DE19957715A1

DE19957715A1 - Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19957715A1
Application number: DE19957715A
Authority: DE
Inventors: Jun Tahara; Toshihisa Sugiyama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2019-12-01
Also published as: DE19957715C2; FR2786529B1; FR2786529A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zum verlässlichen Reaktivieren eines Partikelfilters, wobei die Energieeffizienz in hohem Maße aufrechterhalten wird. Ein Maschinenbetriebsbereich wird in eine Vielzahl von Bereichen (I, II, III, IV, V) aufgeteilt, und unterschiedliche Reaktivierungseinrichtungen werden für den jeweiligen Bereich aus diesen Bereichen eingestellt. Ein Bereich (AFRQ), zu welchem der Maschinenbetriebszustand am häufigsten gehört, wird erhalten, und ein Bereich (ASLCT), in welchem ein Reaktivierungsverfahren mit einer kleineren Brennstoffverbrauchsrate als für das Reaktivierungsverfahren des Bereichs (AFRQ) eingestellt ist, wird ausgewählt. Ist eine Menge angesammelter Partikel (SP) größer als ein oberer Grenzwert (SPU), dann wird ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters beendet, wenn ein gegenwärtiger Betriebsbereich (DOCA) nicht mit dem ausgewählten Bereich (ASLCT) übereinstimmt. Ändert sich ein Betriebszustand, und stimmt der gegenwärtige Betriebsbereich (DOCA) mit dem ausgewählten Bereich (ASLCT) überein, dann wird der Partikelfilter mittels eines für den gegenwärtigen Bereich (DOCA) eingestellten Reaktivierungsverfahrens reaktiviert.

Description

GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Abgasausstoß- Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Eine große Menge von im wesentlichen aus Kohlenstoffen oder dergleichen bestehenden Partikeln ist im Abgas einer Brennkraftmaschine enthalten. Zum Sammeln dieser Partikel und zum Verhindern eines Ausstoßes in die Atmosphäre weist eine bekannte Brennkraftmaschine einen Partikelfilter auf, der in der Maschinenabgasanlage angeordnet ist. Wird eine Maschinenbetriebszeit verlängert, dann steigt eine Menge von angesammelten Partikel im Partikelfilter an und es vergrößert sich ein Gegendruck der Maschine. Es ist daher erforderlich, die angesammelten Partikel zu entfernen, d. h. den Partikelfilter zu reaktivieren, bevor der Gegendruck der Maschine größer als ein zulässiger maximaler Druck wird. Als Verfahren zur Reaktivierung eines derartigen Partikelfilters ist eine Abgasausstoß-Steuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher ein Brenner in der Maschinenabgasanlage stromauf des Partikelfilters angeordnet ist, und es wird eine Temperatur des in den Partikelfilter strömenden Abgases vergrößert, so dass hierdurch die Partikel verbrennen (Bezugnahme auf die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 60-47937).

Zusätzlich zur Verwendung eines derartigen Brenners und zur Vergrößerung der Temperatur des in den Partikelfilter einströmenden Abgases wurden unterschiedliche Verfahren vorgeschlagen einschließlich eines Verfahrens zur Verzögerung einer Hauptbrennstoffeinspritzperiode in einer Dieselmaschine und eines Verfahrens zur Vergrößerung einer Gasmenge bei einer Abgasrückführung (Exhaust Gas Recirculation, EGR) in erheblichem Umfang über den normalen Betrieb hinaus.

Wird ein Brenner verwendet, dann kann die Temperatur verlässlich auf eine Temperatur erhöht werden, die zur Reaktivierung des Partikelfilters erforderlich ist, auch wenn die Temperatur des in den Partikelfilter einströmenden Abgases relativ niedrig ist. Es ist jedoch Brennstoff für einen Brenner erforderlich, auch wenn die Temperatur des in den Partikelfilter einströmenden Abgases relativ hoch ist.

Andererseits kann in dem Verfahren zur Verzögerung der Hauptbrennstoffeinspritzperiode, wenn die Temperatur des in einen Partikelfilter einströmenden Abgases niedrig ist, die Temperatur des Partikelfilters nicht auf eine erforderliche Temperatur vergrößert werden, wobei jedoch eine Brennstoffverbrauchsrate nicht so stark ansteigt. Daher gibt es beispielsweise sowohl ein Reaktivierungsverfahren unter Verwendung eines Brenners und ein Reaktivierungsverfahren unter Verwendung der Verzögerungssteuerung einer Hauptbrennstoffeinspritzperiode. Ist die Temperatur des in den Partikelfilter einströmenden Abgases niedrig, dann wird der Partikelfilter mittels des Reaktivierungsverfahrens unter Verwendung des Brenners reaktiviert. Ist die Temperatur des in den Partikelfilter einströmenden Abgases hoch, dann wird eine Brennstoffverbrauchsrate vermindert mittels des Reaktivierungsverfahren unter Verwendung einer Verzögerungssteuerung der Hauptbrennstoffeinspritzperiode, so dass es hierbei möglich ist, den Partikelfilter in verlässlicher Weise zu reaktivieren.

Somit steht eine Vielzahl von Reaktivierungsverfahren zur Verfügung, und diese Reaktivierungsverfahren werden in selektiver Weise verwendet, wodurch es möglich ist, den Partikelfilter in verlässlicher Weise zu reaktivieren, wobei in hohem Maße ein wirtschaftlicher Energieeinsatz erhalten wird. Derzeit gibt es jedoch keine Offenbarung eines derartigen technischen Konzepts.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Zur Lösung des vorstehend angegebenen Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ständig eine Reaktivierungseinrichtung zu verwenden, die erforderlich ist zum verlässlichen Reaktivieren eines Partikelfilters, wobei die Energieeffizienz in hohem Maße aufrecht erhalten wird.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt mit einem in einer Abgasanlage der Maschine angeordneten Partikelfilter zum Sammeln der im Abgas enthaltenen Partikel, wobei eine Vielzahl von Partikelfilterreaktivierungseinrichtungen vorgesehen ist, und zumindest eine aus der Vielzahl der Reaktivierungseinrichtungen auf der Basis eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine zur Reaktivierung von Partikelfiltern ausgewählt wird. Auf diese Weise ist es möglich, immer eine Reaktivierungseinrichtung, die zum verlässlichen Reaktivieren von Partikelfiltern erforderlich ist, zu verwenden, wobei die Energieeffizienz in hohem Maße aufrechterhalten wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 ist eine Gesamtansicht einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Darstellung von Bereichen I bis V zur Durchführung einer Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters;

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des Partikelfilter-Reaktivierungsablaufs;

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung eines Auswahlbereichs ASLCT;

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer Markierungssteuerung;

Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer Markierungssteuerung;

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters;

Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters;

Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Wirkungsweise der Bewertungsbedingungen zum Starten der Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters;

Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Wirkungsweise von Bewertungsbedingungen zum Beenden der Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters;

Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Wirkungsweise zur Bestimmung jeder Betriebsvariablen bei der Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters;

Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs des Korrigierens einer vergrößerten Abgasrückführungs-Gasmenge bei der Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters;

Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Wirkungsweise der Einstellung einer Abgasrückführungs- Gasmenge bei der Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters; und

Fig. 14 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Steuerungskorrekturbetriebs einer Maschinenansaugluftmenge bei der Reaktivierungssteuerung des Partikelfilters.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel der Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einer Dieselmaschine. Die Erfindung ist anwendbar bei einer fremdgezündeten Maschine im Unterschied zur Dieselmaschine.

Ein Hauptmotorblock umfasst vier Luftzylinder #1, #2, #3 und #4. Jeder Luftzylinder ist mit einem Ausgleichsbehälter mittels eines entsprechenden Ansaugluftverzweigungsrohrs 2 verbunden. Der Ausgleichsbehälter ist mit einem Ausgangsbereich eines Kompressors 6c eines Aufladers (beispielsweise eines Abgasturboladers) mittels eines Luftansaugkanals 4 und eines Zwischenkühlers 5 verbunden. Ein Eingangsbereich des Kompressors 6c ist mit einem Luftreiniger 8 über ein Ansaugrohr 7 verbunden. Eine Luftansaugdrosselklappe 10, die mittels eines Betätigungsglieds 9 angetrieben wird, ist innerhalb des Luftansaugkanals 4 zwischen dem Ausgleichsbehälter 3 und dem Zwischenkühler 5 angeordnet. Ferner weist jeder Luftzylinder ein Brennstoffeinspritzventil 11 zum direkten Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkammer auf. Jedes Brennstoffeinspritzventil 11 ist mit einer Brennstoffpumpe verbunden, die in der Lage ist, die Brennstoffeinspritzmenge über eine gemeinsame Brennstoffdrucksammelkammer 12 zu steuern. In einer Brennstoffpumpe 13 wird die Einspritzmenge derart gesteuert, dass der Brennstoffdruck in der Brennstoffdrucksammelkammer 12 einen Sollbrennstoffdruck annimmt.

Ein entsprechender Abzweigbereich 15 eines Abgaskrümmers 14 ist mit jedem Luftzylinder verbunden, und ein Partikelfilter 16 ist in jedem Abzweigbereich 15 angeordnet. Weitere Teile des Abgaskrümmers 14 sind mit einem Eingangsbereich einer Abgasturbine 6t eines Abgasturboladers 6 verbunden; ein Eingangsbereich der Abgasturbine 6t ist mit einem Gehäuse 20, das einen NOx-Absorber 19 enthält, mittels eines Abgasrohrs 18 verbunden; und das Gehäuse 20 ist mit einem Abgasrohr 21 verbunden. Des weiteren wird in dem Abgasrohr 18 zwischen der Abgasturbine 6t und dem NOx (Stickoxide) absorbierenden Mittel 19 ein reduzierendes Mittel in Richtung der Abgasströmung stromauf eingespritzt, und ein Reduktionsmittelzuführungsventil 22 zum Zuführen eines Reduktionsmittels zu dem NOx-Absorber 19 ist vorgesehen. Dieses Reduktionsmittelzuführungsventil 22 ist mit der Brennstoffdrucksammelkammer 12 verbunden. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen wird ein Maschinenbrennstoff (Kohlenwasserstoffe) als Reduktionsmittel verwendet. Das Reduktionsmittel umfasst beispielsweise Kohlenwasserstoffe wie Gasolin, Iso-Oktan, Hexan, Heptan, Leichtöl, Kerosin, Butan und Propan, Wasserstoff, Ammoniak und Harnstoff.

Ferner sind der Abgaskrümmer 14 stromab des Partikelfilters 16 und der Luftansaugkanal 4 auf der stromab liegenden Seite der Luftansaugdrosselklappe 10 miteinander über einen Abgasrückführungs(nachstehend als EGR bezeichnet)durchlass 23 verbunden, und ein EGR-Steuerungsventil 25, das mittels eines Betätigungsglieds 24 angetrieben wird, ist innerhalb des EGR- Durchlasses 23 angeordnet. Wird somit der EGR-Durchlass 23 weiter stromauf als das Reduktionsmittelzuführungsventil 22 angeordnet, dann wird ein vom Reduktionsmittelzuführungsventil 22 zugeführter sekundärer Brennstoff daran gehindert, zusammen mit dem EGR-Gas zum Maschinenansaugluftdurchlass rückgeführt zu werden.

Ferner ist innerhalb des Abgasrohrs 18 zwischen der Abgasturbine 6t und dem Reduktionsmittelzuführungsventil 22 ein Abgasdrosselventil 26 angeordnet, die mittels eines Betätigungsglieds 27 angetrieben wird. Das Abgasdrosselventil 26 wird in vollständig geöffneten Zustand gehalten.

Eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 30 besteht aus Digitalcomputern und umfasst ein ROM (Nur-Lesespeicher) 32, der mittels eines bidirektionalen Busses 31 verbunden ist; ein RAM (Schreib/Lesespeicher) 33, eine CPU (Mikroprozessor) 34; ein B-RAM (Sicherungs-RAM), das ständig mit einer Leistungsquelle verbunden ist; einen Eingabebereich 36; und einen Ausgabebereich 37. Ein Strömungsmengensensor 38 zur Erfassung einer Strömungsmenge der Ansaugluft ist in einem Luftansaugrohr 7 angeordnet. In einer Brennstoffdrucksammelkammer 12 ist ein Brennstoffdrucksensor 39 zur Erzeugung einer Ausgangsspannung proportional zum Brennstoffdruck in der Brennstoffdrucksammelkammer 12 angeordnet. Ein Temperatursensor 40a zur Erzeugung einer Ausgangsspannung zur Angabe einer Temperatur TPF des Partikelfilters 16 (eine Ausgangsspannung proportional zu einer Temperatur des in einen Partikelfilter 16 einströmenden Abgases) ist in einem Verzweigungsbereich 15 des Abgaskrümmers 14 stromauf des Partikelfilters 16 angeordnet. Ein Temperatursensor 40b zum Erzeugen einer Ausgangsspannung zur Angabe einer Temperatur TNA eines NOx-Absorbers 19 (eine Ausgangsspannung proportional zu einer Temperatur des in den NOx-Absorber 19 einströmenden Abgases) ist an einem Abgasrohr 21 stromab des NOx-Absorbers 19 angeordnet. Ein Schrittgrößensensor 41 erzeugt eine Ausgangsspannung proportional zu einer Beschleunigungspedalschrittgröße DEP. Ein Luftströmungsmesser 51 ist in einem Maschinenluftansaugdurchlass angeordnet und erzeugt eine Ausgangsspannung entsprechend der Luftansaugströmungsmenge Ga. Die Ausgangsspannung dieser Sensoren 38, 39, 40a, 40b, 41 und 51 werden jeweils in einen Eingabebereich 36 über entsprechende AD-Wandler 42 eingegeben. Ferner ist ein Drehgeschwindigkeitssensor 43 zum Erzeugen eines Ausgangspulses entsprechend einer Maschinendrehgeschwindigkeit mit dem Eingangsbereich 36 verbunden. Ein Ausgabebereich 37 ist mit jedem Brennstoffeinspritzventil 7, Betätigungsgliedern 9, 24 und 27, einer Brennstoffpumpe 13 und einem Reduktionsmittelzuführungsventil 22 jeweils über entsprechende Ansteuerungsschaltungen 44 verbunden.

Der NOx-Absorber 19 weist beispielsweise Aluminium als Träger auf. Der Träger trägt zumindest eines der ausgewählten Elemente von Alkalimetallen wie Kalium K, Natrium Na, Lithium Li und Cäsium Cs, Erdalkalimetalle wie Barium Ba und Calcium Ca, und seltene Erdenmetalle wie Lanthanium La und Yttrium Y, sowie Edelmetalle wie Platin Pt, Palladium Pd, Rhodium Rh und Iridium Ir. Wird ein Verhältnis einer gesamten Luftmenge, die in ein Reduktionsmittel zugeführt wird für eine in eine Abgasanlage, eine Brennkammer und einen Luftansaugdurchlass weiter stromauf als eine Position in der Maschinenabgasanlage gesamte zugeführte Verbrennungsmenge als ein Luft- Brennstoffverhältnis des Abgases zur Verteilung in dieser Position bezeichnet, dann absorbiert der NOx-Absorber 19 NOx, wenn das Luft-Brennstoffverhältnis der Abgaseinströmung mager ist. Wird die Sauerstoffkonzentration in der Abgaseinströmung vermindert, dann wird ein NOx-Absorptions- und -entladevorgang zur Entladung von absorbierten NOx durchgeführt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Luft- Brennstoffverhältnis eines Luft-Brennstoffgemischs zur Verbrennung durch jeden Zylinder auf einen mageren Wert aufrecht erhalten während eines normalen Betriebs, so dass daher NOx im Abgas, das vom Zylinder ausgestoßen wird, während des normalen Betriebs durch den NOx-Absorber 19 absorbiert wird.

Die NOx-Absorptionsfähigkeit des NOx-Absorbers 19 ist jedoch begrenzt, und erfordert eine Beseitigung von NOx vom NOx- Absorber 19, bevor die Absorptionsfähigkeit gesättigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Reduktionsmittel zeitweilig mittels des Reduktionsmittelszuführungsventils 22 dem NOx-Absorber 19 zugeführt, wenn eine erhaltene NOx- Absorptionsmenge des NOx-Absorbers 19 größer als eine vorbestimmte eingestellte Menge ist, so dass NOx in dem NOx- Absorber 19 entladen und reduziert wird.

Das von der Maschine ausgestoßene Abgas beinhaltet Partikel bestehend aus Ruß, Kohlenstoff, löslichen organischen Fraktionen (SOF), Sulfaten und dergleichen und diese Partikel werden durch den Partikelfilter 16 gesammelt. Nimmt jedoch die Menge der angesammelten Partikel im Partikelfilter 16 zu, dann wird der Gegendruck vergrößert. Es ist daher erforderlich, die Partikel vom Partikelfilter 16 zu entfernen, d. h. einen Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 durchzuführen, bevor der Gegendruck vergrößert wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Partikelfilter 16 reaktiviert, wenn die erhaltene Menge an gesammelten Partikeln durch den Partikelfilter 16 größer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert ist. Nachstehend wird ein Verfahren zur Reaktivierung des Partikelfilters 16 im einzelnen beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in Fig. 2A wird ein Maschinenbetriebszustandsbereich, der definiert ist durch die Schrittgröße DEP und die Maschinendrehgeschwindigkeit NE zur Darstellung einer Maschinenbelastung in fünf Bereiche I, II, III, IV und V aufgeteilt.

In einem Bereich I ist eine Temperatur des in den Partikelfilter 16 einströmenden Abgases sehr hoch. Ist somit kein Temperaturerhöhungsbetrieb von außerhalb durchzuführen, dann wird die Temperatur des Partikelfilters 16 größer als die Zündtemperatur der Partikel. Die Partikel beginnen somit mit einer natürlichen Verbrennung, wodurch auf natürliche Weise der Partikelfilter 16 reaktiviert wird. Daher wird das natürliche Reaktivierungsverfahren, in welchem der Partikelfilter 16 in natürlicher Weise reaktiviert wird als erstes Reaktivierungsverfahren bezeichnet.

In einem weiteren Bereich, der nicht Bereich I ist, wird der Partikelfilter 16 nicht in natürlicher Weise reaktiviert, wodurch es erforderlich ist, den Filter zwangsweise zu reaktivieren. Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden das zweite bis vierte zwangsweise Reaktivierungsverfahren bereitgestellt zum zwangsweisen Reaktivieren des Partikelfilters 16.

Das zweite Reaktivierungsverfahren ist ein Verfahren zur erheblichen Verzögerung der Hauptbrennstoffeinspritzperiode gegenüber dem normalen Betrieb. Wird die Hauptbrennstoffeinspritzperiode erheblich gegenüber dem normalen Betrieb verzögert, dann erhöht sich die Temperatur des aus der Brennkammer ausgestoßenen Abgases. Daher wird die Temperatur des in den Partikelfilter 16 einströmenden Abgases vergrößert, wodurch es möglich ist, den Partikelfilter 16 zu reaktivieren.

Ein drittes Reaktivierungsverfahren ist ein Verfahren zur Vergrößerung des Öffnungsgrads DEGR eines EGR- Steuerungsventils 25 in erheblichem Umfang gegenüber dem normalen Betrieb, während die Sekundärbrennstoffeinspritzung durchgeführt wird. Zusätzlich zur Hauptbrennstoffeinspritzung, die in der Nähe des oberen Totpunkts durchgeführt wird, wird bei der Sekundärbrennstoffeinspritzung, d. h. der Durchführung der Sekundärbrennstoffeinspritzung mittels eines Brennstoffeinspritzventils 7 während eines Expansionsvorgangs oder eines Luftausstoßvorgangs die Temperatur des Partikelfilters 16 vergrößert. Zu diesem Zeitpunkt, wenn ein vergrößerter Öffnungsgrad DEGR des EGR-Steuerungsventils 25 die EGR-Gasmenge vergrößert, wird ferner eine Menge frischer, der Brennkammer zuzuführender Luft vermindert. Das EGR-Gas ist so heiß, dass die Temperatur des in den Partikelfilter 16 einströmenden Abgases auf einfache Weise erhöht werden kann.

Die Verbrennung infolge einer Sekundärbrennstoffeinspritzung trägt kaum zur Maschinenausgangsleistung bei.

Ein viertes Reaktivierungsverfahren ist ein Verfahren zur Verminderung eines Öffnungsgrads DEX eines Abgasdrosselventils 27 in höherem Maß als während eines normalen Betriebs, während eine Sekundärbrennstoffeinspritzung durchgeführt wird. Wird die Sekundärbrennstoffeinspritzung durchgeführt, dann wird die Temperatur des in den Partikelfilter 16 einströmenden Abgases in der vorstehend beschriebenen Weise vergrößert. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der verminderte Öffnungsgrad DEX des Abgasdrosselventils 27 eine in den Partikelfilter 16 einströmende Abgasmenge vermindert, wird ferner eine Strömungsrate des zu erhitzenden Abgases vermindert. Daher kann die Temperatur des in den Partikelfilter 16 einströmenden Abgases leichter erhöht werden. Hierbei kann anstelle des Abgasdrosselventils 27 die Ansaugluftdrosselklappe 10 oder ein Öffnungsgrad von sowohl der Ansaugluftdrosselklappe 10 als auch des Abgasdrosselventils 27 angepasst werden.

In dem zweiten Reaktivierungsverfahren ist es erforderlich, die Hauptbrennstoffeinspritzmenge zu vergrößern, so dass keine Verminderung des Maschinenausgangsdrehmoments bewirkt wird. Die vergrößerte Menge ist klein, wobei jedoch der Verzögerungsgrad der Hauptbrennstoffeinspritzperiode begrenzt ist, so dass die Temperatur des Partikelfilters 16 nicht wesentlich und schnell erhöht werden kann. Bei dem dritten Reaktivierungsverfahren wird zusätzlicher Brennstoff für die Sekundärbrennstoffeinspritzung verbraucht, wobei jedoch die Temperatur des Partikelfilters 16 erheblich und schnell erhöht werden kann. Bei dem vierten Reaktivierungsverfahren ist es erforderlich, die Hauptbrennstoffeinspritzmenge zu vergrößern, um nicht ein vermindertes Maschinenausgangsdrehmoment zu bewirken. Eine Strömungsrate des zu erhitzenden Abgases ist jedoch vermindert, so dass die Temperatur des Partikelfilters 16 erheblich und schneller erhöht werden kann als bei dem dritten Reaktivierungsverfahren. Daher ist die Brennstoffverbrauchsrate in den jeweiligen Reaktivierungsverfahren die geringste im ersten Reaktivierungsverfahren, und wird erheblich im zweiten, dritten und vierten Reaktivierungsverfahren in dieser Reihenfolge vergrößert. Hierbei ist der Temperaturerhöhungsbetrieb das wichtigste im vierten Reaktivierungsverfahren, und ist im dritten und zweiten Reaktivierungsverfahren in dieser Reihenfolge geringer.

Bezüglich der Brennstoffverbrauchsrate ist die Verwendung des zweiten Reaktivierungsverfahrens das vorteilhafteste. In den Bereichen III und IV kann jedoch die Temperatur des Partikelfilters 16 nicht in ausreichender Weise vergrößert werden, da die Temperatur des in den Partikelfilter 16 einströmenden Abgases niedrig ist, wenn das zweite Reaktivierungsverfahren verwendet wird. In gleicher Weise kann bei der Verwendung des dritten Reaktivierungsverfahrens im Bereich IV die Temperatur des Partikelfilters 16 nicht in ausreichender Weise vergrößert werden. Wird das vierte Reaktivierungsverfahren im Bereich III verwendet, dann steigt die Brennstoffverbrauchsrate an. Das zweite Reaktivierungsverfahren wird in dem Bereich II verwendet, das dritte Reaktivierungsverfahren wird im Bereich III verwendet und das vierte Reaktivierungsverfahren wird im Bereich IV verwendet. Eine Korrelation zwischen jedem Bereich und dem Reaktivierungsverfahren ist in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.

TABELLE 1

In einem Bereich V ist die Temperatur des in den Partikelfilter 16 einströmenden Abgases sehr niedrig. Es ist daher sehr schwierig, den Partikelfilter 16 zu reaktivieren. Im Bereich IV ist eine Reaktivierung des Partikelfilters 16 ausgesetzt. Es ist wünschenswert, ein Partikelfilter- Reaktivierungsverfahren auszuwählen entsprechend dem Bereich (Bereich I bis V), zu dem der Maschinenbetriebszustand am häufigsten gehört.

Gehört beispielsweise ein Maschinenbetriebszustand in einem Fall häufig zum Bereich II, dann wird angenommen, dass eine gesammelte Partikelmenge größer als ein oberer Grenzwert ist, wenn der Maschinenbetriebszustand zu dem Bereich IV übergeht. Wird der Partikelfilter 16 mittels des vierten Reaktivierungsverfahren reaktiviert, dann tritt hierbei eine Vergrößerung der Brennstoffverbrauchsrate auf, wobei dies nicht wünschenswert ist. Zu diesem Zeitpunkt wird daher ein Reaktivierungsvorgang des Partikelfilters ausgesetzt. Geht sodann der Maschinenbetriebszustand (zurück) zu dem Bereich II über, dann kann die Brennstoffverbrauchsrate in erheblichem Maß vermindert werden unter Verwendung des zweiten Reaktivierungsverfahrens. Zusätzlich kann die Brennstoffverbrauchsrate weiter erheblich vermindert werden, wenn ein Versuch unternommen wird, den Partikelfilter unter Verwendung des ersten Reaktivierungsverfahrens zu reaktivieren, nachdem der Maschinenbetriebszustand zu dem Bereich I übergegangen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Bereich AFRQ, zu welchem der Maschinenbetriebszustand häufig gehört, aus den Bereichen I bis IV auf der Basis der Maschinenbetriebszustandsgeschichte erhalten, und dieser Bereich AFRQ und ein Bereich, in welchem ein Reaktivierungsverfahren mit einer Brennstoffverbrauchsrate kleiner als diejenige, die für diesen Bereich eingestellt ist, wird ausgewählt (nachstehend wird dieser Bereich als Auswahlbereich ASLCT bezeichnet). Nimmt eine Menge gesammelter Partikel einen größeren Wert als den oberen Grenzwert an, wenn der Maschinenbetriebszustand nicht zu dem ausgewählten Bereich ASLCT gehört, dann wird das Reaktivierungsverfahren für den Partikelfilter 16 ausgesetzt. Ist sodann der Maschinenbetriebszustand zu dem Auswahlbereich ASLCT übergegangen, dann wird der Partikelfilter 16 reaktiviert mittels des für einen Bereich eingestellten Reaktivierungsverfahrens, zu dem der Maschinenbetriebszustand gehört.

Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Bereich AFRQ, zu welchem der Maschinenbetriebszustand am häufigsten gehört, und den Auswahlbereich ASLCT.

TABELLE 2

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, wenn der Bereich AFRQ, zu welchem der Maschinenbetriebszustand am häufigsten gehört, der Bereich II ist (wenn es sich bei den Auswahlbereichen ASLCT um die Bereich I und II handelt). In der Figur bezeichnet EIN die Durchführung eines Reaktivierungsablaufs des Partikelfilters 16 mit jedem Reaktivierungsverfahren; und AUS bezeichnet die Beendigung der vorstehend angegebenen Abläufe.

Zuerst wird angenommen, dass eine Menge an gesammelter Partikel SP größer als der obere Grenzwert SPU zu einer Zeit "a" ist. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Bereich DOCA, zu dem der Maschinenbetriebszustand gehört, der Bereich IV, und der Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 wird nicht durchgeführt. Geht der Bereich DOCA zu dem Bereich DOCA zum Zeitpunkt "b" über, dann wird ein Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 mittels des zweiten Reaktivierungsverfahrens gestartet. Nach dem weiteren Zeitablauf, wenn der Bereich DOCA zu dem Bereich I zum Zeitpunkt "c" übergeht, wird das zweite Reaktivierungsverfahren beendet, und es wird das erste Reaktivierungsverfahren durchgeführt. Wenn der Bereich DOCA erneut zu dem Bereich II zum Zeitpunkt "d" übergeht, dann wird das zweite Reaktivierungsverfahren erneut durchgeführt. Erreicht eine Menge der gesammelten Partikel SP den unteren Grenzwert SPL zu einer Zeit "e", dann wird das zweite Reaktivierungsverfahren beendet, und der Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 ist vollendet.

In dem Fall, dass der Bereich DOCA zu dem Bereich III übergeht (d. h. außerhalb des Auswahlbereichs ASLCT), wenn zu einer Zeit "f" der Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 durchgeführt wird, auch wenn die Menge der gesammelten Partikel SP größer als der untere Grenzwert SPL ist, wird der Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 beendet.

Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Auswahlbereich ASLCT bestimmt auf der Basis der Maschinenbetriebszustandgeschichte. Gehört der Maschinenbetriebszustand zu dem Auswahlbereich ASLCT, dann wird der Partikelfilter 16 reaktiviert. Die Partikelfilter werden hierbei in den Bereichen I bis IV jeweils reaktiviert. Daher wird zumindest eines aus einer Vielzahl von Reaktivierungsverfahren ausgewählt auf der Basis der Maschinenbetriebszustandgeschichte, und es wird der Partikelfilter 16 reaktiviert. Soweit die Menge gesammelter Partikel größer als der obere Grenzwert SPU ist, wird ferner die Reaktivierung des Partikelfilters 16 jedesmal dann gestartet, wenn der Maschinenbetriebszustand zu dem Auswahlbereich ASLCT gehört. Daher wird eine Periode, zu der der Partikelfilter 16 zu reaktivieren ist, auf der Basis der Maschinenbetriebszustandgeschichte bestimmt.

Ferner ist es wie bei dem vierten Reaktivierungsverfahren beispielsweise nicht wünschenswert, eine große Menge von Partikeln zu einer Zeit unter Verwendung des Reaktivierungsverfahrens mit einer großen Brennstoffverbrauchsrate zu entfernen. Wird ferner der obere Grenzwert SPU vermindert, dann kann eine zu entfernende Partikelmenge in einem Reaktivierungsvorgang vermindert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der obere Grenzwert SPU niedriger bestimmt als wenn die Brennstoffverbrauchsrate klein ist, wenn ein Reaktivierungsverfahren mit einer großen Brennstoffverbrauchsrate durchgeführt wird. Im Ergebnis wird eine zu entfernende Partikelmenge in einem Reaktivierungsvorgang vermindert.

Der obere Grenzwert SPU ist am kleinsten, wenn der Bereich AFRQ, zu welchem der Maschinenbetriebszustand am häufigsten gehört, der Bereich IV ist. Der obere Grenzwert SPU wird größer in der Reihenfolge, wie sich der Bereich AFRQ vom Bereich III zu dem Bereich I ändert.

Fig. 4 zeigt eine Routine zur Bestimmung des Auswahlbereichs ASLCT. Die Routine wird in vorbestimmten Zeitintervallen entsprechend jeweiligen Interrupts durchgeführt.

Zuerst wird in Schritt 50 ein Bereich DOCA unter Verwendung eines in Fig. 2A gezeigten Kennfelds bestimmt, zu welchem der Maschinenbetriebszustand gehört. In Schritt 51 wird bestimmt, ob der gegenwärtige Bereich DOCA der gleiche Bereich wie Bereich AOLD im vorherigen Ablaufzyklus ist. Gilt DOCA = AOLD, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 52, und es wird ein Zählwert CA zur Angabe einer Zeit, in der ein Bereich, zu dem der Maschinenbetriebszustand gehört, in gleicher Weise aufrecht erhalten wird, um eins hochgezählt. Sodann erfolgt ein Übergang von Schritt 52 zu Schritt 56. Gilt im Vergleich dazu DOCA ≠ AOLD in Schritt 51, d. h. wenn der gegenwärtige Bereich DOAC zu dem vorherigen Bereich AOLD übergegangen ist, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 53 und es wird bestimmt, ob der Zählwert CA größer als ein bestimmter Wert CAT ist oder nicht. Gilt CA ≦ CAT, dann erfolgt ein Sprung zu Schritt 55. Gilt CA < CAT, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 54 und eine Frequenz S(AOLD) des Bereichs AOLD wird um eins hochgezählt. In diesem Fall zeigt der Zählwert CA eine Zeit an, zu der der Maschinenbetriebszustand in AOLD verbleibt. Wird der Maschinenbetriebszustand in AOLD aufrecht erhalten während einer vorbestimmten Zeitdauer oder länger, dann wird die Frequenz S(AOLD) vergrößert. Im nachfolgenden Schritt 55 wird der Zählwert CA gelöscht.

In Schritt 56 wird der gegenwärtige Bereich DOCA als AOLD gespeichert. Im nachfolgenden Schritt 57 ist die größte der Frequenzen S(i) (i = I, II, III und IV) der Wert AFRQ. Im nachfolgenden Schritt 58 wird der Auswahlbereich ASLCT auf der Basis von AFRQ bestimmt.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Routine zur Durchführung einer Markierungssteuerung gezeigt. Die Routine wird mittels eines Interrupts nach jeder vorbestimmten Zeit DLT durchgeführt.

In Schritt 60 wird ein Bereich DOCA, zu welchem der gegenwärtige Maschinenbetriebszustand gehört, unter Verwendung des in Fig. 2A gezeigten Kennfelds bestimmt. In Schritt 61 wird bestimmt, ob der gegenwärtige Bereich DOCA der Bereich I ist oder nicht.

Ist der Bereich DOCA nicht der Bereich I (DOCA ≠ "I"), dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 62. In Schritt 62 wird bestimmt, ob eine Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR gesetzt ist oder nicht. Die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR wird gesetzt, wenn der Partikelfilter 16 zwangsläufig reaktiviert werden soll unter Verwendung des zweiten bis vierten Reaktivierungsverfahrens (XCR = "1"), und andernfalls wird die Marke rückgesetzt (XCR = "0"). Wird die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR rückgesetzt, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 63, und es wird bestimmt, ob eine Reaktivierungsanforderungsmarke XRD gesetzt ist oder nicht. Die Reaktivierungsanforderungsmarke XRD wird gesetzt, wenn der Partikelfilter 16 reaktiviert werden soll (XRD = "1"), und andernfalls wird die Marke rückgesetzt (XRD = "0"). Wird die Reaktivierungsanforderungsmarke XRD rückgesetzt, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 64, und die Partikelmenge dCP, die mittels des Partikelfilters 16 je Zeiteinheit gesammelt werden soll, wird berechnet. Die Partikelmenge dCP wird beispielsweise im voraus in einem ROM 32 als Funktion einer Vielzahl von Größen wie der mittels eines Brennstoffeinspritzventils 11 eingespritzten Brennstoffmenge, einer Ansaugluftströmungsrate Ga, einer Maschinendrehgeschwindigkeit NE und einer Partikelsammelfähigkeit des Partikelfilters 16. Im nachfolgenden Schritt 65 wird ein Produkt (dCP × DLT) eines Interruptzeitintervalls DLT und dem Wert dCP dieser Routine multipliziert, wobei die Menge der gesammelten Partikel SP des Partikelfilters 16 berechnet wird (SP = SP + dCP × DLT). In Schritt 66 wird der obere Grenzwert SPU berechnet auf der Basis des Bereichs AFRQ, zu welchem der Maschinenbetriebszustand am häufigsten gehört. Im Schritt 67 wird bestimmt, ob die Menge der gesammelten Partikel SP größer als der obere Grenzwert SPU ist oder nicht. Gilt SP ≦ SPU, dann wird der Ablaufzyklus beendet. Gilt SP < SPU, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 68, und die Reaktivierungsanforderungsmarke XRD wird gesetzt.

Wurde in Schritt 63 die Reaktivierungsanforderungsmarke XRD gesetzt, dann erfolgt ein Übergang von Schritt 63 zu Schritt 69 und es wird bestimmt, ob der gegenwärtige Bereich DOCA mit dem Auswahlbereich ASLCT übereinstimmt oder nicht. Gilt DOCA ≠ ASLCT, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 70, und die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR wird rückgesetzt. Dies bedeutet, dass ein Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 abgeschaltet wird. Es erfolgt sodann ein Übergang zu Schritt 64, und es wird ein zusätzlicher Ablauf bezüglich der Menge der gesammelten Partikel SP durchgeführt. Gilt demgegenüber DOCA = ASLCT im Schritt 69, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 61, und die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR wird gesetzt. Somit wird der Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 gestartet.

Wird die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR in Schritt 62 gesetzt, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 72, und eine vom Partikelfilter 16 pro Zeiteinheit zu entfernende Partikelmenge dRP wird berechnet. Die Partikelmenge dRP wird im ROM 32 im voraus gespeichert als Funktionen eines Reaktivierungsverfahren, beispielsweise eine Partikelfiltertemperatur TPF, eine Ansaugluftmengenströmungsrate Ga und eine Maschinendrehgeschwindigkeit NE. In Schritt 73 wird ein negatives Produkt (-dRP × DLT) eines Interruptzeitintervalls DLT und dem Wert dRP dieser Routine multipliziert, wobei die Menge der mittels des Partikelfilters 16 gesammelten Partikel SP berechnet wird (SP = SP - dRP × DLT). In Schritt 74 wird bestimmt, ob die mittels des Partikelfilters 16 gesammelte Partikelmenge SP kleiner als der untere Grenzwert SPL ist. Gilt SP ≧ SPL, dann wird der Ablaufzyklus beendet. Gilt SP < SPL, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 75 und die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR und die Reaktivierungsanforderungsmarke XRD werden rückgesetzt.

Ist andererseits der gegenwärtige Bereich DOCA der Bereich I (DOCA = "1"), dann erfolgt ein Übergang von Schritt 61 zu Schritt 76. In Schritt 76 wird unter Verwendung des ersten Reaktivierungsverfahrens eine vom Partikelfilter 16 pro Zeiteinheit zu entfernende Partikelmenge dPR berechnet. Im nachfolgenden Schritt 77 wird, wie in Schritt 73, die Menge der zu sammelnden Partikel SP berechnet (SP = SP - dRP × DLT). In Schritt 78 wird die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR rückgesetzt.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Routine zur Durchführung der Reaktivierungssteuerung. Diese Routine wird entsprechend einem Interrupt nach jedem vorbestimmten Zeitintervall durchgeführt.

Es wird in Schritt 100 bestimmt, ob die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR gesetzt ist oder nicht. Ist die Reaktivierungsdurchführungsmarke XCR gesetzt, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 101. In Schritt 101 wird unter Verwendung des in Fig. 2A gezeigten Kennfelds ein Bereich DOCA bestimmt, zu welchem der Maschinenbetriebszustand gehört. In Schritt 102 wird bestimmt, ob der gegenwärtige Bereich DOCA der Bereich II ist. Ist der gegenwärtige Bereich DOCA der Bereich II (DOCA = "II"), d. h. soll das zweite Reaktivierungsverfahren durchgeführt werden, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 103, und ein Korrekturkoeffizient KT (< 0) der Hauptbrennstoffeinspritzperiode TMI wird berechnet. Der Korrekturkoeffizient KT wird im voraus im ROM 32 gespeichert als Funktion der Partikelfiltertemperatur TRF, der Ansaugluftmengenströmungsrate Ga und der Maschinendrehgeschwindigkeit NE. In Schritt 104 wird eine sekundäre Brennstoffeinspritzmenge QSI auf Null eingestellt. In Schritt 105 wird ein Korrekturkoeffizient KEGR eines Öffnungsgrads DEGR eines EGR-Steuerungsventils 25 auf Null eingestellt. In Schritt 106 wird ein Korrekturkoeffizient KEX eines Öffnungsgrads DEX eines Abgasdrosselventils 26 auf Null eingestellt, und es erfolgt sodann ein Übergang zu Schritt 120.

Gilt in Schritt 102 DOCA ≠ "II", dann erfolgt ein Übergang von Schritt 102 zu Schritt 107, und es wird bestimmt, ob der gegenwärtige Bereich DOCA der Bereich III ist oder nicht. Ist der gegenwärtige Bereich DOCA der Bereich III (DOCA = "III"), d. h. soll das dritte Reaktivierungsverfahren durchgeführt werden, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 108, und der Korrekturkoeffizient KT der Hauptbrennstoffeinspritzperiode TMI wird auf Null eingestellt. In Schritt 109 wird die Sekundärbrennstoffeinspritzmenge QSI berechnet. In Schritt 110 wird ein Korrekturkoeffizient KEGR (< 0) eines Öffnungsgrads DEGR des EGR-Steuerungsventils berechnet. Diese Sekundärbrennstoffeinspritzmenge QSI und der Korrekturkoeffizient KEGR werden im voraus im ROM 32 jeweils als Funktionen der Partikelfiltertemperatur TPF, der Ansaugluftmengenströmungsrate Ga und der Maschinendrehgeschwindigkeit NE gespeichert. In Schritt 111 wird der Korrekturkoeffizient KEX eines Öffnungsgrads DEX des Abgasdrosselventils auf Null eingestellt, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt 120.

Gilt in Schritt 107 DOCA ≠ "III", d. h. ist der gegenwärtige Bereich DOCA der Bereich IV (DOCA = "IV"), und soll das vierte Reaktivierungsverfahren durchgeführt werden, dann erfolgt ein Übergang von Schritt 107 zu Schritt 112, und der Korrekturkoeffizient KT der Hauptbrennstoffeinspritzperiode TMI wird auf Null eingestellt. In Schritt 113 wird die Sekundärbrennstoffeinspritzmenge QSI berechnet, und im nachfolgenden Schritt 114 wird der Korrekturkoeffizient KEGR des Öffnungsgrads DEGR des EGR-Steuerungsventils auf Null eingestellt. In Schritt 115 wird der Korrekturkoeffizient KEX (< 0) des Öffnungsgrads DEX des Abgasdrosselventils berechnet. Der Korrekturkoeffizient KEX wird im voraus im ROM 32 gespeichert als Funktionen der Partikelfiltertemperatur TPF, der Ansaugluftmengenströmungsrate Ga und der Maschinendrehgeschwindigkeit NE. Sodann erfolgt ein Übergang zu Schritt 120.

In Schritt 120 wird eine Grundhauptbrennstoffeinspritzperiode TMB berechnet und in Schritt 121 wird eine Hauptbrennstoffeinspritzperiode TMI berechnet auf der Basis der Grundhauptbrennstoffeinspritzperiode TMB und dem Korrekturkoeffizienten KT (TMI = TMB ≠ KT). In Schritt 122 wird der Grundsteuerungsventilöffnungsgrad DEGRB berechnet, und in Schritt 123 wird der Öffnungsgrad DEGR des EGR- Steuerungsventils berechnet auf der Basis des EGR- Grundsteuerungsventilsöffnungsgrads DEGRB und des Korrekturkoeffizienten KEGR (DEGR = DEGRB + KEGR). In Schritt 124 wird ein Grundabgasdrosselventilöffnungsgrad DEXB berechnet, und in Schritt 125 wird der Abgasdrosselventilöffnungsgrad DEX berechnet aus dem Grundabgasdrosselventilöffnungsgrad DEXB und dem Korrekturkoeffizienten KEX (DEX = DEXB + KEX). Die Grundhauptbrennstoffeinspritzperiode TMB, der Grund-EGR- Steuerungsventilöffnungsgrad DEGRB und der Grundabgasdrosselventilöffnungsgrad DEX werden im voraus jeweils im ROM 32 gespeichert als Funktionen beispielsweise der Ansaugluftmengenströmungsrate Ga und der Maschinendrehgeschwindigkeit NE.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird eine Partikelfilterreaktivierungssteuerung aktiviert oder deaktiviert auf der Basis des Maschinenbetriebszustands. Ein Reaktivierungsbetrieb kann jedoch auch auf der Basis der Temperatur des Partikelfilters gesteuert werden.

Im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, auch wenn der Maschinenbetriebszustand aus dem Reaktivierungsbetriebsbereich (Bereiche I bis IV) während eines Partikelfilterreaktivierungsablaufs kommt, kann ein derartiger Reaktivierungsbetrieb andauern, solange die Partikelfiltertemperatur mit den vorbestimmten Betriebsbedingungen übereinstimmt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine angesammelte Partikelmenge des Partikelfilters 16 ständig überwacht. Erreicht die Menge der gesammelten Partikel eine vorbestimmte Menge, und liegt ein Betrieb der Maschine in einem der vorstehenden Betriebsbereiche II bis IV vor, dann wird eine Reaktivierung des Partikelfilters 16 gestartet unter Verwendung eines Reaktivierungsverfahrens gemäß dem Betriebsbereich. Die Menge der mittels des Partikelfilters 16 gesammelten Partikel kann beispielsweise berechnet werden durch Erfassen eines Differenzdrucks zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Partikelfilters 16. Bei diesem Ausführungsbeispiel zählt die ECU 30 einen Sammelmengenzähler auf und ab auf der Basis des Maschinenbetriebszustands, wobei eine Menge der gesammelten Partikel berechnet wird.

Somit ist eine Partikelerzeugungsmenge in einer Maschine bestimmt in Abhängigkeit von einem Maschinenbelastungszustand (beispielsweise Brennstoffeinspritzmenge und Maschinendrehzahl). In diesem Ausführungsbeispiel ist eine während einer Zeiteinheit von der Maschine zu entladende Partikelmenge experimentell erhalten worden im voraus durch Ändern einer Kombination zwischen der Maschinenbrennstoffeinspritzmenge und der Drehzahl der Maschine und Betreiben einer tatsächlichen Maschine in voraus. Die Menge wird sodann in dem ROM der ECU 30 in Form einer numerischen Tabelle unter Verwendung der Brennstoffeinspritzmenge und der Drehgeschwindigkeit gespeichert. Die ECU 30 berechnet eine Partikelerzeugungsmenge pro Zeiteinheit aus der vorstehenden numerischen Tabelle unter Verwendung der Maschinenbrennstoffeinspritzmenge und der Drehgeschwindigkeit nach einer bestimmten Zeit während des Maschinenbetriebs, und zählt den Sammlungszähler mittels eines Werts hoch, der erhalten wird durch Multiplizieren der Erzeugungsmenge mit einer vorbestimmten Sammelrate. Auf diese Weise zeigt ein Wert des Sammlungszählers eine vom Partikelfilter 16 zu sammelnde Menge der von der Maschine erzeugten Partikel an. Ist andererseits die Temperatur des Partikelfilters 16 in einem natürlichen Reaktivierungsbereich (Fig. 2 und Bereich I) oder durch Durchführen eines Reaktivierungsbetriebs angestiegen, dann werden die mittels des Partikelfilters gesammelten Partikel verbrannt. In diesem Fall wird eine zu verbrennende Partikelmenge pro Zeiteinheit bestimmt auf der Basis der Partikelfiltertemperatur. Die ECU 30 führt einen Betrieb durch zum Vergrößern eines Werts des Sammlungszählers in Abhängigkeit von der Maschinenpartikelerzeugungsmenge gemäß der vorstehenden Beschreibung; berechnet eine Verbrennungsmenge pro Zeiteinheit der gesammelten Partikel durch den Partikelfilter aus der vorstehenden numerischen Tabelle; und vermindert den Wert des Sammlungszählers durch die berechnete Verbrennungsmenge.

Die ECU 30 vergrößert einen Wert des Sammlungszählers durch die mittels des Partikelfilters gesammelte Partikelmenge nach jedem vorbestimmten Zeitintervall während des Maschinenbetriebs. Ist die Partikelfiltertemperatur durch eine Änderung des Betriebszustands oder entsprechend einer Durchführung des Reaktivierungsbetriebs angestiegen, dann vermindert die ECU 30 einen Wert des Sammlungszählers durch die auf dem Partikelfilter verbrannte Partikelmenge. Auf diese Weise kennzeichnet der Wert des Sammlungszählers genau eine Partikelmenge, die immer im Partikelfilter 16 vorliegt.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Partikelfilterreaktivierungsbetrieb natürlich gestartet, unabhängig von der angesammelten Partikelmenge durch den Partikelfilter 16, wenn die Maschine im Bereich I betrieben wird. Wird die Maschine in einem der Betriebsbereiche II bis IV betrieben, dann wird ein Reaktivierungsbetrieb lediglich dann gestartet, wenn die Partikelmenge einen vorbestimmten Wert überschreitet. In diesem Fall ist der zu startende Reaktivierungsbetrieb der gleiche wie bei einem Betrieb entsprechend dem Betriebsbereich gemäß der vorstehenden Beschreibung. In den Bereichen II bis IV, wenn der Wert des vorstehend angegebenen Sammlungszählers gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, während ein Reaktivierungsbetrieb durchgeführt wird, wird der Reaktivierungsbetrieb beendet.

In diesem Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel geht ferner der Reaktivierungsbetrieb nicht zu dem Betriebsbereich II bis IV unmittelbar über, wenn die Maschine im Betriebsbereich I betrieben wird und eine Partikelverbrennung andauert, beispielsweise in dem Fall, dass sich der Betriebsbereich von dem Bereich II zu dem Bereich IV ändert. Auch wenn sich der Betriebsbereich vom Bereich I zum Bereich IV ändert, wird die Partikelfiltertemperatur nicht unmittelbar vermindert auf eine entsprechende Temperatur vom Bereich II zu dem Bereich IV, vielmehr wird die Temperatur allmählich während einer vorbestimmten Zeitdauer vermindert. Auch wenn sich der Betriebszustand vom Bereich I zu dem Bereich II ändert, während die Partikelfiltertemperatur hoch ist, ist es möglich, die Partikelverbrennung in befriedigender Weise fortzusetzen durch Vornahme eines sanften Temperaturanstiegsbetriebs (beispielsweise eine Brennstoffeinspritzverzögerung mit kleinerem Betrag der Verzögerung als während des Reaktivierungsbetriebs im Bereich II). In diesem Fall wird die Partikelverbrennung fortgesetzt durch einen sanften Temperaturanstiegsbetrieb, wobei es möglich ist, einen Anstieg in der Maschinenbrennstoffverbrauchsmenge in größerem Maß zu unterdrücken, als wenn der Reaktivierungsbetrieb des Bereichs II durchgeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein sanfter Temperaturanstiegsbetrieb durchgeführt zum Fortsetzen der Partikelverbrennung in dem Fall, dass ein Betriebszustand sich zu einem anderen Bereich ändert während die Partikelverbrennung in Bereich I stattfindet und während die Partikelfiltertemperatur hoch ist.

Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Partikelfilter ist vom separaten Typ und relativ klein in der aufsammelbaren Partikelmenge, wobei jedoch zur Reaktivierung eine kurze Zeit erforderlich ist. Auch wenn sich der Betriebszustand vom Bereich I zu einem anderen Bereich ändert ist daher die Wahrscheinlichkeit der Vollendung einer Reaktivierung (Verbrennung der gesamten Partikel) relativ groß bevor die Partikelfiltertemperatur absinkt. Gemäß der vorstehenden Beschreibung, auch wenn sich der Betriebszustand von Bereich I zu einem anderen Bereich ändert, wird: eine Frequenz des Vollendens der Partikelfilterreaktivierung durch lediglich sanften Temperaturanstiegsbetrieb groß, so dass ein Anstieg in der Maschinenbrennstoffverbrauchsmenge zur Partikelfilterreaktivierung unterdrückt wird.

Demgegenüber, wenn sich der Betriebszustand zu dem Bereich V (Nicht-Aktivierungsbereich) ändert, während der Partikelfilter in den Bereichen II bis IV reaktiviert wird, wird ein gleichartiger Vorgang durchgeführt. Nachdem sich der Maschinenbetriebszustand zu dem Bereich V geändert hat, wird in diesem Fall eine Temperatur, auf der die Partikelfiltertemperatur aufrechterhalten werden kann, während einer vorbestimmten Zeitdauer gesichert. Bei diesem Ausführungsbeispiel und bei dem Fall, dass sich der Betriebszustand zu einem Betriebsbereich der Nichtaktivierung verändert hat, während ein Partikelfilterreaktivierungsbetrieb durchgeführt wird, wird der Reaktivierungsbetrieb nicht sofort beendet, wenn sich der Betriebszustand zu dem Nichtreaktivierungs-Betriebsbereich verändert hat. Vielmehr wird der Reaktivierungsbetrieb (Kombination von Expansionsbetriebseinspritzung und Ansaugluft- und Abgasdrosselung) durchgeführt. Auf diese Weise wird eine Wahrscheinlichkeit der Vollendung der Partikelverbrennung groß, und der Partikelfilter wird vollständig reaktiviert. Nachdem der Maschinenbetriebszustand den Bereich V erreicht hat, wird ferner die Abgastemperatur vermindert und es wird die Partikelfiltertemperatur erniedrigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch der Partikelfilterreaktivierungsbetrieb in dem Fall beendet, dass die Partikelfiltertemperatur in einem Ausmaß vermindert wird, dass die Partikelverbrennung nicht aufrecht erhalten werden kann unter lediglicher Verwendung des Reaktivierungsverfahrens gemäß Bereich IV. Daher wird verhindert, dass der Partikelfilter durch einen erheblichen Anstieg der Abgastemperatur belastet wird, bis sich die Partikelfiltertemperatur vermindert hat, und eine Vergrößerung der Maschinenbrennstoffverbrauchsmenge wird verhindert.

Die Fig. 9 und 10 sind Ablaufdiagramme zum besonderen Beschreiben des Partikelfilterreaktivierungsbetriebs gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Fig. 9 zeigt einen Betrieb zum Bewerten von Startbedingungen für einen Partikelfilterreaktivierungsbetrieb. Fig. 10 zeigt den Betrieb zum Bewerten der Beendigungsbedingungen für den Partikelfilterreaktivierungsbetrieb. Die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Abläufe werden mittels einer Routine durch die ECU 30 nach jedem vorbestimmten Zeitintervall durchgeführt.

In dem Ablauf gemäß Fig. 9 wird ein zwangsläufiger Reaktivierungsbetrieb gestartet, wenn die Menge der gesammelten Partikel 16 den oberen Grenzwert SPU erreicht und die Maschine in einem der Bereich II bis IV gemäß Fig. 2 betrieben wird.

Wird der in Fig. 9 gezeigte Ablauf gestartet, dann wird ein Wert des Sammlungsmengenzählers SP, der durch einen Sammlungsmengenzähler-Berechnungsvorgang (nicht gezeigt), der andernfalls im Schritt 201 durchgeführt wird, berechnet wurde, eine Maschinenbrennstoffeinspritzmenge QIJ und eine Maschinendrehgeschwindigkeit NE jeweils gelesen.

Sodann wird in Schritt 203 bestimmt, ob der Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 gegenwärtig andauert oder nicht (Verbrennung der Partikel) auf der Basis eines Werts des Parameters RX. Hierbei gibt der Wert des Parameters RX des Typs des gegenwärtig durchgeführten Reaktivierungsbetriebs an, wie es nachstehend noch beschrieben wird. Die Angabe RX = 1 gibt an, dass gegenwärtig der natürliche Reaktivierungsbetrieb im Bereich I (Partikelverbrennung) durchgeführt wird; ferner gibt RX = 2 an, dass ein zwangsläufiger Reaktivierungsbetrieb im Bereich II durchgeführt wird (Brennstoffeinspritzperiodenverzögerung). Des weiteren geben RX = 3 und RX = 4 jeweils an, dass ein Reaktivierungsbetrieb in den Bereichen III und IV durchgeführt wird (Kombination einer Expansionsablaufeinspritzung und EGR und Kombination einer Expansionsablaufeinspritzung und Ansaugluft/Abgasdrosselung). Ferner gibt RX = 5 an, dass der vorstehend angegebene sanfte Temperaturvergrößerungsbetrieb (kleine Brennstoffeinspritzperiodenverzögerung) durchgeführt wird. RX = 0 zeigt an, dass gegenwärtig keine Partikelverbrennung stattfindet.

Gilt in Schritt 203 RX ≠ 0, dann wird ein Reaktivierungsbetrieb gegenwärtig durchgeführt. Dabei besteht kein Bedarf zur neuerlichen Bewertung der Reaktivierungsbetriebstartbedingungen, so dass dieser Ablauf sofort beendet wird. Gilt ferner RX = 0, dann wird kein Reaktivierungsbetrieb gegenwärtig durchgeführt, so dass die Startbedingungen zur Durchführung eines Reaktivierungsbetriebs in Schritt 205 oder den nachfolgenden Schritten bestimmt werden.

Im einzelnen wird in Schritt 205 bestimmt, ob eine Maschine gegenwärtig im Bereich I betrieben wird auf der Basis der in Schritt 201 gelesenen Brennstoffeinspritzmenge QIJ und der Maschinendrehgeschwindigkeit NE.

Wird die Maschine im Bereich I betrieben, dann wird eine Partikelverbrennung gestartet unabhängig von der gegenwärtigen Menge der mittels des Partikelfilters 16 gesammelten Partikel. Der Ablauf geht sodann zu Schritt 207 über und ein Wert des Parameters RX wird auf ein 1 eingestellt (wobei der natürliche Reaktivierungsbetrieb durchgeführt wird). Ferner wird im Schritt 205, wenn die Maschine gegenwärtig nicht im Bereich I betrieben wird, ein Übergang zu Schritt 209 durchgeführt und es wird dort bestimmt, ob eine mittels des gegenwärtigen Partikelfilters 16 gesammelte Partikelmenge einen vorbestimmten Wert auf der Basis des Werts des Sammlungszählers SP erreicht.

Gilt in Schritt 209 SP < SPU, dann erreicht die Menge der gesammelten Partikel nicht den vorbestimmten Wert. Es besteht daher kein Bedarf zum neuerlichen Starten des zwangsläufigen Reaktivierungsbetriebs, und es wird dieser Ablauf unmittelbar beendet ohne Verarbeitung des Schritts 211 und der nachfolgenden Schritte. Gilt ferner in Schritt 209 SP ≧ SPU, dann steigt die Menge der gesammelten Partikel durch den Partikelfilter 16 an, so dass es erforderlich wird, den Reaktivierungsbetrieb zu starten. Somit wird in den Schritten 211 bis 221 ein Wert des Parameters RX in Abhängigkeit von dem Maschinenbetriebsbereich eingestellt.

In den Schritten 211 bis 221 wird auf der Basis eines Werts zwischen der Brennstoffeinspritzmenge QINJ und der Maschinendrehgeschwindigkeit NE (Schritte 211, 215 und 219) bestimmt, ob die gegenwärtigen Maschinenbetriebsbedingungen in einer der Kennfelder II bis IV gemäß Fig. 2 liegen. Im Falle einer dieser Bereiche wird der Wert des Parameters RX eingestellt auf einen Wert von 2 bis 4 in Abhängigkeit von den Bereichen (Schritte 313, 317 und 321). Wird die Maschine nicht im Bereich IV betrieben, dann wird in Schritt 219 ferner angegeben, dass die Maschine nicht gegenwärtig im Bereich V betrieben wird. Daher wird ein zwangsläufiger Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 nicht durchgeführt. In diesem Fall wird der Wert des Parameters RX nicht geändert (der Wert von RX = 0 wird aufrecht erhalten), und der Ablauf ist beendet.

Wird der Wert des Parameters RX auf einen Wert zwischen 2 und 4 mittels des in Fig. 9 gezeigten Betriebs eingestellt, dann wird ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 in Abhängigkeit von dem Wert des Parameters RX durch einen zusätzlichen Betrieb mittels der ECU 30 durchgeführt.

Fig. 10 zeigt einen Betrieb zur Bewertung der Beendigungsbedingungen für einen durchgeführten Reaktivierungsbetrieb. Bei diesem Ablauf, wie es vorstehend beschrieben wurde, wenn sich der Maschinenbetriebszustand geändert hat zu einem anderen Bereich im Maschinenbetriebsbereich I während der Partikelverbrennung, wird die Partikelverbrennung weitergeführt durch Durchführen eines sanften Temperaturanstiegsbetriebs (RX = 5), bis die Temperatur des Partikelfilters 16 stärker als eine vorbestimmte Temperatur vermindert wurde. Ändert sich ferner der Maschinenbetriebszustand zu einem Bereich V (Nicht- Aktivierungsbetriebsbereich), während in einem der Betriebsbereiche II bis IV ein zwangsläufiger Reaktivierungsbetrieb durchgeführt wird, dann wird der zwangsläufige Reaktivierungsbetrieb in gleicher Weise wie im Bereich IV fortgesetzt, bis sich die Temperatur des Partikelfilters 16 auf eine Temperatur vermindert hat, bei welcher die Partikelverbrennung nicht mehr aufrecht erhalten werden kann.

In dem Falle der Verminderung der Temperatur des Partikelfilters 16 in stärkerer Weise als die vorstehende Temperatur nach dem Übergang zu dem Bereich V, und in dem Fall, dass der Wert des Sammlungszählers SP gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert während dieses Reaktivierungsbetriebs ist (beispielsweise in dem Fall, dass eine Gesamtmenge der gesammelten Partikel mittels des Reaktivierungsablaufs verbrannt wird), wird der Wert des Parameters RX auf Null eingestellt, und es wird der zwangsläufige Reaktivierungsbetrieb beendet.

Wird hierbei der Ablauf gestartet, dann werden die Werte des Sammlungszählers SP, der Brennstoffeinspritzmenge QIJ, der Maschinendrehgeschwindigkeit NE und die Partikelfiltertemperatur TPF, die mittels des Temperatursensors 40 erfasst wird, in Schritt 301 gelesen. In Schritt 303 wird auf der Basis des Werts des Parameters RX bestimmt, ob ein Reaktivierungsbetrieb gegenwärtig durchgeführt wird oder nicht. Gilt in Schritt 303 RX = 0, dann wird gegenwärtig kein Reaktivierungsbetrieb (Partikelverbrennung) durchgeführt. Es besteht daher keine Veranlassung, die Beendigungsbedingungen für den Reaktivierungsbetrieb zu bewerten, so dass dieser Ablauf unmittelbar beendet wird.

Gilt demgegenüber RX ≠ 0 in Schritt 303, d. h. gilt RX = 1 bis 5, dann wird gegenwärtig ein Reaktivierungsbetrieb durchgeführt. In Schritt 305 wird zuerst bestimmt, ob die Maschine gegenwärtig im Bereich I betrieben wird. Wird die Maschine gegenwärtig im Bereich I betrieben, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 307, und der Wert des Parameters RX wird erneut auf 1 gesetzt. Kommt ferner ein Betriebsbereich aus dem Bereich I, dann wird im nächsten Schritt 309 bestimmt, ob die Temperatur TPF des Partikelfilters 16 gleich oder größer als eine vorbestimmte Temperatur T1 ist oder nicht. Die Temperatur T1 entspricht einer natürlichen Zündtemperatur der Partikel, und T1 wird auf einen Wert in der Nähe von 600°C beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel eingestellt.

Gilt in Schritt 309 TPF ≧ T1, dann gelangt der Maschinenbetriebsbereich aus dem Bereich I. Die Partikelfiltertemperatur ist noch hoch, wodurch es möglich wird, die Partikelverbrennung aufrechtzuerhalten durch Durchführen eines sanften Temperaturerhöhungsbetriebs. Es erfolgt ein Übergang zu Schritt 311, und der Wert des Parameters RX wird auf 5 eingestellt. Auf diese Weise wird die Maschinenbrennstoffeinspritzperiode leicht verzögert (um eine Verzögerungsgröße kleiner als im Reaktivierungsbetrieb in Bereich II), und die Temperaturverminderungsgeschwindigkeit des Partikelfilters 16 wird weiter vermindert. Auch in einem Bereich der nicht der Bereich I ist, ist es möglich, die Partikelverbrennung ohne Durchführen eines zwangsläufigen Reaktivierungsbetriebs in den Bereichen II bis IV fortzusetzen, während eine Vergrößerung der Maschinenbrennstoffverbrauchsmenge unterdrückt wird.

Ist die Partikelfiltertemperatur niedriger als T1, dann wird bestimmt, ob der Maschinenbetriebsbereich geändert wurde zu einem der Bereiche II bis IV auf der Basis von QINJ und NE in den nachfolgenden Schritten 313 bis 321. Hat sich der Bereich geändert zu einem der Bereiche II bis IV, dann wird der Wert des Parameters RX rückgesetzt auf einen Wert entsprechend dem Bereich (ein Wert zwischen 2 und 4). Auf diese Weise wird der Reaktivierungsbetrieb nachfolgend durchgeführt entsprechend dem Maschinenbetriebsbereich.

In Schritt 321 wird bestimmt, ob eine Temperatur des Partikelfilters 16 gegenwärtig stärker vermindert wird als ein vorbestimmter Wert T2 im nachfolgenden Schritt 325, wenn der Maschinenbetriebsbereich aus dem Bereich IV heraustritt, d. h. wenn die Maschine gegenwärtig im Bereich V betrieben wird. T2 bezeichnet die niedrigste Temperatur, bei der die Partikelverbrennung fortgesetzt werden kann, wobei diese Temperatur auf einen Wert in der Nähe von 400°C beispielsweise im vorliegenden Ausführungsbeispiel eingestellt wird.

In Schritt 325 ist der Maschinenbetriebsbereich nicht der Bereich V (Nicht-Reaktivierungsbetriebsbereich), wenn gilt TPF T2. Die Temperatur des Partikelfilters 16 ist nicht um einen derartigen Betrag vermindert, dass die Partikelverbrennung nicht mehr aufrecht erhalten werden kann, so dass ein Übergang zu Schritt 323 erfolgt, und der Wert des Parameters RX auf 4 eingestellt wird. Auf diese Weise wird ein zwangsläufiger Reaktivierungsbetrieb des Bereichs IV durchgeführt, und ebenfalls im Bereich V wird die Partikelfiltertemperatur-Verminderungsgeschwindigkeit weiter vermindert, und die Partikelverbrennung dauert an. Auch wenn der Maschinenbetriebsbereich einen Nicht- Reaktivierungsbetriebsbereich annimmt, während die Temperatur des Partikelfilters 16 innerhalb eines Bereichs liegt, bei dem ein Partikelfilterreaktivierungsbetrieb ohne Beendigung andauert, ist die Möglichkeit der Vollendung der Partikelfilterreaktivierung hoch. In Schritt 425 unter der Bedingung TPF < T2 ist es schwierig, die Partikelverbrennung im Reaktivierungsbetrieb des Bereichs IV aufrechtzuerhalten. Daher erfolgt ein Übergang zu Schritt 431, und der Wert des Parameters RX wird auf Null eingestellt und ein zwangsläufiger Reaktivierungsbetrieb wird beendet. Dabei wird verhindert, dass ein großer Energiebetrag verbraucht wird für einen Temperaturanstieg des Partikelfilters, und es wird somit eine Vergrößerung der Maschinenbrennstoffverbrauchsmenge verhindert.

Wird ein Reaktivierungsbetrieb entsprechend einem der Werte RX = 1 bis 5 durchgeführt, dann wird in dem Falle, dass der Wert des gegenwärtigen Partikelzählers SP in Schritt 327 kleiner als Null ist, d. h. in dem Fall, dass eine gesamte Menge der gesammelten Partikel verbrannt wird, der Wert des Sammlungsmengenzählers SP auf Null gesetzt, und in Schritt 331 wird der Wert des Parameters RX auf Null gesetzt und es wird der Reaktivierungsbetrieb beendet.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel zur Durchführung der vorstehenden zweiten bis vierten Reaktivierungsverfahren, kann jede der Betriebsvariablen wie die Brennstoffeinspritzmenge, die Brennstoffeinspritzperiode, die EGR-Gasmenge in Abhängigkeit von dem Maschinenbetriebszustand und dem Typ des Reaktivierungsverfahrens gesteuert werden.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Steuerung dieser Betriebsvariablen beschrieben.

In einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird jede Betriebsvariable bestimmt in Abhängigkeit davon, ob ein Abgasdrosselvorgang vorgesehen ist oder nicht.

Ist ein Abgasdrosselvorgang vorgesehen, dann wird ein Abgasdrosseldruckverlust vergrößert, wodurch es möglich ist, die Hauptbrennstoffeinspritzmenge und eine Expansionsablaufbrennstoffeinspritzmenge (Sekundärbrennstoffeinspritzmenge) erheblich zu vergrößern, während eine Vergrößerung der Maschinenausgangsleistung unterdrückt wird. Ist jedoch eine Abgasdrosselung implementiert, dann ist es erforderlich, dass jede der anderen Betriebsvariablen in Abhängigkeit von der Abgasdrosselung erheblich verändert wird.

Wird beispielsweise eine Abgasdrosselung durchgeführt, dann wird der Abgasdruck erhöht. Auch wenn der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 25 nicht geändert wird, wird die EGR-Gasmenge, die durch ein Luftansaugsystem zurückfließt, vergrößert. Eine Maschinenansaugluftmenge wird vermindert durch eine Abgasdrosselung, wodurch eine instabile Verbrennung oder eine niedrigere Maschinenausgangsleistung bewirkt wird. Zur Verhinderung dieser Auswirkungen ist es erforderlich, eine EGR-Gasmenge auf einen optimalen Wert in Abhängigkeit von einer verminderten Ansaugluftmenge zu steuern. Zur Vergrößerung der Abgastemperatur auf einen optimalen Wert innerhalb einer kurzen Zeit ist es erforderlich, die Brennstoffeinspritzmenge oder die Einspritzperiode der Hauptbrennstoffeinspritzung oder die Brennstoffmenge oder Brennstoffperiode der Expansionsablaufeinspritzung in Abhängigkeit von der Abgasdrosselung zu ändern.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Brennstoffeinspritzmenge oder die Einspritzperiode der Hauptbrennstoffeinspritzung im Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 bereitgestellt; die Einspritzmenge oder die Einspritzperiode der Expansionsablaufeinspritzung; jede Betriebsvariable der EGR-Gasmenge oder dergleichen wird in Abhängigkeit vom Maschinenbetriebszustand (Belastungszustand) bestimmt. Auch wenn sich der Betriebszustand (Maschinenbelastung) nicht ändert in Abhängigkeit davon, ob eine Abgasdrosselung vorgesehen ist oder nicht, ist es jedoch gemäß der vorstehenden Beschreibung erforderlich, diese Betriebsvariablen in Abhängigkeit davon zu ändern, ob ein Abgasdrosselungsbetrieb vorgesehen ist oder nicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jede Betriebsvariable auf der Basis einer diskreten Beziehung bestimmt, wenn während der Durchführung eines Reaktivierungsbetriebs eine Abgasdrosselung vorgesehen ist oder nicht.

Im einzelnen wird die Maschine im voraus betrieben durch Änderung der Belastungsbedingungen (beispielsweise Brennstoffeinspritzmenge QIJ und Drehgeschwindigkeit NE); jede Betriebsvariable, die eine optimale Abgastemperatur für einen Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 erfordert, wird erhalten; die jeweiligen Betriebsvariablen werden in dem ROM der ECU 30 in Form eines numerischen Kennfelds unter Verwendung der Größen QIJ und NE als Parameter gespeichert; und jede Betriebsvariable wird aus den gegenwärtigen Werten QIJ und NE während des Reaktivierungsbetriebs des Partikelfilters 16 unter Verwendung dieses numerischen Kennfelds bestimmt. Hierbei werden zwei numerische Kennfelder in Abhängigkeit davon bereitgestellt, ob ein Reaktivierungsbetrieb für eine Berücksichtigung der Abgasdrosselung durchgeführt wurde oder ob ein Reaktivierungsbetrieb ohne Berücksichtigung der Abgasdrosselung durchgeführt wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel, wenn ein Reaktivierungsbetrieb vorgesehen ist, wird jede Betriebsvariable bestimmt unter Verwendung unterschiedlicher Kennfelder in Abhängigkeit davon, ob eine Abgasdrosselung vorgesehen ist oder nicht, wobei optimale Betriebsvariablen in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsfällen erhalten werden.

Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm zur besonderen Veranschaulichung der Bestimmung jeder Betriebsvariablen, wenn der vorstehend beschriebene Reaktivierungsbetrieb gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Der Ablauf wird mittels einer Routine durchgeführt, die nach jedem vorbestimmten Zeitintervall durch die ECU 30 verarbeitet wird.

In Schritt 401 wird bestimmt, ob die Ausführungsbedingungen für einen Reaktivierungsbetrieb erfüllt sind oder nicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine durch den Partikelfilter 16 während des Maschinenbetriebs gesammelte Partikelmenge ständig unter Verwendung eines Sammlungszählers überwacht. Steigt ein Wert des Sammlungszählers auf einen vorbestimmten Wert an, dann wird bestimmt, dass die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen erfüllt sind. Werden die Partikel mittels der Durchführung eines Reaktivierungsbetriebs oder dergleichen verbrannt, und ist der Wert des Sammlungszählers gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise in der Nähe von Null), dann wird bestimmt, dass die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen nicht erfüllt sind.

Sind die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen gemäß Schritt 401 nicht erfüllt, dann wird dieser Ablauf im gegenwärtigen Zustand beendet. In diesem Fall werden ein Abgasdrosselbetrieb und eine Expansionsablaufeinspritzung nicht durchgeführt, und die Hauptbrennstoffeinspritzmenge, die Einspritzperiode und die EGR-Gasmenge werden durch einen allgemeinen Steuerungsbetrieb bestimmt.

Sind die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen gemäß Schritt 401 erfüllt, dann werden im nachfolgenden Schritt 403 die Hauptbrennstoffeinspritzmenge QIJ und die Maschinendrehgeschwindigkeit NE gelesen. Die Hauptbrennstoffeinspritzmenge QIJ wird getrennt auf der Basis der Maschinendrehgeschwindigkeit NE und dem Beschleunigungsöffnungsgrad ACCP berechnet. Bei diesem Ablauf werden die Größen QIJ und NE als Parameter verwendet zur Darstellung eines Maschinenbetriebszustands (ein Belastungszustand).

In einem Schritt 405 wird aus den gelesenen Größen QIJ und NE bestimmt, ob die Maschine gegenwärtig in einem Bereich betrieben wird, in welchem eine Abgasdrosselung erforderlich ist zur Durchführung des Reaktivierungsbetriebs. Der Abgasdrosselbetrieb erfordert eine relativ große Erhöhung des Brennstoffverbrauchs. Somit ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Abgasdrosselung lediglich dann in einem Betriebsbereich vorgesehen, in welchem der Partikelfilter 16 nicht reaktiviert werden kann, solange die Maschinenbelastung relativ niedrig ist und die Abgastemperatur erheblich vergrößert wird.

Ist eine Abgasdrosselung erforderlich, dann wird der Grad der Abgasdrosselung (Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils 26) bestimmt aus einer vorbestimmten Beziehung auf der Basis des Maschinenbelastungszustands (QIJ, NE) in Schritt 407. Der Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils kann kontinuierlich verändert werden in Abhängigkeit vom Maschinenbelastungszustand, und es wird insbesondere der Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils zur Erzielung einer vereinfachten Steuerung auf drei Stufen gesteuert, d. h. auf volle Öffnung, halbe Öffnung (50% Öffnungsgrad) und den vollständig geschlossenen Zustand. In Schritt 407 wird der Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils auf der Basis der Werte von QIJ und NE entweder auf den voll geöffneten oder halb geöffneten Zustand eingestellt.

Schritt 409 zeigt einen Berechnungsvorgang einer Korrekturgröße (Vergrößerung) der Hauptbrennstoffeinspritzmenge. In Schritt 409 wird die Korrekturgröße bestimmt auf der Basis der Werte von QIJ und NE aus einem numerischen Kennfeld, das im voraus auf der Basis der Maschinenbetriebsergebnisse gebildet wurde, wenn eine Abgasdrosselung vorgesehen ist. Ist eine Abgasdrosselung vorgesehen, ist es möglich, die Hauptbrennstoffeinspritzmenge in größerem Umfang zu vergrößern als in dem Fall, dass eine Abgasdrosselung nicht vorgesehen ist. Daher wird in Schritt 409 eine Vergrößerung der Hauptbrennstoffeinspritzmenge auf einen relativ großen Wert eingestellt. Während des Reaktivierungsbetriebs ist die tatsächliche Hauptbrennstoffeinspritzmenge auf einen Wert eingestellt, der erhalten wird durch Addieren einer in Schritt 409 berechneten Korrekturgröße zu dem Wert QIJ.

Ferner wird im Schritt 411 die Einspritzperiode der Hauptbrennstoffeinspritzung in gleicher Weise bestimmt auf der Basis der Werte von QIJ und NE aus dem numerischen Kennfeld, das im voraus auf der Basis der Maschinenbetriebsergebnisse bei Implementierung einer Abgasdrosselung gebildet wurde.

In den Schritten 413, 415 und 417 werden jeweils die Brennstoffeinspritzmenge, die Einspritzperiode und die EGR- Gasmenge einer Expansionsablaufeinspritzung bestimmt unter Verwendung der Werte von QIJ und NE aus dem numerischen Kennfeld, das auf der Basis der Maschinenbetriebsergebnisse unter Berücksichtigung einer Abgasdrosselung gebildet wurde. Die EGR-Gasmenge wird auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als derjenige, wenn eine Abgasdrosselung nicht vorgesehen ist entsprechend einer Verminderung einer frischen Luftansaugmenge infolge der Abgasdrosselung.

Schritt 419 zeigt einen Steuerungsablauf zur Steuerung des Werts jeder Betriebsvariablen auf einen Wert, der mittels des zuvor beschriebenen Ablaufs eingestellt wird. In Schritt 419 wird ein Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils 26 derart gesteuert, dass ein in Schritt 407 eingestellter Öffnungsgrad erzielt wird. Ferner werden das Ventilöffnungsgradintervall und die Periode des Brennstoffeinspritzventils 11 jedes Luftzylinders derart eingestellt, dass die Einspritzperiode der Hauptbrennstoffeinspritzmenge nach der Korrektur erreicht wird. In dem Expansionsablauf jedes Luftzylinders werden ferner dieses Intervall und diese Periode derart eingestellt, dass eine Brennstoffeinspritzung mit der Expansionsablaufeinspritzmenge und der Einspritzperiode gemäß der Einstellung in den Schritten 413 und 415 durchgeführt wird. Des weiteren wird der Öffnungsgrad der Luftansaugdrosselklappe 10 und der Öffnungsgrad des EGR- Ventils 25 derart eingestellt, dass die in Schritt 417 eingestellte EGR-Gasmenge erhalten wird.

Wird demgegenüber eine Maschine in einem Betriebsbereich betrieben, in welchem gemäß Schritt 405 eine Abgasdrosselung nicht erforderlich ist bei dem Reaktivierungsbetrieb, dann werden die Hauptbrennstoffeinspritzmengenkorrekturgröße, die Hauptbrennstoffeinspritzperiode, die Expansionsablaufeinspritzmenge und die Einspritzperiode und die EGR-Gasmenge in den Schritten 421 bis 429 in gleicher Weise wie in den Schritten 409 bis 417 bestimmt. In diesem Fall wird jede Betriebsvariable in jedem Schritt bestimmt aus den gegenwärtigen Werten von QIJ und NE auf der Basis des numerischen Kennfelds, das im voraus aus den Maschinenbetriebsergebnissen erhalten wird, für die keine Abgasdrosselung vorgesehen ist. In Schritt 431 werden das Brennstoffeinspritzventil, die Luftansaugdrosselklappe 11 und das EGR-Ventil 25 in gleicher Weise wie in Schritt 419 gesteuert, wobei jedoch der Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils 26 im voll geöffneten Zustand gehalten wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird jede Betriebsvariable in diesem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit davon eingestellt, ob eine Abgasdrosselung vorgesehen ist oder nicht, wobei es möglich ist, eine Sollabgastemperatur in genauer Weise innerhalb einer kurzen Zeit zu erhalten, wenn eine Abgasdrosselung vorgesehen ist.

Im tatsächlichen Betrieb kann eine Verzögerungszeit gebildet werden, bis die während der Anpassung des Abgasdrosselventilsöffnungsgrads eingestellte Abgasdrosselung erhalten wird, da eine Betätigungsverzögerungszeit des Abgasdrosselventils 26 vorliegt. Werden die Hauptbrennstoffeinspritzung oder die Expansionsablaufeinspritzung und EGR bezüglich ihrer Einstellungen im Schritt 419 gesteuert, dann können diese Betriebsvariablen in Abhängigkeit von einer Betätigungsgeschwindigkeit des Abgasdrosselventils 26 geändert werden.

Nachstehend wird nun ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Reaktivierungsbetrieb eines Partikelfilters 16 mittels eines Expansionsablaufeinspritzbetriebs durchgeführt. Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Abgasrückführung EGR in nahezu sämtlichen Betriebsbereichen einer Maschine vorgesehen. Ist eine EGR vorgesehen, dann wird ein Hochtemperaturgas dem Luftansaugsystem zurückgeführt, und es steigt die Abgastemperatur an, da eine frische Ansaugluftmenge vermindert wird. Ist ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen, dann wird ein EGR-Betrieb fortgesetzt, wodurch es möglich ist, die Erhöhung der Abgastemperatur zu vergrößern.

Wird eine Expansionsablaufeinspritzung durchgeführt, dann steigt jedoch die Abgasenergie an. In einer mit einem Turbolader ausgestatteten Maschine steigt daher die Leistung des Aufladers an und der Aufladedruck steigt ebenfalls. Daher kann eine von der Maschine angesaugte Frischluftmenge stärker ansteigen als in dem Fall, dass eine Expansionsablaufeinspritzung nicht durchgeführt wird. Zur Vergrößerung der Abgastemperatur auf eine gewünschte Temperatur mit der vergrößerten Frischluftströmungsrate entsteht ein Bedarf nach einer Vergrößerung der Expansionsablaufbrennstoffeinspritzmenge durch eine Menge in Abhängigkeit von dem Frischluftanstieg, wodurch ein Ansteigen der Brennstoffverbrauchsrate auftritt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die EGR-Gasmenge in stärkerer Weise vergrößert als in dem Fall, dass kein Expansionsablaufbetrieb vorgesehen ist, wenn eine Expansionsablaufeinspritzung und ein EGR-Betrieb durchgeführt werden, auch wenn die Maschinenbelastungen zueinander identisch sind. Auf diese Weise wird ein Ansteigen einer Frischluftströmungsrate infolge der Expansionsablaufeinspritzung unterdrückt, und es wird eine Vergrößerung der Brennstoffverbrauchsrate verhindert.

Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm zum speziellen Veranschaulichen der Steuerung der EGR-Gasmenge in dem vorstehenden Reaktivierungsbetrieb. Dieser Ablauf wird von der ECU 30 immer nach vorbestimmten Zeitintervallen mittels einer Routine durchgeführt.

In Schritt 501 wird bestimmt, ob gegenwärtig die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen erfüllt sind. Dabei wird Schritt 501 durchgeführt unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie in Schritt 401 gemäß Fig. 11. Sind die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen gegenwärtig erfüllt, dann werden in Schritt 403 die Maschinenbrennstoffeinspritzmenge QIJ und die Maschinendrehgeschwindigkeit NE gelesen. Es wird in Schritt 505 bestimmt, ob die Maschine gegenwärtig mittels einer Expansionsablaufeinspritzung unter Belastungsbedingungen betrieben wird, bei welchen ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 durchgeführt werden soll. Wird beispielsweise die Maschine in einem Bereich betrieben, in welchem die Maschinenbelastung hoch ist, und ist die Abgastemperatur relativ hoch, dann ist ein Reaktivierungsablauf des Partikelfilters 16 infolge der Expansionsablaufeinspritzung nicht vorgesehen. Vielmehr ist ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 unter Verwendung eines anderen Verfahrens (beispielsweise der Hauptbrennstoffeinspritzperiodenverzögerung oder dergleichen) vorgesehen, wobei der andere Ablauf durch die ECU 30 verarbeitet wird.

Erfolgt ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 durch eine Expansionsablaufeinspritzung in Schritt 505, dann werden die Brennstoffeinspritzmenge und die Einspritzperiode gemäß dem nächsten Schritt 507 in Abhängigkeit vom Maschinenbelastungszustand bestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Expansionsablaufbrennstoffeinspritzmenge und die Einspritzperiode, die optimal sind zur Erhöhung der Abgastemperatur auf einen Sollwert, im voraus mittels eines Tests entsprechend den Maschinenbetriebsbedingungen (QIJ, NE) erhalten. Diese Menge und diese Periode werden im ROM der ECU 30 in Form eines numerischen Kennfelds unter Verwendung der Größen QIJ und NE als Parameter gespeichert. In Schritt 507 werden die Expansionsablaufbrennstoffeinspritzmenge und die Einspritzperiode unter Verwendung der Werte von QIJ und NE entsprechend diesem numerischen Kennfeld eingestellt.

In Schritt 511 wird die Brennstoffeinspritzmenge und die Einspritzperiode des bestimmten Expansionsablaufs in einer Brennstoffeinspritzschaltung eingestellt, und in Schritt 513 wird die EGR-Gasmenge vergrößert. Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist eine Vergrößerungskorrektur der EGR-Gasmenge vorgesehen durch Durchführen entweder einer Öffnungsgradvergrößerung des EGR-Ventils 25 oder einer Öffnungsgradverminderung der Luftansaugdrosselklappe 10 oder beider Maßnahmen. Auf diese Weise wird, wenn ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen ist, die EGR- Gasmenge in stärkerem Maße vergrößert gegenüber dem Fall, dass dieser Betrieb nicht vorgesehen ist, und eine Vergrößerung der Brennstoffeinspritzmenge der Expansionsablaufeinspritzung wird verhindert.

Nachstehend wird nun ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 durchgeführt durch Durchführen entweder eines Expansionsablaufeinspritzbetriebs oder eines Abgasdrosselbetriebs, oder beider Maßnahmen. Werden jedoch sowohl der Expansionsablaufeinspritzbetrieb als auch der Abgasdrosselbetrieb gleichzeitig durchgeführt, dann steigt der Abgasdruck erheblich an. Auch wenn der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 25 leicht geändert wird, ändert sich die EGR- Gasmenge erheblich. Daher wird die EGR-Gasmenge in übergroßem Ausmaß vergrößert, so dass Fehlzündungen auftreten können. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das EGR-Ventil 25 vollständig geschlossen und es ist zur Verhinderung von Fehlzündungen eine Abgasrückführung beendet, wenn ein Abgasdrosselbetrieb gleichzeitig mit dem Expansionsablaufeinspritzbetrieb durchgeführt wird.

Fig. 13 zeigt ein Ablaufdiagramm zum speziellen Veranschaulichen des vorstehend angegebenen EGR- Gasmengensteuerungsbetriebs dieses Ausführungsbeispiels. Dieser Ablauf wird immer nach vorbestimmten Zeitintervallen als Routine mittels der ECU 30 durchgeführt.

In Schritt 601 werden die Maschinenbelastungsbedingungen (Brennstoffeinspritzmenge QIJ und Drehgeschwindigkeit NE) gelesen. Es wird ferner in Schritt 603 bestimmt, ob gegenwärtig die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen für den Partikelfilter 16 erfüllt sind oder nicht. Diese Bewertung erfolgt auf der Basis des Werts des Partikelsammelzählers, der getrennt in einer Weise wie in Schritt 401 gemäß Fig. 11 und Schritt 501 gemäß Fig. 12 berechnet wurde.

Sind in Schritt 603 die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen erfüllt, dann wird im nachfolgenden Schritt 605 auf der Basis der Maschinenbelastungsbedingungen (QIJ, NE) bestimmt, ob die Maschine gegenwärtig in einem Betriebsbereich betrieben wird, in welchem ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 mittels Durchführen eines Expansionsablaufeinspritzbetriebs erfolgen soll. Sind die Reaktivierungsbetriebsausführungsbedingungen noch nicht erfüllt, und wird die Maschine in einem Betriebsbereich betrieben, in welchem eine Expansionsablaufeinspritzung gemäß Schritt 605 nicht vorgesehen ist (beispielsweise in einem Betriebsbereich, in welchem der Reaktivierungsbetrieb durch eine Verzögerung der Hauptbrennstoffeinspritzung bewirkt wird), dann wird Schritt 611 verarbeitet. Sodann wird die EGR-Gasmenge während des normalen Betriebs aus dem zuvor gebildeten numerischen Kennfeld berechnet auf der Basis der Maschinenbelastungsbedingungen (QIJ, NE). In diesem Fall wird die EGR-Gasmenge auf einen Wert eingestellt, der während eines normalen Betriebs erhalten wird.

Wird ferner die Maschine in einem Bereich betrieben, in welchem gemäß Schritt 605 ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb durchgeführt werden soll, dann wird auf der Basis der Maschinenbelastungsbedingungen bestimmt, ob die Maschine in einem Bereich betrieben wird, in welchem gemäß Schritt 607 der Expansionsablaufeinspritzbetrieb und der Abgasdrosselbetrieb gleichzeitig durchgeführt werden. Wird ein Abgasdrosselbetrieb durchgeführt, d. h. im Falle eines Betriebsbereichs, in welchem ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 lediglich durch die Expansionsablaufbelastungsbedingungen durchgeführt wird, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 611. Sodann wird die EGR- Gasmenge auf der Basis des zuvor gebildeten numerischen Kennfelds eingestellt, wenn die Expansionsablaufeinspritzung vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ebenfalls die EGR-Gasmenge auf einen Wert eingestellt, der größer als derjenige während des normalen Betriebs ist, wenn eine Expansionsablaufeinspritzung vorgesehen ist.

Wird demgegenüber die Maschine in einem Bereich betrieben, in welchem gemäß Schritt 607 sowohl der Expansionsablaufeinspritzbetrieb als auch der Abgasdrosselbetrieb durchgeführt werden sollen, dann erfolgt ein Übergang zu Schritt 609. Sodann wird das EGR- Steuerungsventil 23 vollständig geschlossen und der EGR- Betrieb wird beendet. Auf diese Weise wird die Erzeugung von Fehlzündungen infolge von verschlechterten Steuerungseigenschaften der EGR-Gasmenge verhindert.

Nachstehend wird ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Sollansaugluftmenge (Frischluftmenge) der Maschine auf einen unterschiedlichen Wert eingestellt in Abhängigkeit davon, ob ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen ist oder nicht oder ob ein Abgasdrosselbetrieb des weiteren vorgesehen ist oder nicht, wenn der Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen ist, falls der Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 durchgeführt wird durch Implementieren entweder des Expansionsablaufeinspritzbetriebs oder des Abgasdrosselbetriebs oder beider Maßnahmen.

Ist eine Expansionsablaufeinspritzung vorgesehen, dann kann beispielsweise gemäß der vorstehenden Beschreibung ein Aufladerdruck stärker als im normalen Betrieb ansteigen, und es steigt damit die Ansaugluftmenge an. Ferner ist zur Verbrennung eines Brennstoffs, der mittels eines Expansionsablaufeinspritzbetriebs eingespritzt wurde, und zur Vergrößerung der Abgastemperatur eine größere Ansaugluftmenge erforderlich, als im normalen Betrieb. Somit ändert sich eine optimale Ansaugluftmenge in Abhängigkeit davon, ob ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen ist oder nicht.

Wird ein Abgasdrosselbetrieb gleichzeitig während des Expansionsablaufeinspritzbetriebs durchgeführt, wie es im fünften Ausführungsbeispiel beschrieben ist, dann kann die EGR-Abgasmenge im Übermaß groß werden, wodurch es erforderlich ist, die EGR-Gasmenge stärker als üblich zu vermindern oder den EGR-Betrieb zu beenden. In diesem Fall wird die Ansaugluftmenge durch eine Verminderung der EGR- Gasmenge auch während des Abgasdrosselbetriebs vergrößert. Es ist ferner eine angemessene Ansaugluftmenge erforderlich zur Verbrennung einer Brennstoffeinspritzmenge, die durch die vorgesehene Abgasdrosselung vergrößert ist und wobei die Abgastemperatur erhöht wird. Ist somit ebenfalls ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen, dann wird eine optimale Ansaugluftmenge in Abhängigkeit davon geändert, ob ein Abgasdrosselungsbetrieb vorgesehen ist oder nicht.

Bezüglich eines Falls des normalen Betriebs (wenn ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb nicht vorgesehen ist), eines Falls, bei dem lediglich ein E 07677 00070 552 001000280000000200012000285910756600040 0002019957715 00004 07558xpansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen ist, und eines Falls, bei dem sowohl der Expansionsablaufeinspritzbetrieb als auch der Abgasdrosselungsbetrieb vorgesehen sind, werden bei diesem Ausführungsbeispiel die Maschinenbelastungsbedingungen (Brennstoffeinspritzmenge QIJ und Drehgeschwindigkeit NE) geändert, wird eine Überprüfung durchgeführt und wird eine optimale Ansaugluftmenge (Sollansaugluftmenge) erhalten. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Fall der vorstehend genannten Fälle wird die optimale Ansaugluftmenge unter Verwendung der Größen QIJ und NE im ROM der ECU 30 als numerisches Kennfeld gespeichert. Sodann wird eine Sollansaugluftmenge berechnet auf der Basis der Maschinenbelastungsbedingungen unter Verwendung des entsprechenden numerischen Kennfelds in Abhängigkeit davon, ob während des Betriebs der Maschine ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorliegt oder nicht und ob ein Abgasdrosselungsbetrieb vorliegt oder nicht.

Ferner wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Öffnungsgrad zwischen der Ansaugluftdrosselklappe 10 und dem EGR-Ventil 25 derart gesteuert, dass eine tatsächliche Maschinenansaugluftmenge gleich der vorstehend berechneten Sollansaugluftmenge ist, wobei die Ansaugluftmenge gesteuert wird, so dass die tatsächliche Maschinenansaugluftmenge mit der berechneten Sollansaugluftmenge übereinstimmt. Somit wird die Maschinenansaugluftmenge auf eine optimale Ansaugluftmenge in Abhängigkeit davon gesteuert, ob ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen ist oder nicht oder ob ein Abgasdrosselungsbetrieb vorgesehen ist oder nicht, so dass es möglich ist, eine Verschlechterung der Abgaseigenschaften infolge einer übergroßen Verminderung einer Ansaugluftmenge gleichzeitig zu verhindern, während die Abgastemperatur während des vorgesehenen Reaktivierungsablaufs genau auf die Solltemperatur vergrößert wird.

Fig. 14 zeigt ein Ablaufdiagramm zur speziellen Veranschaulichung des vorstehend angegebenen Ansaugluftmengensteuerungsablaufs. Dieser Ablauf wird nach jedem vorbestimmten Zeitintervall durch die ECU 30 mittels einer Routine verarbeitet.

In Schritt 701 werden die Maschinenbelastungsbedingungen (Brennstoffeinspritzmenge QIJ und Drehgeschwindigkeit NE) gelesen. Es wird sodann in Schritt 703 bestimmt, ob gegenwärtig ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb durchgeführt wird, d. h. ob gegenwärtig ein Reaktivierungsbetrieb des Partikelfilters 16 durchgeführt wird oder nicht. Wird gegenwärtig ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb nicht durchgeführt, d. h. liegt gegenwärtig ein normaler Betrieb vor, dann erfolgt ein Übergang zum nachfolgenden Schritt 707. Sodann wird eine Sollansaugluftmenge eingestellt aus den Werten QIJ und NE, die in Schritt 701 gelesen wurden, unter Verwendung eines Normalbetriebskennfelds der im ROM der ECU 30 gespeicherten numerischen Kennfelder. In Schritt 709 wird der Öffnungsgrad zwischen der Ansaugluftdrosselklappe 10 und dem EGR-Ventil 25 in Abhängigkeit von der eingestellten Sollansaugluftmenge angepasst.

Ist gemäß Schritt 703 ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen, dann wird bestimmt, ob der Expansionsablaufeinspritzbetrieb und der Abgasdrosselungsbetrieb gemäß dem nachfolgenden Schritt 705 gegenwärtig vorgesehen sind. Ist lediglich der Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen, dann wird die Sollansaugluftmenge gemäß Schritt 707 eingestellt auf der Basis des im ROM der ECU 30 gespeicherten numerischen Kennfelds während der Implementierung des Expansionsablaufeinspritzbetriebs. In Schritt 709 werden der Öffnungsgrad zwischen der Ansaugluftdrosselklappe 10 und dem EGR-Steuerungsventil 23 in Abhängigkeit von der Sollansaugluftmenge angepasst.

Sind demgegenüber gemäß Schritt 705 sowohl der Expansionsablaufeinspritzbetrieb als auch der Abgasdrosselungsbetrieb vorgesehen, dann wird die Sollansaugluftmenge gemäß Schritt 715 auf der Basis eines im ROM der ECU 30 gespeicherten numerischen Kennfelds eingestellt, wenn sowohl der Expansionsablaufeinspritzbetrieb als auch der Abgasdrosselungsbetrieb vorgesehen sind. Im Schritt 717 wird der Öffnungsgrad zwischen der Ansaugluftdrosselklappe 10 und dem EGR-Steuerungsventil 23 in Abhängigkeit von der Sollansaugluftmenge angepasst.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird bei jeder Betriebsbedingung (normale Betriebsbedingung, Implementierung des Expansionsablaufeinspritzbetriebs, und Implementierung sowohl des Expansionsablaufeinspritzbetriebs als auch des Abgasdrosselungsbetriebs) eine Kombination zwischen den Öffnungsgraden der Ansaugluftdrosselklappe 10 und dem EGR- Ventil 25, die erforderlich ist zur Einstellung der Maschinenansaugluftmenge auf eine Sollansaugluftmenge unter jeder Maschinenbelastungsbedingung im voraus durch Tests erhalten und werden im ROM der ECU 30 in Form dieser in Fig. 2 gezeigten numerischen Kennfelder unter Verwendung der Größen QIJ und NE für sämtliche jeweiligen Betriebsbedingungen gespeichert. In den Schritten 709 und 717 werden die Öffnungsgrade der Ansaugluftdrosselklappe 10 und des EGR-Ventils 25 eingestellt auf der Basis der in Schritt 601 gelesenen Werte QIJ und NE unter Verwendung eines Kennfelds der betreffenden Betriebsbedingungen dieses numerischen Kennfelds.

Bei der Durchführung des Ablaufs gemäß Fig. 14 wird eine Ansaugluftmenge auf eine optimale Sollansaugluftmenge in Abhängigkeit davon eingestellt, ob ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen ist oder nicht und ob ein Abgasdrosselungsbetrieb des weiteren vorgesehen ist oder nicht, wenn der Expansionsablaufeinspritzbetrieb vorgesehen ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird Brennstoff zur Aufheizung des Partikelfilters unter Verwendung der Sekundärbrennstoffeinspritzung zum Zwecke der Reaktivierung des Partikelfilters zugeführt. Ein zusätzliches Brennstoffeinspritzventil ist jedoch in der Abgasanlage stromauf des Partikelfilters 16 vorgesehen, und der Aufheizungsbrennstoff kann mittels dieses zusätzlichen Brennstoffeinspritzventils zugeführt werden. Ferner kann bei diesem Ausführungsbeispiel ein Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils 26 gesteuert werden, so dass die in den Partikelfilter 16 einströmende Abgasströmungsrate gesteuert wird. Die Strömungsrate kann jedoch auch gesteuert werden durch Steuern des Öffnungsgrads der Ansaugluftdrosselklappe 10, die im Maschinenluftansaugdurchlass angeordnet ist.

Ferner umfasst das zwangsläufige Reaktivierungsverfahren des Partikelfilters 16 die Anordnung einer elektrischen Heizeinrichtung am Partikelfilter 16 zum direkten Aufheizen des Partikelfilters 16; die Verwendung eines Brenners; die Änderung des Brennstoffverhältnisses des Luft- Brennstoffgemischs zur Verbrennung in der Brennkammer der Maschine in Richtung der "fetten" Seite in stärkerem Maß als während des normalen Betriebs; oder die Verzögerung der Zündperiode bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen in stärkerer Weise als bei einem normalen Betrieb.

Claims

1. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem in einer Maschinenabgasanlage (14, 15) der Maschine angeordneten Partikelfilter (16) zum Sammeln von in einem Abgas enthaltenen Partikeln,
gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von Reaktivierungseinrichtungen zur Reaktivierung des Partikelfilters (16), wobei
zumindest eine aus der Vielzahl der Reaktivierungseinrichtungen ausgewählt wird auf der Basis eines Betriebszustands der Maschine (1), so dass der Partikelfilter (16) mittels der ausgewählten Reaktivierungseinrichtung reaktiviert wird.

2. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählte Reaktivierungseinrichtung bestimmt wird auf der Basis einer Geschichte des Betriebszustands der Maschine (1).

3. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Betriebszustand der Maschine (1) in eine Vielzahl von Bereichen (I, II, III, IV) aufgeteilt wird, wobei die Reaktivierungseinrichtung jeweils getrennt für jeden der Betriebsbereiche zugeordnet wird, und
der Partikelfilter (16) reaktiviert wird, wenn ein Betriebszustand der Maschine zu einem Bereich gehört, welchem die ausgewählte Reaktivierungseinrichtung zugeordnet ist.

4. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Reaktivierungseinrichtungen Funktionen bezüglich Energieeffizienz und Temperaturerhöhung aufweisen, die zueinander unterschiedlich sind.

5. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Betriebszustand der Maschine (1) in eine Vielzahl von Bereiche (I, II, III, IV, V) aufgeteilt ist,
zumindest ein Bereich aus der Vielzahl der Bereiche ausgewählt wird auf der Basis einer Geschichte eines Betriebszustands der Maschine, und
der Partikelfilter (16) reaktiviert wird, wenn ein Betriebszustand der Maschine zu dem ausgewählten Bereich gehört.

6. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung einer im Partikelfilter (16) angesammelten Partikelmenge (SP), wobei der Partikelfilter (16) reaktiviert wird, wenn die Partikelmenge (SP) größer als eine vorbestimmte Menge (SPU) ist.

7. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Menge in Abhängigkeit von dem ausgewählten Bereich oder der ausgewählten Reaktivierungseinrichtung geändert wird.

8. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Reaktivierungseinrichtungen aufweist:
eine Verzögerungsreaktivierungseinrichtung zur Verzögerung der Hauptbrennstoffeinspritzperiode in stärkerem Maße im Vergleich zu einem normalen Betrieb, und
eine Sekundäreinspritz-EGR-Reaktivierungseinrichtung zur Durchführung einer sekundären Brennstoffeinspritzung bei einem Maschinenexpansionsablauf oder einem Abgasbetrieb und Vergrößern einer EGR-Gasmenge in stärkerem Maße im Vergleich zum normalen Betrieb, wobei
der Partikelfilter (16) durch die Verzögerungsreaktivierungseinrichtung reaktiviert wird, wenn eine Maschinenbelastung größer als eine vorbestimmte Belastung ist, und
der Partikelfilter (16) mittels der Sekundäreinspritz- EGR-Reaktivierungseinrichtung reaktiviert wird, wenn die Maschinenbelastung niedriger als die vorbestimmte Last ist.

9. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Abgasströmungsratensteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Strömungsrate eines in den Partikelfilter (16) einströmenden Abgases, wobei die Vielzahl der Reaktivierungseinrichtungen umfasst:
eine Sekundär-EGR-Reaktivierungseinrichtung zur Durchführung einer Sekundärbrennstoffeinspritzung bei einem Maschinenexpansionsablauf und einem Abgasbetrieb und Vergrößerung einer EGR-Gasmenge in stärkerem Maße im Vergleich zum normalen Betrieb, und
eine Sekundäreinspritz-Abgasmengen- Reaktivierungseinrichtung zur Durchführung einer sekundären Brennstoffeinspritzung bei einem Maschinenexpansionsablauf oder einem Abgasbetrieb und Vermindern einer in den Partikelfilter einströmenden Abgasströmungsrate in stärkerem Maße im Vergleich zum normalen Betrieb, wobei
der Partikelfilter (16) mittels der Sekundäreinspritzungs-EGR-Reaktivierungseinrichtung reaktiviert wird, wenn eine Maschinenbelastung höher als eine vorbestimmte Belastung ist, und
der Partikelfilter (16) mittels der Sekundäreinspritzungs-Abgasmengen-Reaktivierungseinrichtung reaktiviert wird, wenn die Maschinenbelastung niedriger als die vorbestimmte Belastung ist.

10. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch
eine Temperaturerfassungseinrichtung (40a) zur Erfassung einer Temperatur eines Partikelfilters, und
eine Reaktivierungssteuerungseinrichtung zur Durchführung eines Reaktivierungsbetriebs des Partikelfilters (16), wenn eine Brennkraftmaschine (1) in einem vorbestimmten Betriebsbereich betrieben wird, wobei
die Reaktivierungssteuerungseinrichtung den Reaktivierungsbetrieb in dem Fall fortsetzt, dass eine Temperatur des Partikelfilters (16) vorbestimmte Temperaturbedingungen erfüllt, wenn ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine außerhalb des Betriebsbereichs während der Partikelreaktivierung liegt.

11. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Reaktivierungseinrichtungen eine Maschinenabgastemperatur erhöhen durch zumindest einen Betrieb aus der nachfolgenden Gruppe von Möglichkeiten:
ein Abgasdrosselungsbetrieb zum Vermindern einer Abgasströmungsrate durch Betätigen eines in einer Maschinenabgasanlage (18) angeordneten Abgasdrosselventils (26),
ein Expansionsablaufeinspritzbetrieb zur Durchführung einer Brennstoffeinspritzung bei einem Expansionsablauf eines rechtwinkeligen Luftzylinders einer Maschine,
ein EGR-Steuerungsbetrieb zum erneuten Zirkulieren eines Teils des Abgases des Maschinenabgassystems zu einem Abgassystem, und
ein Hauptbrennstoffeinspritzsteuerungsbetrieb zum Ändern der Hauptbrennstoffeinspritzmenge und Einspritzperiode für jeden Luftzylinder der Maschine, wobei
jede der Betriebsvariablen wie die Expansionsablaufbrennstoffeinspritzmenge, der Expansionsablaufbrennstoffeinspritzablauf, die erneut umlaufende Abgasströmungsrate, die Hauptbrennstoffeinspritzmenge und die Hauptbrennstoffeinspritzperiode auf der Basis einer ersten Beziehung bestimmt werden, wobei die Beziehung in Abhängigkeit von dem Maschinenbetriebszustand vorbestimmt wird, wenn der Abgasdrosselungsbetrieb durchgeführt wird, und
jede Betriebsvariable auf der Basis einer zweiten Beziehung bestimmt wird, die in Abhängigkeit von dem Maschinenbetriebszustand vorbestimmt wird, und die unterschiedlich ist zur ersten Beziehung, wenn der Abgasdrosselungsbetrieb nicht durchgeführt wird.

12. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erneut umlaufende Abgasströmungsrate in stärkerem Maße vergrößert wird im Vergleich zu dem Fall, dass der Expansionsablaufeinspritzungsbetrieb nicht durchgeführt wird, wenn ein EGR-Steuerungsbetrieb implementiert ist während der Durchführung des Expansionsablaufeinspritzungsbetriebs.

13. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der EGR-Betrieb beendet wird, wenn sowohl der Expansionsablaufeinspritzungsbetrieb als auch der Abgasdrosselungsbetrieb vorgesehen sind.

14. Abgasausstoß-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollansaugluftmenge eingestellt wird auf der Basis des Maschinenbetriebszustands in Abhängigkeit davon, ob der Expansionsablaufeinspritzungsbetrieb vorgesehen ist oder nicht und ob der Abgasdrosselungsbetrieb vorgesehen ist oder nicht, und
zumindest eine der Öffnungsgrade einer in einem Maschinenansaugluftkanal angeordneten Ansaugluftdrosselklappe (10) und der EGR- Maschinenansaugluftmenge gesteuert wird, wodurch die Maschinenansaugluftmenge auf eine Sollansaugluftmenge gesteuert wird.