DE602005000814T2

DE602005000814T2 - Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE602005000814T2
Application number: DE602005000814T
Authority: DE
Inventors: Isamu Toyota-shi Aichi-ken Gotou; Yuji Toyota-shi Aichi-ken Kanto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: JP2006161718A; EP1669565B1; EP1669565A1; DE602005000814D1

Description

(HINTERGRUND DER ERFINDUNG)
(Gebiet der Erfindung)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungsgerät für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum Reinigen eines Abgases.
(Beschreibung des Stands der Technik)
Bei Brennkraftmaschinen ist ein Filter in einem Abgasdurchgang vorgesehen, um in dem Abgas enthaltene Feststoffe daran zu hindern, in die Atmosphäre ausgelassen zu werden. Der Filter ist angepasst, um Feststoffe zu fangen. Jedoch gibt es bei der Menge der Feststoffe, die der Filter fangen kann, eine Grenze. Wenn die Feststoffmenge, die durch den Filter gefangen wurde, übermäßig groß wird, nimmt der Gegendruck in dem Abgasdurchgang zu, was zu einer Erhöhung bei der Maschinenlast der Brennkraftmaschine führt.
Hinsichtlich des Vorangehenden wurde eine Technologie zum oxidativen Entfernen von Feststoffen offenbart, die an dem Filter gefangen sind, bei der ein Oxidationskatalysator stromaufwärts des Filters so vorgesehen ist, dass ein auf eine hohe Temperatur erhitztes Abgas in dem Oxidationskatalysator in den Filter strömen wird, um die Feststoffe zu entfernen, die an dem Filter gefangen sind, und zwar indem diese oxidiert werden (siehe beispielsweise japanische Patentveröffentlichung Nr. 7-111129 ). Gemäß dieser Technologie sind Temperatursensoren zum Erfassen der Abgastemperatur stromaufwärts und stromabwärts des Filters vorgesehen und die Menge an in dem Oxidationskatalysator erzeugter Wärme wird basierend auf den Temperaturen gesteuert, die durch diese erfasst werden, um dabei ein geeigneteres oxidatives Entfernen der gefangenen Feststoffe zu ermöglichen. Das aufgeführte Dokument offenbart auch eine Technologie, die sich auf ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine bezieht.
(1) Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2004-68651
Bei dem Fall, bei dem ein Oxidationskatalysator und ein Filter in Abfolge in einem Abgasdurchgang einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind, um in dem Abgas enthaltene Feststoffe zu entfernen, werden Feststoffe, die in dem Abgas enthalten sind, nicht nur durch den Filter gefangen, sondern lagern sich auch an einer Endfläche des Oxidationskatalysators ab, der stromaufwärts des Filters angeordnet ist, wodurch sie möglicherweise ein Verstopfen des Oxidationskatalysators bewirken. Ein Verstopfen des Oxidationskatalysators führt zu einer Abnahme bei dem Querschnittsbereich bei dem Oxidationskatalysator, durch den das Abgas effizient strömt. Somit nimmt folglich die Strömungsrate des Abgases in dem Oxidationskatalysator zu.
Dies führt infolgedessen zu einer Zunahme bei der Raumgeschwindigkeit (SV) bei dem Oxidationskatalysator, die wiederum zu einer Zunahme bei dem Betrag eines Durchgleitens eines Kraftstoffs, der in dem Abgas enthalten ist, führt, obwohl beabsichtigt ist, dass der in dem Abgas enthaltene Kraftstoff durch seine Oxidationsreaktion in dem Oxidationskatalysator Wärme erzeugt. Wenn die Menge des durchtretenden Kraftstoffes zunimmt, wird es schwierig, eine ausreichende Wärme in dem Oxidationskatalysator zu erzeugen, und folglich wird es schwierig, die Temperatur des Abgases, das in den Filter strömt, ausreichend zu erhöhen. Deshalb existiert eine Möglichkeit, dass Feststoffe, die an dem Filter gefangen sind, durch eine Oxidation nicht problemlos entfernt werden können.
Die DE 10 2004 019 659 A1 offenbart ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Oxidationskatalysator, der eine Oxidationsfähigkeit besitzt, der in einem Abgasdurchgang einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, einem Filter, der Feststoffe, die in dem Abgas enthalten sind, fangen kann, und in dem Abgasdurchgang stromabwärts des Oxidationskatalysators vorgesehen ist, einer Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen oder Schätzen von Temperaturen eines stromaufwärtigen Abschnitts und eines stromabwärtigen Abschnitts des Filters und mit einer Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen eines Kraftstoffs in ein Abgas, das in den Oxidationskatalysator strömt.
Die EP 0 815 925 A1 offenbart ein Gerät zum Reinigen eines Abgases, das aus einer Dieselmaschine ausgelassen wird, wobei das Gerät einen Oxidationskatalysator und einen Sulfat speichernden und reduzierenden Katalysator aufweist.
Die US 2004/035101 A1 offenbart ein Regenerationssteuerverfahren zum Regenerieren einer sich stetig regenerierenden Dieselpartikelfiltervorrichtung.
Die JP 2004 278396 A offenbart eine Abgasemissionssteuervorrichtung, die einen Ausstoß von Feststoffen eliminiert, indem die Feststoffe durch eine Heizeinrichtung verbrannt werden, der Ausstoß der Feststoffe reduziert wird, ein Verstopfen eines Oxidationskatalysators eliminiert wird und die Feststoffe durch den Oxidationskatalysator oxidiert werden.
Die JP 2004 239074 A offenbart eine Abgasemissionssteuervorrichtung zum Verhindern eines Verstopfens an einem Oxidationskatalysator, der bei einer vorderen Stufe eines katalysatorregenerativen Partikelfilters eingerichtet ist.
(Zusammenfassung der Erfindung)
Die Erfindung wurde hinsichtlich des vorstehenden Problems gemacht und hat eine Aufgabe bei einem Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem Oxidationskatalysator und einem Filter, die in Abfolge in einem Abgasdurchgang vorgesehen sind, ein Verstopfen des Oxidationskatalysators mit verbesserter Genauigkeit zu bestimmen und Fehlfunktionen des Abgasreinigungssystems zu verhindern, welche ein Verstopfen des Oxidationskatalysators beim Auftreten bewirken kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Abgasreinigungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Erfindungsgemäß wurde das Augenmerk auf den Temperaturgradienten gelegt, der in dem Filter auftritt, während ein oxidatives Entfernen der an dem Filter gefangenen Feststoffe bewirkt wird, oder anders gesagt, während eine Oxidationswärme in dem Oxidationskatalysator erzeugt wird. Dies liegt daran, weil, wenn ein Verstopfen in dem Oxidationskatalysator auftritt, es schwierig wird, die Temperatur des Abgases, das in den Filter strömt, ausreichend zu erhöhen, und der Temperaturgradient in dem Inneren des Filters, der stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist, wird groß.
Daher weist ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung einen Oxidationskatalysator mit einer Oxidationsfähigkeit auf, der in einem Abgasdurchgang einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, einen Filter auf, der Feststoffe fangen kann, die in dem Abgas enthalten sind, der in dem Abgasdurchgang stromabwärts des Oxidationskatalysators vorgesehen ist, eine Temperaturerfassungseinrichtung auf, um Temperaturen eines stromaufwärtigen Abschnitts und eines stromabwärtigen Abschnitts des Filters zu erfassen oder zu schätzen, eine Kraftstoffzufuhreinrichtung auf, um einen Kraftstoff in ein Abgas zuzuführen, das in den Oxidationskatalysator strömt, und eine Verstopfungsbestimmungseinrichtung auf, die angepasst ist, um eine derartige Bestimmung durchzuführen, dass ein Verstopfen des Oxidationskatalysators besteht, wenn der Unterschied bei der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts und der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts, die durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfasst werden, größer ist, als ein vorbestimmter Wert, während eine Regenerationssteuerung für den Filter durchgeführt wird, indem dem Abgas, das in den Oxidationskatalysator strömt, durch die Kraftstoffzuführeinrichtung Kraftstoff zugeführt wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine wird eine Reinigung des Abgases, insbesondere ein Entfernen von Feststoffen, die in dem Abgas enthalten sind, durch den Oxidationskatalysator und den Filter bewirkt, die in dem Abgasdurchgang in Abfolge vorgesehen sind. Insbesondere werden Feststoffe, die in dem Abgas enthalten sind, durch den Filter so gefangen, dass die Feststoffe daran gehindert werden, in die Atmosphäre emittiert zu werden. Die somit gefangenen Feststoffe werden oxidativ durch eine Filterregenerationssteuerung entfernt, bei der die gefangenen Feststoffe der Oxidationswärme ausgesetzt werden, die mittels des Oxidationskatalysators durch die Oxidation eines Kraftstoffs erzeugt wurde, der durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung zugeführt wird.
Wenn sich Feststoffe an dem Oxidationskatalysator anhaften, um ein Verstopfen zu bewirken, wird die Möglichkeit, dass Kraftstoff, der dem Abgas durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung zugegeben wird, durch den Oxidationskatalysator tritt, groß, und die Menge an Oxidationswärme, die in dem Oxidationskatalysator erzeugt wird, nimmt ab. Infolgedessen nimmt die Temperatur des Abgases, das in den Filter strömt, verglichen mit derjenigen bei dem Fall ab, bei dem kein Verstopfen des Oxidationskatalysators existiert, wodurch die Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters auch abnimmt. Andererseits wird Kraftstoff, der durch den Oxidationskatalysator getreten ist, durch die Strömung des Abgases getragen, um in dem stromabwärtigen Abschnitt des Filters mit den gefangenen Feststoffen zu reagieren (eine Oxidationsreaktion), so dass die Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters in etwa so hoch wie die Temperatur bei dem Fall wird, bei dem kein Verstopfen des Oxidationskatalysators vorliegt. Deshalb ändert sich die Temperatur des Abgases, das aus dem Filter strömt, nicht wesentlich, und zwar unabhängig davon, ob ein Verstopfen des Oxidationskatalysators vorliegt oder nicht.
Zusammenfassend variiert der Unterschied zwischen der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters und der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts von diesem abhängig von dem Grad eines Verstopfens des Oxidationskatalysators, wenn die Filterregenerationssteuerung bewirkt wird. Insbesondere wenn der Grad eines Verstopfens des Oxidationskatalysators hoch wird, nimmt die Temperatur des Abgases, das in den Filter strömt, ab, und der Unterschied zwischen den Temperaturen des stromaufwärtigen Abschnitts und des stromabwärtigen Abschnitts des Filters nimmt zu.
Im Hinblick darauf ist die Verstopfungsbestimmungseinrichtung, die in dem Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung eingerichtet ist, angepasst, um ein Verstopfen des Oxidationskatalysators auf der Basis dieses Temperaturunterschieds zu bestimmen. In Verbindung damit kann der vorstehend erwähnte vorbestimmte Wert des positionellen Temperaturunterschieds bei dem Filter, der als ein Kriterium zum Bestimmen eines Verstopfens des Oxidationskatalysators verwendet wird, durch Messen der Beziehung zwischen dem Oxidationskatalysator und seinem Verstopfen im Voraus beispielsweise durch Experimente bestimmt werden. Wie durch das Vorangehende ist es auf der Basis des Unterschieds bei den Temperaturen des stromaufwärtigen Abschnitts und des stromabwärtigen Abschnitts des Filters möglich, ein Verstopfen des Oxidationskatalysators, der an der stromaufwärtigen Seite des Filters vorgesehen ist, mit einer verbesserten Genauigkeit zu bestimmen.
Wenn ein Verstopfen bei dem Oxidationskatalysator auftritt, nimmt die Temperatur des Abgases, das in den Filter strömt, ab, wie es vorstehend beschrieben ist. Wenn ein normaler Filterregenerationssteuerprozess fortgesetzt wird, wobei sich der Oxidationskatalysator in dem verstopften Zustand befindet, existiert das Risiko, das eine Regenerationssteuerung fehlschlagen kann. Deshalb, wenn bei dem vorstehend beschriebenen Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass ein Verstopfen in dem Oxidationskatalysator auftritt, während eine Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung basierend auf den Temperaturen von Abschnitten des Filters geregelt wird, kann die Regelung der Kraftstoffzufuhr verhindert werden.
Wenn der Oxidationskatalysator verstopft ist, während die Menge einer Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung basierend auf den Temperaturen von Abschnitten des Filters geregelt wird, wird die Temperatur des Abgases, das in den Filter strömt, trotz der Kraftstoffzufuhr nicht erhöht werden. Infolgedessen wird die Menge einer Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung weiter erhöht und eine größere Menge an Kraftstoff wird verglichen mit dem Fall verbraucht werden, bei dem der Oxidationskatalysator während der Regelung nicht verstopft ist. In einigen Fällen ist es nicht möglich, die Filtertemperatur auf eine Zieltemperatur zu erhöhen, selbst wenn der Betrag einer Kraftstoffzufuhr in großem Maße erhöht wird, und ein Fehler bei der Regelung kann bewirkt werden. Deshalb, wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass eine Verstopfung des Oxidationskatalysators vorliegt, wird die Regelung verhindert, wodurch es möglich wird, eine Verschwendung an zugeführtem Kraftstoff zu unterdrücken.
Bei dem Fall, bei dem das vorstehend beschriebene Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine ferner mit einer Kraftstoffzufuhrrichtigkeitsbestimmungseinrichtung ausgestattet ist, um zu bestimmen, ob eine Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung passend durchgeführt wird oder nicht, kann die Bestimmung durch die Kraftstoffzufuhrrichtigkeitsbestimmungseinrichtung verhindert werden, wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass eine Verstopfung des Oxidationskatalysators existiert.
Die Kraftstoffzufuhrrichtigkeitsbestimmungseinrichtung hat eine Funktion eines Bestimmens, ob eine Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung mit einer passenden Kraftstoffmenge bei der Filterregenerationssteuerung bewirkt wird. Bei dem Fall, bei dem durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass eine Verstopfung des Oxidationskatalysators vorliegt, sollte es einen Abfall bei der Temperatur des Abgases geben, das, wie es vorstehend beschrieben ist, in den Filter strömt. Folglich existiert ein Risiko, das durch die Kraftstoffzufuhrrichtigkeitsbestimmungseinrichtung fälschlicherweise bestimmt wird, das eine Abnahme bei der Menge an Kraftstoff, der durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung zugeführt wird, auftritt oder eine für einen Filterregenerationsprozess passende Menge an Kraftstoff nicht zugeführt wird. Im Hinblick darauf wird bei einem derartigen Fall eine Bestimmung durch die Kraftstoffzufuhrrichtigkeitsbestimmungseinrichtung verhindert, wodurch es möglich gemacht wird, einen Ausfall des Abgasreinigungssystems zu vermeiden, der durch eine derartige fehlerhafte Bestimmung bewirkt wird.
Bei dem Fall, bei dem das vorstehend beschriebene Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine ferner mit einer Ablagerungsmengenschätzeinrichtung ausgestattet ist, um die Menge der Feststoffe abzuschätzen, die an dem Filter abgelagert sind, während eine Filterregenerationssteuerung durchgeführt wird, kann die Menge der Feststoffe, die an dem Filter abgelagert sind, auf der Basis der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters geschätzt werden, die durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfasst oder geschätzt wird, wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass ein Verstopfen des Oxidationskatalysators vorliegt.
Wie es vorstehend beschrieben ist, hat die Ablagerungsmengenschätzeinrichtung eine Funktion eines Schätzens der Menge der Feststoffe, die an dem Filter abgelagert sind, während die Filterregenerationssteuerung durchgeführt wird. Im Allgemeinen hat der Filter einen kleinen Temperaturgradienten durch sich hindurch, und es gibt einen Abschnitt, bei dem an den Filter angelagerte Feststoffe leicht oxidativ entfernt werden können, und einen Abschnitt, bei dem an den Filter abgelagerte Feststoffe nicht leicht oxidativ entfernt werden können. Je niedriger die Temperatur eines Abschnitts des Filters bei der Temperaturverteilung des Filters ist, umso schwieriger ist es, die Feststoffe, die daran anhaften, oxidativ zu entfernen. Deshalb wird bei der Filterregenerationssteuerung die Temperatur des Filters auf der Basis der Temperatur des Abschnitts gesteuert, der die geringste Temperatur aufweist, wodurch es möglich gemacht wird, die Menge der Feststoffe zu reduzieren, die unverbrannt an dem Filter verbleiben.
Wenn jedoch durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass ein Verstopfen des Oxidationskatalysators vorliegt, sollte wie vorstehend erwähnt ein Abfall bei der Temperatur des Abgases, das in den Filter strömt, auftreten. Deshalb, wenn die Filterregenerationssteuerung auf der Basis der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters durchgeführt wird, nämlich der Temperatur eines Abschnitts in der Nähe des Abschnitts, bei dem das Abgas in den Filter strömt, existiert ein Risiko, dass die Temperatur des Filters nicht ansteigen wird, und die Filterregenerationssteuerung verlängert wird, um eine Zunahme bei der Menge des für die Regenerationssteuerung erforderlichen Kraftstoffs zu erhöhen. Im Hinblick darauf wird bei solchen Fällen die Filterregenerationssteuerung durchgeführt, während die Ablagerungsmenge der Feststoffe auf der Basis der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters geschätzt wird, wobei dessen Temperatur nicht wesentlich schwankt, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob ein Verstopfen des Oxidationskatalysators vorliegt oder nicht, wodurch es möglich gemacht wird, die Regenerationssteuerung innerhalb einer angemessenen Zeit durchzuführen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine kann eine für eine Filterregenerationssteuerung zu erreichende Temperatur basierend auf der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters eingestellt werden, die durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfasst oder geschätzt wird, wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass ein Verstopfen des Oxidationskatalysators vorliegt.
Wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass ein Verstopfen des Oxidationskatalysators vorliegt, sollte es eine Abnahme bei der Temperatur des Abgases geben, das in den Filter strömt. Deshalb, wenn die Temperatur des gesamten Filters auf der Basis der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters erhöht wird, gibt es ein Risiko, dass die Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters übermäßig erhöht wird. Im Hinblick darauf wird die Filterregenerationssteuerung auf der Basis der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters durchgeführt, wodurch es möglich gemacht wird, einen übermäßigen Temperaturanstieg des Filters während der Filterregenerationssteuerung zu verhindern.
Wie durch das Vorangehende, ist es bei einem Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Oxidationskatalysator und einem Filter, die in einem Abgasdurchgang in Reihe vorgesehen sind, möglich, ein Verstopfen des Oxidationskatalysators mit einer verbesserten Genauigkeit zu bestimmen und Fehlfunktionen zu verhindern, die bei dem Abgasreinigungssystem aufgrund des Verstopfens des Oxidationskatalysators auftreten können.
(Kurzbeschreibung der Zeichnungen)
1 ist eine graphische Darstellung, die schematisch eine Brennkraftmaschine und deren Abgasreinigungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 zeigt einen Temperaturunterschied zwischen Abschnitten eines Filters, der durch ein Verstopfen eines Oxidationskatalysators 14 bewirkt wird, wobei der Oxidationskatalysator und der Filter in dem Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sind.
3 zeigt Änderungen bei der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters (a) und Änderungen bei der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters (b), wenn die Filterregenerationssteuerung in dem Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt wird.
4 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses in Bezug auf eine Oxidationskatalysatorverstopfungsbestimmungssteuerung zum Bestimmen eines Verstopfens des Oxidationskatalysators. Der Prozess wird bei dem Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt.
5 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses in Bezug auf eine Filterregenerationssteuerung, die eine Anwesenheit/Abwesenheit eines Verstopfens des Oxidationskatalysators berücksichtigt. Der Prozess wird bei dem Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt.
(Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele)
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Abgasreinigungssystems für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Strukturbild, das schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine 1, bei der das Abgasreinigungssystem gemäß der Erfindung angewandt wird, und deren Steuersystem zeigt. Die Brennkraftmaschine 1 ist eine Selbstzündungsbrennkraftmaschine mit vier Zylindern 2. Die Brennkraftmaschine 1 hat Kraftstoffeinspritzventile 3 zum direkten Einspritzen eines Kraftstoffs in die Brennkammern der Zylinder 2. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 3 ist mit einer Druckspeicherkammer 4 zum Speichern eines Kraftstoffs verbunden, der auf einen vorbestimmten Druck mit Druck beaufschlagt wird. Die Brennkraftmaschine ist mit einem Einlassverteiler 7 verbunden. Abzweigungen des Einlassverteilers 7 sind mit den jeweiligen Brennkammern über Einlassöffnungen verbunden. Die Brennkraftmaschine 1 ist auch mit einem Auslassverteiler 12 verbunden. Die Abzweigungen des Auslassverteilers 12 sind mit den jeweiligen Brennkammern über Auslassöffnungen verbunden. Ein Einlassventil und ein Auslassventil sind jeweils bei jeder Einlassöffnung und jeder Auslassöffnung vorgesehen.
Der Einlassverteiler 7 ist mit einem Einlassrohr 8 verbunden. Ein Luftmengenmesser 9 zum Erfassen der Menge der Einlassluft, die in das Einlassrohr 8 strömt, ist bei dem stromaufwärtigen Abschnitt des Einlassrohrs 8 vorgesehen und ein Einlassdrosselventil 10 zum Regulieren der Strömungsrate der Einlassluft, die in dem Einlassrohr 8 strömt, ist stromabwärts des Luftmengenmessers 9 vorgesehen. An diesem Einlassdrosselventil 10 ist ein Einlassluftdrosselaktuator 11 mit einem Schrittmotor oder dergleichen zum Antreiben des Einlassdrosselventils 10 vorgesehen, um dieses zu schließen/zu öffnen.
Ein Kompressorabschnitt eines Laders 16, der durch Verwenden einer Energie des Abgases als Antriebsquelle arbeitet, ist in dem Einlassrohr 8 stromaufwärts des Einlassdrosselventils 10 vorgesehen. Ein Turbinenabschnitt des Laders 16 ist in dem Abgasverteiler 12 vorgesehen. Der Lader 16 ist ein sogenannter Lader mit variablem Volumen, der in seinem Inneren eine bewegliche Leitschaufel aufweist. Der aufgeladene Druck, der durch den Lader 16 vorgesehen wird, wird durch Einstellen des Grads einer Öffnung der Leitschaufel gesteuert. In dem Einlassrohr 8 ist stromabwärts des Laders 16 und stromaufwärts des Einlassdrosselventils 10 ein Ladeluftkühler 15 zum Kühlen der Einlassluft vorgesehen, die durch den Lader 16 mit Druck beaufschlagt wurde, um eine hohe Temperatur zu haben.
Der Turbinenabschnitt des Laders 16 ist mit dem Abgasrohr 13 verbunden, das wiederum stromabwärts mit einem Schalldämpfer verbunden ist. In dem Abgasrohr 13 ist ein Oxidationskatalysator 14 mit einer Oxidationsfähigkeit vorgesehen und stromabwärts von diesem ein Filter 18 zum Fangen von Feststoffen, die in dem Abgas enthalten sind. Ein Kraftstoffzugabeventil 17 zum Zugeben eines Kraftstoffs in das Abgas ist in dem Abgasrohr 13 stromaufwärts des Oxidationskatalysators 14 vorgesehen.
Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem EGR-Gerät 21 versehen. Das EGR-Gerät 21 ist angepasst, einen Teil des Abgases, der in dem Abgasverteiler 12 strömt, zu dem Einlassverteiler 7 rückzuführen. Das EGR-Gerät 21 besteht aus einem EGR-Durchgang 22, der sich von dem Auslassverteiler 12 (stromaufwärtige Seite) zu dem Einlassverteiler 7 (stromabwärtige Seite) erstreckt, einer EGR-Kühleinrichtung 23 zum Kühlen des EGR-Gases und einem EGR-Ventil 24 zum Einstellen der Strömungsrate des EGR-Gases, wobei die EGR-Kühleinrichtung 23 und das EGR-Ventil 24 in der erwähnten Abfolge von stromaufwärts nach stromabwärts in dem EGR-Durchgang 22 vorgesehen sind.
Der Brennkraftmaschine 1 ist eine elektronische Steuereinheit 20 (die nachstehend als ECU bezeichnet wird) beigefügt, die die Brennkraftmaschine 1 steuert. Die ECU 20 hat ein ROM, ein RAM oder dergleichen, das verschiedene Programme und Karten speichert, die später zusätzlich zu einer CPU beschrieben werden. Die ECU 20 ist eine Einheit, die den Laufzustand der Brennkraftmaschine 1 in Übereinstimmung mit Laufbedingungen der Brennkraftmaschine 1 und Vorgaben eines Fahrers steuert.
Das Kraftstoffeinspritzventil 3 wird durch ein Steuersignal von der ECU 20 geöffnet/geschlossen. Genauer gesagt werden die Zeit und die Menge einer Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 3 durch Befehle von der ECU 20 in Übereinstimmung mit dem Laufzustand der Brennkraftmaschine 1 hinsichtlich beispielsweise der Maschinenlast und der Drehzahl bei jeder Zeit, bei der die Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, gesteuert. Das Kraftstoffzugabeventil 17 wird auch durch Befehle von der ECU 20 gesteuert.
Ein Kurbelpositionssensor 30 ist elektrisch mit der ECU 20 verbunden. Die ECU 20 empfängt ein Signal, das den Drehwinkel der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 1 angibt, und erfasst die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 und die Position des Kolbens in jedem Zylinder 2. Abgastemperatursensoren 31 und 32, die die Temperatur des Abgases erfassen, sind jeweils an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Filters 18 vorgesehen. Diese Temperatursensoren sind elektrisch mit der ECU 20 verbunden. Zusätzlich ist ein Druckdifferenzsensor 33, der den Unterschied bei dem Abgasdruck in dem Abgasrohr 13 zwischen stromaufwärts und stromabwärts des Filters 18 erfasst, vorgesehen und elektrisch mit der ECU 20 verbunden.
Bei dem Abgasreinigungssystem für die Brennkraftmaschine 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau werden Feststoffe, die in dem Abgas enthalten sind, durch den Filter 18 gefangen. Mit zunehmender Menge der Feststoffe, die an dem Filter 18 gefangen sind, nimmt die Maschinenlast der Brennkraftmaschine 1 zu. Deshalb wird, wenn die Menge der gefangenen Feststoffe einen vorbestimmten Betrag übersteigt, eine Kraftstoffzugabe bewirkt, um einen Kraftstoff in das Abgas zuzugeben, und zwar durch das Kraftstoffzugabeventil 17. Der somit zugegebene Kraftstoff wird durch den Oxidationskatalysator 14 oxidiert, so dass die Feststoffe, die an dem Filter gefangen sind, einer Wärme ausgesetzt werden, die durch die Oxidation erzeugt wird und durch das Abgas befördert wird, wobei ein oxidatives Entfernen der gefangenen Feststoffe (d.h., eine Regeneration des Filters 18) erreicht wird.
In dem Abgas enthaltene Feststoffe lagern sich manchmal nicht nur an dem Filter 18 an, sondern auch an einer Endseite des Oxidationskatalysators 14. Eine Ablagerung von Feststoffen an dem Oxidationskatalysator 14 führt zu einer Abnahme bei dem effektiven Querschnitt des Oxidationskatalysators 14, durch den das Abgas strömt, was wiederum zu einer Zunahme bei der Geschwindigkeit einer Strömung des Abgases in dem Oxidationskatalysator 14 führt. Somit existiert eine wesentliche Möglichkeit, dass der Kraftstoff, der durch das Kraftstoffzugabeventil 17 zum Regenerieren des Filters 18 zugegeben wurde, durch den Oxidationskatalysator 14 treten wird, ohne ausreichend durch den Oxidationskatalysator 14 oxidiert zu werden. Dies fördert eine Abnahme bei der Temperatur des Abgases, das während einer Regeneration des Filters 18 in den Filter 18 strömt.
2 zeigt den Temperaturunterschied zwischen Abschnitten des Filters 18 und des Oxidationskatalysators 14 für den Fall, bei dem keine Feststoffe an dem Oxidationskatalysator 14 abgelagert sind (dargestellt durch Kurve L1) und für den Fall, bei dem Feststoffe an dem Oxidationskatalysator 14 zu einem gewissen Ausmaß abgelagert sind (dargestellt durch Kurve L2). Wie es vorstehend beschrieben ist, nimmt die Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, ab, wenn sich Feststoffe an dem Oxidationskatalysator 14 anlegen. Dann wird der Kraftstoff, der durch den Oxidationskatalysator 14 getreten ist, in dem stromabwärtigen Bereich des Filters 18 (d.h., dem Bereich bei dem Filter 18, der naher bei der Austrittsseite liegt) oxidiert. Infolgedessen wird bei dem Fall, bei dem Feststoffe an dem Oxidationskatalysator 14 abgelagert sind, der Temperaturgradient zwischen dem Eintritt und dem Austritt des Filters 18 groß, wie es durch Kurve L2 in 2 ersichtlich ist.
3 zeigt Änderungen bei der Temperatur von Abschnitten des Filters 18, während eine Regenerationssteuerung für den Filter 18 bewirkt wird. 3(a) zeigt Änderungen bei der Temperatur eines stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18, wobei Kurve L3 Änderungen bei der Zieltemperatur dieses Abschnitts darstellt, d.h., geschätzte Änderungen bei der Temperatur von diesem Abschnitt, wenn die Temperatur bei einer Kraftstoffzugabe durch das Kraftstoffzugabeventil 17 steigt, wobei Kurve L4 tatsächliche Änderungen bei der Temperatur dieses Abschnitts bei dem Fall darstellt, bei dem kein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, und wobei Kurve L5 tatsächliche Änderungen bei der Temperatur dieses Abschnitts bei dem Fall darstellt, bei dem ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt.
Wenn ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, nimmt die Menge an Wärme, die durch die Oxidation in dem Oxidationskatalysator 14 erzeugt wird, wie vorstehend beschrieben ab und die Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, nimmt ab. Deshalb steigt die Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 nicht ausreichend auf die Zieltemperatur. Insbesondere bei dem stromaufwärtigen Abschnitt des Filters 18, in den das Abgas strömt, neigt der Temperaturanstieg dazu, aufgrund der Strömung des Abgases abgestumpft zu werden. Folglich führt dies zu einem großen Unterschied bei Änderungen bei der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 zwischen dem Fall, bei dem ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, und dem Fall, bei dem dieses nicht vorliegt.
Andererseits zeigt 3(b) Änderungen bei der Temperatur eines stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18, wobei Kurve L6 tatsächliche Änderungen bei der Temperatur dieses Abschnitts bei dem Fall darstellt, bei dem kein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, und Kurve L7 tatsächliche Änderungen bei der Temperatur des Abschnitts bei dem Fall darstellt, bei dem ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt.
Wie es aus 3(b) ersichtlich ist, ist bei dem stromabwärtigen Abschnitt des Filters 18 die letztendlich erreichte Temperatur im Wesentlichen die gleiche zwischen dem Fall, bei dem ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, und dem Fall, bei dem dieses nicht vorliegt, obwohl es einen kleinen Unterschied in der Art und Weise gibt, in der die Temperatur zuerst ansteigt. Der Grund dafür ist, dass selbst bei dem Fall, bei dem ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, im Wesentlichen die gleiche Temperatur durch die Oxidation, die in dem Filter 18 auftritt, des Kraftstoffs erreicht werden wird, der durch den Oxidationskatalysator 14 getreten ist.
Im Hinblick auf die vorangehende Tatsache ist es möglich, basierend auf Änderungen bei der Temperatur der jeweiligen Abschnitte des Filters 18, die in den 2, 3(a) und 3(b) gezeigt sind, zu bestimmen, ob ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt oder nicht. Anders gesagt kann ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 durch Untersuchen der Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt und die Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 beeinflussen wird, und der Temperatur des Abgases erfasst werden, das aus dem Filter 18 strömt, die die Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18 beeinflussen wird.
Um es anders auszudrücken, wenn ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, obwohl die Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, abnimmt, nimmt die Temperatur des Abgases, das aus dem Filter 18 ausströmt, kaum ab, da die Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18 im Wesentlichen die gleiche ist, wie bei dem Fall, bei dem kein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt. Folglich, wenn ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, wird der Unterschied zwischen der Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, und der Temperatur des Abgases, das aus dem Filter 18 strömt, größer. Dies ermöglicht es, ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 basierend auf diesem Temperaturunterschied zu bestimmen.
4 ist ein Flussdiagramm eines Steuerprozesses (der nachstehend als "Oxidationskatalysatorverstopfungsbestimmungssteuerung" bezeichnet wird) zum Bestimmen eines Verstopfens des Oxidationskatalysators 14. Die Oxidationskatalysatorverstopfungsbestimmungssteuerung bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Routine, die durch die ECU 20 bei einem konstanten Zyklus ausgeführt wird.
Bei Schritt S101 wird bestimmt, ob eine Regenerationssteuerung für den Filter 18 auszuführen ist oder nicht. Insbesondere wenn das Erfassungssignal des Druckdifferenzsensors 33 einen Druck angibt, der höher oder gleich einem vorbestimmten Druck ist, wird bestimmt, dass die Regenerationssteuerung auszuführen ist, um die Feststoffe, die an dem Filter 18 gefangen sind, oxidativ zu entfernen. Wenn bestimmt ist, dass die Regenerationssteuerung für den Filter 18 auszuführen ist, geht der Prozess zu Schritt S102 weiter. Wenn bestimmt wird, dass die Regenerationssteuerung nicht auszuführen ist, wird die Steuerroutine beendet.
Bei Schritt S102 wird bestimmt, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stetigen Laufzustand befindet oder nicht. Der stetige Laufzustand bezieht sich auf den Laufzustand, bei dem keine wesentlichen Änderungen bei der Maschinenlast oder der Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 1 auftreten. Der stetige Laufzustand schließt beispielsweise einen Laufzustand mit konstanter Geschwindigkeit ein, bei dem eine Verzögerung oder eine Beschleunigung nicht bewirkt wird, und einen Leerlaufzustand ein. Der Grund, warum die Bestimmung abhängig davon gemacht wird, ob die Brennkraftmaschine 1 sich in einem stetigen Zustand befindet oder nicht, ist derjenige, wenn sich die Maschinenlast oder die Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 1 wesentlich ändert, sich die Abgastemperatur folglich auch ändert, und es deshalb schwierig ist, ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 basierend auf dem Unterschied zwischen der Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, und der Temperatur des Abgases, das aus dem Filter 18 strömt, zu bestimmen. Wenn bestimmt ist, dass sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stetigen Laufzustand befindet, geht der Prozess zu Schritt S103 weiter, und wenn bestimmt ist, dass sich die Brennkraftmaschine 1 nicht in einem stetigen Laufzustand befindet, wird die Steuerroutine beendet.
Bei Schritt S103 wird bestimmt, ob der Unterschied zwischen der Temperatur des Abgases bei dem Eingang des Filters 18 und einer Zieltemperatur bei der Regenerationssteuerung für den Filter 18 kleiner als ein vorbestimmter Temperaturunterschied ΔT1 ist oder nicht. Die Zieltemperatur ist eine Temperatur, auf die die Temperatur des Filters 18 erhöht werden sollte, um die Feststoffe, die gefangen sind, bei der Regenerationssteuerung für den Filter 18 oxidativ zu entfernen. Die Temperatur des Abgases bei dem Eingang des Filters 18 wird basierend auf der Temperatur geschätzt, die durch den Abgastemperatursensor 31 erfasst wird.
Der Grund, warum eine Bestimmung abhängig davon gemacht wird, ob die vorstehend erwähnte Temperaturdifferenz kleiner als eine vorbestimmte Temperaturdifferenz ΔT1 ist, ist derjenige, dass, wenn die Temperaturdifferenz groß ist, nämlich wenn eine relativ große Menge an Kraftstoff bei der Regenerationssteuerung durch das Kraftstoffzugabeventil 17 zugegeben wird, um einen steilen Temperaturanstieg des Filters 18 zu bewirken, es eine Wahrscheinlichkeit gibt, dass ein Bestimmungsfehler durch die vorstehend beschriebene Bestimmung eines Verstopfens des Oxidationskatalysators 14 basierend auf dem Unterschied zwischen der Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, und der Temperatur des Abgases, das aus dem Filter 18 strömt, bewirkt wird. In Anbetracht dessen wird die vorbestimmte Temperaturdifferenz ΔT1 als eine Temperaturdifferenz zwischen der Zieltemperatur und der Abgastemperatur bei dem Eingang des Filters 18 bei der Regenerationssteuerung eingestellt, die einen Bestimmungsfehler bewirken kann. Wenn der Temperaturunterschied kleiner als der vorbestimmte Temperaturunterschied ΔT1 ist, existiert kein Risiko eines Bestimmungsfehlers und der Prozess geht zu Schritt S104 weiter. Wenn der Temperaturunterschied nicht kleiner als der vorbestimmte Temperaturunterschied ΔT1 ist, wird die Steuerroutine beendet.
Bei Schritt S104 wird bestimmt, ob die Temperatur des Abgases bei dem Ausgang des Filters 18 niedriger als eine vorbestimmte Temperatur T2 ist oder nicht. Die Temperatur des Abgases bei dem Ausgang des Filters 18 wird basierend auf der Temperatur geschätzt, die durch den Abgastemperatursensor 32 erfasst wird. Der Grund, warum eine Bestimmung aufgrund dessen ausgeführt wird, ob die Temperatur des Abgases bei dem Ausgang des Filters 18 niedriger als eine vorbestimmte Temperatur T2 ist oder nicht, ist derjenige, dass, wenn ein übermäßiger Temperaturanstieg bei dem stromabwärtigen Abschnitt des Filters 18 auftritt, wobei bei diesem Abschnitt die Temperatur insbesondere bei der Regenerationssteuerung steigt, eine Möglichkeit existiert, dass beim Bestimmen eines Verstopfens des Oxidationskatalysators 14 basierend auf dem Unterschied zwischen der Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, und der Temperatur des Abgases, das aus dem Filter strömt, wie es vorstehend beschrieben ist, ein Bestimmungsfehler bewirkt werden kann. In Anbetracht dessen wird die vorbestimmte Temperatur T2 als eine Temperatur des Abgases bei dem Ausgang des Filters 18 bei der Zeit eingestellt, wenn ein übermäßiger Temperaturanstieg des Filters 18 auftritt. Wenn die Temperatur des Abgases bei dem Ausgang des Filters 18 niedriger als die vorbestimmte Temperatur T2 ist, existiert kein Risiko eines Bestimmungsfehlers und der Prozess geht zu Schritt S105 weiter. Wenn die Temperatur des Abgases bei dem Ausgang des Filters 18 nicht niedriger als die vorbestimmte Temperatur T2 ist, wird die Steuerroutine beendet.
Bei Schritt S105 wird, um ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 basierend auf dem Unterschied zwischen der Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, und der Temperatur des Abgases, das aus dem Filter 18 strömt, wie es vorstehend beschrieben ist, bestimmt, ob der Unterschied zwischen der Temperatur des Abgases bei dem Ausgang des Filters 18, die basierend auf der Temperatur geschätzt wird, die durch den Abgastemperatursensor 32 erfasst wird, und der Temperatur des Abgases bei dem Eingang des Filters 18, die basierend auf der Temperatur geschätzt wird, die durch den Abgassensor 31 erfasst wird, größer ist, als ein vorbestimmter Temperaturunterschied ΔT3. Die vorbestimmte Temperatur ΔT3 ist der Temperaturunterschied, der erzeugt wird, wenn ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 auftritt. Wenn bestimmt wird, dass der vorbestimmte Temperaturunterschied größer als die vorbestimmte Temperatur ΔT3 ist, geht der Prozess zu Schritt S106 weiter. Wenn bestimmt wird, dass der Temperaturunterschied nicht größer als die vorbestimmte Temperatur ΔT3 ist, wird diese Steuerroutine beendet.
Bei Schritt S106 wird bestimmt, dass ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, und zwar basierend auf der Bestimmung, die bei Schritt S105 gemacht wurde. Die ECU 20 die den Prozess der Schritte S105 und S106 ausführt, bildet bei der Erfindung die Verstopfungsbestimmungseinrichtung. Nach einem Beenden von Schritt S106 wird diese Steuerroutine beendet.
Gemäß dieser Steuerung ist es möglich, ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 mit einer verbesserten Genauigkeit zu bestimmen, indem Änderungen bei der Temperatur von einigen Abschnitten des Filters 18 und Änderungen bei der Temperatur des Abgases zugrunde gelegt werden, die durch ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 bewirkt werden können.
Wenn eine Regenerationssteuerung für den Filter 18 bei dem Zustand bewirkt wird, bei dem ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, ist es möglich, dass die Regenerationssteuerung nicht passend durchgeführt wird. Dies liegt daran, weil, wenn ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, der Kraftstoff, der durch das Kraftstoffzugabeventil 17 zugegeben wird, nicht ausreichend oxidiert wird. Nachstehend wird eine Regenerationssteuerung für den Filter 18 (welche als Filterregenerationssteuerung bezeichnet wird) unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, die bei dem Zustand bewirkt wird, wenn ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt.
Bei Schritt S201 wird die in Verbindung mit 4 beschriebene Oxidationskatalysatorverstopfungsbestimmungssteuerung ausgeführt, so dass bestimmt wird, ob ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt oder nicht. Gemäß dieser Steuerung unterscheidet die Regenerationssteuerung des Filters 18 zwischen dem Fall, bei dem ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt, und dem Fall, bei dem dieses nicht vorliegt. Insbesondere, wenn bestimmt wird, dass sich der Oxidationskatalysator 14 in einem Verstopfungszustand befindet, werden die Prozessschritte S202 bis S207 ausgeführt, und wenn bestimmt wird, dass sich der Oxidationskatalysator 14 nicht in einem verstopften Zustand befindet, werden die Prozessschritte S208 bis S214 ausführt.
Zuerst wird die Regenerationssteuerung für den Filter 18 beschrieben, die durchgeführt wird, wenn bei Schritt S201 bestimmt wird, dass sich der Oxidationskatalysator 14 in einem Verstopfungszustand befindet. Bei Schritt S202 wird eine zu erreichende Zieltemperatur für den stromabwärtigen Abschnitt des Filters 18 berechnet. Die Zieltemperatur ist eine Temperatur, auf die die Temperatur des Filters 18 erhöht werden sollte, um die an dem Filter 18 gefangenen Feststoffe ausreichend oxidativ zu entfernen. Der Grund, warum der Bezug eines Temperaturanstiegs bei der Regenerationssteuerung auf den stromabwärtigen Abschnitt des Filters 18 hergestellt wird, ist derjenige, dass, da, wenn ein Verstopfen bei dem Oxidationskatalysator 14 auftritt, die Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, abnimmt, und die Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 nicht ausreichend erhöht wird (siehe Kurve L5 in 3(a)), wenn der Bezug zu dem stromaufwärtigen Abschnitt liegt, ein Risiko existiert, dass die für die Regenerationssteuerung erforderliche Zeit unnötigerweise verlängert wird. Nach einem Beenden von Schritt S202 geht der Prozess zu Schritt S203 weiter.
Bei Schritt S203 wird die durch das Kraftstoffzugabeventil 17 zuzugebende Kraftstoffmenge berechnet. Die Menge des zuzugebenden Kraftstoffs wird nicht durch eine Regelung basierend auf dem Unterschied zwischen der Zieltemperatur, die bei Schritt S202 berechnet wird, und der gegenwärtigen Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18, die durch den Abgastemperatursensor 32 geschätzt wird, bestimmt, sondern wird basierend auf einer zweidimensionalen Karte bestimmt, die als Parameter die zu erreichende Zieltemperatur und die Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18 aufweist. In Verbindung damit kann abhängig von der Art der zweidimensionalen Karte eine Kraftstoffzugabemenge unter Berücksichtigung einer Abnahme auf der Oxidationswärme berechnet werden, die durch ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 hervorgerufen wird. Nach einem Beenden von Schritt S203 geht der Prozess zu Schritt S204 weiter.
Bei Schritt S204 wird dem Abgas durch das Kraftstoffzugabeventil 17 in Übereinstimmung mit der Kraftstoffzugabemenge, die bei Schritt S203 berechnet wird, Kraftstoff zugegeben. Dadurch wird die Temperatur des Filters 18 erhöht und ein oxidatives Entfernen der Feststoffe, die gefangen sind, wird durchgeführt. Nach einem Beenden von Schritt S204 geht der Prozess zu Schritt S205 weiter.
Bei Schritt S205 wird die Menge der Feststoffe, die an dem Filter 18 verbleiben, basierend auf der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18 berechnet, wobei die Menge der Feststoffe (PM) berücksichtigt wird, die durch die Regenerationssteuerung oxidativ entfernt wurde. Die ECU 20, die den Prozess eines Berechnens der Menge der verbleibenden Feststoffe ausführt, bildet bei der Erfindung die Ablagerungsmengenberechnungseinrichtung. Der Berechnungsprozess der Menge der verbleibenden Feststoffe, der bei Schritt S211 ausgeführt wird, der später beschrieben wird, ist der gleiche wie dieser Prozess. Der Grund, warum die Berechnung auf der Basis der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18 durchgeführt wird, ist derjenige, dass, da, wenn ein Verstopfen bei dem Oxidationskatalysator 14 auftritt, die Temperatur des Abgases, das in den Filter 18 strömt, abnimmt und die Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 nicht wie vorstehend beschrieben ausreichend erhöht wird, es schwierig ist, die Menge der Feststoffe, die oxidativ entfernt wurde, genau auf der Basis der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 zu berechnen. Nach einem Beenden von Schritt S205 geht der Prozess zu Schritt S206 weiter.
Bei Schritt S206 wird bestimmt, ob die Menge der verbleibenden Feststoffe, die bei Schritt S205 berechnet wird, kleiner als eine vorbestimmte Menge PM0 ist oder nicht. Die vorbestimmte Menge PM0 ist der Schwellwert zum Bestimmen, dass der Regenerationsprozess für den Filter 18 beendet wird. Wenn bestimmt ist, dass die Menge der verbleibenden Feststoffe kleiner als der vorbestimmte Betrag PM0 ist, geht der Prozess zu Schritt S207 weiter, wo die Regenerationssteuerung für den Filter 18 beendet wird, und dann diese Prozessroutine beendet wird. Wenn bestimmt ist, dass der Betrag der verbleibenden Feststoffe nicht kleiner als die vorbestimmte Menge PM0 ist, wird der Prozessschritt bei S203 und die nachfolgenden Schritte wiederholt.
Als nächstes wird die Regenerationssteuerung für den Filter 18, die durchgeführt wird, wenn bei Schritt S201 bestimmt ist, dass sich der Oxidationskatalysator 14 nicht in einem Verstopfungszustand befindet, oder eine normale Regenerationssteuerung beschrieben. Bei Schritt S208 wird eine zu erreichende Zieltemperatur für den stromaufwärtigen Abschnitt des Filters 18 berechnet. Der Grund, warum der Bezug des Temperaturanstiegs bei der Regenerationssteuerung zu dem stromaufwärtigen Abschnitt des Filters 18 hergestellt wird, ist derjenige, dass, da die Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 relativ niedrig ist, verglichen mit dem stromabwärtigen Abschnitt, und zwar aufgrund des Einströmens des Abgases, wenn der Bezug bei der Regenerationssteuerung zu der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts hergestellt wird, der eine relativ niedrige Temperatur aufweist, es möglich ist, die Temperatur des Filters 18 insgesamt ausreichend zu erhöhen. In diesem Fall, da eine Verringerung bei der Temperatur des Abgases, die durch ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 wie vorstehend beschrieben bewirkt wird, nicht auftritt, wenn der Bezug zu dem stromaufwärtigen Abschnitt hergestellt ist, existiert kein Risiko, dass die für die Regenerationssteuerung erforderliche Zeit verlängert wird. Nach einem Beenden von Schritt S208 geht der Prozess zu Schritt S209 weiter.
Bei Schritt S209 wird die durch das Kraftstoffzugabeventil 17 zuzugebende Kraftstoffmenge berechnet. In diesem Fall, im Gegensatz zu dem Prozess von Schritt S203, wird die zuzugebende Kraftstoffmenge durch eine Regelung basierend auf dem Unterschied zwischen der Zieltemperatur, die bei Schritt S208 berechnet wird, und der gegenwärtigen Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18, die durch den Abgastemperatursensor 32 geschätzt wird, bestimmt. Da eine Verringerung bei der Temperatur des Abgases, die durch ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 bewirkt wird, wie vorstehend beschrieben nicht auftritt, existiert kein Risiko, dass die Kraftstoffzugabemenge durch Durchführen der Regelung übermäßig erhöht wird. Nach einem Beenden von Schritt S209 geht der Prozess zu Schritt S210 weiter.
Bei Schritt S210 wird dem Abgas durch das Kraftstoffzugabeventil 17 in Übereinstimmung mit der Kraftstoffzugabemenge, die bei Schritt S209 berechnet wurde, Kraftstoff zugegeben. Dadurch wird die Temperatur des Filters 18 erhöht und ein oxidatives Entfernen der Feststoffe, die gefangen sind, wird durchgeführt. Nach einem Beenden von Schritt S210 geht der Prozess zu Schritt S211 weiter.
Bei Schritt S211 wird die an dem Filter 18 verbleibende Feststoffmenge basierend auf der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 berechnet, und zwar unter Berücksichtigung der Menge der Feststoffe (PM), die durch die Regenerationssteuerung oxidativ entfernt wurde. Der Grund, warum die Berechnung basierend auf der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18 im Gegensatz zu Schritt S205 durchgeführt wird, ist derjenige, dass, da eine Abnahme bei der Temperatur des Abgases, die durch Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 bewirkt wird, wie vorstehend beschrieben nicht auftritt, es möglich ist, die Feststoffmenge, die oxidativ entfernt wurde, genau auf der Basis der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18 zu bestimmen, und zusätzlich sollte eine Übereinstimmung des Prozesses mit den Schritten S208 und S209 beibehalten werden. Nach einem Beenden von Schritt S211 geht der Prozess zu Schritt S212 weiter.
Bei Schritt S212 wird bestimmt, ob das Kraftstoffzugabeventil 17 verstopft ist oder nicht. Die ECU 20, die eine Bestimmung einer vorhandenen Verstopfung des Kraftstoffzugabeventils 17 ausführt, bildet bei der Erfindung die Kraftstoffzufuhrrichtigkeitsbestimmungseinrichtung. Genauer gesagt wird bestimmt, ob eine zuzugebende Menge an Kraftstoff zu dem Abgas richtig zugegeben wurde oder nicht, und zwar basierend auf der Beziehung zwischen der Menge an Kraftstoff, die durch das Kraftstoffzugabeventil 17 zuzugeben ist, und der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts des Filters 18, und zwar der Beziehung zwischen der Menge an Kraftstoff, die durch das Kraftstoffzugabeventil 17 zuzugeben ist, und der Oxidationswärmemenge in dem Oxidationskatalysator 14. Eine derartige Bestimmung wird bei dem Prozess für den Fall nicht durchgeführt, bei dem sich der Oxidationskatalysator 14 in einem verstopften Zustand befindet (Schritte S202 bis S207). Dies liegt daran, weil, wenn sich der Oxidationskatalysator 14 in einem Verstopfungszustand befindet, ein Bestimmungsfehler auftreten kann, da der Oxidationskatalysator 14 den zugegebenen Kraftstoff nicht ausreichend oxidieren kann. Nach einem Beenden von Schritt S212 geht der Prozess zu Schritt S213 weiter.
Bei Schritt S213 wird bestimmt, ob die Menge der verbleibenden Feststoffe, die bei Schritt S211 berechnet wird, kleiner als eine vorbestimmte Menge PM0 ist. Wenn bestimmt wird, dass die Menge der verbleibenden Feststoffe kleiner als der vorbestimmte Betrag PM0 ist, geht der Prozess zu Schritt S214 weiter, wo die Regenerationssteuerung für den Filter 18 beendet wird, und dann wird diese Prozessroutine beendet. Wenn bestimmt wird, dass die Menge der verbleibenden Feststoffe nicht kleiner als die vorbestimmte Menge PM0 ist, werden der Prozessschritt S209 und die nachfolgenden Schritte wiederholt.
Gemäß dieser Steuerung unterscheidet die Regenerationssteuerung des Filters 18 zwischen dem Fall, bei dem ein Verstopfen des Oxidationskatalysators 14 vorliegt und dem Fall, bei dem dieses nicht vorliegt. Insbesondere wenn sich der Oxidationskatalysator 14 in einem Verstopfungszustand befindet, wird jede Verarbeitung im Grunde auf der Basis der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters 18 bewirkt, und eine Regelung der Kraftstoffzugabemenge und eine Bestimmung eines Verstopfens des Kraftstoffzugabeventils 17 werden verhindert. Dadurch kann die für eine Regenerationssteuerung für den Filter 18 erforderliche Zeit so kurz wie möglich gemacht werden und es ist möglich, eine fehlerhafte Steuerung einer Kraftstoffzugabe und einen Fehler beim Bestimmen eines Verstopfens des Kraftstoffzugabeventils 17 zu verhindern.
Ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine hat einen Oxidationskatalysator mit einer Oxidationsfähigkeit, der in einem Abgasdurchgang einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, einen Filter, der Feststoffe, die in einem Abgas enthalten sind, fangen kann, wobei dieser in dem Abgasdurchgang stromabwärts des Oxidationskatalysators vorgesehen ist, eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen oder Schätzen von Temperaturen eines stromaufwärtigen Abschnitts und eines stromabwärtigen Abschnitts des Filters, eine Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen eines Kraftstoffs in das Abgas, dass in den Oxidationskatalysator strömt, und eine Verstopfungsbestimmungseinrichtung, die angepasst ist, um eine derartige Bestimmung vorzunehmen, dass ein Verstopfen des Oxidationskatalysators vorliegt, wenn der Unterschied bei der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts und der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts, die durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfasst werden, größer ist, als ein vorbestimmter Wert, während eine Regenerationssteuerung für den Filter durch Zuführen eines Kraftstoffs zu dem Abgas durchgeführt wird, das in den Oxidationskatalysator strömt, und zwar durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung. Bei dem Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Oxidationskatalysator und einem Filter, die in Abfolge in einem Abgasdurchgang wie vorstehend vorgesehen sind, ist es möglich, ein Verstopfen des Oxidationskatalysators mit verbesserter Genauigkeit zu bestimmen.

Claims

Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Oxidationskatalysator (14) mit einer Oxidationsfähigkeit, der in einem Abgasdurchgang (13) einer Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist; einem Filter (18), der im Abgas enthaltene Feststoffe fangen kann und in dem Abgasdurchgang (13) stromabwärts des Oxidationskatalysators (14) vorgesehen ist; einer Temperaturerfassungseinrichtung (31, 32), um Temperaturen eines stromaufwärtigen Abschnitts und eines stromabwärtigen Abschnitts des Filters (18) zu erfassen oder zu schätzen; und einer Kraftstoffzufuhreinrichtung (17), um einem Abgas, das in den Oxidationskatalysator (14) strömt, einen Kraftstoff zuzuführen; gekennzeichnet durch eine Verstopfungsbestimmungseinrichtung, die angepasst ist, eine derartige Bestimmung zu machen, dass der Oxidationskatalysator (14) verstopft ist, wenn der Unterschied bei der Temperatur des stromaufwärtigen Abschnitts und der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts, der durch die Temperaturerfassungseinrichtung (31, 32) erfasst wird, größer ist, als ein vorbestimmter Wert, während eine Regenerationssteuerung für den Filter (18) durchgeführt wird, indem einem Abgas, das in den Oxidationskatalysator (14) strömt, durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung (17) ein Kraftstoff zugeführt wird.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei, wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass der Oxidationskatalysator (14) verstopft ist, wenn eine Kraftstoffzufuhr basierend auf der Temperatur eines Abschnitts des Filters (18) durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung (17) geregelt wird, die Regelung einer Kraftstoffzufuhr verhindert wird.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, die ferner eine Kraftstoffzufuhrrichtigkeitsbestimmungseinrichtung aufweist, um zu bestimmen, ob oder ob nicht eine Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzufuhreinrichtung (17) passend bewirkt wird, wobei, wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass der Oxidationskatalysators (14) verstopft ist, die Bestimmung durch die Kraftstoffzufuhrrichtigkeitsbestimmungseinrichtung verhindert wird.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, die ferner eine Ablagerungsmengenschätzeinrichtung aufweist, um die Menge der Feststoffe zu schätzen, die an dem Filter (18) abgelagert sind, während eine Regenerationssteuerung für den Filter (18) durchgeführt wird, wobei, wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass der Oxidationskatalysator (14) verstopft ist, die Ablagerungsmengenschätzeinrichtung basierend auf der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters (18), die durch die Temperaturerfassungseinrichtung (31, 32) erfasst oder geschätzt wurde, die Menge der Feststoffe, die an dem Filter (18) abgelagert sind, schätzt.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei, wenn durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass der Oxidationskatalysator (14) verstopft ist, eine Solltemperatur, die bei einer Regenerationssteuerung für den Filter (18) erreicht werden soll, basierend auf der Temperatur des stromabwärtigen Abschnitts des Filters (18) eingestellt wird, die durch die Temperaturerfassungseinrichtung (31, 32) erfasst oder geschätzt wird.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Bestimmung durch die Verstopfungsbestimmungseinrichtung bewirkt wird, wenn der Laufzustand der Brennkraftmaschine (1) ein gleichmäßiger Laufzustand ist.