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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungssystem
einer Brennkraftmaschine, die mit einem Partikelfilter ausgestattet
ist, der in einem Abgasdurchlass der Brennkraftmaschine bereitgestellt
ist, zum Sammeln von im Abgas enthaltenem Feinstaub.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
Druckschrift
JP 04 081513 offenbart
eine Einrichtung zum Steuern einer Öffnung eines Abgasdrosselventils,
um eine Abgastemperatur in der Umgebung eines Einlasses eines Einfangfilters
zur Zeit einer Regeneration des Filters im Bereich einer voreingestellten
Regenerationstemperatur beizubehalten.
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Die
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2004-68804 offenbart eine Technologie, die auf
einen Partikelfilter (welcher nachstehend einfach als Filter bezeichnet
wird) angewendet wird, zum Sammeln von in dem Abgas enthaltenem
Feinstaub, der in einem Abgasdurchlass der Brennkraftmaschine bereitgestellt
ist, in welchem die Strömungsrate des
Abgases (welche nachstehend einfach als Abgasströmungsrate bezeichnet wird),
das in dem Filter strömt,
erhöht
wird, wenn die Anstiegsrate der Temperatur des Filters gleich oder
höher als
ein spezifischer Wert wird, während
eine Filterregenerationssteuerung durchgeführt wird. Die Japanische offengelegte
Patentanmeldung Nr. 2002-38930 und die Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 6-21552 offenbaren ebenfalls Technologien, die einen Filterregenerationssteuerungsprozess
betreffen.
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Bei
den Abgasreinigungssystemen von Brennkraftmaschinen, die einen Filter
besitzen, der in einem Abgasdurchlass der Brennkraftmaschine bereitgestellt
ist, wird, wenn die Menge des gesammelten oder des auf dem Filter
abgelagerten Feinstaubs (was nachstehend als PM-Sammelmenge bezeichnet wird) gleich
oder größer als
eine spezifische PM-Sammelmenge wird, eine Filterregenerationssteuerung
zum Oxidieren und Entfernen von auf dem Filter gesammeltem Feinstaub
durch Erhöhen
der Temperatur des Filters zu einer Zieltemperatur durchgeführt.
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Wenn
die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine abnimmt,
während
solch ein Filterregenerationssteuerungsprozess durchgeführt wird,
nimmt die von dem Filter weggeschaffte Wärmemenge mit einem Abnehmen
der Abgasströmungsrate
ab. In solchen Fällen
steigt die Temperatur des Filters manchmal dementsprechend stark
an. Somit besteht ein Risiko, dass die Temperatur des Filters zu
Temperaturen ansteigen kann, die ein Schmelzen oder ein ernsthafte
Schädigung
des Filters verursachen können,
das heißt
ein übermäßiger Temperaturanstieg
des Filters kann auftreten.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend beschriebenen
Problems durchgeführt
und hat als Aufgabe, in einem Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine, die
mit einem Filter ausgestattet ist, der in einem Abgasdurchlass der Brennkraftmaschine
bereitgestellt ist, eine Technologie bereitzustellen, die verhindern
kann, dass während
eines Filterregenerationssteuerungsprozesses ein übermäßiger Temperaturanstieg
des Filters auftritt.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur des Filters, die
erreicht wird, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine niedriger
oder gleich einer vorgegebenen Anzahl von Motorumdrehungen wird,
geschätzt,
während
die Filtertemperatur aufgrund der Ausführung der Filterregenerationssteuerung
ansteigt. Zusätzlich
wird die Temperaturanstiegsrate des Filters, während die Temperatur des Filters
ansteigt, auf solch eine Weise gesteuert, dass die zu erreichende
geschätzte
Filtertemperatur in einen erlaubbaren Bereich fällt.
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Genauer
enthält
ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine gemäß der folgenden
Erfindung:
einen Partikelfilter, der in einem Abgasdurchlass
der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, zum Sammeln von im Abgas
enthaltenem Feinstaub;
eine Filterregenerationssteuerungsausführungseinrichtung
zum Ausführen
einer Filterregenerationssteuerung, bei welcher die Temperatur des
Partikelfilters zu einer Zieltemperatur angehoben wird, um auf dem
Partikelfilter gesammelten Feinstaub zu oxidieren und zu entfernen;
eine
PM-Sammelmengenerfassungseinrichtung zum Erfassen der Menge des
auf dem Partikelfilter gesammelten Feinstaubs;
eine Temperaturanstiegsratenerfassungseinrichtung zum
Erfassen der Temperaturanstiegsrate des Partikelfilters, während die
Temperatur des Partikelfilters aufgrund einer Ausführung der Filterregenerationssteuerung
durch die Filterregenerationssteuerungsausführungseinrichtung ansteigt;
eine
Schätzungseinrichtung
einer erreichten Temperatur zum Schätzen der Temperatur des Partikelfilters,
die erreicht wird, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine
niedriger oder gleich einer vorgegebenen Anzahl von Motorumdrehungen
wird, basierend auf der Menge des Feinstaubs, der durch die PM-Sammelmengenerfassungseinrichtung
erfasst wird, und der Temperaturanstiegsrate, die durch die Temperaturanstiegsratenerfassungseinrichtung
erfasst wird, während
die Temperatur des Partikelfilters aufgrund einer Ausführung der
Filterregenerationssteuerung durch die Filterregenerationssteuerungsausführungseinrichtung ansteigt;
und
eine Temperaturanstiegsratensteuerungseinrichtung zum Steuern
der Temperaturanstiegsrate des Partikelfilters, während die
Temperatur des Partikelfilters aufgrund einer Ausführung der
Filterregenerationssteuerung durch die Filterregenerationssteuerungsausführungseinrichtung
ansteigt, auf eine solche Weise, dass die zu erreichende Temperatur
des Partikelfilters, die durch die Schätzungseinrichtung eine erreichte
Temperatur geschätzt
wird, niedriger oder gleich einer oberen erlaubbaren Temperaturgrenze gehalten
wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird die Filterregenerationssteuerung
durch anhebende Temperatur des Filters auf eine Zieltemperatur ausgeführt. Die
Zieltemperatur ist solch eine Temperatur, die eine Oxidation und
Entfernung des auf dem Filter gesammelten Feinstaubs und eine Verhinderung
des Schmelzens und einer ernsthaften Schädigung des Filters ermöglicht.
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Wenn
eine Ausführung
der Filterregenerationssteuerung gestartet wird, beginnt die Temperatur des
Filters anzusteigen. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Temperaturanstiegsrate
des Filters, während
die Filterregenerationssteuerung ausgeführt wird, durch die Temperaturanstiegsratenerfassungseinrichtung
erfasst. Die Temperaturanstiegsrate bedeutet hier der Temperaturanstieg
pro Zeiteinheit. Die Temperaturanstiegsrate des Filters zu dieser
Zeit wird nachstehend einfach als die Filtertemperaturanstiegsrate
bezeichnet.
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Wenn
die Anzahl von Motorumdrehungen (oder die Rotationsgeschwindigkeit)
der Brennkraftmaschine abnimmt, während die Filtertemperatur aufgrund
der Ausführung
der Filterregenerationssteuerung ansteigt, steigt die Temperatur
des Filters manchmal stark an, da die von dem Filter weggeschaffte
Wärmemenge
mit einem Abnehmen der Abgasströmungsrate
abnimmt. Wenn die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine übermäßig abnimmt,
während
die Filterregenerationssteuerung ausgeführt wird, besteht deshalb ein
Risiko, dass die Temperatur des Filters über die Zieltemperatur ansteigen
kann und schließlich
ein übermäßiger Temperaturanstieg
des Filters auftreten kann.
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In
solchen Fällen,
je größer zu der
Zeit, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine
abnimmt, die PM-Sammelmenge ist, und je höher zu der Zeit wenn die Anzahl
von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine abnimmt, die Filtertemperaturanstiegsrate
ist, desto größer wird
die Filtertemperatur, die durch den starken Anstieg der Temperatur
des Filters erreicht wird. Das ist so, weil je größer die
PM-Sammelmenge ist, und je höher die Filtertemperaturanstiegsrate
ist, desto schneller wird eine Oxidation des Feinstaubs vorangetrieben,
wenn die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine abnimmt.
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Angesichts
des Vorstehenden, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung die Temperatur des Filters, die erreicht wird, wenn die
Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine niedriger oder gleich
der vorgegebenen Anzahl von Motorumdrehungen wird, während die
Temperatur des Filters aufgrund einer Ausführung der Filterregenerationssteuerung
ansteigt, basierend auf der PM-Sammelmenge und der Filtertemperaturanstiegsrate
zu dieser Zeit geschätzt.
Mit anderen Worten, während
die Temperatur des Filters aufgrund einer Ausführung der Filterregenerationssteuerung
ansteigt, wird die Annahme getroffen, dass die Anzahl von Motorumdrehungen der
Brennkraftmaschine niedriger oder gleich der vorgegebenen Anzahl
von Motorumdrehungen wird, und die Temperatur des Filters, die in
diesem Fall erreicht wird, wird geschätzt. Im Folgenden wird die Temperatur
des Filters, die in diesem Fall erreicht wird, einfach als die zu
erreichende Temperatur bezeichnet.
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Die
vorgegebene Anzahl von Motorumdrehungen kann hier solch ein Schwellenwert
der Anzahl von Motorumdrehungen sein, dass, wenn die Anzahl von
Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine niedriger oder gleich dieser
vorgegebenen Anzahl von Motorumdrehungen wird, während die Filtertemperatur
aufgrund einer Ausführung
der Filterregenerationssteuerung ansteigt, es in Betracht gezogen werden
kann, dass es ein Risiko eines übermäßigen Temperaturanstiegs
des Filters gibt. Alternativ kann es solch ein Schwellenwert der
Anzahl von Motorumdrehungen sein, mit welchem es in Betracht gezogen werden
kann, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine in einen Leerlauf übergegangen
ist.
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Die
Filtertemperaturanstiegsrate, wird während die Temperatur des Filters
ansteigt, auf eine solche Weise gesteuert, dass die geschätzte zu
erreichende Filtertemperatur, kleiner oder gleich einer oberen erlaubbaren
Temperaturgrenze wird. Die obere erlaubbare Temperaturgrenze ist
hier ein oberer Grenzwert von erlaubbaren Temperaturen, die zum Beispiel
durch Experimente bestimmt werden. Die obere erlaubbare Temperaturgrenze
ist höher
oder gleich der Zieltemperatur in der Filterregenerationssteuerung
und niedriger oder gleich dem oberen Grenzwert der Temperaturen,
bei welchen ein Schmelzen oder eine ernsthafte Schädigung des
Filters verhindert werden kann.
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Gemäß der folgenden
Erfindung, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine
abnimmt, werden die Temperatur des Filters aufgrund einer Ausführung der
Filterregenerationssteuerung ansteigt, ist es möglich, die Temperatur des Filters
niedriger als die obere erlaubbare Temperaturgrenze zu halten. Deshalb
ist es möglich,
einen übermäßigen Temperaturanstieg
des Filters zu verhindern, während
die Filterregenerationssteuerung ausgeführt wird. Mit anderen Worten
ist es möglich eine
Regeneration des Filters voranzutreiben, während ein übermäßiger Temperaturanstieg des
Filters verhindert wird, auch wenn die Anzahl von Motorumdrehungen
der Brennkraftmaschine abnimmt.
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Bei
der vorliegenden Erfindung könnte
die Temperaturanstiegsrate des Filters nur dann gesteuert werden,
wenn die Temperatur des Filters aufgrund einer Ausführung der
Filterregenerationssteuerung ansteigt, und die Temperatur des Filters
höher als eine
vorgegebene Temperatur ist.
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Auch
während
die Temperatur des Filters aufgrund einer Ausführung der Filterregenerationssteuerung
ansteigt, kann ein übermäßiger Temperaturanstieg
des Filters verhindert werden, auch wenn die Anzahl von Motorumdrehungen
der Brennkraftmaschine niedriger oder gleich der vorgegebenen Anzahl
von Motorumdrehungen wird, solange die Temperatur des Filters nicht
so hoch wie eine bestimmte Temperatur ist.
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Angesichts
dessen wird die vorgegebene Temperatur als solch eine Temperatur
eingestellt, bei welcher es in Betracht gezogen werden kann, dass die
Möglichkeit
eines übermäßigen Temperaturanstiegs
des Filters niedrig ist, auch wenn die Anzahl von Motorumdrehungen
der Brennkraftmaschine niedriger oder gleich der vorgegebenen Anzahl
von Motorumdrehungen wird, während
die Temperatur des Filters aufgrund einer Ausführung der Filterregenerationssteuerung
ansteigt. Die vorgegebene Temperatur ist niedriger als die Zieltemperatur.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Steuerung, auch nachdem die Filterregenerationssteuerung
gestartet wurde, wird die Filtertemperaturanstiegsrate nicht gesteuert,
solange die Temperatur des Filters niedriger oder gleich der vorgegebenen Temperatur
ist. Folglich ist es möglich,
die Temperatur des Filters schneller zu der Zieltemperatur anzuheben,
nachdem die Filterregenerationssteuerung gestartet wurde, während ein übermäßiger Temperaturanstieg
des Filters verhindert wird. Somit ist es möglich, die Ausführungszeit
der Filterregenerationssteuerung so weit wie möglich zu reduzieren.
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Bei
dem Filtertemperaturanstiegsratensteuerungsprozess der vorliegenden
Erfindung kann die Filtertemperaturanstiegsrate auf den maximalen Wert
innerhalb des Bereichs, in welchem die zu erreichende Filtertemperatur,
die durch die Schätzungseinrichtung
einer erreichten Temperatur geschätzt wird, niedriger oder gleich
der oberen erlaubbaren Temperaturgrenze gehalten wird, gesteuert
werden.
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Gemäß diesem
Steuerungsprozess ist es möglich,
die Temperatur des Filters schneller zu der Zieltemperatur anzuheben,
nachdem die Filterregenerationssteuerung gestartet wurde, während ein übermäßiger Temperaturanstieg
des Filters verhindert wird. Somit ist es möglich, die Ausführungszeit der
Filterregenerationssteuerung so weit wie möglich zu reduzieren.
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden für
den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
vorgenommen wird, leichter ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Diagram, das schematisch die Grundstruktur der Brennkraftmaschine
und ihrer Lufteinlass- und Abgassysteme gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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2 ist
ein Flussdiagram einer Steuerungsroutine einer Filtertemperaturanstiegsratensteuerung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Flussdiagram einer Steuerungsroutine einer Filtertemperaturanstiegsratensteuerung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im
Folgenden werden spezifische Ausführungsbeispiele des Abgasreinigungssystems
einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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(Grundstruktur einer Brennkraftmaschine
und ihrer Lufteinlass- und Abgassysteme)
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Hier
wird ein Dieselmotor zum Antreiben eines Fahrzeugs, auf welchen
die vorliegende Erfindung angewendet wird, anhand eines Beispiels
beschrieben. 1 ist ein Diagram, das schematisch die
Grundstruktur der Brennkraftmaschine und ihrer Lufteinlass- und
Abgassysteme gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Die
Brennkraftmaschine 1 ist ein Dieselmotor zum Antreiben
eines Fahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem
Einlassdurchlass 4 und einem Abgasdurchlass 2 verbunden.
In dem Einlassdurchlass 4 ist ein Drosselventil 8 bereitgestellt.
Andererseits ist in dem Abgasdurchlass 2 ein Partikelfilter 3 (welcher
nachstehend einfach als Filter 3 bezeichnet wird) zum Sammeln
von in dem Abgas enthaltenem Feinstaub bereitgestellt. In dem Abgasdurchlass 2 ist
stromaufwärts
des Filters 3 ein Oxidationskatalysator 6 bereitgestellt.
Alternativ kann ein Oxidationskatalysator auf dem Filter 3 gelagert
sein, anstelle eines Bereitstellens des Oxidationskatalysators 6 in
dem Abgasdurchlass 2 stromaufwärts des Filters 3.
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Ein
Abgasdruckdifferenzsensor 9, der ein elektrisches Signal
ausgibt, das die Differenz des Drucks des Abgases stromaufwärts und
stromabwärts
des Filters 3 angibt, ist in dem Abgasdurchlass 2 bereitgestellt.
Ein Abgastemperatursensor 7, der ein elektrisches Signal
ausgibt, das die Temperatur des Abgases angibt, das durch den Abgasdurchlass 2 strömt, ist
in dem Abgasdurchlass 2 stromabwärts des Filters 3 bereitgestellt.
Zusätzlich
ist ein Kraftstoffbeimengungsventil 5 zum Beimengen von
Kraftstoff zu dem Abgas in dem Abgasdurchlass 2 stromaufwärts des
Filters 3 bereitgestellt.
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An
die Brennkraftmaschine 1 mit der vorstehend beschriebenen
Struktur ist eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 10 zum
Steuern der Brennkraftmaschine 1 angefügt. Die ECU 10 ist
eine Einheit zum Steuern des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine 1 gemäß Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine 1 oder Anforderungen des Fahrers.
Die ECU 10 ist mit dem Abgasdruckdifferenzsensor 9,
dem Abgastemperatursensor 7 und einem Kurbelpositionssensor 11,
der ein elektrisches Signal ausgibt, das den Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine 1 angibt,
und so weiter, elektrisch verbunden, und Ausgabesignale dieser Sensoren
werden in die ECU 10 eingegeben. Die ECU 10 schätzt die
Feinstaubsammelmenge auf dem Filter 3 basierend auf dem Ausgabewert
des Abgasdruckdifferenzsensors 9. In diesem Ausführungsbeispiel
bildet der Abgasdruckdifferenzsensor 9 die PM-Sammelmengenerfassungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die ECU 10 schätzt die Temperatur des Filters 3 basierend
auf dem Ausgabewert des Abgastemperatursensors 7. Zusätzlich ist
die ECU 10 mit dem Drosselventil 8 und dem Kraftstoffbeimengungsventil 5 elektrisch
verbunden, welche durch die ECU 10 gesteuert werden.
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(Filterregenerationssteuerung)
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In
diesem Ausführungsbeispiel,
wenn die Menge des auf dem Filter 3 gesammelten Feinstaubs gleich
oder größer als
eine vorgegebene PM-Sammelmenge wird, führt die ECU 10 eine
Filterregenerationssteuerung zum Oxidieren und Entfernen des auf
dem Filter 3 gesammelten Feinstaubs durch, wobei die ECU
derart steuert, um den Öffnungsgrad
des Drosselventils 8 zu reduzieren und Kraftstoff zu dem Abgas
durch das Kraftstoffbeimengungsventil 5 beizumengen, um
die Temperatur des Filters 3 auf eine Zieltemperatur Tt
anzuheben. In diesem Ausführungsbeispiel
bilden das Drosselventil 8 und das Kraftstoffbeimengungsventil 5 die
Filterregenerationssteuerungsausführungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Zieltemperatur Tt ist solch eine Temperatur, dass, wenn die Temperatur
des Filters 3 die Zieltemperatur Tt ist, es möglich ist,
den auf den Filter 3 gesammelten Feinstaub zu oxidieren
und zu entfernen, und ein Schmelzen und eine ernsthafte Beschädigung des
Filters 3 zu verhindern. Die Zieltemperatur Tt wird im
Voraus zum Beispiel durch Experimente bestimmt.
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Der
durch das Kraftstoffbeimengungsventil 5 beigemengte Kraftstoff
wird in dem Oxidationskatalysator 6 oxidiert, wobei die
Temperatur des Abgases, das in den Filter 3 strömt, durch
die durch die Oxidation erzeugte Hitze erhöht wird. Die Temperatur des Filters 3 steigt
mit einem Anstieg der Temperatur des Abgases. Durch Reduzieren des Öffnungsgrades des
Drosselventils 8 ist es möglich, die Strömungsrate
des Abgases zu reduzieren. Dies ermöglicht es, die Temperatur des
Abgases, das in den Filter 3 strömt, schneller anzuheben. Angesichts
dessen wird in diesem Ausführungsbeispiel
die Temperatur des Filters 3 durch Steuern der Menge des
Kraftstoffes, der durch das Kraftstoffbeimengungsventil 5 beigemengt
wird, und den Öffnungsgrad
des Drosselventils 8 auf die Zieltemperatur eingestellt.
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Wenn
eine Ausführung
der Filterregenerationssteuerung gestartet wird, beginnt die Temperatur des
Filters 3 schrittweise anzusteigen. Wenn der Betriebszustand
der Brennkraftmaschine 1 in einen Leerlauf übergeht,
während
die Filterregenerationssteuerung durchgeführt wird, wird der Temperaturanstieg
des Filters 3 manchmal stark vorangetrieben, da die von
dem Filter 3 weggeschaffte Wärmemenge aufgrund eines Abnehmens
der Abgasströmungsrate abnimmt.
Deshalb besteht ein Risiko, dass die Temperatur des Filters 3 über die
Zieltemperatur Tt steigen kann, um schließlich einen übermäßigen Temperaturanstieg
des Filters 3 zu verursachen.
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In
solchen Fällen,
je größer zu der
Zeit, wenn der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 in
einen Leerlauf übergeht,
die PM-Sammelmenge ist, und je höher
zu der Zeit, wenn der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 in
einen Leerlauf übergeht, die
Filtertemperaturanstiegsrate ist, desto höher wird die Filtertemperatur
Ta, die durch den starken Anstieg der Temperatur des Filters 3 erreicht
wird.
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(Filtertemperaturanstiegsratensteuerung)
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Angesichts
des Vorstehenden wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Filtertemperaturanstiegsratensteuerung
zum Steuern der Temperaturanstiegsrate Rup, während die Temperatur des Filters 3 während einer
Ausführung
der Filterregenerationssteuerung ansteigt, durchgeführt, um
einen übermäßigen Temperaturanstieg
des Filters 3 zu unterdrücken.
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Im
Folgenden wird die Steuerungsroutine der Filtertemperaturanstiegsratensteuerung
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
mit Bezug auf ein in 2 gezeigtes Flussdiagram beschrieben.
Diese Routine wird im Voraus in der ECU 10 gespeichert und
jedes Mal dann ausgeführt,
wenn die Kurbelwelle um einen vorgegebenen Winkel rotiert, während die Brennkraftmaschine 1 im
Betrieb ist.
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In
dieser Routine wird zuerst in Schritt S101 durch die ECU 10 eine
Bestimmung vorgenommen, ob die Filterregenerationssteuerung im Betrieb
ist oder nicht. Wenn Schritt S101 positiv beantwortet wird, setzt
sich der Prozess der ECU 10 bei Schritt S102 fort, und
wenn er negativ beantwortet wird, stoppt die ECU 10 eine
Ausführung
dieser Routine.
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In
Schritt S102 wird durch die ECU 10 eine Bestimmung vorgenommen,
ob die Temperatur des Filters 3 niedriger als die Zieltemperatur
Tt ist oder nicht. Wenn Schritt S102 positiv beantwortet wird, was
bedeuten soll, dass die Temperatur des Filters 3 ansteigt,
setzt sich der Prozess der ECU 10 bei Schritt S103 fort.
Andererseits, wenn Schritt S102 negativ beantwortet wird, was bedeuten
soll, dass die Temperatur des Filters 3 die Zieltemperatur
Tt erreicht hat, und zwar, dass die Temperatur des Filters 3 nicht
steigt, stoppt die ECU 10 eine Ausführung dieser Routine.
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In
Schritt S103 erfasst die ECU 10 die momentane PM-Sammelmenge Qpm.
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Als
Nächstes
setzt sich der Prozess der ECU 10 bei Schritt S104 fort,
bei dem die ECU 10 die momentane Filtertemperaturanstiegsrate
Rup erfasst. In diesem Ausführungsbeispiel
bildet die ECU 10, die den Prozess des Erfassens der Filtertemperaturanstiegsrate
Rup ausführt,
die Temperaturanstiegsratenerfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Als
Nächstes
setzt sich der Prozess der ECU 10 bei Schritt S105 fort,
bei dem die ECU 10 durch eine Berechnung die Filtertemperatur
Ta schätzt,
die erreicht werden wird, wenn der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 zu
dieser Zeit in einen Leerlauf übergeht,
basierend auf der PM-Sammelmenge Qpm und der Filtertemperaturanstiegsrate
Rup. Die Beziehung zwischen der PM-Sammelmenge Qpm, der Filtertemperaturanstiegsrate
Rup und der zu erreichenden Filtertemperatur Ta kann hier im Voraus
zum Beispiel durch Experimente bestimmt und in der ECU 10 als
eine Karte gespeichert werden. In dieser Karte, je größer die
PM-Sammelmenge Qpm ist, und je höher die
Filtertemperaturanstiegsrate Rup ist, desto höher ist die zu erreichende
Filtertemperatur Ta. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die ECU 10,
die den Prozess des Berechnens der zu erreichenden Filtertemperatur
Ta basierend auf der PM-Sammelmenge Qpm und der Filtertemperaturanstiegsrate
Rup ausführt,
die Schätzungseinrichtung
eine erreichten Temperatur gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Zu
dieser Zeit hat die Temperatur des Filters 3 die Zieltemperatur
Tt nicht erreicht, und dementsprechend wurde eine Oxidation und
Entfernung von Feinstaub während
der Dauer, nachdem die Filterregenerationssteuerung gestartet wurde,
bis zu dieser Zeit kaum bewirkt. Deshalb kann die zu erreichende Filtertemperatur
Ta mit der Annahme berechnet werden, dass die momentane PM-Sammelmenge Qpm die
vorgegebene PM-Sammelmenge ist, die als ein Schwellenwert zum Starten
der Filterregenerationssteuerung eingestellt ist.
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Als
Nächstes
setzt sich der Prozess der ECU 10 bei Schritt S106 fort,
bei dem die ECU 10 die Filtertemperaturanstiegsrate Rup
auf eine solche Weise steuert, dass die zu erreichende Filtertemperatur
Ta niedriger oder gleich einer oberen erlaubbaren Temperaturgrenze
Tlimit gehalten wird. Die obere erlaubbare Temperaturgrenze Tlimit
ist hier eine obere Grenze der erlaubbaren Temperatur, die zum Beispiel
durch Experimente bestimmt wird. Sie ist gleich oder höher als
die Zieltemperatur Tt und gleich oder niedriger als die obere Grenze
der Temperaturen, bei welchem ein Schmelzen und eine ernsthafte
Schädigung
des Filters 3 verhindert werden kann.
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Ein
Verfahren des Steuerns der Filtertemperaturanstiegsrate Rup kann
zum Beispiel ein Steuern der Menge des Kraftstoffs, der durch das
Kraftstoffbeimengungsventil beigemengt wird, und/oder ein Steuern
der Abgasströmungsrate
durch Einstellen des Öffnungsgrades
der Drosselklappe 8 sein. In diesem Ausführungsbeispiel
bildet die ECU 10, die den Prozess des Steuerns der Filtertemperaturanstiegsrate
Rup durch Steuern des Kraftstoffbeimengungsventils 5 und/oder
des Drosselventils 8 ausführt, die Temperaturanstiegsratensteuerungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Nach einem Steuern der Filtertemperaturanstiegsrate Rup
in Schritt S106 beendet die ECU 10 eine Ausführung dieser Routine.
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Durch
die vorstehend beschriebene Steuerungsroutine ist es möglich, die
Temperatur des Filters 3 gleich oder niedriger als die
obere erlaubbare Temperaturgrenze Tlimit zu halten, auch wenn der Betriebszustand
der Brennkraftmaschine 1 in einem Leerlauf übergeht,
während
die Temperatur des Filters 3 aufgrund einer Ausführung der
Filterregenerationsteuerung ansteigt. Deshalb ist es möglich, einen übermäßigen Temperaturanstieg
des Filters 3 zu verhindern, während die Filterregenerationssteuerung durchgeführt wird.
Mit anderen Worten, auch wenn die Anzahl von Umdrehungen (oder eine
Rotationsgeschwindigkeit) der Brennkraftmaschine abnimmt, ist es
möglich,
eine Filterregeneration voranzutreiben, während ein übermäßiger Temperaturanstieg des
Filters verhindert wird.
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Wenn
die Filtertemperaturanstiegsrate Rup in der vorstehend beschriebenen
Steuerungsroutine gesteuert wird, kann die Filtertemperaturanstiegsrate Rup
auf den maximalen Wert innerhalb des Bereichs, in welchem die zu
erreichende Filtertemperatur Ta nicht die obere erlaubbare Temperaturgrenze
Tlimit übersteigt,
gesteuert werden.
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Durch
diese Steuerung ist es möglich,
die Temperatur des Filters 3 schneller zu der Zieltemperatur
Tt anzuheben, nachdem eine Ausführung
der Filterregenerationssteuerung gestartet wurde, während ein übermäßiger Temperaturanstieg
des Filters 3 verhindert wird. Somit ist es möglich, die
Ausführungszeit
der Filterregenerationssteuerung so weit wie möglich zu reduzieren.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die zu erreichende Filtertemperatur Ta als die Temperatur des Filters
definiert, die erreicht werden wird, wenn der Betriebszustand der
Brennkraftmaschine 1 in einen Leerlauf übergeht, während die Temperatur des Filters 3 aufgrund
einer Ausführung
der Filterregenerationssteuerung ansteigt. Die zu erreichende Filtertemperatur
Ta kann jedoch als die Temperatur des Filters definiert werden,
die erreicht werden wird, wenn die Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine 1 niedriger
oder gleich einer vorgegebenen Anzahl von Motorumdrehungen wird,
die im Voraus bestimmt ist. In diesem Fall ist die vorgegebene Anzahl
von Motorumdrehungen nicht auf den Schwellenwert der Anzahl von
Motorumdrehungen begrenzt, mit welcher in Betracht gezogen werden kann,
dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine in einen Leerlauf übergegangen
ist, sondern kann ein Schwellenwert der Anzahl von Motorumdrehungen
sein, mit welchem in Betracht gezogen werden kann, dass ein Risiko
eines übermäßigen Temperaturanstiegs
des Filters 3 besteht.
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Durch
Definieren der zu erreichenden Filtertemperatur Ta auf eine solche
Weise, ist es möglich, die
Temperatur des Filters 3 niedriger oder gleich der oberen
erlaubbaren Temperaturgrenze Tlimit zu halten, nicht nur in dem
Fall, in dem der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 in
einen Leerlauf übergegangen
ist, während
die Temperatur des Filters 3 aufgrund einer Ausführung des Filterregenerationsprozesses
ansteigt, sondern auch in einem Fall, in dem die Anzahl von Motorumdrehungen
der Brennkraftmaschine 1 niedriger oder gleich einer vorgegebenen Anzahl
von Motorumdrehungen geworden ist.
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Wenn
die Höhenlage
(oder Höhe)
des Terrains, auf welchen das Fahrzeug betrieben wird, höher wird,
wird ein Abnehmen der Menge der weggeschafften Wärme, die durch ein Abnehmen
der Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine 1 verursacht
wird, kleiner, da die Dichte der Atmosphärenluft niedriger ist. Dementsprechend
nimmt die Temperatur des Filters, die erreicht werden wird, wenn
die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine 1 abnimmt,
mit einem Zunehmen der Höhe
des Terrains, auf welchem das Fahrzeug betrieben wird, zu, auch
wenn die Filtertemperaturanstiegsrate Rup zu der Zeit, wenn die
Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine 1 abnimmt, die
gleiche ist. Angesichts dessen wird der Zielwert, der beim Steuern
der Filtertemperaturanstiegsrate Rup in der vorstehend beschriebenen
Steuerungsroutine gesetzt ist, gemäß der Höhe des Terrains auf welchem
das Fahrzeug betrieben wird, eingestellt.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Die
Grundstruktur der Brennkraftmaschine und ihrer Lufteinlass- und
Abgassysteme gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
sind die gleichen, wie die des ersten Ausführungsbeispiels, und Beschreibungen
von diesen werden ausgelassen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Filterregenerationssteuerung
ebenso auf die gleiche Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
durchgeführt.
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(Filtertemperaturanstiegsratensteuerung)
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Im
Folgenden wird die Steuerungsroutine der Filtertemperaturanstiegsratensteuerung
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
mit Bezug auf ein in 3 gezeigtes Flussdiagram beschrieben.
Diese Routine wird im Voraus in der ECU 10 gespeichert und
jedes Mal dann ausgeführt,
wenn die Kurbelwelle um einen vorgegebenen Winkel rotiert, während die Brennkraftmaschine 1 im
Betrieb ist. Diese Routine unterscheidet sich von der Filtertemperaturanstiegssteuerungsroutine
in dem ersten Ausführungsbeispiel
nur dadurch, das Schritt S102 durch Schritt S202 ersetzt ist, und
die anderen Schritte sind die Gleichen. Dementsprechend wird hier
nur Schritt S202 beschrieben.
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In
dieser Routine wird in Schritt S202 durch die ECU 10 eine
Bestimmung vorgenommen, ob die Temperatur des Filters 3 höher als
eine vorgegebenen Temperatur T0 und niedriger als die Zieltemperatur
Tt ist oder nicht. Wenn Schritt S202 positiv beantwortet wird, setzt
sich der Prozess der ECU 10 bei Schritt S103 fort, und
wenn er negativ beantwortet wird, beendet die ECU 10 eine
Ausführung
dieser Routine.
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Die
vorgegebene Temperatur T0 ist hier eine Temperatur, die niedriger
als die Zieltemperatur Tt ist. Die vorgegebene Temperatur T0 ist
solch eine Temperatur, dass wenn die Temperatur des Filters 3 niedriger
oder gleich der vorgegebenen Temperatur T0 ist, es in Betracht gezogen
werden kann, dass die Möglichkeit
eines Auftretens eines übermäßigen Temperaturanstiegs
des Filters 3 niedrig ist, wenn der Betriebszustand der
Brennkraftmaschine 1 in einen Leerlauf übergeht, auch wenn die Temperatur
des Filters 3 aufgrund einer Ausführung der Filterregenerationssteuerung
ansteigt.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel,
auch während
die Temperatur des Filters 3 ansteigt, nachdem die Filterregenerationssteuerung
gestartet wurde, wird die Temperaturanstiegsrate Rup nicht reguliert,
solange die Temperatur des Filters 3 niedriger oder gleich
der vorgegebenen Temperatur T0 ist. Folglich ist es möglich, die
Temperatur des Filters 3 schneller zu einer Zieltemperatur
Tt anzuheben, nachdem eine Ausführung
der Filterregenerationssteuerung gestartet wurde, während ein übermäßiger Temperaturanstieg
des Filters 3 verhindert wird. Somit ist es möglich, die
Ausführungszeit
der Filterregenerationssteuerung so weit wie möglich zu verkürzen.
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Gemäß dem Abgasreinigungssystem
einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
in einem Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem
Filter, der in einem Abgasdurchlass der Brennkraftmaschine bereitgestellt
ist, einen übermäßigen Temperaturanstieg
des Filters zu verhindern, während
die Filterregenerationssteuerung durchgeführt wird.
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Während die
Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen
innerhalb dem Umfang der beigefügten
Ansprüche
genutzt werden kann.
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In
einem Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem Filter,
der in einem Abgasdurchlass der Brennkraftmaschine bereitgestellt
ist, ermöglicht
die vorliegende Erfindung einen übermäßigen Temperaturanstieg
des Filters zu verhindern, während
eine Filterregenerationssteuerung durchgeführt wird. Wenn die Temperatur
des Filters ansteigt, nachdem ein Filterregenerationsprozess, in welchem
die Temperatur des Filters zu einer Zieltemperatur angehoben wird,
um auf dem Filter gesammelten Feinstaub zu oxidieren und zu entfernen,
gestartet wurde, wird die Temperatur des Filters, die erreicht werden
wird, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen der Brennkraftmaschine
gleich oder niedriger als eine vorgegebene Anzahl von Motorumdrehungen
wird, geschätzt
(S105). Die Temperaturanstiegsrate des Filters, während die
Temperatur des Filters ansteigt, wird auf eine solche Weise gesteuert, dass
die geschätzte
zu erreichende Filtertemperatur, innerhalb einem erlaubbaren Bereich
gehalten wird (S106).