-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Abgasreinigungssystem mit einem Partikelfilter zum Sammeln von
Partikelstoffen, die in einem Abgas einer Brennkraftmaschine enthalten
sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Abgasreinigungssystem;
dass in der Lage ist, eine Verschlechterung eines Kraftstoffverbrauchs
auf Grund einer Regeneration eines Partikelfilters zu unterbinden.
-
In der Vergangenheit wurde die Verringerung von
Partikelstoffen, die von einem Dieselverbrennungsmotor ausgestoßen werden,
ein schwerwiegendes Thema als eine Umweltschutzmaßnahme. Daher
ist ein Abgasreinigungssystem mit einem Dieselpartikelfilter (DPF)
zum Sammeln der Partikelstoffe an einem Abgasrohr angeordnet. Der
DPF besteht im Allgemeinen aus porösen Keramiken, die eine Vielzahl
von Abgasen durchgingen haben. Wenn das Abgas durch die porösen Filterwände hindurchtritt, die
die die Abgasdurchugänge
vorsehen, werden die Partikelstoffe adsorbiert und gesammelt.
-
Wenn die gesammelten Partikelstoffe
sich weitergehend an dem DPF ablagern, kann ein Druckverlust sich
vergrößern und
sich eine Verbrennungsmotoreffizienz verringern. Daher hat das Abgasreinigungssystem
eine Regenerationseinurichtung zum Regenerieren des DPF bei einer
geeigneten Zeitabstimmung durch Verbrennen der gesammelten Partikelstoffe.
Als ein Verfahren der Regeneration wird eine Einlassluftmenge wie üblich verringert
oder eine Nacheinspritzung nach einer Haupteinspritzung beispielsweise
durchgeführt.
-
Somit wird die Temperatur des Abgases,
das in den DPF eingeführt
wird, erhöht,
um die Partikelstoffe in dem DPuF zu verbrennen und zu beseitigen. Wenn
jedoch der DPF häufig
durch die vorstehend genannten Regenerationsverfahren regeneriert
wird, wird ein Kraftstoffverbrauch erhöht, da Energie zum Erhöhen der
Temperatur des Abgases verbraucht wird. Daher ist als ein Versuch
zum Verringern der Erhöhung
des Kraftstoffverbrauchs eine Vielzahl von Regenerationseinrichtungen
mit verschiedenen Energieeffizienzen und Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeiten
angeordnet und wird eine geeignete Regenerationseinrichtung von
diesem gemäß einem Betriebszustand
des Verbrennungsmotors ausgewählt.
Beispielsweise ist bei einem Abgasreinigungssystem, das in der japanischen
und geprüften
Offenlegungsschrift Nr. 2000-213332 vorgeschlagen ist, ein Bereich
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors in eine Vielzahl von
Bereichen unterteilt und wird einer optimalen Regenerationseinrichtung
für jeden
Bereich ausgewählt.
Bei dem System wird der am häufigsten
verwendete Bereich des Betriebszustands auf der Grundlage einer
Aufzeichnung des Betriebszustands ermittelt. Ein anderer Bereich
des Betriebszustands wird als ein Auswahlbereich ausgewählt, sodass
die Regenerationseinrichtung, die in dem Auswahlbereich ausgewählt ist,
ein niedrigeres Kraftstoffverbrauchsverhältnis als die Regenerationseinrichtung
des am häufigsten
verwendeten Bereichs hat. Wenn die Menge der Partikelstoffe, die durch
den DPF gesammelt werden, einen vorbestimmten Wert übersteigt
und der Betriebszustand in den vorstehend genannten Auswahlbereich
eintritt, wird die Regeneration durchgeführt.
-
Bei dem vorstehend genannten System muss
eine Vielzahl von Regenerationseinrichtungen vorgesehen sein und
muss die Regenerationseinrichtung gemäß dem Bereich des Betriebszustands geschaltet
beziehungsweise gewechselt werden. Darüber hinaus basiert der am häufigsten
verwendete Bereich auf Grund des Fahrzeugfahrers. Daher muss die
Aufzeichnung des Betriebszustands für jeden Fahrzeugfahrer erfasst
werden und muss der Auswahlbereich für jeden Fahrzeugfahrer gesetzt werden.
Als Folge wird die Regelung der Regeneration kompliziert.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Abgasreinigungssystem mit einem Dieselpartikelfilter
(DPF) zu schaffen, das in der Lage ist, den DPF wirksam zu regenerieren,
während
die Erhöhung
des Kraftstoffverbrauchs mit einer relativ einfachen Regelung unterbunden
wird.
-
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung hat ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine ein Partikelfilter,
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung, eine Regenerationseinrichtung
und eine Regenerationssteuerungseinrichtung. Der Partikelfilter
ist in einem Abgasrohr des Verbrennungsmotors zum Sammeln der Partikelstoffe
angeordnet, die in dem Abgas enthalten sind. Die Betriebszustandserfassungseinrichtung erfasst
einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Die Regenerationseinrichtung
regeneriert die Partikelfilter. Die Regenerationssteuereinrichtung steuert
die Regeneration des Partikelfilters mit der Regenerationseinrichtung.
-
Die Regenerationssteuereinrichtung
weist eine Sammelzustandserfassungseinrichtung, eine Regenerationseignungsermittlungseinrichtung
und eine Regenerationsdurchführungseinrichtung
auf. Die Sammelzustandsermittlungseinrichtung ermittelt, ob ein
Sammelzustandsparameter, der sich erhöht, wenn sich eine Menge der
gesammelten Partikelstoffe erhöht,
größer als
ein erster Bremswert oder ein zweiter Bremswert ist. Der zweite
Grenzwert ist größer als
der erste Grenzwert. Die Regenerationseignungsermittlungseinrichtung
ermittelt, ob der Betriebszustand des Verbrennungsmotors, der durch die
Betriebszustandserfassungseinrichtung erfasst wird, sich in einem
geeigneten Bereich befindet, der eine hohe Regenerationseffizienz
des Partikelfilters bereitstellt. Die Regenerationsdurchführungseinrichtung
führt die
Regeneration des Partikelfilters mit der Regenerationseinrichtung
auf der Grundlage des Ergebnisses der Ermittlung aus, die durch
die Regenerationseignungsermittlungseinrichtung durchgeführt wird.
Die Regenerationsdurchführungseinrichtung betreibt
die Regenerationseinrichtung nur dann, wenn die Regenerationseignungsermittlungseinrichtung
ermittelt, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich
in dem geeigneten Bereich befindet, für den Fall, bei dem der Sammelzustandsparameter
gleich oder größer als
der erste Grenzwert ist und geringer als der zweite Grenzwert ist.
Die Regenerationsdurchführungseinrichtung
betreibt die Regenerationseinrichtung, wenn der Sammelzustandsparameter gleich
oder größer als
der zweite Grenzwert ist, ungeachtet des Ergebnisses der Ermittlung
die durch die Regenerationseignungsermittlungseinrichtung durchgeführt wird.
-
Somit wird die Regenerationseffizienz
verbessert, da die Regenerationsdurchführungseinrichtung die Regenerationseinrichtung
nuur dann betreibt, wenn ermittelt wird, dass der Betriebszustand des
Verbrennungsmotors sich einem geeigneten Bereich befindet, für den Fall,
dass der Sammelzustandsparameter gleich oder größer als der erste Grenzwert
und geringer als der zweite Grenzwert ist. Darüber hinaus wird die Sicherheit
verbessert, da die Regenerationsdurchführungseinrichtung die Regenerationseinrichtung
betreibt, wenn der Sammelzustandsparameter gleich oder größer als
der zweite Grenzwert ist, ungeachtet des Ergebnisses der Ermittlung,
die durch die Regenerationseignungsermittlungseinrichtung durchgeführt wird.
Somit wird die Regeneration sicher und effizient durchgeführt und wird
die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs mit einer relativ
einfachen Steuerung unter Verbesserung der Anwendbarkeit unterbunden.
Als Sammelzustandsparameter können
eine Menge der gesammelten Partikelstoffe, eine integrierte Paardiustanz, eine
integrierte Kraftstoffeinspritzmenge und Ähnliches verwendet werden.
-
Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele
werden ebenso wie Verfahren zum Betrieb und die Funktion von zugehörigen Teilen
aus einem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und
den Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung
bilden.
-
1 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2A ist
eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Verbrennungsmotordrehzahl,
einer Einspritzmenge und einer Temperaturerhöhungseffizienz zeigt;
-
2B ist
eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Temperaturerhöhungseffizienz
zeigt;
-
2C ist
eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Einlasslüftströmungsrate
beziehungsweise Luftdurchflussrate, der DPF-Temperatur und der Temperaturerhöhungseffizienz
zeigt;
-
3 ist
ein Zeitablauf, der einen Regenerationsvorgang, der durch eine elektronische
Steuerungseinheit (ECU) des Abgasreinigungssystems durchgeführt wird,
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
-
4 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Regenerationsvorgang zeigt, der durch
die ECU gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
durchgeführt
wird;
-
5 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Regenerationsvorgang, der durch eine
ECU eines Abgasreinigungssystems gemäß eines Abgasreinigungssystems
gemäß eines
zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, zeigt;
-
6 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das einen Regenerationsvorgang zeigt, der durch
eine ECU eines Abgasreinigungssystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
-
7 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Regenerationsvorgang zeigt, der durch
eine ECU eines Abgasreinigungssystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
-
(Erstes Ausführungsbeispiel)
-
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Dieselverbrennungsmotor 1 mit
einem Abgasreinigungssystem des ersten Ausführungsbeispiels dargestellt. Der
Dieselverbrennungsmotor 1 hat eine gemeinsame Leitung (Common-Rail) 11,
die den jeweiligen Zylindern gemeinsam ist, und eine Vielzahl von
Kraftstoffeinspritzventilen 12, die mit der gemeinsamen Leitung 11 verbunden
sind und Kraftstoff in Brennkammern der jeweiligen Zylinder einspritzen.
Ein Einlass, 21 des Verbrennungsmotors 1 mit einem
Einlassrohr 2 verbunden. Eine Einlassdrossel 22 ist
in der Verbindung zwischen dem Einlass 22 und dem Einlassrohr 2 zum
Regulieren einer Durchflussrate der Einlassluft angeordnet.
-
Ein Abgaskrümmer 31 des Verbrennungsmotors 1 ist
mit einem Abgasrohr 3 verbunden. Ein Dieselpartikelfilter
(DPF) 4 ist in dem Abgasrohr 3 angeordnet. Der
DPF 4 hat einen allgemein bekannten Aufbau. Der DPF 4 besteht
aus wärmebeständigen Keramiken
wie zum Beispiel Kordierit ist in der Gestalt einer Wabe ausgebildet.
Die Wabe hat eine Matrix von porösen
Filterwänden,
die eine Vielzahl von Zellen bilden, die sich von einem Ende zu
einem anderen Ende der Wabe erstrecken. Ein einlassseitiges oder
ein auslassseitiges Ende jeder Zelle ist abwechselnd blockiert bzw.
verschlossen. Das von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßene Abgas
tritt in die Zellen ein, deren einlassseitigen Enden offen sind. Wenn
das Abgas durch die poröse
Filterwand hindurchtritt, werden die Partikelstoffe eingefangen.
-
Eine Turbine 14 eines Zentrifugalturboladers 13 ist
stromaufwärts
von dem DPF 4 in dem Abgasrohr 3 angeordnet. Ein
Verdichter 15 ist in dem Einlassrohr 2 angeordnet.
Die Turbine 14 ist mit dem Verdichter 15 über eine
Turbinenwelle verbunden. Die Turbine 14 wird unter Verwendung
der thermischen Energie des Abgases angetrieben. Unterdessen wird
der Verdichter 15 durch die Turbine 14 durch die
Turbinenwelle angetrieben und verdichtet die Einlassluft, die in
das Einlassrohr 2 eingeführt wird. Ein Kühler 23 ist
stromaufwärts
von der Einlassdrossel 22 in dem Einlassrohr 2 angeordnet.
Die Einlassluft, die bei dem Verdichter 15 verdichtet und
erwärmt wird,
wird bei dem Kühler 23 gekühlt.
-
Der Abgaskrümmer 31 ist mit dem
Einlasskrümmer 21 über einen
Abgasrezirkulationsdurchgang (EGR-Durchgang) 5 verbunden.
Somit wird ein Teil des Abgases zu der Einlassluft durch den EGR-Durchgang 5 rezirkuliert.
Ein EGR-Ventil 51 ist an einem Auslass des EGR-Durchgang 5 zu
dem Einlasskrümmer 21 angeordnet.
Das EGR-Ventil 51 reguliert die Menge des rezirkulierten
Abgases (EGR-Menge). Ein EGR-Kühler 52 ist
in den EGR-Durchgang 5 zum Kühlen des rezirkulierten Abgases
angeordnet.
-
Ein Druckdifferenzsensor 6 ist
in dem Abgasrohr 3 angeordnet. Der Druckdifferenzsensor 6 misst eine
Differenz zwischen dem Druck an einem stromaufwärtigen Abschnitt des DPF 4 und
einen Druck an einem stromabwärtigen
Abschnitt von dem DPF 4, um eine Menge der Partikelstoffe
zu messen, die durch den DPF 4 gesammelt ist (PM-Sammelmenge).
Ein Ende des Druckdifferenzsensor 6 ist mit dem Abgasrohr 3 an
dem stromaufwärtigen
Abschnitt relativ zu dem DPF 4 durch ein Druckeinführrohr verbunden.
Das andere Ende des Druckdifferenzsensors 6 ist mit dem
Abgasrohr 3 an dem stromabwärtigen Abschnitt relativ zu
dem DPF 4 durch ein weiteres Druckeinführrohr verbunden. Der Druckdifferenzsensor 6 gibt
ein Signal entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtige Abschnitt
und dem stromabwärtigen
Abschnitt von dem DPF 4 aus. Ein Abgastemperatursensor 41 zum
Messen der Temperatur des DPF 4 ist an dem Auslass des
DPF 4 in dem Abgasrohr 3 angeordnet. Ein Einlassluftdurchflussratensensor 42 ist
in dem Einlassrohr 2 an dem stromaufwärtigen Abschnitt relativ zu
dem Verdichter 15 des Turboladers 13 angeordnet.
Erfassungssignale der Sensoren werden einer elektronischen Steuerungseinheit
(ECU) 7 eingegeben.
-
Zusätzlich nimmt die ECU 7 Signale
von verschiedenen Sensoren zum Messen eines Öffnungsgrads der Einlassdrossel 22,
eines Öffnungsgrads des
EGR-Ventils 51, einer Verbrennungsmotordrehzahl, einer
Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Beschleunigerposition, einer Kühlwassertemperatur,
einer Kurbelposition, eines Kraftstoffdrucks und Ähnliches
auf. Somit erfasst die ECU 7 den Betriebszustand des Motors 1.
Die ECU 7 berechnet eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge
und eine optimale EGR-Menge gemäß dem Betriebszustand.
Somit regelt die ECU 7 rückgeführt die Einlassdrossel 22,
die Kraftstoffeinspritzventile 12, das EGR-Ventil 51 und Ähnliches,
und regelt die ECU 7 die Regeneration des DPF 4.
-
Als die Regenerationseinrichtung
des DPF 4 kann ein Verfahren zum Erhöhen der Abgastemperatur durch
Durchführen
einer Nacheinspritzung oder durch Verzögern der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung
oder durch Antreiben der Einlasstrommel 22 in Richtung
auf eine Schließrichtung
von einer gewöhnlichen
Position beispielsweise eingesetzt werden. Wenn die Nacheinspritzung
durchgeführt
wird, oder wenn die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung verzögert wird,
wird ein Teil der Energie in thermische Energie (nicht in Bewegungsenergie)
umgewandelt, da die Zündzeitabstimmung
verzögert
ist. Dem gemäß wird das
Abgas auf eine hohe Temperatur im Allgemeinen zwischen 300 und 700° C erwärmt, während die
normale Temperatur des Abgases für
den Fall, bei dem die normale Einspritzung durchgeführt wird,
im Allgemeinen zwischen 150 und 400° C liegt. Somit wird das Hochtemperaturabgas
in dem DPF 4 eingeführt. Wenn
in ähnlicher
Weise die Einlassdrossel 22 in Richtung auf die Schließrichtung
angetrieben wird, wird die Durchflussrate der Einlassluft verringert
und wird die thermische Kapazität
des Gases, das in die Brennkammer des Verbrennungsmotors 1 eintritt, verringert.
Als Folge wird die Abgastemperatur erhöht und werden die Partikelstoffe,
die sich an den DPF 4 ablagern verbrannt. Somit wird die
Fähigkeit des
DPF 4 die Partikelstoffe zu sammeln, regeneriert. Gemäß dem Betriebszustand
kann eine bestimmte Regenerationseinrichtung von einer Vielzahl
von Regenerationseinrichtungen gewählt werden oder kann eine Heizvorrichtung
wie zum Beispiel ein Brenner oder eine Heizeinrichtung, als die
Regenerationseinrichtung verwendet werden.
-
Die Temperaturerhöhungseffizienz der vorstehend
genannten Regenerationseinrichtung variiert ebenso in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1. Beispielsweise stehen
die Verbrennungsmotordrehzahl NE, die Kraftstoffeinspritzmenge Q
und die Temperaturerhöhungseffizienz
miteinander in Beziehung, wie in 2A gezeigt
wird. In 2A stellt ein
Bereich „B" einen Bereich dar,
bei dem die Regeneration des DPF 4 möglich ist, und stellt ein Bereich „A2" einen Bereich dar,
bei dem die Temperaturerhöhungseffizienz
insbesondere hoch ist. Wie in 2A gezeigt
ist, kann der DPF 4 sehr wirksam in dem bestimmten Bereich „A" regeneriert werden,
in dem die Verbrennungsmotordrehzahl NE relativ niedrig ist und
die Kraftstoffeinspritzmenge Q relativ groß ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
v größer ist
oder niedriger als ein vorbestimmter Bereich VA ist, der die hohe Temperaturerhöhungseffizienz
bereitstellt, wird der Kraftstoffverbrauch auf Grund der Temperaturerhöhung verschlechtert,
wie in 2B gezeigt ist. 2B stellt die Achse „D" einen Grad der Verschlechterung
des Kraftstoffverbrauchs dar. Hinsichtlich der Einlassluftdurchflussrate
F und der Temperatur T des DPF 4 gibt einen spezifischen
Betriebsbereich, der die hohe Temperaturerhöhungseffizienz zur Verfügung stellt.
Wenn die Einlassluftdurchflussrate F niedrig ist, wird die thermische
Kapazität
verringert und die Energie, die zum Erhöhen der Temperatur erforderlich
ist, reduziert. Wenn die Temperatur T des DPF 4 hoch ist,
wird der Erhöhungsbereich
der Temperatur zu der Temperatur verringert, bei der die Partikelstoffe
verbrannt werden können.
Daher ist die Temperaturerhöhungseffizienz
insbesondere in einem Bereich „A" in 2C hoch, in dem die Einlassluftdurchflussrate
F klein ist und die Temperatur T des DPF 4
hoch
ist. In dem Ausführungsbeispiel
wird die Beziehung zwischen den Betriebsbedingungen und der Temperaturerhöhungseffizienz
im Voraus erhalten und wird die Regeneration in dem spezifischen Bereich,
der die hohe Temperaturerhöhungseffizienz bereitstellt,
mit Priorität
behandelt. Somit wird die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
auf Grund der Regeneration des DPF 4 verbunden.
-
Genauer gesagt berechnet die ECU 7 als Regenerationssteuerungseinrichtung
die PM-Sammelmenge auf der Grundlage der erfassten Werte, die durch
den Abgastemperatursensor 41 und den Einlassluftdurchflussratensensor 42 ausgegeben werden,
und der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt
von dem DPF 4, der durch den Druckdifferenzsensor 6 gemessen
wird. Dann vergleicht die ECU 7 die berechnete PM-Sammelmenge
mit einem ersten Grenzwert A1 oder einem zweiten Grenzwert A2, der
größer als
der erste Grenzwert A1 ist. Wenn die PM-Sammelmenge gleich wie oder
größer als
der erste Grenzwert A1 wird, wird ermittelt, ob der Betriebszustand
des Verbrennungsmotors 1 sich in einem geeigneten Bereich
befindet, in dem die Temperaturerhöhungseffizienz hoch ist und
der DPF 4 effizient mit der gewählten Regenerationseinrichtung
regeneriert werden kann. Wenn ermittelt ist, dass der Betriebszustand
sich in dem geeigneten Bereich befindet, wird die Regeneration durchgeführt. Wenn
ermittelt wird, dass der Betriebszustand sich nicht in dem geeigneten
Bereich befindet, wird die Ermittlung wiederholt durchgeführt, da
die PM-Sammelmenge gleich
wie oder größer als
der erste Grenzwert A1 wird, bis die PM-Sammelmenge den zweiten
Grenzwert A2 erreicht. Wenn die PM-Sammelmenge gleich wie oder größer als
der zweite Grenzwert A2 wird, wird die Regeneration ungeachtet des
Ergebnisses der Ermittlung durchgeführt.
-
Als nächstes wird ein Beispiel der
Regenerationssteuerung, die durch die ECU 7 durchgeführt wird,
auf der Grundlage eines in 4 gezeigten
Ablaufdiagramms erklärt
. Bei der Regelung des ersten Ausführungsbeispiels wird ermittelt,
ob der Verbrennungsmotor sich in der Betriebsbedingung der hohen Temperaturerhöhungseffizienz
befindet oder nicht, auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit
V, wie durch einen Zeitablauf in 3 gezeigt
ist. Der Regenerationsregelungsvorgang des ersten Ausführungsbeispiels
wird mit einem vorbestimmten Intervall durchgeführt. Zunächst berechnet in Schritt S101 die
ECU 7 die PM-Sammelmenge M auf der Grundlage der Abgasdurchflussrate
(Volumendurchflussrate) und der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt
und dem stromabwärtigen
Abschnitt von dem DPF 4. Die Abgasdurchflussrate wird aus
Erfassungswerten des Abgastemperatursensors 41 und des
Einlassluftdurchflussratensensors 42 berechnet. Die Druckdifferenz
zwischen dem stromaufwärtigen
Abschnitt und dem stromabwärtigen
Abschnitt des DPF 4 wird durch den Druckdifferenzsensor 6 gemessen.
Im Allgemeinen erhöht
sich bei einer bestimmten Abgasdurchflussrate die Druckdifferenz,
wenn sich die PM-Sammelmenge M erhöht. Daher kann die PM-Sammelmenge
M auf der Grundlage dieser Beziehung berechnet werden. Dann wird in
Schritt S102 ermittelt, ob die berechnete PM-Sammelmenge M „gleich
wie oder größer als" der erste Grenzwert
A1 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S102 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu dem Start zurück
(während
eines Zeitraums von einem Zeitpunkt „0" zu einem anderen Zeitpunkt „a" in dem in 3 gezeigten Ablaufdiagramm).
-
Wenn das Ergebnis der Ermittlung
in Schritt S102 „JA" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S103 weiter. In Schritt S103 wird ermittelt,
ob sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 in
einem geeigneten Bereich CA befindet, der ein Bereich ist, der zum
Regenerieren des DPF 4 geeignet ist. In dem ersten Ausführungsbeispiel
wird ermittelt, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich in
dem geeigneten Bereich CA befindet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
V sich in einem Bereich VA befindet, der in 3 gezeigt ist, bei dem die Temperaturerhöhungseffizienz
hoch ist. Beispielsweise bei dem Zeitpunkt „a" in 3 hat
die PM-Sammelmenge M den ersten Grenzwert A1 erreicht, aber ist
die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als
der Bereich VA der hohen Temperaturerhöhungseffizienz. Daher wird
die Ermittlung in Schritt S103 negativ ermittelt und schreitet der
Vorgang zu Schritt S104 weiter. In Schritt 5104 wird ermittelt,
ob die PMSammelmenge „gleich
wie oder größer als" der zweite Grenzwert
A2 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S104 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu dem Start zurück.
-
Die Schritte von dem Schritt S101
bis Schritt S103 werden wiederholt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
v in dem Bereich VA im Schritt S103 eintritt, schreitet der Vorgang
zu Schritt 5105 weiter (zu einem Zeitpunkt „b" in dem in 3 gezeigten Zeitablauf). In Schritt S105
wird die Temperatur T des DPF 4 mit der gewählten Regenerationseinrichtung zum
Verbrennen und zum Beseitigen der Partikelstoffe erhöht. Die
Temperaturerhöhung
des DPF 4 wird für
eine vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt, die ausreichend zum Verringern
der PM-Sammelmenge M unterhalb des ersten Grenzwerts A2 ist. Beispielsweise
wird die Temperaturerhöhung
des DPF 4 für
einen Grenzwert T1 durchgeführt.
Darauf wird der Vorgang einmal bei einem Zeitpunkt „c" in dem in 3 gezeigten Zeitablauf beendet.
-
Wenn ermittelt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit
V sich nicht in dem Bereich VA in Schritt S103 befindet, und ermittelt
wird, dass die PM-Sammelmenge M gleich wie oder größer als
der zweite Grenzwert A2 in Schritt S104 ist, schreitet der Vorgang
ebenso zu Schritt S105 weiter und wird die Temperatur T des DPF 4 mit
der gewählten
Regenerationseinrichtung erhöht.
-
Beispielsweise nach dem Zeitpunkt „c" in dem Zeitablauf,
der in 3 gezeigt ist,
lagern sich die Partikelstoffe erneut ab
und erhöht
sich die PM-Sammelmenge M über
den ersten Grenzwert A1 zu dem Zeitpunkt „d" in 3.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als
der Bereich VA. Daher wird der DPF 4 nicht regeneriert
und erreicht die PM-Sammelmenge M in dem zweiten Grenzwert A2 zu
dem Zeitpunkt „e", der in 3 gezeigt ist. Wenn für diesen
Fall die PM-Sammelmenge M sich weitergehend erhöht, kann sich die Temperatur
des DPF 4 übermäßig während der
Regeneration erhöhen.
Daher wird die Regeneration unmittelbar an dem Zeitpunkt „e" ungeachtet der Betriebsbedingung durchgeführt.
-
Wenn ermittelt wird, dass die Berechnete PM-Sammelmenge
M gleich wie oder größer als
der erste Grenzwert A1 in Schritt S102 ist, und ermittelt wird,
dass die Fahrzeuggeschwindigkeit v sich in dem Bereich VA in Schritt
S103 befindet, schreitet beispielsweise zu dem Zeitpunkt „f" in 3 der Vorgang zu Schritt S105 weiter.
Dann wird die Temperatur T des DPF 4 erhöht, um die
Regeneration durchzuführen.
-
Wie vorstehend erklärt ist,
wird in dem ersten Ausführungsbeispiel
für den
Fall, bei dem die PM-Sammelmenge M gleich wie oder größer als
der erste Grenzwert A1 ist und geringer als der zweite Grenzwert
A2 ist, die Regeneration des DPF 4 nur dann durchgeführt, wenn
der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich in dem
geeigneten Bereich CA befindet, der die hohe Temperaturerhöhungseffizienz
bereitstellt. Als Folge wird die Regenerationseffizienz verbessert.
Wenn die PM-Sammelmenge
M den zweiten Grenzwert A2 erreicht, wird die Regeneration auch
dann durchgeführt,
wenn der Betriebszustand nicht in dem geeigneten Bereich CA liegt.
Als Folge wird die Sicherheit verbessert. Somit wird der DPF 4 sicher
und effizient mit einer relativ einfachen Regelung unter Verbesserung
der Anwendbarkeit regeneriert.
-
Die ersten und zweiten Grenzwerte
A1, A2 der PM-Sammelmenge M die als Referenzen zum Durchführen der
Temperaturerhöhung
verwendet werden, können
geeignet unter Berücksichtigung
des Kraftstoffverbrauchs und der Sicherheit gesetzt werden. Beispielsweise
kann der zweite Grenzwert A2 bei dem die Regeneration ungeachtet
der Temperaturerhöhungseffizienz
aus Sicherheitsgründen
durchgeführt
wird, zuerst gesetzt werden, und -kaum dann der erste Grenzwert
A1 als ein Wert gesetzt werden, der ungefähr 80% des zweiten Grenzwerts
A2 beträgt.
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel
wird die PM-Sammelmenge auf der Grundlage der Druckdifferenz zwischen
dem stromaufwärtigen
Abschnitt und dem stromabwärtigen
Abschnitt des DPF 4 berechnet. Alternativ kann der Zustand
der PM-Sammelmenge M auf der Grundlage einer integrierten Fahrdistanz
seid dem vorhergehenden Regenerationsvorgang ermittelt werden. Genauer
gesagt kann der Zustand der PM-Sammelmenge M auf der Grundlage davon
ermittelt werden, ob die integrierte Fahrdistanz einen ersten oder
einen zweiten Grenzwert (D1, D2) erreicht hat oder nicht. Der zweite Grenzwert
D2 ist größer als
der erste Grenzwert D1. Für
diesen Fall kann eine Wirkung ähnlich,
die derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich ist, durch
setzen des ersten und des zweiten Grenzwerts D1, D2 gemäß den ersten
bzw. zweiten Grenzwerten A1, A2 erzieht werden. Alternativ kann
der Zustand der PM-Sammelmenge M auf der Grundlage der integrierten
Kraftstoffeinspritzmenge Q seid dem vorhergehenden Regenerationsvorgang
ermittelt werden. Genauer gesagt kann der Zustand der PM-Sammelmenge
M auf der Grundlage davon ermittelt werden, ob die integrierte Kraftstoffeinspritzmenge
Q einen ersten oder einen zweiten Grenzwert (Q1, Q2) erreicht hat
oder nicht. Der zweite Grenzwert Q2 ist größer als der erste Grenzwert
Q1.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
-
Als nächstes wird eine Regenerationsregelung,
die durch eine ECU7 durchgeführt
wird, eines Dieselverbrennungsmotors 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
auf der Grundlage eines in 5 gezeigten
Ablaufdiagramms erklärt.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird die Temperaturerhöhung
des DPF 4 nicht durchgeführt, wenn der Betriebszustand
des Verbrennungsmotors 1 sich in einem Temperaturerhöhungsentbehrungsbereich
befindet, in dem die Partikelstoffe spontan auch dann verbrennen
können,
wenn die Regenerationseinrichtung nicht betätigt ist. Zuerst berechnet
in Schritt S201 die ECU 7 die PM-Sammelmenge M auf der Grundlage
der Abgasdurchflussrate (Volumendurchflussrate) und der Druckdifferenz
zwischen dem stromaufwärtigen
Abschnitt und dem stromabwärtigen
Abschnitt des DPF 4 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Dann wird Schritt S202 ermittelt, ob die berechnete PM-Sammelmenge
M „gleich
wie oder größer als" der erste Grenzwert
A1 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Ermittlung im Schritt S202 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu dem Start zurück.
-
Denn das Ergebnis der Ermittlung
in Schritt S202 „JA" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt 5203 weiter. In Schritt 5203 wird ermittelt,
ob sich der Verbrennungsmotor 1 in dem geeigneten Bereich
CA befindet, welcher der Bereich ist, der zum Regenerieren des DPF 4 geeignet
ist. Wenn das Ergebnis der Ermittlung bei Schritt S203 „NEIN" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S204 weiter. In Schritt S204 wird ermittelt,
ob die PM-Sammelmenge
M „gleich
wie oder größer als" der zweite Grenzwert
A2 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S204 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu dem Start zurück.
-
Wenn das Ergebnis der Ermittlung
in Schritt S203 „JA" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S206 weiter und wird die Temperatur T des DPF 4 erhöht.
-
Wenn das Ergebnis der Ermittlung
in Schritt S204 „JA" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S205 weiter. In Schritt S205 wird ermittelt,
ob der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich in
einem Temperaturerhöhungsentbehrungsbereich
CX befindet, in dem die Partikelstoffe spontan auch dann verbrennen
können,
wenn die Regenerationseinrichtung nicht betrieben wird. Wenn das
Ergebnis der Ermittlung in Schritt S205 „JA" ist, kehrt der Vorgang zu dem Start
zurück.
-
Wenn beispielsweise der Verbrennungsmotor
sich in einer Betriebsbedingung einer extrem schweren Last befindet,
wird die Abgastemperatur üblicher
Weise hoch. Daher Betriebsbedingung einer extrem schweren Last befindet,
wird die Abgastemperatur üblicher
Weise hoch. Daher verbrennen die Partikelstoffe spontan auch dann,
wenn die Temperaturerhöhungssteuerung
nicht durchgeführt
wird. Somit wird die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs noch
wirksamer durch Anhalten der Temperaturerhöhungssteuerung unter einer
solchen Betriebsbedingung unterbunden.
-
Drittes Ausführungsbeispiel
-
Als nächstes wird eine Regenerationssteuerung,
die durch eine ECU 7 durchgeführt wird, eines Dieselverbrennungsmotors 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
auf der Grundlage des in 6 gezeigten
Ablaufdiagramms erklärt.
In dem dritten Ausführungsbeispiel
wird die Temperaturerhöhung des
DPF 4 nicht durchgeführt
wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich
in einem Partikelstoffverbrennungsunmöglichkeitsbereich befindet,
in dem die Temperaturerhöhung
des DPF 4 schwierig ist. Zunächst berechnet in Schritt S301
die ECU 7 die PM-Sammelmenge M auf der Grundlage der Abgasdurchflussrate
(Volumendurchflussrate) und der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt
und dem stromabwärtigen
Abschnitt des DPF 4 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dann
wird in Schritt S302 ermittelt, ob die berechnete PM-Sammelmenge
M „gleich
wie oder größer als" der erste Grenzwert
A1 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S302 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu dem Start zurück.
-
Wenn das Ergebnis der Ermittlung
in Schritt S302 „JA" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S303 weiter. In Schritt S303 wird ermittelt,
ob der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich in
dem geeigneten Bereich CA befindet, der der Bereich ist, der für die Regeneration
des DPF 4 geeignet ist. Wenn das Ergebnis der Ermittlung
in Schritt S303 „NEIN" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S304 weiter. In Schritt 5304 wird ermittelt,
ob die PM-Sammelmenge M „gleich
wie oder größer als" der zweite Grenzwert A2
ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Ermittlung S304 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu dem Start zurück.
-
Wenn ermittelt wird, dass der Betriebszustand
des Verbrennungsmotors 1 sich in dem geeigneten Bereich
CA in Schritt S303 befindet, schreitet der Vorgang zu Schritt S306
weiter und wird die Temperatur des DPF 4 erhöht.
-
Wenn ermittelt wird, dass die PM-Sammelmenge
M gleich wie oder größer als
der zweite Grenzwert A2 in Schritt 5304 ist, schreitet der Vorgang
zu Schritt S305 weiter. In Schritt S305 wird ermittelt, ob der Betriebszustand
des Verbrennungsmotors 1 sich in einem Partikelstoffverbrennungsunmöglichkeitsbereich
CI befindet, in dem die Temperatur T des DPF 4 nicht erhöht werden
kann. Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S305 „NEIN" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S306 weiter und wird die Temperatur T des DPF 4 erhöht. Wenn
das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S305 „JA" ist, kehrt der Vorgang zu dem Start
zurück.
-
Wenn beispielsweise der Verbrennungsmotor 1 sich
in einem Betriebszustand, wie zum Beispiel einem Lehrlaufzustand
befindet, in dem die Verbrennungsmotorlast extrem niedrig ist, ist
es schwierig, die Temperatur des Abgases auf eine Temperatur zu erhöhen, bei
der die Partikelstoffe verbrannt werden können. Daher wird für einen
solchen Fall die Temperaturerhöhungssteuerung
nicht durchgeführt.
Statt dessen wird die Regeneration durchgeführt, wenn der Verbrennungsmotor 1 sich
in einem Zustand befindet, in dem die Temperaturerhöhungssteuerung möglich ist.
Somit wird die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs unterbunden.
-
Viertes Ausführungsbeispiel
-
Als nächstes wird eine Regenerationssteuerung,
die durch eine ECU 7 durchgeführt wird, eines Dieselverbrennungsmotors 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
auf der Grundlage eines in 7 gezeigten
Ablaufdiagramms erklärt.
Im dem vierten Ausführungsbeispiel
wird eine Beendigungszeitabstimmung der Temperaturerhöhungssteuerung auf
der Grundlage der berechneten PM-Sammelmenge ermittelt. Zuerst berechnet
in Schritt S401 die ECU 7 die PM-Sammelmenge M auf der
Grundlage der Abgasdurchflussrate (Volumendurchflussrate) und der
Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt des
DPF 4 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dann wird in
Schritt S402 ermittelt, ob die berechnete PM-Sammelmenge M „gleich
wie oder größer als" der erste Grenzwert
A1 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S402 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu dem Start zurück.
-
Wenn das Ergebnis der Ermittlung
in Schritt S402 „JA" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S403 weiter. In Schritt S403 wird ermittelt,
ob sich der Verbrennungsmotor 1 in dem geeigneten Bereich
CA befindet, welcher der Bereich ist, der für die Regeneration des DPF 4 geeignet
ist. Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S403 „NEIN" ist, schreitet der Vorgang
zu Schritt S404 weiter. In Schritt S404 wird ermittelt, ob die PM-Sammelmenge M „gleich
wie oder größer als" der zweite Grenzwert
A2 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S404 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu dem Start zurück.
-
Wenn ermittelt wird, dass der Betriebszustand
des Verbrennungsmotors 1 sich in dem geeigneten Bereich
CA in Schritt S403 befindet, oder wenn ermittelt wird, dass die
PM-Sammelmenge M
gleich wie oder größer als
der zweite Grenzwert A2 in Schritt S404 ist, schreitet der Vorgang
zu Schritt S405 weiter. In Schritt S405 wird die Temperatur des DPF 4 durch
die ausgewählte
Regenerationseinrichtung zum Verbrennen und zum Beseitigen der Partikelstoffe
erhöht.
Dann wird in Schritt S406 die PM-Sammelmenge M erneut berechnet.
Dann wird in Schritt S407 ermittelt, ob die PM-Sammelmenge M „gleich
wie oder geringer als" ein
dritter Grenzwert A3 ist oder nicht. Der dritte Grenzwert A3 ist
niedriger als der erste Grenzwert A2. Wenn das Ergebnis der Ermittlung
bei Schritt S407 „NEIN" ist, kehrt der Vorgang
zu Schritt S406 zurück.
Wenn das Ergebnis der Ermittlung bei Schritt S407 „JA" ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S408 weiter und wird die Temperaturerhöhungssteuerung
beendet.
-
Somit wird die Beendigungszeitabstimmung der
Temperaturerhöhungssteuerung
auf der Grundlage der berechneten PM-Sammelmenge M ermittelt. Daher
wird die Regenerationssteuerung effizienter durchgeführt, wobei
die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs unterbunden wird.
Alternativ kann die Temperaturerhöhungssteuerung beendet werden, wenn
der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 den Temperaturerhöhungsentbehrungsbereich
CS oder den Partikelstoffverbrennungsunmöglichkeitsbereich CI während der
Regeneration eintritt.
-
Abwandlung
-
In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen
ist der Druckdifferenzsensor 6 zum Messen der Druckdifferenz
zwischen dem stromaufwärtigen
Abschnitt und dem stromauwärtigen
Abschnitt des DPF 4 angeordnet und wird die PM-Sammelmenge
M auf der Grundlage der erfassten Druckdifferenz berechnet. Alternativ
kann die PM-Sammelmenge M auf der Grundlage des Drucks in dem stromaufwärtigen Abschnitt
des DPF 4 berechnet werden, der durch einen Drucksensor
gemessen wird, der zum Messen der Temperatur in dem stromaufwärtigen Abschnitt
des DPF 4 angeordnet ist.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern sie kann auf verschiedene andere Arten ohne Abweichen von
dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden.
-
Somit hat das Abgasreinigungssystem
für einen
Dieselverbrennungsmotor 1 einen Dieselpartikelfilter (DPF) 4,
der in einem Abgasrohr 3 angeordnet ist. Eine elektronische
Regelungseinheit 7 des Systems regelt die Regeneration
des DPF 4. Der DPF 4 wird nur dann beheizt und
regeneriert, wenn ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich in
einem Bereich befindet, in dem die Temperaturerhöhungseffizienz hoch ist, für den Fall,
bei dem eine Menge der Partikelstoffe, die durch den DPF 4 gesammelt
sind, gleich wie oder größer als
ein erster Grenzwert ist und geringer als ein zweiter Grenzwert ist.
Der zweite Grenzwert ist größer als
der erste Grenzwert. Wenn die Menge der gesammelten Partikelstoffe
gleich wie oder größer als
der zweite Grenzwert wird, wird die Regeneration auch dann durchgeführt, wenn
der Betriebszustand sich nicht in dem Bereich der hohen Temperaturerhöhungseffizienz
befindet.