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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bislang
wurden in einem Dieselmotor die in dem Abgas enthaltenen Partikel
entfernt, indem man in der Motorabgasleitung einen Partikelfilter
anordnete, wobei dieser Partikelfilter verwendet wurde, um die Partikelfilter
in dem Abgas einmalig aufzufangen und die auf dem Partikelfilter
abgeschiedenen Partikel zu entzünden
und zu verbrennen, um den Partikelfilter zu regenerieren. Um in
diesem Fall zu bewirken, daß sich
die abgeschiedenen Partikel entzünden
und verbrennen, ist eine beträchtlich
hohe Temperatur und längere
Zeit erforderlich.
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Demgegenüber ist
ein Verbrennungsmotor bekannt, der auf dem Partikelfilter ein NOx-Absorptionsmittel trägt, das NOx absorbiert,
wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis
mager ist, und das absorbierte NOx freisetzt,
wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis
angefettet wird (siehe ungeprüfte
japanische Patentoffenlegungsschrift (Kokai) 6-159037). Bei diesem
Verbrennungsmotor wird der Motor normalerweise bei einem mageren
Kraftstoff-Luftverhältnis
betrieben. Wenn die in dem NOx-Absorptionsmittel
absorbierte NOx-Menge einen zulässigen Wert übersteigt,
wird das Kraftstoff-Luftverhältnis
vorübergehend
angefettet, um zu bewirken, daß das
NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel
freigesetzt wird.
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Wenn
aus dem NOx-Absorptionsmittel NOx freigesetzt und verringert wird, bewirkt
die zum Zeitpunkt der Reduktion des NOx auftretende
Wärme, daß die Temperatur
des Partikelfilters ansteigt. Bei einem Beispiel dieses Verbrennungsmotors
wird daher das Kraftstoff-Luftverhältnis, wenn die Freisetzung des
NOx beendet ist, das Kraftstoff-Luftverhältnis wieder
in den mageren Zustand zurückversetzt.
Angesichts der Tat sache, daß die
Temperatur des Partikelfilters zu diesem Zeitpunkt ansteigt, wird
bewirkt, daß die
auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel verbrennen. In einem
anderen Beispiel wird ferner, wenn NOx aus
dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt werden
soll, wenn der Abgasdruck stromauf des Partikelfilters keinen vorbestimmten
Druck übersteigt,
das Kraftstoff-Luftverhältnis
nur angefettet, während,
wenn der Abgasdruck stromauf des Partikelfilters den vorbestimmten
Druck übersteigt,
das Kraftstoff-Luftverhältnis
angefettet wird, um zu bewirken, daß das NOx aus
dem NOx-Absorptionsmittel freigesetzt wird,
und dann das Kraftstoff-Luftverhältnis
mager gemacht wird, um zu bewirken, daß die auf dem Partikelfilter
abgeschiedenen Partikel verbrennen.
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Wie
vorstehend erörtert,
ist eine beträchtlich hohe
Temperatur und lange Zeit erforderlich, um zu bewirken, daß sich die
auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel entzünden und
verbrennen. In diesem Fall ist es erforderlich, daß Energie
von außen
zugeführt
wird, um zu bewirken, daß die
Temperatur des Partikelfilters auf die Temperatur ansteigt, bei
der die abgeschiedenen Partikel sich entzünden und verbrennen. Daher
wird üblicherweise
zusätzlicher
Kraftstoff zugeführt
oder eine elektrische Heizeinrichtung verwendet, um zu bewirken,
daß die
Temperatur des Partikelfilters ansteigt. Wenn daher das Verbrennen
des des Partikelfilters Zeit in Anspruch nimmt, ist um soviel mehr
zusätzliche
Energie erforderlich. Die Verringerung dieses zusätzlichen
Verbrauchs an Energie setzt voraus, daß die zum Verbrennen der Partikel
erforderliche Zeit so weit wie möglich
gekürzt
wird.
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Die
Erfinder haben die Eigenschaften der abgeschiedenen Partikel von
diesem Standpunkt aus untersucht, und dabei wurden die Eigenschaften
der abgeschiedenen Partikel allmählich
verständlich. Einzelheiten
dazu werden an späterer
Stelle erläutert,
kurzum wurde jedoch festgestellt, daß, je länger die Zeit der Abscheidung
der Partikel auf dem Partikelfilter andauerte, die abgeschiedenen
Partikel um so schwieriger zu oxidieren waren, und infolgedessen
eine Entzündung
und Verbrennung der abgeschiedenen Partikel eine beträchtlich
hohe Temperatur und erheblichen Zeitaufwand forderte. Mit anderen
Worten stellt sich heraus, daß,
wenn es möglich wäre, die
Partikel bezüglich
ihrer Eigenschaft in eine Eigenschaft einer leichten Oxidation umzuändern, wenn
die abgeschiedenen Partikel schwer zu oxidieren sind, kann die zum
Verbrennen der Partikel erforderliche Zeit verkürzt werden.
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Daher
setzten die Erfinder an diesem Punkt ihre Forschungsarbeit fort,
und fanden dabei heraus, daß durch
vorübergehendes
Anfetten des Kraftstoff-Luftverhältnisses
die abgeschiedenen Partikel bezüglich
ihrer Eigenschaft in eine Eigenschaft einer einfachen Oxidation
umgeändert
werden konnten. Das heißt,
daß festgestellt
wurde, daß,
wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis
vorübergehend
angefettet wird, wenn es schwierig geworden ist, die abgeschiedenen
Partikel zu oxidieren, sich dadurch die Oxidation der Partikel einfach
gestaltet, und daher die zum Verbrennen der Partikel erforderliche
Zeit gekürzt werden
kann.
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Bei
dem vorstehend erwähnten,
bekannten Verbrennungsmotor wird NOx aus
dem NOx-Absorptionsmittel durch gelegentliches
vorübergehendes
Anfetten des Kraftstoff-Luftverhältnis freigesetzt.
Daher ähnelt
das Muster der Änderung
des Kraftstoff-Luftverhältnisses
dem der vorliegenden Erfindung. Bei diesem bekannten Verbrennungsmotor
wird jedoch das Kraftstoff-Luftverhältnis vorübergehend angefettet, wenn
das Ausmaß der
NOx-Absorption einen zulässigen Betrag übersteigt,
während
bei der vorliegenden Erfindung das Kraftstoff-Luftverhältnis vorübergehend
angefettet wird, wenn es schwierig wird, die abgeschiedenen Partikel
zu oxidieren. Die Aufgaben mit dem Ziel der Anfettung des Kraftstoff-Luftverhältnisses
sind nicht nur unterschiedlich, sondern es unterscheiden sich auch
die Steuerzeitpunkte für
deren Anfettung. Das heißt,
selbst wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis zum Zeitpunkt der Freisetzung von
NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel
angefettet wird, ist es nicht notwendigerweise möglich, die abgeschiedenen Partikel
anhaltend in einen einfachen Oxidationszustand zu ändern.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung
zu schaffen, die es ermöglicht,
auf einem Partikelfilter abgeschiedene Partikel in kurzer Zeit zur
Verbrennung zu bringen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor geschaffen, in dem ein Partikelfilter zum Abfangen
und Entfernen von Partikeln in einem Abgas in einer Motorabgasleitung
angeordnet ist und in dem ein Verbrennen unter einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis fortgesetzt
wird, wobei die Vorrichtung eine Prognoseeinrichtung zum Prognostizieren
aufweist, ob die auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel
sich in ihrer Eigenschaft in eine Eigenschaft geändert haben, mit der im Vergleich
zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach der Abscheidung eine Oxidation
schwieriger ist, eine Kraftstoff-Luftverhältnis-Schalteinrichtung zum
vorübergehenden
Umschalten des Kraftstoff-Luftverhältnis des Abgases, das in den
Partikelfilter einströmt,
von mager auf fett, um zu bewirken, daß die auf dem Partikelfilter
abgeschiedenen Partikel, sich in ihrer Eigenschaft in eine einfache
Oxidationseigenschaft umändern,
wenn prognostiziert wird, daß die
auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel sich in ihrer Eigenschaft
in eine Eigenschaft geändert
haben, mit der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist, eine Beurteilungseinrichtung,
zum Beurteilen, ob die Menge der auf dem Partikelfilter abgeschiedenen
Partikel eine vorbestimmte Menge überschritten hat, und eine Temperatursteuereinrichtung
zum Bewirken, daß die Temperatur
des Partikelfilters unter einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis ansteigt,
um so durch Oxidation die auf dem Partikelfilter abgeschiedenen
Partikel zu entfernen, wenn die Menge der auf dem Partikelfilter
abgeschiedenen Partikel eine vorbestimmte Menge überschritten hat.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor geschaffen, bei dem ein Partikelfilter zum Abfangen
und Entfernen von Partikeln in einem Abgas in einer Motorabgasleitung angeordnet
ist und bei dem ein Verbrennen unter einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis fortgesetzt wird,
wobei die Vorrichtung eine erste Beurteilungseinrichtung aufweist
zum Beurteilen, ob die auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel
sich in ihrer Eigenschaft in eine Eigenschaft geändert haben, mit der eine Oxidation
schwieriger ist im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach
der Abscheidung, eine Kraftstoff-Luft verhältnis-Schalteinrichtung zum vorübergehenden
Umschalten des Kraftstoff-Luftverhältnis des Abgases, das in den
Partikelfilter einströmt,
von mager auf fett, um zu bewirken, daß die auf dem Partikelfilter
abgeschiedenen Partikel, sich in ihrer Eigenschaft in eine einfache
Oxidationseigenschaft umändern,
wenn prognostiziert wird, daß die auf
dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel sich in ihrer Eigenschaft
in eine Eigenschaft geändert
haben, mit der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist, eine zweite Beurteilungseinrichtung,
zum Beurteilen, ob die Menge der auf dem Partikelfilter abgeschiedenen
Partikel eine vorbestimmte Menge überschritten hat, und eine
Temperatursteuereinrichtung zum Bewirken, daß die Temperatur des Partikelfilters unter
einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis ansteigt, um so durch
Oxidation die auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel zu
entfernen, wenn die Menge der auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel
eine vorbestimmte Menge überschritten
hat.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor geschaffen, bei dem bei dem ein Partikelfilter
zum Abfangen und Entfernen von Partikeln in einem Abgas in einer
Motorabgasleitung angeordnet ist und bei dem ein Verbrennen unter
einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis fortgesetzt
wird, wobei die Vorrichtung eine Kraftstoff-Luftverhältnis-Schalteinrichtung
aufweist, die in der Lage ist, das Kraftstoff-Luftverhältnis des
Abgases, das in den Partikelfilter einströmt, vorübergehend von mager auf fett
umzuschalten, eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen, ob die
Menge der auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel eine vorbestimmte
Menge überschritten
hat, und eine Temperatursteuereinrichtung zum Bewirken, daß die Temperatur
des Partikelfilters unter einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis ansteigt,
um so durch Oxidation die auf dem Partikelfilter abgeschiedenen
Partikel zu entfernen, nachdem das Kraftstoff-Luftverhältnis des
Abgases, das in den Partikelfilter einströmt, vorübergehend von mager auf fett
umgeschaltet worden ist, um zu bewirken, daß die auf dem Partikelfilter abgeschiedenen
Partikel sich in ihrer Eigenschaft in eine einfache Oxidationseigenschaft ändern, wenn die
Menge der auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel eine vorbestimmte
Menge überschritten
hat.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Gesamtansicht eines Verbrennungsmotors; 2A und 2B sind
Ansichten eines Partikelfilters; 3A und 3B sind
Ansichten einer Veränderung
der Oxidation der Partikel; 4 ist eine
Ansicht eines Beispiels für
eine Betriebssteuerung; 5 ist eine Ansicht eines weiteren
Beispiels für
eine Betriebssteuerung; 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung
einer Einspritzungssteuerung; 7 ist eine
Ansicht eines Rückgangs
einer Partikeloxidation; 8 ist ein Flußdiagramm
einer Steuerung des Betriebs eines Motors; 9 ist eine Ansicht
der Beziehung zwischen der Menge der durch Oxidation entfernbaren
Partikel und der Temperatur des Partikelfilters; 10 ist
eine Ansicht zur Erläuterung
des Zustands der abgeschiedenen Partikel; 11A und 11B sind Ansichten zur Erläuterung des Zustands der abgeschiedenen
Partikel; 12A und 12B sind
Ansichten zur Erläuterung
des Zustands der abgeschiedenen Partikel; 13 ist
eine Ansicht einer Zeit Δt; 14A und 14B sind
Ansichten der Menge der ausgestoßenen Partikel; 15 und 16 sind
Flußdiagramme
der Steuerung des Motors; 17A, 17B und 17C sind
Ansichten zur Erläuterung
einer Veränderung
des Druckabfalls; 18 ist ein Flußdiagramm
einer Betriebssteuerung des Motors, 19A, 19B und 19C sind
Ansichten zur Erläuterung
einer Änderung
des Druckabfalls; 20 ist ein Flußdiagramm
zur Betriebssteuerung des Motors; 21 ist
ein Flußdiagramm
zur Betriebssteuerung des Motors; 22 ist
eine Ansicht der Raucherzeugungsmenge; 23A und 23B sind Ansichten der Motorbetriebsbereiche etc.; 24 ist
eine Ansicht der Veränderungen
des Drosselöffnungsgrads
etc.; 25 ist eine Ansicht der Beziehung
zwischen der durch Oxidation entfernbaren Partikelmenge und der
Temperatur des Partikelfilters, 26 ist
eine Ansicht der abgeschiedenen Partikelmenge; 27 ist
ein Flußdiagramm
der Betriebssteuerung des Motors; 28 ist
ein Flußdiagramm
der Betriebssteuerung des Motors; 29A und 29B sind Ansichten von Kennfeldern der Einstellungen
etc.; und 30 ist ein Flußdiagramm der
Steuerung des Betriebs des Motors.
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BESTE ART
UND WEISE ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
einen Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Verbrennungsmotor
mit Selbstzündung.
Es ist zu beachten, daß die vorliegende
Erfindung auch auf einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung angewendet
werden kann.
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Unter
Bezugnahme auf 1 steht das Bezugszeichen 1 für einen
Motorkörper, 2 für einen
Zylinderblock, 3 für
einen Zylinderkopf, 4 für
einen Kolben, 5 für
einen Verbrennungsraum, 6 für eine elektrisch gesteuerte
Kraftstoffeinspritzdüse, 7 für ein Einlaßventil, 8 für einen
Ansaugkanal, 9 für
ein Auslaßventil
und 10 für
einen Auslaßkanal.
Der Ansaugkanal 8 ist durch ein entsprechendes Saugrohr 11 mit einem
Druckluftbehälter 12 verbunden,
wohingegen der Druckluftbehälter 12 durch
einen Einlaßkanal 13 mit
einem Verdichter 15 des Abgasturboladers 14 verbunden
ist. Innerhalb des Einlaßkanals 13 ist
ein Drosselventil 17 angeordnet, das durch einen Schrittmotor 16 angesteuert
wird. Ferner ist eine Kühlvorrichtung 18 um
den Einlaßkanal 13 herum
angeordnet, um die Ansaugluft, die durch den Einlaßkanal 13 strömt, zu kühlen. Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform wird das Motorkühlwasser
innerhalb der Kühlvorrichtung 18 geführt, und
die Ansaugluft wird durch das Motorkühlwasser gekühlt. Der
Auslaßkanal 10 ist
hingegen durch einen Abgaskrümmer 19 und
ein Auspuffrohr 10 mit einer Abgasturbine 21 eines
Abgasturboladers 14 verbunden. Der Auslaß der Abgasturbine 21 ist
mit einem Filtergehäuse 23,
in dem ein Partikelfilter 22 untergebracht ist, verbunden.
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Der
Abgaskrümmer 19 und
der Druckluftbehälter 12 sind
miteinander durch einen Abgasrückführungskanal 24 (AGR-Kanal)
verbunden. Innerhalb des AGR-Kanals 24 ist ein elektrisch
gesteuertes AGR-Steuerventil 25 angeordnet. Eine Kühlvorrichtung 26 ist
um den AGR-Kanal 24 herum angeordnet, um das AGR-Gas, das
innerhalb des AGR-Kanals 24 zirkuliert,
zu kühlen.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform
wird das Kühlwasser
innerhalb der Kühlvorrichtung 26 geführt, und
das AGR-Gas wird durch das Motorkühlwasser gekühlt. Die
Kraftstoffeinspritzdüsen 6 sind
hingegen durch Kraftstoffzuführleitungen 6a mit
einem Kraftstoffreservoir, einer sogenannten Com mon-Rail bzw. gemeinsamen
Druckleitung 27, verbunden. Der Kraftstoff wird der Common-Rail 27 von
einer elektrisch gesteuerten variablen, Abführkraftstoffpumpe 28 zugeführt. Der
der Common-Rail 27 zugeführte Kraftstoff wird den Kraftstoffeinspritzdüsen 6 durch
die Kraftstoffzuführleitungen 6a zugeführt. Die
Common-Rail 27 weist einen Kraftstoffdrucksensor 29 auf,
der an ihr zum Erfassen des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 27 angebracht
ist. Der Austrag der Kraftstoffpumpe 28 wird basierend
auf dem Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors 29 gesteuert,
so daß der
Kraftstoffdruck in der Common-Rail 27 einen Soll-Kraftstoffdruck
erreicht.
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Eine
elektronische Steuereinheit 30 besteht aus einem digitalen
Computer, der mit einem ROM (Nur-Lese-Speicher) 32, einem
RAM (Direktzugriffsspeicher) 33, einer CPU (Mikroprozessor) 34,
einem Eingangsport 35 und einem Ausgangsport 35 versehen
ist, die miteinander durch einen bidirektionalen Bus 31 verbunden
sind. Das Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors 29 wird
durch einen entsprechenden A/D-Wandler 37 in
den Eingangsport 35 eingegeben. Ferner ist an dem Partikelfilter 22 ein
Temperatursensor 39 zum Erfassen der Temperatur des Partikelfilters 22 angebracht.
Das Ausgangssignal dieses Temperatursensors 39 wird in
den Einangsport 35 durch den entsprechenden AD-Wandler 37 eingegeben.
Ferner ist an dem Partikelfilter 22 ein Drucksensor 43 zum
Erfassen der Druckdifferenz zwischen dem Druck des Abgases stromauf
des Partikelfilters 22 und dem Druck des Abgases stromabwärts desselben,
d. h. des Druckabfalls an dem Partikelfilter 22, angebracht.
Das Ausgangssignal des Drucksensors 43 wird durch einen
entsprechenden AD-Wandler 37 in den Eingangsport 35 eingegeben.
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Mit
einem Fahrpedal 40 ist hingegen ein Lastsensor 41 zum
Erzeugen einer Ausgangsspannung proportional zu dem Verstellweg
L des Fahrpedals verbunden. Die Ausgangsspannung des Lastsensors 41 wird
in den Eingangsport 35 durch den entsprechenden AD-Wandler 37 eingegeben.
Ferner ist der Eingangsport 35 mit einem Kurbelwinkelsensor 42 verbunden,
der jedesmal einen Ausgangsimpuls erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle
um beispielsweise 30 Grad dreht. Der Ausgangsport 36 ist
hingegen durch eine entsprechenden Ansteuerkreis 38 mit der
Kraftstoffeinspritzdüse 6,
dem Schritt motor 16 zum Ansteuern des Drosselventils, dem
AGR-Steuerverventil 25 und der Kraftstoffpumpe 28 verbunden.
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2A und 2b zeigen
den Aufbau des Partikelfilters 22. Es ist zu beachten,
daß 2A eine
Vorderansicht des Partikelfilters 22 ist, wohingegen 2B eine
seitliche Schnittansicht des Partikelfilters 22 ist. Wie
in 2A und 2B gezeigt ist,
bildet der Partikelfilter 22 eine Honigwabenstruktur aus
und ist mit einer Mehrzahl von Abgasströmungskanälen 50, 51 versehen,
die sich parallel zu einander erstrecken. Diese Abgasströmungskanäle bestehen
aus Abgaseinströmkanälen 50 mit
stromabwärtigen
Enden, die durch Stopfen 52 abgedichtet sind, und Abgasausströmkanälen 51 mit
stromauf befindlichen Enden, die durch Stopfen 52 abgedichtet
sind. Es ist zu beachten, daß die
schraffierten Abschnitte in 2A die
Stopfen 53 darstellen. Daher sind Abgaseinströmkanäle 50 und
die Abgasausströmkanäle 51 abwechselnd
durch dünne Wandabschnitte 54 angeordnet.
In anderen Worten sind die Abgaseinströmkanäle 50 und die Abgasausströmkanäle 51 so
angeordnet, daß jeder
Abgaseinströmkanal 50 von
vier Abgasausströmkanälen 51 umgeben
ist, und jeder Abgasausströmkanal 51 von vier
Abgaseinströmkanälen 50 umgeben
ist.
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Der
Partikelfilter 22 ist aus einem porösen Material, wie z. B. Cordierit,
gebildet. Daher strömt das
Abgas, das in die Abgaseinströmkanäle 50 strömt, heraus
in die angrenzenden Abgasausströmkanäle 51 durch
die umgebenden Trennwände 54, wie
durch die Pfeile in 2B gezeigt ist.
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Bei
der ersten bis fünften
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist eine Trägerschicht, die z. B. aus Aluminiumoxid
besteht, auf den Umfangsoberflächen
der Abgaseinströmkanäle 50 und
der Abgasausströmkanäle 51,
d. h. den beiden Seitenoberflächen
der Trennwände 54 und
den Innenwänden der
feinen Löcher
in den Trennwänden 54,
ausgebildet. Auf dem Träger
werden ein Edelmetallkatalysator, wie z. B. Platin, oder ein Seltenerdkatalysator,
wie z. B. Cer Ce, getragen. Es ist zu beachten, daß der Partikelfilter 22,
der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kein NOx-Absorpti onsmittel trägt, das NOx bei
einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis absorbiert und NOx bei einem fetten Kraftstoff-Luftverhältnis freisetzt.
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Partikel,
die in der Hauptsache aus im Abgas enthaltenen, festem Kohlenstoff
bestehen, werden abgefangen und auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden.
Die auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel werden
innerhalb eines Zeitraums zwischen 30 Sekunden bis zu einer Stunde
aufeinanderfolgend zur Oxidation gebracht. Daher werden auf dem
Partikelfilter 22 konstant Partikel abgeschieden. Wenn
die Temperatur des Partikelfilters 22 auf einem Temperaturwert
gehalten wird, bei dem die Partikel oxidiert werden können, beispielsweise
bei zumindest 250°C,
wenn die Menge der pro Zeiteinheit in den Partikelfilter 22 gesendeten
Partikel nicht so groß ist, können die
Partikel zum einen oder anderen Zeitpunkt oxidiert werden. Daher
können
in diesem Fall alle Partikel kontinuierlich oxidiert werden.
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Wenn
hingegen die Menge der pro Zeiteinheit in den Partikelfilter 22 geschickten
Partikel einen großen
Wert erreicht, oder wenn die Temperatur des Partikelfilters 22 abnimmt,
steigt die Menge der nicht ausreichend oxidierten Partikel an, so
daß die
Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel zunimmt.
Im Ist-Betriebszustand erreicht die Menge der pro Zeiteinheit in
den Partikelfilter 22 geschickten Partikel manchmal einen
großen
Wert, und die Temperatur des Partikelfilters 22 nimmt manchmal
ab, so daß die
Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel
allmählich
ansteigt.
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Anschließend wird
das Ausmaß der
Einfachheit der Oxidation der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel, d. h. die Partikeloxidation, unter Bezugnahme auf 3A und 3B erläutert. Es
ist zu beachten, daß in 3A und 3B die
Buchstaben A/F das Kraftstoff-Luftverhältnis des Abgases darstellen,
das in den Partikelfilter 22 einströmt. Bei der vorliegenden Erfindung
wird das Verhältnis
zwischen der Luft und dem Kraftstoff, die der Saugleitung, dem Verbrennungsraum 5 und
dem Abgaskanal stromauf des Partikelfilters 22 zugeführt werden, als
das „Kraftstoff-Luftverhältnis des
Abgases" bezeichnet.
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In 3A stellt
die durchgehende Linie X1 den Fall dar,
wenn die Temperatur des Partikelfilters 22 verhältnismäßig niedrig
ist, während
die unterbrochene Linie X2 den Fall darstellt,
wo die Temperatur des Partikelfilters 22 hoch ist. Wenn
sich auf dem Partikelfilter 22 Partikel abscheiden, bildet
sich innerhalb der Masse von abgeschiedenen Partikeln eine große Anzahl
von feinen Löchern
oder Hohlräumen. Daher
erreicht das Verhältnis
zwischen dem Flächeninhalt
S der Partikel innerhalb der Masse und dem Volumen V der Masse der
Partikel, d. h. das Flächeninhalts-Volumenverhältnis S/V,
einen beträchtlich
hohen Wert. Daß das
Flächeninhalts-Volumenverhältnis S/V
groß ist,
bedeutet, daß die
Kontaktfläche
zwischen den Partikeln und dem Sauerstoff groß ist und zeigt daher, daß die Oxidation
der Partikel gut abläuft.
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Wenn
hingegen der Zustand, in dem das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
mager wird, kontinuierlich anhält,
nachdem die Partikel abgefangen worden sind, häufen sich die Partikel an und
die Größenabmessungen
der Partikel nehmen allmählich
zu. Folglich wird die Anzahl der feinen Löcher oder Hohlräume in der
Masse der Partikel allmählich
reduziert. Somit nimmt das Flächeninhalts-Volumenverhältnis S/V der
Masse der Partikel allmählich
ab, und folglich fällt die
Oxidation der Partikel ab, wie durch X1 und
X2 in 3A gezeigt
ist. Die anhäufende
Wirkung der Partikel verstärkt
sich um so mehr, je höher
die Temperatur ist. Wie in 3A gezeigt
ist, fällt
daher die Oxidation der Partikel in dem durch X2 gezeigten
Fall einer hohen Temperatur frühzeitiger
ab als der Fall einer niedrigen Temperatur, der durch X1 gezeigt
ist. Wenn sich dieser Oxidationsrückgang der Partikel fortsetzen
darf, wird es extrem schwierig für
die Partikel, zu oxidieren, und folglich ist ein längerer Zeitraum
erforderlich, um die abgeschiedenen Partikel zu verbrennen.
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Es
hat sich jedoch herausgestellt, daß, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
angefettet wird, wie in 3A gezeigt
ist, wenn die Oxidation der Partikel auf diese Weise zurückgeht,
wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen. Die Gründe dafür sind zwar
nicht klar, aber man nimmt an, daß die Anfettung des Kraftstoff-Luftverhältnisses
A/F ähnlich
der Aktivierungswirkung bei der Erzeugung von Koks ist. Das heißt, wenn
das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F angefettet wird, ist der Sauerstoffanteil sehr gering, so daß das CO2 oder H2O in dem
Abgas die Kohlenstoffverbindungen spaltet und dabei erneut eine
große Anzahl
von feinen Löchern
und Hohlräumen
gebildet wird. Versucht man tatsächlich,
das Flächeninhalts-/Volumenverhältnis S/V
der Masse der Partikel nach der Anfettung des Kraftstoff-Luftverhältnisses zu
messen, ist das Flächeninhalts-/Volumenverhältnis S/V
deutlich erhöht.
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Es
ist zu beachten, daß auch
in diesem Fall der Angriff durch das CO2 oder
H2O aggressiver ausfällt, wenn die Temperatur des
Partikelfilters 22 hoch ist. Daher nimmt die Oxidation
der Partikel zu, wenn die Temperatur des Partikelfilters 22,
die durch die unterbrochene Linie Y2 in 3B gezeigt
ist, hoch ist verglichen zu dem Fall, wo die Temperatur des Partikelfilters 22,
die durch die durchgehende Linie Y1 gezeigt
ist, niedrig ist.
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Wird
das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F auf diese Weise angefettet, wird die Oxidation der Partikel verbessert.
Wenn die Partikel unter einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis kontinuierlich
verbrennen, wird es daher möglich,
einen Zustand einer einfachen Oxidation der Partikel beizubehalten,
wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis
gelegentlich angefettet wird.
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4 und 5 zeigen
den grundsätzlichen Gedanken
der Betriebssteuerung der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten,
daß bei 4 und 5 TF
die Temperatur des Partikelfilters 22 darstellt.
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Bei
dem in 4 gezeigten Beispiel wird das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
auf fett geschaltet, wenn die Oxidation der Partikel auf die zulässige Grenzwert
LL abfällt.
Jedesmal, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis angefettet wird, steigt
die Oxidation der Partikelfilter an. Wenn die Menge der auf dem
Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel eine vorbestimmte
Menge UL überschreitet,
wird eine Temperaturanstiegssteuerung ausgeführt, um zu bewirken, daß die Temperatur
des Partikelfilters 22 auf zumindest 600°C ansteigt
und dann bei zumindest 600°C
beibehalten wird, während
der Zustand des mageren Kraftstoff-Luftverhältnisses beibehalten wird.
Wenn die Temperaturanstiegssteuerung ausgeführt wird, wird bewirkt, daß die auf
dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel sich entzünden und
verbrennen.
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Das
heißt,
daß bei
dieser Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung eine Kraftstoff-Luftverhältnis-Schalteinrichtung zum
vorübergehenden Schalten
des Kraftstoff-Luftverhältnisses
A/F des in den Partikelfilter 22 einströmenden Abgases von mager auf
fett vorgesehen ist, um zu bewirken, daß die auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel sich in bezug auf ihre Eigenschaft verändern in eine Eigenschaft mit
leichter Oxidation, wenn die auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel sich in ihrer Eigenschaft in eine Eigenschaft ändern, bei
der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach
der Abscheidung schwerer ist, eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen,
ob die Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel eine vorbestimmte Menge UL überschritten hat, und eine
Temperatursteuereinrichtung, um einen Anstieg der Temperatur des
Partikelfilters 22 unter einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis zu
bewirken, so daß die
auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel durch
Oxidation entfernt werden, wenn die Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel die vorbestimmte Menge UL übersteigt.
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Es
ist zu beachten, daß es
verschiedene Verfahren zum vorübergehenden
Umschalten des Kraftstoff-Luftverhältnisses A/F von mager auf
fett gibt. Zum Beispiel gibt es das Verfahren zum Anfetten des durchschnittlichen
Kraftstoff-Luftverhältnisses
in dem Verbrennungsraum 5, das Verfahren zum Einspritzen von
zusätzlichem
Kraftstoff in den Verbrennungsraum 5 nach dem Arbeitshub
oder während
des Auslaßhubs
und das Verfahren zum Einspritzen von zusätzlichem Kraftstoff in den
Abgaskanal stromauf des Partikelfilters 22.
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Es
gibt andererseits aber auch verschieden Verfahren, um zu bewirken,
daß die
Temperatur des Partikelfilters 22 ansteigt. Es gibt z.
B. das Verfahren des Anordnens einer elektrischen Heizung am Ende stromauf
des Partikelfilters 22 und des Verwendens der elektrischen
Heizung zum Erwärmen
des Partikelfilters 22 oder des Abgases, das in den Partikelfilter 22 strömt, das
Verfahren des Einspritzens von Kraftstoff in den Abgaskanal stromauf
des Partikelfilters 22 und des Bewirkens, daß der Kraftstoff
verbrennt, um den Partikelfilter 22 zu erwärmen, und
das Verfahren des Erhöhens
der Temperatur des Abgases, um zu bewirken, daß die Temperatur des Partikelfilters 22 ansteigt.
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Hier
wird das letzte Verfahren, d. h. das Verfahren zum Bewirken, daß die Temperatur
des Abgase ansteigt, kurz unter Bezugnahme auf 6 erläutert.
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Ein
Verfahren, das wirksam ist, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen, ist
das Verfahren der Verzögerung
des Kraftstoffeinspritzsteuerzeitpunkts auf nach dem oberen Totpunkt
des Verdichtungshubs. Das heißt,
daß normalerweise
der Hauptkraftstoff Qm nahe des oberen Totpunkts
des Verdichtungshubs eingespritzt wird, wie durch (I) in 6 gezeigt
ist. In diesem Fall, wie durch (II) in 6 gezeigt
ist, wenn der Einspritzsteuerzeitpunkt des Hauptkraftstoffs Qm nach spät
verstellt worden ist, wird die Nachbrenndauer länger, und die Temperatur des
Abgases steigt daher an. Wenn die Temperatur des Abgases höher wird,
steigt die Temperatur TF des Partikelfilters 22 zusammen
mit derselben an.
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Um
zu bewirken, daß die
Temperatur des Abgases ansteigt, wie durch (III) in 6 gezeigt
ist, ist es ferner ebenso möglich,
einen Zusatzkraftstoff Qv nahe des oberen
Totpunkts des Einlaßhubs
zusätzlich
zu dem Hauptkraftstoff Qm einzuspritzen. Wenn auf diese Weise ein
Zusatzkraftstoff Qv zusätzlich eingespritzt wird, nimmt
der Kraftstoff, der verbrannt werden kann, um exakt die Menge des
Zusatzkraftstoffs Qv an, so daß die Temperatur
des Abgases ansteigt und demzufolge die Temperatur TF des Partikelfilters 22 ansteigt.
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Wenn
hingegen auf diese Weise ein Zusatzkraftstoff Qv nahe
des oberen Totpunkts des Ansaughubs eingespritzt wird, bewirkt die
Verdichtungswärme
während
des Verdichtungshubs die Erzeugung von Aldehyden, Ketonen, Peroxiden,
Kohlenmonoxiden und anderen Zwischenprodukten. Diese Zwischenprodukte
bewirken, daß die
Reak tion des Hauptkraftstoffs Qm beschleunigt
wird. Daher wird in diesem Fall, wie durch (III) in 6 gezeigt
ist, selbst wenn der Einspritzsteuerzeitpunkt des Hauptkraftstoffs
Qm deutlich nach spät verstellt wird, eine gute Verbrennung
ohne Erzeugung von Fehlzündungen erreicht.
Das heißt,
da es möglich
ist, den Einspritzsteuerzeitpunkt des Hauptkraftstoffs Qm auf diese Weise deutlich nach spät zu verstellen,
steigt die Temperatur des Abgases deutlich an, und daher kann bewirkt
werden, daß die
Temperatur TF des Partikelfilters 22 rasch ansteigt.
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Wie
durch (IV) von 6 gezeigt ist, ist es ferner
ebenso möglich,
einen Zusatzkraftstoff Qp während des
Arbeitshubs oder Auslaßhubs
zusätzlich
zu dem Hauptkraftstoff Qm einzuspritzen.
Das heißt,
daß in
diesem Fall der Hauptteil des Zusatzkraftstoffs Qp nicht
verbrannt wird, sondern in der Abgasleitung in Form von unverbranntem
HC ausgestoßen
wird. Dieser unverbrannte HC wird durch den Sauerstoffüberschuß auf dem
Partikelfilter 22 oxidiert. Die zu diesem Zeitpunkt bei
der Oxidationsreaktion entstandene Wärme bewirkt, daß die Temperatur
des Partikelfilters 22 ansteigt.
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Unter
Verwendung des Verfahrens von (IV) von 6 wird in 4 bewirkt,
daß die
Temperatur des Partikelfilters 22 zum Verbrennen der abgeschiedenen
Partikel ansteigt. Wie in 4 gezeigt
ist, nimmt daher das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F nur geringfügig ab,
wenn die Temperatur des Partikelfilters 22 erhöht werden
soll, wie in 4 gezeigt ist.
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Auch
bei dem in 5 gezeigten Beispiel wird hingegen
das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
auf fett geschaltet, wenn die Oxidation der Partikel auf eine zulässige Grenze
LL abfällt.
Jedesmal, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis angefettet wird, wird
die Oxidation der Partikel verbessert. Bei dem in 5 gezeigten
Beispiel wird jedoch das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F vorübergehend
von mager auf fett geschaltet, um die Oxidation der Partikel zu
verbessern, wenn die Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel die vorbestimmte Menge UL überschreitet. Anschließend wird
die Temperaturanstiegssteuerung ausgeführt, um die Temperatur des Partikelfilters 22 auf
zumindest 600°C
ansteigen zu lassen und dann dieselbe bei zumindest 600°C beizubehalten,
während
der Zustand des mageren Kraftstoff-Luftverhältnisses anhält. Auf
diese Weise wird in dem Beispiel, das in 5 gezeigt
ist, die Zeit zum Verbrennen er abgeschiedenen Partikel weiter verkürzt, da
die abgeschiedenen Partikel beginnen, in dem Zustand mit der gesteigerten
Oxidation der abgeschiedenen Partikel verbrannt zu werden.
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Als
Betriebssteuerung besteht die Möglichkeit,
ein beliebiges der in 4 gezeigten Verfahren und das
in 5 gezeigte Verfahren zu verwenden. Bei den nachstehend
erwähnten
Ausführungsformen erfolgt
eine Erklärung,
bei der der Fall der Verwendung des Verfahrens in 5 als
Beispiel angeführt wird.
Anschließend
werden die Ausführungsformen aufeinanderfolgend
erläutert.
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7 und 8 zeigen
eine erste Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform
wird der Rückgang
oder Anstieg der Oxidation der pro Zeiteinheit auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel berechnet, und es wird beurteilt, ob sich die Eigenschaft
der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel im
Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach der Abscheidung basierend
auf diesem Abfall oder Anstieg der Oxidation in eine Eigenschaft
geändert
hat, bei der die Oxidation schwieriger ist.
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Das
heißt,
wie unter Bezugnahme auf 3A und 3B erläutert wurde,
daß, wenn
das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F mager beibehalten wird, daß,
je höher
die Temperatur TF des Partikelfilters 22 ist, desto niedriger
die Oxidation der Partikel ist. Wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
fett ist, ist die Oxidation der Partikel um so größer, je
höher die Temperatur
TF des Partikelfilters 22 ist. Daher kann kurzum der Rückgang ΔDEO bei der
Oxidation der Partikel pro Zeiteinheit wie in 7 gezeigt
ausgedrückt
werden. Das heißt,
wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F mager ist, wie durch die durchgehende Linie L gezeigt ist, daß der Rückgang ΔDEO der Oxidation
der Partikel größer wird,
je höher
die Temperatur TF des Partikelfilters 22 wird. Wenn hingegen
das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F fett ist, wie durch die durchgehende Linie R gezeigt ist, wird
der Rückgang ΔDEO der Oxidation
der Partikel negativ und der absolute Wert des Rückgangs ΔDEO, d. h. der Anstieg pro Zeiteinheit
der Oxidation des Partikelfilters, wird stärker, je höher die Temperatur TF des Partikelfilters 22 ist.
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Wenn
daher der Rückgang ΔDEO der Oxidation
der Partikel, wie in 7 gezeigt ist, pro Zeiteinheit
berechnet wird und die berechneten Rückgänge ΔDEO kumulativ addiert werden,
entsteht die Möglichkeit,
den Rückgang
der Oxidation der Partikel zu beurteilen. Wenn bei dieser Ausführungsform
dieser Rückgang
der Oxidation der Partikel eine zulässige Grenze XO entsprechend
LL in 5 überschreitet, wird
das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend angefettet.
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8 zeigt
ein Flußdiagramm
zur Ausführung
der ersten Ausführungsform.
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Unter
Bezugnahme auf 8 wird zunächst bei Schritt 100 der
Rückgang ΔDEO bei der
Oxidation der Partikel, der basierend auf 7 berechnet wurde,
zu DEO addiert. Daher drückt
dieser DEO den Rückgang
der Oxidation der Partikel aus. Anschließend wird bei Schritt 101 beurteilt,
ob der Rückgang DEO
bei der Oxidation der Partikelfilter eine zulässige Grenze XO überschritten
hat und ob die Temperatur TF des Partikelfilters 22 höher ist
als die Temperatur T0, bei der die Partikel
oxidiert werden können, beispielsweise
bei 250°C.
Wenn DEO < XO oder
TF ≤ T0,
wird die Routine bei Schritt 102 fortgesetzt, wenn ein
normaler Betrieb ausgeführt
wird. Dabei werden die Partikel kontinuierlich bei einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis verbrannt.
Anschließend wird
die Routine bei Schritt 105 fortgesetzt.
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Wenn
hingegen bei Schritt 101 beurteilt wird, daß DEO ≥ XO und TF > T0, wird die Routine
bei Schritt 103 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen.
Es ist zu beachten, daß,
selbst wenn DEO ≥ XO,
wenn TF ≤ T0,
die Anfettungsverarbeitung nicht ausgeführt wird. Dann wird DEO bei
Schritt 104 gelöscht.
Anschließend
wird die Routine bei Schritt 105 fortgesetzt.
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Bei
Schritt 105 wird beurteilt, ob die Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel eine vorbestimmte Menge überschritten hat, d. h. wenn
der Druckabfall PD bei dem Partikelfilter 22, der durch
den Drucksensor 43 erfaßt wird, die zulässige Grenze
PDX entsprechend der Obergrenze UL von 5 überschritten
hat. Wenn PD > PDX
wird die Routine bei Schritt 106 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen.
Wenn diese Anfettungsverarbeitung endet, wird die Routine bei Schritt 107 fortgesetzt,
wo eine Temperaturanstiegssteuerung ausgeführt wird, um die Temperatur
TF des Partikelfilters 22 auf zumindest 600°C steigen
zu lassen und unter dem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis auf
zumindest 600°C
beizubehalten. Aufgrund dessen kann bewirkt werden, daß die auf
dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel verbrennen.
Wenn die Regenerierung des Partikelfilters 22 abgeschlossen
ist, wird die Temperaturanstiegssteuerung angehalten, und es wird wieder
ein Normalbetrieb ausgeführt.
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9 bis 16 zeigen
eine zweite Ausführungsform.
Bei der zweiten Ausführungsform
wird die Partikelmenge, bei der die Oxidation bei den auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikeln am meisten zurückgeht,
unter Verwendung eines Modells berechnet. Wenn die Partikelmenge,
bei der die Oxidation am stärksten
zurückgeht,
eine vorbestimmte Menge überschreitet,
wird beurteilt, ob sich die Eigenschaft der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel im Vergleich zum Zeitpunkt unmittelbar nach der Abscheidung
in eine Eigenschaft geändert hat,
bei der die Oxidation schwieriger ist.
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Zunächst wird
auf 9 Bezug genommen, wobei die durchgehende Linie
Z in 9 die Beziehung zwischen der Oxidationsrate der
Partikel auf dem Partikelfilter 22 zeigt, d. h. z. B. die
Menge G der pro Minute durch Oxidation entfernbaren Partikel (g/min)
und die Temperatur TF des Partikelfilters 22. Das heißt, daß in 9 die
Kurve Z den Ausgleichspunkt zeigt, wo die Menge der zum Partikelfilter 22 strömenden Partikel
mit der Menge G der durch Oxidation entfernbaren Partikel übereinstimmt.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Menge der einströmenden Partikel und die Menge
der durch Oxidation entfernten Partikel gleich, so daß die Menge
der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel konstant gehalten
wird. Im Bereich I von 9 ist hingegen die Menge der
einströmenden
Partikel geringer als die Menge der durch Oxidation entfernbaren
Partikel, so daß die
Menge der abgeschiedenen Partikel geringer wird, während im
Bereich II von 9 die Menge der einströmenden Partikel
größer wird
als die Menge der durch Oxidation entfernbaren Partikel, so daß die Menge
der abgeschiedenen Partikel zunimmt.
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10 ist
eine schematische Darstellung, die den Zustand der abgeschiedenen
Partikel modelliert, wenn die Menge der einströmenden Partikel mit der Menge
G der durch Oxidation entfernbaren Partikel übereinstimmt. In 10 verweisen
die entlang der Abszisse entlang verlaufenden Zahlen 1 bis 5 auf die
Oxidation der abgeschiedenen Partikel. Die Oxidation wird bei der
Zahl 1 angefangen bis zur Zahl 5 immer schlechter. Ferner zeigen
in 10, W1, W2, W3, W4 und W5 die Mengen der zu bestimmten
Zeitpunkten abscheidenden Partikel mit den Oxidationen 1, 2, 3,
4 und 5 an. WO1, WO2, WO3, WO4 und WO5 zeigen die Mengen der durch
Oxidation entfernten Partikel nach einem bestimmten Zeitpunkt. WR1, WR2,
WR3, WR4 und WR5 zeigen die Mengen der verbleibenden Partikel an,
die bereits zu diesem Zeitpunkt abgeschiedenen worden sind.
-
Bei
diesem Modell wird berücksichtigt,
daß die
in den Partikelfilter 22 einströmenden Partikel W1 durch Oxidation
in dem Maße
entfernt werden, das exakt WO1 im Verlauf einer bestimmten Zeit
entspricht, so daß nur
die Partikel WR1 verbleiben und diese Partikel WR1 in bezug auf
die Oxidation von 1 auf 2 abfallen, dann werden die verbleibenden
Partikel W2 durch Oxidation in dem Maße entfernt, das exakt WO2
im Verlauf einer bestimmten Zeit entspricht, so daß nur die
Partikel WR2 verbleiben, und diese Partikel WR2 in bezug auf die
Oxidation von 2 auf 3 abfallen. Wie aus 10 hervorgeht,
stimmt daher dieses Modell W2 mit WR1 überein, W3 mit WR2, W4 mit
WR3 und W5 stimmt mit WR4 überein.
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Ferner
werden bei diesem Modell die Verhältnisse WO1/W1, WO2/W2, WO3/W3,
WO4/W4 und WO5/W5 der Mengen WO1, WO2, WO3, WO4 und WO5 der durch
Oxidation im Verlauf einer bestimmten Zeit entfernbaren Partikel
aus den Mengen der abgeschiedenen Partikel W1, W2, W3, W4 und W5
festgelegt. In diesem Fall gilt, daß, je mehr die Oxidation der
Partikel abnimmt, um so kleiner sollen diese Verhältnisse
angeblich werden. Bei diesem Modell wird WO1/W1 auf 60 Prozent eingestellt, WO2/W2
auf 57 Prozent, WO3/W3 auf 54 Prozent, WO4/W4 auf 52 Prozent und
WO5/W5 auf 50 Prozent.
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Da
WO5/W5 50 Prozent beträgt,
wird WR5/W5 ferner zu 50 Prozent. Die verbleibenden Partikel WR5
werden weiterhin über
eine bestimmte Zeit durch Oxidation entfernt. In Anbetracht dessen wurde
das in 10 gezeigte Modell erstellt.
-
Wenn
hingegen die Menge der einströmenden
Partikel größer wird
als die Menge G der durch Oxidation entfernbaren Partikel, wie in 11A gezeigt ist, werden das Verhältnis von
WO1 zu W1, das Verhältnis
von WO2 zu W2, das Verhältnis
von WO3 zu W3, das Verhältnis
von WO4 zu W4 und das Verhältnis
von WO5 zu W5 im Vergleich zu dem Fall, der in 10 gezeigt
ist, geringer. Infolgedessen steigen die Mengen der verbleibenden
Partikel WR1, WR2, WR3, WR4 und WR5 im Vergleich zu dem Fall an, der
in 10 gezeigt ist. Dauert diese Situation an, wie
in 11B gezeigt ist, steigt die Menge der Partikel
W5 mit der Oxidation 5 stark an.
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Das
heißt,
daß es
unter Berücksichtigung
eines solchen Modells möglich
wird, die Menge W5 der Partikel mit der schlechtesten Oxidation
zu finden.
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Anschließend wird
das Verfahren zur Berechnung der Menge W5 der Partikel mit der schlechtesten
Oxidation kurz erläutert.
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12A und 12B zeigen
die Fälle,
wo der Ausgleichspunkt zwischen der Menge der einströmenden Partikel
und der durch Oxidation entfernbaren Partikelmenge der Punkt A und
der Punkt B in 9 sind. Die 12A und 12B zeigen
die Zustände
der Partikel genauso wie in 10, aber
in 12A und 12B zeigt
die Abszisse die Zeit an. Das heißt, daß in 12A die
Abszisse 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minuten, 20 Minuten und 25 Minuten nach
Einströmen
der Partikel anzeigt. In 12B zeigt
die Abszisse 2 Minuten, 4 Minuten, 6 Minuten, 8 Minuten und 10 Minuten
nach Einströmen
der Partikel an.
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Im
Vergleich zu Punkt A ist der Punkt B von 9 größer als
die Menge G der durch Oxidation entfernbaren Partikel, d. h. die
Menge der einströmenden
Partikel, so daß die
Menge W1 der Partikel in 12B größer wird
als die Menge W1 der Partikel in 12A.
Der Punkt B von 9 weist im Vergleich zu Punkt
A hingegen eine höhere
Temperatur TF des Partikelfilters 22 auf, so daß die Oxidation
der Partikel frühzeitig
abfällt.
Trotzdem bedeutet die Tatsache, daß bewirkt wird, daß die Partikel
durch Oxidation entfernt werden, bevor die Oxidation 5 erreicht,
daß bewirkt
wird, daß die
Partikel frühzeitig durch
Oxidation entfernt werden, wie durch 12B gezeigt
ist.
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Die
Zeit Δt,
die erforderlich ist, damit 60% der Partikel W1 durch Oxidation
entfernt werden können, oder
die Zeit Δt,
die erforderlich ist, damit 57% der Partikel W2 durch Oxidation
entfernt werden können, beträgt in 12A 5 Minuten und in 12B 2
Minuten. Auf diese Weise wird die Zeit Δt kürzer, je höher die Temperatur TF des Partikelfilters 22 ist,
wie in 13 gezeigt.
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Bei
dieser Ausführungsform
werden die Mengen WR1, WR2, WR3, WR4 und WR5 der verbleibenden Partikel,
jedesmal, wenn die Zeit Δt
verstreicht, berechnet. Wenn die Menge WR5 der verbleibenden Partikel
die zulässige
Grenze WRX entsprechend der Untergrenze LL in 5 überschreitet,
wird das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
angefettet.
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Ferner
setzt die Berechnung der verbleibenden Partikel voraus, daß die Menge
der einströmenden
Partikel, d. h. die Menge der ausgestoßenen Partikel, die von dem
Motor ausgestoßen
werden, ermittelt werden soll. Diese Menge der ausgestoßenen Partikel ändert sich
abhängig
von dem Modell des Motors, wenn aber das Modell der Motors bestimmt wird,
wird sie zu einer Funktion des Soll-Drehmoments TQ und der Motordrehzahl
N. 14A zeigt die Menge der ausgestoßenen Partikel
des Verbrennungsmotors, der in 1 gezeigt
ist. Die Kurven M1, M2, M3, M4 und M5 zeigen die Mengen der ausgestoßenen Partikel
(M1 < M2 < M3 < M4 < M5). In dem in 14A gezeigten Beispiel ist das Soll-Drehmoment
TQ um so höher,
je größer die
Menge M der ausgestoßenen
Partikel ist. Es ist zu beachten, daß die Menge M der ausgestoßenen Partikel,
die in 14A gezeigt ist, in dem ROM 32 in
Form des in 14B gezeigten Kennfelds im voraus
als eine Funktion des Soll-Drehmoments TQ und der Motordrehzahl
N gespeichert ist.
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15 und 16 zeigen
Flußdiagramme zur
Ausführung
der zweiten Ausführungsform.
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Unter
Bezugnahme auf 15 und 16 wird
zunächst
bei Schritt 200 die Zeit Δt anhand der in 13 gezeigten
Beziehung berechnet. Anschließend
wird bei Schritt 201 die gesamte Menge ΣM der Menge M der ausgestoßenen Partikel
zum Zeitpunkt Δt,
wie in 14B gezeigt ist, berechnet.
Anschließend
wird bei Schritt 202 die gesamte Menge ΣG der Menge G der durch Oxidation
entfernbaren Partikel zum Zeitpunkt Δt, die in 9 gezeigt
ist, berechnet. Anschließend
wird bei Schritt 203 beurteilt, ob die Zeit Δt verstrichen
ist. Wenn die Zeit Δt
verstrichen ist, wird die Routine bei Schritt 204 fortgesetzt.
-
Bei
Schritt 204 werden die Mengen der durch Oxidation entfernbaren
Partikel WO1 (= ΣG × 0,6), WO2
(= WR1 × 0,57),
WO3 (= WR2 × 0,54),
WO4 (= WR3 × 0,52)
und WO5 (= WR4 × 0,5)
berechnet. Anschließend
werden bei Schritt 205 die verbleibenden Mengen der Partikel
WR5, WR4, WR3, WR2 und WR1 basierend auf folgenden Beziehungen berechnet:
WR5 ← WR4 – WO5
WR4 ← WR3 – WO4
WR3 ← WR2 – WO3
WR2 ← WR1 – WO2
WR1 ← ΣM – WO1
-
Man
nimmt an, daß die
Bedeutungen dieser Beziehungen aus 10 deutlich
werden, so daß auf einer
Erläuterung
derselben verzichtet wird.
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Anschließend wird
bei Schritt 206 beurteilt, ob die verbleibende Menge der
Partikel WR5 eine zulässige
Grenze WRX überschritten
hat, und ob die Temperatur TR des Partikelfilters 22 höher ist
als die Temperatur T0, bei der die Partikel
oxidiert werden können,
beispielsweise 250°C.
Wenn WR5 ≤ WRX oder
TF ≤ T0, wird die Routine bei Schritt 207 fortgesetzt,
wo ein Normalbetrieb ausgeführt
wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Partikel kontinuierlich unter
einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis verbrannt. Anschließend wird
die Routine bei Schritt 210 fortgesetzt.
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Wenn
hingegen bei Schritt 206 beurteilt wird, ob WR5 > WRX und TR > T0,
wird die Routine bei Schritt 208 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
durchgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen. Es
ist zu beachten, daß,
selbst wenn WR5 > WRX, wenn
TF ≤ T0, die Anfettungsverarbeitung nicht durchgeführt wird.
Anschließend
wird bei Schritt 209 eine Initialisierung ausgeführt. Anschließend wird
die Routine bei Schritt 210 fortgesetzt.
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Bei
Schritt 210 wird beurteilt, ob die Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel eine vorbestimmte Menge überschritten hat, das heißt, ob der
Druckabfall PD am Partikelfilter 22, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
die zulässige Grenze
PDX entsprechend der UL von 5 überschritten
hat. Wenn PD > PDX,
wird die Routine bei Schritt 211 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen. Wenn
diese Anfettungsverarbeitung abgeschlossen ist, wird die Routine
bei Schritt 212 fortgesetzt, wo eine Temperaturanstiegssteuerung
ausgeführt
wird, um die Temperatur TF des Partikelfilters 22 auf zumindest
600°C zu
erhöhen
auf zumindest 600°C
bei dem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis beizubehalten. Aufgrund
dessen kann bewirkt werden, daß die auf
dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel verbrennen.
Wenn die Regeneration des Partikelfilters 22 abgeschlossen
ist, wird die Temperaturanstiegssteuerung gestoppt und ein Normalbetrieb
erneut ausgeführt.
-
17A, 17B und 17C und 18 zeigen
eine dritte Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform
wird einerseits der Druckabfall am Partikelfilter 22 geschätzt, während andererseits
der Ist-Druckabfall am Partikelfilter 22 erfaßt wird
und die Druckdifferenz zwischen dem geschätzten Druckabfall und dem Ist-Druckabfall
verwendet wird, um zu beurteilen, ob sich die Eigenschaft der auf
dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel in eine Eigenschaft
geändert
hat, mit der die Oxidation im Vergleich zum Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist. Das heißt, wenn die Oxidation der
Partikel abnimmt, werden die Partikel abgeschieden, ohne vollständig oxidiert
zu werden, so daß der Druckabfall
am Partikelfilter 22 ansteigt. Somit ist es möglich, zu
beurteilen, ob die Oxidation der Partikel zurückgegangen ist.
-
Daher
erfolgt zunächst
eine Erläuterung
des Verfahrens zum Abschätzen
des Druckabfalls an dem Partikelfilter 22. Bei dieser Ausführungsform wird
die gesamte Menge ΣWR
der Partikel anhand der Menge M der ausgestoßenen Partikel und der Menge
G der durch Oxidation entfernbaren Partikel berechnet. 17A zeigt die Beziehung zwischen der gesamten
Menge ΣWR
der Partikel und dem Druckabfall ΔPD
im Standardzustand. Wenn daher die gesamte Menge ΣWR der Partikel
ermittelt wird, wird der Druckabfall ΔPD bei Standardzustand anhand
der in 17A gezeigten Beziehung ermittelt.
-
Selbst
wenn hingegen die gesamte Menge ΣWR
der Partikel identisch ist, wenn die Temperatur TF des Partikelfilters 22 und
die Menge GE des Abgases sich ändern, ändert sich
der Druckabfall zusammen mit denselben. Bei dieser Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Korrekturkoeffizient K für den Druckabfall ΔPD im Standardzustand im
voraus im ROM 32 in Form eines Kennfelds gespeichert, wie
in 17B gezeigt ist. Durch Multiplizieren des Korrekturkoeffizienten
K mit dem Druckabfall ΔPD
werden der Druckabfall PDD entsprechend der Temperatur TF des Partikelfilters 22 und die
Menge GE des Abgases berechnet.
-
Wenn
die Oxidation der Partikel zurückgeht, wie
in 17C gezeigt ist, wird der Ist-Druckabfall PD,
der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird, höher als der berechnete Druckabfall
PDD. Wenn bei der dritten Ausführungsform
die Differenz dieser Druckabfälle
(PD – PDD)
eine Einstellung PX übersteigt, wird
das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend angefettet.
-
18 zeigt ein Flußdiagramm zum Ausführen der
dritten Ausführungsform.
-
Unter
Bezugnahme auf 18 wird zunächst bei
Schritt 300 die Menge M der ausgestoßenen Partikel anhand des in 14b gezeigten Kennfelds berechnet, und die Menge
G der durch Oxidation entfernbaren Partikel wird anhand der in 9 gezeigten
Beziehung berechnet. Anschließend
wird bei Schritt 301 die Menge G der durch Oxidation entfernbaren
Partikel von der Summe (M + WR) der Menge WR der zum Zeitpunkt des
vorausgegangenen Verarbeitungszyklus abgeschiedenen Partikel und
der Menge M der ausgestoßenen
Partikel subtrahiert, um die aktuelle gesamte Menge ΣWR der abgeschiedenen
Partikel zu berechnen (= M + WR) – G). Anschließend wird
bei Schritt 302 ΣWR
zu WR gemacht.
-
Anschließend wird
bei Schritt 303 bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen
ist. Wenn die vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist, springt die Routine
auf Schritt 306, während,
wenn die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, die Routine bei Schritt 304 fortgesetzt
wird. Bei Schritt 304 wird der Druckabfall ΔPD anhand
der in 17A gezeigten Beziehung basierend
auf der Menge ΣWR
der abgeschiedenen Partikel berechnet. Ein geschätzter Wert PDD des Druckabfalls
wird anhand dieses Druckabfalls ΔPD
und des in 17B gezeigten Korrekturkoeffizienten
K berechnet. Anschließend
wird bei Schritt 305 beurteilt, ob die Druckdifferenz (PD – PDD) zwischen dem
Ist-Druckabfall
PD, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird, und dem geschätzten Wert PDD
des Druckabfalls größer geworden
ist als eine Einstellung PX, und ob die Temperatur TF des Partikelfilters 22 höher ist
als die Temperatur T0, bei der die Partikel oxidiert
werden können,
beispielsweise 250°C.
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Wenn
PD – PDD ≤ PX oder TF ≤ T0, wird die Routine bei Schritt 306 fortgesetzt,
wo ein Normalbetrieb ausgeführt
wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Partikel kontinuierlich unter
einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis verbrannt. Anschließend wird
die Routine bei Schritt 308 fortgesetzt.
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Wenn
hingegen bei Schritt 305 beurteilt wird, ob PD – PDD > PX und TF > T0,
wird die Routine bei Schritt 307 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen. Es
ist zu beachten, daß selbst
wenn PD – PDD > PX, wenn TF ≤ T0, die Anfettungsverarbeitung nicht ausgeführt wird.
Anschließend
wird die Routine bei Schritt 308 fortgesetzt.
-
Bei
Schritt 308 wird beurteilt, ob die Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel eine vorbestimmte Menge überschritten hat, das heißt, ob der
Druckabfall PD am Partikelfilter 22, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
die zulässige Grenze
PDX, die der Obergrenze UL von 5 entspricht, überschritten
hat. Wenn PD > PDX,
wird die Routine bei Schritt 309 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen.
Wenn diese Anfettungsverarbeitung beendet ist, wird die Routine
bei Schritt 310 fortgesetzt, wo eine Temperaturanstiegssteuerung
ausgeführt
wird, um die Temperatur TF des Partikelfilters 22 auf zumindest
600°C steigen
zu lassen und auf zumindest 600°C
unter dem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis beizubehalten. Aufgrund
dessen kann bewirkt werden, daß die
auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel verbrennen.
Wenn die Regeneration des Partikelfilters 22 abgeschlossen
ist, wird die Temperaturanstiegssteuerung gestoppt und erneut ein
Normalbetrieb ausgeführt.
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Die 19A, 19B und 19C und 20 zeigen
eine vierte Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform
wird die Temperatur TF des Partikelfilters 22 vorübergehend
auf 450°C
erhöht, um
einen Teil der abgeschiedenen Partikel oxidieren zu lassen, und
anhand des anschließenden
Ausmaßes
des Druckabfalls wird beurteilt, ob die Oxidation der Partikel zurückgegangen
ist. Das heißt,
wenn bewirkt wird, daß die
Temperatur TF des Partikelfilters 22 ansteigt, wenn die
Oxidation der Partikel hoch, oxidiert eine große Menge der abgeschiedenen
Partikeln, aber wenn die Oxidation der Partikel niedrig ist, wird
fast keines der abgeschiedenen Partikel oxidieren. Nachdem bewirkt
worden ist, daß die
Temperatur TF des Partikelfilters 22 ansteigt, wird daher
der Druckabfall niedriger, wie durch PDD in 19A gezeigt
ist, wenn die Oxidation der Partikel hoch ist, während höher wird, wie durch PD in 19A gezeigt ist, wenn die Oxidation der Partikel
niedrig ist. Daher entsteht die Möglichkeit anhand der Differenz zwischen
den Druckabfällen
PD und PDD zu beurteilen, ob die Oxidation der Partikel zurückgegangen
ist.
-
Insbesondere
wird bei dieser Ausführungsform
die Temperaturanstiegssteuerung des Partikelfilters 22 ausgeführt, wenn
der Ist-Druckabfall PD, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
einen vorbestimmten Sollwert PDT erreicht. Dieser Sollwert PDT wird
im voraus im ROM 32 als eine Funktion des Soll-Drehmoments
TQ und der Motordrehzahl N gespeichert, wie in 19B gezeigt ist. Nachdem anschließend die
Temperaturanstiegssteuerung beendet wird, wenn die Beurteilungs-Steuerzeitpunkt
TK, der in 19A gezeigt ist, erreicht ist,
werden der Ist-Druckabfall PD und der Druckabfall PDD verglichen,
wenn die Oxidation der Partikel hoch ist. Dieser Druckabfall PDD
wird als eine Funktion des Soll-Drehmoments TQ und der Motordrehzahl
N im voraus im ROM 32 gespeichert, wie in 19C gezeigt ist. Wenn die Druckdifferenz (PD – PDD) eine Einstellung
PXX übersteigt,
wird bei dieser Ausführungsform
bewirkt, daß das
Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
angefettet wird
-
20 zeigt
ein Flußdiagramm
zur Ausführung
der vierten Ausführungsform.
-
Unter
Bezugnahme auf 20 wird zunächst bei Schritt 400 beurteilt,
ob der Ist-Druckabfall PD,
der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird, einen Sollwert PDT
erreicht hat, der in 19B gezeigt ist. Wenn PD nicht
PDT ist, springt die Routine auf Schritt 404, während, wenn
PD = PDT, die Routine bei Schritt 401 fortgesetzt wird.
Bei Schritt 401 wird eine Temperaturanstiegssteuerung ausgeführt, um
zu bewirken, daß die
Temperatur TF des Partikelfilters 22 vorübergehend
ansteigt. Wenn die Temperaturanstiegssteuerung beendet ist, wird
die Routine bei Schritt 402 fortgesetzt, wo beurteilt wird,
ob der Beurteilungs-Steuerzeitpunkt TK, die in 19A gezeigt ist, erreicht worden ist. Wenn der
Beurteilungs-Steuerzeitpunkt TK erreicht worden ist, wird die Routine bei
Schritt 403 fortgesetzt, wo bestimmt wird, ob die Druckdifferenz
(PD – PDD)
zwischen dem Ist-Druck PD, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
und dem Druckabfall PDD, der anhand des Kennfelds, das in 19C gezeigt ist, ermittelt wird, größer geworden
ist als eine Einstellung PXX, und ob die Temperatur TF des Partikelfilters 22 höher ist
als die Temperatur T0, bei der die Partikel
oxidiert werden können,
beispielsweise 250°C.
-
Wenn
PP – PPD ≤ PXX oder
TF ≤ T0, wird die Routine bei Schritt 404 fortgesetzt,
wenn ein Normalbetrieb ausgeführt
wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Partikel kontinuierlich unter
einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis verbrannt. Anschließend wird
die Routine bei Schritt 406 fortgesetzt.
-
Wenn
bei Schritt 403 hingegen beurteilt wird, daß PP – PPD > PXX und TF > T0,
wird die Routine bei Schritt 405 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um zu bewirken, daß das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen.
Es ist zu beachten, daß selbst PP – PPD > PXX, wenn TF ≤ T0, die Anfettungsverarbeitung nicht ausgeführt wird.
Anschließend
wird die Routine bei Schritt 406 fortgesetzt.
-
Bei
Schritt 406 wird beurteilt, ob die Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel eine vorbestimmte Menge überschritten hat, d. h. ob der
Druckabfall PD am Partikelfilter 22, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
die zulässige Grenze PDX,
die der Obergrenze UL von 5 entspricht, überschritten
hat. Wenn PD > PDX,
wird die Routine bei Schritt 407 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um zu bewirken, daß das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
angefettet wird. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel
wiederaufgenommen. Wenn diese Anfettungsverarbeitung beendet ist,
wird die Routine bei Schritt 408 fortgesetzt, wo die Temperaturanstiegssteuerung
ausgeführt
wird, um zu bewirken, daß die
Temperatur TF des Partikelfilters 22 auf zumindest 600°C ansteigt
und dort bei zumindest 600°C
unter dem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis beibehalten wird. Aufgrund
dessen kann bewirkt werden, daß die
auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel verbrennen. Wenn
die Regeneration des Partikelfilters 22 abgeschlossen ist,
wird die Temperaturanstiegssteuerung gestoppt und erneut ein Normalbetrieb
ausgeführt.
-
Anschließend wird
eine fünfte
Ausführungsform
erläutert.
Es besteht die Möglichkeit,
bis zu einem gewissen Grad vorherzusagen bzw. zu prognostizieren,
ob sich die Eigenschaft der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel in eine Eigenschaft geändert
hat, mit der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist. Zum Zeitpunkt des Motorstarts
ist die Temperatur TF des Partikelfilters 22 niedrig, so
daß eine
große
Menge von Partikeln auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
wird, ohne oxidiert zu werden. Diese Partikel oxidieren nicht sofort,
selbst wenn die Temperatur des Partikelfilters 22 hoch
wird. Daher wird weiterhin eine große Partikelmenge auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden.
Während
dieser Zeit tritt letzten Endes ein Rückgang der Oxidation der Partikel
ein. Wenn ferner eine Hochgeschwindigkeitsbetriebsweise beibehalten
wird, werden die Partikel über
eine lange Zeit hinweg unter einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis einer
hohen Temperatur ausgesetzt, und somit wird die Oxidation der Partikel zurückgehen.
Zum Zeitpunkt des Motorstarts oder wenn die Hochgeschwindigkeitsbetriebsweise über eine
vorbestimmte Zeit hinaus anhält,
kann prognostiziert werden, ob sich die Eigenschaft der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel in eine Eigenschaft verändert
hat, bei der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist.
-
Wenn
der Motor weiterhin mehr als eine bestimmte Zeit lang arbeitet,
kann davon ausgegangen werden, daß die Oxidation der Partikel
während
dieser Zeit zurückgeht.
Somit besteht auch die Möglichkeit,
vorherzusagen, ob sich die Eigenschaft der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel in eine Eigenschaft geändert
hat, bei der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist, wenn auch die Motorbetriebszeit,
der Gesamtwert der Motorumdrehungen oder die Fahrzeugreisedistanz
vorbestimmte Werte überschreiten.
-
Wenn
daher bei dieser Ausführungsform
prognostiziert wird, ob sich die Eigenschaft der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel in eine Eigenschaft verändert
hat, bei der im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach der
Abscheidung die Oxidation schwieriger ist, wird das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
angefettet.
-
21 zeigt
ein Flußdiagramm
zum Ausführen
der fünften
Ausführungsform.
-
Unter
Bezugnahme auf 21 wird zunächst bei Schritt 500 beurteilt,
ob prognostiziert werden kann, ob sich die Eigenschaft der auf dem
Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel 22 in
eine Eigenschaft verändert
hat, bei der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist, und ob die Temperatur TF des
Partikelfilters 22 höher
ist als die Temperatur T0, bei der die Partikel
oxidiert werden können,
beispielsweise 250°C.
Wenn nicht prognostiziert werden kann, ob sich die Eigenschaft der
auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel in eine
Eigenschaft verändert
hat, bei der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist, oder ob TF ≤ T0, wird die Routine bei Schritt 501 fortgesetzt,
wo ein Normalbetrieb ausgeführt
wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Partikel unter eine mageren
Kraftstoff-Luftverhältnis
kontinuierlich verbrannt. Anschließend wird die Routine bei Schritt 503 fortgesetzt.
-
Wenn
hingegen prognostiziert werden kann, ob sich die Eigenschaft der
auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel in eine
Eigenschaft verändert
hat, bei der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist, und ob TF > T0, wird die
Routine bei Schritt 502 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen.
Es ist zu beachten, daß selbst
wenn prognostiziert werden kann, ob sich die Eigenschaft der auf
dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel in eine Eigenschaft verändert hat,
bei der die Oxidation im Vergleich zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach der Abscheidung schwieriger ist, wenn TF ≤ T0,
wird die Anfettungsverarbeitung nicht ausgeführt. Anschließend wird
die Routine bei Schritt 503 fortgesetzt.
-
Bei
Schritt 503 wird beurteilt, ob die Menge der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel eine vorbestimmte Menge überschritten hat, d. h. ob der
Druckabfall PD am Partikelfilter 22, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
die zulässige
Grenze PDX, die der Obergrenze UL von 5 entspricht, überschritten
hat. Wenn PD > PDX
wird die Routine bei Schritt 504 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
A/F ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen.
Wenn diese Anfettungsverarbeitung abgeschlossen ist, wird die Routine
bei Schritt 505 fortgesetzt, wo eine Temperaturanstiegssteuerung
ausgeführt
wird, um die Temperatur TF des Partikelfilters 22 auf zumindest
600°C zu
erhöhen
und bei zumindest 600°C
unter einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis beizubehalten. Aufgrund
dessen kann bewirkt werden, daß die
auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel verbrennen.
Wenn die Regeneration des Partikelfilters 22 abgeschlossen
ist, wird die Temperaturanstiegssteuerung gestoppt und erneut ein
Normalbetrieb ausgeführt.
-
Anschließend wird
das Verfahren einer Niedertemperaturverbrennung, die für die Funktionsweise
der vorliegenden Erfindung geeignet ist, kurz unter Bezugnahme auf 22 bis 24 beschrieben.
-
Wenn
die AGR-Rate (Menge des AGR-Gases/Menge des AGR-Gases + Menge der
Ansaugluft) bei dem in 1 gezeigten Verbrennungsmotor erhöht wird,
nimmt die Raucherzeugungsmenge allmählich zu und erreicht einen
Spitzenwert. Wenn die AGR-Rate
weiter erhöht
wird, fällt
dieses Mal die Raucherzeugungsmenge rasch ab. Dies wird unter Bezugnahme
auf 22 erläutert,
die die Beziehung zwischen der AGR-Rate und dem Rauch beim Ändern des
Grads der Abkühlung
des AGR-Gases darstellt. Es ist zu beachten, daß in 22 die
Kurve A den Fall der Zwangskühlung
des AGR-Gases darstellt,
um die Temperatur des AGR-Gases bei etwa 90°C zu halten, die Kurve B den
Fall der Kühlung
des AGR-Gases durch eine kleindimensionale Kühlvorrichtung zeigt und die
Kurve C den Fall einer nicht erfolgenden Zwangskühlung des AGR-Gases zeigt.
-
Wie
durch die Kurve A von 22 gezeigt ist, erreicht die
Raucherzeugungsmenge bei der Zwangskühlung des AGR-Gases einen Spitzenwert, wobei
die AGR-Rate auf etwas unter 50 Prozent abfällt. In diesem Fall wird nahezu
kein Rauch mehr erzeugt, wenn die AGR-Rate auf mehr als etwa 55
Prozent eingestellt wird. Wie hingegen durch die Kurve B von 22 gezeigt
ist, erreicht die Raucherzeugungsmenge, wenn das AGR-Gas leicht
abgekühlt wird,
einen Spitzenwert, wobei die AGR-Rate etwas höher als 50 Prozent liegt. Wird
in diesem Fall die AGR-Rate bei zumindest etwa 65 Prozent eingestellt, wird
fast kein Rauch mehr erzeugt. Wie ferner durch die Kurve C in 22 gezeigt
ist, wenn das AGR-Gas nicht zwangsgekühlt wird, erreicht die Raucherzeugungsmenge
nahe einer AGR-Rate von 55 Prozent einen Spitzenwert. In diesem
Fall wird nahezu kein Rauch mehr erzeugt, wenn die AGR-Rate auf
zumindest etwa 70 Prozent eingestellt wird.
-
Der
Grund, warum die auf diese Weise erfolgende Einstellung der AGR-Gasrate
auf zumindest 55 Prozent zur Folge hat, daß kein Rauch mehr erzeugt wird,
ist der, daß die
Temperatur des Kraftstoffs und des umgebenden Gases zum Zeitpunkt
der Verbrennung aufgrund der endothermen Wirkung des AGR-Gases nicht
so hoch wird, d. h. eine Niedertemperaturverbrennung ausgeführt wird,
und dabei der Kohlenwasserstoff nicht zu Ruß wird.
-
Diese
Niedertemperaturverbrennung weist die Besonderheit auf, daß sie es
möglich
macht, die Erzeugungsmenge von NOx zu verringern, während die
Raucherzeugung ungeachtet des Kraftstoff-Luftverhältnisses
unterdrückt
wird. Das heißt,
wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis
angefettet wird, liegt Kraftstoff im Überschuß vor, jedoch wird die Verbrennungstemperatur
auf eine niedrige Temperatur unterdrückt, so daß der überschüssige Kraftstoff nicht zu Ruß wird,
und somit wird kein Rauch erzeugt. Ferner wird dabei zudem eine
extrem geringe Menge NOx erzeugt. Wenn das
Durchschnitts-Kraftstoff-Luftverhältnis hingegen mager ist oder
es sich bei dem Kraftstoff-Luftverhältnis um das stöchiometrische Verhältnis handelt,
wird eine geringe Rußmenge
erzeugt, wenn die Verbrennungstemperatur hoch ansteigt. Unter einer
Niedertemperaturverbrennung wird aber die Verbrennungstemperatur
auf eine niedrige Temperatur unterdrückt, so daß überhaupt kein Rauch erzeugt
wird und nur eine sehr geringe Menge von NOx erzeugt
wird.
-
Wenn
das Soll-Drehmoment TQ des Motors jedoch höher wird, d. h., wenn die Menge
der Kraftstoffeinspritzung zunimmt, wird die Temperatur des Kraftstoffs
und des umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung ansteigen,
so daß sich
eine Niedertemperaturverbrennung schwierig gestaltet. Das heißt, daß die Niedertemperaturverbrennung
nur zum Zeitpunkt des mittleren und unteren Teillastbetriebs möglich ist,
wo die Menge der durch die Verbrennung erzeugten Wärme relativ
gering ist. In 23A zeigt der Bereich I den
Betriebsbereich, wo eine erste Verbrennung, bei der die Menge an
inertem Gas des Verbrennungsraums 5 größer ist als die Menge des inerten
Gases, wobei die Rußerzeugung einen
Spitzenwert erreicht, d. h. eine Niedertemperaturverbrennung, ausgeführt werden
kann, während der
Bereich II den Betriebsbereich zeigt, wo nur eine zweite Verbrennung,
bei der die Menge des inerten Gases des Verbrennungsraums 5 geringer
ist als die Menge des inerten Gases, wo die Rußerzeugungsmenge einen Spitzenwert
erreicht, d. h. daß eine
normale Verbrennung, ausgeführt
werden kann.
-
23B zeigt das Soll-Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
in dem Fall einer Niedertemperaturverbrennung in dem Betriebsbereich
I. 24 zeigt den Öffnungsgrad
des Drosselventils 17, den Öffnungsgrad des AGR-Steuerungsventils 25,
die AGR-Rate, das Kraftstoff-Luftverhältnis, den Einspritz-Startsteuerzeitpunkt θS, den Einspritzende-Steuerzeitpunkt θE und die
Einspritzmenge, die dem Soll-Drehmoment TQ entspricht, in dem Fall
der Niedertemperaturverbrennung in dem Betriebsbereich I. Es ist
zu beachten, daß 24 den Öffnungsgrad
des Drosselventils 17 etc. zum Zeitpunkt der Normalverbrennung, die
in dem Betriebsbereich II ausgeführt
wird, zeigt.
-
Anhand
von 23B und 24 ist
zu ersehen, daß,
wenn eine Niedertemperaturverbrennung in dem Betriebsbereich I ausgeführt wird,
die AGR-Rate bei zumindest 55 Prozent eingestellt wird und das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
von 15,5 auf ein mageres Kraftstoff-Luftverhältnis von etwa 18 umgeändert wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird nahezu kein Rauch, d. h. keine
Partikel, ausgestoßen, wenn
eine Niedertemperaturverbrennung ausgeführt wird. Daher besteht der
Vorteil, daß es
möglich
ist, ein Aufbauen einer großen
Partikelmenge auf dem Partikelfilter 22 zu vermeiden.
-
Wird
ferner eine Niedertemperaturverbrennung angewendet, kann das Kraftstoff-Luftverhältnis in
dem Verbrennungsraum 5 angefettet werden, ohne eine große Rußmenge,
d. h. eine große
Partikelmenge, zu erzeugen. Wenn es sich daher bei dem Motorbetriebszustand
um den zweiten Betriebsbereich II handelt, der in 23A gezeigt ist, wenn beurteilt oder prognostiziert
wird, ob das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
angefettet werden soll, um die Oxidation der Partikel zu erhöhen, ist
es zu bevorzugen, daß das
Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F erst angefettet werden soll, wenn der Motorbetriebsbereich in
den ersten Betriebsbereich I verschoben worden ist, sondern daß das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
angefettet wird, nachdem der Motorbetriebszustand sich in den ersten
Betriebsbereich I verschoben worden ist.
-
25 bis 30 zeigen
verschiedene Ausführungsformen
des Falls, wo der Partikelfilter 22 keinen Katalysator
trägt.
Wenn der Partikelfilter 22 keinen Katalysator trägt, wie
in 25 gezeigt ist, steigt die Oxdiationsrate der
Partikel an, d. h. die Menge G der durch Oxidation entfernbaren
Partikel steigt bei einer Temperatur TF des Partikelfilters 22 nahe 600°C rasch an.
Wenn die Temperatur TF des Partikelfilters 22 weniger als
600°C beträgt, werden
die Partikel auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden, ohne durch
Oxidation entfernt zu werden. Bei einem selbstzündenden Verbrennungsmotor ist
die Temperatur TF des Partikelfilters 22 normalerweise
erheblich geringer als 600°C.
Wenn daher ein Partikelfilter 22 verwendet wird, der keinen
Katalysator trägt,
werden die Partikel weiterhin auf dem Partikelfilter 22 abgeschieden.
-
Wenn
daher ein Partikelfilter 22, der keinen Katalysator trägt, verwendet
wird, nimmt die Oxidation der abgeschiedenen Partikel leichter ab.
Auch in diesem Fall muß daher
das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
gelegentlich vorübergehend
angefettet werden, um die Oxidation der abgeschiedenen Partikel
zu steigern.
-
26 und 27 zeigen
eine sechste Ausführungsform,
die dem Fall angepaßt
ist, wo der Partikelfilter 22 keinen Katalysator zeigt. 26 zeigt
die Menge W der auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel. Die Bezugszeichen und Symbole in 26 sind
identisch mit jenen in 10. Wenn der Partikelfilter 22 keinen
Katalysator trägt,
werden die einströmenden
Partikel W1 allesamt zu den verbleibenden Partikeln WR1. Diese verbleibenden
Partikel WR1 werden mit dem jeweiligen Verstreichen der Zeiteinheit
sukzessive in die Partikel WR2, WR3, WR4 und WR5 mit der schlechten
Oxidation geändert.
Daher nimmt die Menge WR5 der Partikel mit der schlechtesten Oxidation
allmählich
zu. Bei dieser Ausführungsform
wird das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
allmählich
angefettet, um die Oxidation der Partikel zu erhöhen, wenn die Menge WR5 der
verbleibenden Partikel eine zulässige
Grenze WRXX überschreitet.
-
27 zeigt
ein Flußdiagramm
zum Ausführen
der sechsten Ausführungsform.
-
Unter
Bezugnahme auf 27 werden zunächst bei
Schritt 600 die verbleibenden Partikelmengen WR5, WR4,
WR3, WR2 und WR1 basierend auf den folgenden Beziehungen berechnet:
WR5 ← WR5 + WR4
WR4 ← WR3
WR3 ← WR2
WR2 ← WR1
WR1 ← M
-
Hier
handelt es sich bei der vorstehenden Menge M um die Menge der ausgestoßenen Partikel, die
anhand des Kennfelds von 14B berechnet wurden.
-
Anschließend wird
bei Schritt 601 beurteilt, ob die verbleibende Menge der
Partikel WR5 mit der geringsten Oxidation eine zulässige Grenze
WRXXX überschritten
hat, und ob die Temperatur TF des Partikelfilters 22 höher ist
als die Temperatur T0, bei der die Partikel
oxidiert werden können,
beispielsweise 250°C.
Wenn WR5 ≤ WRXX
oder TF ≤ T0, wird die Routine bei Schritt 602 fortgesetzt,
wo ein normaler Betrieb ausgeführt
wird. Dabei werden die Partikel kontinuierlich unter einem mageren
Kraftstoff-Luftverhältnis verbrannt.
Anschließend
wird die Routine bei Schritt 605 fortgesetzt.
-
Wenn
bei Schritt 601 hingegen beurteilt wird, ob WR5 > WRXX und TF > T0,
wird die Routine bei Schritt 603 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um da Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen. Es
ist zu beachten, daß,
wenn WR5 > WRXX, wenn TF ≤ T0, die Anfettungsverarbeitung nicht ausgeführt wird.
Dann wird bei Schritt 604 eine Initialisierung ausgeführt. Anschließend wird
die Routine bei Schritt 605 ausgeführt.
-
Bei
Schritt 605 wird beurteilt, ob die auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedene
Partikelmenge eine vorbestimmte Menge überschritten hat, d. h. ob
der Druckabfall PD am Partikelfilter 22, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
die zulässige
Grenze PDX, die der Obergrenze UL von 5 entspricht, überschritten
hat. Wenn PD > PDX
wird die Routine bei Schritt 606 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederhergestellt. Wenn
diese Anfettungsverarbeitung endet, wird die Routine bei Schritt 607 fortgesetzt,
wo eine Temperaturanstiegssteuerung aus geführt wird, um die Temperatur
TF des Partikelfilters 22 auf zumindest 600°C ansteigen
zu lassen und dort bei zumindest 600°C unter dem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis zu
halten. Aufgrund dessen können
die auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel zum
Brennen gebracht werden. Wenn die Regeneration des Partikelfilters 22 abgeschlossen
ist, wird die Temperaturanstiegssteuerung gestoppt und erneut ein
normaler Betrieb ausgeführt.
-
Anschließend erfolgt
eine Erläuterung
einer siebten Ausführungsform.
Wenn die Partikel in den Partikelfilter 22 einströmen, werden
diese Partikel früher
oder später
zu den verbleibenden WR5 mit der geringsten Oxidation. Daher ist
es möglich,
die Menge WR5 der verbleibenden Partikel mit der geringsten Oxidation
anhand der Menge der Partikel, die in den Partikelfilter 22 einströmen, auf
ein bestimmtes Maß zu
schätzen.
Wenn daher bei dieser Ausführungsform
die Gesamtmenge der Partikelmengen, die in den Partikelfilter 22 einströmen, eine
Einstelllung MX übersteigt,
wird das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
angefettet.
-
28 zeigt
ein Flußdiagramm
zum Ausführen
der siebten Ausführungsform.
-
Unter
Bezugnahme auf 28 wird zunächst bei Schritt 700 die
Menge M der ausgestoßenen
Partikel, die anhand des in 14B gezeigten Kennfelds
berechnet wird, zu ΣM
hinzuaddiert. Daher drückt ΣM den Gesamtwert
der Partikelmengen aus, die in den Partikelfilter 22 strömen. Anschließend wird
bei Schritt 701 beurteilt, ob der Gesamtwert ΣM der Mengen
der Partikel, die in den Partikelfilter 22 einströmen, die
Einstellung MX überschritten
hat, und ob die Temperatur TF des Partikelfilters 22 höher ist
als die Temperatur T0, bei der die Partikel
oxidiert werden können,
beispielsweise 250°C.
Wenn ΣM ≤ MX oder TF ≤ T0, wird die Routine bei Schritt 702 fortgesetzt,
wo ein Normalbetrieb ausgeführt
wird. Dabei werden die Partikel kontinuierlich unter einem mageren
Kraftstoff-Luftverhältnis
verbrannt. Anschließend wird
die Routine bei Schritt 705 fortgesetzt.
-
Wenn
hingegen bei Schritt 701 beurteilt wird, ob ΣM > MX und TF > T0,
wird die Routine bei Schritt 703 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F vorübergehend
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen.
Es ist zu beachten, daß,
selbst wenn ΣM > MX, wenn TF ≤ T0, die Anfettungsverarbeitung nicht ausgeführt wird. Dann
wird bei Schritt 704 ΣM
gelöscht.
Anschließend wird
die Routine bei Schritt 705 fortgesetzt.
-
Bei
Schritt 705 wird beurteilt, ob die auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedene
Partikelmenge eine vorbestimmte Menge überschritten hat, d. h. ob
der Druckabfall PD am Partikelfilter 22, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
die zulässige
Grenze PDX, die der Obergrenze UL von 5 entspricht, überschritten
hat. Wenn PD > PDX
wird die Routine bei Schritt 706 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel
wiederaufgenommen. Wenn diese Anfettungsverarbeitung endet, wird
die Routine bei Schritt 707 fortgesetzt, wo eine Temperaturanstiegssteuerung
ausgeführt
wird, um die Temperatur TF des Partikelfilters 22 auf zumindest
600°C ansteigen zu
lassen und sie unter dem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis auf
zumindest 600°C
beizubehalten. Aufgrund dessen kann bewirkt werden, daß die auf
dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen Partikel verbrennen. Wenn
die Regeneration des Partikelfilters 22 abgeschlossen ist,
wird die Temperaturanstiegssteuerung gestoppt und erneut ein Normalbetrieb
ausgeführt.
-
29 und 30 zeigen
ein achtes Ausführungsbeispiel.
Wenn Partikel in den Partikelfilter 22 strömen, werden
die Partikel, wie vorstehend erläutert,
früher
oder später
zu den verbleibenden Partikeln WR5 mit der geringsten Oxidation.
Daher ist es möglich,
die Menge WR5 der verbleibenden Partikel mit der geringsten Oxidation
anhand des Gesamtwerts der in den Partikelfilter 22 einströmenden Partikelmengen
abzuschätzen.
In anderen Worten besteht die Möglichkeit,
die Menge WR5 der verbleibenden Partikel mit der geringsten Oxidation
anhand des Anstiegs des Druckabfalls am Partikelfilter 22 abzuschätzen. Daher
wird bei dieser Ausführungsform das
Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
angefettet, wenn der Ist-Druckabfall PD am Partikel filter 22 eine
Einstellung DPTT überschreitet.
Wenn die Anfettungsverarbeitung des Kraftstoff-Luftverhältnisses
A/F in diesem Fall beendet wird, wird das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
vorübergehend
erneut angefettet, indem bewirkt wird, daß die Einstellung DPTT um exakt ΔD ansteigt.
-
Die
anfängliche
Einstellung DPTT wird im voraus im ROM 32 in der Form eines
Kennfelds als eine Funktion des Soll-Drehmoments TQ und der Motordrehzahl
N gespeichert, wie in 29A gezeigt
ist. Der Anstieg ΔD
in der Einstellung DPTT wird ebenso im voraus im ROM 32 in
der Form eines Kennfelds als eine Funktion des Soll-Drehmoments TQ und
der Motordrehzahl N gespeichert, wie in 29B gezeigt ist.
-
30 zeigt
ein Flußdiagramm
zum Ausführen
des achten Ausführungsbeispiels.
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Unter
Bezugnahme auf 30 wird zunächst bei Schritt 800 beurteilt,
ob der Ist-Druckabfall PD,
der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird, größer ist als die Einstellung
DPTT, die anhand des Kennfelds von 29A berechnet
wird, und ob die Temperatur TF des Partikelfilters 22 höher ist
als die Temperatur T0, bei der die Partikel
oxidiert werden können,
beispielsweise 250°C.
Wenn DP ≤ DPTT oder
TF ≤ T0, wird die Routine bei Schritt 801 fortgesetzt,
wo ein Normalbetrieb ausgeführt
wird. Dabei werden die Partikel kontinuierlich unter einem mageren
Kraftstoff-Luftverhältnis
verbrannt. Anschließend wird
die Routine bei Schritt 804 fortgesetzt.
-
Wenn
hingegen bei Schritt 800 beurteilt wird, ob DP > DPTt und TF > T0,
wird die Routine bei Schritt 802 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis A/F
anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel wiederaufgenommen.
Es ist zu beachten, daß,
selbst wenn DP > DPTT,
wenn TF ≤ T0, die Anfettungsverarbeitung nicht ausgeführt wird.
Anschließend
wird bei Schritt 803 der Anstieg ΔD, der anhand des Kennfelds
von 29B berechnet wird, der Einstellung
DPTT hinzuaddiert, und das addierte Ergebnis wird zur neuen Einstellung
DPTT gemacht. Anschließend
wird die Routine bei Schritt 804 fortgesetzt.
-
Bei
Schritt 804 wird beurteilt, ob die auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedene
Partikelmenge eine vorbestimmte Menge überschritten hat, d. h., ob
der Druckabfall PD am Partikelfilter 22, der durch den Drucksensor 43 erfaßt wird,
ein zulässige
Grenze PDX, die der Obergrenze UL in 5 entspricht, überschritten
hat. Wenn PD > PDX,
wird die Routine bei Schritt 805 fortgesetzt, wo eine Anfettungsverarbeitung
ausgeführt
wird, um das Kraftstoff-Luftverhältnis
A/F anzufetten. Aufgrund dessen wird die Oxidation der Partikel
wiederaufgenommen. Wenn diese Anfettungsverarbeitung beendet ist,
wird die Routine bei Schritt 806 fortgesetzt, wo eine Temperaturanstiegssteuerung
ausgeführt
wird, um die Temperatur TF des Partikelfilters 22 auf zumindest
600°C ansteigen
zu lassen und sie auf zumindest 600°C unter dem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis beizubehalten.
Aufgrund dessen kann bewirkt werden, daß die auf dem Partikelfilter 22 abgeschiedenen
Partikel verbrennen. Wenn die Regeneration des Partikelfilters 22 abgeschlossen
ist, wird die Temperaturanstiegssteuerung gestoppt und erneut ein
Normalbetrieb ausgeführt.
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Wie
vorstehend erörtert,
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
zu bewirken, daß die
auf dem Partikelfilter abgeschiedenen Partikel in kurzer Zeit verbrannt
werden können.
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- 4
- Kolben
- 5
- Verbrennungsraum
- 6
- Kraftstoffeinspritzdüse
- 7
- Einlaßventil
- 9
- Auslaßventil
- 12
- Druckluftbehälter
- 14
- Abgasturbolader
- 17
- Drosselventil
- 20
- Abgasleitung
- 22
- Partikelfilter
- 25
- AGR-Steuerventil
- 43
- Drucksensor