DE112016004177T5

DE112016004177T5 - Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112016004177T5
Application number: DE112016004177.2T
Authority: DE
Inventors: Hideki Aoki
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-05-30
Also published as: JP2017057766A; WO2017047349A1; JP6146447B2

Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung (1) mit: einem Dieselpartikelfilter (6) zum Sammeln von im Abgas enthaltenen Partikelmaterials; ein Kraftstoffzufuhrventil (7), das dem Dieselpartikelfilter Kraftstoff zuführt; ein Differenzdrucksensor (8), der den Differenzdruck zwischen dem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite des DPF und dem Druck auf einer stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilter (Dieselpartikelfilter-Differenzdruck) erfasst; eine Regenerierungssteuereinheit (15), die das Kraftstoffzufuhrventil steuert, um das an dem Dieselpartikelfilter abgelagerte Partikelmaterial mittels des Kraftstoffs zu verbrennen, wenn der an dem Dieselpartikelfilter abgelagert-Differenzdruck einen Differenzdrucksollgrenzwert oder mehr erreicht; eine Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit (12), die eine Änderungsrate des an dem Dieselpartikelfilter abgelagert-Differenzdrucks berechnet; eine Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit (13), die eine Ablagerungsmenge von Asche auf dem an dem Dieselpartikelfilter abgelagert auf der Grundlage der Änderungsrate des an dem Dieselpartikelfilter abgelagert-Differenzdrucks schätzt; und eine Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit (14), die den Differenzdrucksollgrenzwert entsprechend der Ablagerungsmenge der Asche einstellt, wobei die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit den Differenzdrucksollgrenzwert erhöht, wenn die Ablagerungsmenge der Asche zunimmt.

Description

Technisches Gebiet
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung.
Stand der Technik
Als herkömmliche Abgasreinigungsvorrichtung ist beispielsweise eine in Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung bekannt. Die in Patentdokument 1 beschriebene Abgasreinigungsvorrichtung umfasst einen Filter zum Sammeln von teilchenförmigem Material, zwei Drucksensoren, die Druck auf einer Eingangsseite und Druck auf einer Ausgangsseite des Filters erfassen, eine erste Verarbeitungseinheit, die aufgrund von Drucksignalen der zwei Drucksensoren einen Differenzdruck zwischen Vorder- und Rückseite des Filters berechnet, die Ablagerungsmenge von teilchenförmigen Material auf dem Filter auf Basis des Differenzdrucks zwischen der Vorderseite und der Rückseite abschätzt und gemäß dem Schätzungsergebnis bestimmt, ob eine Regenerierung durchzuführen ist oder nicht, und eine zweite Verarbeitungseinheit, die aus dem Differenzdruck zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Filters eine Ascherestmenge auf dem Filter abschätzt, wenn die Regenerierung des Filters beendet ist.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2004-76605
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn ein Differenzdruck zwischen einem Druck stromauf eines Filters und einem Druck stromab des Filters (Differenzdruck des Filters) einen Differenzdrucksollgrenzwert oder mehr erreicht, wird herkömmlicherweise angenommen, dass die Ablagerungsmenge von Partikelmaterial auf dem Filter einen Ablagerungsgrenzwert erreicht, und es wird eine Regenerierung des Filters gestartet.
Wenn sich jedoch Asche auf dem Filter abgeschieden hat, wird der Differenzdruck des Filters entsprechend der Ablagerungsmenge der Asche geändert, weshalb eine Regenerierung des Filters manchmal nicht zu einem geeigneten Zeitpunkt gestartet wird. Genauer gesagt erhöht sich der Differenzdruck des Filters mit steigender Ablagerungsmenge der Asche auf dem Filter, so dass der Differenzdruck des Filters den Differenzdrucksollgrenzwert erreicht, bevor die Ablagerungsmenge des Partikelmaterials den Ablagerungsgrenzwert erreicht, und die Regenerierung des Filters wird manchmal gestartet.
Eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Regenerierung eines Filters zu einem geeigneten Zeitpunkt zu beginnen.
Lösung des Problems
Eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen von von einem Verbrennungsmotor ausgestoßenem Abgas, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung enthält: einen Filter, der in dem Abgas enthaltenes Partikelmaterial/Feinstaub sammelt; eine Kraftstoffversorgungseinheit, die (vor) dem Filter Kraftstoff zuführt; eine Differenzdruckerfassungseinheit, die einen Differenzdruck zwischen einem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite des Filters und einem Druck auf einer stromabwärtigen Seite des Filters erfasst; eine Regenerierungssteuereinheit, die die Kraftstoffversorgungseinheit zum Verbrennen des (teilchenförmigen) auf dem Filter abgelagerten Partikelmaterials mittels des Kraftstoffs steuert, wenn der durch die Differenzdruckerfassungseinheit erfasste Differenzdruck einen festgelegten Differenzdrucksollgrenzwert oder mehr erreicht; eine Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit, die eine Änderungsrate des von der Differenzdruckerfassungseinheit erfassten Differenzdrucks berechnet; eine Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit, die eine Ablagerungsmenge von Asche auf dem Filter auf der Basis der Änderungsrate des durch die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit berechneten Differenzdrucks schätzt; und eine Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit, die den Differenzdrucksollgrenzwert entsprechend der durch die Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit geschätzten Ablagerungsmenge der Asche einstellt, wobei die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit den Differenzdrucksollgrenzwert erhöht, wenn die Ablagerungsmenge der Asche zunimmt.
Wenn bei einer solchen Abgasreinigungsvorrichtung der Differenzdruck zwischen dem Druck auf der stromaufwärtigen Seite des Filters und dem Druck auf der stromabwärtigen Seite des Filters (nachfolgend der Differenzdruck des Filters) den Differenzdrucksollgrenzwert oder mehr erreicht, wird die Kraftstoffzufuhreinheit gesteuert, um das auf dem Filter abgelagerte Partikelmaterial mittels des Kraftstoffs zu verbrennen / zum Verbrennen zu bringen, so dass eine Regenerierung des Filters durchgeführt wird. Dabei werden die Änderungsrate des Differenzdrucks des Filters berechnet, die Ablagerungsmenge der Asche auf dem Filter auf der Grundlage der Änderungsrate des Differenzdrucks geschätzt, und der Differenzdrucksollgrenzwert entsprechend der Ablagerungsmenge der Asche eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Differenzdrucksollgrenzwert an, wenn die Ablagerungsmenge der Asche auf dem Filter zunimmt. Daher wird eine gewünschte Menge des Partikelmaterials auf dem Filter abgeschieden, selbst wenn Asche zu einem Zeitpunkt auf dem Filter abgelagert wird, an dem der Differenzdruck des Filters den Differenzdrucksollgrenzwert erreicht. Der Beginn einer Regenerierung des Filters, bevor die gewünschte Menge des Partikelmaterials auf dem Filter abgeschieden wurde, wird daher verhindert. Es ist folglich möglich, die Regenerierung des Filters zu einem geeigneten Zeitpunkt zu starten.
In einer Ausführungsform kann die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit einen Mittelwert der Änderungsraten des Differenzdrucks berechnen, und die Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit kann die Ablagerungsmenge der Asche auf der Grundlage des von der Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit berechneten Mittelwerts der Änderungsraten des Differenzdrucks abschätzen. In diesem Fall ist es möglich, die Schätzgenauigkeit der Ablagerungsmenge der Asche auf dem Filter zu verbessern.
In einer Ausführungsform kann die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit den Differenzdrucksollgrenzwert erhöhen, wenn die Ablagerungsmenge der Asche zunimmt, bis die Ablagerungsmenge der Asche einen spezifizierten Wert erreicht, und die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit kann den Differenzdrucksollgrenzwert auf einen Maximalwert einstellen, wenn die Ablagerungsmenge der Asche den spezifizierten Wert erreicht. In diesem Fall wird die Regeneration des Filters gestartet, bevor der Differenzdruck des Filters wesentlich ansteigt, und es ist daher möglich, den Verbrennungsmotor zu schützen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Regenerierung eines Filters zu einem geeigneten Zeitpunkt zu beginnen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Aufbaudarstellung, die eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
2 ist ein Diagramm, das eine DPF-Differenzdruckabbildung zeigt, die eine Beziehung zwischen einer PM-Ablagerungsmenge, einer Ascheablagerungsmenge und dem DPF-Differenzdruck ausdrückt.
3 (a) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Betriebsdauer und einer Steigung des DPF-Differenzdrucks ausdrückt,
3 (b) ist ein Diagramm, das eine Ascheablagerungsmengen-Abbildung darstellt, die eine Beziehung zwischen der Steigung des DPF-Differenzdruckes und der Ascheablagerung ausdrückt und
3 (c) ist ein Diagramm, das eine Differenzdrucksollgrenzwert-Abbildung darstellt, die eine Beziehung zwischen der Ascheablagerungsmenge und einem Differenzdrucksollgrenzwert ausdrückt.
4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Laufzeit, dem DPF-Differenzdruck und dem Differenzdrucksollgrenzwert in einem Fall ausdrückt, in dem die in 3 (c) dargestellte Differenzdrucksollgrenzwert-Abbildung verwendet wird.
5 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Differenzdrucksollgrenzwert-Abbildung darstellt, die die Beziehung zwischen der Ascheablagerungsmenge und dem Differenzdrucksollgrenzwert ausdrückt.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Laufzeit, dem DPF-Differenzdruck und dem Differenzdrucksollgrenzwert darstellt in einem Fall, in dem die in 3 dargestellte Differenzdrucksollgrenzwert-Abbildung genutzt wird.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
1 zeigt eine schematische Aufbaudarstellung, die eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt. In 1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform an einem Fahrzeug angebracht. Die Abgasreinigungsvorrichtung 1 reinigt Abgas, das von einem Dieselmotor 2 (im Folgenden einfach als Motor bezeichnet) als Verbrennungsmotor abgegeben wird. Der Motor 2 hat eine Vielzahl von Einspritzvorrichtungen 3, die Kraftstoff in mehrere jeweilige Zylinder (nicht dargestellt) einspritzen.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 1 umfasst einen Dieseloxidationskatalysator 5 (DOC: Dieseloxidationskatalysator) und einen Dieselpartikelfilter 6 (DPF: Dieselpartikelfilter), die von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite in einem mit dem Motor 2 verbundenen Abgaskanal 4 angeordnet sind. Der Dieseloxidationskatalysator 5 oxidiert und entfernt im Abgas enthaltenes Partikelmaterial (PM: Particulate Matters). Der Dieselpartikelfilter 6 sammelt das in dem Abgas enthaltene Partikelmaterial.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 1 umfasst ein Kraftstoffzufuhrventil 7, das auf der stromaufwärtigen Seite des Dieseloxidationskatalysators 5 in dem Abgaskanal 4 angeordnet ist und dem Abgaskanal 4 Kraftstoff hinzufügt. Der von dem Kraftstoffzufuhrventil 7 hinzugefügte Kraftstoff wird hauptsächlich als Reduktionsmittel verwendet, wenn die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 durchgeführt wird. Die „Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6“ ist das Verbrennen von auf dem Dieselpartikelfilter 6 abgeschiedenem Partikelmaterial unter hoher Temperatur mit Hilfe von Kraftstoff. Das Kraftstoffzufuhrventil 7 bildet eine Kraftstoffzufuhr-Einheit, die dem Dieselpartikelfilter 6 Kraftstoff zuführt.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 1 umfasst einen Differenzdrucksensor 8 (Differenzdruckerfassungseinheit), der einen Differenzdruck (nachstehend als Dieselpartikelfilter-Differenzdruck bezeichnet) zwischen einem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 6 und einem Druck auf einer stromabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 6 erfasst, und eine Steuerung 10, die mit dem Kraftstoffzufuhrventil 7 und dem Differenzdrucksensor 8 verbunden ist. Die Steuerung 10 erhält ein Erfassungssignal des Differenzdrucksensors 8, führt einen vorbestimmten Prozess durch und steuert das Kraftstoffzufuhrventil 7 um einen Regenerierungsprozess des Dieselpartikelfilters 6 durchzuführen.
Die Steuerung 10 weist eine Partikelmaterialablagerungsmengen-Schätzeinheit 11, eine Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit 12, eine Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit 13, eine Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit 14 und eine Regenerierungssteuereinheit 15 auf.
Die Partikelmaterialablagerungsmengen-Schätzeinheit 11 schätzt eine auf dem Dieselpartikelfilter 6 abgelagerte Partikelmaterialmenge, das heißt eine Ablagerungsmenge (im Folgenden einfach als Partikelmaterialablagerungsmenge bezeichnet) von Partikelmaterial auf dem Dieselpartikelfilter 6. Die Partikelmaterialablagerungsmengen-Schätzeinheit 11 schätzt die Partikelmaterialablagerungsmenge unter Verwendung einer bekannten Schätzwertberechnungsformel auf der Grundlage einer Motordrehzahl, einer Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzvorrichtungen 3 und beispielsweise einer Laufstrecke oder einer Laufzeit.
Die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit 12 berechnet eine Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks auf der Grundlage des durch den Differenzdrucksensor 8 erfassten Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks und der von der Partikelmaterialablagerungsmengen-Schätzeinheit 11 geschätzten Partikelmaterialablagerungsmenge. Die Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks wird auch als Steigung des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks bezeichnet. Die Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks ist beispielsweise ein Änderungswert des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks pro Einheit der Zunahme der Partikelmaterialablagerungsmenge.
Die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit 12 berechnet die Änderungsrate (Steigung) des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks beispielsweise unter Verwendung einer in 2 dargestellten Dieselpartikelfilter-Differenzdruckabbildung. Die Dieselpartikelfilter-Differenzdruckabbildung ist eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der Partikelmaterialablagerungsmenge, einer Ascheablagerungsmenge und dem Dieselpartikelfilter-Differenzdruck ausdrückt und zuvor durch Experiment und dergleichen erhalten wurde. Die Ascheablagerungsmenge ist eine auf dem Dieselpartikelfilter 6 abgelagerte Aschemenge, das heißt eine Ablagerungsmenge von Asche auf dem Dieselpartikelfilter 6. Die Asche ist nicht brennbares Abgas von einem Motor und Beispiele der Asche enthalten hauptsächlich eine in Motoröl enthaltene Ca-Verbindung.
In 2 bezeichnet eine durchgezogene Linie P Daten, die erhalten werden, wenn die Ascheablagerungsmenge 0 ist. Eine durchgezogene Linie Q bezeichnet Daten, die erhalten werden, wenn die Ascheablagerungsmenge 200 g beträgt. Eine durchgezogene Linie R bezeichnet Daten, die erhalten werden, wenn die Ascheablagerungsmenge 300 g beträgt. Eine durchgezogene Linie S bezeichnet Daten, die erhalten werden, wenn die Ascheablagerungsmenge 400 g beträgt. Wenn die Partikelmaterialablagerungsmenge zunimmt, erhöht sich der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck. Wenn die Ascheablagerungsmenge ansteigt, steigt der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck an.
Die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit 12 berechnet die Änderungsrate des Dieselpartikelfilter- Differenzdruck aus dem Dieselpartikelfilter-Differenzdruck an zwei Punkten. Zu dieser Zeit berechnet die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit 12 die Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks mehrere Male (zum Beispiel zehn Mal), berechnet einen Mittelwert dieser Änderungsraten des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks und bestimmt den Mittelwert als eine endgültige Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks.
Wie in 3 (a) dargestellt ist, steigt die Änderungsrate (Steigung) des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks an, wenn die Laufstrecke länger wird. Der Grund dafür ist, dass die Ascheablagerungsmenge zunimmt, wenn die Laufstrecke länger wird.
Die Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit 13 schätzt die Ascheablagerungsmenge auf der Basis der endgültigen Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks (Mittelwert der Änderungsraten des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks), der durch die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit 12 berechnet wurde. Die Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit 13 schätzt die Ascheablagerungsmenge, zum Beispiel unter Verwendung einer in 3 (b) dargestellten Ascheablagerungsmengenabbildung. Die Ascheablagerungsmengenabbildung ist eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der Änderungsrate (Steigung) des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks und der Ascheablagerungsmenge ausdrückt, und die zuvor durch einen Versuch und dergleichen erhalten wurde. In der Ascheablagerungsmengenabbildung wird die Ascheablagerungsmenge ansteigend eingestellt, wenn die Änderungsrate (Steigung) des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks ansteigt.
Die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit 14 stellt einen Differenzdrucksollgrenzwert entsprechend der durch die Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit 13 geschätzten Ascheablagerungsmenge ein. Der Differenzdrucksollgrenzwert wird verwendet, wenn die nachstehend beschriebene Regenerierungssteuereinheit 15 feststellt, ob eine Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 durchgeführt werden soll oder nicht.
Die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit 14 stellt einen Differenzdrucksollgrenzwert ein, beispielsweise unter Verwendung einer Differenzdrucksollgrenzwert-Abbildung, die in 3 (c) veranschaulicht ist. Die Differenzdrucksollgrenzwert-Abbildung ist eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der Ascheablagerungsmenge und dem Differenzdrucksollgrenzwert ausdrückt und zuvor durch einen Versuch oder dergleichen erhalten wurde. In der Differenzdrucksollgrenzwert-Abbildung wird der Differenzdrucksollgrenzwert ansteigend eingestellt, wenn die Ascheablagerungsmenge von einem konstanten Anfangswert ansteigt. Daher erhöht die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit 14 den Differenzdrucksollgrenzwert, wenn die Ascheablagerungsmenge zunimmt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, nimmt die Ascheablagerungsmenge mit längerer Laufzeit zu. Daher wird, wie in 4 dargestellt ist, ein Differenzdrucksollgrenzwert A mit längerer Laufzeit erhöht.
Die Regenerierungssteuereinheit 15 setzt auf der Grundlage des durch den Differenzdrucksensor 8 erfassten Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks und des durch die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit 14 eingestellten Differenzdrucksollgrenzwerts fest, ob die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 durchzuführen ist oder nicht. Zu diesem Zeitpunkt setzt die Regenerierungssteuereinheit 15 fest, dass die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 durchgeführt wird, wenn der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck der Differenzdrucksollgrenzwert oder mehr ist. Die Regenerierungssteuereinheit 15 steuert dann das Kraftstoffzufuhrventil 7 so, dass bei Durchführen der Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 von dem Kraftstoffzufuhrventil 7 Kraftstoff zugefügt wird.
Wie in 4 dargestellt ist, erhöht sich die Partikelmaterialablagerungsmenge in der derart ausgebildeten Abgasreinigungsvorrichtung 1 mit dem Ablauf der Laufzeit, und daher erhöht sich der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck. Wenn der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck den Differenzdrucksollgrenzwert A erreicht, wird festgelegt, dass die Partikelmaterialablagerungsmenge den Ablagerungsgrenzwert erreicht hat, und die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 wird gestartet. Dann wird vom Kraftstoffzufuhrventil 7 Kraftstoff hinzugefügt, so dass der Kraftstoff dem Dieselpartikelfilter 6 zugeführt wird und so das auf dem Dieselpartikelfilter 6 abgeschiedene Partikelmaterial durch den Kraftstoff verbrannt wird. In der Folge verringert sich der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck schnell. Wenn die Regeneration des Dieselpartikelfilters 6 beendet ist, wird auf dem Dieselpartikelfilter 6 erneut Partikelmaterial abgeschieden.
Dabei nimmt die Ascheablagerungsmenge zu, wenn die Laufzeit länger wird. Wenn die Ascheablagerungsmenge ansteigt, steigt, wie vorstehend beschrieben wurde, der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck an. In einem Fall, in dem der Differenzdrucksollgrenzwert, der zum Bestimmen, ob die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 durchzuführen ist oder nicht, verwendet wird, ein konstanter Wert ist, erreicht der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck den Differenzdrucksollgrenzwert, bevor eine gewünschte Menge an Partikelmaterial auf dem Dieselpartikelfilter 6 abgeschieden ist, und die Regeneration des Dieselpartikelfilter 6 wird mitunter gestartet.
Andererseits wird in dieser Ausführungsform die Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks auf der Grundlage des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks und der Partikelablagerungsmenge berechnet, die Ascheablagerungsmenge auf der Grundlage der Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks festgesetzt, und der Differenzdrucksollgrenzwert entsprechend der Ascheablagerungsmenge eingestellt. Da die Ascheablagerungsmenge ansteigt, erhöht sich zu dieser Zeit der Differenzdrucksollgrenzwert. Dementsprechend wird, wie in 4 dargestellt ist, der Differenzdrucksollgrenzwert A mit einem Anstieg der Ascheablagerungsmenge erhöht, wenn die Ascheablagerungsmenge mit dem Ablauf der Laufzeit zunimmt. Selbst wenn zu einem Zeitpunkt, zu dem der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck den Differenzdrucksollgrenzwert A erreicht, Asche auf dem Dieselpartikelfilter 6 abgelagert ist, wird daher die gewünschte Menge an Partikelmaterial auf dem Dieselpartikelfilter 6 abgelagert. Daher wird ein Beginn der Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 vor Ablagerung der gewünschten Menge an Partikelmaterial auf dem Dieselpartikelfilter 6 verhindert. Es ist folglich möglich, die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 zu einem geeigneten Zeitpunkt zu beginnen.
Außerdem wird der Mittelwert der Änderungsraten des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks berechnet und die Ascheablagerungsmenge auf der Basis des Mittelwerts geschätzt, und es ist daher möglich, die Schätzungsgenauigkeit der Ascheablagerungsmenge zu verbessern.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise stellt in der vorstehenden Ausführungsform die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit 14 den Differenzdrucksollgrenzwert unter Verwendung der in 3 (c) dargestellten Differenzdrucksollgrenzwertabbildung ein, ist jedoch nicht besonders auf diese Form beschränkt.
Die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit 14 kann den Differenzdrucksollgrenzwert unter Verwendung einer in 5 dargestellten Differenzdrucksollgrenzwertabbildung einstellen. Bei der in 5 dargestellten Differenzdrucksollgrenzwertabbildung steigt der Differenzdrucksollgrenzwert mit steigender Ascheablagerungsmenge an, wenn die Ascheablagerungsmenge ein bestimmter Wert K oder weniger ist. Wenn die Ascheablagerungsmenge der spezifizierte Wert K oder mehr ist, wird außerdem der Differenzdrucksollgrenzwert auf einen maximalen Wert M eingestellt. Der maximale Wert M wird beispielsweise unter Berücksichtigung von Stabilität, Lebensdauer und dergleichen eines Abgaskrümmers des Motors 2 bestimmt. Daher erhöht die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit 14 den Differenzdrucksollgrenzwert mit zunehmender Ascheablagerungsmenge, bis die Ascheablagerungsmenge den spezifizierten Wert K erreicht. Wenn die Ascheablagerungsmenge den spezifizierten Wert K erreicht, wird der Differenzdrucksollgrenzwert auf den maximalen Wert M eingestellt.
Wie in 6 dargestellt ist, erhöht sich der Differenzdrucksollgrenzwert A mit länger werdender Laufzeit, bis die Laufzeit eine bestimmte Zeit erreicht. Wenn die Laufzeit die bestimmte Zeit erreicht, wird der Differenzdrucksollgrenzwert A konstant. Folglich wird die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 begonnen, bevor der Dieselpartikelfilter-Differenzdruck ausreichend hoch wird, und es ist daher möglich, den Motor 2 zu schützen.
In der obigen Ausführungsform wird die Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks mehrere Male berechnet, der Mittelwert dieser Änderungsraten des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks berechnet, und die Ascheablagerungsmenge auf der Basis des Mittelwerts geschätzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht besonders auf diese Form beschränkt. Die Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks kann nur einmal berechnet werden, die Ascheablagerungsmenge auf der Grundlage der Änderungsrate des Dieselpartikelfilter-Differenzdrucks geschätzt werden. In diesem Fall ist es möglich, einen arithmetischen Prozess durch die Steuerung 10 zu vereinfachen.
In der obigen Ausführungsform wird die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 durch Zufügen von Kraftstoff vom Kraftstoffzufuhrventil 7 durchgeführt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht besonders auf diese Form beschränkt. Die Regenerierung des Dieselpartikelfilters 6 kann durch Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder (nicht dargestellt) aus den in dem Motor 2 angeordneten Einspritzvorrichtungen 3 durchgeführt werden. In diesem Fall bilden die Einspritzvorrichtungen 3 eine Kraftstoffzufuhreinheit, die dem Dieselpartikelfilter 6 Kraftstoff zuführt.
In der obigen Ausführungsform kann zur Berücksichtigung eines den Atmosphärendruck ändernden Faktors, wie zum Beispiel der Höhe, ein Atmosphärendrucksensor vorgesehen sein, der den Atmosphärendruck oder dergleichen erfasst, und der Differenzdrucksollgrenzwert kann jedes Mal auf der Basis des erfassten Werts korrigiert werden. In diesem Fall wird bei sich verringerndem atmosphärischem Druck eine Korrektur zum Absenken des Differenzdrucksollgrenzwerts durchgeführt.
Wenigstens ein Teil der Ausführungsform und die Modifikationen können beliebig kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Abgasreinigungsvorrichtung
2: Dieselmotor (Verbrennungsmotor)
6: Dieselpartikelfilter (Filter)
7: Kraftstoffzufuhrventil (Kraftstoffversorgungseinheit)
8: Differenzdrucksensor (Differenzdruck-Erfassungseinheit)
10: Steuerung
12: Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit
13: Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit
14: Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit
15: Regenerierungssteuereinheit

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen von von einem Verbrennungsmotor ausgestoßenem Abgas, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung aufweist: einen Filter, der in dem Abgas enthaltenes Partikelmaterial sammelt; eine Kraftstoffversorgungseinheit, die dem Filter Kraftstoff zuführt; eine Differenzdruckerfassungseinheit, die den Differenzdruck zwischen dem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite des Filters und dem Druck auf einer stromabwärtigen Seite des Filters erfasst; eine Regenerierungssteuereinheit, die die Kraftstoffversorgungseinheit steuert, um das auf dem Filter abgelagerte Partikelmaterial mittels des Kraftstoffs zu verbrennen, wenn der durch die Differenzdruckerfassungseinheit detektierte Differenzdruck ein Differenzdrucksollgrenzwert oder mehr wird; eine Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit, die eine Änderungsrate des von der Differenzdruckerfassungseinheit erfassten Differenzdrucks berechnet; eine Ascheablagerungsmengen-Schätzeinheit, die eine Ablagerungsmenge von Asche auf dem Filter auf der Basis der Änderungsrate des durch die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit berechneten Differenzdrucks schätzt; und eine Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit, die den Differenzdrucksollgrenzwert entsprechend der durch die Ascheablagerungsmengenschätzeinheit geschätzten Ablagerungsmenge der Asche einstellt, wobei die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit den Differenzdrucksollgrenzwert erhöht, wenn die Ablagerungsmenge der Asche zunimmt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit einen Mittelwert der Änderungsraten des Differenzdrucks berechnet und die Ascheablagerungsmengenschätzeinheit die Ablagerungsmenge der Asche auf der Basis des Mittelwerts der Änderungsraten des durch die Differenzdruckänderungsraten-Berechnungseinheit berechneten Differenzdrucks schätzt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit den Differenzdrucksollgrenzwert erhöht, wenn die Ablagerungsmenge der Asche zunimmt, bis die Ablagerungsmenge der Asche einen spezifizierten Wert erreicht, und die Differenzdrucksollgrenzwert-Einstelleinheit den Differenzdrucksollgrenzwert auf einen Maximalwert einstellt, wenn die Ablagerungsmenge der Asche den spezifizierten Wert erreicht.