DE10325083A1

DE10325083A1 - Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10325083A1
Application number: DE10325083A
Authority: DE
Inventors: Yuji Kariya Kosaka; Toshimi Kariya Matsumura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: US20030221423A1; JP2004011446A; US6959541B2; JP3969196B2; DE10325083B4

Abstract

Eine Brennkraftmaschine hat einen Partikelfilter (32) zum Sammeln von in dem Abgas enthaltenen Abgasschwebestoffen. Ein Oxidationskatalysator wird von dem Partikelfilter (32) getragen. Ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die Kraftmaschine hat eine Einspritzmengeneinstelleinrichtung (61). Die Einspritzmengeneinstelleinrichtung (61) stellt eine Einspritzmenge für eine Späteinspritzung so ein, dass die Einspritzmenge in Richtung einer Einspritzbasismenge ansteigt, die einem zum Eliminieren von durch einen Partikelfilter (32) gesammelten Abgasschwebestoffen geeigneten Wärmewert entspricht. Die Einspritzmenge wird allmählich auf die Einspritzbasismenge erhöht, während die Temperatur des Partikelfilters (32) einschließlich des Oxidationskatalysators über einer unteren Grenzwerttemperatur beibehalten wird, um die Erzeugung von weißem Rauch zu verhindern. Die untere Grenzwerttemperatur wird in Übereinstimmung mit der Einspritzmenge bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Reinigen von Abgas.
Verbesserungen der Abgasemission einer an einem Fahrzeug und dergleichen monierten Brennkraftmaschine sind erforderlich. Insbesondere sollten Abgasschwebstoffe, wie zum Beispiel Ruß oder ein löslicher organischer Bestandteil, die in dem von einer Dieselkraftmaschine der Kompressionszündungsbauart, die mit Dieselkraftstoff läuft, ausgelassenen Abgas enthalten sind, ebenso wie Kohlenstoffoxide, Kohlenwasserstoff und Stickstoffoxide entfernt werden. Daher ist ein aus einem porösen Material gefertigter Partikelfilter in einem Abgasdurchlass der Dieselkraftmaschine angeordnet, um die in dem Abgas enthaltenen Abgasschwebstoffe zu sammeln.
Da der Partikelfilter aus einem porösen Material gefertigt ist, kann der Strömungswiderstand an dem Partikelfilter ansteigen, wenn ein Übermaß an Schwebstoffen gesammelt wurde. Als ein Ergebnis kann der Rückdruck der Kraftmaschine ansteigen und die Kraftmaschinenleistung kann verringert werden. Daher sollte die Fähigkeit des Partikelfilters zum Sammeln der Abgasschwebstoffe durch Regenerieren des Partikelfilters wieder hergestellt werden. Der Partikelfilter wird regeneriert, indem die gesammelten Abgasschwebstoffe eliminiert werden.
Ein Partikelfilter mit einem Oxidationskatalysator, wie zum Beispiel Platin darauf, kann während dem Betrieb der Kraftmaschine unter Anwendung einer Oxidationswirkung des Oxidationskatalysators regeneriert werden. Beispielsweise wird eine Späteinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Expansionstakt oder einen Auslasstakt der Kraftmaschine durchgeführt, um den Partikelfilter mit Kraftstoff zu versorgen. Somit wird der Kraftstoff durch den Oxidationskatalysator oxidiert, wobei Reaktionswärme erzeugt wird. Dann werden die durch den Partikelfilter gesammelten Schwebstoffe verbrannt und unter Zuhilfenahme von Wärme eliminiert. In dem Fall, in dem der Oxidationskatalysator an dem porösen Material des Partikelfilters getragen wird, wird der Partikelfilter auf eine zur Verbrennung der Abgasschwebstoffe geeignete Temperatur erwärmt, welche schwieriger als normaler Kraftstoff, wie zum Beispiel eingespritzter Kraftstoff, verbrennen.
Die Oxidationsfähigkeit des Oxidationskatalysators hängt von der Temperatur ab. Daher besteht eine Möglichkeit, dass die Oxidationsfähigkeit des Katalysators selbst dann unzureichend wird, wenn eine theoretische Menge des Kraftstoffes, die dem zum Eliminieren der gesammelten Schwebstoffe erforderlichen Wärmewert entspricht, in der Späteinspritzung eingespritzt wird. Als ein Ergebnis kann weißer Rauch oder ein unverbrannter Bestandteil des Kraftstoffes erzeugt werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das in der Lage ist, eine Emission von weißem Rauch zu verhindern.

Gemäß eines Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung führt ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine, die einen in einem Abgasdurchlass zum Sammeln der Abgasschwebstoffe angeordneten Partikelfilter hat, eine Späteinspritzung durch, um Kraftstoff in einem Expansionstakt oder einem Auslasstakt nach einer Haupteinspritzung einzuspritzen. Somit wird der Partikelfilter durch Reaktionswärme erwärmt, die bei der durch einen Oxidationskatalysator durchgeführten Oxidation erzeugt wird. Der Oxidationskatalysator ist stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet oder wird von dem Partikelfilter getragen. Somit werden die durch den Partikelfilter gesammelten Schwebstoffe verbrannt und eliminiert und der Partikelfilter wird regeneriert. Somit wird die Fähigkeit des Partikelfilters zum Sammeln der Schwebstoffe wieder hergestellt.

Das Kraftstoffeinspritzsteuersystem hat eine Einspritzmengeneinstelleinrichtung. Die Einspritzmengeneinstelleinrichtung stellt eine Einspritzmenge für die Späteinspritzung ein, so dass die Einspritzmenge allmählich in Richtung einer vorbestimmten Einspritzmenge ansteigt, die einem Erwärmungswert entspricht, der ein Eliminieren der gesammelten Abgasschwebstoffe in einer frühen Regenerationsstufe des Partikelfilters ermöglicht. In der frühen Regenerationsstufe des Partikelfilters, d. h. in einer ersten Späteinspritzung und darauf folgenden Späteinspritzungen der frühen Stufe, ist die Temperatur um den Oxidationskatalysator gering und die Einspritzmenge ist auf einen niedrigen Wert eingestellt. Dann, wenn die Temperatur um den Oxidationskatalysator ansteigt, wird die Einspritzmenge erhöht. Somit wird selbst dann, wenn die Temperatur um den Oxidationskatalysator herum in der frühen Regenerationsstufe nicht ausreichend erhöht ist, die Einspritzmenge des Kraftstoffs, die zur Oxidationsleistung des Oxidationskatalysators bei der Temperatur geeignet ist, in der Späteinspritzung eingespritzt. Als ein Ergebnis wird das Erzeugen von weißem Rauch verhindert, wenn die Regeneration des Partikelfilters gestartet wird.

Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispieles können ebenso wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile aus einem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und der Zeichnungen verstanden werden, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden. In den Zeichnungen ist:
1 ein Schaubild, das eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Zeitgebungsschaubild, das ein Einspritzverhältnis in einem Zylinder der Kraftmaschine mit dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ein Teil eines Ablaufdiagramms, das die durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) des Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführte Steuerung zeigt;
4 ein anderer Teil des Ablaufdiagramms, das die durch die ECU des Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführte Steuerung zeigt;
5 ein weiterer Teil des Ablaufdiagramms, das die durch die ECU des Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführte Steuerung zeigt, und
6 ein Zeitgebungsdiagramm, das einen Kraftstoffeinspritzmodus in der Kraftmaschine mit dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Dieselkraftmaschine mit einem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Diese Dieselkraftmaschine hat einen vierzylindrigen Kraftmaschinenhauptkörper 11 und ein Nachbehandlungssystem 12. Der Kraftmaschinenhauptkörper 11 ist mit einem Einlasskrümmer 21 verbunden, welcher das am meisten stromabwärts liegende Teil des Einlassdurchlasses 21 ist, und er ist mit einem Auslasskrümmer 31 verbunden, welcher das am meisten stromaufwärts liegende Teil eines Auslassdurchlasses 3 ist. Ein Partikelfilter 32 ist mit dem Auslassdurchlass 3 in dem stromabwärts liegenden Abschnitt einer Sammelstelle des Auslasskrümmers 31 verbunden. Der Partikelfilter 32 ist ein wesentlicher Teil des Nachbehandlungssystems 12. Das von entsprechenden Zylindern der Kraftmaschine ausgelassene Abgas passiert den Partikelfilter 32. Der Partikelfilter 32 hat einen gewöhnlichen Aufbau. Beispielsweise ist der Partikelfilter 32 aus einem porösen Material, wie zum Beispiel aus Keramiken, gefertigt, durch welches das Abgas passieren kann. Ein Oxidationskatalysator, wie zum Beispiel Platin, wird von dem porösen Material getragen.
Jeder Zylinder ist mit einem Injektor 4 versehen. Der Injektor 4 ist so gesteuert, dass er sich durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 61, die entsprechende Teile der Dieselkraftmaschine steuert, öffnen oder schließen lässt. Der Injektor 4 spritzt eine Menge des Kraftstoffes in Übereinstimmung mit seiner Ventilöffnungszeitspanne ein. Die entsprechenden Injektoren 4 werden von einer Commonrail 54 (gemeinsamen Leitung), die für die gesamten Injektoren 4 gemeinsam ist, versorgt. Der durch eine Pumpe 53 von einem Kraftstofftank 51 angesogene Kraftstoff wird der Commonrail 54 unter Druck zugeführt. Ein Steuerventil 52 steuert die Druckzuführmenge des Kraftstoffes von der Pumpe 53 zu der Commonrail 54. Die ECU 61 steuert das Steuerventil 52 auf Grundlage eines Ermittlungssignals eines Drucksensors 64, der den Commonraildruck misst, so dass der Kraftstoffdruck in der Commonrail 54 (Commonraildruck) im Wesentlichen gleich wie ein Solldruck wird. Der Solldruck wird auf Grundlage eines Betriebszustandes der Kraftmaschine berechnet.
Die ECU 61 empfängt verschiedene Signale, die den Betriebszustand der Kraftmaschine anzeigen, von dem Drucksensor 64 und dergleichen. Ein Temperatursensor 62 ist in dem Auslassdurchlass 2 an einem Abschnitt direkt stromaufwärts des Partikelfilters 32 angeordnet, so dass der Temperatursensor 62 eine Wand des Auslassdurchlasses durchdringt. Der Temperatursensor 62 misst die DPF-Einlasstemperatur, oder die Temperatur des passierenden Abgases an einem Einlass 32a des Partikelfilters 32. Die DPF-Einlasstemperatur zeigt einen Temperaturzustand des Partikelfilters 32 an. Wenn die DPF-Einlasstemperatur hoch ist, wird bestimmt, dass die Temperatur des gesamten Partikelfilters 32 einschließlich des Oxidationskatalysators ansteigt. Somit kann der Temperatursensor 62 im Wesentlichen die Temperatur des Oxidationskatalysators des Partikelfilters 32 messen. Der Temperatursensor 62 kann einfach montiert werden, da kein Bedarf besteht, das poröse Material des Partikelfilters 32 und dergleichen neu zu gestalten, um den Temperatursensor 62 daran anzubringen.
Ein erster Abzweigungsdurchlass 33 und ein zweiter Abzweigungsdurchlass 34 sind mit dem Abgasdurchlass 3 verbunden. Der erste Abzweigungsdurchlass 33 zweigt von dem Abgasdurchlass 3 an einem Abschnitt direkt stromaufwärts des Partikelfilters 32 ab. Der zweite Abzweigungsdurchlass 34 zweigt von dem Abgasdurchlass 3 an einem Abschnitt direkt stromabwärts des Partikelfilters 32 ab. Ein zwischen dem ersten und zweiten Abzweigungsdurchlässen 33, 34 angeordneter Druckdifferenzsensor 63 misst eine Differenz zwischen einem Druck an einem Abschnitt direkt stromaufwärts des Partikelfilters 32 und einem Druck an einem Abschnitt direkt stromabwärts des Partikelfilters 32.
Die ECU 61 empfängt verschiedene Parameter, die den Betriebszustand der Kraftmaschine anzeigen, wie zum Beispiel eine Gaspedalposition ACCP und eine Kraftmaschinendrehzahl NE.
Ein Warnlicht 65 ist an einer Instrumententafel in einer Fahrgastzelle angeordnet. Die ECU 61 schaltet das Warnlicht 65 beispielsweise dann an, wenn die Regeneration des Partikelfilters 32 erforderlich ist oder wenn eine Anormalität in dem Partikelfilter 32 erfasst wird.
2 ist ein Zeitgebungsdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzverhältnis „R" relativ zu einem Kurbelwinkel (CA) zeigt. Um ein Profil des Kraftstoffeinspritzverhältnisses R auf ein Idealprofil zu bringen, wird eine Voreinspritzung durchgeführt, wie durch einen Vorsprung „R1" in 2 gezeigt ist, bevor eine Haupteinspritzung im Allgemeinen an einem oberen Totpunkt (TDC) in einem Verdichtungstakt durchgeführt wird, wie dies durch einen anderen Vorsprung „R2" aus 2 gezeigt ist. In 2 gibt einen Bereich „I" einen Kompressionstakt wieder und ein Bereich „II" ist ein Expansionstakt und ein Bereich „III" ist ein Auslasstakt. Nach der Haupteinspritzung wird eine Nacheinspritzung in dem Expansionstakt durchgeführt, wie dies durch den Vorsprung „R3" in 2 gezeigt ist, und in dem Expansionstakt oder in einem Auslasstakt wird eine Späteinspritzung durchgeführt, wie dies durch die Vorsprünge „R4" in 2 gezeigt ist. Die Nacheinspritzung wird durchgeführt, um den Partikelfilter 32 auf eine relativ hohe Temperatur zu erwärmen, indem vor der Späteinspritzung ein Abgas mit hoher Temperatur in den Partikelfilter 32 eingeführt wird. Die Nacheinspritzung ist insbesondere dann wirkungsvoll, wenn die Abgastemperatur in einem Leerlaufzustand der Kraftmaschine niedrig ist, in welchem die Kraftmaschinendrehzahl niedrig ist.
Nun wird auf Grundlage von 3, 4 und 5 die durch die ECU 61 durchgeführte Kraftstoffeinspritzsteuerung erklärt, wobei das Hauptaugenmerk auf einen Prozess zum Regenerieren des Partikelfilters 32 gerichtet ist.
Wenn ein Zündschalter angeschaltet ist, wird in Schritt 5100 eine Initialisierung durchgeführt. Bei der Initialisierung werden Steuerparameter der ECU 61 auf Anfangswerte gesetzt, um die nachfolgende Steuerung vorzubereiten.
Dann werden in Schritt 5101 eine Gaspedalstellung ACCP und eine Kraftmaschinendrehzahl NE als Kraftmaschinensteuerparameter eingegeben. Dann wird in Schritt S102 eine Einspritzgesamtmenge Qt auf Grundlage der eingegebenen Gaspedalstellung ACCP und der Kraftmaschinendrehzahl NE berechnet. Die Einspritzgesamtmenge Qt ist die Summe einer Voreinspritzmenge Qpre und einer Haupteinspritzmenge Qm. Dann werden in Schritt 5103 die Voreinspritzmenge Qpre und die Voreinspritzzeitgebung θpre für die Voreinspritzung auf Grundlage der Einspritzgesamtmenge Qt und der Kraftmaschinendrehzahl Ne berechnet. Dann werden in Schritt 5104 die Haupteinspritzmenge Qm und die Haupteinspritzzeitgebung Θm für die Haupteinspritzung auf Grundlage der Einspritzgesamtmenge, Qt und der Kraftmaschinendrehzahl NE berechnet.
Dann wird in Schritt S103 eine Druckdifferenz Pdif zwischen einem Druck in dem stromaufwärts liegenden Abschnitt und dem stromabwärts liegenden Abschnitt des Partikelfilters 32 mit einem Sollwert „A" verglichen und es wird bestimmt, ob die Druckdifferenz Pdif größer als der Sollwert A ist oder nicht. Der Sollwert A wird in Übereinstimmung mit einem zulässigen oberen Grenzwert der Druckdifferenz Pdif bestimmt. Der Sollwert A ist so gesetzt, dass die Druckdifferenz Pdif den Sollwert A überschreitet, bevor die Druckdifferenz Pdif, oder ein Rückdruck der Kraftmaschine, zu stark ansteigt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5105 „JA" ist, wird bestimmt, dass eine Menge der sich in dem Partikelfilter 32 ablagernden Abgasschwebstoffe ein Niveau erreicht hat, bei dem die Regeneration des Partikelfilters 32 erforderlich ist. Dann schreitet der Prozess zu Schritt 5106 vor.
In Schritt 5106 wird ein Regenerationsprozesswartemerker fw auf 1 (fw = 1) gesetzt. Wenn der Merker fw auf 1 gesetzt ist, wird angezeigt, dass die Regeneration des Partikelfilters 32 erforderlich ist. Auf den Merker fw wird in anderen Routinen Bezug genommen oder er wird zu einer anderen ECU des Kraftfahrzeuges ausgegeben. Wenn der Merker fw auf 1 gesetzt ist, wird das Warnlicht 65 angeschaltet. Dann wird in Schritt S107 die DPF-Einlasstemperatur „Temp in", die die Temperatur des Abgases an dem Einlass 32a des Partikelfilters 32 ist, mit einer vorbestimmten Temperatur „Temp s" verglichen, welche eine Grenzwerttemperatur ist. Somit wird bestimmt, ob die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" höher als die vorbestimmte Temperatur „Temp s" ist oder nicht. Die vorbestimmte Temperatur „Temp s" wird in Übereinstimmung mit einer. unteren Grenzwerttemperatur gesetzt, die das Eliminieren der durch den Partikelfilter 32 gesammelten Schwebstoffe ermöglicht. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5107 „JA" ist, schreitet der Prozess zu Schritt 5108 vor. Dann werden Schritte von Schritt S108 bis Schritt 5112 durchgeführt, um die in einem Späteinspritzprozess erforderlichen Parameter zu setzen. Dann wird in Schritt 5113 der Späteinspritzprozess durchgeführt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5107 „NEIN" ist, wird bestimmt, dass die Regeneration unmöglich ist, und der Prozess schreitet zu Schritt 5114 vor, wobei die Schritte von Schritt 5108 bis Schritt 5113 übersprungen werden.
In Schritt 5108 wird ein Regenerationsdurchführmerker fj zum Durchführen der Regeneration auf 1 gesetzt (fj = 1). Dann werden in Schritt 5109 eine Späteinspritzbasismenge Qpost und eine Späteinspritzzeitgebung θpost für die Späteinspritzung auf Grundlage der Einspritzgesamtmenge Qt und der Kraftmaschinendrehzahl NE berechnet. Dann wird in Schritt 5110 eine erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" auf Grundlage der DPF-Einlasstemperatur „Temp in" berechnet. Dann wird in Schritt 5111 ein Späteinspritzmengeneinheitsanstieg „dQpost gr", oder ein Einheitsanstieg eines allmählichen Anstiegs in der Späteinspritzmenge, auf Grundlage der DPF-Einlasstemperatur „Temp in" berechnet. Die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" und der Späteinspritzmengeneinheitsanstieg „dQpost gr" werden jeweils auf kleinere Werte gesetzt, wenn die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" abnimmt. Zum Beispiel werden die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" und der Späteinspritzmengeneinheitsanstieg „dQpost gr" auf Grundlage eines Kennfeldes gesetzt, cas in dem ROM der ECU 61 im Vorfeld gespeichert wurde, um die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" oder den Späteinspritzmengeneinheitsanstieg „dQpost gr" jeweils auf die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" zu beziehen.
Dann wird in Schritt 5112 eine Späteinspritzmenge „Qpost i", welche die während der Regeneration verwendete Späteinspritzmenge ist, zurückgesetzt („Qpost i" = 0).
Somit sind die Parameter für die bestimmenden Details des Regenerationsprozesses gesetzt und danach wird in Schritt 5113 der Regenerationsprozess durchgeführt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5105 „NEIN" ist, wird bestimmt, dass der Partikelfilter 32 regeneriert ist oder dass der Zustand des Partikelfilters 32 das Niveau, bei dem die Regeneration erforderlich ist, noch nicht erreicht hat. In diesem Fall schreitet der Prozess zu Schritt 5119 vor und es wird bestimmt, ob der Regenerationsdurchführmerker Fj auf 1 gesetzt ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5119 „JA" ist, wird bestimmt, dass der Partikelfilter 32 regeneriert wurde und der Prozess schreitet zu Schritt S120 vor. Wenn das Ergebnis von Schritt S119 „NEIN" ist, wird bestimmt, dass die Regeneration nicht durchgeführt wird und die Menge der gesammelten Schwebstoffe noch nicht das Niveau erreicht hat, an dem die Regeneration erforderlich ist. Dann schreitet der Prozess zu Schritt 5114 vor, wobei die Schritte 5108 bis 5113 übersprungen werden.
Bei Schritt 5120 wird die Druckdifferenz Pdif mit einem Sollwert „B" verglichen und es wird bestimmt, ob die Druckdifferenz Pdif „gleich oder kleiner als" der Sollwert B ist oder nicht. Der Sollwert wird auf einen Druck gesetzt, bei dem bestimmt werden kann, dass die Menge der in dem Partikelfilter 32 ablagernden Schwebstoffe und der Rückdruck der Kraftmaschine ausreichend abgenommen hat. Wenn das Ergebnis der Bestimmung aus Schritt 5120 „NEIN" ist, schreitet der Prozess zu Schritt 5121 vor. In Schritt 5121 wird bestimmt, ob ein Späteinspritzbeendigungsmerker Fp auf 1 gesetzt ist (fp = 1) oder nicht. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5121 „JA" ist, schreitet der Prozess zu Schritt 5114 vor. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5121 „NEIN" ist, schreitet der Prozess zu Schritt 5113 vor. Der Späteinspritzungsbeendigungsmerker fp wird auf 1 gesetzt, wenn die Späteinspritzung nicht zugelassen ist, d. h., wenn die aus der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung bestehende normale Einspritzung wieder aufgenommen wird.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung aus Schritt S120 „NEIN" ist, wird bestimmt, dass die Druckdifferenz Pdif größer als der Sollwert B ist und die Menge der in dem Partikelfilter 32 ablagernden Schwebstoffe ein Niveau zum Beenden der Regeneration noch nicht erreicht hat. In einem solchen Fall wird der Späteinspritzprozess in Schritt 5113 unter einer Bedingung fortgeführt, bei der der Späteinspritzbeendigungsmerker fp nicht auf 1 gesetzt ist (Schritt 5121). Wenn der Späteinspritzbeendigungsmerker fp auf 1 gesetzt ist, wird der Späteinspritzprozess in Schritt 5113 nicht durchgeführt. Wenn in Schritt 5113 der Späteinspritzprozess nicht durchgeführt wird, werden eine Zeitspanne Tpost und die Zeitgebung θpost zum Ausgeben eines Einspritzimpulses für die Späteinspritzung in den darauf folgenden Schritten von Schritt S114 bis Schritt 5118 nicht durchgeführt und die gegenwärtige Späteinspritzung wird nicht durchgeführt.
In einer in 5 gezeigten Subroutine des Späteinspritzprozesses aus Schritt 5113 wird zunächst die gegenwärtige Späteinspritmenge „Qpost i" mit der Späteinspritzbasismenge Qpost in Schritt 5200 verglichen. Dabei wird in Schritt 5200 bestimmt, ob die Späteinspritzmenge „Qpost i" kleiner als die Späteinspritzbasismenge Qpost ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Bestimmung aus Schritt 5200 „JA" ist, wird in Schritt 5201 bestimmt, ob die Späteinspritzung eine erste Späteinspritzung ist oder nicht. Somit wird bestimmt, ob der Späteinspritzprozess aus Schritt S113, seit dem in Schritt 5108 der Merker fj auf 1 gesetzt wurde, zum ersten Mal durchgeführt wird oder nicht.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5201 „JA" ist, wird die Späteinspritzmenge „Qpost i" in Schritt 5202 auf die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" gesetzt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S201 „NEIN" ist, wird die Späteinspritzmenge „Qpost i" nachgeführt, indem die Späteinspritzmengeneinheitszunahme „dQpost gr" in Schritt 5203 auf die vorhergehende Späteinspritzmenge „Qpost i" aufaddiert wird.
Somit nimmt die Späteinspritzmenge „Qpost i" allmählich und schrittweise um die Späteinspritzmengeneinheitszunahmen „dQpost gr" von der ersten Späteinspritzmenge „Qpost fi" zu, bis die vorhergehende Späteinspritzmenge „Qpost i" gleich oder größer als die Späteinspritzbasismenge Qpost wird.
Wenn die vorhergehende Späteinspritzmenge „Qpost i" gleich oder größer als die Späteinspritzbasismenge Qpost wird und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5200 „NEIN" wird, schreitet der Prozess zu Schritt 5204 vor und die Späteinspritzmenge „Qpost i" wird auf die Späteinspritzbasismenge Qpost gesetzt. Die Späteinspritzbasismenge Qpost ist der endgültige Wert der Späteinspritzmenge „Qpost i".
Dann wird in Schritt 5205 bestimmt, ob eine verstrichene Zeitspanne t von dem Zeitpunkt, zu dem die Späteinspritzmenge „Qpost i" die Späteinspritzbasismenge Qpost erreicht „gleich oder länger als" eine vorbestimmte Zeitspanne t0 ist oder nicht. Genauer gesagt wird in Schritt 5205 bestimmt, ob die vorbestimmte Zeitspanne t0 von dem Zeitpunkt, zu dem die Späteinspritzmenge „Qpost i" die Späteinspritzbasismenge Qpost erreicht hat, verstrichen ist oder nicht. Die verstrichene Zeitspanne t kann durch ein Zählwerk gezählt werden oder es kann eine Häufigkeit der Negativbestimmung in Schritt 5200, nach dem der Regenerationsdurchführmerker fj auf 1 gesetzt wurde, gezählt werden. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S205 „NEIN" ist, schreitet der Prozess zu Schritt 5114 vor. Wenn das Ergebnis der Bestimmung aus Schritt 5205 „JA" ist, wird der Späteinspritzbeendigungsmerker fp in Schritt 5206 auf 1 gesetzt (fp = 1) und dann schreitet der Prozess zu Schritt 5114 vor.
Die Späteinspritzmenge „Qpost i" nimmt allmählich bis zu der Einspritzbasismenge Qpost zu. Danach wird die Späteinspritzmenge „Qpost i" für fast die gesamte vorbestimmte Zeitspanne t0 bei der Späteinspritzbasismenge Qpost beibehalten. Wenn die Druckdifferenz Pdif in Schritt 5120 gleich oder niedriger als der Sollwert B während der vorbestimmten Zeitspanne t0 wird, wird die Späteinspritzung gestoppt, d. h., der Prozess aus Schritt 5113 wird nicht durchgeführt.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 5120 „JA" ist, wird bestimmt, dass der Regenerationsprozess beendet ist, und der Regenerationswartemerker fw und Regenerationsdurchführmerker fj werden in Schritt S122 zurückgesetzt (fw = 0, fj = 0). Dann schreitet der Prozess zu Schritt 5114 vor. Genauer gesägt werden, selbst nachdem in Schritt 5113 der Regenerationsprozess gestoppt wurde, der Regenerationswartemerker fw und der Regenerationsdurchführmerker fj nicht zurückgesetzt, bis die Druckdifferenz Pdif in Schritt 5120 gleich oder kleiner als der Sollwert B wird. Somit wird nicht bestimmt, dass die Regeneration beendet ist, bis in Schritt 5120 die Druckdifferenz Pdif gleich oder kleiner als der Sollwert B wird.
In Schritten 5114 bis Schritt 5118 werden Einspritzimpulse und dergleichen für den Injektor 4 auf Grundlage der Einspritzzeitgebung Θpre, Θm, ΘSpäteinspritzung, Mengen Qpre, Qm, „Qpost i" und dergleichen gesetzt. Zunächst werden in Schritt 5114 die Einspritzmengen Qpre, Qm, „Qpost i" in Ausgabezeitspannen der Einspritzimpulse zum Antreiben des Injektors 4 auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und dem gegenwärtigen Einspritzdruck Pr umgewandelt. Somit wird eine Voreinspritzausgabezeitspanne Tpre aus der Voreinspritzmenge Qpre berechnet. Eine Haupteinspritzausgabezeitdauer Tm wird aus der Haupteinspritzmenge Qm berechnet. Eine Späteinspritzausgabezeitspanne Tpost wird aus der Späteinspritzmenge „Qpost i" berechnet.
Dann wird in Schritt 5115 ein Einspritzsolldruck Pt für den Injektor 4 auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Einspritzgesamtmenge Qt berechnet.
Dann wird in Schritt 5116 ein Korrekturwert für den Öffnungsgrad des Steuerventils 52 (Pumpensteuerventilkorrekturventil ΔD) auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Einspritzsolldruck Pt und dem gegenwärtigen Einspritzdruck Pr berechnet. Dann wird in Schritt S117 ein Befehlswert für den Öffnungsgrad des Steuerventils 52 (Pumpensteuerventilbefehlswert ΣD) berechnet, indem der Pumpensteuerventilkorrekturwert ΔD auf den vorhergehenden Pumpensteuerventilbefehlswert ΣD addiert wird.
Dann werden in Schritt 5118 die Ausgabezeitspannen Tpre, Tm, Tpost und die Einspritzzeitgebung Θpre, θm, θpost in ein Register einer Ausgabestufe gesetzt. Der Injektor 4 öffnet sich für eine vorbestimmte Zeitspanne auf Grundlage der gesetzten Parameter ab einer vorbestimmte Zeitgebung und der Kraftstoff wird in Übereinstimmung mit der Ventilöffnungszeitspanne eingespritzt.
Dann schreitet der Prozess zu Schritt 5101 und die Schritte ab Schritt S101 werden wiederholt.
Als Nächstes wird anhand von 6 ein Betriebszustand der Dieselkraftmaschine mit dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem des Ausführungsbeispieles beschrieben. In dem in 6 gezeigten Betriebszustand wird die Regeneration des Partikelfilters 32 durchgeführt. Eine durchgezogene Linie in einem Teil (c) aus 6 zeigt einen Übergang der Späteinspritzmenge „Qpost i" in dem Fall des Kraftstoffeinspritzsteuersystems des Ausführungsbeispieles. Eine gestrichelte Linie in dem Teil (c) aus 6 zeigt einen Übergang einer Späteinspritzmenge in dem Fall eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuersystems. In dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuersystem wird eine aus der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Einspritzgesamtmenge Qt berechnete Späteinspritzbasismenge Qpost als die Späteinspritzmenge verwendet. Tatsächlich wird der Kraftstoff in Übereinstimmung mit der Drehung der Kraftmaschine intermittierend eingespritzt. Die Regeneration des Partikelfilters 32 ist notwendig, wenn sich die Abgasschwebstoffe in dem Partikelfilter 32 ablagern und die Druckdifferenz Pdif den Sollwert A überschreitet. Wenn die Regeneration des Partikelfilters 32 erforderlich ist, wird der Regenerationsprozesswartemerker fw auf 1 gesetzt (fw = 1). Dann wird, nachdem die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" die Temperatur „Temp s" überschreitet, die Regeneration des Partikelfilters 32 bei einer in 6 gezeigten Zeitgebung ta gestartet.
Die Oxidationsfähigkeit des Oxidationskatalysators ist zu dem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Start der Regeneration des Partikelfilters 32 nicht ausreichend, da die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" noch nicht ausreichend angestiegen ist, wie dies durch eine durchgezogene Linie in einem Teil (d) aus 6 gezeigt ist. In dem Teil (d) aus 6 zeigt eine gestrichelte Linie eine Weiß-Rauch- Verhinderungstemperatur Tws des Ausführungsbeispieles und eine strichpunktierte Linie zeigt eine andere Weiß-Rauch-Verhinderungstemperatur Tws des herkömmlichen Systems. Die Weiß-Rauch-Verhinderungstemperatur Tws ist eine untere Grenzwerttemperatur zum Verhindern der Erzeugung von weißem Rauch. Genauer gesagt wird die Erzeugung vor weißem Rauch verhindert, wenn die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" gleich oder höher als die Weiß-Rauch-Verhinderungstemperatur Tws ist. Die DPF-Einlasstemperatur „Temp in", bei der die Erzeugung des weißen Rauches verhindert wird, hängt von der Späteinspritzmenge ab und nimmt zu, sobald die Späteinspritzmenge zunimmt. Dies liegt daran, dass die Späteinspritzmenge ansteigt, je intensiver die Oxidationsfähigkeit erforderlich ist. In einem Späteinspritzmodus des herkömmlichen Systems wird die Weiß-Rauch-Verhinderungstemperatur Tws schrittweise bei der in 6 gezeigten Zeitgebung ta erhöht. Die gegenwärtige Temperatur kann jedoch nicht so schnell mit der in der Oxidation an dem Katalysator des Partikelfilters 2 erzeugten Reaktionswärme erhöht werden. Daher kann der weiße Rauch in dem herkömmlichen System erzeugt werden, wie dies durch eine gestrichelte Linie in einem Teil (e) aus 6 gezeigt ist. Da die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" aufgrund einer Wirkung der Späteinspritzung allmählich ansteigt, nimmt die Menge des weißen Rauches (Qws) allmählich ab, wie dies durch die gestrichelte Linie in dem Teil (e) aus 6 gezeigt ist. Somit wird der weiße Rauch für eine Weile abgegeben bis die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" auf eine geeignete Temperatur bei einer Zeitgebung tb ansteigt, wie dies in 6 gezeigt ist.
Andererseits wird in dein Ausführungsbeispiel die Späteinspritzmenge „Qpost i" zu dem Zeitpunkt direkt nach dem Start der Regeneration auf die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" gesetzt, bei der die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" niedrig ist. Die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" ist niedriger als die Späteinspritzbasismenge Qpost. Dann wird die Späteinspritzmenge „Qpost i" allmählich von der ersten Späteinspritzmenge „Qpost fi" in Übereinstimmung mit dem Anstieg der DPF-Einlasstemperatur „Temp in" erhöht, wie dies durch die durchgezogene Linie in dem Teil „c" aus Fig. gezeigt ist. Daher nimmt die Weiß-Rauch-Verhinderungstemperatur Tws direkt nach dem Start der Regeneration allmählich zu und entfernt sich von der gegenwärtigen DPF-Einlasstemperatur „Temp in" nicht stark, wie dies durch die durchgezogene Linie in dem Teil (d) aus 6 gezeigt ist.
Im Vorfeld wird durch Experimente und dergleichen ein Kennfeld angefertigt, um die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" oder die Späteinspritzmengeneinheitszunahmen „dQpost gr" auf die DPF-Einlasstemperatur zu beziehen. Mit dem Kennfeld wird die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" so Nahe wie möglich an die Weiß-Rauch-Verhinderungstemperatur Tws in einem Bereich gesetzt, in dem die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" nicht geringer als die Weiß-Rauch-Verhinderungstemperatur Tws wird und es wird die der DPF-Einlasstemperatur „Temp in" entsprechende Späteinspritzmenge „Qpost i" geschaffen.
Somit wird die Erzeugung des weißen Rauches in der frühen Regenerationsstufe des Partikelfilters 32 auf geeignete Weise verhindert, wie dies durch eine durchgezogene Linie in dem Teil (e) aus 6 gezeigt ist.
Wenn die vorbestimmte Zeitspanne t0 ab der Zeitgebung tb, zu der die Späteinspritzmenge „Qpost i" die Späteinspritzbasismenge Qpost erreicht, verstreicht, wird die Späteinspritzung bei einer Zeitgebung tc gestoppt, wie dies in 6 gezeigt ist. Danach wird die Temperatur des Partikelfilters 32 durch die Verbrennungswärme der in dem Partikelfilter 32 ablagernden Schwebstoffe beibehalten. Während dessen wird die Menge der in dem Partikelfilter 32 ablagernden Schwebstoffe allmählich unter Verwendung der Wärme verringert, wie dies durch eine durchgezogene Linie in einem Teil (b) aus 6 gezeigt ist. Dann, wenn die Druckdifferenz Pdif gleich oder kleiner als der Sollwert B wird, wie dies durch eine durchgezogene Linie in einem Teil (a) aus 6 gezeigt ist, wird die Regeneration des Partikelfilters 32 bei einer Zeitgebung td vollendet, wie dies in 6 gezeigt ist.
In dem ersten Ausführungsbeispiel werden die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" und die Späteinspritzmengeneinheitszunahme „dQpost gr" auf Grundlage der DPF-Einlasstemperatur „Temp in" zu dem Zeitpunkt berechnet, zu dem die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" die vorbestimmte Temperatur „Temp s" überschreitet. Somit wird die Späteinspritzmenge „Qpost i" schrittweise erhöht. Die Späteinspritzmenge „Qpost i" muss beim schrittweisen Erhöhen der Späteinspritzmenge „Qpost i" nicht um einen konstanten Wert schrittweise erhöht werden, wenn die Häufigkeit der Späteinspritzung ansteigt. Beispielsweise kann eine optimale Funktion angewendet werden, die durch Experimente und dergleichen bestimmt wird, so dass die Späteinspritzmenge „Qpost i" die Späteinspritzbasismenge Qpost schnell erreicht. Wahlweise kann die Späteinspritzmenge „Qpost i" beim Durchführen jeder Späteinspritzung auf Grundlage der DPF-Einlasstemperatur „Temp in" für jede Späteinspritzung berechnet werden. In einem solchen Fall sollte ein Kennfeld verwendet werden, in dem die Späteinspritzmenge „Qpost i" größer gesetzt ist, wenn die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" ansteigt.
Die Regeneration des Partikelfilters 32 ist nur dann zulässig, wenn die DPF-Einlasstemperatur „Temp in" höher als die vorbestimmte Temperatur „Temp s" ist. Die vorbestimmte Temperatur „Temp s" ist oberhalb der Weiß-Rauch-Verhinderungstemperatur Tws zu dem Zeitpunkt gesetzt, zudem die Späteinspritzmenge „Qpost i" die erste Späteinspritzmenge „Qpost fi" ist. Während dessen wird die vorbestimmte Temperatur „Temp s" in Übereinstimmung mit der Temperatur eingestellt, bei der der Oxidationskatalysator betrieben wird. Somit wird die Erzeugung des weißen Rauches noch geeigneter verhindert.
Die Temperatur des Oxidationskatalysators wird im Wesentlichen durch Messen der DPF-Einlasstemperatur „Temp in" gemessen. Wahlweise kann die Temperatur des porösen Materials des Partikelfilters 32 direkt gemessen werden.
Ob die Regeneration des Partikelfilters 32 erforderlich ist oder nicht wird auf Grundlage der Druckdifferenz Pdif bestimmt. Wahlweise können jegliche andere Mittel angewendet werden, die in der Lage sind, zu bestimmen, ob die Menge der Schwebstoffe das Niveau erreicht, bei dem die Regeneration des Partikelfilters 32 erforderlich ist oder nicht.
In dem Ausführungsbeispiel wird der Oxidationskatalysator von dem Partikelfilter 32 getragen. Wahlweise kann der Oxidationskatalysator direkt stromaufwärts des Partikelfilters 32 angeordnet sein.
In dem Fall, in dem der Oxidationskatalysator stromaufwärts des Partikelfilters 32 angeordnet ist, kann die Temperatur des Oxidationskatalysators aus der gemessenen Temperatur des Partikelfilters 32 abgeschätzt werden, anstelle die Temperatur des Oxidationskatalysators zu messen.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein sondern kann in vielen anderen Arten angewendet werden, ohne dabei von dem Bereich der Erfindung abzuweichen.
Eine Brennkraftmaschine hat einen Partikelfilter (32) zum Sammeln von in dem Abgas enthaltenen Abgasschwebestoffen. Ein Oxidationskatalysator wird von dem Partikelfilter (32) getragen. Ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die Kraftmaschine hat eine Einspritzmengeneinstelleinrichtung (61). Die Einspritzmengeneinstelleinrichtung (61) stellt eine Einspritzmenge für eine Späteinspritzung so ein, dass die Einspritzmenge in Richtung einer Einspritzbasismenge ansteigt, die einem zum Eliminieren von durch einen Partikelfilter (32) gesammelten Abgasschwebestoffen geeigneten Wärmewert entspricht. Die Einspritzmenge wird allmählich auf die Einspritzbasismenge erhöht, während die Temperatur des Partikelfilters (32) einschließlich des Oxidationskatalysators über einer unteren Grenzwerttemperatur beibehalten wird, um die Erzeugung von weißem Rauch zu verhindern. Die untere Grenzwerttemperatur wird in Übereinstimmung mit der Einspritzmenge bestimmt.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuersystem einer Brennkraftmaschine mit einem Partikelfilter (32), der in einem Abgasdurchlass (3) zum Sammeln von in Abgas enthaltenen Schwebstoffen angeordnet ist, wobei die Kraftmaschine eine Späteinspritzung in einem Expansionstakt oder einem Auslasstakt nach einer Haupteinspritzung durchführt und den Partikelfilter (32) durch Reaktionswärme erwärmt, die erzeugt wird, wenn in der Späteinspritzung eingespritzter Kraftstoff durch einen Oxidationskatalysator verbrannt wird, der stromaufwärts des Partikelfilters (32) angeordnet ist oder der von dem Partikelfilter (32) getragen wird, um die gesammelten Abgasschwebstoffe durch Verbrennung zu eliminieren und um die Fähigkeit des Partikelfilters (32), die Abgasschwebstoffe zu sammeln, zu generieren, gekennzeichnet durch eine Einspritzmengeneinstelleinrichtung (31) zum Einstellen einer Späteinspritzmenge für die Späteinspritzung, so dass die Späteinspritzmenge allmählich in Richtung einer vorbestimmten Einspritzmenge in einer frühen Regenerationsstufe des Partikelfilters (32) ansteigt, wobei die vorbestimmte Einspritzmenge einem Wärmewert entspricht, bei dem die gesammelten Abgasschwebstoffe eliminiert werden können.
Einspritzsteuersystem gemäß Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Temperaturmesseinrichtung (62) zum Messen der Temperatur um den Oxidationskatalysator herum hat, und die Einspritzmengeneinstelleinrichtung (61) die Späteinspritzmenge für eine erste Späteinspritzung auf einen kleineren Wert einstellt, wenn die gemessene Temperatur abnimmt .
Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Temperaturmesseinrichtung (62) zum Messen der Temperatur um den Oxidationskatalysator herum hat, und die Einspritzmengeneinstelleinrichtung (61) die Späteinspritzmengen so einstellt, dass ein allmählicher Anstieg in der Späteinspritzmenge auf einen kleineren Wert eingestellt wird, wenn die gemessene Temperatur abnimmt.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet dass das System eine Temperaturmesseinrichtung (62) zum Messen der Temperatur um den Oxidationskatalysator herum hat, das System eine Bestimmungseinrichtung (61) hat, um zu bestimmen, ob das System die Regeneration des Partikelfilters (32) durchführt oder nicht, und die Bestimmungseinrichtung (61) bestimmt, die Regeneration des Partikelfilters (32) unter Bedingungen einschließlich jener, dass die gemessene Temperatur höher als ein vorbestimmter Grenzwert ist, durchzuführen.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (62) die Temperatur des den Partikelfilter (32) passierenden Abgases misst.