Kolben 12 zugeordnet sind. Im Dieselmotor 1 wird die Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 12 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 16 umgewandelt.
  • Der Ansaugtrakt 2 umfasst einen Ansaugkrümmer, der mehrere lufteinlassseitige verzweigte Rohre 2a aufweist, die jeweils den mehreren Zylindern 11 zugeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass in 1 nur ein Querschnitt eines der lufteinlassseitigen verzweigten Rohre 2a schematisch dargestellt ist. Der Ansaugtrakt 2 umfasst weiterhin ein lufteinlassseitiges Sammelrohr 2b, das in dem (durch die Pfeile F1 veranschaulichten) Luftstrom auf einer dem lufteinlassseitigen verzweigten Rohr 2a vorgelagerten Seite angeordnet ist. Die durch den Ansaugtrakt 2 hindurchtretende Luft tritt durch das lufteinlassseitige Sammelrohr 2b und wird dann auf die mehreren lufteinlassseitigen verzweigten Rohren 2a verteilt. Der Ansaugkrümmer ist an einer Endseite des Ansaugtrakts 2 in dessen Längsrichtung angeordnet. Der Ansaugtrakt 2, insbesondere ein Ende des lufteinlassseitigen verzweigten Rohrs 2a in seiner Längsrichtung, ist mittels eines Lufteinlasskanals 18 mit einer Lufteinlassöffnung 13a des Zylinderkopfes 13 des Dieselmotors 1 verbunden. Die Luft wird vom Ansaugtrakt 2 durch den Lufteinlasskanal 18 der Brennkammer 14 zugeführt.
  • Der Abgastrakt 3 umfasst einen Auslasskrümmer, der mehrere auslassseitige verzweigte Rohre 3a aufweist, die jeweils den mehreren Zylindern 11 zugeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass in 1 nur ein Querschnitt eines der auslassseitigen verzweigten Rohre 3a schematisch dargestellt ist. Der Abgastrakt 3 umfasst weiter ein auslassseitiges Sammelrohr 3b, das in dem (durch den Pfeil F2 veranschaulichten) Abgasstrom auf einer dem auslassseitigen verzweigten Rohr 3a nachgelagerten Seite angeordnet ist. Das durch den Abgastrakt 3 hindurchtretende Abgas tritt durch die mehreren auslassseitigen verzweigten Rohre 3a und wird dann am auslassseitigen Sammelrohr 3b gesammelt. Der Auslasskrümmer ist an einer Endseite des Abgastrakts 3 in dessen Längsrichtung angeordnet. Der Abgastrakt 3, insbesondere ein Ende des auslassseitigen verzweigten Rohrs 3a in seiner Längsrichtung, ist über den Auslasskanal 19 mit einer Auslassöffnung 13b des Zylinderkopfes 13 verbunden, und das Abgas wird von der Brennkammer 14 durch den Auslasskanal 19 dem Abgastrakt 3 zugeführt. Ein (in den Figuren nicht dargestellter) Schalldämpfer ist an der anderen Endseite des Abgastrakts 3 in dessen Längsrichtung angeordnet, und ein (in den Figuren nicht dargestellter) Auspuffrohrabschnitt des Schalldämpfers ist am anderen Ende des Abgastrakts 3 in dessen Längsrichtung angeordnet. Die Reinigungsvorrichtung 4 ist an einem Zwischenabschnitt des Abgastrakts 3 in dessen Längsrichtung angeordnet, und ihre Details werden weiter unten beschrieben.
  • Der Dieselmotor 1 umfasst Folgendes: einen beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20, der ein Lufteinlassventil 20a aufweist, das an dem Lufteinlasskanal 18 jedes Zylinders 11 angeordnet ist; und einen beweglichen Auslassventilmechanismus 21, der ein Auslassventil 21a aufweist, das an dem Auslasskanal 19 jedes Zylinders 11 angeordnet ist.
  • Der bewegliche Lufteinlassventilmechanismus 20 ist so eingerichtet, dass er das Lufteinlassventil 20a zwischen einem geöffneten Zustand, in dem der Lufteinlasskanal 18 geöffnet ist, sodass Luft hindurchtreten kann, und einem geschlossenen Zustand verlagert, in dem der Lufteinlasskanal 18 geschlossen ist, sodass ein Hindurchtreten von Luft verhindert wird. Der bewegliche Lufteinlassventilmechanismus 20 weist einen (in den Figuren nicht dargestellten) Nocken auf, der sich dreht, sodass er das Maß des Hubs des Lufteinlassventils 20a einstellen kann. Beispielsweise kann der bewegliche Lufteinlassventilmechanismus 20 von einem Magnetventiltyp sein. In diesem Fall dient der Nocken zur Steuerung des Hydraulikdrucks, der zum Öffnen und Schließen des Lufteinlassventils 20a verwendet wird. In einem anderen Beispiel kann der bewegliche Lufteinlassventilmechanismus 20 so eingerichtet sein, dass er das Lufteinlassventil 20a öffnet und schließt, indem er eine durch das Drehen des Nockens zum Lufteinlassventil 20a erzeugte Kraft überträgt.
  • Der bewegliche Auslassventilmechanismus 21 ist so eingerichtet, dass er das Auslassventil 21a zwischen einem geöffneten Zustand, in dem der Auslasskanal 19 geöffnet ist, sodass Abgas hindurchtreten kann, und einem geschlossenen Zustand verlagert, in dem der Auslasskanal 19 geschlossen ist, sodass ein Hindurchtreten des Abgases verhindert wird. Der bewegliche Auslassventilmechanismus 21 weist einen (in den Figuren nicht dargestellten) Nocken auf, der sich dreht, sodass er das Maß des Hubs des Auslassventils 21a einstellt. Beispielsweise kann der bewegliche Auslassventilmechanismus 21 ebenfalls von einem Magnetventiltyp sein. In diesem Fall dient der Nocken zur Steuerung des Hydraulikdrucks, der zum Öffnen und Schließen des Auslassventils 21a verwendet wird. In einem anderen Beispiel kann der bewegliche Auslassventilmechanismus 21 so eingerichtet sein, dass er das Auslassventil 21a öffnet und schließt, indem er eine durch das Drehen des Nockens zum Auslassventil 21a erzeugte Kraft überträgt.
  • Der Dieselmotor 1 weist einen Injektor 22 vom Dieseltyp auf, der es ermöglicht, dass Kraftstoff direkt in die Brennkammer 14 jedes Zylinders 11 eingespritzt wird. Der Injektor 22 ist am Zylinderkopf 13 angebracht. Insbesondere kann der Injektor 22 am Zylinder 11 an der äußeren Peripherie in Bezug auf den Lufteinlasskanal 18 angeordnet sein. Eine Drosselklappe 23 ist in der Mitte des Ansaugtrakts 2 in dessen Längsrichtung angeordnet. Die Drosselklappe 23 kann die Strömungsmenge der Luft einstellen, die vom Ansaugtrakt 2 durch den Lufteinlasskanal 18 der Brennkammer 14 zugeführt wird.
  • Der Dieselmotor 1 weist weiterhin einen Turbolader 24 auf, der so eingerichtet ist, dass er den Druck der durch den Ansaugtrakt 2 hindurchtretenden Luft erhöht. In dieser Ausführungsform ist der Turbolader 24 so eingerichtet, dass er unter Verwendung des durch den Abgastrakt 3 hindurchtretenden Abgasstroms angetrieben wird. Der Turbolader kann aber so eingerichtet sein, dass er von einem Ausgang des Dieselmotors, einem Motor und/oder dergleichen angetrieben wird.
  • Wenn der Dieselmotor 1 - wie in dieser Ausführungsform - ein Viertakter ist, erfolgen in einem einzelnen Verbrennungszyklus in dieser Reihenfolge ein Ansaugtakt, ein Verdichtungstakt, ein Verbrennungstakt, ein Ausstoßtakt. In einem einzelnen Verbrennungszyklus dreht die Kurbelwelle 16 sich zweimal. Aus diesem Grund ändert sich der Kurbelwinkel in einem einzelnen Verbrennungszyklus im Wesentlichen um 720°, und beim Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Verbrennungstakt und beim Ausstoßtakt ändert sich der Kurbelwinkel im Wesentlichen um jeweils 180°.
  • (Details der Reinigungsvorrichtung)
  • Die Reinigungsvorrichtung 4 wird unter Bezugnahme auf 1 ausführlich beschrieben. Die Reinigungsvorrichtung 4 weist ein Reinigungsgehäuse 43 auf, das den oben beschriebenen Oxidationskatalysator 41 und den oben beschriebenen Filter 42 aufnimmt. Das Reinigungsgehäuse 43 ist an einem Zwischenabschnitt im Abgastrakt 3 angeordnet. Darüber hinaus weist der Oxidationskatalysator 41 Öffnungsabschnitte 41a bzw. 41 b auf der vorgelagerten bzw. nachgelagerten Seite auf, die jeweils die im Abgasstrom vorgelagerte bzw. nachgelagerte Seite öffnen. Es ist bevorzugt, dass der Oxidationskatalysator 41 und der Filter 42 in der Abgasströmungsrichtung voneinander getrennt angeordnet sind.
  • In der Reinigungsvorrichtung 4 wird das unverbrannte Gasgemisch auf den Öffnungsabschnitt 41a auf der vorgelagerten Seite des Oxidationskatalysators 41 geblasen, und eine Oxidationsreaktion erfolgt, wenn das unverbrannte Gasgemisch in Kontakt mit dem Oxidationskatalysator 41 tritt. Die Wärme der Oxidationsreaktion bewirkt eine Temperaturerhöhung des durch den Oxidationskatalysator 41 hindurchtretenden Gases, und weiterhin wird das Gas, dessen Temperatur erhöht worden ist, durch den Öffnungsabschnitt 41 b auf der nachgelagerten Seite des Oxidationskatalysators 41 zum Filter 42 geleitet. Wenn das Gas den Filter 42 erreicht, hat das Gas vorzugsweise eine Temperatur erreicht, bei der Partikel, insbesondere auf dem Filter 42 angesammelter Ruß, verbrennen können. Beispielsweise beträgt die Temperatur des den Filter 42 erreichenden Gases vorzugsweise von etwa 600 °C bis etwa 650 °C. Das Gas, dessen Temperatur erhöht worden ist, kann die Partikel, insbesondere Ruß, verbrennen und eliminieren, und als Ergebnis ist der Filter 42 regeneriert.
  • (Details der Steuervorrichtung)
  • Die Steuervorrichtung 5 wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ausführlich beschrieben. Die Steuervorrichtung 5 weist eine Motorsteuerung (Engine Control Unit ECU) 51 auf, bei der es sich um eine Steuereinheit handelt, die zur Steuerung des Dieselmotors 1 eingerichtet ist. Insbesondere umfasst die Motorsteuerung 51 vorzugsweise Folgendes, obwohl dieses nicht in den Figuren dargestellt ist: elektronische Komponenten wie eine CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit), einen RAM (Random Access Memory, Direktzugriffsspeicher), einen ROM (Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher), einen Flash-Speicher, eine Eingabeschnittstelle, eine Ausgabeschnittstelle und/oder dergleichen; eine elektrische Schaltung, in der solche elektronischen Komponenten und/oder dergleichen angeordnet sind; und/oder dergleichen.
  • Die Steuervorrichtung 5 weist einen Gas-Bedienelement-Positionssensor 52 auf, der das Maß des Herunterdrückens eines Gaspedals 6 durch einen Fahrer (hiernach als „Gas-Bedienelement-Position“ bezeichnet) erfassen kann. In dieser Ausführungsform dient der Gas-Bedienelement-Positionssensor 52 als Gas-Bedienelement-Positionserfassungseinheit.
  • Die Steuervorrichtung 5 weist einen Kurbelwinkelsensor 53 auf, der den Kurbelwinkel der Kurbelwelle 16 erfassen kann. Der Kurbelwinkelsensor 53 kann auch die Kurbeldrehzahl der Kurbelwelle 16, d. h. die Motordrehzahl des Dieselmotors 1, bestimmen. In dieser Ausführungsform dient der Kurbelwinkelsensor 53 als Drehzahlerfassungseinheit.
  • Die Steuervorrichtung 5 weist Folgendes auf: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfassen kann; und einen Wassertemperatursensor 55, der die Kühlwassertemperatur des Dieselmotors 1 erfassen kann. Es ist bevorzugt, dass der Wassertemperatursensor 55 beispielsweise an einem (in den Figuren nicht dargestellten) Wassermantel angebracht ist, der im Zylinderkopf 13 angeordnet ist.
  • Die Steuervorrichtung 5 weist auch Folgendes auf: einen Luftmassendurchflusssensor 56, der eine Luftströmungsmenge erfassen kann, unmittelbar bevor sie durch die Drosselklappe 23 hindurchtritt; und einen Drosselklappenpositionssensor 57, der die Position der Drosselklappe 23 erfassen kann. Der Luftmassendurchflusssensor 56 ist in dem Ansaugtrakt 2 auf der der Drosselklappe 23 im Luftstrom vorgelagerten Seite angebracht.
  • Die Steuervorrichtung 5 weist einen Lufteinlassdrucksensor 58 bzw. einen Lufteinlasstemperatursensor 59 auf, die den Druck bzw. die Temperatur von Luft erfassen können, die durch das lufteinlassseitige verzweigte Rohr 2a des Ansaugtrakts 2 hindurchtritt. Der Lufteinlassdrucksensor 58 und der Lufteinlasstemperatursensor 59 sind an jedem der lufteinlassseitigen verzweigten Rohre 2a angeordnet.
  • Die Steuervorrichtung 5 weist auch Folgendes auf: einen lufteinlassseitigen Nockenwinkelsensor 60 zur Erfassung des Nockenwinkels des beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20 (hiernach als „lufteinlassseitiger Nockenwinkel“ bezeichnet); und einen auslassseitigen Nockenwinkelsensor 61 zur Erfassung des Nockenwinkels des beweglichen Auslassventilmechanismus 21 (hiernach als „auslassseitiger Nockenwinkel“ bezeichnet).
  • Die Steuervorrichtung 5 weist einen Abgastemperatursensor 62 auf, der die Temperatur des zwischen dem Auslasskanal 19 und dem Oxidationskatalysator 41 hindurchtretenden Abgases erfassen kann. Der Abgastemperatursensor 62 ist in einer Region zwischen dem Auslasskanal 19 und dem Oxidationskatalysator 41 im Abgastrakt 3 angeordnet. Die Steuervorrichtung 5 weist einen Filtertemperatursensor 63 auf, der die Temperatur des zwischen dem Oxidationskatalysator 41 und dem Filter 42 hindurchtretenden Abgases erfassen kann. Der Filtertemperatursensor 63 ist in einer Region zwischen dem Oxidationskatalysator 41 und dem Filter 42 im Reinigungsgehäuse 43 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass der Filtertemperatursensor 63 am Filter 42 angebracht sein kann. Die Steuervorrichtung 5 weist auch einen Filterdifferenzdrucksensor 64 auf, der die Druckdifferenz des Abgases vor und nach dem Durchleiten durch den Filter 42 erfassen kann.
  • Die Steuervorrichtung 5 ist so eingerichtet, dass das Abgas durch eine interne Abgasrückführung im Dieselmotor 1 zur Brennkammer 14 jedes Zylinders 11 wieder zugeführt werden kann. Wenn der Dieselmotor jedoch eine externe Abgasrückführungs-Vorrichtung aufweist, die so eingerichtet ist, dass das Abgas am Abgastrakt in den Ansaugtrakt zugeführt werden kann, ist die Steuervorrichtung vorzugsweise so eingerichtet, dass das Abgas im Abgastrakt von der externen Abgasrückführungs-Vorrichtung durch den Ansaugtrakt in die Brennkammer jedes Zylinders wieder zugeführt werden kann.
  • (Details der Motorsteuerung)
  • Die Motorsteuerung 51 wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ausführlich beschrieben. Die Motorsteuerung 51 ist mit dem beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20, dem beweglichen Auslassventilmechanismus 21, dem Injektor 22 und der Drosselklappe 23 elektrisch verbunden. Die Motorsteuerung 51 ist mit dem Gas-Bedienelement-Positionssensor 52, dem Kurbelwinkelsensor 53, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54, dem Wassertemperatursensor 55, dem Luftmassendurchflusssensor 56, dem Drosselklappenpositionssensor 57, dem Lufteinlassdrucksensor 58, dem Lufteinlasstemperatursensor 59, dem lufteinlassseitigen Nockenwinkelsensor 60, dem auslassseitigen Nockenwinkelsensor 61, dem Abgastemperatursensor 62, dem Filtertemperatursensor 63 und dem Filterdifferenzdrucksensor 64 elektrisch verbunden. Weiterhin weist die Motorsteuerung 51 Folgendes auf: eine Speichereinheit 51a, die verschiedene Kennfelder, verschiedene Berechnungsformeln und/oder dergleichen speichert, was weiter unten beschrieben ist; und eine Speichereinheit 51b, die verschiedene erfasste Werte, verschiedene berechnete Werte, verschiedene Schätzwerte, verschiedene Grenzwerte und/oder dergleichen speichert, was weiter unten beschrieben ist. Bei der Speichereinheit 51a handelt es sich vorzugsweise um ein ROM oder dergleichen. Bei der Speichereinheit 51b handelt es sich vorzugsweise um ein RAM oder dergleichen.
  • Die Motorsteuerung 51 weist Folgendes auf: eine drehmomentbasierte Steuereinheit 71, die den Dieselmotor 1 drehmomentbasiert steuert; eine Zylinderabschalt-Steuereinheit 72, die für wenigstens einen Zylinder 11 eine Zylinderabschaltsteuerung ausführt; und eine Kraftstoffabsperr-Steuereinheit 73, die für wenigstens einen Zylinder 11 eine Kraftstoffabsperrsteuerung ausführt. Die Motorsteuerung 51 weist auch Folgendes auf: eine Scavenging-Beurteilungseinheit 74, die beurteilt, ob die Durchführung eines Scavengings wenigstens eines Zylinders 11, insbesondere eines Scavenging von Abgas, das von der internen Abgasrückführung (Exhaust Gas Recirculation) wieder einzuführen ist, erforderlich ist; und eine Scavenging-Steuereinheit 75, die eine Scavenging-Steuerung für wenigstens einer Zylinder 11 ausführt. Weiterhin weist die Motorsteuerung 51 Folgendes auf: eine erste Beurteilungseinheit 76, die beurteilt, ob eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist; eine Regenerations-Steuereinheit 77, die für wenigstens einen Zylinder 11 eine Filterregenerationssteuerung ausführt; und eine zweite Beurteilungseinheit 78, die beurteilt, ob eine Fortsetzung der Filterregenerationssteuerung erforderlich ist.
  • (Details der drehmomentbasierten Steuereinheit, der Zylinderabschalt-Steuereinheit und der Kraftstoffabsperr-Steuereinheit)
  • Unter Bezugnahme auf 2 werden die drehmomentbasierte Steuereinheit 71, die Zylinderabschalt-Steuereinheit 72 und die Kraftstoffabsperr-Steuereinheit 73 detailliert beschrieben. Bei der drehmomentbasierten Steuerung, die von der drehmomentbasierten Steuereinheit 71 ausgeführt wird, wird der Dieselmotor 1 so gesteuert, dass ein Zieldrehmoment in Übereinstimmung mit einem Antriebszustand des Fahrzeugs ausgegeben wird. Insbesondere steuert bei der drehmomentbasierten Steuerung die drehmomentbasierte Steuereinheit 71 den beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20, den beweglichen Auslassventilmechanismus 21, der Injektor 22, die Drosselklappe 23 und/oder dergleichen. Im Wesentlichen erfolgen bei der drehmomentbasierten Steuerung in jedem Zylinder 11 die üblichen Verbrennungs-, Auslass-, Lufteinlass- und Kompressionstakte.
  • Bei der von der Zylinderabschalt-Steuereinheit 72 ausgeführten Zylinderabschaltsteuerung erfolgt die Steuerung so, dass sich wenigstens einer der mehreren Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet. Im Abschaltzustand ist beim Zylinder 11 das Lufteinlassventil 20a geschlossen, das Auslassventil 21a geschlossen, die Kraftstoffzufuhr vom Injektor 22 abgeschaltet und die Kompressionszündung in der Brennkammer 14 verhindert. Es sei darauf hingewiesen, dass nur wenigstens das Auslassventil 21a geschlossen sein muss, damit der Zylinder sich im Abschaltzustand befindet. Darüber hinaus kann die Zylinderabschaltsteuerung gleichzeitig mit der drehmomentbasierten Steuerung ausgeführt werden. Insbesondere wird die Zylinderabschaltsteuerung vorzugsweise während der Fahrt mit niedriger Last, im Leerlauf und/oder dergleichen ausgeführt.
  • Bei der Kraftstoffabsperrsteuerung durch die Kraftstoffabsperr-Steuereinheit 73 ist die Einspritzung von Kraftstoff aus dem Injektor 22 in wenigstens einen der mehreren Zylinder 11 abgeschaltet.
  • (Details der Scavenging-Beurteilungseinheit)
  • Die Scavenging-Beurteilungseinheit 74 wird unter Bezugnahme auf die 3, 4A und 4B ausführlich beschrieben. Wie in 3 dargestellt ist, weist die Scavenging-Beurteilungseinheit 74 eine Last-Berechnungseinheit 74a auf, welche die Motorlast (%) des Dieselmotors 1 berechnet. Zur Berechnung der Motorlast ist es beispielsweise bevorzugt, wenigstens einen erfassten Wert der mittels des Gas-Bedienelement-Positionssensors 52 erhaltenen Gas-Bedienelement-Position (hiernach einfach als „erfasster Wert der Gas-Bedienelement-Position“ bezeichnet) und einen erfassten Wert ω der mittels des Kurbelwinkelsensors 53 erhaltenen Motordrehzahl (hiernach einfach als „erfasster Wert der Motordrehzahl“ bezeichnet) zu verwenden. Wie in den 3, 4A und 4B veranschaulicht ist, weist die Scavenging-Beurteilungseinheit 74 eine Lastzustandseinstelleinheit 74b auf, die einen Bereich W1 mittlerer bis hoher Last zur Bestimmung eines mittleren bis hohen Lastzustands und einen Bereich W2 niedriger Last zur Bestimmung eines niedrigen Lastzustands basierend auf der Drehzahl des Dieselmotors 1 und der Last des Dieselmotors 1 einstellt. Der Bereich W1 mittlerer bis hoher Last befindet sich in einem Lastbereich, der höher als derjenige des Bereichs W2 niedriger Last ist, und der Bereich W1 mittlerer bis hoher Last und der Bereich W2 niedriger Last grenzen aneinander an.
  • Die Lastzustandseinstelleinheit 74b ist so eingerichtet, dass sie den Bereich W1 mittlerer bis hoher Last schmaler und den Bereich W2 niedriger Last breiter macht, wenn ein erfasster Wert der mittels des Wassertemperatursensors 55 erhaltenen Motorwassertemperatur (hiernach einfach als „erfasster Wert der Motorwassertemperatur“ bezeichnet) zunimmt. Hier bewegt sich eine Grenze E zwischen dem Bereich W1 mittlerer bis hoher Last und dem Bereich W2 niedriger Last vorzugsweise zu einer Seite, auf der die Motorlast höher ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Bereich W1 mittlerer bis hoher Last und der Bereich W2 niedriger Last in 4A eingestellt werden, wenn der erfasste Wert der Motorwassertemperatur in einem mittleren Niveau von 60 °C oder darüber und von 80 °C oder darunter liegt, und der Bereich W1 mittlerer bis hoher Last und der Bereich W2 niedriger Last in 4B eingestellt werden, wenn der erfasste Wert der Motorwassertemperatur höher als 80 °C liegt.
  • Wie in 3 dargestellt ist, weist die Scavenging-Beurteilungseinheit 74 wiederum eine Last-Beurteilungseinheit 74c auf, die beurteilt, ob der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand oder einem niedrigen Lastzustand befindet. Wenn der Motorlastzustand, der basierend auf dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl und einem mittels der Last-Berechnungseinheit 74a erhaltenen berechneten Wert N der Motorlast (hiernach einfach als „berechneter Wert der Motorlast“ bezeichnet) bestimmt wird, sich im Bereich W1 mittlerer bis hoher Last befindet, bestimmt die Last-Beurteilungseinheit 74c, dass der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet. Wenn der Motorlastzustand sich andererseits im Bereich W2 niedriger Last befindet, bestimmt die Last-Beurteilungseinheit 74c, dass der Dieselmotor 1 sich in einem niedrigen Lastzustand befindet. Wenn der Motorlastzustand sich beispielsweise nicht im Bereich W1 mittlerer bis hoher Last befindet, kann die Last-Beurteilungseinheit 74c bestimmen, dass der Motorlastzustand sich im Bereich W2 niedriger Last befindet.
  • Die Scavenging-Beurteilungseinheit 74 weist eine Scavenging-Anweisungseinheit 74d auf, die eine Anweisung zur Ausführung der Scavenging-Steuerung für wenigstens einen Zylinder 11 ausgibt, wenn die Last-Beurteilungseinheit 74c bestimmt, dass der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand in einem Zustand befindet, in dem Anforderungen an die Ausgabe der Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung erfüllt sind, wie weiter unten beschrieben ist. Wenn die Scavenging-Anweisungseinheit 74d eine Anweisung zur Ausführung der Scavenging-Steuerung ausgibt, geht der Dieselmotor 1 von einem drehmomentbasierten Steuermodus in einen Scavenging-Steuermodus über, und die Scavenging-Steuereinheit 75 führt für wenigstens einen Zylinder 11 die Scavenging-Steuerung aus. Wenn die Last-Beurteilungseinheit 74c andererseits bestimmt, dass der Dieselmotor 1 sich in einem niedrigen Lastzustand in einem Zustand befindet, in dem die Anforderungen für die Ausgabe der Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung erfüllt sind, wie unten beschrieben ist, gibt die Scavenging-Anweisungseinheit 74d die Anweisung zur Ausführung der Scavenging-Steuerung nicht aus.
  • (Details der Scavenging-Steuereinheit)
  • Die Scavenging-Steuereinheit 75 wird unter Bezugnahme auf 5 ausführlich beschrieben. Die Scavenging-Steuereinheit 75 führt die Scavenging-Steuerung so aus, dass der Lufteinlass in die und der Auslass aus der Brennkammer 14 wenigstens eines der Zylinder 11 für wenigstens einen Verbrennungszyklus durchgeführt werden, während Kraftstoff der Brennkammer 14 nicht zugeführt wird.
  • Die Ausführungsdauer des Scavenging-Steuermodus wird vorzugsweise in Übereinstimmung mit den Zuständen des Dieselmotors 1 und der Reinigungsvorrichtung 4 bestimmt. Insbesondere ist die Ausführungsdauer des Scavenging-Steuermodus vorzugsweise in Übereinstimmung mit den Zuständen des Dieselmotors 1 und der Reinigungsvorrichtung 4 änderbar. Beispielsweise kann es sich bei der Ausführungdauer des Scavenging-Steuermodus um einen Zeitraum handeln, in dem ein erfasster Wert der Filtertemperatur, der mittels des Filtertemperatursensors 63 erhalten wird (hiernach einfach als „erfasster Filtertemperaturwert“ bezeichnet), eine für die Regeneration des Filters 42 geeignete Temperatur sein kann. Beispielsweise kann die zum Regenerieren des Filters 42 geeignete Temperatur von etwa 600 °C bis etwa 650 °C reichen. Darüber hinaus beträgt die Ausführungsdauer des Scavenging-Steuermodus vom Standpunkt der Minimierung der Ausführungsdauer her vorzugsweise einen Verbrennungszyklus. Die Ausführungsdauer ist jedoch nicht auf einen Verbrennungszyklus begrenzt, sondern kann vom Standpunkt der Durchführung eines ausreichenden Scavenging aus zwei oder mehr Verbrennungszyklen betragen. Es ist jedoch auch möglich, die Ausführungsdauer des Scavenging-Steuermodus vorher einzustellen.
  • Die Scavenging-Steuereinheit 75 weist Folgendes auf: eine Scavenging-Drosselklappensteuereinheit 75a, welche die Drosselklappe 23 im Scavenging-Steuermodus steuern kann; eine Scavenging-Lufteinlasssteuereinheit 75b, die den beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20 im Scavenging-Steuermodus steuern kann; eine Scavenging-Auslasssteuereinheit 75c, die den beweglichen Auslassventilmechanismus 21 im Scavenging-Steuermodus steuern kann; und eine Scavenging-Injektorsteuereinheit 75d, die der Injektor 22 im Scavenging-Steuermodus steuern kann.
  • Die Scavenging-Drosselklappensteuereinheit 75a stellt die Klappenposition der Drosselklappe 23 so ein, dass Luft der Brennkammer 14 des Zylinders 11 mit einer Strömungsmenge zugeführt wird, die so eingestellt ist, dass sie für das Scavenging im Scavenging-Steuermodus geeignet ist. Die Einstellung der Klappenposition erfolgt vorzugsweise basierend auf einem erfassten Wert der Strömungsmenge der Luft, der mittels des Luftmassendurchflusssensors 56 erhalten wird (hiernach als „erfasster Wert der Lufteinlassströmungsmenge“ bezeichnet), und einem erfassten Wert der Klappenposition, der mittels des Drosselklappenpositionssensors 57 erhalten wird (hiernach als „erfasster Wert der Klappenposition“ bezeichnet).
  • Die Scavenging-Lufteinlasssteuereinheit 75b steuert den beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20 so, dass das Lufteinlassventil 20a im Scavenging-Steuermodus im Ansaugtakt geöffnet wird. Hier werden das Maß des Hubs, der Betätigungswinkel und die Öffnungs- und Schließzeit des Lufteinlassventils 20a vorzugsweise so gesteuert, dass Luft der Brennkammer 14 des Zylinders 11 mit einer Strömungsmenge zugeführt wird, die so eingestellt wurde, dass sie für das Scavenging geeignet ist.
  • Die Scavenging-Auslasssteuereinheit 75c steuert den beweglichen Auslassventilmechanismus 21 so, dass das Auslassventil 21a im Scavenging-Steuermodus im Ausstoßtakt geöffnet wird. Hier werden das Maß des Hubs, der Betätigungswinkel und die Öffnungs- und Schließzeit des Auslassventils 21a vorzugsweise so gesteuert, dass das Abgas von der Brennkammer 14 des Zylinders 11 dem Abgastrakt 3 mit einer Strömungsmenge zugeführt wird, die im Voraus so eingestellt worden ist, dass sie für das Scavenging geeignet ist.
  • Die Scavenging-Injektorsteuereinheit 75d steuert den Injektor 22 im Scavenging-Steuermodus so, dass die Kraftstoffzufuhr zur Brennkammer 14 des Zylinders 11 abgeschaltet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kompressionszündung in der Brennkammer 14 im Scavenging-Steuermodus verhindert ist.
  • (Details der ersten Beurteilungseinheit)
  • Die erste Beurteilungseinheit 76 wird unter Bezugnahme auf 6 ausführlich beschrieben. Die erste Beurteilungseinheit 76 weist eine Fahreranforderungsdrehmoment-Berechnungseinheit 76a auf, die das vom Fahrer angeforderte Drehmoment berechnet. Insbesondere berechnet die Fahreranforderungsdrehmoment-Berechnungseinheit 76a das vom Fahrer angeforderte Drehmoment in Übereinstimmung mit dem erfassten Wert der Gas-Bedienelement-Position. Insbesondere berechnet die Fahreranforderungsdrehmoment-Berechnungseinheit 76a vorzugsweise das vom Fahrer angeforderte Drehmoment in Übereinstimmung mit dem erfassten Wert der Gas-Bedienelement-Position basierend auf einem voreingestellten Kennfeld oder einer voreingestellten Berechnungsformel für das vom Fahrer angeforderte Drehmoment.
  • Die erste Beurteilungseinheit 76 weist eine Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b auf, die beurteilt, ob das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet, basierend auf einem berechneten Wert D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments, das von der Fahreranforderungsdrehmoment-Berechnungseinheit 76a erhalten wird (hiernach einfach als „berechneter Wert des vom Fahrer angeforderten Drehmoments“ bezeichnet). In einem Beispiel bestimmt die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b vorzugsweise, dass das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet, wenn der berechnete Wert D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments 0 (null) Nm beträgt. In einem anderen Beispiel bestimmt die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b vorzugsweise, dass das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet, wenn der Betrag ΔD der Änderung pro Zeiteinheit des berechneten Wertes D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments gleich einem oder größer als ein voreingestellter Grenzwert ΔD0 des Änderungsbetrags ist. Weiterhin kann die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b beurteilen, ob das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet, basierend auf dem berechneten Wert D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments und mindestens einem der Folgenden Werte: dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl; dem mittels des Fahrzeugdrehzahlsensors 54 erhaltenen erfassten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem erfassten Wert der Motorwassertem peratur.
  • Die erste Beurteilungseinheit 76 weist eine Beurteilungsdrehmoment-Berechnungseinheit 76c auf, die ein Beurteilungsdrehmoment berechnet. In dieser Ausführungsform ist das Beurteilungsdrehmoment als Drehmoment definiert, mit dem beurteilt wird, ob das Fahrzeug vom Dieselmotor 1 eine Drehmomentleistung in Übereinstimmung mit dem vom Fahrer angeforderten Drehmoment erhalten muss. Die Beurteilungsdrehmoment-Berechnungseinheit 76c berechnet vorzugsweise das Beurteilungsdrehmoment in Übereinstimmung mit dem erfassten Wert der Gas-Bedienelement-Position und dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl basierend auf dem voreingestellten Kennfeld oder der voreingestellten Formel für das Beurteilungsdrehmoment.
  • Die erste Beurteilungseinheit 76 weist eine Drehmoment-Beurteilungseinheit 76d auf, die beurteilt, ob der berechnete Wert D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments niedriger als ein berechneter Wert J ist, der von der Beurteilungsdrehmoment-Berechnungseinheit 76c erhalten wird (hiernach einfach als „berechneter Wert des Beurteilungsdrehmoments“ bezeichnet), wenn die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b bestimmt, dass das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet. Weiterhin weist die erste Beurteilungseinheit 76 eine Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e auf, die beurteilt, ob sich wenigstens einer der mehreren Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet. Die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e beurteilt, welcher der mehreren Zylinder 11 sich im Abschaltzustand befindet, basierend auf dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl und entweder: einem erfassten Wert des lufteinlassseitigen Nockenwinkels, der mittels des lufteinlassseitigen Nockenwinkelsensors 60 erhalten wird (hiernach einfach als „erfasster Wert des lufteinlassseitigen Nockenwinkels“ bezeichnet); und/oder einem erfassten Wert des auslassseitigen Nockenwinkels, der mittels des auslassseitigen Nockenwinkelsensors 61 erhalten wird (hiernach einfach als „erfasster Wert des auslassseitigen Nockenwinkels“ bezeichnet).
  • Beispielsweise bestimmt die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e vorzugsweise, dass wenigstens ein Zylinder 11 sich im Abschaltzustand befindet, wenn der Betrag Δω der Änderung des erfassten Wertes ω der Motordrehzahl gleich der oder größer als ein voreingestellter Grenzwert Δω0 des Änderungsbetrags der Motordrehzahl ist. Weiterhin beurteilt die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e, welcher der mehreren Zylinder 11 sich im Abschaltzustand befindet, zusätzlich zu der auf dem Änderungsbetrag Δω basierenden Bestimmung vorzugsweise durch entweder: die Bestimmung der geschlossenen Position des Lufteinlassventils 20a basierend auf dem erfassten Wert des lufteinlassseitigen Nockenwinkels und/oder die Bestimmung der geschlossenen Position des Auslassventils 21a basierend auf dem erfassten Wert des lufteinlassseitigen Nockenwinkels.
  • Die erste Beurteilungseinheit 76 weist eine Rußansammlungsmengen-Abschätzeinheit 76f auf, welche die Menge des auf dem Filter 42 angesammelten Rußes abschätzt. Die Rußansammlungsmengen-Abschätzeinheit 76f schätzt vorzugsweise die Menge des angesammelten Rußes in Übereinstimmung mit den Fahrbedingungen des Fahrzeugs, insbesondere den Betriebsbedingungen des Dieselmotors 1 und der Fortsetzungszeit der Fahrbedingungen basierend auf einem Kennfeld oder einer Berechnungsformel für die Rußansammlungsmenge, das bzw. die im Voraus erzeugt wurde. Beispielsweise wird das Kennfeld oder die Berechnungsformel für die Rußansammlungsmenge vorzugsweise durch die Verwendung von Folgendem erzeugt: der pro Zeiteinheit angesammelten Rußmenge, die durch Experimente und/oder dergleichen im Voraus bestimmt wird; und/oder dergleichen, in Übereinstimmung mit: den Fahrbedingungen des Fahrzeugs, insbesondere verschiedenen Betriebsbedingungen des Dieselmotors 1; der Motorwassertemperatur; Umgebungsfaktoren wie dem Luftdruck außerhalb des Fahrzeugs und/oder dergleichen; und oder dergleichen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Rußansammlungsmengen-Abschätzeinheit 76f die Menge des angesammelten Rußes in Übereinstimmung mit dem erfassten Wert der Druckdifferenz des Abgases schätzen kann, der mittels des Filterdifferenzdrucksensors 64 basierend auf einem Kennfeld oder einer Berechnungsformel für die Rußansammlung, das bzw. die im Voraus erzeugt wurde, erhalten wird.
  • Die erste Beurteilungseinheit 76 weist eine Regenerations-Beurteilungseinheit 76g auf, die beurteilt, ob eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist. Insbesondere beurteilt die Regenerations-Beurteilungseinheit 76g vorzugsweise, ob ein Schätzwert C der angesammelten Rußmenge, der mittels der Rußansammlungsmengen-Abschätzeinheit 76f erhalten wird (hiernach einfach als „Schätzwert der angesammeltem Rußmenge“ bezeichnet), gleich oder größer als der vorbestimmte Grenzwert C0 der angesammelten Rußmenge ist. Der Grenzwert C0 der angesammelten Rußmenge wird vorzugsweise im Voraus basierend auf Folgendem bestimmt: tatsächlichen Messwerten der angesammelten Rußmenge, die durch Experimente und/oder dergleichen erhalten werden; der Grenzwertmenge von Partikeln, deren Abgabe durch den Filter 42 an das Äußere des Fahrzeugs zulässig ist; den Fahrbedingungen des Fahrzeugs; den Betriebsbedingungen des Dieselmotors 1 und/oder dergleichen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Regenerations-Beurteilungseinheit 76g beurteilen kann, ob eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist, wenn die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b bestimmt, dass das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet. Die Regenerations-Beurteilungseinheit 76g kann auch beurteilen, ob eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist, wenn die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b bestimmt, dass das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet, und die Drehmoment-Beurteilungseinheit 76d bestimmt, dass der berechnete Wert D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments niedriger als der berechnete Wert J des Beurteilungsdrehmoments ist.
  • Die erste Beurteilungseinheit 76 weist eine Regenerations-Anweisungseinheit 76h auf, die eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 ausgibt, wenn die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b bestimmt, dass das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet, und die Regenerations-Beurteilungseinheit 76g bestimmt, dass eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist. Insbesondere gibt die Regenerations-Anweisungseinheit 76h vorzugsweise eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 aus, wenn die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b bestimmt, dass das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet, die Drehmoment-Beurteilungseinheit 76d bestimmt, dass der berechnete Wert D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments niedriger als berechnete Wert J des Beurteilungsdrehmoments ist und die Regenerations-Beurteilungseinheit 76g bestimmt, dass eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist.
  • Weiterhin gibt die Regenerations-Anweisungseinheit 76h vorzugsweise eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung aus, wenn die Last-Beurteilungseinheit 74c der Scavenging-Beurteilungseinheit 74 bestimmt, dass der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand in einem Zustand befindet, in dem die Anforderungen für die Ausgabe einer Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung erfüllt sind, wie oben beschrieben ist, und nachdem die für wenigstens einen Kraftstoffzyklus ausgeführte Scavenging-Steuerung der Scavenging-Steuereinheit 75 abgeschlossen ist. In diesem Fall geht der Dieselmotor 1 vom drehmomentbasierten Steuermodus über den Scavenging-Steuermodus in einen Filterregenerationssteuermodus über, und die Regenerations-Steuereinheit 77 führt die Filterregenerationssteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 aus.
  • Andererseits gibt die Regenerations-Anweisungseinheit 76h vorzugsweise eine Anweisung zur sofortigen Ausführung der Filterregenerationssteuerung aus, wenn die Last-Beurteilungseinheit 74c der Scavenging-Beurteilungseinheit 74 bestimmt, dass der Dieselmotor 1 sich in einem niedrigen Lastzustand in einem Zustand befindet, in dem die Anforderungen für die Ausgabe einer Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung erfüllt sind. In diesem Fall gibt die Scavenging-Anweisungseinheit 74d der Scavenging-Beurteilungseinheit 74 die Anweisung zur Ausführung der Scavenging-Steuerung nicht aus, und die Scavenging-Steuereinheit 75 führt die Scavenging-Steuerung nicht aus. Daher geht der Dieselmotor 1 vom drehmomentbasierten Steuermodus direkt in den Filterregenerationssteuermodus über, und die Regenerations-Steuereinheit 77 führt die Filterregenerationssteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 aus.
  • Mit Hinsicht auf die Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung in der Regenerations-Anweisungseinheit 76h gibt die Regenerations-Anweisungseinheit 76h keine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung beim wenigstens einen Zylinder 11 im Abschaltzustand aus, wenn die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e bestimmt, dass sich wenigstens einer der Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet, und gibt eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei den übrigen der mehreren Zylinder 11 im Nicht-Abschaltzustand aus. Wenn die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e andererseits bestimmt, dass sich einer der Zylinder 11 nicht im Abschaltzustand befindet, d. h., wenn die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e bestimmt, dass sich alle Zylinder 11 in einem Nicht-Abschaltzustand befinden, gibt die Regenerations-Anweisungseinheit 76h eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei allen Zylindern 11 im Nicht-Abschaltzustand aus. Mit Hinsicht auf die Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung in der Regenerations-Anweisungseinheit 76h ist es jedoch auch möglich, eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei allen Zylindern 11 auszugeben, ohne dass eine Bestimmung durch die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e erfolgt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zylinder 11, bei denen die Anweisung zur Ausführung der Scavenging-Steuerung von der Scavenging-Anweisungseinheit 74d ausgegeben wird, auch auf dieselbe Weise wie die Zylinder 11 bestimmt werden, bei denen die Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung von der Regenerations-Anweisungseinheit 76h ausgegeben wird, wie oben beschrieben ist.
  • Die erste Beurteilungseinheit 76 weist weiterhin eine erste Kraftstoffabsperr-Anweisungseinheit 76i auf, die eine Anweisung zur Ausführung der Kraftstoffabsperrsteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 ausgibt, wenn die Regenerations-Beurteilungseinheit 76g bestimmt, dass eine Fortsetzung der Filterregenerationssteuerung nicht erforderlich ist. Wenn die erste Kraftstoffabsperr-Anweisungseinheit 76i die Anweisung zur Ausführung der Kraftstoffabsperrsteuerung ausgibt, geht der Dieselmotor 1 vom drehmomentbasierten Steuermodus in den Kraftstoffabsperrsteuermodus über, und weiterhin führt die Kraftstoffabsperr-Steuereinheit 73 die Kraftstoffabsperrsteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 aus. Es sei darauf hingewiesen, dass die erste Kraftstoffabsperr-Anweisungseinheit 76i eine Anweisung zur Ausführung der Kraftstoffabsperrsteuerung bei allen Zylindern 11 ausgeben kann, wenn die Regenerations-Beurteilungseinheit 76g bestimmt, dass eine Fortsetzung der Filterregenerationssteuerung nicht erforderlich ist.
  • (Regenerations-Steuereinheit)
  • Die Regenerations-Steuereinheit 77 wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Die Regenerations-Steuereinheit 77 weist Folgendes auf: eine Regenerationszweck-Drosselklappensteuereinheit 77a, welche die Drosselklappe 23 im Filterregenerationssteuermodus steuern kann; eine Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit 77b, die den beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20 im Filterregenerationssteuermodus steuern kann; eine Regenerationszweck-Auslasssteuereinheit 77c, die den beweglichen Auslassventilmechanismus 21 im Filterregenerationssteuermodus steuern kann; und eine Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit 77d, die den Injektor 22 im Filterregenerationssteuermodus steuern kann.
  • Im Filterregenerationssteuermodus stellt die Regenerationszweck-Drosselklappensteuereinheit 77a die Klappenposition der Drosselklappe 23 so ein, dass Luft zur Bildung des unverbrannten Gasgemisches der Brennkammer 14 des Zylinders 11 zugeführt wird. Die Einstellung der Klappenposition erfolgt vorzugsweise basierend auf einem erfassten Wert der Lufteinlassströmungsmenge und dem erfassten Wert der Klappenposition.
  • Im Filterregenerationssteuermodus steuert die Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit 77b den beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20 so, dass das Lufteinlassventil 20a geöffnet wird oder ein Zustand, in dem das Lufteinlassventil 20a geöffnet ist, beibehalten wird. In demjenigen Zustand, in dem das Lufteinlassventil 20a geöffnet ist, wird die Luft zur Bildung des unverbrannten Gasgemisches vom Ansaugtrakt 2 durch den Lufteinlasskanal 18 zur Brennkammer 14 zugeführt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit 77b vorzugsweise den beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20 steuert, indem sie die Position des Lufteinlassventils 20a basierend auf einem erfassten Wert des lufteinlassseitigen Nockenwinkels als Standard verwendet.
  • Im Filterregenerationssteuermodus steuert die Regenerationszweck-Auslasssteuereinheit 77c den beweglichen Auslassventilmechanismus 21 so, dass das Auslassventil 21a geschlossen wird oder ein Zustand, in dem das Lufteinlassventil 21 a geschlossen ist, beibehalten wird. In demjenigen Zustand, in dem das Auslassventil 21a geschlossen ist, können Kraftstoff und Luft, die zur Bildung des unverbrannten Gasgemisches verwendet werden, in die Brennkammer 14 geladen werden. Die Regenerationszweck-Auslasssteuereinheit 77c steuert auch den beweglichen Auslassventilmechanismus 21 so, dass das Auslassventil 21a in einem Zustand, in dem ein homogenes, zur Regeneration des Filters 42 geeignetes unverbranntes Gasgemisch in der Brennkammer 14 gebildet wird, geöffnet ist. Durch das Öffnen des Auslassventils 21a gemäß der obigen Beschreibung wird das unverbrannte Gasgemisch von der Brennkammer 14 durch den Auslasskanal 19 dem Oxidationskatalysator 41 zugeführt. Die Regenerationszweck-Auslasssteuereinheit 77c steuert den beweglichen Auslassventilmechanismus 21 vorzugsweise, indem sie die Position des Auslassventils 21a basierend auf dem erfassten Wert des auslassseitigen Nockenwinkels als Standard verwendet.
  • Im Filterregenerationssteuermodus kann die Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit 77d den Injektor 22 so steuern, dass die Kraftstoffzufuhr zur Brennkammer 14 gestartet wird oder die Kraftstoffzufuhr zur Brennkammer 14 fortgesetzt wird. Die Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit 77d steuert den Injektor 22 so, dass die Kraftstoffzufuhr zur Brennkammer 14 gestoppt wird, wenn der Kraftstoff der Brennkammer 14 in einer Menge zugeführt worden ist, die zur Bildung eines zur Regeneration des Filters 42 geeigneten unverbrannten Gasgemisches geeignet ist. Die Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit 77d steuert den Injektor 22 so, dass der Kraftstoff während eines Zeitraums vom Anfang bis zum Ende der Kraftstoffeinspritzung kontinuierlich oder intermittierend eingespritzt wird. Insbesondere steuert die Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit 77d im Filterregenerationssteuermodus den Injektor 22 vorzugsweise so, dass der Kraftstoff während eines Zeitraums der Brennkammer 14 zugeführt wird, in dem der Kolben 12 sich im Zylinder 11 zwischen dem Injektor 22 und der Laufbuchsenwand 11a des Zylinders 11 in einer Kraftstoffsprührichtung befindet.
  • Die Regenerations-Steuereinheit 77 hält das unverbrannte Gasgemisch für einen vorbestimmten Haltezeitraum Q in der Brennkammer 14, die sich in einem Zustand befindet, in dem sowohl das Lufteinlassventil 20a als auch das Auslassventil 21a geschlossen sind und in der Brennkammer 14 keine Verbrennung erfolgt. Dann wird das Auslassventil 21a geöffnet. Daher kann ein homogenes unverbranntes Gasgemisch von der Brennkammer 14 durch den Auslasskanal 19 zum Oxidationskatalysator 41 geleitet werden. Der Haltezeitraum Q wird so festgelegt, dass die Bildung eines zur Regeneration des Filters 42 geeigneten unverbrannten Gasgemisches ermöglicht wird.
  • Weiterhin kann der Haltezeitraum Q basierend auf dem Kurbelwinkel-Änderungsbetrag K (Grad) bestimmt werden. Mit anderen Worten kann es sich beim Haltezeitraum Q um eine Zeit handeln, in der sich der Kurbelwinkel um einen Änderungsbetrag K (Grad) ändert. Der Kurbelwinkel-Änderungsbetrag K legt fest, dass der Haltezeitraum Q vorzugsweise gleich oder größer als 360° ist, und der Kurbelwinkel-Änderungsbetrag K ist weiterhin vorzugsweise gleich oder größer als 720°. Wenn der Haltezeitraum Q konstant ist, legt der Kurbelwinkel-Änderungsbetrag K insbesondere fest, dass der Haltezeitraum Q vorzugsweise in Übereinstimmung mit dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl geändert wird. Wenn der erfasste Wert ω der Motordrehzahl beispielsweise 1000 U./min beträgt, ändert sich der Kurbelwinkel-Änderungsbetrag K vorzugsweise auf 720°, und wenn der erfasste Wert ω der Motordrehzahl 3000 U./min beträgt, ändert sich der Kurbelwinkel-Änderungsbetrag K vorzugsweise auf 2160°.
  • Bei der Regenerations-Steuereinheit 77 steuern insbesondere die Regenerationszweck-Drosselklappensteuereinheit 77a bzw. die Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit 77b die Drosselklappe 23 bzw. den beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20 so, dass das Auftreten einer Kompressionszündung im Zylinder 11 verhindert wird. Die Regenerations-Steuereinheit 77 weist zur Steuerung der Drosselklappe 23 und des beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20, die oben beschrieben sind, die Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit 77e auf, die die Temperatur (K, absolute Temperatur) des unverbrannten Gasgemisches am oberen Kompressionstotpunkt des Zylinders 11 schätzt. Weiterhin weist die Regenerations-Steuereinheit 77 eine Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit 77f auf, die die angeforderte Einlassmenge (m3, Kubikmeter) berechnet, bei der es sich um die Luftmenge handelt, die im Filterregenerationssteuermodus in der Brennkammer 14 benötigt wird. Die angeforderte Einlassmenge entspricht der Kapazität (m3) der Brennkammer im Zylinder 11 in einem Zustand, in dem das Lufteinlassventil 20a geschlossen ist, um das Auftreten einer Kompressionszündung im Zylinder 11 zu verhindern.
  • Ein berechneter Wert V0 der angeforderten Einlassmenge, der mittels der Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit 77f erhalten wird (hiernach einfach als „berechneter Wert der angeforderten Einlassmenge“ bezeichnet), wird so bestimmt, dass ein Schätzwert Tf für die Temperatur des unverbrannten Gasgemisches am oberen Kompressionstotpunkt des Zylinders 11, die von der Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit 77e geschätzt wird, niedriger als ein vorhergesagter Wert Tlim (K, absolute Temperatur) der Selbstzündungstemperatur des unverbrannten Gasgemisches ist. Der vorhergesagte Wert Tlim der absoluten Selbstzündungstemperatur des unverbrannten Gasgemisches ist die Temperatur (K, absolute Temperatur) des unverbrannten Gasgemisches unter Kompression, bei der das Auftreten einer Kompressionsselbstzündung vorhergesagt wird. Beispielsweise handelt es sich beim vorhergesagten Wert Tlim vorzugsweise um einen experimentell, empirisch oder theoretisch festgesetzten Wert. Die Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit 77b steuert: das Maß des Hubs; den Betätigungswinkel und/oder die Öffnungs- und Schließzeit des Lufteinlassventils 20a basierend auf dem berechneten Wert V0 der angeforderten Einlassmenge. Weiterhin können die Regenerationszweck-Drosselklappensteuereinheit 77a bzw. die Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit 77b die Drosselklappe 23 bzw. den beweglichen Lufteinlassventilmechanismus 20 basierend auf dem berechneten Wert V0 der angeforderten Einlassmenge steuern.
  • Die Beziehung zwischen dem Schätzwert Tf der Temperatur des unverbrannten Gasgemisches und dem berechneten Wert V0 der angeforderten Einlassmenge kann durch die nachfolgende Formel 1 ausgedrückt werden:
    T r = T 0 ⋅ ( V 0 / V f ) ( k − 1 )
    Figure DE102018113179B4_0001
  • In Formel 1 ist T0 die Temperatur (K, absolute Temperatur) des unverbrannten Gasgemisches im Zylinder 11, wenn das Lufteinlassventil 20a geschlossen ist. Vf ist das Volumen (m3) der Brennkammer 14 im Zylinder 11, wenn der Kolben 12 im Zylinder 11 am oberen Totpunkt steht. k ist das Wärmekapazitätsverhältnis. Das k von Luft beträgt 1,4.
  • T0 kann mit der nachfolgenden Formel 2 berechnet werden.
    T 0 = ( A ex ⋅ B ex ⋅ T ex + A in ⋅ B in ⋅ T in ) / 2
    Figure DE102018113179B4_0002
  • In Formel 2 ist Tex ein erfasster Wert (K, absolute Temperatur) der Grundtemperatur des Gases, das durch die interne Abgasrückführung in den Zylinder 11 zurückgeführt wird (hiernach als „intern rückgeführtes Abgas“ bezeichnet). Der erfasste Wert der Grundtemperatur des intern rückgeführten Abgases entspricht dem erfassten Wert (K, absolute Temperatur) der Abgastemperatur, die mittels des Abgastemperatursensors 62 erhalten wird. Es sei darauf hingewiesen, dass nach dem Beenden des Scavenging-Modus die mittels des Lufteinlasstemperatursensors 59 erhaltene Tin auch verwendet werden kann.
  • Aex ist ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur von Tex. Aex nimmt mit zunehmender Menge des intern rückgeführten Abgases zu. Aex wird vorzugsweise anhand der Beziehung zwischen dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl und dem berechneten Wert N der Motorlast spezifiziert. Beispielsweise wird zur Spezifizierung von Aex vorzugsweise ein Kennfeld, insbesondere ein dreidimensionales Kennfeld, verwendet.
  • Bex ist ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur von Tex. Bex nimmt bei einer Abnahme der Motorwassertemperatur ab und nimmt bei einer Verminderung der Motordrehzahl ab. Bex wird vorzugsweise anhand der Beziehung zwischen dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl und dem erfassten Wert der Motorwassertemperatur spezifiziert. Beispielsweise wird zur Spezifizierung von Bex vorzugsweise ein Kennfeld, insbesondere ein dreidimensionales Kennfeld, verwendet.
  • Tin ist die Temperatur (K, absolute Temperatur) von Luft, die durch den Lufteinlasskanal 18 in den Zylinder 11 eintritt. Tin entspricht dem erfassten Wert der Lufttemperatur, der mittels des Lufteinlasstemperatursensors 59 erhalten wird.
  • Ain ist ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur von Tin. Ain nimmt mit steigendem Druck der in den Zylinder 11 eintretenden Luft zu und nimmt bei steigender Motordrehzahl zu. Ain wird vorzugsweise anhand der Beziehung zwischen dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl und dem erfassten Wert des Luftdrucks spezifiziert, der mittels des Lufteinlassdrucksensors 58 erhalten wird (hiernach als „erfasster Wert des Lufteinlassdrucks“ bezeichnet). Beispielsweise wird zur Spezifizierung von Ain vorzugsweise ein Kennfeld, insbesondere ein dreidimensionales Kennfeld, verwendet.
  • Bin ist ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur von Tin. Bin nimmt mit steigendem Druck der in den Zylinder 11 eintretenden Luft zu und nimmt bei steigender Motorwassertemperatur zu. Bin wird vorzugsweise anhand der Beziehung zwischen dem erfassten Wert der Motorwassertemperatur und dem erfassten Wert des Lufteinlassdrucks spezifiziert. Beispielsweise wird zur Spezifizierung von Bin vorzugsweise ein Kennfeld, insbesondere ein dreidimensionales Kennfeld, verwendet.
  • Als nächstes kann V0 mit der nachfolgenden Formel 3 berechnet werden:
    V 0 = L p ⋅ L w ⋅ V Zyl
    Figure DE102018113179B4_0003
  • In Formel 3 ist VZyl das Volumen (m3) der Brennkammer 14 im Zylinder 11 bei geschlossenem Lufteinlassventil 20a. VZyl wird basierend auf dem erfassten Wert des Lufteinlassdrucks und dem erfassten Wert des lufteinlassseitigen Nockenwinkels berechnet. Insbesondere wird die Menge der dem Zylinder 11 zuzuführenden Luft basierend auf einem erfassten Wert des Lufteinlassdrucks zum Schließzeitpunt des Lufteinlassventil 20a berechnet, der basierend auf dem erfassten Wert des lufteinlassseitigen Nockenwinkels bestimmt wird.
  • Lp ist ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur von VZyl. Lp nimmt mit steigendem Druck der in den Zylinder 11 eintretenden Luft zu. Darüber hinaus variiert Lp in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Lp wird vorzugsweise anhand der Beziehung zwischen dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl und dem erfassten Wert des Lufteinlassdrucks spezifiziert. Beispielsweise wird zur Spezifizierung von Lp vorzugsweise ein Kennfeld, insbesondere ein dreidimensionales Kennfeld, verwendet.
  • Lw ist ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur von VZyl. Lw wird basierend auf der Motorwassertemperatur und der Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Druck im Zylinder 11 berechnet. In dieser Ausführungsform nimmt Lw mit steigender Motorwassertemperatur zu und nimmt mit steigender Motordrehzahl zu. Lw wird vorzugsweise anhand der Beziehung zwischen dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl und dem erfassten Wert der Motorwassertemperatur spezifiziert. Beispielsweise wird zur Spezifizierung von Lw vorzugsweise ein Kennfeld, insbesondere ein dreidimensionales Kennfeld, verwendet.
  • (Zweite Beurteilungseinheit)
  • Die zweite Beurteilungseinheit 78 wird unter Bezugnahme auf 8 ausführlich beschrieben. Die zweite Beurteilungseinheit 78 weist eine Rußverbrennungsmengen-Abschätzeinheit 78a auf, die die Menge des auf dem Filter 42 im Filterregenerationssteuermodus verbrannten Rußes abschätzt. Die Rußverbrennungsmengen-Abschätzeinheit 78a schätzt die Menge des verbrannten Rußes vorzugsweise basierend auf der Zeit, die zum Verbrennen des auf dem Filter 42 angesammelten Rußes erforderlich ist, dem erfassten Wert der Filtertemperatur und/oder dergleichen. Die zweite Beurteilungseinheit 78 weist auch eine Rußverbrennungsverhältnis-Berechnungseinheit 78b auf, die das Rußverbrennungsverhältnis berechnet, bei dem es sich um das Verhältnis des Schätzwertes C der angesammelten Rußmenge und eines mittels der Rußverbrennungsmengen-Abschätzeinheit 78a erhaltenen Schätzwertes B der verbrannten Rußmenge handelt.
  • Die zweite Beurteilungseinheit 78 weist eine Regenerationsfortsetzungs-Beurteilungseinheit 78c auf, die beurteilt, ob eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist, nachdem das Auslassventil 21a im Filterregenerationssteuermodus geöffnet wird. Insbesondere beurteilt die Regenerationsfortsetzungs-Beurteilungseinheit 78c, ob ein berechneter Wert R (= B/C) des Verbrennungsverhältnisses von Ruß, das mittels der Rußverbrennungsverhältnis-Berechnungseinheit 78b erhalten wird, kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert R0 des Rußverbrennungsverhältnisses ist. Beispielsweise kann der Grenzwert R0 des Rußverbrennungsverhältnisses 90 % betragen.
  • Die zweite Beurteilungseinheit 78 weist auch eine Regenerationsfortsetzungs-Anweisungseinheit 78d auf, die wiederum eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 ausgibt, wenn die Regenerationsfortsetzungs-Beurteilungseinheit 78c bestimmt, dass eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 erforderlich ist. Wenn die Regenerationsfortsetzungs-Beurteilungseinheit 78c eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung ausgibt, wird der Dieselmotor 1 im Filterregenerationssteuermodus gehalten, und weiterhin führt die Regenerations-Steuereinheit 77 wiederum die Filterregenerationssteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 aus, bei dem die Filterregenerationssteuerung ausgeführt worden ist.
  • Mit Hinsicht auf die Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung in der Regenerationsfortsetzungs-Anweisungseinheit 78d gibt die Regenerationsfortsetzungs-Anweisungseinheit 78d keine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung beim wenigstens einen Zylinder 11 im Abschaltzustand aus, wenn die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e bestimmt, dass sich der wenigstens eine Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet, und gibt eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei den übrigen der mehreren Zylinder 11 im Nicht-Abschaltzustand aus. Wenn dagegen die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e bestimmt, dass jeder der Zylinder 11 sich nicht im Abschaltzustand befindet, d. h., wenn die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e bestimmt, dass sich alle Zylinder 11 im Nicht-Abschaltzustand befinden, gibt die Regenerationsfortsetzungs-Anweisungseinheit 78d eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei allen Zylindern 11 im Nicht-Abschaltzustand aus.
  • Die zweite Beurteilungseinheit 78 weist weiterhin eine zweite Kraftstoffabsperr-Anweisungseinheit 78e auf, die eine Anweisung zur Ausführung der Kraftstoffabsperrsteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 ausgibt, bei dem die Filterregenerationssteuerung ausgeführt worden ist, wenn die Regenerationsfortsetzungs-Beurteilungseinheit 78c bestimmt, dass eine Fortsetzung der Filterregenerationssteuerung nicht erforderlich ist. Wenn die zweite Kraftstoffabsperr-Anweisungseinheit 78e eine Anweisung zur Ausführung der Kraftstoffabsperrsteuerung ausgibt, geht der Dieselmotor 1 vom Filterregenerationssteuermodus in den Kraftstoffabsperrsteuermodus über, und weiterhin führt die Kraftstoffabsperr-Steuereinheit 73 die Kraftstoffabsperrsteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 aus. Es sei darauf hingewiesen, dass die zweite Kraftstoffabsperr-Anweisungseinheit 78e eine Anweisung zur Ausführung der Kraftstoffabsperrsteuerung bei allen Zylindern 11 ausgeben kann, wenn die Regenerationsfortsetzungs-Beurteilungseinheit 78c bestimmt, dass eine Fortsetzung der Filterregenerationssteuerung nicht erforderlich ist.
  • (Beispiel zu Steuerungen des Reinigungssystems)
  • Unter Bezugnahme auf 9 wird ein Beispiel für Steuerungen des Reinigungssystems gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Zunächst befindet sich der Dieselmotor 1 im drehmomentbasierten Steuermodus (Schritt S1). Als nächstes wird beurteilt, ob das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet oder nicht (Schritt S2). Wenn das Fahrzeug sich nicht in einem Verzögerungszustand befindet (NEIN), wird der drehmomentbasierte Steuermodus beibehalten (Schritt S1). Wenn das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet (JA), wird beurteilt, ob der berechnete Wert D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments niedriger als der berechnete Wert J des Beurteilungsdrehmoments ist oder nicht (Schritt S3). Wenn der berechnete Wert D des vom Fahrer angeforderten Drehmoments gleich oder größer als der berechnete Wert J des Beurteilungsdrehmoments ist (NEIN), wird der drehmomentbasierte Steuermodus beibehalten (Schritt S1). Wenn der berechnete Wert des vom Fahrer angeforderten Drehmoments kleiner als der berechnete Wert J des Beurteilungsdrehmoments ist (JA), wird beurteilt, ob eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist oder nicht (Schritt S4). Wenn eine Regeneration des Filters 42 nicht erforderlich ist (NEIN), wird der drehmomentbasierte Steuermodus zum Kraftstoffabsperr-Steuermodus geändert (Schritt S5).
  • Wenn eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist (JA), wird beurteilt, ob sich der Dieselmotor 1 in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet oder nicht (Schritt S6). Wenn der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet (JA), wird der drehmomentbasierte Steuermodus zum Scavenging-Steuermodus geändert (Schritt S7). Nach Abschluss des Scavenging-Steuermodus wird beurteilt, ob sich wenigstens einer der mehreren Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet oder nicht (Schritt S8). Wenn der Dieselmotor 1 sich andererseits nicht in einem mittleren bis hohen Lastzustand, sondern in einem niedrigen Lastzustand befindet (NEIN), wird sofort beurteilt, ob sich wenigstens einer der mehreren Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet oder nicht (Schritt S8).
  • Wenn jeder der mehreren Zylinder 11 sich nicht im Abschaltzustand befindet, d. h., wenn sich alle Zylinder 11 im Nicht-Abschaltzustand befinden (NEIN), wird eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei allen Zylindern 11 im Nicht-Abschaltzustand ausgegeben, und der drehmomentbasierte Steuermodus wird zum Filterregenerationssteuermodus geändert (Schritt S9). In allen Zylindern 11 wird das unverbrannte Gasgemisch für einen vorbestimmten Haltezeitraum Q in der Brennkammer 14 gehalten, die sich in einem Zustand befindet, in dem sowohl das Lufteinlassventil 20a als auch das Auslassventil 21a geschlossen sind und keine Verbrennung erfolgt (Schritt S10). Das Auslassventil 21a wird geöffnet, um das unverbrannte Gasgemisch durch den Auslasskanal 19 dem Oxidationskatalysator 41 zuzuführen (Schritt S11). Die Temperatur des Oxidationskatalysators 41 wird durch die Verwendung des unverbrannten Gasgemisches erhöht, sodass die auf dem Filter 42 angesammelten Partikel durch Verbrennen entfernt werden (Schritt S12). Es wird beurteilt, ob eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 erforderlich ist oder nicht (Schritt S13). Wenn eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 erforderlich ist (JA), wird wiederum eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung an alle Zylinder 11 im Nicht-Abschaltzustand ausgegeben, und der Filterregenerationssteuermodus wird fortgesetzt (Schritt S9). Wenn eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 nicht erforderlich ist (NEIN), wird der Filterregenerationssteuermodus zum Kraftstoffabsperr-Steuermodus geändert (Schritt S5).
  • Wenn sich dagegen wenigstens einer der mehreren Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet (JA), wird die Filterregenerationssteuerung für wenigstens einen Zylinder 11 im Abschaltzustand nicht ausgeführt, sondern eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei den übrigen der mehreren Zylinder 11 im Nicht-Abschaltzustand ausgegeben, und der drehmomentbasierte Steuermodus wird zum Filterregenerationssteuermodus geändert (Schritt S14). In den Zylindern 11 im Nicht-Abschaltzustand wird das unverbrannte Gasgemisch für einen vorbestimmten Haltezeitraum Q in der Brennkammer 14 gehalten, die sich in einem Zustand befindet, in dem sowohl das Lufteinlassventil 20a als auch das Auslassventil 21a geschlossen sind und keine Verbrennung erfolgt (Schritt S15). Das Auslassventil 21a wird geöffnet, um das unverbrannte Gasgemisch durch den Auslasskanal 19 dem Oxidationskatalysator 41 zuzuführen (Schritt S16). Die Temperatur des Oxidationskatalysators 41 wird durch die Verwendung des unverbrannten Gasgemisches erhöht, sodass die auf dem Filter 42 angesammelten Partikel durch Verbrennen entfernt werden (Schritt S17). Es wird beurteilt, ob eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 erforderlich ist oder nicht (Schritt S18). Wenn eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 erforderlich ist (JA), wird wiederum eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung nur an die Zylinder 11 im Nicht-Abschaltzustand ausgegeben, und der Filterregenerationssteuermodus wird fortgesetzt (Schritt S14). Wenn eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 nicht erforderlich ist (NEIN), wird der drehmomentbasierte Steuermodus zum Kraftstoffabsperr-Steuermodus geändert (Schritt S5).
  • Hier wird unter Bezugnahme auf 10 ein Beispiel für Vorgänge im drehmomentbasierten Steuermodus, im Scavenging-Steuermodus und im Filterregenerationssteuermodus im Fall einer Verzögerung von einem mittleren bis hohen Lastzustand beschrieben. In einem Zyklus im drehmomentbasierten Steuermodus wird das Lufteinlassventil 20a im Ansaugtakt geöffnet und für einen Zeitraum vom Verdichtungstakt bis zum Ausstoßtakt geschlossen. Das Auslassventil 21a ist für einen Zeitraum vom Ansaugtakt bis zum Verbrennungstakt geschlossen und wird im Ausstoßtakt geöffnet. Der Injektor 22 fördert für einen Zeitraum vom Verdichtungstakt bis zum Verbrennungstakt Kraftstoff in die Brennkammer 14. Beim Verbrennungstakt erfolgt in der Brennkammer 14 eine Kompressionszündung.
  • Als nächstes, im Scavenging-Steuermodus, wird das Lufteinlassventil 20a im Ansaugtakt geöffnet und für einen Zeitraum vom Verdichtungstakt bis zum Ausstoßtakt geschlossen. Das Auslassventil 21a ist für einen Zeitraum vom Ansaugtakt bis zum Verbrennungstakt geschlossen und beim Ausstoßtakt geöffnet. Der Injektor 22 fördert keinen Kraftstoff. In der Brennkammer 14 erfolgt auch keine Kompressionszündung.
  • Weiterhin wird im Filterregenerationssteuermodus das Lufteinlassventil 20a in einem ersten Ansaugtakt geöffnet und für einen Zeitraum vom anschließenden ersten Verdichtungstakt bis zum zweiten Ausstoßtakt geschlossen. Wie oben beschrieben, wird die Dauer, für die das Lufteinlassventil 20a geöffnet wird, so eingestellt, dass in der Brennkammer 14 eine Kompressionszündung verhindert wird. Das Auslassventil 21a ist für einen Zeitraum vom ersten Ansaugtakt bis zum zweiten Verbrennungstakt geschlossen und wird beim zweiten Ausstoßtakt geöffnet. Der Injektor 22 fördert für einen Zeitraum vom ersten Verdichtungstakt bis zum ersten Verbrennungstakt Kraftstoff in die Brennkammer 14. Insbesondere führt der Injektor 22 während eines Zeitraums, in dem der Kolben 12 sich im Zylinder 11 zwischen dem Injektor 22 und der Laufbuchsenwand 11a des Zylinders 11 in der Kraftstoffsprührichtung befindet, der Brennkammer 14 Kraftstoff zu. In der Brennkammer 14 erfolgt keine Kompressionszündung. In diesem Fall wird der Haltezeitraum Q basierend auf einem Kurbelwinkel-Änderungsbetrag K von 720° bestimmt. Mit anderen Worten handelt es sich beim Haltezeitraum Q um eine Zeit, in der sich der Kurbelwinkel um 720° ändert.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in 11 veranschaulicht ist, ein Beispiel für Vorgänge im drehmomentbasierten Steuermodus und im Filterregenerationssteuermodus im Fall einer Verzögerung von einem niedrigen Lastzustand dasselbe ist wie das Beispiel für Vorgänge im drehmomentbasierten Steuermodus, im Scavenging-Steuermodus und im Filterregenerationssteuermodus für den Fall einer Verzögerung von einem mittleren bis hohen Lastzustand, außer, dass der Modus nicht zum Scavenging-Steuermodus geändert wird.
  • Wie oben beschrieben ist, wird die Filterregenerationssteuerung im Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform in einem Fahrzeugverzögerungszustand ausgeführt, in dem der Dieselmotor 1 die Verbrennung in den Zylindern 11 nicht stetig durchführen muss. Daher ist es möglich, auf dem Filter 42 angesammelte Partikel wie Ruß wirksam zu entfernen, und dabei eine Situation zu vermeiden, in der die Durchführung einer Verbrennung im Zylinder 11 zum Erhalt einer Drehmomentleistung durch den Dieselmotor 1 erforderlich ist. Um darüber hinaus im Filterregenerationssteuermodus eine Kompressionszündung in der Brennkammer 14 zu verhindern, wird das Lufteinlassventil 20a so gesteuert, dass Luft der Brennkammer 14 zugeführt wird, wobei die Strömungsmenge der Luft eingestellt wird. Das unverbrannte Gasgemisch kann mit Sicherheit gebildet werden. Daher kann der Filter 42 effizient regeneriert werden. Weil weiterhin die Verbrennung eines Kraftstoffteils verhindert werden kann, kann die Menge des zugeführten Kraftstoffs verringert werden, sodass eine Abnahme des Kraftstoffeffizienzverhaltens verhindert werden kann. Weiterhin wird, wenn das unverbrannte Gasgemisch im Filterregenerationssteuermodus gebildet wird, der Kraftstoff der Brennkammer 14 während eines Zeitraums zugeführt, in dem sich der Kolben 12 im Zylinder 11 zwischen dem Injektor 22 und der Laufbuchsenwand 11a des Zylinders 11 in der Kraftstoffsprührichtung befindet, und ein solches unverbranntes Gasgemisch wird für einen vorbestimmten Haltezeitraum Q in den Brennkammern 14 der Zylinder 11 gehalten, die sich in einem Zustand befinden, in dem sowohl das Lufteinlassventil 20a als auch das Auslassventil 21a geschlossen sind und keine Verbrennung erfolgt. Selbst wenn der Dieselmotor 1 sich in einem niedrigen Lastzustand befindet, kann der unverbrannte Kraftstoff, der an der Laufbuchsenwand 11a des Zylinders 11, dem oberen Abschnitt des Kolbens 12 im Zylinder 11 und/oder dergleichen haftet, daher in der Brennkammer 14 ausreichend in den gasförmigen Zustand überführt und zerstäubt werden, und folglich kann das unverbrannte Gasgemisch in der Brennkammer 14 homogen gemacht werden. Darüber hinaus kann eine Verminderung der Ölschmierleistung verhindert werden. Weiterhin kann das homogene unverbrannte Gasgemisch auf die Gesamtheit des auf der vorgelagerten Seite liegenden Öffnungsabschnitts 41a des Oxidationskatalysators 41 geblasen werden, der die im Abgasstrom vorgelagerte Seite öffnet. Daher kann die Oxidationsreaktion von der Gesamtheit des Oxidationskatalysators 41 bewirkt werden, und folglich kann die Temperatur der Gesamtheit des Oxidationskatalysators 41 gleichmäßig erhöht werden. Daher kann eine lokale Temperaturerhöhung im Oxidationskatalysator 41 verhindert werden, und als Ergebnis ist es möglich, einen Verlust und eine Beschädigung wie einen partiellen Schmelzverlust des Oxidationskatalysators 41 zu verhindern. Weil die Oxidationsreaktion von schädlichen Substanzen wie Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid durch die Gesamtheit des Oxidationskatalysators 41 bewirkt werden kann, kann weiterhin der Ausstoß von schädlichen Substanzen reduziert werden. Weiterhin kann die Filterregeneration beispielsweise selbst in einer Situation, in welcher der niedrige Lastzustand des Dieselmotors 1 eines Fahrzeugs in einem städtischen Gebiet für einen langen Zeitraum beibehalten wird, durchgeführt werden, und folglich kann eine übermäßige Ansammlung von Partikeln verhindert werden, und weiterhin ist es möglich, zu verhindern, dass die Fortsetzung der Fahrt des Fahrzeugs schwierig wird.
  • Das Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform umfasst weiterhin: die Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit 77e, die die Temperatur des unverbrannten Gasgemisches am oberen Kompressionstotpunkt der Brennkammer 14 abschätzt; und die Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit 77f, die die angeforderte Einlassmenge berechnet, wobei die angeforderte Einlassmenge so bestimmt wird, dass der Schätzwert Tf der Temperatur des unverbrannten Gasgemisches, der von der Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit 77e geschätzt wird, niedriger als der vorhergesagte Wert Tlim der Selbstzündungstemperatur des unverbrannten Gasgemisches ist, und die Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit 77b so eingerichtet ist, dass mindestens eines der Folgenden steuert: das Maß des Hubs; den Betätigungswinkel und die Öffnungs- und Schließzeit des Lufteinlassventils 20a, basierend auf dem berechneten Wert Vo der angeforderten Einlassmenge steuert. Aus diesem Grund kann die Strömungsmenge der in die Brennkammer 14 eintretenden Luft auf geeignete Weise eingestellt werden, um im Filterregenerationssteuermodus eine Kompressionszündung in der Brennkammer 14 zu verhindern.
  • Das Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform umfasst weiterhin: die Last-Beurteilungseinheit 74c, die beurteilt, ob der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand oder einem niedrigen Lastzustand befindet; und die Scavenging-Anweisungseinheit 74d, die eine Anweisung zur Ausführung der Scavenging-Steuerung für den Zylinder 11 ausgibt, wenn die Last-Beurteilungseinheit 74c bestimmt, dass der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet und bevor die Regenerations-Anweisungseinheit 76h die Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder 11 ausgibt, wobei die Regenerations-Anweisungseinheit 76h dazu eingerichtet ist, nach der Ausführung der Scavenging-Steuerung eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder 11 auszugeben, wenn die Last-Beurteilungseinheit 74c bestimmt, dass der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet, und eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder 11 auszugeben, ohne die Scavenging-Steuerung auszuführen, wenn die Last-Beurteilungseinheit 74c bestimmt, dass der Dieselmotor 1 sich in einem niedrigen Lastzustand befindet. Wenn beim Reinigungssystem der Dieselmotor 1 durch eine Verzögerung vom mittleren bis hohen Lastzustand in den Filterregenerationssteuermodus übergeht, erhöhen sich die interne Abgasrückführungs-Temperatur und die Temperatur der Wandflächen der Brennkammer 14 sowie der Flächen des Kolbens 12, der Laufbuchsenwand 11a des Zylinders 11 und des Zylinders 13 aufgrund eines hohen Gegendrucks in der Brennkammer 14. Folglich kann die Temperatur in der Brennkammer 14 eine Temperatur erreichen, bei der eine Kompressionszündung möglich ist. Zur Vermeidung dieses Problems wird die Scavenging-Steuerung ausgeführt, bevor der Dieselmotor 1 vom mittleren bis hohen Lastzustand in den Filterregenerationssteuermodus übergeht, und daher kann die Filterregeneration in einem Zustand durchgeführt werden, in dem die Temperatur in der Brennkammer 14 ausreichend erniedrigt ist, um eine Kompressionszündung zu verhindern. Wenn der Dieselmotor 1 vom niedrigen Lastzustand in den Filterregenerationssteuermodus übergeht, ist es möglich, sofort zum Filterregenerationssteuermodus zu wechseln, ohne die Scavenging-Steuerung auszuführen. Demgemäß kann der Filter 42 effizient regeneriert werden.
  • Das Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform umfasst weiterhin die Lastzustandseinstelleinheit 74b, welche den mittleren bis hohen Lastzustand W1 und den niedrigen Lastzustand W2 basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast einstellt, wobei die Last-Beurteilungseinheit 74c dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass der Dieselmotor 1 sich im Zustand einer mittleren bis hohen Last befindet, wenn der Motorlastzustand, der basierend auf dem erfassten Wert ω der Motordrehzahl und dem berechneten Wert N der Motorlast bestimmt wurde, in dem durch die Lastzustandseinstelleinheit 74b eingestellten Bereich W1 mittlerer bis hoher Last ist, und dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass der Dieselmotor 1 sich im Zustand einer niedrigen Last befindet, wenn der Motorlastzustand in dem von der Lastzustandseinstelleinheit 74b eingestellten Bereich W2 niedriger Last ist. Die Lastzustandseinstelleinheit 74b ist dazu eingerichtet, dass der Bereich W1 mittlerer bis hoher Last schmaler und der Bereich W2 niedriger Last breiter wird, wenn sich die Motorwassertemperatur erhöht. Aus diesem Grund können der mittlere bis hohe Lastzustand und der niedrige Lastzustand des Dieselmotors 1 zweckmäßigerweise so festgelegt werden, dass die Notwendigkeit der oben beschriebenen Scavenging-Steuerung präzise bestimmt werden kann. Demgemäß kann der Filter 42 effizient regeneriert werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Es wird ein Reinigungssystem für einen Dieselmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Mit Ausnahme der folgenden Merkmale gleicht das Reinigungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform demjenigen gemäß der ersten Ausführungsform.
  • (Erste und zweite Beurteilungseinheit)
  • Unter Bezugnahme auf die 6 und 8 werden die erste und die zweite Beurteilungseinheit 76 und 78 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Wie in 6 veranschaulicht ist, gibt in einem Zustand, in dem die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit 76e bestimmt, dass sich wenigstens einer der mehreren Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet, und die Regenerations-Beurteilungseinheit 76g bestimmt, dass eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist, die Regenerations-Anweisungseinheit 76h der ersten Beurteilungseinheit 76 eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei allen Zylindern 11 aus. Es sei darauf hingewiesen, dass die erste Beurteilungseinheit 76 erhalten werden kann, indem die Verzögerungs-Beurteilungseinheit 76b und die Drehmoment-Beurteilungseinheit 76d vom Reinigungssystem gemäß der ersten Ausführungsform entfernt werden. Weiterhin wird, wie in 8 veranschaulicht ist, in Bezug auf die Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung durch die Regenerationsfortsetzungs-Anweisungseinheit 78d der zweiten Beurteilungseinheit 78 eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei allen Zylindern 11 ausgegeben.
  • (Ein Beispiel zu Steuerungen des Reinigungssystems)
  • Unter Bezugnahme auf 12 wird ein Beispiel für Steuerungen des Reinigungssystems gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Es wird beurteilt, ob sich wenigstens einer der mehreren Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet oder nicht (Schritt S21). Wenn jeder der mehreren Zylinder 11 sich nicht im Abschaltzustand befindet, d. h. alle Zylinder 11 sich im Nicht-Abschaltzustand befinden (NEIN), führt der Dieselmotor 1 den bis dahin verwendeten Betriebsmodus fort. Wenn sich wenigstens einer der mehreren Zylinder 11 im Abschaltzustand befindet (JA), wird beurteilt, ob eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist oder nicht (Schritt S22). Wenn eine Regeneration des Filters 42 nicht erforderlich ist (NEIN), wird der bis dahin verwendete Betriebsmodus fortgesetzt.
  • Wenn eine Regeneration des Filters 42 erforderlich ist (JA), wird beurteilt, ob sich der Dieselmotor 1 in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet oder nicht (Schritt S23). Wenn der Dieselmotor 1 sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet (JA), wird der drehmomentbasierte Steuermodus zum Scavenging-Steuermodus geändert (Schritt S24). Nach Abschluss des Scavenging-Steuermodus wird eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei allen Zylindern 11 ausgegeben, und der Modus wird zum Filterregenerationssteuermodus geändert (Schritt S25). Wenn der Dieselmotor 1 sich andererseits nicht in einem mittleren bis hohen Lastzustand, sondern in einem niedrigen Lastzustand befindet (NEIN), wird sofort eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung bei allen Zylindern 11 ausgegeben, und der Modus wird zum Filterregenerationssteuermodus geändert (Schritt S25).
  • In allen Zylindern 11 wird das unverbrannte Gasgemisch für einen vorbestimmten Zeitraum Q in der Brennkammer 14 gehalten, die sich in einem Zustand befindet, in dem sowohl das Lufteinlassventil 20a als auch das Auslassventil 21a geschlossen sind und keine Verbrennung erfolgt (Schritt S26). Das Auslassventil 21a ist geöffnet, um das unverbrannte Gasgemisch durch den Auslasskanal 19 dem Oxidationskatalysator 41 zuzuführen (Schritt S27). Die Temperatur des Oxidationskatalysators 41 wird durch die Verwendung des unverbrannten Gasgemisches erhöht, sodass die auf dem Filter 42 angesammelten Partikel durch Verbrennen entfernt werden (Schritt S28). Es wird beurteilt, ob eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 erforderlich ist oder nicht (Schritt S29). Wenn eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 erforderlich ist (JA), wird wiederum eine Anweisung zur Ausführung der Filterregenerationssteuerung an alle Zylinder 11 ausgegeben, und der Filterregenerationssteuermodus wird fortgesetzt (Schritt S25). Wenn eine Fortsetzung der Regeneration des Filters 42 nicht erforderlich ist (NEIN), wird der Filterregenerationssteuermodus zum Betriebsmodus geändert, der vor der Ausführung der Filterregenerationssteuerung verwendet wurde.
  • Wie oben beschrieben ist, ermöglicht das Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform den Erhalt derselben Wirkungen wie derjenigen, die mit dem Reinigungssystem gemäß der ersten Ausführungsform erhalten werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Es wird ein Reinigungssystem für einen Motor mit Direkteinspritzung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Mit Ausnahme der folgenden Merkmale gleicht das Reinigungssystem gemäß der dritten Ausführungsform demjenigen gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform. Darüber hinaus ist das Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform dazu geeignet, dieselben Steuerungen wie beim Reinigungssystem gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform in einem Zustand durchzuführen, in dem der Motor mit Direkteinspritzung eine HCCI-Verbrennung durchführt. Ein Beispiel für Steuerungen des Reinigungssystems gemäß dieser Ausführungsform ist ebenfalls dasselbe wie das Beispiel für Steuerungen des Reinigungssystems gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform.
  • (Motor mit Direkteinspritzung)
  • Ein Motor 101 mit Direkteinspritzung wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass 13 nur einen Querschnitt eines Zylinders 11 im Motor 101 mit Direkteinspritzung schematisch veranschaulicht. Das Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform weist den Motor 101 mit Direkteinspritzung auf, der dem Dieselmotor 1 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform mit der Ausnahme gleicht, dass er ein Injektor 102 vom Direkteinspritztyp anstelle des Injektors 22 vom Dieseltyp aufweist. Der Injektor 102 ist so eingerichtet, dass er Kraftstoff in die Brennkammer 14 des Zylinders 11 direkt einspritzt.
  • Darüber hinaus weist der Motor 101 mit Direkteinspritzung eine Zündkerze 103 auf, die eine Funkenentladung in der Brennkammer 14 jedes Zylinders 11 ermöglicht. Die Zündkerze 103 ist am Zylinderkopf 13 befestigt. Insbesondere ist die Zündkerze 103 vorzugsweise zwischen dem Lufteinlasskanal 18 und dem Auslasskanal 19 angeordnet. Der Motor 101 mit Direkteinspritzung ist so eingerichtet, dass in der Brennkammer 14 jedes Zylinders 11 eine HCCI-(Homogeneous-Charge Compression Ignition, homogene kompressionsgezündete) Verbrennung ermöglicht wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der Motor mit Direkteinspritzung auch so eingerichtet sein kann, dass er keinen Turbolader aufweist.
  • (Steuervorrichtung)
  • Obwohl dies in den Figuren nicht speziell dargestellt ist, ist die Zündkerze 103 an eine Motorsteuerung in der Steuervorrichtung angeschlossen. Eine Scavenging-Steuereinheit der Motorsteuerung in der Steuervorrichtung weist eine Scavenging-Zündsteuereinheit auf, welche die Zündkerze 103 so steuert, dass die Zündung im Scavenging-Steuermodus verhindert wird. Eine Regenerations-Steuereinheit der Motorsteuerung weist eine Regenerations-Zündsteuereinheit auf, welche die Zündkerze 103 so steuert, dass die Zündung im Filterregenerationssteuermodus verhindert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass in einem Zyklus im drehmomentbasierten Steuermodus das Lufteinlassventil 20a, der Injektor 22 der Brennkammer 14 für einen Zeitraum vom Ansaugtakt bis zum Verdichtungstakt Kraftstoff zuführt.
  • Wie oben beschrieben ist, ermöglicht das Reinigungssystem gemäß dieser Ausführungsform den Erhalt derselben Wirkung wie derjenigen, die mit dem Reinigungssystem gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform erhalten werden.
  • Oben sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben; sie ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann basierend auf den technischen Ideen verändert und modifiziert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dieselmotor
    11
    Zylinder
    11a
    Laufbuchsenwand
    12
    Kolben
    14
    Brennkammer
    18
    Lufteinlasskanal
    19
    Auslasskanal
    20a
    Lufteinlassventil
    21a
    Auslassventil
    22
    Injektor
    4
    Reinigungsvorrichtung
    41
    Oxidationskatalysator
    42
    Partikelfilter (Filter)
    52
    Gas-Bedienelement-Positionssensor (Gas-Bedienelement-Positionserfassungseinheit)
    53
    Kurbelwinkelsensor (Drehzahlerfassungseinheit)
    74a
    Last-Berechnungseinheit
    74b
    Lastzustandseinstelleinheit
    74c
    Last-Beurteilungseinheit
    74d
    Scavenging-Anweisungseinheit
    76b
    Verzögerungs-Beurteilungseinheit
    76e
    Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit
    76g
    Regenerations-Beurteilungseinheit
    76h
    Regenerations-Anweisungseinheit
    77b
    Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit
    77c
    Regenerationszweck-Auslasssteuereinheit
    77d
    Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit
    77e
    Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit
    77f
    Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit
    101
    Benzinmotor vom Direkteinspritztyp (Motor mit Direkteinspritzung)
    102
    Injektor
    W1
    Bereich mittlerer bis hoher Last
    W2
    Bereich niedriger Last
    ω
    Erfasster Wert der Motordrehzahl
    N
    Berechneter Wert der Motorlast
    V0
    Berechneter Wert der angeforderten Einlassmenge
    Tf
    Schätzwert der Temperatur des unverbrannten Gasgemisches
    Tlim
    Vorhergesagter Wert der Selbstzündungstemperatur des unverbrannten Gasgemisches
    Q
    Haltezeitraum

Claims (3)

  1. Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (1, 101), umfassend: einen Verbrennungsmotor (1, 101), der in einem Fahrzeug montiert ist; und eine Reinigungsvorrichtung (4), die Abgas des Verbrennungsmotors (1, 101) reinigt, wobei der Verbrennungsmotor (1, 101) Folgendes aufweist: einen Zylinder (11); ein Lufteinlassventil (20a), das zum Öffnen und Schließen eines Lufteinlasskanals (18) eingerichtet ist; ein Auslassventil (21a), das zum Öffnen und Schließen eines Auslasskanals (19) eingerichtet ist, der mit einer Brennkammer (14) kommuniziert; und einen Injektor, der zum Zuführen eines Kraftstoffs zur Brennkammer (14) eingerichtet ist, wobei der Verbrennungsmotor (1, 101) zu einer Kompressionszündung in der Brennkammer (14) eingerichtet ist, wobei die Reinigungsvorrichtung (4) Folgendes aufweist: einen Katalysator (41), der zum Oxidieren einer schädlichen Substanz im Abgas eingerichtet ist; und einen Filter (42), der auf einer dem Katalysator (41) nachgelagerten Seite in einem Abgasstrom angeordnet und zum Sammeln von Partikeln im Abgas eingerichtet ist, wobei das Abgasreinigungssystem dazu eingerichtet ist, den Filter (42) durch Verbrennen und Eliminieren der auf dem Filter (42) angesammelten Partikel zu regenerieren, wobei es Oxidationswärme nutzt, die durch In-Kontakt-Bringen von unverbranntem Gasgemisch und dem Katalysator (41) erzeugt wird, wobei das unverbrannte Gasgemisch dem Inneren der Brennkammer (14) durch den Lufteinlasskanal (18) zugeführte Luft und dem Inneren der Brennkammer (14) vom Injektor (22, 102) zugeführten Kraftstoff enthält, und wobei das Abgasreinigungssystem Folgendes umfasst: entweder eine Verzögerungs-Beurteilungseinheit (76b), die zur Beurteilung, ob das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet oder nicht, eingerichtet ist, oder eine Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit (76e), die so eingerichtet ist, dass sie beurteilt, ob der Zylinder (11) sich in einem Abschaltzustand, in dem wenigstens das Auslassventil (21a) geschlossen ist, befindet oder nicht; eine Regenerations-Beurteilungseinheit (76g), die zur Beurteilung eingerichtet ist, ob es erforderlich ist, den Filter (42) zu regenerieren, oder nicht; eine Regenerations-Anweisungseinheit (76h), die dazu eingerichtet ist, dass sie die Durchführung einer Filterregenerationssteuerung für den Zylinder (11) entweder dann anweist, wenn die Verzögerungs-Beurteilungseinheit (76b) bestimmt, dass das Fahrzeug sich im Verzögerungszustand befindet, oder wenn die Zylinderabschalt-Beurteilungseinheit (76e) bestimmt, dass der Zylinder (11) sich im Abschaltzustand befindet, wobei zusätzlich dazu die Regenerations-Beurteilungseinheit (76g) bestimmt, dass eine Regeneration des Filters (42) erforderlich ist; eine Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit (77b), die dazu eingerichtet ist, das Lufteinlassventil (20a) so zu steuern, dass die Luft der Brennkammer (14) zugeführt wird, während die Strömungsmenge der Luft so eingestellt wird, dass die Kompressionszündung in der Brennkammer (14) in einem Filterregenerationssteuermodus, in dem die Regenerations-Anweisungseinheit (76h) die Durchführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder (11) angewiesen hat, verhindert wird; eine Regenerationszweck-Injektorsteuereinheit (77d), die dazu eingerichtet ist, dass der Injektor (22, 102) im Filterregenerationssteuermodus so gesteuert wird, dass der Kraftstoff der Brennkammer (14) während eines Zeitraums zugeführt wird, in dem ein Kolben im Zylinder (11) in einer Kraftstoffsprührichtung zwischen dem Injektor (22, 102) und einer Laufbuchsenwand (11a) des Zylinders (11) angeordnet ist; und eine Regenerationszweck-Auslasssteuereinheit (77c), die dazu eingerichtet ist, das Auslassventil (21a) zu öffnen, so dass im Filterregenerationssteuermodus das unverbrannte Gasgemisch dem Katalysator (41) durch den Auslasskanal (19) zugeführt wird, wobei dieses unverbrannte Gasgemisch für einen vorbestimmten Zeitraum in der Brennkammer (14) gehalten worden ist, in dem sowohl das Lufteinlassventil (20a) als auch das Auslassventil (21a) geschlossen sind und die Kompressionszündung verhindert ist; gekennzeichnet durch: eine Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit (77e), die zur Abschätzung der Temperatur des unverbrannten Gasgemisches am oberen Kompressionstotpunkt der Brennkammer (14) eingerichtet ist; und eine Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit (77f), die zur Berechnung der erforderlichen Einlassmenge eingerichtet ist, bei der es sich um die Luftmenge handelt, die im Filterregenerationssteuermodus in der Brennkammer (14) erforderlich ist, wobei die angeforderte Einlassmenge so eingestellt ist, dass ein Schätzwert der Temperatur des unverbrannten Gasgemisches, der von der Regenerationszweck-Gasgemischtemperatur-Abschätzeinheit (77e) abgeschätzt wird, niedriger als der vorhergesagte Wert der Selbstzündungstemperatur des unverbrannten Gasgemisches ist, und die Regenerationszweck-Einlasssteuereinheit (77b) dazu eingerichtet ist, dass sie basierend auf dem von der Regenerationszweck-Einlassmengen-Berechnungseinheit (77f) berechneten Wert der angeforderten Einlassmenge mindestens eines der Folgenden steuert: das Maß des Hubs; den Betätigungswinkel; eine Öffnungs- und Schließzeit des Lufteinlassventils (20a).
  2. Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (1, 101) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine Last-Beurteilungseinheit (74c), die zur Beurteilung eingerichtet ist, ob sich der Verbrennungsmotor (1, 101) in einem mittleren bis hohen Lastzustand oder in einem niedrigen Lastzustand befindet; und eine Scavenging-Anweisungseinheit (74d), die dazu eingerichtet ist, die Durchführung einer Scavenging-Steuerung für den Zylinder (11) anzuweisen, wenn die Last-Beurteilungseinheit (74c) bestimmt, dass der Verbrennungsmotor (1, 101) sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet, sodass, bevor die Regenerations-Anweisungseinheit (76h) die Durchführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder (11) anweist, ein Lufteinlass in die und ein Auslass aus der Brennkammer (14) für mindestens einen Verbrennungszyklus durchgeführt werden und Kraftstoff der Brennkammer (14) für wenigstens einen Verbrennungstakt nicht zugeführt wird, wenn die Last-Beurteilungseinheit (74c) bestimmt, dass der Verbrennungsmotor (1, 101) sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet, wobei die Regenerations-Anweisungseinheit (76h) dazu eingerichtet ist, die Durchführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder (11) anzuweisen, nachdem die Scavengingsteuerung durchgeführt wurde, wenn die Last-Beurteilungseinheit (74c) bestimmt, dass der Verbrennungsmotor (1, 101) sich in einem mittleren bis hohen Lastzustand befindet, und dazu eingerichtet ist, die Durchführung der Filterregenerationssteuerung für den Zylinder (11) ohne Durchführung der Scavengingsteuerung anzuweisen, wenn die Last-Beurteilungseinheit (74c) bestimmt, dass der Verbrennungsmotor (1, 101) sich in einem niedrigen Lastzustand befindet.
  3. Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (1, 101) nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: eine Gas-Bedienelement-Positionserfassungseinheit (52), die zum Erfassen einer Gas-Bedienelement-Position eingerichtet ist; eine Drehzahlerfassungseinheit (53), die zum Erfassen der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1, 101) eingerichtet ist; eine Last-Berechnungseinheit (74a), die zum Berechnen der Last des Verbrennungsmotors (1, 101) durch Verwendung eines von der Gas-Bedienelement-Positionserfassungseinheit (52) erfassten Werts der Gas-Bedienelement-Position und eines von der Drehzahlerfassungseinheit (53) erfassten Wert der Drehzahl eingerichtet ist; und eine Lastzustandseinstelleinheit (74b), die dazu eingerichtet ist, einen Bereich mittlerer bis hoher Last (W1) zum Bestimmen des Zustands einer mittleren bis hohen Last einzustellen und einen Bereich niedriger Last (W2) zum Bestimmen des Zustands einer niedrigen Last einzustellen, basierend auf der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1, 101) und der Last des Verbrennungsmotors (1, 101), wobei die Last-Beurteilungseinheit (74c) dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass der Verbrennungsmotor (1, 101) sich im Zustand einer mittleren bis hohen Last befindet, wenn ein Lastzustand, der basierend auf dem erfassten Wert der Drehzahl und einem von der Last-Berechnungseinheit (74a) erhaltenen, berechneten Wert der Last bestimmt wurde, in dem durch die Lastzustandseinstelleinheit (74b) eingestellten Bereich mittlerer bis hoher Last (W1) ist, und dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass der Verbrennungsmotor (1, 101) sich im Zustand einer niedrigen Last befindet, wenn der Lastzustand in dem von der Lastzustandseinstelleinheit (74b) eingestellten Bereich niedriger Last (W2) ist, und die Lastzustandseinstelleinheit (74b) dazu eingerichtet ist, dass der Bereich mittlerer bis hoher Last (W1) schmaler und der Bereich niedriger Last (W2) breiter wird, wenn die Wassertemperatur des Verbrennungsmotors (1, 101) sich erhöht.
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