DE60201116T2 - Abgasreinigungsvorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Regenerierung - Google Patents

Abgasreinigungsvorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Regenerierung Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • 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.
  • Relevanter Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der PM-Oxidationskatalysator 32B ist ein Katalysator, um direkt das PM durch ein Oxid im Abgas zu oxidieren und ist aus Cerdioxid hergestellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das Filter vom Wandflußtyp ist ein monolithisches wabenförmiges Filter, das aus Keramik besteht.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Somit kann das Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung mit niedrigen Kosten erreicht werden und hat eine hohe Zuverlässigkeit.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Diese und andere und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
  • 1 eine Strukturansicht des Abgasreinigungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 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.
  • 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.
  • 4 ist eine Seitenansicht des typischen DPF von 3.
  • 5 ist eine Strukturansicht, die ein Beispiel eines konventionellen DPF-Systems vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ zeigt, das mit dem Oxidationskatalysator ausgestattet ist.
  • 6 ist eine Strukturansicht eines Beispiels des konventionellen DPF-Systems vom kontinuierlichen Regenerationstyp mit einem Filter, der mit dem Oxidationskatalysator ausgestattet ist.
  • 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.
  • 8 ist eine Isothermenansicht des typischen Seitenquerschnitts, der eine Situation der Temperaturverteilung in einem Leerlaufzustandsbetrieb der Regenerationssteueroperation für das konventionelle Filter zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Als nächstes wird das Regenerationssteuerverfahren in dem Abgasreinigungssystem 1 beschrieben.
  • Ein Beispiel eines Flußdiagramms der Regenerationssteuerung der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (3)

  1. Abgasreinigungssystem, das einen Dieselpartikelfilter beinhaltet, um partikuläre Materialien in dem Abgas eines Dieselmotors zu reinigen, das weiterhin aufweist eine Regenerationssteuereinrichtung für das Beurteilen, ob der Betriebszustand eines Motors im Leerlaufbetrieb oder nicht ist zum Zeitpunkt des Starts der Regenerationssteueroperation für das Regenerieren des Dieselpartikelfilters und während der Regenerationssteueroperation, und für das Steuern einer Leerlaufmotorgeschwindigkeit, um eine vorbestimmte Motorgeschwindigkeit zu erhöhen, wenn beurteilt wird, daß der Motorzustand ein Leerlaufzustand ist, wobei die Regenerationssteuereinrichtung die vorbestimmte Motorgeschwindigkeit entsprechend dem gesammelten Volumen der partikulären Materialien, die in dem Dieselpartikelfilter gesammelt sind, eingestellt wird.
  2. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, in dem der Dieselteilchenfilter ein Filter vom Wall-Flow-Typ aufweist mit einer großen Anzahl von Abgaspassagen, die jeweils eine poröse äußere Wand aufweisen, und mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, die beide in einer Pepitamusteranordnung teilweise abgedichtet oder geöffnet sind.
  3. Verfahren für das Steuern einer Regeneration eines Abgasreinigungssystems einschließlich eines Dieselpartikelfilters, um partikuläres Material in einem Abgas eines Dieselmotors zu reinigen, das die Schritte aufweist des Beurteilens, ob der Betriebszustand eines Motors ein Leerlaufzustand ist oder nicht, zu dem Zeitpunkt des Beginns der Regenerationssteueroperation für das Regenerieren des Dieselpartikelfilters und während der Regenerationssteuerungsoperation und des Steuerns einer Leerlaufmotorgeschwindigkeit, um die vorbestimmte Motorgeschwindigkeit zu erhöhen, wenn festgestellt wird, daß die Motoroperation eine Leerlaufoperation ist, wobei die vorbestimmte Motorgeschwindigkeit entsprechend dem gesammelten Volumen der partikulären Materialien, die in dem Dieselpartikelfilter gesammelt wurden, eingestellt wird.
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