DE112016000123B4

DE112016000123B4 - Abgasreinigungssystem und Abgasreinigungsverfahren

Info

Publication number: DE112016000123B4
Application number: DE112016000123.1T
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Motegi; Yuta Okubo; Satoshi Nakazawa; Shinichi Saitou
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: WO2017073799A1; JPWO2017073799A1; DE112016000123T5; JP6218987B2; US10422265B2; CN107002528A; US20180163603A1; CN107002528B

Abstract

Abgasreinigungssystem (9), das umfasst:einen Filter (22), der so ausgeführt ist, dass er Partikel in Abgas von einem Motor auffängt;einen Druckdifferenz-Detektor (23), der so ausgeführt ist, dass er eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Filters (22) erfasst;einen Strömungsraten-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Strömungsrate des in dem Filter (22) strömenden Abgases erfasst;eine Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine differenzbasierte Ablagerungsmenge der in dem Filter (22) abgelagerten Partikel auf Basis von Erfassungsergebnissen des Druckdifferenz-Detektors (23) und des Strömungsraten-Detektors berechnet;eine Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur, die so ausgeführt ist, dass sie eine Temperatur eines Regenerationsvorgangs des Filters (22) auf Basis der von der Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge der Partikel einstellt; undeine Einheit für einen Regenerationsvorgang, die so ausgeführt ist, dass sie einen Regenerationsvorgang des Filters (22) auf Basis der Temperatur des Regenerationsvorgangs durchführt, die von der Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur eingestellt wird, wobeidie Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur so ausgeführt ist, dass sie:wenn eine Rate einer zeitlichen Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet, eine erste Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt und eine zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs, wenn die durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge der Partikel auf oder unter einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert fällt; undwenn die Rate der zeitlichen Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen ersten Schwellenwert nicht überschreitet, die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem und ein Abgasreinigungsverfahren.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Dieselmotor enthält einen Dieselpartikelfilter (DPF) in seiner Abgasleitung, um in Abgas enthaltene Partikel zu entfernen. Der Dieselpartikelfilter ist so ausgeführt, dass er Partikel, wie beispielsweise Ruß, in dem Abgas auffängt und Abgas mit weniger Partikeln nach außen ableitet. Eine Zunahme der mit dem Dieselpartikelfilter aufgefangenen Menge an Partikeln führt zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Filters. Dementsprechend wird ein Regenerationsvorgang in dem Dieselpartikelfilter durchgeführt, bei dem die aufgefangenen Partikel verbrannt werden.
Die Regeneration des Dieselpartikelfilters schließt eine selbsttätige Regeneration, bei der die aufgefangenen Partikel selbstständig verbrannt werden, wenn die Temperatur des Abgases hoch ist, sowie eine erzwungene Regeneration ein, wenn die abgelagerte Partikelmenge einen vorgegebenen Bezugswert überschreitet. Bei der erzwungenen Regeneration des Dieselpartikelfilters werden Betriebsbedingungen eines Motors so gesteuert, dass die Abgastemperatur erhöht wird, und wird eine externe Einspritzung, bei der Kraftstoff stromauf von dem Dieselpartikelfilter eingespritzt wird, oder eine interne Einspritzung durchgeführt, bei der der Kraftstoff in einen Zylinder des Motors eingespritzt wird, um so die abgelagerten Partikel zwangsweise zu verbrennen.
Da die von dem Dieselpartikelfilter aufgefangene Menge an Partikeln während eines Betriebes des Motors nicht tatsächlich gemessen werden kann, wird die Partikel-Ablagerungsmenge mittels Berechnung geschätzt. Üblicherweise wird die Partikel-Ablagerungsmenge auf Basis einer erfassten Druckdifferenz zwischen einem Abgas-Einlass und einem Abgas-Auslass des Dieselpartikelfilters berechnet. Dabei wird, wenn die Partikel-Ablagerungsmenge eine vorgegebene Menge überschreitet, die erzwungene Regeneration durchgeführt.
Jedoch lösen sich, wie in 14 gezeigt, obwohl sich aufgefangene Partikel 101 gleichmäßig in der Zelle des Dieselpartikelfilters ablagern, die in der Zelle abgelagerten Partikel 101 teilweise ab, wenn eine größere Menge der Partikel 101 abgelagert wird, und können die abgelösten Partikel 102 mitunter die Zelle verstopfen. Durch das Verstopfen der Zelle steigt die Druckdifferenz in dem Dieselpartikelfilter, und eine erzwungene Regeneration wird mitunter selbst dann durchgeführt, wenn die tatsächliche Partikel-Ablagerungsmenge nicht auf einem Niveau liegt, das die erzwungene Regeneration erforderlich macht.
Angesichts des Obenstehenden offenbart die JP 2012-197705 A , dass eine in einem Dieselpartikelfilter abgelagerte Partikelmenge unter Verwendung eines Modells geschätzt wird, bei dem die in dem Dieselpartikelfilter verbrannte Partikelmenge von der Partikelmenge in dem von dem Dieselpartikelfilter aufgenommenen Abgas subtrahiert wird, und der Vorgang erzwungener Regeneration unter Verwendung der in dem Dieselpartikelfilter abgelagerten geschätzten Partikelmenge durchgeführt wird.
Die JP 2005-76462 A offenbart, dass der Vorgang der erzwungenen Regeneration eines Dieselpartikelfilters durchgeführt wird, wenn eine Verringerungsrate der Druckdifferenz in dem Dieselpartikelfilter einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet.
Die DE 10 2004 005 321 A1 beschreibt ein Verfahren zum periodischen Regenerieren eines Partikelfilters. In einer ersten Phase des Regenerierens erfolgt ein Verbrennen von Partikeln mit einer ersten Verbrennungsrate und in einer zweiten Phase erfolgt das Verbrennen mit einer größeren zweiten Verbrennungsrate.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM/ZU LÖSENDE PROBLEME
Da jedoch die Dichte der Partikel in dem Abschnitt hoch ist, in dem die Zelle verstopft wird, kann durch die erzwungene Regeneration, wenn keinerlei Maßnahmen ergriffen werden, mitunter die Verbrennungstemperatur der Partikel zu stark ansteigen, so dass möglicherweise die Zelle schmilzt. Mit den Offenbarungen der JP 2012-197705 A und der JP 2005-76462 A kann nicht verhindert werden, dass die Zelle in der oben dargestellten Situation schmilzt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Abgasreinigungssystem und ein Abgasreinigungsverfahren zu schaffen, mit denen verhindert werden kann, dass eine Zelle schmilzt, und in einem Filter abgelagerte Partikel effizient verbrannt werden können.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS/DER PROBLEME
Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1, 2 und 7 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung an.
Ein Abgasreinigungssystem gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält:

einen Filter, der so ausgeführt ist, dass er Partikel in Abgas von einem Motor auffängt;
einen Druckdifferenz-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Filters erfasst;
einen Strömungsraten-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Strömungsrate des in dem Filter strömenden Abgases erfasst;
eine Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur, die so ausgeführt ist, dass sie eine Temperatur eines Regenerationsvorgangs des Filters auf Basis von Erfassungsergebnissen des Druckdifferenz-Detektors und des Strömungsraten-Detektors einstellt; sowie
eine Einheit für einen Regenerationsvorgang, die so ausgeführt ist, dass sie einen Regenerationsvorgang des Filters auf Basis der Temperatur des Regenerationsvorgangs durchführt, die von der Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur eingestellt wird.

Die Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur ist so ausgeführt, dass sie eine erste Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt und eine zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs, wenn die durch den Druckdifferenz-Detektor erfasste Druckdifferenz bei einem vorgegebenen Niveau der Strömungsrate des Abgases auf oder unter einen vorgegebenen Schwellenwert des Abgases fällt.
Gemäß dem oben dargestellten Aspekt der Erfindung stellt die Einheit zum Einstelleneiner Regenerations-Temperatur die Temperatur des Regenerationsvorgangs auf die niedrige erste Temperatur des Regenerationsvorgangs für den Filter-Regenerationsvorgang ein, bis die durch den Druckdifferenz-Detektor erfasste Druckdifferenz bei der vorgegebenen Abgas-Strömungsrate auf oder unter den vorgegebenen Schwellenwert fällt, und stellt die Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur die Temperatur des Regenerationsvorgangs, wenn die Druckdifferenz auf oder unter den vorgegebenen Schwellenwert fällt, auf die hohe zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs für den Filter-Regenerations-vorgang ein. Dementsprechend kann, da die Partikel in der Zelle bei einer hohen Temperatur verbrannt werden können, nachdem die hochdichten Partikel in der verstopften Zelle bei einer niedrigen Temperatur verbrannt worden sind, verhindert werden, dass die Verbrennungstemperatur ansteigt, und kann das Schmelzen der Zelle in dem Filter verhindert werden. Des Weiteren können die in dem Filter abgelagerten Partikel effizient verbrannt werden.
Ein Abgasreinigungssystem gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält:

einen Filter, der so ausgeführt ist, dass er Partikel in Abgas von einem Motor auffängt;
einen Druckdifferenz-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Filters erfasst;
einen Strömungsraten-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Strömungsrate des in dem Filter strömenden Abgases erfasst;
eine Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine differenzbasierte Ablagerungsmenge der in dem Filter abgelagerten Partikel auf Basis von Erfassungsergebnissen des Druckdifferenz-Detektors und des Strömungsraten-Detektors berechnet;
eine Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur, die so ausgeführt ist, dass sie eine Temperatur eines Regenerationsvorgangs des Filters auf Basis der von der Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge der Partikel einstellt; und
eine Einheit für einen Regenerationsvorgang, die so ausgeführt ist, dass sie einen Regenerationsvorgang des Filters auf Basis der Temperatur des Regenerationsvorgangs durchführt, die von der Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur eingestellt wird.

Die Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur ist so ausgeführt, dass sie eine erste Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt und eine zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs, wenn die durch die Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge der Partikel auf oder unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt.
Ein Abgasreinigungssystem gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält:

einen Filter, der so ausgeführt ist, dass er Partikel in Abgas von einem Motor auffängt;
einen Druckdifferenz-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Filters erfasst;
einen Strömungsraten-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Strömungsrate des in dem Filter strömenden Abgases erfasst;
eine Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine differenzbasierte Ablagerungsmenge der in dem Filter abgelagerten Partikel auf Basis von Erfassungsergebnissen des Druckdifferenz-Detektors und des Strömungsraten-Detektors berechnet;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine Modell-Ablagerungsmenge unter Verwendung eines Ablagerungs-Modells der Partikel berechnet, wenn eine Rate zeitlicher Änderung der durch die Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge über einem vorgegebenen Wert liegt;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine Partikel-Ablagerungsmenge auf Basis der durch die Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge und der durch die Einrichtung zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge berechneten Modell-Ablagerungsmenge berechnet;
eine Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur, die so ausgeführt ist, dass sie eine Temperatur eines Regenerationsvorgangs des Filters auf Basis der von der Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge einstellt; und
eine Einheit für einen Regenerationsvorgang, die so ausgeführt ist, dass sie einen Regenerationsvorgang des Filters auf Basis der Temperatur des Regenerationsvorgangs durchführt, die von der Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur eingestellt wird.

Die Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur ist so ausgeführt, dass sie eine erste Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt und eine zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs, wenn die durch die Einrichtung zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge berechnete Partikel-Ablagerungsmenge auf oder unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt.
Dem oben dargestellten Aspekt der Erfindung zufolge enthält das Abgasreinigungssystem vorzugsweise des Weiteren eine Einrichtung zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine Modell-Ablagerungsmenge unter Verwendung eines Ablagerungs-Modells der Partikel berechnet, wenn eine Rate zeitlicher Änderung der durch die Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge über einem vorgegebenen Wert liegt; und
eine Einrichtung zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine Partikel-Ablagerungsmenge auf Basis der durch die Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge und der durch die Einrichtung zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge berechneten Modell-Ablagerungsmenge berechnet, wobei die Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, wenn die durch die Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge unter die durch die Einrichtung zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge berechnete Partikel-Ablagerungsmenge fällt.
Dem oben dargestellten Aspekt der Erfindung zufolge ist das von der Einrichtung zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge verwendete Ablagerungs-Modell ein Modell, bei dem die in dem Filter verbrannte Partikelmenge von der Partikelmenge in dem in den Filter eingeleiteten Abgas subtrahiert wird, und
ist die Einrichtung zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge so ausgeführt, dass sie die durch die Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge mit einem ersten Koeffizienten multipliziert, um eine erste Ablagerungsmenge zu ermitteln, und die durch die Einrichtung zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge berechnete Modell-Ablagerungsmenge mit einem zweiten Koeffizienten multipliziert, um eine zweite Ablagerungsmenge zu ermitteln, wobei eine Summe des ersten und des zweiten Koeffizienten ein vorgegebener Wert ist, und ist sie so ausgeführt, dass sie die Partikel-Ablagerungsmenge als eine Summe der ersten Ablagerungsmenge und der zweiten Ablagerungsmenge berechnet.
Dem oben dargestellten Aspekt der Erfindung zufolge ist die Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur so ausgeführt, dass sie die Temperatur des Regenerationsvorgangs von der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs über eine vorgegebene Zeit auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs ändert.
Ein Abgasreinigungsverfahren gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung schließt ein:

Erfassen einer Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass eines Filters, der so ausgeführt ist, dass er Partikel in Abgas von einem Motor auffängt;
Erfassen einer Strömungsrate des in den Filter strömenden Abgases; und

Durchführen eines Regenerationsvorgangs des Filters bei einer ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs und bei einer zweiten Temperatur des Regenerationsvorgangs, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs, auf Basis der erfassten Druckdifferenz und der Strömungsrate, wenn die durch den Druckdifferenz-Detektor erfasste Druckdifferenz bei einem vorgegebenen Niveau der Strömungsrate des Abgases auf oder unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt.
Figurenliste

1 stellt schematisch einen Grundaufbau eines Dieselmotors dar, der ein Abgasreinigungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung aufweist.
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Anordnung einer Regenerations-Steuereinrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Abgas-Strömungsrate und einer Druckdifferenz darstellt, wobei eine Partikel-Ablagerungsmenge als ein Parameter dient.
4 ist ein Blockdiagram, das eine Anordnung einer Einrichtung zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge gemäß der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Soll-Temperatur und einer Temperatur des Dieselpartikelfilters bei einem typischen Regenerationsvorgang darstellt.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Soll-Temperatur und der Temperatur des Dieselpartikelfilters bei dem Regenerationsvorgang gemäß der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Funktion der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
8 ist ein weiteres Flussdiagramm, das die Funktion der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
9 ist ein weiteres Flussdiagramm, das die Funktion der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
10 ist ein Diagramm, das eine Abhängigkeit eines ersten Koeffizienten α von einer Abgas-Strömungsrate in der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
11 ist ein Diagramm, das einen Bereich, in dem eine differenzbasierte Ablagerungsmenge verwendet wird, und einen Bereich, in dem eine Modell-Ablagerungsmenge verwendet wird, in der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
12 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen der differenzbasierten Ablagerungsmenge, der Druckdifferenz und der Rate zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge, die durch Verstopfung der Zelle des Dieselpartikelfilters verursacht werden, in der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
13 ist ein Diagramm, das eine Änderung von einer ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs zu einer zweiten Temperatur des Regenerationsvorgangs in der beispielhaften Ausführungsform darstellt.
14 ist ein Querschnitt, der die verstopfte Zelle des Dieselpartikelfilters darstellt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORM/EN
Gesamtaufbau von Dieselmotor 1
1 stellt schematisch einen Grundaufbau eines Dieselmotors 1 dar, der eine Abgasreinigungsvorrichtung 9 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung aufweist. Der Dieselmotor 1 enthält, wie in 1 gezeigt, einen Motorkörper 2, der mit einer Vielzahl von Brennräumen darin versehen ist, einen Luftreiniger 3, der so ausgeführt ist, dass er Ansaugluft unter Verwendung eines Filters reinigt, um zu verhindern, dass Fremdkörper (zum Beispiel Staub) in die Brennräume eindringen, eine Luftzufuhrleitung 4, die so ausgeführt ist, dass sie jedem der Brennräume in dem Motorkörper 2 Luft zuführt, eine Abgasleitung 5, die so ausgeführt ist, dass sie aus jedem der Brennräume in dem Motorkörper 2 abgeleitetes Abgas ableitet, ein Kühlsystem 6, einen Turbolader 7, ein Abgasrückführungssystem 8, eine Abgasreinigungsvorrichtung 9, ein Motorsteuergerät 10, eine Regenerations-Steuereinrichtung 11 und eine Regenerations-Befehlseinrichtung 12.
Ein Luftzufuhrverteiler 4A ist zwischen dem Motorkörper 2 und der Luftzufuhrleitung 4 so angebracht, dass die über die Luftzufuhrleitung 4 zugeführte Luft auf alle der Brennräume in dem Motorkörper 2 verteilt wird. Ein Abgaskrümmer 5A ist zwischen dem Motorkörper 2 und der Abgasleitung 5 so angebracht, dass das aus jedem der Brennräume in dem Motorkörper 2 abgeleitete Abgas zusammen in die Abgasleitung 5 eintritt.
Ein Nachkühler 13 zum Kühlen der durch den Turbolader 7 verdichteten Luft ist in der Luftzufuhrleitung 4 vorhanden. Das Kühlsystem 6 enthält, in dem Motorkörper 2 aufgenommen, eine Pumpe 14, die von einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) angetrieben wird, und dergleichen.
Das mit der Pumpe 14 zugeführte Kühlwasser kühlt Komponenten, die gekühlt werden müssen (z.B. den Motorkörper 2, den Turbolader 7, einen Ölkühler (nicht dargestellt)) und wird anschließend von einem Kühler 15 luftgekühlt, der in dem Kühlsystem 6 vorhanden ist.
Die Kühlwirkung des Nachkühlers 13 und des Kühlers 15 wird von einem Gebläse 16 unterstützt, das sich an dem Motorkörper 2 befindet und von einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) und dergleichen gedreht wird.
Der Turbolader 7 enthält eine Turbine 17, die sich in der Abgasleitung 5 befindet, einen Kompressor 18, der sich in der Luftzufuhrleitung 4 befindet, mit der Turbine 17 verbunden ist und von der Turbine 17 angetrieben wird, sowie eine Düse 19 mit variabler Geometrie, die so ausgeführt ist, dass sie eine Strömungsrate des der Turbine 17 zugeführten Abgases steuert.
Der Turbolader 7 steuert die Drehzahl der Turbine 17, indem er einen Öffnungsgrad der Düse 19 mit variabler Geometrie steuert. Durch die Drehung der Turbine 17 wird der Kompressor 18 betätigt, so dass die dem Motorkörper 2 zugeführte Luft aufgeladen wird. Es ist anzumerken, dass die Düse 19 mit variabler Geometrie so ausgeführt ist, dass sie das Abgas der Abgasreinigungsvorrichtung 9 über eine Umgehungsleitung 20 zuführt, wenn die Düse 19 mit variabler Geometrie vollständig geschlossen ist.
Das heißt, das Abgas wird einer Turbinenscheibe 17A zugeführt, wenn die Düse 19 mit variabler Geometrie geöffnet ist, während das Abgas an die Abgasreinigungsvorrichtung 9 über die Umgehungsleitung 20 ausgegeben wird, wenn die Düse 19 mit variabler Geometrie vollständig geschlossen ist, so dass eine Belastung der Turbinenscheibe 17A verringert wird und eine Abgastemperatur erhöht wird.
Das Abgasrückführungssystem 8 enthält eine Abgasrückführungsleitung 8A, die den Abgaskrümmer 5A und die Luftzufuhrleitung 4 A miteinander verbindet. Ein Teil des Abgases wird über den Abgaskrümmer 5A abgeleitet und durch die Abgasrückführungsleitung 8A zu der Luftzufuhrleitung 4 zurückgeführt. Ein AGR-Ventil (Abgasrückführungs-Ventil) 8B zum Öffnen/Schließen der Abgasrückführungsleitung 8A und ein AGR-Kühler 8C zum Kühlen des Abgases von dem Abgaskrümmer 5A sind in der Abgasrückführungsleitung 8A vorhanden. Das Abgasrückführungssystem 8 leitet den Teil des Abgases über die Abgasrückführungsleitung 8A zu dem Luftzufuhrverteiler 4A zurück, um eine Sauerstoffkonzentration in der zugeführten Luft zu reduzieren und eine Verbrennungstemperatur in dem Motorkörper 2 zu senken. So kann die in dem Abgas enthaltene Menge an Stickoxiden reduziert werden.
Aufbau der Abgasreinigungsvorrichtung 9
Die Abgasreinigungsvorrichtung 9 (Abgasreinigungssystem) ist stromab von der Turbine 17 angeordnet und so ausgeführt, dass sie die in dem Abgas enthaltenen Partikel entfernt. Die Abgasreinigungsvorrichtung 9 enthält einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 21, einen Dieselpartikelfilter 22, einen Druckdifferenz-Sensor 23 sowie einen Temperatur-Sensor 24.
Der Dieseloxidationskatalysator 21 und der Dieselpartikelfilter 22 befinden sich in einer zylindrischen Abgasleitung. Der Dieseloxidationskatalysator 21 befindet sich an einer stromauf liegenden Seite der Abgasleitung, und der Dieselpartikelfilter 22 befindet sich an einer stromab liegenden Seite der Abgasleitung.
Des Weiteren ist eine Einspritzdüse 25A, die so ausgeführt ist, dass sie einen durch eine Einspritz-Kraftstoffzuführeinrichtung 25 zugeführten Einspritz-Kraftstoff einspritzt, zwischen der Turbine 17 und der Abgasreinigungsvorrichtung 9 angeordnet. Der Einspritz-Kraftstoff wird eingespritzt, wenn eine erzwungene Regeneration angewiesen wird.
Der Dieseloxidationskatalysator 21 enthält Pt (Platin) und dergleichen. Der Dieseloxidationskatalysator 21 ist so ausgeführt, dass er CO (Kohlenmonoxid) und HC (Kohlenwasserstoff), die in dem Abgas enthalten sind, sowie lösliche organische Bestandteile (SOF), die in den Partikeln enthalten sind, oxidiert und entfernt. Des Weiteren ist der Dieseloxidationskatalysator 21 so ausgeführt, dass er in NO (Stickstoffmonoxid), das in dem Abgas enthalten ist, oxidiert, um das NO in NO₂ umzuwandeln. Des Weiteren ist der Dieseloxidationskatalysator 21 so ausgeführt, dass er den über die Einspritzdüse 25A eingespritzten Einspritz-Kraftstoff oxidiert, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
Der Dieselpartikelfilter 22 ist so ausgeführt, dass er die Partikel auffängt. Der Dieselpartikelfilter 22 enthält ein Trägermaterial aus Siliziumkarbid und dergleichen.
Die in dem Abgas enthaltenen Partikel treten durch die kleinen Poren hindurch, die in dem Dieselpartikelfilter 22 ausgebildet sind, und werden in dem Dieselpartikelfilter 22 aufgefangen. Der Dieselpartikelfilter 22 enthält, wie in 1 dargestellt, Zellen, die dicht in der zylindrischen Abgasleitung angeordnet sind und enge Strömungswege aufweisen, die in einer Strömungsrichtung des Abgases verlaufen. Der Dieselpartikelfilter 22 der beispielhaften Ausführungsform ist ein sogenannter Wandstrom-Dieselpartikelfilter, der abwechselnd angeordnete Zellen, deren stromauf liegende Enden abgedichtet sind, und Zellen aufweist, deren stromab liegende Enden abgedichtet sind.
Die aufgefangenen Partikel werden mit Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, und durch den Dieseloxidationsfilter 21 erzeugtes NO₂ oxidiert (verbrannt), wenn die Temperatur des Abgases ausreicht, um eine Oxidationsreaktion in Gang zu setzen.
Der Druckdifferenz-Sensor 23 enthält einen Druck-Sensor 23A, der stromauf von dem Dieselpartikelfilter 22 angeordnet und so ausgeführt ist, dass er einen Druck an der stromauf liegenden Seite des Dieselpartikelfilters 22 erfasst, einen Druck-Sensor 23B, der stromab von dem Dieselpartikelfilter 22 angeordnet ist und einen Druck an der stromab liegenden Seite des Dieselpartikelfilters 22 erfasst, sowie einen Druckdifferenz-Detektor 23C, der so ausgeführt ist, dass er an die Regenerations-Steuereinrichtung 11 eine Druckdifferenz ausgibt, die ermittelt wird, indem der durch den Druck-Sensor 23B erfasste Druck von dem durch den Druck-Sensor 23A erfassten Druck subtrahiert wird.
Der Temperatur-Sensor 24 ist stromauf von dem Dieselpartikelfilter 22 angeordnet und so ausgeführt, dass er eine Abgastemperatur an einem Einlass des Dieselpartikelfilters 22 erfasst und die Abgastemperatur als eine Dieselpartikelfilter-Temperatur an die Regenerations-Steuereinrichtung 11 ausgibt.
Aufbau von Motorsteuergerät 10
Das Motorsteuergerät 10 ist so ausgeführt, dass es die Kraftstoffeinspritz-Menge, den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt, das AGR-Ventil 8B und die Düse 19 mit variabler Geometrie entsprechend dem Eingabewert der Eingabeeinheit (zum Beispiel Gaspedal (nicht dargestellt)) auf Basis einer Anforderung durch eine Bedienungsperson steuert und so Drehzahl und Drehmoment eines Motors steuert.
Der Dieselmotor 1 enthält einen Motordrehzahl-Sensor 1A, einen Ladedruck-Sensor 1B, einen Abgasdruck-Sensor 1C, einen Turbinendrehzahl-Sensor 1D und einen Strömungsraten-Sensor 1E, wobei die Ausgänge der Sensoren in das Motorsteuergerät 10 eingegeben werden.
Der Motordrehzahl-Sensor 1A ist so ausgeführt, dass er eine Drehzahl der Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motorkörpers 2 erfasst und ein Signal, dass die Drehzahl der Kurbelwelle anzeigt, an das Motorsteuergerät 10 ausgibt.
Der Ladedruck-Sensor 1B ist so ausgeführt, dass er einen Ladedruck (d. h. Druck in einem Abschnitt zwischen einem Auslassweg des Kompressors 18 und dem Luftzufuhrverteiler 4A) erfasst und den Ladedruck an das Motorsteuergerät 10 ausgibt.
Der Abgasdruck-Sensor 1C ist so ausgeführt, dass er einen Abgasdruck (d. h. Druck in einem Abschnitt zwischen dem Abgaskrümmer 5A und einem Einlassweg der Turbine 17) erfasst und den Abgasdruck an das Motorsteuergerät 10 ausgibt.
Der Turbinendrehzahl-Sensor 1D ist so ausgeführt, dass er eine Drehzahl der Turbine 17 erfasst und die Drehzahl der Turbine 17 an das Motorsteuergerät 10 ausgibt.
Der Strömungsraten-Sensor 1E ist so ausgeführt, dass er eine Strömungsrate der von dem Luftreiniger 3 zugeführten Luft erfasst und die Strömungsrate der von dem Luftreiniger 3 zugeführten Luft an das Motorsteuergerät 10 ausgibt.
Das Motorsteuergerät 10 (Einheit für einen Regenerationsvorgang) ist so ausgeführt, dass es auf Basis eines Befehls von der Regenerations-Steuereinrichtung 11 die Kraftstoffeinspritz-Menge, den Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt, das AGR-Ventil 8B und die Düse 19 mit variabler Geometrie so steuert, dass die Abgastemperatur erhöht wird, und es eine erzwungene Regeneration steuert, indem der Einspritz-Kraftstoff über die Einspritzdüse 25A eingespritzt wird. Es ist insbesondere anzumerken, dass, wenn die erzwungene Regeneration durchgeführt wird, das Motorsteuergerät 10 die Kraftstoffeinspritz-Menge reduziert und das AGR-Ventil 8B sowie die Düse 19 mit variabler Geometrie schließt, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
Aufbau von Regenerations-Steuereinrichtung 11
Die Regenerations-Steuereinrichtung 11 ist so ausgeführt, dass sie eine in dem Dieselpartikelfilter 22 abgelagerte Partikel-Ablagerungsmenge PMs auf Basis einer Information über die Abgas-Strömungsrate, einer Information über die Partikel-Erzeugungsmenge sowie einer Information über die Partikel-Verbrennungsmenge, die von dem Motorsteuergerät 10 bezogen werden, der durch den Druckdifferenz-Sensor 23 erfassten Druckdifferenz sowie der durch den Temperatur-Sensor 24 erfassten Dieselpartikelfilter-Temperatur schätzt. Die Regenerations-Steuereinrichtung 11 ist des Weiteren so ausgeführt, dass sie die Regenerations-Befehlseinrichtung 12 informiert, wenn die Partikel-Ablagerungsmenge PMs einen vorgegebenen Schwellenwert PMth überschreitet. Des Weiteren ist die Regenerations-Steuer-einrichtung 11 so ausgeführt, dass sie das Motorsteuergerät 10 anweist, die manuelle erzwungene Regeneration durchzuführen, wenn ein Befehl für manuelle Regeneration von der Regenerations-Befehlseinrichtung 12 empfangen wird. Die Regenerations-Steuereinrichtung 11 ist so ausgeführt, dass sie einen Abschluss der manuellen erzwungenen Regeneration an die Regenerations-Befehlseinrichtung 12 meldet, wenn die manuelle erzwungene Regeneration abgeschlossen ist.
Die Regenerations-Befehlseinrichtung 12 befindet sich an einem Anzeigefeld, das in der Nähe eines Fahrersitzes vorhanden ist, und ist so ausgeführt, dass sie darüber eine Eingabe/Ausgabe-Betätigung empfängt. Die Regenerations-Befehlseinrichtung 12 ist so ausgeführt, dass sie eine Warnmeldung anzeigt, die zu einem Befehl für manuelle Regeneration auffordert, wenn eine Mitteilung von der Regenerations-Steuereinrichtung 11 empfangen wird, und sie den Befehl für manuelle Regeneration an die Regenerations-Steuereinrichtung 11 ausgibt, wenn sie eine Betätigung empfängt, die den Befehl für manuelle Regeneration anweist. Des Weiteren ist die Regenerations-Steuereinrichtung 12 so ausgeführt, dass sie einen Abschluss der manuellen erzwungenen Regeneration anzeigt, wenn sie eine Meldung über Abschluss der manuellen erzwungenen Regeneration empfängt.
Die Regenerations-Steuereinrichtung 11 enthält, wie in 1 und 2 gezeigt, eine Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge, eine Einrichtung 27 zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge, eine Einrichtung 28 zum Berechnen einer Rate zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge, eine Einrichtung 29 zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge (Partikel-Ablagerungsmengen-Berechnungseinrichtung) sowie eine Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur.
Die Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge ist so ausgeführt, dass sie die Druckdifferenz des Dieselpartikelfilters 22 von dem Druckdifferenz-Sensor 23, die Dieselpartikelfilter-Temperatur von dem Temperatur-Sensor 24 und die Information über die Abgas-Strömungsrate von dem Motorsteuergerät 10 empfängt. Die Information über die Abgas-Strömungsrate zeigt eine in den Dieselpartikelfilter 22 eingeleitete Abgas-Volumenströmungsrate an.
Das Motorsteuergerät 10 (ein Strömungsraten-Detektor) ist so ausgeführt, dass es eine Massenströmungsrate als eine Summe (a) einer Massenströmungsrate zugeführter Luft, die von dem Strömungsraten-Sensor 1E erfasst wird, und (b) einer Abgas-Massenströmungsrate, die auf Basis einer von einem Sensor für die Kraftstoffeinspritz-Menge (in 1 nicht dargestellt) erfassten Kraftstoffeinspritz-Menge an die Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge ausgibt. Die Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge ist so ausgeführt, dass sie die Massenströmungsrate des Abgases auf Basis der von dem Temperatur-Sensor 24 ausgegebenen Dieselpartikelfilter-Temperatur in eine Abgas-Volumenströmungsrate umwandelt.
Die Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge enthält ein dreidimensionales Kennfeld, das eine Beziehung zwischen der umgewandelten Abgas-Strömungsrate QV, der Druckdifferenz DP und der Partikel-Ablagerungsmenge repräsentiert, und ist so ausgeführt, dass sie die Partikel-Ablagerungsmenge als eine Funktion der Erfassungsergebnisse (d. h. der umgewandelten Abgas-Strömungsrate und der Druckdifferenz) ausgibt. Das heißt, das dreidimensionale Kennfeld speichert, wie in 3 gezeigt, die Beziehung zwischen der Abgas-Strömungsrate QV und der Druckdifferenz DP, wobei die Partikel-Ablagerungsmenge als ein Parameter dient. Wenn die Abgas-Strömungsrate QV konstant ist, nimmt die Partikel-Ablagerungsmenge mit einer Zunahme der Druckdifferenz DP zu. Wenn hingegen die Druckdifferenz DP konstant ist, nimmt die Partikel-Ablagerungsmenge mit einer Zunahme der Abgas-Strömungsrate QV ab. Wenn beispielsweise, wie in 3 gezeigt, die Abgas-Strömungsrate QV1 ist und die Druckdifferenz DP1, DP2, DP3 oder DP4 ist, ist die Partikel-Ablagerungsmenge P1, P2, P3 bzw. P4, wobei die Partikel-Ablagerungsmenge P4 größer ist als die Partikel-Ablagerungsmenge P1. Die Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge gibt dann die geschätzte Partikel-Ablagerungsmenge als eine differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa an die Einrichtung 29 zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge und die Einrichtung 28 zum Berechnen einer Rate zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge aus.
Die Einrichtung 27 zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge empfängt, wie in 4 gezeigt, die Information über die Partikel-Erzeugungsmenge und die Information über die Partikel-Verbrennungsmenge von dem Motorsteuergerät 10 sowie die Dieselpartikelfilter-Temperatur von dem Temperatur-Sensor 24. Das Motorsteuergerät 10 gibt die Information über die Partikel-Erzeugungsmenge, die die Partikel-Erzeugungsmenge in dem Abgas anzeigt, die auf Basis der Kraftstoffeinspritzmenge, des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und dergleichen geschätzt wird, sowie die Information über die Partikel-Verbrennungsmenge, die geschätzte NO₂-Erzeugungsmenge, die wahrscheinlich von dem Dieseloxidationskatalysator 21 ausgegeben wird, sowie O₂-Erzeugungsmenge anzeigt, die von dem Dieseloxidationskatalysator 21 ausgegeben wird, an die Einrichtung 27 zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge aus.
Die Einrichtung 27 zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge verwendet ein Ablagerungs-Modell M, bei dem die Partikel-Ablagerungsmenge geschätzt wird, indem die Partikel-Verbrennungsmenge (von dem Dieselpartikelfilter 22 verbrannte Partikelmenge) von der Partikel-Erzeugungsmenge (von dem Dieselmotor 1 erzeugte und in den Dieselpartikelfilter 22 eingeleitete Partikelmenge) subtrahiert wird. Es ist anzumerken, dass mit dem Ablagerungs-Modell eine Partikel-Ablagerungsrate berechnet wird.
Eine Einrichtung 27A zum Berechnen einer NO₂-basierten Partikel-Verbrennungsrate berechnet die NO₂-basierte Partikel-Verbrennungsrate auf Basis der von dem Motorsteuergerät 10 ausgegebenen NO₂-Erzeugungsmenge und der Dieselpartikelfilter-Temperatur unter Verwendung eines Kennfeldes oder dergleichen, in dem eine Reaktionsrate zum Oxidieren (Verbrennen) der in dem Dieselpartikelfilter 22 abgelagerten Partikel mittels NO₂ gespeichert ist und das im Voraus über eine tatsächliche Messung oder dergleichen ermittelt wird.
Eine Einrichtung 27B zum Berechnen einer O₂-basierten Partikel-Verbrennungsrate berechnet die O₂-basierte Partikel-Verbrennungsrate auf Basis der von dem Motorsteuergerät 10 ausgegebenen O₂-Erzeugungsmenge und der Dieselpartikelfilter-Temperatur unter Verwendung eines Kennfeldes oder dergleichen, in dem eine Reaktionsrate zum Oxidieren (Verbrennen) der in dem Dieselpartikelfilter 22 abgelagerten Partikel mittels O₂ gespeichert ist und das im Voraus über eine tatsächliche Messung öder dergleichen ermittelt wird.
Die von dem Motorsteuergerät 10 ausgegebene Partikel-Erzeugungsmenge repräsentiert die Partikel-Erzeugungsrate. Eine Berechnungseinrichtung 27C berechnet die Partikel-Ablagerungsrate, indem sie die NO₂-basierte Partikel-Verbrennungsrate und die O₂-basierte Partikel-Verbrennungsrate von der Partikel- Erzeugungsrate subtrahiert und die Partikel-Ablagerungsrate an eine Integrationseinrichtung 27D ausgibt. Die Integrationseinrichtung 27D integriert die Partikel-Ablagerungsmenge auf Basis der eingegebenen Partikel-Ablagerungsrate und gibt die integrierte Partikel-Ablagerungsmenge als eine Modell-Ablagerungsmenge PMb an die Einrichtung 29 zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge aus.
Die Einrichtung 29 zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge (Partikel-Ablagerungsmengen-Berechnungseinrichtung) berechnet, wie unter erneuter Bezugnahme auf 2 zu sehen ist, die Partikel-Ablagerungsmenge (Ablagerungsmenge von Partikeln) PMs, indem sie einen Gewicht-Koeffizienten mit einer Summe der differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa, die von der Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge eingegeben wird, und der Modell-Ablagerungsmenge PMb multipliziert, die von der Einrichtung 27 zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge eingegeben wird. Die Partikel-Ablagerungsmenge PMs wird durch die folgende Gleichung (1) repräsentiert, in der α einen ersten Koeffizienten (0 ≤ α ≤ 1) bezeichnet. $PMs = α \cdot PMa + (1 - α) \cdot PMb$
Das heißt, eine Summe der differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa, multipliziert mit dem ersten Koeffizienten α (Gewicht-Koeffizient), und der Modell-Ablagerungsmenge PMb, multipliziert mit einem zweiten Koeffizienten (1 - α) (Gewicht-Koeffizient), ist als ein konstanter Wert „1“ definiert. Dies bedeutet, dass der erste Koeffizient α ein Verteilungsverhältnis der differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa und der Modell-Ablagerungsmenge PMb definiert. Wenn der erste Koeffizient α 1 ist, entspricht die Partikel-Ablagerungsmenge PMs dem Wert der differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa. Wenn der erste Koeffizient α 0 ist, entspricht die Partikel-Ablagerungsmenge PMs dem Wert der Modell-Ablagerungsmenge PMb.
Des Weiteren enthält die Einrichtung 29 zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge eine Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten, die so ausgeführt ist, dass sie den ersten Koeffizienten α bestimmt. Die Information über die Abgas-Strömungsrate von dem Motorsteuergerät 10 und die Dieselpartikelfilter-Temperatur von dem Temperatur-Sensor 24 werden in die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten eingegeben, in der die mit der Dieselpartikelfilter-Temperatur umgewandelte Abgas-Strömungsrate in dem Dieselpartikelfilter 22 berechnet wird. Wenn der Wert der umgewandelten Abgas-Strömungsrate einen vorgegebenen Schwellenwert QVth überschreitet, setzt die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten den ersten Koeffizienten α auf 1. Wenn der Wert der umgewandelten Abgas-Strömungsrate unter dem vorgegebenen Schwellenwert QVth liegt, setzt die Einheit 29A den ersten Koeffizienten α auf 0.
Die Einrichtung 28 zum Berechnen einer Rate zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge ist so ausgeführt, dass sie eine Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge (eine Rate zeitlicher Änderung der von der Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge eingegebenen differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa) berechnet und die Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge an die Einheit 29B zur Korrektur eines Koeffizienten in der Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten ausgibt. Die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten ist so ausgeführt, dass sie den ersten Koeffizienten α zu α' korrigiert, der kleiner ist als 1, wenn die Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den Schwellenwert ΔPMath überschreitet.
Die in 1 gezeigte Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur ist so ausgeführt, dass sie auf Basis einer vorgegebenen Bedingung eine erste Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang der Regeneration durch den Dieselpartikelfilter 22 auf eine zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs ändert, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs.
Das heißt, die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur ist so ausgeführt, dass sie eine Verbrennungstemperatur, die durch den über die Einspritzdüse 25A eingespritzten Einspritz-Kraftstoff erhöht wird, mit dem Temperatur-Sensor 24 erfasst, um festzustellen, ob die erfasste Temperatur eine Soll Temperatur erreicht, und reguliert die Kraftstoff-Einspritzmenge über die Einspritzdüse 25A.
Da die Dichte der Partikel an dem Abschnitt hoch ist, an dem sich die in dem Dieselpartikelfilter 22 abgelagerten Partikel ablösen und die Zelle verstopfen, übersteigt, wie in 5 gezeigt, eine Ist-Verbrennungstemperatur während des zu einem Zeitpunkt t2 bei einer normalen Temperatur des Regenerationsvorgangs in Gang gesetzten Regenerationsvorgangs den Soll-Wert für die normale Temperatur des Regenerationsvorgangs mit fortschreitender Verbrennung der Partikel. Der Anstieg der Verbrennungstemperatur in dem Dieselpartikelfilter 22 führt zum Schmelzen der Zelle des Dieselpartikelfilters 22 und schädigt damit den Dieselpartikelfilter 22.
Dementsprechend ist die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur, wie in 6 gezeigt, so ausgeführt, dass sie den Regenerationsvorgang des Dieselpartikelfilters 22 zu dem Zeitpunkt t2 bei der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs in Gang setzt, die niedriger ist als die normale Temperatur des Regenerationsvorgangs, und zu einem Zeitpunkt t3, zu dem die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs (d. h. die normale Regenerations-Temperatur) umstellt.
Das heißt, die vorgegebene Bedingung ist erfüllt, wenn die durch die Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge eingegebene differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa auf oder unter den vorgegebenen Schwellenwert PMth fällt und die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa unter die Partikel-Ablagerungsmenge PMs (d. h., die mit der Gleichung (1) berechnete Partikel-Ablagerungsmenge) fällt. Wenn die oben beschriebene Bedingung erfüllt ist, stellt die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur fest, dass die in 14 gezeigte oben beschriebene Verstopfung der Zelle aufgehoben ist, und stellt die Temperatur des Regenerationsvorgangs von der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs um.
Es ist anzumerken, dass, obwohl die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs geändert wird, wenn die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa auf oder unter den Schwellenwert PMth fällt und unter die Partikel-Ablagerungsmenge PMs fällt, der Schutzumfang der Erfindung nicht auf eine derartige Einrichtung beschränkt ist. Beispielsweise kann die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs umgestellt werden, wenn eine vorgegebene Bedingung dahingehend erfüllt ist, dass die von dem Druckdifferenz-Detektor 23C erfasste Druckdifferenz auf oder unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt.
Des Weiteren wird, wie in 6 dargestellt, die Änderung von der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs durch die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur allmählich über eine vorgegebene Zeit Δt durchgeführt.
Dadurch kann, da die Temperatur des Regenerationsvorgangs von der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs geändert werden kann, ohne eine abrupte Temperaturänderung in dem Dieselpartikelfilter 22 zu verursachen, das Schmelzen der Zelle des Dieselpartikelfilters 22 zuverlässig verhindert werden.
Es ist des Weiteren anzumerken, dass, obwohl die Temperatur des Regenerationsvorgangs linear von der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs geändert werden kann, wie dies in 6 dargestellt ist, die Temperatur des Regenerationsvorgangs diskret in kleinen Schritten erhöht werden kann.
Effekte und Vorteile beispielhafter Ausführungsform
Im Folgenden wird ein Effekt der oben beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung 9 (d. h. des Abgasreinigungsverfahrens) der beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf Flussdiagramme in 7 bis 9 beschrieben.
Zunächst berechnet, wie in 7 gezeigt, die Einrichtung 26 zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa (Schritt S1). Anschließend berechnet die Einrichtung 28 zum Berechnen einer Rate zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge die Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge auf Basis der berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa (Schritt S2). Des Weiteren berechnet die Einrichtung 27 zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge die Modell-Ablagerungsmenge PMb (Schritt S3). Es ist anzumerken, dass die Schritte S1 bis S3 nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge durchgeführt werden, sondern parallel oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden können.
Anschließend führt die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten der Einrichtung 29 zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge den Vorgang zur Bestimmung eines Koeffizienten durch (Schritt S4).
Das heißt, die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten stellt, wie in einem Flussdiagramm in 9 gezeigt, fest, ob die Abgas-Strömungsrate QV den Schwellenwert QVth überschreitet oder nicht (Schritt S41). Wenn die Abgas-Strömungsrate QV den Schwellenwert QVth nicht überschreitet (S41: NEIN), setzt die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten den ersten Koeffizienten α auf 0 und beendet den Vorgang zur Bestimmung eines Koeffizienten (Schritt S42).
Wenn die Abgas-Strömungsrate QV den Schwellenwert QVth überschreitet (S41: JA), stellt die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten fest, ob die Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen Schwellenwert ΔPMath überschreitet oder nicht (Schritt S43). Wenn die Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen Schwellenwert ΔPMath nicht überschreitet (S43: NEIN) setzt die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten den ersten Koeffizienten α auf 1 und beendet den Vorgang zur Bestimmung eines Koeffizienten (Schritt S44).
Wenn hingegen die Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen Schwellenwert ΔPMath überschreitet (S43: JA), korrigiert die Einheit 29B zur Korrektur eines Koeffizienten den ersten Koeffizienten α zu α' und beendet den Vorgang zur Bestimmung eines Koeffizienten (Schritt S45).
Das heißt, die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten setzt, wie in einem Flussdiagramm in 10 gezeigt, basierend auf einer Feststellung dahingehend, ob die Abgas-Strömungsrate QV den Schwellenwert QVth überschreitet oder nicht, den ersten Koeffizienten α auf 0, 1 oder α'.
Wenn die Abgas-Strömungsrate QV den vorgegebenen Schwellenwert QVth nicht überschreitet, liegt, wie in 11 gezeigt, die Abgas-Strömungsrate QV in einem Bereich R1. In diesem Fall setzt die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten den ersten Koeffizienten α auf 0.
Wenn der erste Koeffizient α auf 0 gesetzt wird, wird in dem Bereich R1 angenommen, dass die Partikel-Ablagerungsmenge PMs die Modell-Ablagerungsmenge PMb ist, da die Schätzungsgenauigkeit für die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa in dem Bereich R1 niedrig ist.
Wenn hingegen die Abgas-Strömungsrate QV den vorgegebenen Schwellenwert QVth überschreitet, liegt, wie in 11 gezeigt, die Abgas-Strömungsrate QV in einem Bereich R2. In diesem Fall setzt die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten den ersten Koeffizienten α auf 1 oder α'.
In dem Bereich R2 wird angenommen, dass die Partikel in dem Dieselpartikelfilter in einer Menge abgelagert sind, die den Regenerationsvorgang erforderlich macht, oder ein Teil der Partikel in der Zelle des Dieselpartikelfilters 22 abgelöst ist und Verstopfung der Zelle verursacht. Wenn die Partikel in der Menge abgelagert sind, die den Regenerationsvorgang erforderlich macht, setzt die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten den ersten Koeffizienten α auf 1.
Es ist anzumerken, dass, um festzustellen, ob Verstopfung der Zelle stattgefunden hat oder nicht, wie in 12 gezeigt, das Auftreten der Verstopfung der Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt t1 einen abrupten Anstieg der Druckdifferenz DP in dem Dieselpartikelfilter 22 bewirkt (siehe ein Diagramm in der Mitte von 12). Dementsprechend steigt auch die auf Basis der Druckdifferenz DP berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa abrupt an (siehe das obere Diagramm in 12), so dass eine Differenz ΔS der tatsächlichen Partikel-Ablagerungsmenge, die mit einer unterbrochenen Linie dargestellt ist, und der differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa verursacht wird.
Wenn die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa den Schwellenwert PMth überschreitet, wird der Regenerationsvorgang selbst dann durchgeführt, wenn die tatsächliche Partikel-Ablagerungsmenge nicht den Schwellenwert PMth erreicht.
Dementsprechend stellt die Einheit 29B zur Korrektur eines Koeffizienten auf Basis eines Feststellungsergebnisses dahingehend, ob die Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen Schwellenwert ΔPMath überschreitet (siehe das untere Diagramm in 12), fest, ob die Verstopfung der Zelle stattgefunden hat oder nicht, und korrigiert den ersten Koeffizienten α auf den vorgegebenen Wert α' (0 < α' < 1). Die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten bestimmt den korrigierten Wert α' als den ersten Koeffizienten α.
Wenn der Vorgang der Bestimmung eines Koeffizienten durch die Einheit 29A zur Bestimmung eines Koeffizienten beendet ist, setzt die Einrichtung 29 zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge den bestimmten ersten Koeffizienten a, wie in 7 gezeigt, in die oben dargestellte Gleichung (1) ein, um die Partikel-Ablagerungsmenge PMs zu berechnen (Schritt S5).
Die Einrichtung 29 zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge stellt fest, ob die Partikel-Ablagerungsmenge PMs den vorgegebenen Schwellenwert PMth erreicht hat oder nicht (Schritt S6). Wenn festgestellt wird, dass die Partikel-Ablagerungsmenge PMs den vorgegebenen Schwellenwert PMth nicht erreicht hat (S6: NEIN), geht der Vorgang zu Schritt S1 zurück und wird wiederholt.
Wenn festgestellt wird, dass die Partikel-Ablagerungsmenge PMs den vorgegebenen Schwellenwert PMth erreicht hat (S7: JA) stellt die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur fest, ob die Partikel in der Zelle des Dieselpartikelfilters 22 kollabiert sind oder nicht (Schritt S7).
Die Feststellung hinsichtlich des Auftretens eines Kollabierens der Partikel wird auf die gleiche Weise wie bei dem Vorgang zur Bestimmung eines Koeffizienten auf Basis einer Feststellung dahingehend, ob die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa den vorgegebenen Schwellenwert PMth überschreitet oder nicht, und dahingehend durchgeführt, ob die Rate ΔPMa zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen Schwellenwert ΔPMath überschreitet. Wenn festgestellt wird, dass ein Kollabieren der Partikel nicht stattgefunden hat (S7: NEIN) gibt die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur eine in 5 gezeigte Einstellung zum Durchführen des normalen Regenerationsvorgangs an die Regenerations-Befehlseinrichtung 12 aus (Schritt S8).
Wenn festgestellt wird, dass das Kollabieren der Partikel stattgefunden hat (S7: JA) stellt die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs ein (Schritt S9). Die Regenerations-Befehlseinrichtung 12 befiehlt, wie in 8 gezeigt, dem Motorsteuergerät 10, den Regenerationsvorgang entsprechend der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs durchzuführen (Schritt S10).
Nach Beginn des Regenerationsvorgangs auf Basis der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs stellt die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur fest, ob eine Druckdifferenz-Abnormalität beseitigt ist oder nicht (Schritt S11).
Die Feststellung dahingehend, ob die Druckdifferenz-Abnormalität beseitigt ist oder nicht, wird, wie in 13 gezeigt, unter Bezugnahme auf eine Erfassung zu einem Zeitpunkt t3 getroffen, zu dem nach dem abrupten Anstieg der differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa (der Zeitpunkt t2) die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa unter den vorgegebenen Schwellenwert PMth fällt und die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa unter die Partikel-Ablagerungsmenge PMs fällt. Es ist anzumerken, dass, obwohl der Zeitpunkt t2, zu dem die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa abrupt ansteigt, so definiert sein kann, dass er auf den Zeitpunkt t1 in 12 fällt, wenn ein Schwellenwert PMth1 für die Druckdifferenz am Anfang des Regenerationsvorgangs definiert ist, der Zeitpunkt t2 zu dem Zeitpunkt am Anfang des Regenerationsvorgangs definiert ist.
Wenn festgestellt wird, dass die Druckdifferenz-Abnormalität nicht beseitigt ist (S11: NEIN) setzt die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur den Regenerationsvorgang bei der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs fort.
Wenn festgestellt wird, dass die Druckdifferenz-Abnormalität beseitigt ist (S11: JA), stellt die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs ein, auf die die Temperatur des Regenerationsvorgangs geändert wird (Schritt S12), und befiehlt die Regenerations-Befehlseinrichtung 12 dem Motorsteuergerät 10, die Regeneration bei der zweiten Temperatur des Regenerationsvorgangs durchzuführen (Schritt S13).
Die Regenerations-Steuereinrichtung 11 stellt fest, ob die sequenziell berechnete Partikel-Ablagerungsmenge PMs auf oder unter einen vorgegebenen Wert fällt (Schritt S14). Wenn festgestellt wird, dass die Partikel-Ablagerungsmenge PMs nicht auf oder unter den vorgegebenen Wert gefallen ist (S14: NEIN), setzt die Einheit 30 zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur den Regenerationsvorgang bei der zweiten Temperatur des Regenerationsvorgangs fort.
Wenn die Partikel-Ablagerungsmenge PMs auf oder unter den vorgegebenen Wert fällt, beendet die Regenerations-Steuereinrichtung 11 den Regenerationsvorgang (Schritt S15).
Daher führt, wie in 6 gezeigt, die Regenerations-Steuereinrichtung 11 den Regenerationsvorgang bei der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs durch, bis die Verstopfung der Zelle aufgehoben ist, und, wenn festgestellt wird, dass die Verstopfung der Zelle aufgehoben worden ist, führt die Regenerations-Steuereinrichtung 11 den Regenerationsvorgang bei der zweiten Temperatur des Regenerationsvorgangs durch und verbrennt somit alle in dem Dieselpartikelfilter 22 abgelagerten Partikel.
Des Weiteren kann, da der Regenerationsvorgang bei der (niedrigeren) ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs durchgeführt wird, bis die Verstopfung der Zelle aufgehoben ist, ein abrupter Temperaturanstieg infolge von Verbrennung des Teils mit hochdichten Partikeln aufgrund der Verstopfung der Zelle vermieden werden, so dass Schmelzen der Zelle des Dieselpartikelfilters 22 verhindert werden kann.
Abwandlungen beispielhafter Ausführungsform/en
Es sollte dabei klar sein, dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene/n beispielhafte/n Ausführungsform/en beschränkt ist, sondern Abwandlungen und Verbesserungen einschließt, sofern die Abwandlungen und Verbesserungen mit der Erfindung vereinbar sind.
Obwohl in der beispielhaften Ausführungsform die Modell-Ablagerungsmenge PMb berechnet wird, indem die in dem Dieselpartikelfilter verbrannte Partikel-Verbrennungsmenge von der in dem Dieselmotor 1 erzeugten Partikel-Erzeugungsmenge subtrahiert wird, kann die Modell-Ablagerungsmenge PMb auf andere Weise berechnet werden. Das heißt, die Modell-Ablagerungsmenge kann auf Basis eines Modells der Partikel-Ablagerungsmenge unter Verwendung anderer Verfahren berechnet werden.
Obwohl in der oben dargestellten beispielhaften Ausführungsform festgestellt wird, dass die Verstopfung der Zelle aufgehoben worden ist, wenn die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa auf oder unter den vorgegebenen Schwellenwert PMth und unter die Partikel-Ablagerungsmenge PMs fällt, kann die Aufhebung der Verstopfung der Zelle auch lediglich auf Basis der Feststellung dahingehend festgestellt werden, ob die differenzbasierte Ablagerungsmenge PMa auf oder unter den vorgegebenen Schwellenwert fällt.
Obwohl in der oben dargestellten beispielhaften Ausführungsform auf Basis der differenzbasierten Ablagerungsmenge PMa festgestellt wird, dass die Verstopfung der Zelle aufgehoben worden ist, kann die Aufhebung der Verstopfung der Zelle festgestellt werden, wenn die Druckdifferenz an sich auf oder unter den vorgegebenen Schwellenwert fällt.
Andere konkrete Strukturen und Konfigurationen der Erfindung können wie gewünscht verändert werden, sofern die Veränderung mit der Erfindung vereinbar ist.
Bezugszeichenliste
1... Dieselmotor, 1A... Motordrehzahl-Sensor, 1B... Ladedruck-Sensor, 1C... Abgasdruck-Sensor, 1D... Turbinendrehzahl-Sensor, 1E... Strömungsraten-Sensor, 2... Motorkörper, 3... Luftreiniger, 4... Luftzufuhrleitung, 4A... Luftzufuhrverteiler, 5... Abgasleitung, 5A... Abgaskrümmer, 6... Kühlsystem, 7... Turbolader, 8... Abgasrückführungssystem, 8A... Abgasrückführungsleitung, 8B... AGR-Ventil, 8C... AGR-Kühler, 9... Abgasreinigungsvorrichtung, 10... Motorsteuergerät, 11... Regenerations-Steuereinrichtung, 12... Regenerations-Befehlseinrichtung, 13... Nachkühler, 14... Pumpe, 15... Kühler, 16... Gebläse, 17... Turbine, 17A... Turbinenscheibe, 18... Kompressor, 19... Düse mit variabler Geometrie, 20... Umgehungsleitung, 23... Druckdifferenz-Sensor, 23A... Druck-Sensor, 23B... Druck-Sensor, 23C... Druckdifferenz-Detektor., 24... Temperatur-Sensor, 25... Einspritzkraftstoff-Zuführeinrichtung, 25A... Einspritzdüse, 26... Einrichtung zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge, 27... Einrichtung zum Berechnen einer Modell-Ablagerungs-menge, 27A... Einrichtung zum Berechnen einer NO₂-basierten Partikel-Verbrennungsrate, 27B... Einrichtung zum Berechnen einer O₂-basierten Partikel-Verbrennungsrate, 27C... Berechnungseinrichtung, 27D... Integrationseinrichtung, 28... Einrichtung zum Berechnen einer Rate zeitlicher Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge, 29... Einrichtung zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge (Partikel-Ablagerungsmengen-Berechnungseinrichtung), 29A... Einheit zur Bestimmung eines Koeffizienten, 29B... Einheit zur Korrektur eines Koeffizienten, 30... Einheit zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur.

Claims

Abgasreinigungssystem (9), das umfasst: einen Filter (22), der so ausgeführt ist, dass er Partikel in Abgas von einem Motor auffängt; einen Druckdifferenz-Detektor (23), der so ausgeführt ist, dass er eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Filters (22) erfasst; einen Strömungsraten-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Strömungsrate des in dem Filter (22) strömenden Abgases erfasst; eine Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine differenzbasierte Ablagerungsmenge der in dem Filter (22) abgelagerten Partikel auf Basis von Erfassungsergebnissen des Druckdifferenz-Detektors (23) und des Strömungsraten-Detektors berechnet; eine Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur, die so ausgeführt ist, dass sie eine Temperatur eines Regenerationsvorgangs des Filters (22) auf Basis der von der Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge der Partikel einstellt; und eine Einheit für einen Regenerationsvorgang, die so ausgeführt ist, dass sie einen Regenerationsvorgang des Filters (22) auf Basis der Temperatur des Regenerationsvorgangs durchführt, die von der Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur eingestellt wird, wobei die Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur so ausgeführt ist, dass sie: wenn eine Rate einer zeitlichen Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet, eine erste Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt und eine zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs, wenn die durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge der Partikel auf oder unter einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert fällt; und wenn die Rate der zeitlichen Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen ersten Schwellenwert nicht überschreitet, die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt.
Abgasreinigungssystem (9), das umfasst: einen Filter (22), der so ausgeführt ist, dass er Partikel in Abgas von einem Motor auffängt; einen Druckdifferenz-Detektor (23), der so ausgeführt ist, dass er eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Filters (22) erfasst; einen Strömungsraten-Detektor, der so ausgeführt ist, dass er eine Strömungsrate des in dem Filter (22) strömenden Abgases erfasst; eine Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine differenzbasierte Ablagerungsmenge der in dem Filter (22) abgelagerten Partikel auf Basis von Erfassungsergebnissen des Druckdifferenz-Detektors (23) und des Strömungsraten-Detektors berechnet; eine Einrichtung (27) zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine Modell-Ablagerungsmenge unter Verwendung eines Ablagerungs-Modells der Partikel berechnet, wenn eine Rate zeitlicher Änderung der durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge über einem vorgegebenen Wert liegt; eine Einrichtung (29) zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine Partikel-Ablagerungsmenge auf Basis der durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge und der durch die Einrichtung (27) zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge berechneten Modell-Ablagerungsmenge berechnet; eine Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur, die so ausgeführt ist, dass sie eine Temperatur eines Regenerationsvorgangs des Filters (22) auf Basis der von der Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge einstellt; und eine Einheit für einen Regenerationsvorgang, die so ausgeführt ist, dass sie einen Regenerationsvorgang des Filters (22) auf Basis der Temperatur des Regenerationsvorgangs durchführt, die von der Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur eingestellt wird, wobei die Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur so ausgeführt ist, dass sie: wenn eine Rate einer zeitlichen Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet, eine erste Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt und eine zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs, wenn die durch die Einrichtung (29) zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge berechnete Partikel-Ablagerungsmenge auf oder unter einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert fällt; und wenn die Rate der zeitlichen Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen ersten Schwellenwert nicht überschreitet, die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs durch die Einheit für einen Regenerationsvorgang einstellt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, das des Weiteren umfasst: eine Einrichtung (27) zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine Modell-Ablagerungsmenge unter Verwendung eines Ablagerungs-Modells der Partikel berechnet, wenn die Rate zeitlicher Änderung der durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge über einem vorgegebenen Wert liegt; und eine Einrichtung (29) zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge, die so ausgeführt ist, dass sie eine Partikel-Ablagerungsmenge auf Basis der durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechneten differenzbasierten Ablagerungsmenge und der durch die Einrichtung (27) zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge berechneten Modell-Ablagerungsmenge berechnet, wobei die Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, wenn die durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge unter die durch die Einrichtung (29) zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge berechnete Partikel-Ablagerungsmenge fällt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs einstellt, wenn die durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge unter die durch die Einrichtung (29) zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge berechnete Partikel-Ablagerungsmenge fällt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei: das von der Einrichtung (27) zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge verwendete Ablagerungs-Modell ein Modell ist, bei dem die in dem Filter (22) verbrannte Partikelmenge von der Partikelmenge in dem in den Filter (22) eingeleiteten Abgas subtrahiert wird, und die Einrichtung (29) zum Berechnen einer Partikel-Ablagerungsmenge so ausgeführt ist, dass sie die durch die Einrichtung (26) zum Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge berechnete differenzbasierte Ablagerungsmenge mit einem ersten Koeffizienten multipliziert, um eine erste Ablagerungsmenge zu ermitteln, und die durch die Einrichtung (27) zum Berechnen einer Modell-Ablagerungsmenge berechnete Modell-Ablagerungsmenge mit einem zweiten Koeffizienten multipliziert, um eine zweite Ablagerungsmenge zu ermitteln, wobei eine Summe des ersten und des zweiten Koeffizienten ein vorgegebener Wert ist, und dass sie die Partikel-Ablagerungsmenge als eine Summe der ersten Ablagerungsmenge und der zweiten Ablagerungsmenge berechnet.
Abgasreinigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einheit (30) zum Einstellen einer Regenerations-Temperatur so ausgeführt ist, dass sie die Temperatur des Regenerationsvorgangs von der ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs über eine vorgegebene Zeit auf die zweite Temperatur des Regenerationsvorgangs ändert.
Abgasreinigungsverfahren, das umfasst: Erfassen einer Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass eines Filters (22), der so ausgeführt ist, dass er Partikel in Abgas von einem Motor auffängt; Erfassen einer Strömungsrate des in dem Filter (22) strömenden Abgases; Berechnen einer differenzbasierten Ablagerungsmenge der in dem Filter (22) abgelagerten Partikel auf Basis der Erfassungsergebnisse der Druckdifferenz und der Strömungsrate; wenn eine Rate einer zeitlichen Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet, Durchführen eines Regenerationsvorgangs des Filters (22) bei einer ersten Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs und bei einer zweiten Temperatur des Regenerationsvorgangs, die höher ist als die erste Temperatur des Regenerationsvorgangs, wenn die differenzbasierte Ablagerungsmenge der Partikel auf oder unter einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert fällt; und wenn die Rate der zeitlichen Änderung der differenzbasierten Ablagerungsmenge den vorgegebenen ersten Schwellenwert nicht überschreitet, Durchführen des Regenerationsvorgangs des Filters bei der zweiten Temperatur des Regenerationsvorgangs am Anfang des Regenerationsvorgangs.