DE112016005547T5 - Verbrennungsmotor und Verfahren zu dessen Steuerung - Google Patents

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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

Ein Steuergerät (40) ist mit einem Differenzdrucksensor (41), einem Navigationssystem (42) und einem Kraftstoffeinspritzventil (17) verbunden. Die Steuereinheit (40) ist dazu eingerichtet, eine Regenerationssteuerung auszuführen zum Überwachen eines Reinigungszustands (C1) und zum Zuführen von unverbranntem Kraftstoff (F2), der vom Kraftstoffeinspritzventil (17) eingespritzt wird und nicht zum Fahren beiträgt, zu einem Abgasreinigungssystem (20), wenn der Reinigungszustand (C1) zu einem verschlechterten Zustand (Ca) wird; und eine Steuerung auszuführen zum Überwachen eines Straßenzustands (C2) und zum Stoppen der Regenerationssteuerung, bevor der Straßenzustand (C2) tatsächlich zu einem Aus-Zustand des Gaspedals (Cb) wird, in dem eine Gaspedalstellung (θ1) eines Gaspedals (43) „Aus“ wird.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor und ein Steuerungsverfahren dafür, insbesondere einen Verbrennungsmotor und ein Steuerungsverfahren dafür, die verhindern, dass überschüssiger unverbrannter Kraftstoff in ein EGR-System (Exhaust Gas Recirculation; Abgasrückführung) gelangt, wenn ein Gaspedal „Aus“ ist.
  • Stand der Technik
  • In einem Motor (Verbrennungsmotor) ist ein EGR-System vorgesehen, um einen Teil eines Abgases, das durch einen Abgaskanal abgeleitet wird, einem Ansaugkanal als EGR-Gas zuzuleiten, um das Abgas zu einem Zylinder wieder zurückzuzuführen. Das EGR-System ist dazu eingerichtet, das EGR-Gas durch einen in einem EGR-Kanal angeordneten EGR-Kühler zu kühlen und eine Durchflussrate des EGR-Gases durch ein EGR-Ventil einzustellen, wodurch eine Zuführrate des EGR-Gases zu dem Zylinder erhöht wird und somit Stickoxide im Abgas reduziert werden.
  • Ferner ist in dem Motor ein Abgassystem zur Reinigung des Abgases eingebaut. Als Abgassystem ist ein System bekannt, bei dem einem Oxidationskatalysator zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen ein Sammelfilter zum Sammeln von partikelförmigem Material (PM) und/oder ein selektiver Reduktionskatalysator zur Reduktion von Stickoxiden durch ein Reduktionsmittel, wie etwa Harnstoffwasser, nachgeschaltet ist.
  • In diesem Zusammenhang wurde eine Vorrichtung zur Regenerierung eines Reinigungszustands des Abgasreinigungssystems bei einer Verschlechterung des Reinigungszustands des Abgasreinigungssystems vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentschrift 1). Das Gerät ist dazu eingerichtet, den Reinigungszustand zu regenerieren, indem es dem Oxidationskatalysator des Abgasreinigungssystems unverbrannten Brennstoff zuführt, den unverbrannten Brennstoff durch den Oxidationskatalysator oxidiert und dann die Temperatur des Abgases durch eine Oxidationswärme erhöht, wodurch die Temperaturen der dem Oxidationskatalysator nachgeschalteten Einheiten erhöht werden. Als Beispiel für eine Verschlechterung des Reinigungszustands des Abgasreinigungssystems kann hier ein Zustand dienen, in dem sich eine große Menge an partikelförmigem Material auf dem Sammelfilter ablagert, und ein Zustand, in dem sich Ablagerungen aufgrund des Reduktionsmittels auf dem selektiven Reduktionskatalysator ablagern.
  • Allerdings ist eine große Menge an Kohlenwasserstoff (HC), einer organischen Verbindung, in dem unverbrannten Kraftstoff enthalten, der zur Regeneration des Abgasreinigungssystems verwendet wird. Wird also das EGR-Ventil des EGR-Systems während der Regeneration des Abgasreinigungssystems geöffnet, so ist auch unverbrannter Kraftstoff, der dem Abgas durch Nacheinspritzung oder ähnliches zugeführt wird, im EGR-Gas enthalten. Infolgedessen ist Kohlenwasserstoff in hoher Konzentration im EGR-Gas vorhanden.
  • Wie oben beschrieben, kondensiert der Kohlenwasserstoff, wenn eine hohe Konzentration an Kohlenwasserstoff im EGR-Gas vorhanden ist, wird auf einer Wandoberfläche des EGR-Kanals oder im EGR-Ventil und im EGR-Kühler abgeschieden und wird dann durch Oxidation, Pyrolyse und Ähnliches zu einem Bindemittel. Anschließend wird das partikelförmige Material (PM) durch das Bindemittel aneinander gebunden, anschließend verfestigt und setzt sich als Ablagerungen fest. Dies hat zur Folge, dass sich die Ablagerungen übermäßig im EGR-System ablagern und dadurch zum Verstopfen des EGR-Kanals oder des EGR-Kühlers oder zu einer Fehlfunktion des EGR-Ventils und dergleichen führen.
  • Während die Temperatur des Abgasreinigungssystems durch Zuführen des unverbrannten Kraftstoffs erhöht wird, wird die Temperatur des Abgases gesenkt, wenn das Gaspedal losgelassen wird, d.h. in einem sogenannten Aus-Zustand des Gaspedals. Um die Temperaturen des Abgases und des Abgasreinigungssystems zu erhöhen, muss daher eine größere Menge an unverbranntem Kraftstoff zugeführt werden und daher besteht die Gefahr, dass überschüssiger unverbrannter Kraftstoff in das EGR-System gelangt.
  • Referenz zum Stand der Technik
  • Patentschrift
  • Patentschrift 1: JP-A-2005-58036
  • Beschreibung der Erfindung
  • Zu lösende Probleme
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsmotor und ein Steuerungsverfahren dafür bereitzustellen, bei denen verhindert werden kann, dass überschüssiger unverbrannter Kraftstoff in ein EGR-System gelangt, wenn ein Abgasreinigungssystem regeneriert wird und ein Gaspedal „Aus“ wird.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Zur Lösung der oben genannten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen Verbrennungsmotor vor, umfassend ein Kraftstoffeinspritzventil, das dazu eingerichtet ist, Kraftstoff in einen Zylinder einzuspritzen; ein Abgasreinigungssystem, das in einem Abgaskanal angeordnet und dazu eingerichtet ist, ein Abgas zu reinigen; ein EGR-System (Exhaust Gas Recirculation; Abgasrückführung), das von einer mittleren Position des Abgaskanals abzweigt und mit einer mittleren Position eines Ansaugkanals verbunden ist und das dazu eingerichtet ist, ein Abgas zu dem Zylinder wieder zuzuführen; eine Einrichtung zum Erfassen eines Reinigungszustands, die dazu eingerichtet ist, einen Reinigungszustand des Abgasreinigungssystems zu erfassen; eine Einrichtung zum Erfassen eines Straßenzustands, die dazu eingerichtet ist, einen Straßenzustand einer Straße zu erfassen, auf der ein Fahrzeug fahren soll; und eine Steuereinheit, die mit der Einrichtung zum Erfassen des Reinigungszustands, der Einrichtung zum Erfassen des Straßenzustands und dem Kraftstoffeinspritzventil über Signalleitungen verbunden ist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist: eine Regenerationssteuerung zur Überwachung des Reinigungszustands mittels der Einrichtung zum Erfassen des Reinigungszustands durchzuführen und unverbrannten Kraftstoff, der von dem durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoff nicht zum Fahren beiträgt, dem Abgasreinigungssystem zuzuführen, wenn der Reinigungszustand zu einem verschlechterten Zustand wird; und eine Steuerung zur Überwachung des Straßenzustands mittels der Einrichtung zum Erfassen des Straßenzustands auszuführen und die Regenerationssteuerung zu stoppen, bevor der Straßenzustand tatsächlich zu einer Aus-Zustand des Gaspedals wird, in dem eine Gaspedalstellung eines Gaspedals „Aus“ wird.
  • Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors vor, bei dem ein in einem Abgaskanal angeordnetes Abgasreinigungssystem dazu eingerichtet ist, ein Abgas zu reinigen, und wobei ein EGR-System (Exhaust Gas Recirculation; Abgasrückführung), das von einer mittleren Position des Abgaskanals abzweigt und mit einer mittleren Position eines Ansaugkanals verbunden ist, dazu eingerichtet ist, das Abgas zu einem Zylinder zurückzuführen, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Erfassen eines Reinigungszustands des Abgasreinigungssystems; einen Schritt zum Bestimmen, ob der Reinigungszustand ein verschlechterter Zustand geworden ist oder nicht; einen Schritt zum Regenerieren des Abgasreinigungssystems durch Zuführen von unverbranntem Kraftstoff, der nicht zum Antrieb beiträgt, zu dem Abgasreinigungssystem, wenn festgestellt wird, dass der Reinigungszustand zu einem verschlechterten Zustand geworden ist; einen Schritt zum Erfassen eines Straßenzustands einer Straße, auf der ein Fahrzeug fahren soll; einen Schritt zum Voraussagen, ob der Straßenzustand zu einem Aus-Zustand des Gaspedals werden wird oder nicht, bei welchem eine Gaspedalstellung eines Gaspedals zu „Aus“ wird; und einen Schritt, bei dem der Schritt zum Regenerieren des Abgasreinigungssystems gestoppt wird, bevor der Straßenzustand tatsächlich zum Aus-Zustand des Gaspedals wird, wenn vorhergesagt wird, dass der Straßenzustand zum Aus-Zustand des Gaspedals wird.
  • Dabei ist der verschlechterte Zustand bei dem Reinigungszustand des Abgasreinigungssystems ein Zustand, in dem sich Ablagerungen auf jeder Einheit des Abgasreinigungssystems abgelagert haben und somit Komponenten im Abgas, die entfernt werden müssen, nicht gereinigt werden können. Genauer gesagt wird dieser Zustand als ein Zustand erkannt, in dem ein Differenzdruck zwischen vor und nach einem Sammelfilter gleich oder höher als ein Schwellenwert ist, oder ein Zustand, in dem eine Fahrstrecke oder Fahrzeit eines Fahrzeugs gleich oder länger als ein Schwellenwert ist.
  • Die Regeneration des Abgasreinigungssystems erfolgt dadurch, dass unverbrannter Brennstoff einem Oxidationskatalysator zugeführt wird, um ihn zu oxidieren und damit die Temperaturen der dem Oxidationskatalysator nachgeschalteten Einheiten zu erhöhen, wodurch auf den Einheiten abgelagerte Ablagerungen verbrannt und entfernt werden.
  • Insbesondere gehört zum Zuführen von unverbranntem Kraftstoff eine sogenannte Nacheinspritzung, wobei der in einen Zylinder eingespritzte Kraftstoff in einem unverbrannten Zustand in einen Auslasskanal durch ein Auslassventil abgeleitet wird. Alternativ kann das Zuführen des unverbrannten Kraftstoffs zu dem Abgasreinigungssystem auch die Verwendung eines Einspritzventils für unverbrannten Kraftstoff umfassen, das im Abgaskanal angeordnet und dazu eingerichtet ist, unverbrannten Kraftstoff direkt in das Abgas einzuspritzen, statt des Kraftstoffeinspritzventils zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder.
  • Daher bedeutet das Stoppen der Regeneration des hier beschriebenen Abgasreinigungssystems, dass das Zuführen von unverbranntem Kraftstoff zum Abgasreinigungssystem gestoppt wird, und insbesondere dass die Nacheinspritzung aus dem Kraftstoffeinspritzventil gestoppt oder die Einspritzung aus dem Einspritzventil für unverbrannten Kraftstoff gestoppt wird.
  • Die Einrichtung zum Erfassen des Straßenzustands ist eine Einrichtung zum Erfassen einer Steigung einer Straße, auf der ein Fahrzeug fahren soll, oder einer Beziehung zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug als Straßenzustand. Die Einheit zum Erfassen des Straßenzustands umfasst ein beliebiges oder eine Kombination aus einem Fahrzeugnavigationssystem zur elektronischen Führung einer aktuellen Position oder einer Route zu einem Ziel während der Fahrt des Fahrzeugs, einer Einrichtung zum Verfolgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, die eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Distanz oder eine relative Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug mittels eines Millimeterwellen-Radars oder dergleichen messen kann, einer Spurhalteeinrichtung und dergleichen. Zusätzlich können ein Fahrtenschreiber zum Speichern einer Straße, auf der das Fahrzeug gefahren ist, und dergleichen eingesetzt werden.
  • Ein Zustand, in dem der Straßenzustand zum Aus-Zustand des Gaspedals wird, bedeutet, dass durch einen Fahrer der Druck vom Gaspedal genommen wird und somit die Gaspedalstellung „Aus“ wird, d.h. Null. Genauer gesagt ist der Zustand ein Zustand, in dem das Gaspedal ausgeschaltet wird, wenn das Fahrzeug auf einer bergab führenden Straße fährt oder wenn der Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug verringert wird. Zusätzlich beinhaltet der Aus-Zustand des Gaspedals auch einen Zustand, in dem ein Bremspedal vom Fahrer betätigt wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Bei dem Verbrennungsmotor und dem Steuerungsverfahren dafür wird der Straßenzustand vorhergesagt, und bevor der Straßenzustand zum Aus-Zustand des Gaspedals wird, wird die Regeneration des Abgasreinigungssystems gestoppt, d.h. die Zufuhr des unverbrannten Kraftstoffs wird gestoppt. Wenn also der Straßenzustand zum Aus-Zustand des Gaspedals wird, befindet sich kein überschüssiger unverbrannter Kraftstoff wegen der Regeneration des Abgasreinigungssystems im Abgaskanal, wodurch verhindert wird, dass der unverbrannte Kraftstoff in das EGR-System eintritt. Dadurch kann verhindert werden, dass Ablagerungen übermäßig im EGR-System abgelagert werden, und somit wird vermieden, dass es zu einem Verstopfen eines EGR-Kanals oder eines EGR-Kühlers oder zu einer Fehlfunktion eines EGR-Ventils kommt.
  • Insbesondere sind der Verbrennungsmotor und das Steuerungsverfahren dazu geeignet, eine Regelung zur Warmhaltung des Abgasreinigungssystems durch Öffnen des EGR-Ventils auszuführen, wenn die Gaspedalstellung „Aus“ wird.
  • Wenn die Gaspedalstellung „Aus“ wird, wird der zum Fahren beitragende Kraftstoff nicht über das Einspritzventil eingespritzt und somit wird die Temperatur des Abgases nicht erhöht. So wird ein Abgas mit niedriger Temperatur in das Abgasreinigungssystem geleitet. Durch Öffnen des EGR-Ventils, wenn die Gaspedalstellung „Aus“ wird, kann daher ein EGR-Gas wieder zurückgeführt und dadurch die Menge des Abgases reduziert werden, das die niedrige Temperatur hat und das Abgasreinigungssystem erreicht. So kann, selbst wenn das Gaspedal im „Aus“-Zustand ist und daher die Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder gestoppt wird, das Abgasreinigungssystem warm gehalten werden.
  • Zusätzlich wird bei dem Verbrennungsmotor und dem Steuerungsverfahren dafür das Öffnen des EGR-Ventils gestoppt, wenn nach der Regeneration des Abgasreinigungssystems die Gaspedalstellung tatsächlich „Aus“ wird, bevor der Straßenzustand zum Aus-Zustand des Gaspedals wird, wodurch das Abgasreinigungssystem warm gehalten wird. Dadurch ist es möglich, das Abgasreinigungssystem warm zu halten und gleichzeitig Ablagerungen im EGR-System zu vermeiden.
  • Dementsprechend wird die Temperatur des Abgasreinigungssystems auch dann ohne abzusinken gehalten, wenn die Regeneration des Abgasreinigungssystems wieder aufgenommen wird, wenn die Gaspedalstellung wieder „An“ wird, d.h. wenn die Einspritzung des zum Fahren beitragenden Kraftstoffs gestartet wird. Dadurch können die Ablagerungen schnell verbrannt werden. Im Ergebnis ist es möglich, die für die Regeneration des Abgasreinigungssystems erforderliche Menge an unverbranntem Kraftstoff zu reduzieren. Dies ist vorteilhaft für die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
    • 1 zeigt ein Konfigurationsdiagramm, das einen Motor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsverfahren für die Regeneration eines Abgasreinigungssystems in einem Steuerungsverfahren für den Motor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsverfahren zum Stoppen der Regeneration des Abgasreinigungssystems in dem Steuerungsverfahren für den Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsverfahren zum Warmhalten des Abgasreinigungssystems in dem Steuerungsverfahren für den Motor entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 5 zeigt ein Korrelationsdiagramm, das eine Korrelation zwischen einer Fahrzeit auf einer bergab führenden Straße und den einzelnen Parametern darstellt.
    • 6 zeigt ein Korrelationsdiagramm, das eine Korrelation zwischen einer Zeit beim Annähern an ein vorausfahrendes Fahrzeug und den einzelnen Parametern darstellt.
    • 7 zeigt ein Konfigurationsdiagramm, das einen Motor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. 1 zeigt einen Motor (Verbrennungsmotor) 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Motor 10 ist dazu eingerichtet, ein in einen Abgaskanal 19 abgeleitetes Abgas G1 durch ein Abgasreinigungssystem 20 zu reinigen und auch einen Teil des in den Abgaskanal 19 abgeleiteten Abgases G1 durch ein EGR-System 30 als EGR-Gas G2 einem Ansaugkanal 11 wieder zuzuführen.
  • Dabei bezieht sich das Bezugszeichen G1 auf ein Abgas, das aus einem Zylinder 16 abgeleitet wird oder das nach Reinigung im Abgasreinigungssystem 20 nach außen abgeleitet wird, und das Bezugszeichen G2 bezieht sich auf ein wieder zuzuführendes EGR-Gas. Ferner bezieht sich das Bezugszeichen F1 auf Kraftstoff, der von einem Kraftstoffeinspritzventil 17 in den Zylinder 16 eingespritzt und dann verbrannt wird, um so zum Fahren beizutragen, und das Bezugszeichen F2 bezieht sich auf unverbrannten Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 17 in den Zylinder 16 eingespritzt wird, aber nicht verbrannt wird und somit im unverbrannten Zustand in den Abgaskanal 19 abgeleitet wird und daher nicht zum Fahren beiträgt.
  • Im Motor 10 wird eine in den Ansaugkanal 11 gesaugte Ansaugluft A1 durch einen Verdichter 12a eines Turboladers 12 verdichtet und hat somit eine erhöhte Temperatur und wird anschließend durch einen Ladeluftkühler 13 gekühlt. Danach wird die Ansaugluft A1 über einen Ansaugstutzen 14 dem Zylinder 16 eines Motorkörpers 15 zugeführt. Die dem Zylinder 16 zugeführte Ansaugluft A1 wird mit dem vom Einspritzventil 17 eingespritzten Kraftstoff F1 vermischt, zum Erzeugen einer Wärmeenergie verbrannt und wird dann ein Abgas G1.
  • Dann wird das Abgas G1 durch einen Abgaskrümmer 18 in den Abgaskanal 19 geleitet und treibt dann eine Turbine 12b des Turboladers 12 an. Danach wird das Abgas G1 durch das Abgasreinigungssystem 20 gereinigt und anschließend in die Atmosphäre abgegeben.
  • In dem Abgasreinigungssystem 20 wird das Abgas G1 gereinigt, indem es einen Oxidationskatalysator 21, einen Sammelfilter 22 und einen SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) 24 in dieser Reihenfolge durchläuft. Insbesondere oxidiert der Oxidationskatalysator 21 Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO), die im Abgas G1 enthalten sind. Anschließend oxidiert der Sammelfilter 22 Stickstoffmonoxid (NO) durch einen darauf geträgerten Katalysator, um Stickstoffdioxid (NO2) zu erzeugen, und sammelt auch das im Abgas G1 enthaltene partikelförmige Material (PM). Zudem wird im Sammelfilter 22 das gesammelte partikelförmige Material oxidiert und durch Reaktion des partikelförmigen Materials mit dem Stickstoffdioxid entfernt. Im SCR-Katalysator 24 wird dann das im Abgas G1 enthaltene Stickoxid (NOx) durch eine SCR-Reaktion reduziert, wobei als Reduktionsmittel Ammoniak (NH3) verwendet wird, das durch Hydrolyse von Harnstoffwasser aus einem Harnstoffwasser-Einspritzventil 23 entsteht.
  • Obwohl ein System, in dem sowohl der Sammelfilter 22 als auch der SCR-Katalysator 24 dem Oxidationskatalysator 21 nachgeschaltet sind, als Abgasreinigungssystem 20 dargestellt ist, kann dabei ein System eingesetzt werden, in dem entweder der Sammelfilter 22 oder der SCR-Katalysator 24 angeordnet ist. Zudem kann anstelle des SCR-Katalysators 24 ein Dreiwege-Katalysator oder ein NOx-Okklusionsreduktionskatalysator (LNT; Lean NOx Trap) eingesetzt werden.
  • Außerdem wird durch das EGR-System 30 ein Teil des Abgases G1 als EGR-Gas G2 aus dem Abgaskanal 19 wieder dem Ansaugkanal 11 zugeführt. Im EGR-System 30 wird das EGR-Gas G2 durch einen in einem EGR-Kanal 31 angeordneten EGR-Kühler 32 gekühlt, der von einer mittleren Position des Abgaskanals 19 abgezweigt und mit einer mittleren Position des Ansaugkanals 11 verbunden ist, wobei auch die Menge, die davon durch den EGR-Kanal 31 fließt, durch ein EGR-Ventil 33 eingestellt wird.
  • Inzwischen können beliebige Systeme als EGR-System 30 eingesetzt werden, solange der Ort der Abzweigung des EGR-Kanals 31 vom Abgaskanal 19 stromaufwärts vor dem Abgasreinigungssystem 20 im Abgaskanal 19 angeordnet ist. Das heißt, es kann entweder ein Hochdrucktyp, bei dem der Abzweigungspunkt stromaufwärts vor dem Turbolader 12 angeordnet ist, oder ein Niederdrucktyp, bei dem der Abzweigungspunkt stromabwärts hinter dem Turbolader 12 angeordnet ist, verwendet werden. Außerdem ist der EGR-Kühler 32 ein Luft- oder Wasserkühler. Das EGR-Ventil 33 ist nicht darauf beschränkt, nur stromabwärts nach dem EGR-Kühler 32 angeordnet zu sein, sondern es kann auch vor dem EGR-Kühler 32 angeordnet werden.
  • Der Motor 10 weist eine Steuereinheit 40 auf; einen Differenzdrucksensor 41 als Einrichtung zum Erfassen eines Reinigungszustands, um einen Reinigungszustand C1 des Abgasreinigungssystems 20 zu erfassen; und ein Navigationssystem 42 als Einrichtung zum Erfassen eines Straßenzustands, um einen Straßenzustand C2 einer Straße zu erfassen, auf der ein Fahrzeug (nicht abgebildet) mit dem darauf montierten Motor 10 fahren soll. Außerdem ist die Steuereinheit 40 dazu eingerichtet, eine Regenerationssteuerung auszuführen, bei welcher der Reinigungszustand C1 überwacht wird und unverbrannter Kraftstoff F2 dem Abgasreinigungssystem 20 zugeführt wird, wenn der Reinigungszustand C1 zu einem verschlechterten Zustand Ca wird. Die Steuereinheit 40 ist ferner dazu eingerichtet, eine Überwachungssteuerung des Straßenzustands C2 auszuführen und die Regenerationssteuerung zu stoppen, bevor der Straßenzustand C2 tatsächlich zu einem Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, in dem eine Gaspedalstellung θ1 eines Gaspedals 43 „Aus“ (Null) wird.
  • Die Steuereinheit 40 umfasst eine CPU, die verschiedene Prozesse ausführt, eine interne Speichereinheit, die das Lesen/Schreiben von Programmen ermöglicht, die zur Ausführung der verschiedenen Prozesse verwendet werden, sowie von Prozessergebnissen, verschiedenen Schnittstellen und dergleichen.
  • Die Steuereinheit 40 ist über Signalleitungen mit dem Differenzdrucksensor 41 und dem Navigationssystem 42 verbunden. Ferner ist die Steuereinheit 40 über Signalleitungen mit dem Kraftstoffeinspritzventil 17, dem Harnstoffwasser-Einspritzventil 23 und dem EGR-Ventil 33 verbunden. Zusätzlich ist die Steuereinheit 40 über eine Signalleitung mit einem Gaspedalstellungssensor 44 als Vorrichtung zum Erfassen einer Gaspedalstellung verbunden.
  • Auf der internen Speichereinheit gespeicherte Ausführungsprogramme werden von der CPU gelesen und es werden dadurch vordefinierte Prozesse ausgeführt. Als Ausführungsprogramme werden im Folgenden ein Regenerationssteuerungsprogramm, ein Regenerationsstoppprogramm und ein Warmhalteprogramm dargestellt, die in Flussdiagrammen beschrieben sind.
  • Der Differenzdrucksensor 41 ist ein Sensor mit Drucksensoren, die vor beziehungsweise hinter dem Sammelfilter 22 angeordnet und dazu eingerichtet sind, einen Differenzdruck zwischen dem Druck des Abgases G1 vor und nach dem Durchlaufen des Sammelfilters 22 zu erfassen.
  • Obwohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Einrichtung zum Erfassen des Reinigungszustands der Differenzdrucksensor 41 vorgesehen ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sodass alle anderen Einrichtungen eingesetzt werden können, solange der Reinigungszustand C1 des Abgasreinigungssystems 20 erfasst werden kann. Beispielsweise kann auch eine Einrichtung zum Erfassen eines Zustands der Abscheidung partikelförmiger Materie auf dem Sammelfilter 22 oder eines Zustands der Abscheidung eines auf dem SCR-Katalysator 24 abgeschiedenen weißen Produkts in Bezug auf eine Fahrstrecke oder Fahrzeit eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Ferner kann anstelle des Differenzdrucksensors 41 auch eine Vorrichtung zur Berechnung des Zustands der Abscheidung der partikelförmigen Materie auf dem Sammelfilter 22 eingesetzt werden.
  • Mit anderen Worten, der Reinigungszustand C1 des Abgasreinigungssystems 20, der durch die Einrichtung zum Erfassen des Reinigungszustands erfasst wird, die als Differenzdrucksensor 41 dargestellt ist, ist ein Zustand der Ablagerung von Ablagerungen auf jeder der Einheiten des Abgasreinigungssystems 20. Das heißt, der verschlechterte Zustand Ca bedeutet einen Zustand, in der ein Zustand der Ablagerung auf jeder der Einheiten so weit verschlechtert ist, dass Komponenten im Abgas G1, die entfernt werden müssen, nicht gereinigt werden können. Genauer gesagt ist der verschlechterte Zustand Ca ein Zustand, in dem ein Differenzdruck, den der Differenzdrucksensor 41 zwischen vor und hinter dem Sammelfilter 22 erfasst, gleich oder höher als ein Schwellenwert ist. Alternativ kann ein Zustand als der verschlechterte Zustand Ca verwendet werden, in dem eine Fahrstrecke oder Fahrzeit eines Fahrzeugs eine Entfernung oder eine Zeit ist, in der eine Abscheidungsmenge von Partikeln auf dem Sammelfilter 22 gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, oder ein Zustand, in dem eine Fahrstrecke oder Fahrzeit eines Fahrzeugs eine Entfernung oder eine Zeit ist, in der eine Abscheidungsmenge von weißem Produkt, das aufgrund von Harnstoffwasser auf dem SCR-Katalysator 24 abgeschieden wurde, gleich oder größer als ein Schwellenwert ist.
  • Das Navigationssystem 42 ist ein System zur elektronischen Führung einer aktuellen Position oder einer Route zu einem Ziel während der Fahrt eines Fahrzeugs. Genauer gesagt ist das Navigationssystem 40 ein System zum Erfassen einer Steigung θ2 einer Fahrstraße, auf der das Fahrzeug fahren soll, oder zum Erfassen einer relativen Beziehung R1 zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, wie z.B. Stauinformationen, durch Kommunikation mit einem Globalen Positionsbestimmungssystem (Global Positioning System; GPS) oder einem Server, auf dem dreidimensionale Straßendaten gespeichert sind.
  • Allerdings kann, obwohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Navigationssystem 42 als Einrichtung zum Erfassen des Straßenzustands vorgesehen ist, eine Vorrichtung zum Verfolgen eines vorausgehenden Fahrzeugs, die mit einem Millimeterwellen-Radar oder dergleichen eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Distanz oder Relativgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug messen kann, aber auch eine Spurhalteeinrichtung und dergleichen eingesetzt werden. Ferner kann ein Fahrtenschreiber zum Speichern einer Fahrstraße, auf der das Fahrzeug gefahren ist, eingesetzt werden.
  • Der von der hier als Navigationssystem 42 dargestellten Einrichtung zum Erfassen des Straßenzustands erfasste Straßenzustand C2 ist die Steigung θ2 oder eine relative Beziehung R1, einschließlich einer Relativgeschwindigkeit oder eines Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Ferner ist der Aus-Zustand des Gaspedals Cb ein Zustand, in dem die Betätigung des Gaspedals 43 durch einen Fahrer gelöst wird und somit die Gaspedalstellung θ1 „Aus“ wird, d.h. Null. Genauer gesagt wenn ein Fahrzeug mit dem darauf montierten Motor 10 auf einer bergab führenden Straße mit einer Steigung θ2 fährt oder wenn die relative Beziehung R1 zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug zu einer Annäherungsbeziehung wird, wird das Gaspedal 43 vom Fahrer losgelassen. Darüber hinaus beinhaltet der Aus-Zustand des Gaspedals Cb auch einen Zustand, in dem ein Bremspedal (nicht abgebildet) vom Fahrer betätigt wird.
  • In Bezug auf die Steigung θ2 kann unterdessen bestimmt werden, ob der Straßenzustand C2 der Aus-Zustand des Gaspedals Cb ist oder nicht, anhand dessen, ob die Steigung θ2 gleich oder größer als eine Steigung ist, bei der eine durch eine Gravitationsbeschleunigung auf ein Fahrzeug ausgeübte Vorwärtskraft gleich oder größer als ein Fahrwiderstand ist und somit eine Fahrzeuggeschwindigkeit selbst dann nicht verringert wird, wenn eine Antriebsleistung des Motors 10 nicht übertragen wird. Die Steigung θ2 basiert auf dem Fahrzeuggewicht eines Fahrzeugs und hat eine negative Korrelation zum Fahrzeuggewicht. Daher ist es bevorzugt, dass die Steigung θ2 umso geringer gewählt wird, je schwerer das Fahrzeuggewicht ist. Zum Beispiel, wenn ein Fahrzeuggewicht eines HEV 25t beträgt, kann eine Steigung θ2 beispielsweise 2% sein.
  • Ferner kann hinsichtlich der relativen Beziehung R1 bestimmt werden, ob der Straßenzustand C2 der Aus-Zustand des Gaspedals Cb ist oder nicht, je nachdem, ob ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, das auf der gleichen Fahrspur wie das Fahrzeug fährt, oder eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs relativ zum Fahrzeug eine Annäherungsbeziehung ist. Als Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Distanz, die für eine Annäherungsbeziehung steht, kann eine Distanz verwendet werden, die durch Subtrahieren eines vorbestimmten Wertes von einem Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder kleiner als 60 km/h ist (wenn z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit 40 km/h und der vorbestimmte Wert 15 beträgt, ist die Annäherungsdistanz 25 m), oder es kann eine Distanz verwendet werden, die dem Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 60 km/h ist (wenn z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit 80 km/h beträgt, ist die Annäherungsdistanz 80 m). Ferner kann als Relativgeschwindigkeit, die für eine Annäherungbeziehung steht, -10 km/h oder weniger verwendet werden, wenn die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Distanz gleich oder kürzer als die Annäherungsdistanz ist. Darüber hinaus kann die relative Beziehung R1 einen Fall umfassen, in dem ein Stau auf der Fahrspur des Fahrzeugs besteht, oder einen Fall, in dem ein Verkehrssteuerungssignal auf einer Fahrstraße, auf der das Fahrzeug fahren soll, eine rote Ampel ist.
  • Nachfolgend wird ein Steuerungsverfahren für den Motor 10 als Funktion der Steuereinheit 40 anhand der Flussdiagramme der 2 bis 4 beschrieben. Dabei beginnt das Steuerungsverfahren, wenn ein Fahrzeug mit dem darauf montierten Motor 10 zu fahren beginnt.
  • Zunächst werden die folgenden Schritte S10 bis S40 vom Regenerationsprogramm ausgeführt. Zunächst erfasst die Steuereinheit 40 im Schritt S10 den Reinigungszustand C1 des Abgasreinigungssystems 20 mittels des Differenzdrucksensors 41.
  • Anschließend bestimmt die Steuereinheit 40 im Schritt S20, ob der Reinigungszustand C1 der verschlechterte Zustand Ca geworden ist. Die Steuereinheit 40 bestimmt insbesondere, ob ein vom Differenzdrucksensor 41 erfasster Wert gleich oder größer als ein Schwellwert ist. Im Schritt S20 geht das Verfahren in den Schritt S30 über, wenn festgestellt wird, dass der Reinigungszustand C1 der verschlechterte Zustand Ca geworden ist. Wird festgestellt, dass der Reinigungszustand C1 nicht zum verschlechterten Zustand Ca geworden ist, geht das Verfahren zum Schritt S60 über.
  • Anschließend führt die Steuereinheit 40 im Schritt S30 eine Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 durch. Schritt S30 ist ein Schritt, bei welchem dem Abgasreinigungssystem 20 unverbrannter Kraftstoff F2 zugeführt wird.
  • Genauer gesagt wird im Schritt S30 unverbrannter Kraftstoff F2 durch sogenannte Nacheinspritzung dem Oxidationskatalysator 21 zugeführt, bei dem der unverbrannte Kraftstoff F2 durch ein Auslassventil (nicht dargestellt) in den Auslasskanal 19 abgeleitet wird, wobei der unverbrannte Kraftstoff F2 Kraftstoff in unverbranntem Zustand ist und somit von dem durch das Kraftstoffeinspritzventil 17 in den Zylinder 16 eingespritzten Kraftstoff nicht zum Fahren beiträgt. Dabei wird im Schritt S30, wenn bereits eine Regeneration durchgeführt wird, die Einspritzung des unverbrannten Kraftstoffs F2 fortgesetzt.
  • Wird der unverbrannte Kraftstoff F2 dem Oxidationskatalysator 21 in dem Schritt S30 zugeführt, oxidiert der Oxidationskatalysator 21 den unverbrannten Brennstoff F2 und durch dessen Oxidationswärme wird somit eine Temperatur des Abgases G1 erhöht. Zusätzlich werden die Temperaturen des Sammelfilters 22 und des dem Oxidationskatalysator 21 stromabwärts nachgeschalteten SCR-Katalysators 24 erhöht, sodass auf dem Sammelfilter 22 oder dem SCR-Katalysator 24 abgelagerte Ablagerungen verbrannt und entfernt werden. Daher wird bei der Entfernung der Ablagerungen der Reinigungszustand C1 des Abgasreinigungssystems 20 wiederhergestellt.
  • Anschließend erfasst die Steuereinheit 40 im Schritt S40 wieder den Reinigungszustand C1. Anschließend bestimmt die Steuereinheit 40 im Schritt S50, ob der Reinigungszustand C1 zu einem normalen Zustand Cc geworden ist oder nicht. Der normale Zustand Cc ist ein Zustand, in dem Ablagerungen auf jeder der Einheiten des Abgasreinigungssystems 20 verbrannt und durch Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 entfernt wurden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der normale Zustand Cc ein Zustand, in dem ein vom Differenzdrucksensor 41 erfasster Differenzdruck kleiner ist als ein Schwellwert (anderer Wert als der Schwellwert im Schritt S20), der auf nahe Null eingestellt ist. Im Schritt S50 wird, wenn festgestellt wird, dass der Reinigungszustand C1 der normale Zustand Cc geworden ist, mit dem Schritt S60 fortgefahren. Wird dagegen festgestellt, dass der Reinigungszustand C1 nicht der normale Zustand Cc geworden ist, kehrt das Verfahren wieder zum Schritt S30 zurück, wobei die Regeneration aufrechterhalten wird.
  • Anschließend stoppt die Steuereinheit 40 im Schritt S60 die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20. Der Schritt S60 ist ein Schritt zum Stoppen der Zuführung des unverbrannten Kraftstoffs F2 zum Abgasreinigungssystem 20, und insbesondere ein Schritt zum Stoppen der Einspritzung des unverbrannten Kraftstoffs F2 durch das Kraftstoffeinspritzventil 17.
  • Nach dem Abschluss von Schritt S60 kehrt das Verfahren zum Anfang zurück und die Schritte S10 bis S60 werden wiederholt, bis der Motor 10 gestoppt wird.
  • Anschließend führt das Regenerationsstoppprogramm, wenn die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 in Schritt S30 durchgeführt wird, die folgenden Schritte S110 bis S160 aus. Zunächst erfasst die Steuereinheit 40 im Schritt S110 den Straßenzustand C2 mittels des Navigationssystems 42.
  • Anschließend sagt die Steuereinheit 40 im Schritt S120 voraus, ob der Straßenzustand C2 zu einem Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird. Der Schritt 120 ist ein Schritt zur Vorhersage des Straßenzustands C2, wobei nicht bestimmt wird, ob der Straßenzustand C2 tatsächlich zu einem Aus-Zustand des Gaspedals Cb geworden ist oder nicht. Das heißt, Schritt S120 ist ein Schritt zur Vorhersage des Straßenzustands C2 an einem Ort, bevor der Straßenzustand C2 zu einem Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, zu einem Zeitpunkt, bevor das Fahrzeug mit dem darauf montierten Motor 10 in den Straßenzustand C2 fährt, welcher der Aus-Zustand des Gaspedals Cb ist. Insbesondere ist der Schritt S120 ein Schritt zur Vorhersage, ob eine Steigung θ2 einer Fahrstraße, auf der das Fahrzeug ab jetzt fahren soll, gleich oder größer als ein Schwellenwert wird oder ob die relative Beziehung R1 zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eine Annäherungsbeziehung wird. Im Schritt S120 geht das Verfahren zum Schritt S130 über, wenn vorhergesagt wird, dass der Straßenzustand C2 zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird. Wird dagegen vorhergesagt, dass der Straßenzustand C2 nicht zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, geht das Verfahren zum Schritt S160 über.
  • Anschließend stoppt die Steuereinheit 40 im Schritt S130 vorübergehend die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20. Der Schritt S130 ist ein Schritt, bei dem das Zuführen des unverbrannten Kraftstoffs F2 zum Abgasreinigungssystem 20 vorübergehend gestoppt wird, bevor der Straßenzustand C2 tatsächlich zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird. Insbesondere ist der Schritt S130 ein Schritt, bei dem die Einspritzung des unverbrannten Kraftstoffs F2 durch das Kraftstoffeinspritzventil 17 vorübergehend gestoppt wird, bevor der Straßenzustand C2 tatsächlich zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, sodass zu einem Zeitpunkt, zu dem der Straßenzustand C2 zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, das Zuführen des unverbrannten Kraftstoffs F2 bereits gestoppt wurde.
  • Anschließend erfasst die Steuereinheit 40 im Schritt S140 mittels des Gaspedalstellungssensors 44 die Gaspedalstellung θ1. Anschließend bestimmt die Steuereinheit 40 im Schritt S150, ob die Gaspedalstellung θ1 „An“ ist, d.h. ob das Gaspedal 43 von einem Fahrer betätigt wird und ob daher die Gaspedalstellung θ1 größer als Null ist. Im Schritt S150 geht das Verfahren zum Schritt S160 über, wenn festgestellt wird, dass die Gaspedalstellung θ1 „An“ ist. Wird dagegen festgestellt, dass die Gaspedalstellung θ1 nicht „An“ ist, kehrt das Verfahren zum Schritt S130 zurück, sodass die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 vorübergehend gestoppt wird.
  • Anschließend startet die Steuereinheit 40 im Schritt S160 die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 neu. Der Schritt S160 ist ein Schritt zum Neustart der Zuführung des unverbrannten Brennstoffs F2 zum Abgasreinigungssystem 20, insbesondere zum Oxidationskatalysator 21.
  • Das heißt, der Ausdruck „vorübergehendes Stoppen“ im Schritt S130 bedeutet, dass die Regeneration nur dann vorübergehend gestoppt wird, wenn der Straßenzustand C2 zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, während das Abgasreinigungssystem 20 in den Schritten S10 bis S60 regeneriert wird. Ein solches vorübergehendes Zeitintervall Δt1 umfasst eine Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem die Gaspedalstellung θ1 im Schritt S150 Null wird, bis die Gaspedalstellung θ1 Null überschreitet. Alternativ, obwohl nicht im Schritt S150 dargestellt, kann das vorübergehende Zeitintervall Δt1 eine Zeitspanne bis zum Ablauf einer voreingestellten Zeit umfassen, von der angenommen wird, dass die Straßenzustand C2 zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird (die Zeitspanne ist eine Zeitspanne, die zur Behandlung des Falls bestimmt ist, dass der Straßenzustand C2 nicht zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, da das vorausfahrende Fahrzeug seine Geschwindigkeit erhöht oder Ähnliches).
  • Die Schritte S110 bis S160 werden ausgeführt, bis die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 gestoppt wird. Wird also die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 in den Schritten S10 bis S60 gestoppt, werden die Schritte S110 bis S160 zwangsweise beendet.
  • Während die Schritte S10 bis S60 und die Schritte S110 bis S160 ausgeführt werden, führt das Warmhalteprogramm die folgenden Schritte S210 bis S230 aus. Zunächst erfasst die Steuereinheit 40 im Schritt S210 mittels des Gaspedalstellungssensors 44 die Gaspedalstellung θ1. Anschließend bestimmt die Steuereinheit 40 im Schritt S220, ob die Gaspedalstellung θ1 „Aus“ geworden ist, d.h. ob ein Fahrer das Gaspedal 43 loslässt und damit die Gaspedalstellung θ1 Null geworden ist. Im Schritt S220 geht das Verfahren zum Schritt S230 über, wenn festgestellt wird, dass die Gaspedalstellung θ1 „Aus“ geworden ist. Wird dagegen festgestellt, dass die Gaspedalstellung θ1 nicht „Aus“ geworden ist, kehrt das Verfahren an seinen Anfang zurück.
  • Anschließend öffnet die Steuereinheit 40 im Schritt S230 das EGR-Ventil 33, um den EGR-Durchgang 31 zu öffnen. Im Schritt S230 wird das EGR-Ventil 33 bevorzugt in einem Grad geöffnet, der einem vollständig geöffneten Zustand (100%) oder einem im Wesentlichen geöffneten Zustand (70% bis 90%) entspricht. Wird also das EGR-Ventil 33 geöffnet, so wird das Abgas G1 mit einer niedrigen Temperatur im Aus-Zustand des Gaspedals als EGR-Gas G2 zurückgeführt. Dadurch wird vermieden, dass das Abgasreinigungssystem 20 gekühlt wird, da das Abgas G1 eine niedrige Temperatur hat, die sonst das Abgasreinigungssystem 20 erreicht hätte. Wenn der Schritt S230 abgeschlossen ist, kehrt das Verfahren zu seinem Anfang zurück.
  • 5 und 6 zeigen Korrelationen zwischen einer Fahrzeit eines Fahrzeugs mit dem darauf montierten Motor 10 und allen Parametern, wobei 5 einen Fall zeigt, bei dem das Fahrzeug auf einer bergab führenden Straße fährt, und 6 einen Fall, bei dem ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen θ3 auf einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils 33 und das Bezugszeichen T1 bezieht sich auf eine Temperatur des Sammelfilters 22. Außerdem wird in den Abbildungen angenommen, dass zu einem Zeitpunkt t0 die Schritte S10 bis S60 ausgeführt werden und damit die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 durchgeführt wird.
  • Wie in 5 dargestellt, werden zu einem Zeitpunkt t1 die Schritte S110 bis S130 ausgeführt und somit wird vorhergesagt, dass das Fahrzeug auf einer bergab führenden Straße fährt, bei welcher der Straßenzustand C2 zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird. Dadurch wird die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 vorübergehend gestoppt.
  • Ein Zeitpunkt t2, zu dem der Schritt S130 ausgeführt wird, ist vorzugsweise der Zeitpunkt, bei dem im Wesentlichen kein unverbrannter Kraftstoff F2 im Abgaskanal 19 vorhanden ist, wenn die Straßenzustand C2 tatsächlich zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb geworden ist. Insbesondere wird als ablaufende Zeit Δt2 ab dem Zeitpunkt t1, bei dem die Einspritzung von Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 17, der nicht zum Fahren beiträgt, gestoppt wird, bis zu dem Zeitpunkt t2, bei dem der Straßenzustand C2 zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, auf eine Zeitspanne eingestellt, bis ein Abgas G1, das zuletzt aus dem Zylinder 16 entnommen wird, den Abzweigpunkt zwischen dem Abgaskanal 19 und dem EGR-Kanal 31 passiert. In Bezug auf die verstrichene Zeit Δt2 ist es bevorzugt, dass Zeiträume, bis das zuletzt aus dem Zylinder 16 entnommene Abgas G1 den Abzweigpunkt zwischen dem Abgaskanal 19 und dem EGR-Kanal 31 passiert, durch Versuche oder Tests im Voraus erhalten werden und ein Mittelwert davon oder Ähnliches als ablaufende Zeit Δt2 eingestellt wird.
  • Anschließend, nachdem der Straßenzustand C2 zum Zeitpunkt t2 zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, wird das Gaspedal 43 von einem Fahrer zu einem Zeitpunkt t3 tatsächlich losgelassen und damit wird die Gaspedalstellung θ1 „Aus“. Zum Zeitpunkt t3 werden die Schritte S210 bis S230 ausgeführt.
  • Anschließend werden die Schritte S130 bis S150 während eines Zeitraums von einem Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t4 ausgeführt, d.h. von dem Zeitpunkt, an dem der Fahrer das Gaspedal 43 loslässt, bis zu einem Zeitpunkt, an dem das Gaspedal 43 vom Fahrer wieder gedrückt wird, sodass die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 vorübergehend gestoppt wird. Ferner werden gleichzeitig die Schritte S210 bis S230 ausgeführt, wodurch das Abgasreinigungssystem 20 warm gehalten wird.
  • Wenn der Fahrer dann das Gaspedal 43 zum Zeitpunkt t4 tatsächlich betätigt, werden die Schritte S150 und S160 ausgeführt, sodass die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 neu gestartet wird.
  • Wie in 6 gezeigt, werden zu einem Zeitpunkt t5 die Schritte S110 bis S130 ausgeführt und somit wird vorhergesagt, dass eine Beziehung zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird, d.h. das Fahrzeug und das vorausfahrende Fahrzeug nähern sich einander an, wenn das vorausfahrende Fahrzeug anhält oder abbremst. Dadurch wird die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 vorübergehend gestoppt.
  • Anschließend wird, wenn der Straßenzustand C2 zum Zeitpunkt t6 in den Aus-Zustand des Gaspedals Cb übergeht, das Gaspedal 43 tatsächlich vom Fahrer losgelassen und damit wird die Gaspedalstellung θ1 „Aus“. Zum Zeitpunkt t6 werden die Schritte S210 bis S230 ausgeführt.
  • Anschließend werden die Schritte S130 bis S150 während einer Zeitspanne vom Zeitpunkt t6 bis zum Zeitpunkt t7, d.h. eine Zeitspanne bis das Gaspedal 43 wieder durch den Fahrer betätigt wird, ausgeführt, sodass die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 vorübergehend gestoppt wird. Gleichzeitig werden auch die Schritte S210 bis S230 ausgeführt, wodurch das Abgasreinigungssystem 20 warm gehalten wird.
  • Wird dann eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs zum Zeitpunkt t7 erhöht und betätigt der Fahrer daher das Gaspedal 43 tatsächlich, so werden die Schritte S150 und S160 ausgeführt, sodass die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 wieder gestartet wird.
  • Eine Zeitspanne vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t4 in 5 und eine Zeitspanne vom Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t7 in 6 entspricht der Zeitspanne Δt1, in der die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 vorübergehend gestoppt wird.
  • Da die Steuerungen wie oben beschrieben ausgeführt werden, wird die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 vorübergehend gestoppt, wenn vorhergesagt wird, dass der Straßenzustand C2 zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird. Aufgrund eines solchen zeitweiligen Stoppens liegt kein überschüssiger unverbrannter Kraftstoff F2 wegen der Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 im Abgaskanal 19 vor, wenn der Straßenzustand C2 tatsächlich zum Aus-Zustand des Gaspedals Cb wird. So kann verhindert werden, dass der unverbrannte Kraftstoff F2 in das EGR-System 30 gelangt und somit Ablagerungen übermäßig im EGR-System 30 abgelagert werden. Dadurch kann ein Verstopfen des EGR-Kanals 31 oder des EGR-Kühlers 31 oder eine Fehlfunktion des EGR-Ventils 33 verhindert werden.
  • Zudem können, wenn die Gaspedalstellung θ1 „Aus“ wird, übermäßige Ablagerungen im EGR-System 30 vermieden werden, wenn die Steuerung zum Warmhalten des Abgasreinigungssystems 20 und das Öffnen des EGR-Ventils 33 kombiniert werden. Dabei ist es möglich, wenn die Gaspedalstellung θ1 „Aus“ wird, die Menge des Abgases G1 zu reduzieren, welches eine niedrige Temperatur hat und das Abgasreinigungssystem 20 erreicht, da das EGR-Ventil 33 geöffnet wird und das EGR-Gas G2 zurückgeführt wird. Daher kann das Abgasreinigungssystem 20 warm gehalten werden, selbst wenn das Gaspedal im „Aus“-Zustand ist und daher die Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder 16 gestoppt wird.
  • Selbst wenn also die Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 wieder gestartet wird, wenn die Gaspedalstellung θ1 „An“ und damit die Einspritzung des zum Fahren beitragenden Kraftstoffs F1 gestartet wird, wird eine Temperatur des Abgasreinigungssystems 20 ohne Absinken beibehalten. Dadurch können die Ablagerungen schnell verbrannt werden. Dadurch ist es möglich, die zur Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 erforderliche Menge an unverbranntem Kraftstoff F2 zu reduzieren, d.h. den unverbrannten Kraftstoff F2, der nicht zum Fahren beiträgt. Dies ist vorteilhaft für die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs.
  • 7 zeigt einen Motor 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Motor 10 umfasst zusätzlich zur Konfiguration von 1 ferner ein Einspritzventil 45 für unverbrannten Kraftstoff, das in einem Auslasskanal 19 angeordnet und zum Einspritzen von unverbranntem Kraftstoff F2 eingerichtet ist.
  • Das Einspritzventil 45 für unverbrannten Kraftstoff ist in einem Bereich des Abgaskanals 19 angeordnet, der in Strömungsrichtung eines Abgases G1 stromaufwärts von einem Abzweigpunkt zu einem EGR-Kanal 31 eines EGR-Systems 30 angeordnet ist. Hier kann das Einspritzventil 45 für unverbrannten Kraftstoff an beliebiger Stelle angeordnet sein, solange es sich stromaufwärts vor der Abzweigpunkt zum EGR-Kanal 31 befindet, und somit kann es auch innerhalb eines Abgaskrümmers 18 angeordnet werden.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist die Steuereinheit 40 dazu eingerichtet, eine Steuerung der Zufuhr von unverbranntem Kraftstoff F2 zum Abgasreinigungssystem 20 durchzuführen, wobei bei der Regenerationssteuerung der unverbrannte Kraftstoff F2 durch das Einspritzventil 45 für unverbrannten Kraftstoff in das Abgasreinigungssystem 20 eingespritzt wird, statt den unverbrannten Kraftstoff F2, der von dem vom Kraftstoffeinspritzventil 17 eingespritzten Kraftstoff nicht zum Fahren beiträgt, durch das Kraftstoffeinspritzventil 17 zuzuführen.
  • Da in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch ähnliche Steuerungen ausgeführt werden, ist es möglich, das Eintreten von überschüssigem unverbranntem Kraftstoff F2 in das EGR-System 30 durch Regeneration des Abgasreinigungssystems 20 im „Aus“-Zustand des Gaspedals zu verhindern.
  • Diese Anmeldung basiert auf der am 3. Dezember 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-236754 , deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Der Verbrennungsmotor und das Steuerungsverfahren dafür gemäß der vorliegenden Erfindung sind insofern nützlich, als es möglich ist zu verhindern, dass zu viel unverbrannter Kraftstoff in ein EGR-System gelangt, wenn ein Abgasreinigungssystem regeneriert wird und ein Gaspedal „Aus“ wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Motor
    11
    Ansaugkanal
    16
    Zylinder
    17
    Kraftstoffeinspritzventil
    19
    Abgaskanal
    20
    Abgasreinigungssystem
    30
    EGR-System
    40
    Steuereinheit
    41
    Differenzdrucksensor
    42
    Navigationssystem
    C1
    Reinigungszustand
    C2
    Straßenzustand
    Ca
    Verschlechterter Zustand
    Cb
    Aus-Zustand des Gaspedals
    F2
    Unverbrannter Kraftstoff
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2005058036 A [0008]
    • JP 2015236754 [0079]

Claims (6)

  1. Verbrennungsmotor umfassend: ein Kraftstoffeinspritzventil, das dazu eingerichtet ist, Kraftstoff in einen Zylinder einzuspritzen; ein Abgasreinigungssystem, das in einem Abgaskanal angeordnet und dazu eingerichtet ist, ein Abgas zu reinigen; ein EGR-System (Exhaust Gas Recirculation; Abgasrückführung), das von einer mittleren Position des Abgaskanals abgezweigt und mit einer mittleren Position eines Ansaugkanals verbunden und dazu eingerichtet ist, ein Abgas zu dem Zylinder zurückzuführen; eine Einrichtung zum Erfassen eines Reinigungszustands, die dazu eingerichtet ist, einen Reinigungszustand des Abgasreinigungssystems zu erfassen; eine Einrichtung zum Erfassen eines Straßenzustands, die dazu eingerichtet ist, einen Straßenzustand einer Straße zu erfassen, auf der ein Fahrzeug fahren soll; und eine Steuereinheit, die über Signalleitungen mit der Einrichtung zum Erfassen des Reinigungszustands, der Einrichtung zum Erfassen des Straßenzustands und dem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist: eine Regenerationssteuerung zum Überwachen des Reinigungszustands mittels des Einrichtung zum Erfassen des Reinigungszustands durchzuführen und unverbrannten Kraftstoff, das heißt Kraftstoff, der von dem vom Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoff nicht zum Fahren beiträgt, dem Abgasreinigungssystem zuzuführen, wenn der Reinigungszustand ein verschlechterter Zustand wird; und eine Steuerung zur Überwachung des Straßenzustands mittels der Einrichtung zum Erfassen des Straßenzustands durchführen und die Regenerationssteuerung stoppen, bevor der Straßenzustand tatsächlich zu einem Aus-Zustand des Gaspedals wird, in dem eine Gaspedalstellung eines Gaspedals „Aus“ wird.
  2. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: eine Gaspedalstellungs-Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Gaspedalstellung zu erfassen, wobei die Steuereinheit über eine Signalleitung mit der Gaspedalstellungs-Erfassungseinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Steuerung zur Überwachung der Gaspedalstellung mittels der Gaspedalstellungs-Erfassungseinheit auszuführen und ein EGR-Ventil zu öffnen, das in einem EGR-Kanal des EGR-Systems angeordnet ist, wenn die Gaspedalstellung „Aus“ wird.
  3. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Steuerung zum Neustart der Regenerationssteuerung auszuführen, wenn die Gaspedalstellung tatsächlich „Aus“ und dann wieder „An“ wird, nachdem die Regenerationssteuerung gestoppt wurde, bevor der Straßenzustand der Aus-Zustand des Gaspedals wurde.
  4. Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: ein Einspritzventil für unverbrannten Kraftstoff, das in einem Bereich des Abgaskanals angeordnet ist, der sich stromaufwärts eines Abzweigpunkts zu einem EGR-Kanal des EGR-Systems in einer Strömungsrichtung des Abgases befindet, wobei bei der Regenerationssteuerung die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Steuerung zum Zuführen von unverbranntem Kraftstoff zu dem Abgasreinigungssystem auszuführen, wobei der unverbrannte Kraftstoff durch das Einspritzventil für unverbrannten Kraftstoff eingespritzt wird, statt den unverbrannten Kraftstoff, d.h. den Kraftstoff, der von dem durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoff nicht zum Fahren beiträgt, durch das Kraftstoffeinspritzventil zuzuführen.
  5. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, bei dem ein in einem Abgaskanal angeordnetes Abgasreinigungssystem dazu eingerichtet ist, ein Abgas zu reinigen, und ein von einer mittleren Position des Abgaskanals abzweigendes und mit einer mittleren Position eines Ansaugkanals verbundenes EGR-System dazu eingerichtet ist, dass Abgas zu einem Zylinder zurückzuführen, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Erfassen eines Reinigungszustands des Abgasreinigungssystems; einen Schritt zum Bestimmen, ob der Reinigungszustand ein verschlechterter Zustand geworden ist oder nicht; einen Schritt zum Regenerieren des Abgasreinigungssystems durch Zuführen von unverbranntem Kraftstoff, der nicht zum Antrieb beiträgt, zu dem Abgasreinigungssystem, wenn festgestellt wird, dass der Reinigungszustand ein verschlechterter Zustand geworden ist; einen Schritt zum Erfassen des Straßenzustands einer Straße, auf der ein Fahrzeug fahren soll; einen Schritt zum Vorhersagen, ob der Straßenzustand ein Aus-Zustand des Gaspedals wird oder nicht, bei welchem eine Gaspedalstellung eines Gaspedals zu „Aus“ wird; und einen Schritt, bei dem der Schritt zum Regenerieren des Abgasreinigungssystems gestoppt wird, bevor der Straßenzustand tatsächlich zum Aus-Zustand des Gaspedals wird, wenn vorhergesagt wird, dass der Straßenzustand zum Aus-Zustand des Gaspedals wird.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, ferner umfassend: einen Schritt zum Erfassen einer Gaspedalstellung; einen Schritt zum Bestimmen, ob die Gaspedalstellung „Aus“ ist oder nicht; und einen Schritt zum Öffnen eines EGR-Ventils, das in einem EGR-Kanal des EGR-Systems angeordnet ist, wenn festgestellt wird, dass die Gaspedalstellung „Aus“ ist.
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