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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem, welches
unter Verwendung eines sich kontinuierlich regenerierenden Dieselpartikelfilters
(DPF) teilchenförmige
Feststoffe bzw. Feinstaub (PM) aus dem aus Dieselmotoren und anderen
Verbrennungsmotoren ausgestoßenen
Abgas reinigt, sowie ein Verfahren zur Steuerung desselben.
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Die
Restriktionen hinsichtlich der Menge von aus Dieselverbrennungsmotoren
ausgestoßenem Feinstaub
(im folgenden "PM") werden in gleicher Weise
wie für
NOx, CO und HC usw. von Jahr zu Jahr verschärft. Es wurden Techniken zum
Sammeln dieses PM in einem als Dieselpartikelfilter (im folgenden "DPF") bekannten Filter
und zum Reduzieren der nach außen
ausgestoßenen
Menge an PM entwickelt. Dies wird durch sich kontinuierlich regenerierende
DPF-Vorrichtungen erreicht.
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Selbst
bei sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtungen hat sich
jedoch der aus einer Zusetzung des Filters resultierende steigende
Abgasdruck zu einem Problem entwickelt. Mit anderen Worten, obwohl
der durch die sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtungen
gesammelte PM kontinuierlich verbrannt und gereinigt wird und der Filter
sich selbst regeneriert, solange die Abgastemperatur ungefähr 350°C beträgt oder
höher ist,
fällt, wenn
die Abgastemperatur niedrig ist oder der Fahrzustand eines Verbrennungsmotors
einen geringen NO-Ausstoß aufweist – wie beispielsweise
wenn ein Verbrennungsmotor eine dauerhaft niedrige Abgastemperatur
aufweist, die mit Leerlaufbetrieb oder Betrieb bei geringer Lastigeringer
Geschwindigkeit usw. einhergeht -, die Temperatur des Abgases ab
und der Katalysator wird infolge der niedrigen Temperatur deaktiviert.
Dementsprechend findet, wenn die Oxidationsreaktion nicht voranschreitet
und die Menge an NO nicht mehr ausreichend ist, die obige Reaktion nicht
statt und der Filter regeneriert sich nicht mehr durch Oxidation
des PM. Somit sammelt sich weiter PM in dem Filter an und die Zusetzung
des Filters beschleunigt sich.
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Gegenmaßnahmen
gegen die Zusetzung des Filters, wie sie beispielsweise unten beschrieben werden,
sind in den japanischen Patentanmeldungen Kokai, Veröffentlichungsnummern
2002-276340 und 2003-206723,
beschrieben. Ehe die Zusetzung des Filters einen vorbestimmten Grenzwert überschritten hat,
was unter Verwendung von Verfahren zur Erfassung der Druckdifferenz
vor und hinter dem Filter usw. ermittelt wird, wird, wenn die Abgastemperatur niedriger
ist als die Aktivierungstemperatur des aufstromig von dem Filter
vorgesehenen Oxidationskatalysators oder des auf dem Katalysator
getragenen Oxidationsfilters, die Abgastemperatur zwangsweise erhöht und der
angesammelte PM wird durch Verbrennung zwangsweise entfernt.
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Darüber hinaus
kann eine Einspritzsteuerung in den Zylindern als ein Mittel zur
Erhöhung
der Abgastemperatur verwendet werden. Nach diesem Verfahren wird
eine mehrstufige Einspritzung ausgeführt und die Abgastemperatur
wird erhöht;
eine Nacheinspritzung wird ausgeführt, wenn die Abgastemperatur
auf einen Wert oberhalb der Aktivierungstemperatur des Oxidationskatalysators
angestiegen ist, und jeglicher in dem Abgas enthaltener unverbrannter
Kraftstoff wird im Oxidations katalysator verbrannt. Infolge dieser
Verbrennung wird die Abgastemperatur auf einen Wert oberhalb der
Verbrennungstemperatur des in dem Filter angesammelten PM erhöht und der
angesammelte PM wird durch Verbrennen entfernt, wodurch der Filter
regeneriert wird.
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Normalerweise
wechselt bei sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtungen
der Fahrzustand des Verbrennungsmotors automatisch in den Regenerationsmodus,
wenn die angesammelte Menge an PM einen zuvor festgelegten Grenzwert
erreicht hat. In diesem erzwungenen Betrieb im Regenerationsmodus
wird die Abgastemperatur zwangsweise erhöht und die Menge an NOx wird
gesteigert. Dadurch wird der angesammelte PM oxidiert und aus dem
Filter entfernt, um den Filter zu regenerieren.
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Des
weiteren wird in der japanischen Patentanmeldung Kokai, Veröffentlichungsnummer 2003-155914,
eine Betriebsvorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Betätigungsvorrichtung,
wie z.B. eine Vorrichtung für
die zwangsweise Regeneration, vorgesehen ist, die willkürlich betätigt werden
kann, wenn sich aus verschiedenen Gründen eine große Menge
an Feinstaub (PM) in dem Dieselpartikelfilter (DPF) angesammelt
hat, und der Fahrer kann bewußt
bzw. von sich aus und unverzüglich
die zwangsweise Regeneration des Partikelfilters durchführen. Genauer
gesagt besteht diese Betätigungsvorrichtung
aus einer Warnleuchte, die den Zustand einer übermäßigen Ansammlung anzeigt, und
einem Regenerations-Startknopf in der Nähe des Fahrersitzes, so daß die zwangsweise
Regeneration beliebig gesteuert werden kann.
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Darüber hinaus
wird in der japanischen Patentanmeldung Kokai, Veröffentlichungsnummer 2003-155914,
vorgeschlagen, daß eine
Warnung ausgegeben werden soll, die den Fahrer auffordert, eine
zwangsweise Regeneration auszuführen,
bei der der angesammelte Feinstaub zwangsweise verbrannt und entfernt
wird, wenn nach der Bestätigung einer
abnormalen Steigerung des Abgasgegendrucks auf Basis der Druckdifferenz
vor und hinter dem Partikelfilter bestimmt wird, daß der Partikelfilter sich
zugesetzt hat.
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Um
das Problem der Ölverdünnung bei
der erzwungenen Regeneration während
der Fahrt und das Problem einer ungleichmäßigen Ansammlung auf der äußeren Oberfläche des
PM-Filters anzugehen, wird ein Verfahren zur Steuerung der Regeneration
in Erwägung
gezogen, welches sich aus einer Kombination aus einer manuellen
Regeneration und einer automatischen Regeneration während der Fahrt
in Reaktion auf eine zurückgelegte
Strecke bzw. Fahrtstrecke zusammensetzt.
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Hinsichtlich
der Ölverdünnung ist
es nicht wünschenswert,
daß der
zwangsweise Regenerationsbetrieb zu häufig ausgeführt wird. Wenn der zwangsweise
Regenerationsbetrieb ausgeführt
wird, während
das Fahrzeug gefahren wird, ist die Motorgeschwindigkeit im Vergleich
zu der Geschwindigkeit im stationären Leerlauf hoch, und dementsprechend ist
es unvermeidlich, daß die
Menge der Nacheinspritzung zunimmt, was dazu führt, daß das Ausmaß der Verdünnung des Öls durch Kraftstoff zunimmt. Insbesondere
wird die Steuerung der Nacheinspritzung während des Übergangszustands schwierig. Mit
anderen Worten, die Nacheinspritzung wird unnötigerweise selbst dann ausgeführt, wenn
sich die Motortemperatur aufgrund von Schwankungen in der Last im Übergangszustand
erhöht.
Es ist schwierig, diese Art der unnötigen Einspritzung zu vermeiden. Darüber hinaus
kann das Problem der Ölverdünnung, wenn
es nicht angegangen wird, zu Proble men im Zusammenhang mit übermäßigem Verschleiß oder Ansengen
der sich bewegenden mechanischen Komponenten führen.
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Im
Gegensatz dazu führt
die Steuerung der zwangsweisen Regeneration im stationären bzw. Stillstandszustand
des Fahrzeugs nicht zu solchen Problemen und das Ausmaß der Ölverdünnung ist
relativ unbedeutend. Im Ergebnis wird die Steuerung der zwangsweisen
Regeneration nicht ausgeführt, solange
das Fahrzeug gefahren wird, sondern erst nachdem die Fahrt beendet
wurde.
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Mit
anderen Worten wird, wenn der Betriebszustand sich in einem stabilisierten
Modus befindet, wie z.B. in einem Leerlaufzustand, in dem das Fahrzeug
stillsteht bzw. stationär
ist, die Nacheinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder mit einer
Einspritzmenge durchgeführt,
die einer Last entspricht, die geringer ist als die für das normale
Fahren des Fahrzeugs benötigte
Last. Im Ergebnis wird die erzwungene Regeneration ausgeführt, indem
die Abgastemperatur erhöht
wird, und die Ölverdünnung kann
auf ein Niveau reduziert werden, welches unter demjenigen liegt,
das der Regenerationssteuerung im Fahrbetrieb des Fahrzeugs entspricht.
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Ein
entsprechendes Verfahren wird in der japanischen Patentanmeldung
Kokai, Veröffentlichungsnummer
2003-155914, wie folgt beschrieben. Wenn der Filter ein zuvor festgelegtes
Ausmaß der Zusetzung
erreicht hat, wird der Fahrer mittels einer Leuchte oder dergleichen über die
Notwendigkeit der Durchführung
einer zwangsweisen Regeneration informiert, und nachdem der Fahrer
nach Erhalt dieser Benachrichtigung das Fahrzeug gestoppt hat, betätigt er
einen Schalter für
die manuelle Regeneration, der in der Nähe des Fahrersitzes vorgesehen
ist, um die Steuerung der zwangsweisen Regeneration und die Filterregeneration
auszuführen.
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Darüber hinaus
kann es, da ein Fahrzeug eine breite Palette an Fahrbetriebszuständen hat, auch
zu einer problematischen Zusetzung kommen, die nicht mit der Druckdifferenz
zusammenhängt, sondern
aus einer ungleichmäßigen Ansammlung von
PM hervorgeht. Beispielsweise kommt es oft vor, daß Fahrzeuge
häufig
auf Schnellstraßen
und bei hoher Geschwindigkeit mit hoher Last gefahren werden, und
da die Abgastemperatur dann ebenfalls hoch ist, wird die Steuerung
der zwangsweisen Regeneration nicht ausgeführt und die Selbstregeneration
wird erzwungen. PM sammelt sich jedoch nicht in der Mitte des Filters
an, und so kommt es zu einer ungleichmäßigen Ansammlung – anders
ausgedrückt, zu
einer Ansammlung in einem kreisförmigen
Muster um die Mitte des Filters herum. Wenn in einem solchen Fall
der ungleichmäßigen Ansammlung
die Verbrennung von PM während
einer erzwungenen Regeneration, die nach der ungleichmäßigen Ansammlung
ausgeführt
wird, beginnt, wird die gesamte Menge an ungleichmäßig angesammeltem
PM im wesentlichen zur gleichen Zeit und in einem sich rasch ausdehnenden
Muster verbrannt. Im Ergebnis kommt es im Inneren des Filters zu
extrem hohen Temperaturen. Diese unkontrollierte Verbrennung wiederum
ist eine Ursache für
das Schmelzen des DPF.
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Das
Problem der Ölverdünnung tritt
weniger häufig
auf, wenn eine ausreichend weite Strekke gefahren wird, während welcher
der in das Öl
gemischte Kraftstoff verdampft. Dementsprechend wird für die zwangsweise
Regeneration in Reaktion auf die Betätigung eines Schalters für die manuelle
Regeneration, wenn die Fahrtstrecke einen vorbestimmten Wert überschritten
hat und die Abgastemperatur niedrig ist, obwohl das Fahrzeug gerade
gefahren wird, eine erzwungene Regenera tion, die eine Kombination
aus einer mehrstufigen Einspritzung und einer Nacheinspritzung ist,
durchgeführt.
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Weiterhin
kommt es im Falle von Fahrzeugen, die oft nach einem Muster geringer
Geschwindigkeit/hoher Last gefahren werden, so häufig zum Aufleuchten der Leuchte,
die den Fahrer über
die Notwendigkeit einer manuellen Regeneration informiert, daß der Fahrer
sich dadurch gestört
fühlt.
Um dieses Problem zu umgehen, wird die Steuerung zur Erhöhung der
Abgastemperatur bei geringen Ansammlungswerten durchgeführt, um
die Abgastemperatur zu erhöhen,
indem zeitweise die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder gesteuert
wird, ohne daß eine
Steuerung für
die Zuführung
von unverbranntem Kraftstoff durch Nacheinspritzung stattfindet – das Fahrzeug
kann demnach gefahren werden, bis es die Fahrtstrecke erreicht hat,
bei welcher der in das Öl gemischte
Kraftstoff verdampft und eine Regeneration während der Fahrt möglich wird.
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Ein
erster Beurteilungswert für
die Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge, der kleiner ist als der Beurteilungswert
für die
Ansammlungsmenge, der der Benachrichtigung über das Erfordernis einer manuellen
Regeneration entspricht, und ein zweiter Beurteilungswert für die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmenge, der kleiner ist als der erste Beurteilungswert
für die
Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge, werden für diese Steuerung zur Erhöhung der
Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte bereitgestellt.
Die Steuerung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte wird ausgeführt, wenn
die erfaßte
Ansammlungsmenge den ersten Beurteilungswert für die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmenge überschritten
hat, und sie wird dann unterbrochen, wenn die erfaßte Ansammlungsmenge
unter den zweiten Beurteilungswert für die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmenge gefallen ist.
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Dennoch
werden Fahrzeuge tatsächlich
in einem breiten Bereich von verschiedenen Fahrzuständen gefahren.
Insbesondere an Orten wie im innerstädtischen Bereich kommt es aufgrund
von Verkehrssignalen bzw. Ampelanlagen und dergleichen zu sich häufig wiederholendem
Anfahren und Anhalten. Diese Wiederholung führt in komplizierter Weise zu
Schwankungen in der Motorlast zwischen dem Fahrzustand und einem
stationären
Leerlaufzustand. Folglich schwankt auch die Abgastemperatur in komplizierter
Weise.
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Mit
anderen Worten, wenn die Steuerung zur Erhöhung der Abgastemperatur zu
Zeiten geringer Ansammlungswerte unter Verwendung einer Mehrfacheinspritzung
ausgeführt
wird, wenn der Betriebszustand des Motors vom Fahrzustand in den
stationären
Leerlaufzustand wechselt, fällt
infolge von Faktoren, wie einem reduzierten Abgasfluß, die Abgastemperatur,
die sich während
der Fahrt des Fahrzeugs erhöht
hatte, ab, wenn das Fahrzeug anhält. Des
weiteren ist, da die Motorlast im stationären Leerlaufbetrieb gering
ist, der Verbrennungszustand bei Mehrfacheinspritzung nicht stabil,
wenn die Steuerung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte weiterhin
aktiv ist, und folglich ist eine Erhöhung der Abgastemperatur nicht möglich.
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Aus
diesem Grund können
unterschiedliche Betriebsmuster Probleme verursachen, wie z.B. daß der unverbrannte
Kraftstoff schließlich
zu weißem Rauch
wird, der in die Atmosphäre
ausgestoßen wird,
und daß sich
die Kraftstoffeffizienz verschlechtert. Das heißt, es ist möglich, daß die Steuerung
zur Regeneration des DPF nicht innerhalb des vorbestimmten Zeitraums
abgeschlossen wird, daß die
Abgastemperatur womöglich
nicht ausreichend erhöht werden
kann und daß der
angesammelte PM nicht in ausreichendem Maße verbrannt und entfernt wird. Weiterhin
wird, da der Verbrennungszustand nicht stabil ist, in den Zylindern
jeweils nicht der gesamte eingespritzte Kraftstoff verbrannt, und
zusätzlich wird,
da die Abgastemperatur niedrig ist, dieser unverbrannte Kraftstoff
durch die Wirkung des Oxidationskatalysators nicht oxidiert und
kann somit von dort in die Abgasleitung fließen.
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Darüber hinaus
ist, da die Abgastemperatur absinkt, wenn sich das Fahrzeug im stationären Leerlaufzustand
befindet, selbst wenn die Fahrt wiederaufgenommen wird, eine bestimmte
Zeit erforderlich, bis die Abgastemperatur auf den Wert ansteigt,
wo die Selbstregeneration des DPF beschleunigt wird, die für die Ausführung der
Steuerung zur Erhöhung der
Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte unter Verwendung
einer Mehrfacheinspritzung erforderliche Zeit nimmt zu, und dies
führt zu
dem Problem, daß die
Kraftstoffeffizienz beeinträchtigt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur
Steuerung eines Abgasreinigungssystems und ein Abgasreinigungssystem
bereitzustellen, wobei sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtungen
vorgesehen sind, mit einer Steuerung der automatischen Regeneration
während
der Fahrt, die während
der Fahrt automatisch eine erzwungene Regeneration durchführt, und
einer Steuerung der manuellen Regeneration, die den Fahrer durch
Aufleuchtenlassen bzw. das Blinken einer Warnleuchte usw. darauf
hinweist, daß er
das Fahrzeug stoppen und manuell einen Schalter für die zwangsweise
Regeneration betätigen
soll, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß sogar beim Übergang bzw.
Wechsel in den stationären
Leerlaufzustand während
der Steuerung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte selbst bei
Fahr- bzw. Betriebsmustern mit häufigem
Warten an Verkehrssignalen in städtischen
Gebieten eine hohe Abgastemperatur in effizienter Weise gehalten werden
kann und eine sichere Verbrennung von PM möglich wird.
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Um
den oben genannten Zweck zu erfüllen, wird
das Verfahren zur Steuerung eines Abgasreinigungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung
und einem Abgasdrosselventil in der Abgasleitung eines in einem
Fahrzeug eingebauten Verbrennungsmotors ausgestattet, wobei das System
eine DPF-Steuervorrichtung aufweist, die folgendes beinhaltet: eine
Vorrichtung zur Erfassung der Ansammlungsmenge, um die Menge an
angesammelter Materie in der sich kontinuierlich regenerierenden
DPF-Vorrichtung zu erfassen, eine Vorrichtung zur Erfassung der
gefahrenen Strecke, um die Strecke, die das Fahrzeug zurückgelegt
hat bzw. gefahren ist (Fahrtstrecke), zu erfassen, eine Vorrichtung
zur Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration, um den Zeitpunkt
des Beginns der Regeneration der sich kontinuierlich regenerierenden
DPF-Vorrichtung zu beurteilen bzw. zu bestimmen, eine Vorrichtung
zur Erhöhung
der Abgastemperatur, um die Abgastemperatur zu erhöhen, eine
Vorrichtung für die
Zuführung
von unverbranntem Kraftstoff, um unverbrannten Kraftstoff dem Abgas
zuzuführen,
eine Vorrichtung für die
zwangsweise Regeneration, um unter Verwendung der Vorrichtung zur
Erhöhung
der Abgastemperatur und der Vorrichtung für die Zuführung von unverbranntem Kraftstoff
die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung zu regenerieren,
indem die Abgastemperatur erhöht
wird und die angesammelte Materie zwangsweise verbrannt wird, eine
Warnvorrichtung, die den Fahrer mittels einer Warnmeldung dazu auffordert,
das Fahrzeug zu stoppen und die Vorrichtung für die zwangsweise Regeneration
zu betätigen,
und eine Vorrichtung für
die Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte, um die
Abgastemperatur durch Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in den
Zylinder ohne die Steuerung der Zuführung von unverbranntem Kraftstoff
zu erhöhen,
wobei die DPF-Steuervorrichtung die Warnvorrichtung innerhalb eines
Bereichs der manuellen Ausführung
der Regenerationssteuerung betätigt,
in dem die durch die Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtstrecke
erfaßte
Fahrtstrecke nicht größer ist
als ein vorbestimmter erster Beurteilungswert für die Fahrtstrecke und in dem
zusätzlich die
Menge an angesammelter Materie, die durch die Vorrichtung zur Erfassung
der Menge an angesammeltem PM erfaßt wird, einen vorbestimmten
Beurteilungswert für
die Ansammlungsmenge, die für
die Regeneration notwendig ist, übersteigt,
die Vorrichtung für
die zwangsweise Regeneration während
der Fahrt des Fahrzeugs sowohl in einem ersten Bereich der automatischen
Ausführung
der Regeneration während
der Fahrt, in dem eine erfaßte
Fahrtstrecke den vorbestimmten ersten Beurteilungswert für die Fahrtstrecke übersteigt
und die erfaßte
Menge an angesammelter Materie den vorbestimmten Beurteilungswert
für die
Ansammlung übersteigt,
als auch in einem zweiten Bereich der automatischen Ausführung der
Regeneration während
der Fahrt, in dem die erfaßte
Fahrtstrecke einen vorbestimmten zweiten Beurteilungswert für die Fahrtstrecke,
der höher
angesetzt ist als der vorbestimmte erste Beurteilungswert für die Fahrtstrecke, übersteigt,
automatisch betätigt
wird, und die Vorrichtung zur Erhö-hung der Abgastemperatur zu Zeiten geringer
Ansammlungswerte betätigt
wird, wenn die erfaßte
Fahrtstrecke kleiner ist als der zweite vorbestimmte Beurteilungswert
für die
Fahrtstrecke und die erfaßte
Menge an angesammelter Materie einen vorbestimmten ersten Beurteilungswert
für angesammelte
Materie, der niedriger angesetzt ist als der vorbestimmte Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge, übersteigt,
und anschließend
die Betätigung
der Vorrichtung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte ausgesetzt
wird, wenn die erfaßte Menge
an angesammelter Materie kleiner ist als ein vorbestimmter zweiter
Beurteilungswert für
die Menge an angesammelter Materie, der niedriger angesetzt ist
als der vorbestimmte erste Beurteilungswert für die Menge an angesammelter
Materie, wobei die DPF-Steuervorrichtung mit einer Vorrichtung zur
Erfassung des Fahrzeugzustands ausgestattet ist, um den stationären bzw.
Stillstandszustand und den Fahrzustand des Fahrzeugs zu erfassen,
und die Betätigung
der Vorrichtung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte fortgesetzt
wird, um das Abgasdrosselventil zu schließen, wenn durch die Vorrichtung
zur Erfassung des Fahrzeugzustands erfaßt wird, daß das Fahrzeug während der
Anwendung der Vorrichtung zur Erhöhung der Abgastemperatur zu
Zeiten geringer Ansammlungswerte gestoppt wurde, anschließend das
Abgasdrosselventil geöffnet
wird, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs unter Verwendung der Vorrichtung
zur Erfassung des Fahrzeugzustands erneut erfaßt wurde, und die Betätigung der
Vorrichtung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte fortgesetzt
wird.
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Weiterhin
wird, um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, das Abgasreinigungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung
und einem Abgasdrosselventil in der Abgasleitung ausgestattet, wobei
das System eine DPF-Steuervorrichtung
beinhaltet, die folgendes aufweist: eine Vorrichtung zur Erfassung
der angesammelten Menge, um die Menge an angesammelter Materie in
der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung zu erfassen,
eine Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtstrecke, um die Fahrtstrecke
des Fahrzeugs zu erfassen, eine Vorrichtung zur Beurteilung des
Regenerationszeitpunkts, um den Startzeitpunkt der Regeneration
der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung zu beurteilen
bzw. zu bestimmen, eine Vorrichtung zur Erhöhung der Abgastemperatur, um
die Abgastemperatur zu erhöhen,
eine Vorrichtung für
die Zuführung
von unverbranntem Kraftstoff, um unverbrannten Kraftstoff dem Abgas
zuzuführen, eine
Vorrichtung für
die zwangsweise Regeneration, um die sich kontinuierlich regenerierende
DPF-Vorrichtung zu regenerieren, indem die Abgastemperatur erhöht wird
und die angesammelte Materie unter Verwendung der Vorrichtung zur
Erhöhung
der Abgastemperatur und der Vorrichtung für die Zuführung von unverbranntem Kraftstoff
zwangsweise verbrannt wird, eine Warnvorrichtung, die den Fahrer mittels
einer Warnmeldung dazu auffordert, das Fahrzeug zu stoppen und die
Vorrichtung zur zwangsweisen Regeneration zu betätigen, und eine Vorrichtung
zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte, um die
Abgastemperatur durch Steuern der Kraftstoffeinspritzung in den
Zylinder ohne die Steuerung der Zuführung von unverbranntem Kraftstoff
zu erhöhen,
wobei die DPF-Steuervorrichtung die Warnvorrichtung innerhalb eines
Bereichs der manuellen Ausführung
der Regenerationssteuerung betätigt,
in dem die durch die Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtstrecke
erfaßte
Fahrtstrecke nicht größer ist
als ein vorbestimmter erster Beurteilungswert für die Fahrtstrecke und in dem
zusätzlich
die durch die Vorrichtung zur Erfassung der angesammelten Menge
an PM erfaßte Menge
an angesammelter Materie einen vorbestimmten Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge,
die für
die Regeneration notwendig ist, übersteigt,
die Vorrichtung für
die zwangsweise Regeneration während
der Fahrt des Fahrzeugs sowohl in einem ersten Bereich der automatischen
Ausführung der
Regeneration während
der Fahrt, in dem eine erfaßte
Fahrtstrecke den vorbestimmten ersten Beurteilungswert für die Fahrtstrecke übersteigt
und die erfaßte
Menge an angesammelter Materie den vorbestimmten Beurteilungswert
für die
angesammelte Menge übersteigt,
als auch in einem zweiten Bereich der automatischen Ausführung der
Regeneration während
der Fahrt, in dem die erfaßte
Fahrtstrecke einen vorbestimmten zweiten Beurteilungswert für die Fahrtstrecke,
der höher
angesetzt ist als der vorbestimmte erste Beurteilungswert für die Fahrtstrecke, übersteigt,
automatisch ausgeführt
wird und die Vorrichtung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte betätigt wird, wenn
die erfaßte
Fahrtstrecke kleiner ist als der vorbestimmte zweite Beurteilungswert
für die
Fahrtstrecke und die erfaßte
Menge an angesammelter Materie eine vorbestimmte erste Beurteilungsmenge
für die
angesammelte Materie, die niedriger angesetzt ist als der vorbestimmte
Beurteilungswert für
die angesammelte bzw. Ansammlungsmenge, übersteigt, und anschließend die
Betä tigung
der Vorrichtung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte ausgesetzt
wird, wenn die erfaßte
Menge an angesammelter Materie kleiner ist als ein vorbestimmter
zweiter Beurteilungswert für
die Menge an angesammelter Materie, der niedriger angesetzt ist
als der vorbestimmte erste Beurteilungswert für die Menge an angesammelter
Materie, wobei die DPF-Steuervorrichtung
mit einer Vorrichtung zur Erfassung des Fahrzeugszustands ausgestattet
ist, um den stationären
Zustand und den Fahrzustand des Fahrzeugs zu erfassen, und das Abgasdrosselventil
geschlossen wird, wenn unter Verwendung der Vorrichtung zur Erfassung
des Fahrzeugzustands erfaßt
wird, daß das
Fahrzeug während
der Betätigung der
Vorrichtung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte gestoppt
wurde, und anschließend
das Abgasdrosselventil geöffnet
wird, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs unter Verwendung der Vorrichtung
zur Erfassung des Fahrzeugzustands erneut erfaßt wurde, und die Betätigung der
Vorrichtung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte fortgesetzt
wird.
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In
dem oben beschriebenen Abgasreinigungssystem ist das Abgasdrosselventil
ein Motorbremsventil, welches auf der aufstromigen Seite der sich
kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung angeordnet ist.
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Darüber hinaus
kann die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung des
oben beschriebenen Abgasreinigungssystems in Form einer sich kontinuierlich
regenerierenden DPF-Vorrichtung,
die einen Oxidationskatalysator auf dem Filter trägt, einer
sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung, die einen Oxidationskatalysator
auf der aufstromigen Seite des Filters bereitstellt, oder einer
sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung, die einen Oxidationskatalysator
auf der aufstromigen Seite des Filters bereitstellt und gleichzeitig
auch einen Katalysator auf dem Filter trägt, usw. bereitgestellt werden.
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Hinsichtlich
der Regeneration der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung
und gemäß dem Verfahren
zur Steuerung eines Abgasreinigungssystems und dem Abgasreinigungssystem nach
der vorliegenden Erfindung wird, wenn erfaßt wird, daß die Menge an angesammelter
Materie größer ist
als der vorbestimmte Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge, der
Fahrer durch das Blinken einer Warnleuchte usw. dazu aufgefordert,
das Fahrzeug zu stoppen und durch manuelle Betätigung eines Schalters die
erzwungene Regeneration durchzuführen,
und zusätzlich
wird, wenn die Menge an angesammelter Materie einen vorbestimmten
ersten Beurteilungswert für
die Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge überschritten
hat, der niedriger angesetzt ist als ein vorbestimmter Beurteilungswert
für die
Ansammlungsmenge, eine Erhöhung
der Abgastemperatur bei geringen Ansammlungswerten durch Mehrfacheinspritzung
während
einer Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder durchgeführt, die
Abgastemperatur wird erhöht, bis
die Ansammlungsmenge kleiner wird als ein vorbestimmter zweiter
Beurteilungswert für
die Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge, der niedriger angesetzt ist als
der erste Beurteilungswert für
die Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge, dann wird der PM verbrannt, die Regeneration
des DPF wird vorangetrieben bzw. gefördert und die nachstehend beschriebene
Wirkung kann erzielt werden.
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Wenn
das Fahrzeug während
der Ausführung
der Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte, bei welcher
eine Mehrfacheinspritzung stattfindet, die nichts mit einer zwangsweisen
Regeneration zu tun hat, an Ampelanlagen bzw. Verkehrssignalen usw.
gestoppt wird, kann zusätzlich
zu einer Fortsetzung der Ausführung der
Mehrfacheinspritzung durch eine Steuerung des Abgasdrosselventils
die Motorlast gesteigert werden, was erzielt wird, indem das Motorbremsventil
oder das Abgasdrosselventil geschlossen wird. Dementsprechend ist
es möglich,
die Abgastemperatur auf einem hohen Wert zu halten, und es kann
auch eine effiziente Selbstregeneration des DPF bewirkt werden,
wenn die Fahrt fortgesetzt bzw. wiederaufgenommen wird.
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Folglich
ist es möglich,
PM selbst bei Betriebsmustern mit häufigem Warten an Verkehrssignalen
im städtischen
Bereich sicher zu verbrennen, und die Häufigkeit einer manuellen Regeneration,
die erforderlich ist, wenn die Menge an angesammelter Materie den
vorbestimmten Beurteilungswert für
die Ansammlungsmenge erreicht hat, kann reduziert werden. Aus diesem
Grund kann die Häufigkeit
der Notwendigkeit der Ausführung
einer manuellen Regeneration drastisch reduziert werden und dem
Fahrer kann der Betrieb angenehmer gestaltet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein systematisches Blockdiagramm des Abgasreinigungssystems gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Zeichnung, die den Aufbau bzw. die Konfiguration der Steuervorrichtung
für das Abgasreinigungssystem
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
eine Zeichnung, die den Steuerungsablauf der Regenerationssteuerung
des Abgasreinigungssystems gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
eine Zeichnung, die den Steuerungsablauf der Vorrichtung zur Steuerung
der Temperaturerhöhung
zu Zeiten geringer Ansammlungswerte gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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5 ist
eine Zeichnung, die schematisch die Steuerungsübersicht für die Regenerationssteuerung
des Abgasreinigungssystems gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
eine Zeichnung, die schematisch die Steuerungsübersicht für die Vorrichtung zur Steuerung
der Temperaturerhöhung
zu Zeiten geringer Ansammlungswerte gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens
zur Steuerung eines Abgasreinigungssystems und das Abgasreinigungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Die nachstehende Erläuterung
verwendet das Beispiel eines Abgasreinigungssystems, welches mit
einer sich kontinuierlich regenerierenden Dieselpartikelfilter-
(DPF-) Vorrichtung ausgestattet ist, die eine Kombination aus einem
Oxidationskatalysator und einem Filter mit einem Katalysator beinhaltet.
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[Aufbau des Abgasreinigungssystems]
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1 zeigt
den Aufbau bzw. die Konfiguration eines Abgasreinigungssystems 1 für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dieses Abgasreinigungssystem 1 ist
so ausgestaltet, daß es
eine sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung 13 und
ein Abgasdrosselventil 16 in einer Abgasleitung 12,
die mit einem Abgaskrümmer 11 eines
Dieselmotors 10 verbunden ist, bereitstellt. Die sich kontinuierlich
regenerierende DPF-Vorrichtung 13 ist mit einem Oxidationskatalysator 13a auf
der aufstromigen Seite und mit einem Filter mit Katalysator 13b auf
der abstromigen Seite ausgestaltet.
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Der
Oxidationskatalysator 13a ist so ausgebildet, daß er einen
Oxidationskatalysator aus Platin (Pt) usw. auf einem Träger mit
Wabenstruktur aus Keramik usw. trägt. Der Filter mit Katalysator 13b ist aus
einem monolithischen Wandstromfilter mit Wabenstruktur mit abwechselnd
verschlossenen Eingängen
und Ausgängen
zu Kanälen
in einer porösen keramischen
Wabenstruktur oder aus einem vliesartigen oder Gewebefilter mit
zufällig
aufeinander geschichteten Aluminiumoxid- oder anderen anorganischen Fasern oder
dergleichen usw. ausgebildet. Ein Katalysator aus Platin oder Ceroxid
usw. wird auf diesem Filterabschnitt getragen.
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In
Fällen,
bei denen ein monolithischer Wandstromfilter mit Wabenstruktur als
der Filter mit Katalysator 13b verwendet wird, wird der
in dem Abgas enthaltene Feinstaub (PM) in den porösen Keramikwänden gesammelt
(eingefangen). Wenn ein Gewebefilter verwendet wird, wird PM in
den organischen Fasern desselben gesammelt.
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Ein
Druckdifferenzsensor 21 ist in dem Leitungsrohr vor und
hinter der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 13 vorgesehen,
um die PM-Ansammlungsmenge auf dem Filter mit Katalysator 13b abzuschätzen. Zum
Zwecke der Steuerung der Regeneration des Filters mit Katalysator 13b sind weiterhin
ein Sensor 22 zur Messung der Abgastemperatur am Eingang
bzw. Einlaß des
Oxidationskatalysators und ein Sensor 23 zur Messung der
Abgastemperatur am Filtereingang aufstromig von bzw. zwischen dem
Oxidationskatalysator 13a und dem Filter mit Katalysator 13b vorgesehen.
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Die
von diesen Sensoren ausgegebenen Werte werden in eine Motorsteuereinheit
(ECU) 30 eingegeben. Zusätzlich zur Steuerung des gesamten Betriebs
des Motors 10 führt
die Motorsteuereinheit 30 auch die Regenerationssteuerung
des Betriebs der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 13 aus.
Die Vorrichtungen 14 für
die Kraftstoffeinspritzung (d.h. die Einspritzdüsen) des Motors 10 und
das Motorbremsventil oder ein anderes Abgasdrosselventil 16,
wie z.B. ein auf der aufstromigen Seite der sich kontinuierlich
regenerierenden DPF-Vorrichtung 13 vorgesehenes Motorbremsventil,
werden entsprechend den von der Motorsteuereinheit 30 ausgegebenen
Steuersignalen gesteuert.
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Weiterhin
werden dadurch auch das Einlaßdrosselventil
(nicht gezeigt), welches die Einlaßmenge in den Einlaßkrümmer 15 einstellt,
und das AGR-Ventil, welches den Umfang der AGR einstellt und zusammen
mit dem AGR-Kühler
in der AGR-Leitung (nicht gezeigt) vorgesehen ist, usw. gesteuert, wann
immer es erforderlich ist.
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Die
Vorrichtungen 14 zur Kraftstoffeinspritzung sind mit einem
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
(nicht gezeigt) verbunden, welches vorübergehend Kraftstoff speichert,
der durch die Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) auf Hochdruck gebracht wurde.
Um den Motor zu betreiben, werden die von dem Sensor 31 für die Gaspedalstellung
(APS) ermittelte Gaspedalöffnung
und die von dem Sensor 32 für die Motorgeschwindigkeit
ermittelte Motorgeschwindigkeit zusammen mit anderen Daten, wie
der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kühlwassertemperatur usw., in
die Motorsteuereinheit 30 eingegeben.
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[Konfiguration der Steuervorrichtung]
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Wie
es in 2 gezeigt ist, beinhaltet die Steuervorrichtung 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Motorsteuervorrichtung 20C, die den Betrieb
des Motors steuert, und eine DPF-Steuervorrichtung 30C für das Abgasreinigungssystem 1 usw. Die
DPF-Steuervorrichtung 30C beinhaltet eine Vorrichtung 31C für die Steuerung
des normalen Betriebs, eine Vorrichtung 32C zur Erfassung
der PM-Ansammlungsmenge, eine Vorrichtung 33C zur Erfassung
der Fahrtstrecke, eine Vorrichtung 34C zur Erfassung des
Regenerationszeitpunkts, eine Vorrichtung 35C für die zwangsweise
Regeneration, eine Warnvorrichtung 36C, eine Vorrichtung 37C zur Erhöhung der
Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte, eine Vorrichtung 38C zur
Erfassung des Fahrzeugzustands und eine Vorrichtung 39C zum Halten
der Abgastemperatur usw.
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Die
Vorrichtung 31C zur Steuerung des normalen Betriebs ist
insbesondere eine Vorrichtung für die
Durchführung
eines normalen Betriebs, der nichts mit der Regeneration der sich
kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 13 zu tun
hat. Eine normale Einspritzsteuerung wird ausgeführt, wobei entsprechend einem
elektrischen Zeitsignal, welches in der Steuervorrichtung 30 auf
Basis eines Signals von dem Sensor 31 für die Gaspedalstellung und
eines Signals von dem Sensor 32 für die Motorgeschwindigkeit
berechnet wurde, eine vorbestimmte Kraftstoffmenge aus den Vorrichtungen 14 zur
Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird.
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Die
Vorrichtung 32C zur Erfassung der PM-Ansammlungsmenge ist
eine Vorrichtung zum Erfassen der PM-Ansammlungsmenge ΔPm, die sich in
dem Filter mit Katalysator 13b der sich kontinuierlich
regenerierenden DPF-Vorrichtung 13 angesammelt hat. Die
Erfassung dieser Ansammlungsmenge ΔPm wird unter Verwendung des
mittels Summation berechneten Werts der Ansammlungsmenge, die aus der
Motorgeschwindigkeit und der -last abgeschätzt wurde, der gesamten Laufzeit
des Motors und der Druckdifferenz vor und hinter der sich kontinuierlich regenerierenden
DPF-Vorrichtung 13 usw. durchgeführt. In dieser Ausführungsform
erfolgt diese Erfassung auf Basis der Differenz des Drucks vor und
hinter der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 13 – d.h. auf
Basis der durch den Druckdifferenzsensor 21 gemessenen
Werte.
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Die
Vorrichtung 33C zur Erfassung der Fahrtstrecke ist eine
Vorrichtung zum Erfassen der Fahrtstrecke ΔMc, die das Fahrzeug nach der
Regeneration des DPF zurückgelegt
hat bzw. gefahren ist. Wann immer eine erzwungene Regeneration ausgeführt wird,
wird diese Strecke ΔMc
zu einem geeigneten Zeitpunkt vom Beginn der Regeneration bis zur
Beendigung derselben zurückgesetzt.
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Die
Vorrichtung 34C zur Erfassung des Regenerationszeitpunkts
ist eine Vorrichtung zum Erfassen des Zeitpunkts der erzwungenen
Regeneration für
die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung 13 auf
Basis eines Vergleichs der PM-Ansammlungsmenge ΔPm, die durch die Vorrichtung 32C zur
Erfassung der PM-Ansammlungsmenge erfaßt wurde, und der Fahrtstrecke ΔMc, die durch
die Vorrichtung 33C zur Erfassung der Fahrtstrecke erfaßt wurde,
wobei die Größe der Beurteilungsmenge
im Vorfeld festgelegt wird.
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Obwohl
die Steuerung entsprechend dem Typ der sich kontinuierlich regenerierenden
DPF-Vorrichtung 13 leicht
variiert, beinhaltet die Vorrichtung 35C für die zwangsweise
Regeneration eine Vorrichtung 351C zur Erhöhung der
Abgastemperatur und eine Vorrichtung 352C für die Zuführung von
unverbranntem Kraftstoff. Die Vorrichtung 351C zur Erhöhung der
Abgastemperatur führt
bei der Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder des Motors 10 eine Mehrfacheinspritrung
aus, wodurch die Abgastemperatur auf die Aktivierungstemperatur
des Oxidationskatalysators 13a erhöht wird. Die Vorrichtung 352C für die Zuführung von
unverbranntem Kraftstoff führt danach
eine Nacheinspritzung aus, wodurch unverbrannter Kraftstoff dem
Abgas zugeführt
wird. Gemäß diesen
Vorrichtungen 351C und 352C wird die von dem Sensor 23 für die Abgastemperatur
am Filtereingang erfaßte
Abgastemperatur am Filtereingang erhöht, wodurch ein für die Oxidation
und Entfernung von PM geeigneter Temperaturbereich und ein geeignetes
Umfeld realisiert werden. Im Ergebnis wird der auf dem Filter mit
Katalysator 13b angesammelte PM zwangsweise verbrannt und
entfernt, und der Filter mit Katalysator 13b wird zwangsweise
regeneriert. Darüber
hinaus ist es auch möglich,
Einlaßsteuerungen
mittels Einlaßdrosselung
und einer AGR usw. zu verwenden.
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Die
Warnvorrichtung 36C beinhaltet eine Blinkleuchte (oder
DPF-Leuchte) 41 und eine Warnleuchte 42 usw. Die
Warnvorrichtung 36C ist eine Vorrichtung, die den Fahrer
durch Blinken bzw. Aufleuchtenlassen der Blinkleuchte 41 dazu
auffordert, die Vorrichtung 35C für die zwangsweise Regeneration
manuell zu betätigen,
und ihn durch Blinken bzw. Aufleuchtenlassen der Warnleuchte 42 dazu
auffordert, das Fahrzeug zu einem Service-Center zu bringen. Weiterhin
wird bei Erhalt dieser Warnung der Fahrer in die Lage versetzt,
durch manuelle Betätigung
eines Schalters 43 für
die Regeneration die Vorrichtung 35C für die zwangsweise Regeneration
zu betätigen.
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Die
Vorrichtung 37C zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte ist so ausgestaltet,
daß eine
Erhöhung
der Abgastemperatur ausgeführt
wird, indem bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in den
Zylinder eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, wenn die von der Vorrichtung 32C zur
Erfassung der PM-Ansammlungsmenge erfaßte PM-Ansammlungsmenge ΔPm einen vorbestimmten ersten
Beurteilungswert ΔP01 für die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmenge überschreitet,
der niedriger angesetzt ist als ein vorbestimmter Beurteilungswert ΔP1 für die Ansammlungsmenge,
und anschließend
wird, wenn die durch die Vorrichtung 32C zur Erfassung
der PM-Ansammlungsmenge erfaßte
PM-Ansammlungsmenge ΔPm kleiner
wird als ein vorbestimmter zweiter Beurteilungswert ΔP02 für die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmenge, der niedriger angesetzt ist als der
vorbestimmte erste Beurteilungswert ΔP01 für die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmen ge, die Steuerung so ausgeführt, daß die Erhöhung der
Abgastemperatur mittels Mehrfacheinspritzung gestoppt wird.
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Weiterhin
werden in der vorliegenden Erfindung auch eine Vorrichtung 38C zur
Erfassung des Fahrzeugzustands und eine Vorrichtung 39C zum Halten
der Abgaswärme
bereitgestellt.
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Die
Vorrichtung 38C zur Erfassung des Fahrzeugzustands ist
eine Vorrichtung, die erfaßt,
ob das Fahrzeug gerade im Fahrzustand oder im stationären Leerlaufzustand
ist. Auf Basis der durch den Sensor 31 für die Gaspedalstellung
ermittelten Gaspedalöffnung,
der durch den Sensor 32 für die Motorgeschwindigkeit
ermittelten Motorgeschwindigkeit und der durch den Sensor für die Fahrzeuggeschwindigkeit
(nicht gezeigt) ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit usw. beurteilt
die Vorrichtung 38C zur Erfassung des Fahrzeugzustands,
ob das Fahrzeug im Fahrzustand oder im stationären Leerlaufbetriebszustand ist.
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Weiterhin
ist die Vorrichtung 39C zum Halten der Abgaswärme eine Vorrichtung, die eine
Mehrfacheinspritzung ausführt,
während
sie gleichzeitig das Abgas drosselt, indem sie ein Abgasdrosselventil,
wie z.B. ein Motorbremsventil 16 oder ein Abgasdrosselventil
(nicht gezeigt) schließt,
wenn das Fahrzeug während
der Steuerung zur Erhöhung
der Abgastemperatur gestoppt wurde und in den stationären Leerlaufzustand übergegangen
ist. Dadurch kann die Temperatur des Abgases gehalten werden und
ein Absinken der Temperatur kann verhindert werden.
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Die
DPF-Steuervorrichtung 30C mit den verschiedenen oben beschriebenen
Vorrichtungen ist wie folgt aufgebaut. Basierend auf der durch die
Vorrichtung 32C zur Erfassung der PM-Ansammlungsmenge erfaßten PM-Ansammlungsmenge ΔPm und der
durch die Vorrichtung 33C zur Erfassung der Fahrtstrecke
erfaßten
Fahrtstrecke nach der Regeneration des DPF wird von der Vorrichtung 31C zur Steuerung
des normalen Betriebs der normale Betrieb fortgesetzt, der Fahrer
wird aufgefordert, die Vorrichtung 35C für die zwangsweise
Regeneration manuell zu betätigen
oder die Vorrichtung 35C für die zwangsweise Regeneration
wird automatisch betätigt.
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Darüber hinaus
wird zusätzlich
zur Ausführung
der Erhöhung
der Abgastemperatur mittels Mehrfacheinspritzung unter Verwendung
der Vorrichtung 37C zur Erhöhung der Abgastemperatur zu
Zeiten geringer Ansammlungswerte von der Vorrichtung 39C zum Halten
der Abgaswärme
eine Steuerung dergestalt ausgeführt,
daß, wenn
von der Vorrichtung 38C zur Erfassung des Fahrzeugzustands
erfaßt wird,
daß das
Fahrzeug während
der Betätigung
der Vorrichtung 37C zur Erhöhung der Abgastemperatur zu
Zeiten geringer Ansammlungswerte gestoppt wurde, das Abgasdrosselventil 16 geschlossen
wird, und anschließend,
wenn von der Vorrichtung 38C zur Erfassung des Fahrzeugzustands
erfaßt
wurde, daß das
Fahrzeug wieder fährt,
das Abgasdrosselventil 16 wieder geöffnet wird.
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[Regenerationssteuerung]
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Im
folgenden wird eine Regenerationssteuerung durch das Abgasreinigungssystem 1 erläutert. Während der
durch das Abgasreinigungssystem 1 ausgeführten Steuerung
wird durch die Vorrichtung 31C zur Steuerung des normalen
Betriebs ein normaler Betrieb ausgeführt und PM wird gesammelt.
In geeigneten Zeitintervallen während
dieses normalen Fahrzustands wird eine Steue rung gemäß dem in 3 gezeigten
Ablauf der Regenerationssteuerung ausgeführt. Insbesondere wird beurteilt,
ob die von der Vorrichtung 32C zur Erfassung der PM-Ansammlungsmenge
erfaßte
PM-Ansammlungsmenge ΔPm und
die von der Vorrichtung 33C zur Erfassung der Fahrtstrecke
erfaßte
gefahrene Strecke innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen
oder nicht, ob eine manuelle Regeneration möglich ist und ob eine automatische
Regeneration während
der Fahrt möglich
ist. Des weiteren kehrt das Fahrzeug nach der Ausführung verschiedener
Prozesse, wann immer dies erforderlich ist, wieder in den normalen
Betriebszustand zurück,
der durch die Vorrichtung 31C zur Steuerung des normalen
Betriebs gesteuert wird. Beim Fahren des Fahrzeugs wiederholen sich
die Steuerung des normalen Betriebs und die Regenerationssteuerung
immer wieder.
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Der
Ablauf der Regenerationssteuerung nach 3 wird unter
Bezugnahme auf die Steuerungsübersicht
für die
Regenerationssteuerung nach 5 beschrieben.
Insbesondere ist die Steuerung, die verwendet wird, um zu beurteilen,
ob eine zwangsweise Regeneration erforderlich ist, in 5 gezeigt.
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[Übersicht zur Regenerationssteuerung]
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Zunächst wird
die Steuerungsübersicht
für die
Regenerationssteuerung nach 5 erläutert. In der
in 5 schematisch dargestellten Steuerungsübersicht
zeigt die vertikale Achse die PM-Ansammlungsmenge (oder die Druckdifferenz,
soweit für
diese Ausführungsform
relevant) ΔP.
Unter Verwendung dreier Schwellwerte – nämlich des ersten Schwellwerts ΔP1 (eines
vorbestimmten Beurteilungswerts für die Ansammlungsmenge), des
zweiten Schwellwerts ΔP2
und des dritten Schwellwerts ΔP3 – wird der
Bereich der Ansammlungsmenge ΔP
in vier verschiedene Bereiche unterteilt – nämlich den ersten Bereich der
Ansammlungsmenge Rp1, den zweiten Bereich der Ansammlungsmenge Rp2,
den dritten Bereich der Ansammlungsmenge Rp3 und den vierten Bereich
der Ansammlungsmenge Rp4. Des weiteren zeigt die horizontale Achse
die Fahrtstrecke ΔM.
Unter Verwendung dreier Schwellwerte – nämlich des ersten Schwellwerts ΔM1, des zweiten Schwellwerts ΔM2 (eines
vorbestimmten ersten Beurteilungswerts für die Fahrtstrecke) und des
dritten Schwellwerts ΔM3
(eines vorbestimmten zweiten Beurteilungswerts für die Fahrtstrecke) – wird der
Bereich ΔM
der Fahrtstrecke in vier verschiedene Bereiche unterteilt – nämlich den
ersten Bereich der Fahrtstrecke Rm1, den zweiten Bereich der Fahrtstrecke Rm2,
den dritten Bereich der Fahrtstrecke Rm3 und den vierten Bereich
der Fahrtstrecke Rm4.
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Der
erste Schwellwert ΔM1
zeigt den unteren Grenzwert an, bei dem bei einer manuell ausgeführten zwangsweisen
Regeneration keine Probleme hinsichtlich einer Ölverdünnung auftreten. Der zweite Schwellwert ΔM2 (ein vorbestimmter
erster Beurteilungswert für
die Fahrtstrecke) zeigt den unteren Grenzwert an, bei dem bei einer
automatisch ausgeführten
zwangsweisen Regeneration während
der Fahrt keine Probleme hinsichtlich einer Ölverdünnung auftreten. Der dritte
Schwellwert ΔM3
zeigt den Wert an, bei dem eine zwangsweise Regeneration ausgeführt wird,
um eine unkontrollierte Wärmeentwicklung
und eine Schädigung
des DPF aufgrund einer ungleichmäßigen Ansammlung
von PM auf dem Filter mit Katalysator 13b zu verhindern.
Darüber
hinaus ist der vierte Bereich der Fahrtstrecke Rm4 der Bereich,
der den dritten Schwellwert ΔM3 überschreitet.
In die sem Bereich Rm4 erfolgen die zwangsweise Regeneration und
das Aufleuchten der Warnleuchte automatisch.
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Von
der Regenerationssteuerung wird eine Beurteilung vorgenommen, um
den Bereich zu bestimmen, in dem sich der gegenwärtige Zustand befindet, und
wenn es erforderlich ist, wird das nachstehende Verfahren ausgeführt.
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Zunächst einmal
führt,
wenn die zwangsweise Regeneration manuell ausgeführt wird, wenn die erfaßte Fahrtstrecke ΔMc innerhalb
des ersten Bereichs der Fahrtstrecke Rm1 liegt und den ersten Schwellwert ΔM1 nicht überschreitet,
eine unzureichende Verdampfung des Kraftstoffs in dem C51 zu dem
Problem der Ölverdünnung. Aus
diesem Grund wird in einem solchen Fall die manuell ausgeführte zwangsweise
Regeneration verhindert. In diesem Fall kann auch das Betriebsmuster
des Fahrzeug dazu führen,
daß die
PM-Ansammlungsmenge pro gefahrener Streckeneinheit hoch ist und
die erfaßte Ansammlungsmenge ΔPm den dritten
Schwellwert ΔP3 überschreitet
und in den vierten Bereich der Ansammlungsmenge Rp4 eintritt. In
einem solchen Zustand beginnt der auf der sich kontinuierlich regenerierenden
DPF-Vorrichtung 13 angesammelte PM, von selbst zu verbrennen,
und um eine unkontrollierte Wärmeentwicklung
aufgrund der plötzlichen
Verbrennung von PM zu verhindern, wird in einen Zustand gewechselt,
in dem sowohl die manuelle Regeneration als auch die automatische
Regeneration während
der Fahrt verhindert werden, und des weiteren leuchtet die Wamleuchte 42 auf
und fordert den Fahrer auf, das Fahrzeug zu einem Service-Center zu
bringen.
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Wenn
die erfaßte
Fahrtstrecke ΔMc
den ersten Schwellwert ΔM1 überschreitet
und in den zweiten Bereich der Fahrtstrecke Rm2 eintritt, wird die Länge der
Fahrtstrecke unzureichend und die Verdampfung des in das Motorenöl gemischten
Kraftstoffs findet nicht in ausreichendem Maße statt. Dementsprechend findet
eine automatische zwangsweise Regeneration nicht statt und der Fahrer
wird mittels einer Warnung dazu aufgefordert, das Fahrzeug zu stoppen
und die zwangsweise Regeneration manuell zu aktivieren. In diesem
Fall werden auf Basis des Stadiums der erfaßten Ansammlungsmenge ΔPm unterschiedliche
Warnungen ausgegeben.
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Solange
die erfaßte
Ansammlungsmenge ΔPm
kleiner ist als der erste Schwellwert ΔP1 (ein vorbestimmter Beurteilungswert
für die
Ansammlungsmenge), ist die Zusetzung des Filters mit Katalysator 13b gering
und eine Betätigung
der Vorrichtung 34C zur Erfassung des Regenerationszeitpunkts
ist nicht erforderlich; dementsprechend wird der normale Betrieb
weiter fortgesetzt. Weiterhin wird, wenn die erfaßte Ansammlungsmenge ΔPm in den
zweiten Bereich der Ansammlungsmenge Rp2 eintritt, der den ersten
Schwellwert ΔP1
(einen vorbestimmten Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge) überschreitet,
jedoch nicht den zweiten Schwellwert ΔP2 überschreitet, eine automatische Regeneration
während
der Fahrt verhindert, um das Problem einer Ölverdünnung während der zwangsweisen Regeneration
zu umgehen, und die Blinkleuchte (DPF-Leuchte) 41 blinkt
langsam (d.h. manuelles Blinken 1), um den Fahrer aufzufordern,
das Fahrzeug zu stoppen und die zwangsweise Regeneration manuell
auszuführen
(manuelle Regeneration).
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Weiterhin
wird, wenn die erfaßte
Ansammlungsmenge ΔPm
in den dritten Bereich der Ansammlungsmenge Rp3 eintritt, der den
zweiten Schwellwert ΔP2 überschreitet,
jedoch nicht den dritten Schwellwert ΔP3 überschreitet, die automatische Regeneration
während
der Fahrt verhindert, um das Problem der Ölverdünnung während der zwangsweisen Regeneration
zu umgehen, und die Blinkleuchte 41 blinkt schnell (d.h.
manuelles Blinken 2), um den Fahrer dringend aufzufordern,
das Fahrzeug zu stoppen und die zwangsweise Regeneration manuell auszuführen. Wenn
der Eintritt in den dritten Bereich der Ansammlungsmenge Rp3 erfolgt
ist, können
bestimmte Betriebsbedingungen dazu führen, daß der auf der sich kontinuierlich
regenerierenden DPF-Vorrichtung 13 angesammelte PM von
selbst zu verbrennen beginnt, und in einem solchen Fall besteht
eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß es infolge der plötzlichen
Verbrennung von PM zu einer unkontrollierten Wärmeentwicklung und einer Schädigung des
Filters mit Katalysator 13b durch Schmelzen kommt. Dementsprechend
wird auch die Menge an eingespritztem Kraftstoff reduziert, so daß es zu
keiner Selbstverbrennung von PM kommen kann.
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Wenn
die erfaßte
Ansammlungsmenge ΔPm den
dritten Schwellwert ΔP3 überschreitet
und in den vierten Bereich der Ansammlung Rp4 eintritt, wird die Warnleuchte 42 eingeschaltet,
um den Fahrer aufzufordern, das Fahrzeug zu einem Service-Center
zu bringen, damit weder die manuelle Regeneration noch die automatische
Regeneration während
der Fahrt aktiviert werden und eine unkontrollierte Wärmeentwicklung
verhindert wird.
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Wenn
die erfaßte
Fahrtstrecke ΔMc
den zweiten Schwellwert ΔM2
(einen vorbestimmten ersten Beurteilungswert für die Fahrtstrecke) überschreitet
und in den dritten Bereich der Fahrtstrekke Rm3 eintritt, findet
die Verdampfung des in das Motorenöl gemischten Kraftstoffs in
ausreichendem Maße statt
und es ist möglich,
die automatische zwangsweise Regeneration (d.h. die automatische
Regeneration während
der Fahrt) während
der Fahrt auszuführen.
Dementsprechend wird, wenn die erfaßte Ansammlungsmenge ΔPm den ersten
Schwellwert ΔP1 (einen
vorbestimmten Beurteilungswert für
die Ansammlungsmenge) überschreitet
und in den zweiten Bereich der Fahrtstrecke Rp2 eintritt, die automatische
Regeneration während
der Fahrt ausgeführt, um
die Vorrichtung 34C zur Erfassung des Regenerationszeitpunkts
automatisch zu betätigen.
Durch die automatische Regeneration während der Fahrt wird der Fahrer
nicht damit belästigt,
die automatische Regeneration aktivieren zu müssen oder mit anderen Worten
das Ein-/Ausschalten des Schalters 43 für die manuelle Regeneration übernehmen
zu müssen.
Solange die erfaßte
Ansammlungsmenge ΔPm kleiner
ist als der erste Schwellwert ΔP1
(ein vorbestimmter Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge), ist
die Zusetzung des Filters mit Katalysator 13b gering und
die Betätigung
der Vorrichtung 34C zur Erfassung des Regenerationszeitpunkts
ist nicht erforderlich. Dementsprechend wird der normale Betrieb
weiter fortgesetzt.
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Wenn
die erfaßte
Fahrtstrecke den dritten Schwellwert ΔM3 (einen vorbestimmten zweiten
Beurteilungswert für
die Fahrtstrecke) überschreitet
und in den vierten Bereich der Fahrtstrecke Rm4 eintritt, findet
die Verdampfung des in das Motorenöl gemischten Kraftstoffs in
ausreichendem Maße
statt und es ist möglich,
die automatische zwangsweise Regeneration während der Fahrt auszuführen. Aus diesem
Grund wird, solange die erfaßte
Ansammlungsmenge ΔPm
den dritten Schwellwert ΔP3
nicht überschreitet,
die automatische Regeneration während
der Fahrt ohne Probleme und unabhängig von der erfaßten Ansammlungsmenge ΔPm ausgeführt und
der ungleich mäßig angesammelte
PM wird verbrannt. Wenn die erfaßte Ansammlungsmenge ΔPm den dritten
Schwellwert ΔP3 überschreitet
und in den vierten Bereich der Ansammlung Rp4 eintritt, erfolgt ein
Wechsel in einen Zustand, in dem sowohl die manuelle Regeneration
als auch die automatische Regeneration während der Fahrt verhindert
werden, um eine unkontrollierte Wärmeentwicklung zu verhindern,
und zusätzlich
wird die Warnleuchte 42 eingeschaltet, um den Fahrer aufzufordern,
das Fahrzeug zu einem Service-Center zu bringen.
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Mit
anderen Worten wird, wie es in 5 gezeigt
ist, entsprechend ΔM1 ≤ ΔMc < ΔM2 (Bereich Rm2)
und ΔP1 ≤ ΔPm < ΔP3 (Bereich
Rp2 und Bereich Rp3)ein Bereich für die Ausführung der Steuerung der manuellen
Regeneration (manuelles Blinken 1 und manuelles Blinken 2)
gebildet, der erste Bereich für
die Ausführung
der Steuerung der automatischen Regeneration während der Fahrt (automatische
Regeneration während
der Fahrt 1) wird entsprechend ΔM2 ≤ ΔMc < ΔM3
(Bereich Rm3) und ΔP1 ≤ ΔPm < ΔP3 (Bereich
Rp2 und Bereich Rp3) gebildet, und der zweite Bereich für die Ausführung der
Steuerung der automatischen Regeneration während der Fahrt (automatische
Regeneration während der
Fahrt 2) wird entsprechend ΔM3 ≤ ΔMc (Bereich Rm4) und ΔPm < ΔP3 (Bereich
Rp1, Bereich Rp2 und Bereich Rp3) gebildet.
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[Ablauf der Regenerationssteuerung]
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Die
in der Übersicht
zur Regenerationssteuerung nach 5 gezeigte
Steuerung wird gemäß dem Ablauf
der Regenerationssteuerung ausgeführt, zu der ein Beispiel in 3 gezeigt
ist. Bei Beginn des Ablaufs der Regenerationssteuerung nach 3 wird
in Schritt S10 beurteilt bzw. bestimmt, ob die erfaßte Fahrtstrecke ΔMc den ersten
Schwellwert ΔM1 (einen
vorbestimmten Beurteilungswert für
die Fahrtstrecke) überschreitet
oder nicht. Wenn diese Beurteilung ergibt, daß der Schwellwert nicht überschritten
wurde und ΔMc
im ersten Bereich der Fahrtstrecke Rm1 liegt, wird in Schritt S11
bestimmt, ob die erfaßte
Ansammlungsmenge ΔPm
den dritten Schwellwert ΔP3 überschreitet,
und wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die Steuerung zurück und der
normale Betrieb wird fortgesetzt. Weiterhin wird, wenn ΔPm ΔP3 übersteigt,
in Schritt S12 die Wamleuchte 42 eingeschaltet und die
Steuerung kehrt zurück.
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Demnach
wird, wenn in Schritt S10 bestimmt wird, daß die erfaßte Fahrtstrecke ΔMc im Bereich der
ersten Fahrtstrecke Rm1 liegt, die manuelle Betätigung der Vorrichtung 34C zur
Erfassung des Regenerationszeitpunkts verhindert. Weiterhin wird auch
die automatische Betätigung
der Vorrichtung 34C zur Erfassung des Regenerationszeitpunkts durch
die automatische Regeneration während
der Fahrt nicht ausgeführt.
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Wenn
in Schritt S10 bestimmt wird, daß die erfaßte Fahrtstrecke ΔMc den ersten
Schwellwert ΔM1
(einen vorbestimmten Beurteilungswert für die Fahrtstrecke) überschreitet,
wird in Schritt S20 bestimmt, ob die Fahrtstrecke ΔMc den zweiten Schwellwert ΔM2 überschreitet.
Wenn diese Bestimmung zeigt, daß der
Schwellwert nicht überschritten wurde,
wird in Schritt S21 bestimmt, ob die Ansammlungsmenge ΔPm den ersten
Schwellwert ΔP1
(einen vorbestimmten Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge) überschreitet,
und wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die Steuerung zurück und der normale
Betrieb wird fortgesetzt.
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Wenn
in Schritt S21 bestimmt wird, daß die Ansammlungsmenge ΔPm den ersten
Schwellwert ΔP1
(einen vorbestimmten Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge) überschreitet,
wird in Schritt S22 bestimmt, ob die Ansammlungsmenge ΔPm den zweiten
Schwellwert ΔP2 überschreitet.
Ist dies nicht der Fall, blinkt in Schritt S24 die Blinkleuchte (DPF-Leuchte) 41 langsam
und in Schritt S26 wird bestimmt, ob der Schalter für die manuelle
Regeneration auf Ein oder Aus steht.
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Weiterhin
wird, wenn in Schritt S22 bestimmt wird, daß die Ansammlungsmenge ΔPm den zweiten Schwellwert ΔP2 überschreitet,
in Schritt S23 bestimmt, ob die Ansammlungsmenge ΔPm den dritten Schwellwert ΔP3 überschreitet.
Ist dies nicht der Fall, blinkt in Schritt S25 die Blinkleuchte
(DPF-Leuchte) 41 schnell und in Schritt S26 wird bestimmt,
ob der Schalter für
die manuelle Regeneration auf Ein oder Aus steht.
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Wenn
der Schalter 43 für
die manuelle Regeneration in Schritt S26 eingeschaltet wird, wird
als eine Folge hiervon durch Betätigung
der Vorrichtung 35C für
die zwangsweise Regeneration eine manuelle Regeneration ausgeführt. In
Schritt S28 wird der Zähler
für die
Fahrtstrecke ΔMc
zurückgesetzt
und die Steuerung kehrt zurück.
Weiterhin wird, wenn die Ansammlungsmenge ΔPm auf Basis der PM-Ansammlungsmenge
statt auf Basis der Druckdifferenz bestimmt wird, der PM-Ansammlungswert in
Schritt S28 ebenfalls zurückgesetzt.
Wenn der Schalter 43 für
die manuelle Regeneration in Schritt S26 nicht eingeschaltet wird,
kehrt die Steuerung zurück
und wartet auf das Einschalten des Schalters 43 für die manuelle
Regeneration durch den Fahrer, während dieser
Ablauf der Regenerationssteuerung wiederholt wird.
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Wenn
in Schritt S23 bestimmt wird, daß die Ansammlungsmenge ΔPm den dritten
Schwellwert ΔP3 überschreitet,
erfolgt ein Wechsel in einen Zustand, in dem sowohl die manuelle
Regeneration als auch die automatische Regeneration während der Fahrt
verhindert werden, und in Schritt S29 wird die Warnleuchte 42 eingeschaltet
und die Steuerung kehrt zurück.
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Weiterhin
wird, wenn in Schritt S20 bestimmt wird, daß die Fahrtstrecke ΔMc den zweiten
Schwellwert ΔM2 überschreitet,
in Schritt S30 bestimmt, ob die Fahrtstrecke ΔMc den dritten Schwellwert ΔP3 überschreitet.
Wenn in Schritt S30 bestimmt wird, daß dies zutrifft, wird in Schritt
S31 bestimmt, ob die Ansammlungsmenge ΔPm den ersten Schwellwert ΔP1 (einen
vorbestimmten Beurteilungswert für
die Ansammlungsmenge) überschreitet.
Wenn in Schritt S31 bestimmt wird, daß dies nicht der Fall ist,
kehrt die Steuerung zurück
und der normale Betrieb wird fortgesetzt. Weiterhin wird die Bestimmung
von Schritt S32 ausgeführt,
wenn in Schritt S31 bestimmt wird, daß ΔPm ΔP1 überschreitet. Die Bestimmung von
Schritt S32 wird ausgeführt,
wenn in Schritt S30 bestimmt wird, daß ΔMc ΔM3 nicht überschreitet.
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In
Schritt S32 wird bestimmt, ob die Ansammlungsmenge ΔPm den dritten
Schwellwert ΔP3 überschreitet.
Ist dies der Fall, erfolgt ein Wechsel in einen Zustand, in dem
sowohl die manuelle Regeneration als auch die automatische Regeneration
während
der Fahrt verhindert werden, und in Schritt S35 wird die Warnleuchte 42 eingeschaltet
und die Steuerung kehrt zurück.
-
Weiterhin
wird, wenn in Schritt S32 bestimmt wird, daß die Ansammlungsmenge ΔPm den dritten Schwellwert ΔP3 nicht überschreitet,
in Schritt S33 die automatische Regeneration während der Fahrt ausgeführt, um
die Vorrichtung 34C zur Erfassung des Regenerationszeitpunkts
automa tisch zu betätigen.
In Schritt S34 wird der Zähler
für die
Fahrtstrecke ΔMc
zurückgesetzt
und die Steuerung kehrt zurück.
Weiterhin wird, wenn die Ansammlungsmenge ΔPm auf Basis des PM-Ansammlungswerts
statt auf Basis der Druckdifferenz bestimmt wird, der PM-Ansammlungswert
in Schritt S34 ebenfalls zurückgesetzt.
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Mit
anderen Worten, gemäß dem Ablauf
der Regenerationssteuerung nach 3 wird,
selbst wenn erfaßt
wird, daß die
durch die Vorrichtung 32C zur Erfassung der PM-Ansammlungsmenge
erfaßte Ansammlungsmenge ΔPm einen
vorbestimmten Beurteilungswert für
die Ansammlungsmenge ΔP1
(erster Schwellwert) überschreitet,
wenn die Fahrtstrecke ΔMc
nach Beginn der durch die Vorrichtung 33C zur Erfassung
der Fahrtstrecke erfaßten
Ansammlung einen vorbestimmten Beurteilungswert für die Fahrtstrecke ΔM1 (erster
Schwellwert) noch nicht erreicht hat, keine Warnung unter Verwendung
der Warnvorrichtung 36C ausgegeben und die Steuerung wird
so ausgeführt,
daß die
Betätigung
der Vorrichtung 35C für
die zwangsweise Regeneration durch den Fahrer verhindert wird.
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Weiterhin
wird, wenn die Fahrtstrecke ΔMc nach
dem Beginn der durch die Vorrichtung 33C zur Erfassung
der Fahrtstrecke erfaßten
Ansammlung einen vorbestimmten Beurteilungswert für die Fahrtstrecke ΔM1 (erster
Schwellwert) erreicht hat, aber noch nicht den zweiten Schwellwert ΔM2 erreicht
hat, und erfaßt
wird, daß die
durch die Vorrichtung 32C zur Erfassung der PM-Ansammlungsmenge
erfaßte Ansammlungsmenge ΔPm einen
vorbestimmten Beurteilungswert für
die Ansammlungsmenge ΔP1
(erster Schwellwert) überschreitet,
blinkt die Blinkleuchte (DPF-Leuchte) 41 langsam
und der Fahrer wird aufgefordert, den Schalter 43 für die manuelle
Regeneration manuell zu betätigen.
Wenn die Blinkleuchte 41 blinkt, muß der Fahrer unverzüglich das
Fahrzeug stoppen und unter Verwendung des Schalters 43 für die manuelle
Regeneration die zwangsweise Regeneration aktivieren. Wird diese
Warnung jedoch ignoriert, sammelt sich weiterhin PM auf dem Filter
mit Katalysator 13b an, und wenn die erfaßte Ansammlungsmenge ΔPm einen
vorbestimmten zweiten Schwellwert ΔP2 überschreitet, blinkt die Blinkleuchte 41 schnell
und gibt dem Fahrer dadurch eine deutlichere Warnung und fordert
ihn dringend auf, die manuelle Regeneration auszuführen.
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[Ablauf der Regenerationssteuerung
für die
Vorrichtung zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte)
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Zusätzlich zu
der oben beschriebenen DPF-Regenerationssteuerung und gemäß dem Steuerungsablauf
nach 4 offenbart die vorliegende Erfindung eine Erhöhung der
Abgastemperatur durch die Vorrichtung 37C zur Erhöhung der
Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte in Kombination
mit der Steuerung zum Haften der Abgaswärme durch die Vorrichtung 39C
zum Halten der Abgaswärme.
Darüber
hinaus zeigt 6 ein Beispiel einer Steuerungsübersicht
gemäß dem Steuerungsablauf
nach 4.
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Der
Steuerungsablauf nach 4 ist ein Steuerungsablauf,
der aufgerufen und ausgeführt wird,
bevor der Steuerungsablauf nach 3 aufgerufen
und ausgeführt
wird, und wenn er gestartet wurde, wird in Schritt S41 eine Bereichsüberprüfung ausgeführt. Bei
dieser Bereichsüberprüfung wird
bestimmt, ob die Fahrtstrecke ΔMc
den ersten Schwellwert ΔM1 überschreitet
und den dritten Schwellwert ΔM3
nicht überschreitet
sowie ob die Ansammlungsmenge ΔPm
kleiner ist als der erste Schwellwert ΔP1. Wenn diese Bedingung nicht
erfüllt
ist, kehrt die Steuerung zurück,
ohne daß die
Erhöhung
der Abgastemperatur ausgeführt
wird.
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Mit
anderen Worten, die Erhöhung
der Abgastemperatur wird in diesem Steuerungsablauf nur dann ausgeführt, wenn
die Fahrtstrecke im zweiten Bereich der Fahrtstrecke Rm2 oder im
dritten Bereich der Fahrtstrecke Rm3 liegt und zusätzlich der
Bereich der Ansammlungsmenge im ersten Bereich der Ansammlungsmenge
Rp1 liegt. Weiterhin wird in dem Fall, daß alle anderen Bereiche zutreffen,
in diesem Steuerungsablauf die Erhöhung der Abgastemperatur nicht
ausgeführt.
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Wenn
die Bedingung von Schritt S41 erfüllt ist, wird in Schritt S42
bestimmt, ob die Erhö-hung der Abgastemperatur
durch Mehrfacheinspritrung zu dem entsprechenden Zeitpunkt ausgeführt wird,
und zwar auf der Basis, ob der Anzeiger Fm der Mehrfacheinspritzung
0 (Null, Anzeiger aus) oder 1 (Eins, Anzeiger ein) ist. Wenn bei
dieser Bestimmung der Anzeiger Fm der Mehrfacheinspritrung 0 ist,
wird bestimmt, daß die
Erhöhung
der Abgastemperatur mittels Mehrfacheinspritzung gerade nicht ausgeführt wird,
und die Steuerung setzt mit Schritt S43 fort. Wenn bei dieser Bestimmung
der Anzeiger Fm der Mehrfacheinspritrung 1 ist, wird bestimmt,
daß die
Erhöhung
der Abgastemperatur mittels Mehrfacheinspritrung gerade ausgeführt wird,
und die Steuerung setzt mit Schritt S45 fort.
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In
Schritt S43 wird bestimmt, ob die PM-Ansammlungsmenge ΔPm (d.h.
die Druckdifferenz) einem vierten Schwellwert ΔP01 (einem vorbestimmten ersten
Beurteilungswert für
die Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge), der niedriger angesetzt ist als
der erste Schwellwert (ein vorbestimmter Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge) ΔP1, entspricht
oder größer ist – d.h. diese überschreitet.
Ist dies nicht der Fall, kehrt die Steuerung zurück, ohne daß eine Erhöhung der Abgastemperatur stattfindet.
Alternativ dazu setzt die Steuerung mit Schritt S44 fort, wenn ΔPm ΔP01 überschreitet,
und die Erhöhung
der Abgastemperatur mittels Mehrfacheinspritrung, die aus der Steuerung
der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder resultiert, wird durch
die Vorrichtung 37C zur Erhöhung der Abgastemperatur zu
Zeiten geringer Ansammlungswerte gestartet. Die Erhöhung der
Abgastemperatur wird über
die vorbestimmte Zeitdauer, die dem Überprüfungsintervall für die PM-Ansammlungsmenge
entspricht, hinweg fortgesetzt, der Anzeiger für die Mehrfacheinspritrung wird
gesetzt (d.h. Fm=1) und die Steuerung kehrt zurück.
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In
Schritt S45 wird bestimmt, ob die PM-Ansammlungsmenge ΔPm (d.h.
die Druckdifferenz) kleiner ist als ein fünfter Schwellwert ΔP02 (ein
vorbestimmter zweiter Beurteilungswert für die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmenge) liegt, der niedriger angesetzt ist als
der vierte Schwellwert ΔP01.
Ist dies der Fall, wird in Schritt S46 die Erhöhung der Abgastemperatur durch
Mehrfacheinspritrung infolge des Betriebs der Vorrichtung 37C zur
Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte gestoppt,
und zusätzlich
zum Stoppen der Vorrichtung 37C zur Erhöhung der Abgastemperatur zu
Zeiten geringer Ansammlungswerte wird der Anzeiger für die Mehrfacheinspritrung
zurückgesetzt
(d.h. Fm=0) und die Steuerung kehrt zurück.
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Weiterhin
setzt, wenn in Schritt S45 erfaßt wird,
daß ΔPm nicht
kleiner ist als ΔP02,
die Steuerung mit Schritt S47 fort, durch die Vorrichtung 38C zur
Erfassung des Fahrzeugzustands wird eine Überprüfung des Fahrzeugzustands ausgeführt, und wenn
der Zustand als stationärer
Leerlaubetriebszustand identifiziert wird, wird in Schritt S48 durch
die Vorrichtung 39C zum Halten der Abgaswärme die Steuerung zum Halten
der Abgaswärme
ausgeführt. Mit
anderen Worten, zusätzlich
zum Schließen
des Abgasdrosselventils 16 wird die Erhöhung der Abgastemperatur durch
Mehrfacheinspritzung infolge des Betriebs der Vorrichtung 37C zur
Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte fortgesetzt.
Die Steuerung zum Halten der Abgaswärme wird über den vorbestimmten Zeitraum
hinweg ausgeführt,
was dem Überprüfungsintervall
für den
Fahrzeugzustand entspricht, und anschließend kehrt die Steuerung zurück. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Anzeiger für
die Mehrfacheinspritzung (Fm=1) nicht verändert.
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Weiterhin
wird die Überprüfung des
Fahrzeugzustands von Schritt S47 ausgeführt, und wenn das Fahrzeug
sich nicht im stationären
Leerlaufzustand, sondern im Fahrzustand befindet, wird zusätzlich zum Öffnen des
Abgasdrosselventils 16 in Schritt S49 die Erhöhung der
Abgastemperatur durch Mehrfacheinspritzung infolge des Betriebs
der Vorrichtung 37C zum Erhöhen
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte fortgesetzt.
Die Steuerung zur Erhöhung
der Abgastemperatur wird über den
vorbestimmten Zeitraum hinweg ausgeführt, was dem Überprüfungsintervall
für den
Fahrzeugzustand entspricht, und anschließend kehrt die Steuerung zurück. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Anzeiger für
die Mehrfacheinspritzung (Fm=1) nicht verändert.
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Wenn
der Steuerungsablauf nach 4 abgeschlossen
und die Steuerung zurückgekehrt
ist, wird der Steuerungsablauf nach 3 ausgeführt, und
wann immer es zu einem Wechsel zwischen den Bereichen Rm1, Rm2,
Rm3 und Rm4 der Fahrtstrecke und den Bereichen Rp1, Rp2, Rp3 und
Rp4 der Ansammlungsmenge kommt, wird die entsprechende Steuerung
ausgeführt.
Weiterhin wird, wenn kein solcher Übergang zwischen den Bereichen
stattfindet, der Steuerungsablauf nach 4 erneut
gestartet. Auf diese Weise werden der Steuerungsablauf nach 4 und
der Steuerungsablauf nach 3 nacheinander
wiederholt.
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Gemäß der oben
beschriebenen Steuerung wird, wenn die durch die Vorrichtung 32C zur
Erfassung der PM-Ansammlungsmenge erfaßte Ansammlungsmenge ΔPm (Druckdifferenz)
einen vorbestimmten ersten Beurteilungswert für die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmenge ΔP01
(vierter Schwellwert), der niedriger angesetzt ist als ein vorbestimmter
Beurteilungswert für
die Ansammlungsmenge ΔP1
(erster Schwellwert), überschreitet,
die Erhöhung
der Abgastemperatur mittels Mehrfacheinspritzung ausgeführt, und
danach wird, wenn die Ansammlungsmenge ΔPm kleiner wird als ein vorbestimmter
zweiter Beurteilungswert für
die Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge ΔP02
(fünfter
Schwellwert), der niedriger angesetzt ist als der erste Beurteilungswert
für die
Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge P01 (vierter Schwellwert), die Steuerung
so ausgeführt,
daß die
Erhöhung
der Abgastemperatur mittels Mehrfacheinspritzung gestoppt wird.
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Mit
anderen Worten, von dem Punkt, an dem die Ansammlungsmenge ΔPm den vorbestimmten ersten
Beurteilungswert für
die Temperaturerhöhung auf
Basis der Ansammlungsmenge ΔP01 überschreitet,
bis zu dem Punkt, an dem die Ansammlungsmenge ΔPm kleiner wird als der vorbestimmte
zweite Beurteilungswert für
die Temperaturerhöhung
auf Basis der Ansammlungsmenge ΔP02,
wird eine Erhöhung der
Abgastemperatur mittels Mehrfacheinspritzung ausgeführt. Dementsprechend
wird die Temperatur des Abgases erhöht, PM wird verbrannt und die
Regeneration des DPF wird vorangetrieben.
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Aus
diesem Grund wird die Häufigkeit,
mit der die Ansammlungsmenge den vorbestimmten Beurteilungswert
für die
Ansammlungsmenge erreicht, die eine manuelle Regeneration erfordert,
reduziert, und folglich wird die Häufigkeit der manuellen Regeneration
durch Betätigen
des Schalters für
die manuelle Regeneration deutlich reduziert, was den Betrieb für den Fahrer
angenehmer gestaltet.
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Zusätzlich wird,
wenn die Vorrichtung 38C zur Erfassung des Fahrzeugzustands
das Stoppen des Fahrzeugs während
des Betriebs der Vorrichtung 37C zur Erhöhung der
Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte erfaßt, das
Abgasdrosselventil 16 geschlossen, wenn der Betrieb der
Vorrichtung 37C zur Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte fortgesetzt
wird, und anschließend
wird, wenn die Vorrichtung 38C zur Erfassung des Fahrzeugzustands
erfaßt,
daß das Fahrzeug
wieder im Fahrzustand ist, das Abgasdrosselventil 16 wieder
geöffnet,
was die Fortsetzung des Betriebs der Vorrichtung 37C zur
Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte erlaubt.
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Mit
anderen Worten ist es, wenn das Fahrzeug an Verkehrssignalen usw.
stoppt, während
die Erhöhung
der Abgastemperatur zu Zeiten geringer Ansammlungswerte mittels
Mehrfacheinspritzung ausgeführt
wird und nichts mit einer zwangsweisen Regeneration zu tun hat,
zusätzlich
dazu, daß die Mehrfacheinspritzung
fortgesetzt wird, ebenfalls möglich,
die Motorlast durch eine Steuerung der Abgasdrosselung, die durch
Schließen
eines Motorbremsventils 16 oder eines Abgasdrosselventils
erzielt wird, zu erhöhen.
Dementsprechend kann das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten
werden und die Selbstregeneration des DPF kann in effizienter Weise
voranschreiten, selbst wenn der Fahrbetrieb wiederaufgenommen wird.
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Folglich
ist eine zuverlässige
Verbrennung von PM selbst bei Betriebsmustern möglich, die sich durch häufiges Warten
an Verkehrssignalen in städtischen
Gebieten auszeichnen, und die Häufigkeit,
mit der die Ansammlungsmenge ΔPm
den vorbestimmten Beurteilungswert für die Ansammlungsmenge ΔP1 erreicht,
die eine manuelle Regeneration erfordert, kann reduziert werden.
Aus diesem Grund kann die Häufigkeit
der Notwendigkeit einer manuellen Regeneration drastisch reduziert
werden und dem Fahrer kann der Betrieb angenehmer gestaltet werden.
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Die
obige Erläuterung
befaßt
sich mit dem Beispiel einer sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung
in dem Abgasreinigungssystem, die als eine sich kontinuierlich regenerierende
DPF-Vorrichtung ausgestaltet ist, welche einen Oxidationskatalysator
auf der aufstromigen Seite des Filters bereitstellt und gleichzeitig
auch einen auf dem Filter getragenen Katalysator aufweist. Die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Weiterhin
kann die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung auch
eine Vorrichtung des Typs sein, bei dem ein Oxidationskatalysator
auf dem Filter getragen wird oder bei dem ein Oxidationskatalysator
auf der aufstromigen Seite des Filters vorgesehen ist usw.