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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem und ein
Verfahren zur Steuerung einer Regenerierung hiervon unter Verwendung
eines Filters, der Dieselpartikelfilter (DPF: Dieselpartikelfilter:
im folgenden DPF genannt) genannt wird, um partikuläre Materialien:
(PM: partikuläre
Materialien: im folgenden PM genannt) im Abgas eines Dieselmotors
zu sammeln.
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Relevanter
Stand der Technik
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Die
Abgasvolumensteuerung der PM, die von einem Dieselmotor ausgestoßen werden,
wurde zusammen mit der von NOX, CO, HC und dergleichen mit den Jahren
verschärft,
und eine Technik für das
Sammeln der PM durch den DPF wurde entwickelt, um das PM-Volumen,
das ausgestoßen
wird, zu reduzieren.
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Für den DPF
gibt es, um direkt die PM zu sammeln, ein monolithisches wabenförmiges Wandflußtyp-Filter,
das aus Keramik hergestellt ist, Filter vom faserförmigen Typ
mit einer Faser, die aus Keramik oder Metall hergestellt ist. Eine
Abgasreinigungseinrichtung, die diese DPF verwendet, ist entlang
des Weges einer Abgasleitung des Motors angeordnet, um das Abgas,
das im Motor erzeugt wird, zu reinigen.
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In
solch einem DPF wird jedoch der Filter während des Sammelns der PM verstopft,
so daß ein Anstieg
eines Abgasdruckes (Auspuffdruck) verursacht wird, so daß einige
Verfahren und Systeme entwickelt wurden für die Notwendigkeit des Entfernens der
PM von dem DPF.
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Unter
den vorerwähnten
Verfahren und Systemen gibt es Systeme, um die PM zu verbrennen und
zu entfernen durch Heizen des Filters mit einem elektrischen Heizer
oder einem Brenner und für
das umgekehrte Reinigen der PM durch Hindurchströmen von Luft in umgekehrter
Richtung. Da jedoch die PM durch eine Heizenergie verbrannt werden,
die von außen
geliefert wird, gibt es in diesem System Probleme, die eine Verschlechterung
der Treibstoffeffizienz verursachen und eine Schwierigkeit der Steuerung
der Regeneration.
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Weiterhin,
wenn diese Systeme angewendet werden, werden zwei Systeme von Abgasleitungen, die
mit einem Filter ausgerüstet
sind, verwirklicht, und es gibt viele Fälle, um die Ansammlung der
PM und die Regeneration des Filters abwechselnd zu wiederholen,
so daß das
System dazu neigt, groß und
teuer zu werden.
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Um
diese Probleme zu überwinden,
wurde, wie in den 3 und 4 gezeigt
ist, ein DPF-System
vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ vorgeschlagen, um einen
Katalysator mit einem Filter vom Wandflußtyp zu kombinieren, um die
Regenerierungstemperatur des DPF zu reduzieren und den DPF durch
Verwendung der Abgaswärme
von dem Motor zu regenerieren.
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Der
Filter vom Wandflußtyp 10 beinhaltet eine
Mehrzahl von Abgasleitungen (Zellen) 11a, 11b, durch
die eine Peripherie mit einer porösen Wandoberfläche 12 gebildet
wird, und eine Einlaßseite 15 und
eine Auslaßseite 16 der
Abgasleitungen 11a, 11b werden entsprechend gebildet,
um in einer versetzten Art und Weise 13 abzudichten.
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In
einem DPF-System vom kontinuierlich regenerierenden Typ wird die
Regeneration des DPF und die Sammlung der PM kontinuierlich praktiziert, um
ein noch kompakteres einzelnes System zu werden, so daß die Steuerung
der Regeneration ebenso simpel sein kann.
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In 5 weist
ein DPF-System vom kontinuierlich durch Stickstoffdioxid regenerierenden
Typ 1a (DPF-System vom NO2-Regenerierungstyp)
einen Oxidationskatalysator 3Aa in der oberen Flußseite und
einen Filter vom Wandflußtyp 3Ab in
der unteren Flußseite
auf. Stickstoffmonoxid im Abgas wird oxidiert durch einen Oxidationskatalysator 3Aa,
wie z. B. Platin, in der unteren Flußseite, die PM, die in dem Filter 3Ab in
der unteren Flußseite
gesammelt werden, werden oxidiert durch erzeugtes Stickstoffdioxid in
Kohlenstoffdioxid und die PM werden entfernt.
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Im
Vergleich mit der Oxidation der PM durch Oxide wird die Oxidation
der PM durch Stickstoffdioxid in einer niedrigen Temperatur praktiziert
aufgrund der niedrigen Energiebarriere. Daher kann, da die Energiezuführung von
außen
reduziert werden kann durch Verwendung der Heizenergie im Abgas,
die Filterregenerierung erzielt werden durch Oxidation, um das PM
zu entfernen, während
kontinuierlich das PM gesammelt wird.
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Weiterhin
ist in 6 ein DPF-System vom sich kontinuierlich regenerierenden
Typ (ein NO2-Regenerations-DPF-System vom
integrierten Typ) 1b, welches das System 1A verbessert,
das in 5 dargestellt ist, gezeigt. In dem System 1B wird
der Oxidationskatalysator 32A auf einer Wandoberfläche eines
Filters vom Wandflußtyp 3B,
der mit dem Katalysator ausgestattet ist, auf der Wandoberfläche beschichtet.
Stickstoffmonoxid im Abgas wird oxidiert, und das PM wird durch
Stickstoffdioxid oxidiert. Das System kann durch diese Struktur
einfach ausgeführt werden.
Durch die Beschichtung des Katalysators auf der Wandoberfläche des
Filters vom Wandflußtyp wird
jedoch ein früherer
Druckschaden des frühen Filters
tendenziell vergrößert.
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Darüber hinaus
werden in einem DPF-System vom sich kontinuierlich regenerierenden
Typ 1C (DPF-System ausgestattet mit dem PM-Oxidationskatalysator),
dargestellt in 7, ein Oxidationskatalysator 32A mit
einem seltenen Metall, wie z. B. Platin, und ein PM-Oxidationskatalysator 32B an
der Wandoberfläche
des Filters vom Wandflußtyp 3C, der
mit dem PM-Oxidationskatalysator ausgestattet ist, beschichtet,
um die Oxidation der PM auf der Wandoberfläche durch die niedrigere Temperatur
zu erzielen.
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Der
PM-Oxidationskatalysator 32B ist ein Katalysator, um direkt
das PM durch ein Oxid im Abgas zu oxidieren und ist aus Cerdioxid
hergestellt.
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Darüber hinaus
wird für
ein DPF-System vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ 1C in
einem Tieftemperaturoxidationsbereich (etwa 350°C bis 450°C) das PM oxidiert durch Stickstoffdioxid durch
die Verwendung einer Reaktion der Oxidation von Stickstoffmonoxid
des Oxidationskatalysators 32A in Stickstoffdioxid. Weiterhin
wird in einem mittleren Temperaturoxidationsbereich (etwa 400°C bis 600°C) das PM
oxidiert durch die Verwendung einer Reaktion der direkten Oxidation
der PM durch Aktivieren des Oxids im Abgas mit dem PM-Oxidationskatalysator 32B.
Dann wird, in einem Temperaturoxidationsbereich (600°C oder mehr),
der höher
als die Temperatur ist, in der das PM durch Oxid in dem Abgas verbrannt
wurde, das PM durch Oxid im Abgas verbrannt.
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In
einem DPF-System vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ wird
durch Verwendung des Katalysators und der Oxidation des PM durch
Stickstoffdioxid die Temperatur, die ausreicht, um PM zu oxidieren,
erniedrigt, und das PM wird oxidiert und entfernt, während das
PM aufgefangen wird.
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In
diesen DPF-Systemen vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ
ist es jedoch ebenso notwendig, die Abgastemperatur auf etwa 350°C zu erhöhen. Daher
wird in einer Betriebsbedingung des Motors, wie z. B. dem Leerlauf
oder bei niedriger Belastung aufgrund des Fehlens der Abgastemperatur, sich
die Temperatur des Katalysators verringern, und die Aktivierung
davon wird verschlechtert, so daß die notwendige Reaktion,
die vorher beschrieben wurde, nicht ausgelöst wird und der DPF nicht regeneriert werden
kann durch Oxidieren des PM.
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Wenn
daher solch eine Betriebsart und -weise fortgesetzt wird, kann der
DPF nicht regeneriert werden, so daß der DPF verstopft aufgrund
der Ansammlung der PM, wobei das System zu Problemen führt, die
den Abgasdruck erhöhen,
und die Verschlechterung der Treibstoffeffizienz oder dergleichen
wird veranlaßt.
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Daher
wird in einem DPF-System vom sich kontinuierlich regenerierenden
Typ ein Sammelvolumen der PM, die auf dem DPF gesammelt wurden, aus
der Motorbetriebsbedingung berechnet, wobei die Steueroperation
der Regeneration des DPF im Vergleich mit der vorbestimmten DPF-Regenerationsbedingungseinstellung
von der Relation des PM-Sammelvolumens
und des DPF-Druckabfalls praktiziert, und das gesammelt PM wird
verbrannt, um es zu entfernen.
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Unter
der Motorbetriebsbedingung, wie z. B. der Leerlaufbedingung mit
einer niedrigen Abgastemperatur und bei niedriger Belastung, wird
die Filterregeneration gesteuert durch Verwendung eines elektronischen
Treibstoffeinspritzsystems, wie z. B. einem Common Rail, das die
Abgastemperatur durch eine Einspritzzeitverzögerung, durch eine mehrfache Einspritzung
und dergleichen erhöht,
oder für
einen Oxidationskatalysator in dem früheren Schritt des DPF wird
Treibstoff durch eine Postinjektion und durch eine Injektion in
eine Abgasleitung geliefert und verbrannt, um die Abgastemperatur über die
PM-Verbrennungstemperatur anzuheben.
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Bei
der Regenerationssteuerung von solch einem DPF wird jedoch zum Zeitpunkt
des Startens der PM-Wiederverbrennung in einem mittleren Motorgeschwindigkeitsbereich,
wo das Abgas vergleichsweise stark ausströmt, in dem frühen Schritt des
Verbrennens von PM, wenn die Motorgeschwindigkeit schnell verändert wird,
in den Betriebszustand der niedrigen Flußgeschwindigkeit des Abgases,
wie z. B. dem Leerlauf, die Abgasflußrate, die die Wärme hervorbringt,
die durch die Oxidation des PM in dem DPF verursacht wird, reduziert.
Dann wird eine Wärmemenge,
die von dem DPF-Abgas hervorgebracht wird, ebenso reduziert.
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Folglich
wird das Innere des DPF auf eine hohe Temperatur aufgeheizt. Der
Anstieg der Temperatur verursacht die folgenden Probleme, da die
Temperatur des DPF die Schmelztemperatur des Wabenmaterials überschreitet,
so daß das
DPF schmilzt und beschädigt
wird. Weiterhin wird ein Brechen in dem Wabenmaterial durch eine
Wärmeverzerrung
aufgrund der hohen Temperatur verursacht und der DPF wird zerstört. Weiterhin
wird aufgrund der hohen Temperatur, die die Beständigkeit des Katalysators überschreitet,
der Katalysator ungewöhnlich
verschlechtert.
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Darüber hinaus
wird im Falle der Regenerationssteuerung des DPF in dem Betriebszustand
mit weniger Abgasvolumen, wie z. B. dem Leerlaufbetrieb, da die
Wärme,
die durch das Verbrennen der PM verursacht wird, nicht mit dem Abgas
aus dem DPF gebracht werden kann und das DPF-Innere eine hohe Temperatur
einnimmt, der DPF durch Schmelzen beschädigt, und die Zerstörung des
Katalysators wird verursacht.
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Falls
die Regeneration des DPF im Falle einer kontinuierlichen Leerlaufoperation
des Motors nicht gesteuert wird, führt dadurch das System zu Problemen,
daß die
Ansammlung von PM auf dem DPF erhöht wird, so daß der Abgasdruck
erhöht
wird und die Treibstoffeffizienz verschlechtert wird, um Motorprobleme
zu verursachen.
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8 stellt
eine Temperaturverteilung der inneren Seite des DPF für den Fall,
daß der
Leerlaufbetrieb gestartet wird und die Abgasflußrate während des Verbrennens des PM
für die
DPF-Regeneration schnell reduziert wird. Man sieht anhand dieser
Figur, daß in
der Nähe
des hinteren Endes des DPF im zentralen Abschnitt eine ungewöhnlich hohe
Temperatur entsteht.
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Das
Dokument
EP 1 146 216
A2 beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Abgastemperatur eines
Verbrennungsmotors während
geringer Motorgeschwindigkeiten und geringer Motorbelastungszustände. Dieses
Verfahren erlaubt die Regeneration von Partikelfiltern während niedriger
Motorgeschwindigkeitszustände
und/oder niedriger Motorbelastungszustände.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird vorgeschlagen, um die Nachteile des konventionellen
Standes der Technik, die oben beschrieben wurden, zu überwinden,
und das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abgasreinigungssystem
und ein Verfahren zum Steuern einer Regenerierung hiervon bereitzustellen,
das in der Lage ist, eine adäquate
Abgasflußrate
beizubehalten, ein Anstieg in der Temperatur in dem DPF aufgrund
einer Reduktion der Abgasflußrate
zu vermeiden und die Beschädigung
des DPF aufgrund von Schmelzen und Zerstörung des Katalysators aufgrund
der DPF-Regenerationssteueroperation in dem Leerlaufbetrieb des
Motors ebenso zu verhindern.
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Um
das oben beschriebene Ziel der Erfindung zu erreichen, weisen das
Abgasreinigungssystem und ein Verfahren für das Steuern der Regeneration
hiervon folgendes auf:
ein Abgasreinigungssystem beinhaltet
einen Dieselpartikelfilter (DPF), um partikuläre Materialien (PM) in einem
Abgas eines Dieselmotors zu reinigen; beinhaltet weiterhin eine
Regenerationssteuereinrichtung, um zu beurteilen, ob zum Zeitpunkt
des Starts der Regenerationssteueroperation für das Regenerieren des Dieselpartikelfilters
und während
der Regenerationssteueroperation der Motorbetriebszustand im Leerlauf
ist oder nicht, wobei, wenn festgestellt wird, daß die Motoroperation
eine Leerlaufoperation ist, eine Leerlaufmotorgeschwindigkeit gesteuert
und auf eine vorbestimmte Motorgeschwindigkeit erhöht wird,
wobei die Regenerationssteuereinrichtung die vorbestimmte Motorgeschwindigkeit
entsprechend der gesammelten Menge der partikulären Materialien, die im Dieselpartikelfilter
gesammelt sind, einstellt.
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Weiterhin
weist in dem Abgasreinigungssystem der Dieselpartikelfilter ein
Filter vom Wandflußtyp
auf mit einer großen
Anzahl von Abgasleitungen, die jeweils eine poröse Umfangswand aufweisen und eine
Einlaßöffnung und
eine Auslaßöffnung haben, die
jeweils teilweise versiegelt oder geöffnet sind in einer Pepitamuster-Anordnung.
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Das
Filter vom Wandflußtyp
ist ein monolithisches wabenförmiges
Filter, das aus Keramik besteht.
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Weiterhin
kann für
das DPF, das PM sammelt, statt dem Filter vom Wandflußtyp ein
Filter vom Faserformtyp mit einer Faser, die aus Keramik oder Metall
hergestellt ist, verwendet werden, und es gibt einen Fall, um dieses
DPF mit einem Oxidationskatalysator und dem PM-Oxidationskatalysator herzustellen.
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Ein
Verfahren zum Steuern einer Regeneration eines Abgasreinigungssystems
weist folgendes auf:
Das Verfahren für das Steuern der Regeneration
des Abgasreinigungssystems ist ein Regenerationssteuerverfahren
im Abgasreinigungssystem einschließlich eines Dieselpartikelfilters,
um partikuläre
Materialien in einem Abgas eines Dieselmotors zu reinigen, und weist
auf, daß ein
Zustand einer Motoroperation beurteilt wird, und zwar zu dem Zeitpunkt
des Startes der Regenerationssteueroperation für das Regenerieren des Dieselpartikelfilters
und während
der Regenerationssteueroperation, ob ein Leerlaufbetrieb oder nicht
vorliegt, wobei, wenn die Mo toroperation als Leerlaufoperation beurteilt
wird, eine Leerlaufmotorgeschwindigkeit gesteuert und auf eine vorbestimmte
Motorgeschwindigkeit angehoben wird, wobei die vorbestimmte Motorgeschwindigkeit
entsprechend dem gesammelten Volumen der partikulären Materialien,
die sich im Dieselpartikelfilter angesammelt haben, eingestellt
wird.
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Entsprechend
solcher Strukturen kann im Regenerationssteuerbetrieb des DPF, wenn
der Motorbetriebszustand in den Leerlaufbetrieb umgestellt wird,
so daß die
Abgasflußrate
stark reduziert wird, und für
die Notwendigkeit der DPF-Regenerationssteuerungsoperation in dem
Leerlaufbetrieb, wie z. B. niedriges Volumen der Abgasflußrate, da
die Geschwindigkeit des Leerlaufzustandes entsprechend dem akkumulierten
PM-Volumen erhöht
wird, die Wärme,
die von einer Oxidation des PM verursacht wird, aus dem DPF abgegeben
werden. Somit kann eine Beschädigung
des DPF aufgrund Schmelzens und die Zerstörung des Katalysators aufgrund
des Auftretens einer teilweise hohen Temperatur verhindert werden.
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Darüber hinaus
kann im Zustand der niedrigen Abgasflußrate, wie z. B. im Leerlaufzustand,
da die Regeneration des DPF gesteuert werden kann, der Anstieg des
Abgasdruckes aufgrund eines Anstiegs des PM-Akkumulationsvolumens,
die Zerstörung
bzw. Verschlechterung der Treibstoffeffizienz, die durch einen Anstieg
des Abgasdruckes verursacht wird, und Motorstörungen verhindert werden. Weiterhin
wird die Leerlaufmotorgeschwindigkeit entsprechend dem Volumen des
gesammelten PM auf dem Filter erhöht, und das Ausmaß der Erhöhung der Leerlaufgeschwindigkeit
des Motors kann minimiert werden, um die Verschlechterung der Treibstoffeffizienz
zu beschränken.
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Somit
kann das Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung mit niedrigen
Kosten erreicht werden und hat eine hohe Zuverlässigkeit.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Diese
und andere und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich
anhand der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen,
in denen:
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1 eine
Strukturansicht des Abgasreinigungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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2 ist
eine Ansicht, die die Regenerationssteuerung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, (a) ist ein Flußdiagramm,
das ein Beispiel des Regenerationssteuerflusses zeigt, (b) ist eine
Ansicht, die ein Beispiel einer Leerlaufzustandsgeschwindigkeitserhöhungsabbildung
zeigt, die verwendet wird für
das Einstellen des Anhebens der Geschwindigkeit im Leerlaufzustand.
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3 zeigt
eine typische Struktur des DPF, (a) ist eine perspektivische Ansicht
und eine Teilquerschnittsansicht, (b) ist eine Frontansicht und
(c) eine Rückansicht
des DPF.
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4 ist
eine Seitenansicht des typischen DPF von 3.
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5 ist
eine Strukturansicht, die ein Beispiel eines konventionellen DPF-Systems
vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ zeigt, das mit dem Oxidationskatalysator
ausgestattet ist.
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6 ist
eine Strukturansicht eines Beispiels des konventionellen DPF-Systems
vom kontinuierlichen Regenerationstyp mit einem Filter, der mit
dem Oxidationskatalysator ausgestattet ist.
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7 ist
eine Strukturansicht eines Beispiels des konventionellen DPF-Systems
vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ einschließlich eines
Filters, der mit dem PM-Oxidationskatalysator
ausgestattet ist.
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8 ist
eine Isothermenansicht des typischen Seitenquerschnitts, der eine
Situation der Temperaturverteilung in einem Leerlaufzustandsbetrieb
der Regenerationssteueroperation für das konventionelle Filter
zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Das
Abgasreinigungssystem und ein Verfahren für das Steuern einer Regeneration
hiervon wird für
ein Beispiel des DPF, das ein Wandflußtyp-Filter ist, in Zusammenhang
mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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In
dem Abgasreinigungssystem 1, das durch 1 dargestellt
wird, wird ein Dieselmotor E mit einem elektronischen Einspritzsystem 4,
wie z. B. einem Common Rail, einem Umdrehungssensor 21 und
einem Belastungssensor 22 gebildet.
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Weiterhin
werden in einer Abgasleitung 2 von der unteren Flußseite ein
Oxidationskatalysator 3a des letzten Schrittes des DPF,
ein DPF-Einlaß-Abgasdrucksensor 23,
ein DPF-Einlaß-Abgastemperatursensor 24,
ein DPF 3b, der DPF-Auslaß-Abgasdrucksensor 25 und
ein Auspufftopf 8 bereitgestellt.
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Weiterhin
wird eine elektronische Steuereinrichtung (Controller: ECU) 5 für das Steuern
des elektronischen Einspritzsystems 5, für die andere
Motorsteuerung und für
die Regenerationssteuerung des Abgasreinigungssystems 1 mit
Empfang von Signalen von den Sensoren angeordnet. Diese elektronische
Steuereinrichtung 5 wird betrieben durch Bereitstellen
einer elektrischen Leistung von einer Batterie 7.
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Der
Oxidationskatalysator 3a des ersten Schrittes des DPF beinhaltet
eine Mehrzahl von Abgasleitungen (Zellen), die sich von der oberen
Flußseite
zu der unteren Flußseite
erstrecken, und wird in einer Wabenstruktur durch einen Cordierit,
SiC, rostfreies Metall und dergleichen gebildet und wird gebildet
durch Beschichten der Wandoberfläche
der Abgaspassage mit dem Oxidationskatalysator 30, der Platin
mit Aluminiumoxid, Zeolith, Siliciumdioxid trägt.
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Der
Oxidationskatalysator 30 wird von einem seltenen Metall
gebildet, wie z. B. Platin, und durch die katalytische Aktivität dieses
Katalysators 30 wird das HC, beispielsweise erzeugt durch
eine Postinjektion, verbrannt, um die Temperatur des Abgases, welches
abstromig des Katalysators 30 lokalisiert ist, anzuheben
und zu bewirken, daß das
PM, das von dem DPF 3b in einer vorhergehenden Stufe aufgefangen wurde,
oxidiert wird.
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Für den DPF,
wie z. B. den DPF 3b, wie durch die 3 und 4 gezeigt
wird, wird ein Wandflußtyp-Filter 10 verwendet.
Der Filter 10 beinhaltet eine Mehrzahl von Abgasleitungen 11a, 11b, deren
Umfang durch eine poröse
Wandoberfläche 12 gebildet
wird, und eine Einlaßseite 15 und
eine Auslaßseite 16 der
Abgasleitungen (Zellen) 11a, 11b werden entsprechend
einer gestapelten Art und Weise 13 abgedichtet.
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Das
PM im Abgas G wird durch die poröse Wandoberfläche 12 während der
Zeit des Hindurchleitens hierdurch gesammelt. Im Falle einer Abgastemperatur
von 600°C
oder mehr verbrennt das gesammelte PM selbst und wird zu Kohlenstoffdioxid aufgearbeitet.
Im Fall einer Temperatur von 600°C oder
weniger und etwa 350°C
oder mehr wird das PM verbrannt und aufbereitet durch das Stickstoffdioxid im
Abgas und den Oxidationseffekt des PM-Katalysators, der im Filter
getragen wird. Im Fall von einer Abgastemperatur von etwa 350°C oder weniger
wird die Abgastemperatur auf nahezu 600°C erhöht durch die PM-Wiederverbrennungssteuerung
des Motors, und die PM werden verbrannt und aufbereitet.
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Als
nächstes
wird das Regenerationssteuerverfahren in dem Abgasreinigungssystem 1 beschrieben.
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Ein
Beispiel eines Flußdiagramms
der Regenerationssteuerung der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt.
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In
einem Flußdiagramm
der Regenerationssteuerung in 2a ist
ein Steuerfluß gezeigt,
der gleichzeitig mit einem Hauptsteuerfluß praktiziert wird, für das Steuern
des Motors und dergleichen. Daher, wenn der Betrieb des Motors gestartet
wird, beginnt die Steuerung von dem Hauptsteuerfluß zusammen
mit einem Stopp-Befehl des Motorbetriebes, wie z. B. das Anhalten
des Motors, aufgrund einer Unterbrechung, der Betrieb wird angehalten,
um zum Hauptsteuerfluß zurückzukehren.
Weiterhin ist der Betriebsstopp, teilweise aufgrund der Unterbrechung,
nicht durch ein Flußdiagramm
von 2a gezeigt.
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Dann,
wenn der Regenerationssteuerfluß startet,
in dem Schritt S11, wird der Normalbetrieb gesteuert während einer
vorbestimmten Zeit ts (die Zeit betrifft eine Zykluszeit der Steuerung),
und die Steuerung setzt mit Schritt S12 fort, um zu bestimmen, ob
die Regenerationssteuerung des DPF notwendig ist oder nicht, falls
nicht, kehrt die Steuerung zu der normalen Betriebssteuerung in
Schritt S11 zurück.
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Wenn
weiterhin in Schritt S12 beurteilt wird, daß die Regenerationssteuerung
des DPF notwendig ist, setzt die Steuerung mit Schritt S20 fort,
um die Regenerationssteuerung auszuführen.
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In
Bezug auf die Beurteilung der Notwendigkeit der Regenerationssteuerung
des DPF wird das akkumulierte PM-Volumen durch ein geschätztes Gesamt-PM-Volumen
berechnet, welches auf dem DPF gesammelt wird während des Motorbetriebszustandes,
wenn das berechnete Akkumulationsvolumen das vorbestimmte akkumulierte
PM-Grenzvolumen überschreitet,
wird beurteilt, daß die
Regenerationssteuerung notwendig ist.
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In
einem anderen Fall wird die Notwendigkeit der Regenerationssteuerung
festgestellt, nach der Berechnung des DPF-Schadens aus dem Druck (oder
dem Differenzdruck zwischen vorher und nachher) entsprechend dem
akkumulierten PM-Volumen, wobei, wenn der DPF-Schaden von dem Druck (oder dem Differenzdruck
zwischen vorher und nachher), der aus dem berechneten Druckwert
des DPF-Auslaß-Abgasdrucksensors 25 (oder
dem DPF-Einlaß-Abgasdrucksensor 23 und
dem DPF-Auslaß-Abgasdrucksensor 25)
berechnet wurde, den Grenzwert des vorbestimmten DPF-Druckschadens
(oder dem Differenzdruckgrenzwert) überschreitet, die Notwendigkeit
der Regenerationssteuerung festgestellt wird.
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Weiterhin
wird in der Regenerationssteuerung in Schritt S20 zunächst in
Schritt S21 der Betriebszustand des Motors mittels der Motorgeschwindigkeit überwacht
und die Last durch den Motorgeschwindigkeitssensor 21 und
den Lastsensor 22 berechnet, um festzustellen, ob der Motor
im Leerlaufbetrieb ist oder nicht.
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In
Schritt S21 wird im Falle, daß der
Leerlaufbetrieb festgestellt wird, eine Erhöhung der Geschwindigkeit des
Leerlaufzustandes in Schritt S22 eingestellt. Die Erhöhung der
Motorgeschwindigkeit im Leerlaufzustand wird eingestellt in Übereinstimmung
mit Daten einer Leerlaufmotorgeschwindigkeitsanstiegstabelle, die
die Erhöhungsgeschwindigkeit
des Motors im Leerlaufzustand in Bezug auf das akkumulierte PM-Volumen
zeigt, wie in 2b dargestellt ist.
Die Abbildung bzw. Tabelle des Motorgeschwindigkeitsanstiegs im
Leerlauf wird vorbestimmt durch Daten, die durch eine Untersuchung
und ein Experiment erhalten wurden und im Steuersystem gespeichert
sind.
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Weiterhin
ist zum Zeitpunkt des Starts der Regeneration das gesammelte PM-Volumen
derselbe Wert, der für
die Beurteilung der Regenerationssteuerung und während der Regeneration verwendet wird,
wobei das Volumen aus einer Relation des Drucks (oder des Differenzdruckes)
und des gesammelten PM-Volumens berechnet wird durch Verwendung
eines gemessenen Druckes des DPF-Auslaß-Abgasdrucksensors 25 oder
durch Verwendung eines Differenzdruckes zwischen dem gemessenen Druck
des DPF-Auslaß-Abgasdrucksensors 25 und dem
gemessenen Druck des DPF-Einlaß-Abgasdrucksensors 23.
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Weiterhin
wird in Schritt S22 die Motorgeschwindigkeit eingestellt, die hohe Leerlaufmotorgeschwindigkeitsregenerationssteuerung
wird in Schritt S23 während
der vorbestimmten Zeit ts praktiziert, und die Steuerung setzt mit
Schritt S25 fort.
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Durch
Erhöhen
der Leerlaufmotorgeschwindigkeit sorgt die hohe Leerlaufmotorgeschwindigkeitsregenerationssteuerung
in dem Schritt S23 dafür,
daß das
Abgasvolumen sich mehr erhöht
als das Abgasvolumen der normalen Leerlaufmotorgeschwindigkeit,
um die Wärme,
die von dem Verbrennen des PM herrührt, aus dem DPF 3b zu
bringen. Zu diesem Zeit punkt wird, da die Abgasflußrate reduziert
wird, die Abgastemperaturanstiegssteuerung für die Injektionszeitverzögerung für mehrere
Injektionen und dergleichen reduziert oder wird gestoppt, um den Anstieg
der Abgastemperatur zu steuern.
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Weiterhin
wird, falls in Schritt S21 festgestellt wird, daß der Motor nicht in einem
Leerlaufbetrieb ist, die Abgastemperaturanstiegsregenerationssteuerung
in Schritt S24 während
der vorbestimmten Zeit ts betrieben, und die Steuerung setzt zu
Schritt S25 fort.
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In
der Abgastemperaturanstiegsregenerationssteuerung wird, durch Verzögern der
Einspritzzeit und durch eine mehrfache Einspritzung für das Steuern
der Treibstoffeinspritzung des Motors oder durch Liefern des Treibstoffes
in den Erstschritt-Oxidkatalysator 3a des DPF durch eine
Posteinspritzung (Nacheinspritzung) oder durch eine Einspritzung
in eine Abgasleitung, die Gastemperatur erhöht durch Verbrennen des Treibstoffes,
und die Abgastemperatur wird erhöht.
Und die Temperatur des DPF wird stärker erhöht als die Temperatur, die
in der Lage ist, das in dem DPF gesammelte PM zu oxidieren.
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Normalerweise
wird in der Abgastemperaturanstiegsregenerationssteuerung der Anstieg
der Abgastemperatur nach der DPF-Durchquerung ebenso eingestellt
und gesteuert, so daß sie
nicht überhöht wird,
durch Überwachen
der Temperatur und dergleichen des DPF-Auslaß-Abgastemperatursensors 26.
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Weiterhin
wird in Schritt S25 von der Regenerationssteuerung beurteilt, ob
die Regenerationssteuerung beendet wird, wenn beurteilt wird, daß die Steuerung
zu einem Ende kommt, wird beurteilt, daß der DPF ausreichend regeneriert
wurde und es keine Notwendigkeit der Regenerationssteuerung gibt,
die Steuerung kehrt aus der normalen Betriebssteuerung in Schritt
S11 zurück.
Wenn beurteilt wird, ob die Regenerationssteuerung bereits beendet
ist, wird beurteilt, daß die
Regeneration des DPF nicht ausreichend ist und gesteuert werden
muß, und
die Regenerationssteuerung kehrt zu Schritt S21 zurück und wird
fortgesetzt.
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In Übereinstimmung
mit dem Abgasreinigungssystem 1 und dem Verfahren zum Steuern
der Regeneration hiervon wird die Regeneration des DPF gesteuert
durch Beurteilen, ob der Motorbetriebszustand ein Leerlaufzustand
ist oder der Betrieb in den Leerlaufzustand verändert wird, wenn festgestellt
wird, daß der
Leerlaufbetrieb vorliegt, wird die Motorleerlaufgeschwindigkeit
auf die hohe Motorleerlaufgeschwindigkeit erhöht entsprechend dem gesammelten
PM-Volumen. Unter
solchen Steuerungen wird die Regeneration gesteuert durch Einstellen
der Abgasflußrate
und der Abgastemperatur.
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Während des
Leerlaufbetriebes kann daher die Wärmeansammlung in dem DPF verhindert
werden durch Vermeiden der extremen Reduktion der Abgasflußrate. Dadurch
wird wird kein Teilabschnitt hoher Temperatur in dem DPF erzeugt,
und eine Beschädigung
des DPF mittels Schmelzen und durch Brechen kann verhindert werden.
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Weiterhin
wird das Abgasreinigungssystem 1, ausgestattet mit dem
Erstschritt-Oxidationskatalysator 3a des
DPF, und der DPF 3b angewendet, die Ausführungsform
ist je doch nicht auf das System begrenzt, und die vorliegende Erfindung
kann ebenso bei anderen Abgasreinigungssystemen angewendet werden.
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Beispielsweise,
wie in den 6 und 7 gezeigt
ist, kann für
das Abgasreinigungssystem eines einzelnen DPF, ausgestattet mit
keinem Erstschritt-Oxidationskatalysator 3a des DPF für das Abgasreinigungssystem 1b, 1c,
ausgestattet mit keinem Erstschritt-Oxidationskatalysator 3a des
DPF, jedoch mit dem Filter, ausgestattet mit dem Katalysator oder
dem Filter, ausgestattet mit dem PM-Oxidationskatalysator, die vorliegende
Erfindung ebenso angewendet werden.
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Der
Filter kann ebenso vom Schmelzen und vom Aufbrechen abgehalten werden
in den Abgasreinigungssystemen 1B, 1C, ausgestattet
mit dem Filter mit dem Katalysator oder dem Filter mit dem PM-Oxidationskatalysator,
und der Katalysator, der auf den Filter beschichtet ist, kann ebenso
von der Verschlechterung aufgrund der hohen Temperatur abgehalten
werden.
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Das
System des Erhöhens
der Abgastemperatur kann darüber
hinaus für
den Abgastemperaturanstieg in dem Regenerationssteuerzustand anstelle
des Anstiegs der Abgastemperatur durch die Nachinjektion des Motortreibstoffes
praktiziert werden durch die Treibstoffeinspritzung in eine Auslaßpassage 2 von
dem Einspritzventil, das an eine Abgaspassage 2 an dem
oberen Strom des Erstschritt-Oxidationskatalysators 3a des
DPF bereitgestellt wird.