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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dieselpartikelfiltereinheit
vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ für das Reinigen von Abgasen
durch Einfangen von Feinstaub bzw. teilchenförmigen Stoffen aus einem Dieselmotor
und ein Verfahren zum Steuern der Regeneration hiertür.
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Die
Begrenzung der Ausstoßmenge
an Feinstaub (PM – im
folgenden wird Feinstaub als PM bezeichnet) aus Dieselmotoren zusammen
mit NOx, CO und HC oder anderen Stoffen wird Jahr für Jahr weiter
verschärft.
Daher wurde eine Technik entwickelt, um die Menge des nach außen ausgestoßenen PM
zu reduzieren, indem PM mittels eines als Dieselpartikelfilter (DPF:
Dieselpartikelfilter, im folgenden DPF) bezeichneten Filters eingefangen
wird.
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Der
DPF zum Einfangen bzw. Sammeln von PM beinhaltet einen aus keramischem
Material hergestellten Filter nach Art eines monolithischen, wabenförmigen Wall-Flow-
bzw. Wandstrom-Filters
oder eines Gewebefilters, der aus Faserkeramik oder Metallfasern
besteht, oder dergleichen. Die diese DPF verwendende Vorrichtung
zum Steuern des Abgasausstoßes
ist, ähnlich
wie die anderen Vorrichtungen zum Steuern des Abgasausstoßes, in
der Mitte der Abgasleitung des Motors angeordnet, um das durch den
Motor erzeugte Abgas vor dem Ausstoß zu reinigen.
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Der
Filter der DPF-Einheit zum Einfangen von PM setzt sich jedoch beim
Einfangen von PM allmählich
zu, und der Abgasdruck (Ausstoßdruck) steigt
mit zunehmender Menge an gesammeltem PM im wesentlichen proportional
an, was es erforderlich macht, PM aus dem Filter zu entfernen. Es
wurden hauptsächlich
drei Arten des Verfahrens und der Einheit entwickelt.
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Bei
der ersten handelt es sich um eine Regenerationseinheit und ein
entsprechendes Verfahren für
die abwechselnde Verwendung zweier Filter, um in dem Abgas enthaltenen
PM mit dem einen Filter einzufangen und den anderen Filter zu regenerieren, indem
der eingefangene PM durch Erhitzen unter Verwendung einer elektrischen
Heizvorrichtung oder dergleichen verbrannt wird.
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Das
zweite Verfahren und die zweite Einheit beinhalten die Verwendung
eines festen Filters als Filter, die Anordnung eines Oxidationskatalysators aufstromig
zu dem festen Filter und die Behandlung des in dem festen Filter
eingefangenen PM durch eine chemische Reaktion auf Basis des Oxidationskatalysators.
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Das
dritte Verfahren und die dritte Einheit beinhalten die Verwendung
eines festen Filters, der mit einem Katalysator und einem Katalysatorzusatzstoff ausgestattet
ist, um die Verbrennung des PM zu beschleunigen.
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Primäre Faktoren,
die diese DPF zusetzen bzw. verstopfen, beinhalten neben Smog und
dergleichen unverbrannte Komponenten des Kraftstoffs und Asche von
verbranntem Schmieröl.
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Das
Schmieröl
wird aus einem Schmierölreservoir
auf verschiedene Teile eines Motors und auf die Randbereiche von
Kolbenringen aufgebracht, damit es im Motor zirkuliert, und es dringt
von den Randbereichen der Kolbenringe und -ventile in den Motorzylinder
ein.
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Wenn
das Schmieröl
im Motorzylinder einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, werden
Calcium, Zink oder andere in dem Schmieröl enthaltene Inhaltsstoffe
nicht verbrannt und bleiben in Form von Asche zurück, und
die Asche ist wiederum im Abgas enthalten und wird von diesem getragen
und durch den Filter einer DPF-Einheit eingefangen.
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Darüber hinaus
wird die von dem Filter eingefangene Asche nicht verbrannt und durch
den Filterregenerationsbetrieb oder dergleichen nicht entfernt und
sammelt sich leicht in dem Filter an. Schmieröl leckt sehr leicht in geringen
Mengen von einigen zehn Litern pro zehntausend gefahrenen Kilometern;
seine Gesamtmenge kann jedoch bei zunehmender Fahrleistung nicht
vernachlässigt
werden. Wenn die Fahrleistung mehrere Zehntausend oder Hunderttausend
Kilometer erreicht, schreitet die Zusetzung bzw. Verstopfung des
Filters aufgrund der weiteren Ablagerung und Ansammlung von Asche weiter
fort und beeinflußt
den Abgasdruck vor und hinter dem Filter.
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Dagegen
wird in der DPF-Einheit aus dem Stand der Technik die Verstopfung
des Filters aufgrund von PM durch Vergleichen des Abgasdrucks, der
vor dem Filter und hinter dem Filter gemessen wurde, anhand eines
vorbestimmten Abgasdruckbeurteilungswerts beurteilt, und dieser
wird so gesteuert, daß der
Regenerationsbetrieb des Filters gestartet wird, wenn der Abgasdruck,
die Druckdifferenz, das Druckverhältnis oder die anderen aus
dem gemessenen Abgasdruck berechneten Werte den vorbestimmten Beurteilungswert übersteigen.
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Die
DPF-Einheit des Standes der Technik ist jedoch dahingehend mit einem
Problem behaftet, daß der
Abgasdruck mit der Zunahme der Fahrleistung allmählich ansteigt, während die
durch aus dem Schmieröl
entstandene Asche hervorgerufene Verstopfung des Filters nicht berücksichtigt
wird; hierdurch wird die Entscheidungsregel, den Regenerationsbetrieb
zu starten, nach und nach ungeeignet.
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Darüber hinaus
sind die zweite und die dritte Einheit Einheiten zum Absenken der
Starttemperatur der Verbrennung von PM durch die Wirkung eines von
dem Filter gehaltenen Katalysators, wie y-Aluminiumoxid, Pt, Zeolith
oder dergleichen, und zum Verbrennen von PM aus dem Abgas; sie werden
bezeichnet als "DPF
vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ".
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Im
Falle des sich kontinuierlich regenerierenden DPF kann die Temperatur
von in den DPF einströmendem
Abgas auf eine Temperatur erhöht
werden, bei der der Katalysator aktiviert wird (z.B. gleich oder
höher als
250°C).
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Der
Mechanismus zum Reinigen von PM aus dem Abgas unterscheidet sich
nach den Betriebsbereichen des Motors (Drehmoment und Motorgeschwindigkeit)
(C1), (C2), wie in 17 gezeigt.
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Zuerst
wird im Bereich (C1) Kohlenstoff (C: der PM) durch die Reaktion
(4CeO2 + C → 2CeO3 + CO2, 2CeO3 + O2 → 4
CeO2) durch die katalytische Wirkung des
Filters mit Katalysator 4 zu Kohlendioxid (CO2)
oxidiert, während
in dem Bereich (C2) Kohlenstoff (C: der PM) durch die Reaktion (C
+ O2 → CO2) zu Kohlendioxid (CO2)
oxidiert wird.
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In
den Motorbetriebsbereichen (Drehmoment und Motorgeschwindigkeit)
(C1), (C2), wie in 17 gezeigt, wird der PM aus
dem Abgas G gereinigt, wobei der Filter mit Katalysator 4 kontinuierlich regeneriert
wird, indem der durch den Filter mit Katalysator 4 eingefangene
PM gereinigt wird.
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Es
versteht sich, daß durch
die Aufteilung in (C1) und (C2), wie es schematisch in 17 gezeigt ist,
nicht notwendigerweise eine klare Grenze besteht, sondern die Hauptreaktion
leicht variiert.
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Falls
jedoch die dem Motorbetriebsbereich (D) in 17 entsprechende
Abgastemperatur niedrig ist, sinkt die Katalysatortemperatur in
der DPF-Einheit vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ ab,
und die Aktivität
bzw. Wirkung des Katalysators verschlechtert sich. Somit kommt es
nicht zu der vorgenannten Aktion, und der Filter kann nicht durch Oxidieren
von PM regeneriert werden. Folglich sammelt sich weiterhin PM an
und setzt den Filter zu.
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Insbesondere
im Leerlaufbetrieb oder im Betrieb mit geringer Last und bei Motorbremsvorgängen während Bergabfahrten
oder dergleichen verbrennt der Kraftstoff schlecht, und ein kühles Abgas
strömt in
den Filter mit Katalysator, was die Katalysatortemperatur absenkt
und die Wirksamkeit des Katalysators verschlechtert. Darüber hinaus
sammeln sich während
der Fahrzeit die PM-Ablagerungen
auf dem Filter an, wenn der Filter nicht regeneriert werden kann.
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In
dem Dokument JP-A-11336530 wird eine Kraftstoffzuführeinrichtung
beschrieben, bei der nach der Kraftstoff-Haupteinspritzung beim
Arbeits- oder Auspufftakt eine Nacheinspritzung erfolgt und der
unverbrannte HC durch die Nacheinspritzung als ein Reduktionsmittel
einem in der Abgasleitung installierten NOx Katalysator zugeführt wird.
Der Katalysator hat eine Oxidationsfunktion, um eine Umwandlung von
NO in NO2 zu ermöglichen, und ein Dieselpartikelfilter
(DPF) ist abstromig zu dem Katalysator angeordnet bzw. installiert.
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Das
Dokument JP-A-09222009 beschreibt einen Katalysator, der aufstromig
zu einem Abgasstrom aus einem einen Katalysator haltenden Filter, der
in der Mitte der Abgasleitung des Verbrennungsmotors angeordnet
ist, vorgesehen ist und in dem Abgas enthaltene feine Partikel sammelt.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine DPF-Einheit
bereitzustellen, die es erlaubt, den PM in wirksamer Weise zu entfernen,
wobei gleichzeitig verhindert wird, daß der Filter verstopft bzw.
sich zusetzt, indem die Abgastemperatur des Motors durch Überwachen
des Zustands der Ansammlung von PM gesteuert wird.
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Eine
DPF-Einheit, mit der dieses Ziel erreicht wird, ist wie folgt ausgestaltet.
- 1) Dieselpartikelfiltereinheit (1a)
vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ, welche aufweist:
einen
mit einem Katalysator versehenen bzw. ausgestatteten Filter (4)
für das
Einfangen von Teilchen in dem Abgas (G) eines Dieselmotors (E) und
für das
Verbrennen der eingefangenen Teilchen durch einen katalytischen
Prozeß,
einen
Oxidationskatalysator (3), der aufstromig zu dem mit einem
Katalysator versehenen Filter (4) angeordnet ist, für das Erhöhen der
Temperatur (Te) des in den mit einem Katalysator
versehenen Filter (4) einströmenden Abgases durch Oxidation von
HC und CO in dem Abgas, und
eine Regenerationssteuerungsvorrichtung
(50) für
das Ausführen
eines Regenerationsvorgangs gegen die Zusetzung bzw. Verstopfung
des mit einem Katalysator versehenen Filters (4),
wobei
die Regenerationssteuerungsvorrichtung (50) so ausgestaltet
ist, daß sie
den Oxidationskatalysator (3) während des Regenerationsvorgangs
durch Erhöhen
der Temperatur des Abgases des Motors (E) mittels einer Kraftstoffeinspritzsteuerung
des Motors (E) aktiviert und von dem mit einem Katalysator versehenen
Filter (4) eingefangene Teilchen verbrennt und entfernt, wodurch
der mit einem Katalysator versehene Filter (4) während eines
Motorbetriebszustands, in dem die Temperatur des Abgases des Motors
(E) niedriger ist als die Aktivierungstemperatur des Oxidationskatalysators
(3), regeneriert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß während des
Regenerationsvorgangs die Regenerationssteuerungsvorrichtung (50)
die Temperatur des Abgases des Motors (E) durch eine Verzögerung des
Vorgangs der Kraftstoffhaupteinspritzung erhöht, so daß der Oxidationskatalysator
mittels der erhöhten
Temperatur des Abgases des Motors (E) vorgeheizt wird, und daß, wenn
die Temperatur (Te) des in den mit einem
Katalysator versehenen Filter (4) einströmenden Abgases
(G) einen bestimmten ersten Zieltemperaturwert (Te1)
erreicht hat, die Temperatur des Abgases des Motors (E) durch Durchführen einer
Kraftstoffnacheinspritzung zusätzlich
zu der verzögerten
Kraftstoffhaupteinspritzung weiter erhöht wird.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung oxidiert der Oxidationskatalysator, der aufstromig
zu dem sich kontinuierlich regenerierenden Filter mit Katalysator angeordnet
ist, Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannten Kraftstoff (HC) oder dergleichen
in dem Abgas, um die Temperatur des in den Filter mit Katalysator
strömenden
Abgases zu erhöhen.
Daher kann die Temperatur des Filters mit Katalysator selbst bei einem
Motorbetriebszustand mit relativ niedriger Abgastemperatur ansteigen,
was eine Verbrennung und Entfernung der gesammelten Teilchen bzw.
des gesammelten Feinstaubs (des PM) erlaubt.
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In
einem normalen Betrieb, während
eines Betriebszustands (A) des Motors mit geringer Umdrehungszahl,
wird, wenn der Filter mit Katalysator sich zusetzt, der PM verbrannt
und entfernt, indem die Abgastemperatur durch Ausführen einer
verzögerten Haupteinspritzung
und einer Nacheinspritzung erhöht
wird.
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Bei
dieser Ausgestaltung steigt die Abgastemperatur an, der Oxidationskatalysator
wird aktiviert und die Temperatur des durch den Oxidationskatalysator
hindurchströmenden
Abgases steigt weiter an, indem eine Steuerung der verzögerten Haupteinspritzung
und Nacheinspritzung sogar bei einem Motorbetriebszustand mit geringem
Drehmoment und geringer Umdrehungszahl, in dem die Abgastemperatur
niedrig ist, ausgeführt
wird, und der eingefangene Feinstaub kann durch eine sich kontinuierlich
regenerierende DPF-Einheit des Standes der Technik nicht verbrannt
und entfernt werden.
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So
wird die Temperatur des Filters mit Katalysator erhöht, und
der von dem Filter mit Katalysator eingefangene Feinstaub wird durch
die katalytische Wirkung des Filters mit Katalysator verbrannt und entfernt.
Folglich setzt sich der Filter mit Katalysator selbst während eines
längeren
Leerlaufbetriebs, eines Betriebs bei geringer Geschwindigkeit oder
einer Bergabfahrt, bei der die Motorbremse aktiviert ist, nicht
zu, was ein kontinuierliches Einfangen von Feinstaub in dem Abgas
erlaubt.
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Dagegen
wird, da die Verbrennung von Feinstaub gesteuert wird, indem die
Abgastemperatur durch ein zeitlich verzögertes Ausführen der Kraftstoffhaupteinspritzung
oder der Kraftstoffnacheinspritzung ohne die Verwendung einer Heizvorrichtung
gesteuert wird, die Kraftstoffeinspritzung durch eine bereits installierte
Einheit zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung ausgeführt. Folglich
ist es unnötig, zusätzlich eine
Heizvorrichtung zum Aufheizen, eine Energieversorgung oder eine
andere neue Einrichtung oder neue Steuereinheiten zu installieren,
was die gesamte Einheit kompakt werden läßt. Im Ergebnis erhält man eine
Einheit, die einfach an einem Fahrzeug angebracht werden kann.
- 2) Die vorgenannte Einheit ist vorzugsweise
so ausgestaltet, daß während des
Vorgangs der Kraftstoffnacheinspritzung die Vorrichtung zur Regenerationssteuerung
die Temperatur des Abgases des Motors weiter erhöht, indem sie die Einspritzmenge
der Kraftstoffnacheinspritzung steigert, wenn die Temperatur des
in den mit einem Katalysator versehenen Filter einströmenden Abgases
durch eine Kraftstoffnacheinspritzung einer bestimmten Kraftstoffmenge
eine vorbestimmte zweite Zieltemperatur erreicht hat.
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Weiterhin
ist es möglich,
daß die
vorgenannte, sich kontinuierlich regenerierende DPF-Einheit so ausgestaltet
ist, daß sie
die Abgastemperatur durch die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
in zwei oder mehr Stufen erhöht.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung wird die Abgastemperatur in zwei oder mehr Stufen
erhöht,
was das Stattfinden einer unkontrollierten Verbrennung, wenn der
in dem Filter mit Katalysator angesammelte PM in Form einer Kettenreaktion
plötzlich
verbrennt, verhindert und eine Beschädigung des Filters mit Katalysator,
wenn seine Temperatur die Temperatur, bei der es zu einer Beschädigung durch
Schmelzen kommt, erreicht oder überschreitet,
vermeidet.
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Bei
dieser Ausgestaltung kann man, da die verzögerte Ausführung des Vorgangs der Haupteinspritzung
und der Nacheinspritzung als Kraftstoffeinspritzsteuerung übernommen
werden, nur so handeln, daß man
das Programm einer existierenden Einheit zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
verändert,
und die Regeneration des Filters wird möglicherweise sogar im Betriebsbereich
eines Motors mit geringem Drehmoment und einer geringen Umdrehungszahl
relativ einfach.
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Zusätzlich ist
das Regenerationssteuerungsverfahren der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Einheit
zum Erreichen des Vorgenannten als das folgende Verfahren ausgestaltet.
- 1) Regenerationssteuerungsverfahren für eine Dieselpartikelfiltereinheit
(1a) vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ, welche
einen mit einem Katalysator versehenen Filter (4) für das Einfangen
von Teilchen in dem Abgas eines Dieselmotors (E) und für das Verbrennen
eingefangener Teilchen mittels eines katalytischen Prozesses, und
einen Oxidationskatalysator (3), der aufstromig zu dem
mit einem Katalysator versehenen Filter (4) angeordnet
ist, für
das Erhöhen
der Temperatur (Te) des in den mit einem
Katalysator versehenen Filter (4) einströmenden Abgases
(G) mittels einer Oxidation von HC und CO in dem Abgas des Motors
(E), aufweist, und wobei das Regenerationssteuerungsverfahren den
Schritt beinhaltet, bei dem die Temperatur des Abgases des Motors
(E) mittels einer Kraftstoffeinspritzsteuerung des Motors (E) erhöht wird,
um im Regenerationsbetrieb von dem mit einem Katalysator versehenen
Filter (4) eingefangene Teilchen zu verbren nen und zu entfernen,
während
der mit einem Katalysator versehene Filter (4) in einem
Betriebszustand des Motors, in dem die Temperatur des Abgases des
Motors (E) niedriger ist als die Aktivierungstemperatur des Oxidationskatalysators
(3), regeneriert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß während des
Regenerationsbetriebs ein Vorgang der Verzögerung der Kraftstoffhaupteinspritzung
stattfindet, um die Temperatur des Abgases des Motors (E) zu erhöhen und
den Oxidationskatalysator (3) durch Erhöhen der Temperatur des Abgases
des Motors (E) einer Vorabaufheizung zu unterziehen, und daß, wenn
die Temperatur (Te) des in den mit einem
Katalysator versehenen Filter (4) einströmenden Abgases
(G) eine vorbestimmte erste Zieltemperatur (Te1)
erreicht hat, zusätzlich
zu der verzögerten
Kraftstoffhaupteinspritzung eine Kraftstoffnacheinspritzung stattfindet,
um die Temperatur des Abgases des Motors (E) weiter zu erhöhen.
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Bei
dem vorgenannten Verfahren steigt die Abgastemperatur, der Oxidationskatalysator
wird aktiviert, und der eingefangene Feinstaub wird durch die katalytische
Wirkung des Filters mit Katalysator verbrannt und entfernt, indem
die verzögerte
Steuerung der Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung in einem
Betriebszustand des Motors mit geringem Drehmoment und geringer
Umdrehungszahl ausgeführt
werden, in dem die Abgastemperatur niedrig ist, der Oxidationskatalysator
kaum aktiv ist und die eingefangenen Partikel durch ein Regenerationssteuerungsverfahren
für die
sich kontinuierlich regenerierende DPF-Einheit des Standes der Technik
nicht verbrannt und entfernt werden können. Daher setzt sich der
Filter mit Katalysator selbst während
eines Leerlaufbetriebs, eines Betriebs bei geringer Geschwindigkeit
oder eines Bergabfahrtbetriebs, bei dem die Motorbremse aktiviert
wird, nicht zu, was es erlaubt, kontinuierlich Partikel aus dem
Abgas einzufangen.
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Gemäß dem Verfahren
wird die Abgastemperatur durch die Verzögerung des Zeitpunkts der Haupteinspritzung
zum Vorheizen des Oxidationskatalysators zu Beginn des Betriebs
im Regenerationsmodus erhöht,
und nach Aktivierung des Oxidationskatalysators wird die Nacheinspritzung
ausgeführt, was
die Erzeugung von weißem
Rauch verhindert, der sich ansonsten bei Beginn der Regeneration
bilden kann.
- 2) Das Regenerationssteuerungsverfahren
ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß während des Vorgangs der Kraftstoffnacheinspritzung,
wenn die Temperatur des in den mit einem Katalysator versehenen
Filter einströmenden
Abgases durch die Kraftstoffnacheinspritzung einer bestimmten Kraftstoffmenge
eine vorbestimmte zweite Zieltemperatur erreicht hat, die Temperatur
des Abgases des Motors durch Steigern der bei der Kraftstoffnacheinspritzung
eingespritzten Kraftstoffmenge weiter erhöht wird.
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Zusätzlich kann
das Regenerationssteuerungsverfahren der vorgenannten, sich kontinuierlich regenerierenden
DPF-Einheit so ausgestaltet sein, daß die Abgastemperatur durch
Steigern der Einspritzmenge der Kraftstoffnacheinspritzung, nachdem
die Temperatur des in den Filter mit Katalysator einströmenden Abgases
einen vorbestimmten zweiten Zieltemperaturwert erreicht hat, durch
eine Nacheinspritzung einer bestimmten Menge an Kraftstoff während des
Vorgangs der Kraftstoffnacheinspritzung weiter erhöht wird.
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Gemäß dem Verfahren
kann ein plötzlicher Temperaturanstieg
aufgrund einer plötzlichen
Verbrennung von abgelagertem PM in Form einer Kettenreaktion verhindert
werden, und die durch Schmelzen verursachte Beschädigung des
Filters mit Katalysator kann vermieden werden, da die Temperatur
des in den Filter mit Katalysator einströmenden Abgases in zwei oder
mehr Stufen erhöht
wird.
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Weiterhin
kann das Regenerationssteuerungsverfahren der vorgenannten, sich
kontinuierlich regenerierenden DPF-Einheit so ausgestaltet sein, daß die Menge
an während
des Motorbetriebs in dem Filter mit Katalysator angesammeltem Feinstaub
und die Menge an zu verbrennendem und zu entfernendem Feinstaub
aus dem Betriebszustand des Motors abgeschätzt werden, die abgeschätzte Menge
an angesammeltem Feinstaub durch kumulative Berechnung berechnet
wird und der Beginn der Regeneration anhand dessen, ob die geschätzte angesammelte Menge
an Feinstaub eine vorbestimmte Ansammlungsmenge überschritten hat oder nicht,
beurteilt bzw. entschieden wird.
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Gemäß dem Verfahren
kann, wenn die abgeschätzte
angesammelte Menge an Feinstaub die vorbestimmte Ansammlungsmenge überschritten
hat, zu Beginn des Betriebs im Regenerationsmodus die Regeneration
des Filters mit Katalysator mit einer optimalen zeitlichen Abstimmung
zusammen mit der Berechnung der Abschätzung des Zustands der Feinstaubansammlung
durchgeführt
werden.
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Der
Feinstaub kann somit in wirksamer Weise eingefangen, verbrannt und
entfernt werden, wobei gleichzeitig eine Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz
verhindert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Diagramm des Aufbaus der Dieselpartikelfiltereinheit, die mit
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
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2 ist
ein Flußdiagramm,
das einen Ablauf der Beurteilung des Startzeitpunkts für die Regeneration
der Dieselpartikelfiltereinheit von 1 zeigt,
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3 ist
ein Flußdiagramm,
das einen korrigierten Ablauf der Beurteilung des Abgasdruckwertes
zeigt,
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4 ist
ein schematisches Diagramm von Aufzeichnungsdaten, das das Verhältnis zwischen dem
Drehmoment des Motors und der Motorgeschwindigkeit und der Menge
an Asche, die sich während
einer bestimmten Zeiteinheit in einem Filter ansammelt, zeigt,
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5 ist
ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen
dem abgeschätzten
Wert an angesammelter Asche und dem Abgasdruckkoeffizienten zeigt,
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6 ist
ein schematisches Diagramm von Aufzeichnungsdaten, das das Verhältnis zwischen dem
Drehmoment des Motors und der Motorgeschwindigkeit und einem Referenzwert
für die
Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration zeigt,
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7 ist
ein Diagramm des Aufbaus der sich kontinuierlich regenerierenden
Dieselpartikelfiltereinheit gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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8 ist
ein Flußdiagramm,
das ein Verfahren zur Steuerung der Regeneration der sich kontinuierlich
regenerierenden Dieselpartikelfiltereinheit der in 7 gezeigten
Ausführungsform
zeigt,
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9 ist
ein Flußdiagramm
zur Berechnung der Abschätzung
des geschätzten
Wertes an angesammeltem PM,
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10 ist
ein Flußdiagramm
einer ersten Stufe der Temperaturerhöhung, bei der durch die Verzögerung der
Haupteinspritzung der Kraftstoffeinspritzung ein Vorheizen erfolgt,
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11 ist
ein Flußdiagramm
einer zweiten Stufe der Temperaturerhöhung, bei der die Verbrennung
von PM durch die Nacheinspritzung einer festgelegten Menge an Kraftstoff
gestartet wird,
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12 ist
ein Flußdiagramm
einer dritten Stufe der Temperaturerhöhung, bei der die Verbrennung
von PM durch eine Erhöhung
der Menge an nacheingespritztem Kraftstoff gestartet wird,
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13 ist
ein Flußdiagramm
einer vierten Stufe der Temperaturerhöhung, bei der PM durch eine
weitere Erhöhung
der nacheingespritzten Menge an Kraftstoff gereinigt wird,
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14 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das chronologisch die Entwicklung der Temperatur
am Eingang des DPF beim Betrieb im Regenerationsmodus zeigt,
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15 ist
ein Diagramm, das Aufzeichnungsdaten der zur Berechnung des geschätzten bzw.
Abschätzwertes
an angesammeltem PM verwendeten PM-Menge zeigt, (a) ist ein Diagramm,
das den Gleichgewichtspunkt zeigt, (b) ist ein Diagramm das einen
Bereich zeigt, in dem die Aufzeichnungsdaten des PM-Ansammlungsbereichs
(A) vorliegen, und (c) ist ein Diagramm, das einen Bereich zeigt,
in dem die Aufzeichnungsdaten des PM-Ansammlungsbereichs (B) vorliegen,
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16 ist
ein Diagramm der Beurteilung des geschätzten Wertes an angesammeltem
PM zu Beginn des Betriebs im Regenerationsmodus, (a) ist ein Diagramm,
das das Verhältnis
zwischen den für
die Beurteilung verwendeten Werten und dem Regenerationsintervall
zeigt, (b) ist ein Diagramm, das einen Bereich (B) des Motorbetriebs
zeigt, wobei PM1 ← PMs ← PM2 ist,
und (c) ist ein Diagramm, das einen Bereich (A + B) des Motorbetriebs
zeigt, wobei PM2 ← PMs < PM3 ist, und
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17 ist
ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen
dem Betriebsbereich des Motors (Drehmoment und Motorgeschwindigkeit)
und dem Mechanismus der Reinigung von PM aus dem Abgas in einer sich
kontinuierlich regenerierenden Dieselpartikelfiltereinheit des Standes
der Technik zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nun
wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Dieselpartikelfiltereinheit
(im folgenden DPF-Einheit) beschrieben, die mit der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann.
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1 zeigt
den Aufbau einer beispielhaften DPF-Einheit. Die in 1 gezeigte
DPF-Einheit 1 ist eine
sich kontinuierlich regenerierende DPF-Einheit, die in der Abgasleitung 2 eines
Motors E installiert ist, mit einem Oxidationskatalysator 3 und
einem Filter mit Katalysator 4, die auf der aufstromigen
Seite angeordnet sind.
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Zusätzlich ist
ein erster Abgasdrucksensor 51 auf der Abgaseinlaßseite des
Oxidationskatalysators 3 angeordnet, und ein zweiter Abgasdrucksensor 52 ist
auf der Abgasauslaßseite
des Filters mit Katalysator 4 angeordnet, um die Regeneration
des Filters mit Katalysator 4 zu steuern.
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Die
von diesen Sensoren ausgegebenen Werte Pe, Peb werden in eine Motorsteuereinheit (ECU:
Motorsteuereinheit) 5 eingegeben, die den Betrieb des Motors
allgemein steuert und gleichzeitig eine Regenerationssteuervorrichtung 50 zum
Durchführen
der Regenerationssteuerung und des Regenerationsbetriebs des Filters
mit Katalysator 4 beinhaltet, und ein von der Steuereinheit 5 ausgegebenes Steuersignal
steuert eine Kraftstoffeinspritzeinheit 6 des Motors E.
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Andererseits
wird der Oxidationskatalysator 3 dadurch gebildet, daß ein Oxidationskatalysator, wie
Platin (Pt)/y-Aluminiumoxid oder dergleichen, auf einem Träger mit
wabenförmiger
Struktur aus poröser
Keramik oder ähnlichem
gehalten wird. Der Filter des Filters mit Katalysator 4 ist
als ein monolithischer wabenförmiger
Wall-Flow- bzw. Wandstrom-Filter, bei dem der Einlaß und der
Auslaß eines
Kanals einer Wabe aus poröser
Keramik abwechselnd verschlossen werden, als ein Gewebefilter, hergestellt durch
zufälliges
Laminieren organischer Fasern von Aluminiumoxid oder dergleichen,
usw. oder anders ausgestaltet. Er wird dadurch gebildet, daß ein Katalysator,
wie Platin (Pt)/y-Aluminiumoxid oder dergleichen auf einem Teil
des Filters gehalten wird.
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Falls
ein monolithischer wabenförmiger Wandstromfilter
als Filter des Filters mit Katalysator 4 verwendet wird,
wird Feinstaub (im folgenden PM) aus einem Abgas G von einer porösen keramischen Wand
eingefangen. Falls ein Gewebefilter verwendet wird, wird der PM
durch organische Fasern des Filters eingefangen.
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Als
nächstes
wird ein Regenerationssteuerungsverfahren in der DPF-Einheit 1 des
vorgenannten Aufbaus beschrieben, das in Kombination mit der Erfindung
verwendet werden kann.
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Das
Regenerationssteuerungsverfahren wird durch ein in die Steuereinheit 5 geladenes
Steuerprogramm oder durch eine Regenerationssteuervorrichtung 50,
die aus einem in die Steuereinheit 5 geladenen Steuerprogramm,
Eingabe-/Ausgabeeinheiten oder dergleichen gebildet ist, ausgeführt, und die
Beurteilung des Startzeitpunkts des Regenerationsbetriebs wird gemäß einem
Ablauf zur Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration ausgeführt, wie
es in 2 gezeigt ist.
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Der
Ablauf zur Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration, wie
dargestellt, wird parallel zu einem (nicht gezeigten) Steuerungsablauf
des Motors E und eines Ablaufs zur Korrektur des Abgasdruckbeurteilungswertes,
wie in 3 gezeigt und unten beschrieben, ausgeführt. Zusätzlich wird,
falls notwendig, eine Beurteilung des Startzeitpunkts des Regenerationsbetriebs
durchgeführt,
indem ein Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes zur Beurteilung des Startzeitpunkts
für den
Regenerationsbetrieb, korrigiert durch den Ablauf zur Korrektur
des Abgasdruckbeurteilungswertes von 3, eingegeben
wird, und falls ein Startzeitpunkt beschlossen wird, wird eine Anzeige
zum Starten des Betriebs im Regenerationsmodus, der ein Regenerationsprozeß ist, ausgegeben.
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Kurz
gefaßt
ist das Ganze so aufgebaut, daß der
Ablauf aufgerufen und nach jedem festgelegten Zeitpunkt mit dem
Ablauf zur Korrektur des Abgasdruckbeurteilungswertes während des
Steuerung des Betriebs des Motors E wiederholt ausgeführt wird,
und daß bei
Beendigung der Steuerung des Motors E diese Abläufe nicht mehr aufgerufen werden und
der Regenerationsbetrieb des Filters mit Katalysator 4 im
wesentlichen zur selben Zeit endet.
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Bei
dem Ablauf zur Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration,
gezeigt in 2, werden zu Beginn ein Abgasdruck
Pe, gemessen durch den ersten Abgasdrucksensor 51, der
auf stromig zu dem Filter 4 vorgesehen ist, und ein Abgasdruck
Peb, gemessen durch den zweiten Abgasdrucksensor 52, der
abstromig zu dem Filter 4 vorgesehen ist, eingegeben, um
in Schritt S110 den Startzeitpunkt der Regenerationssteuerung zu
beurteilen.
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In
Schritt S120 wird eine Druckdifferenz ΔPe = Pe – Peb berechnet, und in Schritt
S130 wird ein Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes zur Beurteilung des Startzeitpunkts
der Regenerationssteuerung, korrigiert durch den Ablauf zur Korrektur
des Abgasdruckbeurteilungswertes von 3, eingegeben.
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In
Schritt S140 werden dann die Druckdifferenz ΔPe und ein vorbestimmter Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes verglichen,
und wenn der gemessene Abgasdruck ΔPe den vorbestimmten Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes überschreitet,
wird in Schritt S150 der Beginn des Betriebs im Regenerationsmodus
angezeigt, ehe eine Rückkehr
erfolgt, und wenn der Wert nicht überschritten wird, wird ohne
Veränderung
zurückgekehrt.
-
Während des
Betriebs im Regenerationsmodus in der DPF-Einheit 1 von 1 steigt
die Abgastemperatur an, und der Oxidationskatalysator 3 wird durch
die Verzögerung
der Haupteinspritzung und weiterhin durch die Ausführung der
Nacheinspritzung bei der Kraftstoffeinspritzsteuerung aktiviert.
Gleichzeitig wird PM durch eine chemische Reaktion durch den von
dem Filter mit Katalysator 4 getragenen Katalysator entfernt,
wodurch der Filter mit Katalysator 4 regeneriert wird.
-
Was
den für
das Vorstehende zu verwendenden Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes zum Beurteilen
des Startzeitpunkts der Regenerationssteuerung betrifft, so ist
dieser so konfiguriert, daß die
Menge an angesammelter Asche SAsh von bei der Verbrennung zurückbleibender
Asche von Schmieröl,
die aus dem Motor E in das Abgas G austritt und sich in dem Filter 4 ansammelt,
abgeschätzt
wird, und der Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes wird auf Basis des geschätzten Wertes
der angesammelten Asche SAsh korrigiert und kompensiert.
-
Diese
Korrektur und die Kompensation werden gemäß dem Ablauf zur Korrektur
des Abgasdruckbeurteilungswertes, wie in 3 gezeigt, durchgeführt.
-
Wenn
der Ablauf beginnt, werden in Schritt S210 zuerst das Drehmoment
Q und die Motorgeschwindigkeit Ne, die den Betriebszustand des Motors
E anzeigen, eingegeben. Im folgenden Schritt S220 wird aus diesem
Drehmoment Q und der Motorgeschwindigkeit Ne die Aschemenge Ash
an Asche, die sich während
einer Zeiteinheit (Δt)
in dem Filter 4 angesammelt hat, aus zuvor eingegebenen
Aufzeichnungsdaten Mash (Q, Ne) berechnet, wie in 4 gezeigt.
-
Für den Wert
der Aufzeichnungsdaten Mash (Q, Ne) wird die Aschemenge Ash an in
dem Filter mit Katalysator 4 angesammelter Asche, die dem
Drehmoment Q und der Motorgeschwindigkeit Ne entspricht, durch ein
zuvor durchgeführtes
Experiment, eine Berechnung oder dergleichen bestimmt und im Voraus
in die Regenerationssteuervorrichtung 50 eingegeben. Es
versteht sich, daß sie
auch als eine Funktion fash (Q, Ne), durch die As anstelle von Aufzeichnungsdaten
aus Q und Ne berechnet wird, im Voraus in die Regenerationssteuervorrichtung 50 eingegeben
werden können.
-
In
Schritt S230 wird die berechnete Aschemenge Ash zu dem geschätzten Wert
SAsh an angesammelter Asche addiert (SAsh = SAsh + Ash × Δt).
-
Kurz
gesagt ist die Regenerationssteuervorrichtung 50 so ausgestaltet,
daß die
Aschemenge Ash der Asche, die sich während eines Betriebszustands
des Motors E in dem Filter mit Katalysator 4 angesammelt
hat, aus dem Drehmoment Q und der Motorgeschwindigkeit Ne des Motors
E berechnet wird, und die berechnete Aschemenge Ash wird zur Berechnung
des geschätzten
Wertes an angesammelter Asche SAsh = Σ (Ash × Δt) an eine kumulative Berechnung übergeben.
-
In
Schritt S240, wie er in 5 gezeigt ist, wird ein Abgasdruckkoeffizient α1, der dem
geschätzten
Wert SAsh an angesammelter Asche entspricht, berechnet, und in Schritt
S250 wird ein Referenzwert ΔPe0
für die
Beurteilung in einem Betriebszustand des Motors E aus dem Drehmoment
Q und der Motorgeschwindigkeit Ne des Motors E zu dem Zeitpunkt,
wenn die Abgasdrücke
Pe, Peb für
die Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration durch die Abgasdrucksensoren 51, 52 gemessen
werden, berechnet.
-
Bei
der Berechnung des Referenzwertes ΔPe0 wird zur Beurteilung des
Startzeitpunkts des Regenerationsbetriebs auch der Referenzwert ΔPe0 (Q, Ne)
für die
Beurteilung bezüglich
des Betriebszustands eines Motors aus dem Drehmoment Q und der Motorgeschwindigkeit
Ne im Vorfeld durch Experimente oder Berechnung bestimmt, und er
wird zu Aufzeichnungsdaten MΔpe
(Q, Ne) oder zu einer Funktion fΔpe0
(Q, Ne) zusammengestellt und als solche verwendet.
-
In
Schritt S260 wird dann der Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes korrigiert
(kompensiert), und die Korrektur erfolgt durch Ersetzen des Abgasdruckbeurteilungswertes ΔPes durch
einen Wert α1 × ΔPeO, bestimmt
durch den Referenzwert ΔPe0
für die
Beurteilung anhand eines Abgasdruckkoeffizienten α1, d.h. unter
der Annahme, daß ΔPes = α1 × ΔPe0 ist.
-
Schließlich wird
in Schritt S260 vor der Rückkehr
der korrigierte Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes ausgegeben.
-
Mit
der DPF-Einheit 1 des vorgenannten Aufbaus und dem Verfahren
zur Steuerung der Regeneration derselben können die folgenden Effekte
erwartet werden.
-
Die
Auswirkung der Ansammlung von Asche, die nach der Verbrennung von
Schmieröl
zurückbleibt
und aus der Verbrennungskammer eines Motors E in das Abgas G gelangt,
in dem Filter mit Katalysator 4 auf den Abgasdruck Pe,
Peb kann sich bei der Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration
widerspiegeln, weil der Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes, der
für die
Beurteilung des Beginns des Regenerationsbetriebs verwendet wird,
um den abgeschätzten
Wert SAsh an angesammelter Asche korrigiert wird, wobei gleichzeitig
der Zustand der Ansammlung von Asche, die nach der Verbrennung von Schmieröl in dem
Motor E zurückbleibt,
in dem Filter mit Katalysator 4 geschätzt wird. Im Ergebnis wird
die Beurteilung des Beginns der Regeneration immer in angemessener
Weise durchgeführt.
-
Dann
wird die sich in dem Filter mit Katalysator 4 ansammelnde
Aschemenge Ash unter Verwendung des Verhältnisses zwischen dem Drehmoment Q
des Motors und der Motorgeschwindigkeit Ne und der Menge Ash der
sich in einem solchen Betriebszustand in dem Filter mit Katalysator 4 ansammelnden oder
ablagernden Asche berechnet, und der geschätzte Wert an angesammelter
Asche kann durch einen einfachen Algorithmus, durch Berechnen des geschätzten Wertes
an angesammelter Asche, Sash, durch eine kumulative Berechnung der
Aschemenge, korrekt geschätzt
werden.
-
Weiterhin
kann, da die Korrektur des Abgasdruckbeurteilungswertes ΔPes durch
eine einfache Substitutionsrechnung mit einem Wert α1 × ΔPe0, bestimmt
durch Multiplizieren des Referenzwertes ΔPe0 für die Beurteilung mit einem
Abgasdruckkoeffizienten α1,
der dem geschätzten
Ansammlungswert SAsh entspricht, erfolgt, der Vorgang, der die Auswirkung
von Asche von Schmieröl
auf die Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration widerspiegelt, mit
einer sehr einfachen Berechnung durchgeführt werden.
-
Darüber hinaus
können,
da der Referenzwert ΔPe0
für die
Beurteilung aus dem Drehmoment Q des Motors und der Motorgeschwindigkeit
Ne, die zuvor durch Experimente oder Berechnung bestimmt wurden,
berechnet wird, der gemessene Abgasdruck Pe, Peb und der Abgasdruckbeurteilungswert ΔPes zum Vergleich
der Betriebszustände
desselben Motors miteinander verglichen werden. Folglich wird die Differenz
zwischen dem Abgasdruck Pe, Peb aufgrund der verschiedenen Betriebszustände des
Motors ausgeräumt,
und die Beurteilung des Startzeitpunkts der Regeneration kann genauer
erfolgen.
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Es
versteht sich, daß in
Bezug auf die Beurteilung des Startzeitpunkts des Regenerationsbetriebs
zusätzlich
zu der Ausführungsform
auch eine DPF-Einheit zum Starten des Regenerationsbetriebs, wenn
beim Vergleichen des durch den aufstromig zu dem Filter 4 angeordneten
Abgasdrucksensor 51 gemessenen Abgasdrucks Pe und des vorbestimmten
Abgasdruckbeurteilungswertes Pes ein gemessener Abgasdruck Pe einen
vorbestimmten Abgasdruckbeurteilungswert Pes überschreitet, sowie ein Verfahren
zur Steuerung der Regeneration der Einheit vorgesehen sind.
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Es
sind auch eine DPF-Einheit für
das Vergleichen des Druckverhältnisses
Re = Pe/Peb eines Abgasdrucks Pe, der durch den aufstromig zu dem Filter 4 angeordneten
Abgasdrucksensor 51 gemessen wurde, und eines Abgasdrucks
Peb, der durch den abstromig zu dem Filter 4 angeordneten
Abgasdrucksensor 52 gemessen wurde, und eines vorbestimmten
Druckverhältnis-Beurteilungswertes
Res, und für
das Starten des Regenerationsbetriebs, wenn das gemessene Druckverhältnis Re
den vorbestimmten Druckverhältnis-Beurteilungswert
Res überschreitet,
sowie ein Verfahren zur Steuerung der Regeneration der Einheit vorgesehen.
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Darüber hinaus
gibt es DPF-Einheiten und Verfahren zur Steuerung der Regeneration
derselben durch Kombination dieser mehreren Beurteilungen. Die DPF-Einheit
und das Regenerationssteuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung
beinhalten jedoch nicht nur diese DPF-Einheiten und Verfahren zur
Steuerung der Regeneration derselben, sondern auch andere DPF-Einheiten
und Verfahren zur Steuerung der Regeneration derselben unter Verwendung
des Abgasdrucks zum Beurteilen des Startzeitpunkts des Regenerationsbetriebs.
-
Nun
wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die sich kontinuierlich
regenerierende DPF-Einheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
-
7 zeigt
den Aufbau der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Einheit dieser
Ausführungsform.
Die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Einheit 1A ist
eine Einheit, die in der Abgas leitung 2 eines Motors E
installiert ist, mit einem Oxidationskatalysator 3 und
einem Filter mit Katalysator 4, die auf der aufstromigen
Seite angeordnet sind.
-
Zusätzlich ist
ein erster Abgasdrucksensor 51 auf der Abgaseinlaßseite des
Oxidationskatalysators 3 angeordnet, ein erster Temperatursensor 53 ist zwischen
dem Oxidationskatalysator 3 und dem Filter mit Katalysator 4 vorgesehen,
und ein zweiter Abgasdrucksensor 52 und ein zweiter Temperatursensor 54 sind
auf der Abgasauslaßseite
des Filters mit Katalysator 4 vorgesehen, um die Regeneration
des Filters mit Katalysator 4 zu steuern.
-
Die
von diesen Sensoren ausgegebenen Werte werden in eine Motorsteuereinheit
(ECU: Motorsteuereinheit) 5 eingegeben, die den Motorbetrieb allgemein
steuert und gleichzeitig die Regenerationssteuerung des Filters
mit Katalysator 4 durchführt, und ein von der Steuereinheit 5 ausgegebenes
Steuersignal steuert eine Kraftstoffeinspritzeinheit 6 des Motors.
-
Dagegen
wird der Oxidationskatalysator 3 gebildet, indem ein Oxidationskatalysator,
wie Platin (Pt)/y-Aluminiumoxid, Zeolith oder dergleichen, auf einem
Träger
mit wabenförmiger
Struktur aus poröser
Keramik oder dergleichen getragen wird, und der Filter mit Katalysator 4 ist
als ein monolithischer wabenförmiger
Wandstromfilter, bei dem der Einlaß und der Auslaß eines
Kanals einer Wabe aus poröser
Keramik abwechselnd verschlossen werden, als ein Gewebefilter, hergestellt
durch zufälliges
Laminieren organischer Fasern von Aluminiumoxid oder dergleichen,
usw. oder anders ausgebildet. Er wird gebildet durch Tragen eines
Katalysators, wie Pt, y-Aluminiumoxid, Zeolith oder dergleichen,
auf einem Abschnitt des Filters.
-
Falls
ein monolithischer wabenförmiger Wandstromfilter
als Filter des Filters mit Katalysator 4 verwendet wird,
wird Feinstaub (im folgenden PM) aus einem Abgas G von einer Wand
aus poröser
Keramik eingefangen, während
bei Verwendung eines Gewebefilters der PM durch organische Fasern
des Filters eingefangen wird.
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Als
nächstes
wird ein Regenerationssteuerungsverfahren in der sich kontinuierlich
regenerierenden DPF-Einheit 1A der vorgenannten Ausführungsform
beschrieben.
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Das
Regenerationssteuerungsverfahren wird gemäß dem in den 8 bis 13 dargestellten
Ablauf durchgeführt.
-
Aus
Gründen
der Einfachheit der Beschreibung werden die dargestellten Abläufe als
Abläufe der
Regenerationssteuerung in ständiger
Wiederholung aufgerufen und ausgeführt, und zwar parallel zu einem
Ablauf zur Steuerung des Motors E. Kurz gefaßt ist das Ganze so aufgebaut,
daß der
Ablauf parallel zur Steuerung des Motors E zu jedem festgelegten
Zeitpunkt in ständiger
Wiederholung aufgerufen und ausgeführt wird. Bei Beendigung der
Steuerung des Motors E werden diese Abläufe nicht mehr aufgerufen und
der Regenerationsbetrieb des Filters mit Katalysator 4 endet
im wesentlichen zur gleichen Zeit.
-
Der
Ablauf der Regenerationssteuerung ist so ausgestaltet, daß der Betrieb
im Regenerationsmodus nicht nur dann gestartet wird, wenn der von dem
ersten Abgasdrucksensor 51 erfaßte Abgasdruck Pe einen vorbestimmten
ersten Abgasdruckbeurteilungswert Pemax überschritten hat, sondern auch,
wenn die angesammelte Menge an PM in dem Filter mit Katalysator 4,
d.h. der ge schätzte
Wert PMs an angesammeltem PM, einen vorbestimmten PM-Beurteilungswert
PMmax überschreitet.
-
In
dem in 8 gezeigten Ablauf der Regenerationssteuerung
wird zuerst in Schritt S21 bestimmt, ob der abgeschätzte Wert
PMs an angesammeltem PM den vorbestimmten PM-Beurteilungswert PMmax überschreitet,
oder ob der Abgasdruck Pe den vorbestimmten ersten Abgasdruckbeurteilungswert
Pemax überschreitet,
und wenn irgendeines davon zutrifft, erfolgt in Schritt S30 ein
Wechsel in den Betrieb im Regenerationsmodus, und es erfolgt eine Rückkehr,
wenn keines davon zutrifft.
-
Der
Ablauf des Betriebs im Regenerationsmodus in Schritt S30 besteht
aus einer Reihe von Vorgängen,
einschließlich
einer Reduzierung der AGR (Abgasrückführung) in Schritt S31, einer
ersten Stufe der Temperaturerhöhung
zum Vorheizen durch Verzögerung
des Zeitpunkts der Haupteinspritzung der Kraftstoffeinspritzung
in Schritt S32, einer zweiten Stufe der Temperaturerhöhung zum
Durchführen einer
Nacheinspritzung in Schritt S33 und der Einspritzung einer festgelegten
Menge an Kraftstoff, um die PM-Verbrennung zu starten, einer dritten
Stufe der Temperaturerhöhung
zum Verbrennen von PM durch Erhöhen
der Einspritzmenge der Nacheinspritzmenge in Schritt S34, einer
vierten Stufe der Temperaturerhöhung
zum Reinigen des PM durch weiteres Erhöhen der Einspritzmenge der
Nacheinspritzung in Schritt S35 und eines Betriebs zur Beendigung
des Regenerationsmodus in Schritt S36.
-
Nun
wird jeder Schritt ausführlich
beschrieben.
-
[Abschätzung des Wertes an angesammeltem
PM]
-
Die
Berechnung des Schätzwertes
PMs an angesammeltem PM, der in Schritt S21 dafür verwendet wird, zu beurteilen,
ob ein Wechsel in den Betrieb im Regenerationsmodus erfolgen soll,
wird ausführlich
beschrieben.
-
Der
Schätzwert
PMs an angesammeltem PM wird gemäß dem Ablauf
zum Abschätzen
des angesammelten PM ausgeführt,
wie es in 9 gezeigt ist.
-
In
dem Ablauf von 9 zur Abschätzung des angesammelten PM
werden zu Beginn des Ablaufs in Schritt S11 zunächst das Drehmoment Q und die
Motorgeschwindigkeit Ne, die den Betriebszustand des Motors E anzeigen,
und eine Temperatur T1 am DPF-Eingang, gemessen durch den ersten Temperatursensor 53,
eingegeben.
-
Im
nächsten
Schritt S12 wird eine Temperatur Tb am DPF-Eingang am Gleichgewichtspunkt (BP)
aus diesem Drehmoment Q und dieser Motorgeschwindigkeit Ne anhand
zuvor eingegebener Aufzeichnungsdaten Mtb (Q, Ne) berechnet.
-
Der
Gleichgewichtspunkt ist ein Abschnitt an der Grenze eines Bereichs
(Abschnitt A in 15), in dem der eingefangene
PM nicht verbrennt und der PM sich ansammelt, weil während eines
gewöhnlichen
Betriebs ohne Regenerationsbetrieb des Filters oder dergleichen
die Abgastemperatur niedrig ist und die Katalysatoraktivität gering
ist, und eines Bereichs (Abschnitt B in 15), in
dem die Abgastemperatur hoch ist, der eingefangene PM durch die
Aktivität
des Katalysators verbrennt und der angesammelte PM sich verringert,
oder eines Bereichs (auf Linie C in 15) in einem
ausgeglichenen Zustand ohne eine Ansammlung von PM auf dem Filter
mit Katalysator oder eine Abnahme desselben.
-
In
Schritt S13 wird dann beurteilt, ob eine am DPF-Eingang gemessene
Temperatur Te der Temperatur Tb am DPF-Eingang am Gleichgewichtspunkt entspricht
oder niedriger ist oder nicht; d.h. ob sie in dem Bereich (Abschnitt
A in 15) der PM-Ansammlung liegt, in dem der Betriebszustand
des Motors E durch ein kleines Drehmoment und eine geringe Umdrehungszahl
gekennzeichnet ist, oder nicht.
-
Bei
der Beurteilung in Schritt S13 wird, wenn die am DPF-Eingang gemessene
Temperatur Te der Temperatur Tb am DPF-Eingang am Gleichgewichtspunkt
entspricht oder niedriger ist, d.h. wenn sie im Bereich der PM-Ansammlung
(A) liegt, in Schritt S14 die abgelagerte Menge an PM auf dem Filter,
die dem Drehmoment Q und der Motorgeschwindigkeit Ne entspricht,
jedesmal aus einer vorherigen Eingabe der Aufzeichnungsdaten PMa
(Q, Ne) von 15(b) berechnet, und diese
abgelagerte Menge an PM wird vor der Rückkehr zu dem abgeschätzten Wert
PMs an angesammeltem PM addiert.
-
Wenn
dagegen bei der Beurteilung von Schritt S13 die gemessene Temperatur
Te am DPF-Eingang
höher ist
als die Temperatur Tb am DPF-Eingang am Gleichgewichtspunkt, d.h.
wenn sie im Bereich (B) liegt, in dem der PM abnimmt, wird in Schritt
S15 die zu entfernende Menge an PM, die dem Drehmoment Q und der
Motorgeschwindigkeit Ne entspricht, aus einer vorherigen Eingabe
der Aufzeichnungsdaten PMb (Q, Ne) von 15(c) berechnet,
und die Menge an PM wird von dem abgeschätzten Wert PMs an angesammeltem
PM abgezogen, ehe mit Schritt S16 fortgefahren wird.
-
In
Schritt S16 wird beurteilt, ob der abgeschätzte Wert PMs an angesammeltem
PM größer als
Null ist oder nicht, d.h. ob sich PM abgelagert hat oder nicht,
und bei der Beurteilung von Schritt S16 wird weiterhin, falls der
abgeschätzte
Wert PMs an angesammeltem PM kleiner als Null ist, der abgeschätzte Wert
PMs an angesammeltem PM vor der Rückkehr in Schritt S17 auf Null
gesetzt, und falls der Wert größer als
Null ist, erfolgt die Rückkehr
ohne Veränderung.
-
[Beurteilung des Startzeitpunkts
des Betriebs im Regenerationsmodus]
-
In
Schritt S21 von 8 wird beurteilt, ob der abgeschätzte Wert
PMs an angesammeltem PM den vorbestimmten PM-Beurteilungswert PMmax überschreitet
oder ob der Abgasdruck Pe den vorbestimmten ersten Abgasdruckbeurteilungswert
Pemax überschreitet,
und genauer gesagt wird die Beurteilung des abgeschätzten Wertes
PMs an angesammeltem PM so gesteuert, daß ein Wechsel in den Betrieb
im Regenerationsmodus erfolgt, falls der abgeschätzte Wert PMs an angesammeltem
PM zwischen PM1 und PM2 liegt, wie in 16(a) gezeigt,
und der Betriebszustand des Motors (Drehmoment Q, Motorgeschwindigkeit
Ne) innerhalb des schrägen
Linienbereichs (A) unter dem Gleichgewichtspunkt von 16(b) ist und falls der geschätzte Wert
PMs an angesammeltem PM zwischen PM2 und PM3 liegt. Es versteht
sich, daß,
falls der Wert zwischen PM2 und PM3 liegt, der Betriebszustand des
Motors (Drehmoment Q, Motorgeschwindigkeit Ne) in dem schrägen Linienbereich
(A + B) von 16(c), d.h. im vollen
Betriebszustand, ist.
-
[Erste Stufe der Temperaturerhöhung: Vorheizen]
-
In
Schritt S32 von 8 wird der Zeitpunkt der Haupteinspritzung
der Kraftstoffeinspritzung verzögert,
und die Abgastemperatur wird durch den Verzögerungsvorgang erhöht. Bei
Schritt S32 wird jedoch, wie es in einem Detailablauf von 10 gezeigt
ist, in Schritt S32a die Haupteinspritzung verzögert, und die Abgastemperatur
wird durch den Verzögerungsvorgang
erhöht.
Im nächsten
Schritt S32b wird beurteilt, ob die Temperatur (Abgastemperatur) Te
am DPF-Eingang, die durch den ersten Temperatursensor 53 gemessen
wurde, eine vorbestimmte erste Zieltemperatur Te1 (beispielsweise
200 bis 250°C) überschreitet
oder nicht; ist dies nicht der Fall, wird die Verzögerungsmenge
der Haupteinspritzung der Kraftstoffeinspritzung in Schritt S32c
erhöht
und die Temperatur Te am DPF-Eingang wird auf einen Wert erhöht, der
gleich oder größer ist
als die erste Zieltemperatur Te1.
-
Wenn
die Temperatur Te am DPF-Eingang in Schritt S32b die vorbestimmte
erste Zieltemperatur Te1 überschreitet
und ein vorbestimmter erster Zeitwert t1 oder mehr abgelaufen ist,
wird mit Schritt S33 fortgefahren.
-
Eine
Vorheizung erfolgt durch Erhöhen
der Abgastemperatur, und der Oxidationskatalysator 3 wird
erwärmt.
Die Erhöhung
der Temperatur und die Aktivierung des Katalysators verhindern die
Erzeugung von weißem
Rauch durch die Nacheinspritzung.
-
Es
versteht sich, daß die
verzögerte
Durchführung
der Haupteinspritzung bis zur Beendigung des Betriebs im Regenerationsmodus
beibehalten wird.
-
[Zweite Stufe der Temperaturerhöhung: der
Beginn der PM-Verbrennung]
-
Zusätzlich wird
in Schritt S33 von 8 eine Nacheinspritzung durchgeführt, und
eine festgelegte Menge an Kraftstoff wird nacheingespritzt. Weiterhin wird
die Abgastemperatur erhöht,
bis die Temperatur Te am DPF-Eingang eine zweite Zieltemperatur
Te2 erreicht. Die zweite Zieltemperatur Te2 ist eine Temperatur,
die eine Verbrennung von PM erlaubt, wie in 15 gezeigt,
und die um eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 50°C) höher ist
als die Temperatur Tb am DPF-Eingang
am Gleichgewichtspunkt und im Bereich von etwa 250°C bis 350°C liegt.
-
In
Schritt S33 wird, wie in einem Detailablauf von 11 gezeigt
ist, in Schritt S33a eine Nacheinspritzung einer festgelegten Menge
durchgeführt, und
weiterhin wird die Temperatur Te am DPF-Eingang auf die zweite Zieltemperatur
Te2 erhöht.
Im nachfolgenden Schritt S33b wird der Zeitpunkt der Nacheinspritzung
gesteuert, bis der Abgasdruck Pe (oder die Druckdifferenz ΔPe) einen
vorbestimmten zweiten Abgastemperaturwert Pe2b (oder eine zweite
Druckdifferenz ΔPe2)
erreicht oder kleiner wird, und die zweite Zieltemperatur Te2 wird
beibehalten. Sie kann auch durch Steuern der Einspritzmenge aufrechterhalten
werden.
-
Der
Abgasdruck Pe ist ein Abgasdruckwert, der von dem ersten Abgasdrucksensor 51 an
der Abgaseinlaßseite
des Oxidationskatalysators 3 gemessen wird, und die Druckdifferenz ΔPe ist die
Differenz ΔPe
= Pe – Peb
zwischen dem Abgasdruck Pe, gemessen durch den ersten Abgas drucksensor 51,
und dem Abgasdruck Peb, gemessen durch den zweiten Abgasdrucksensor 52 an
der Abgasauslaßseite
des Filters mit Katalysator 4.
-
In
Schritt S33c wird dann entweder beurteilt, ob der Abgasdruck Pe
(oder die Druckdifferenz ΔPe) den
vorbestimmten zweiten Abgasdruckwert Pe2 (oder die zweite Druckdifferenz ΔPe2) erreicht
oder kleiner wird, oder die zweite Zieltemperatur Te2 wird für einen
vorbestimmten zweiten Zeitwert t2 (beispielsweise 300 s) aufrechterhalten.
Wenn irgendeines davon zutrifft, wird mit Schritt S34 fortgefahren, und
wenn keines zutrifft, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S33b.
-
Danach
wird die Temperatur des Filters mit Katalysator 4 erhöht, um die
Verbrennung von PM zu starten.
-
Dann
kann der Beginn der Verbrennung von PM dadurch bestätigt werden,
daß der
Abgasdruck Pe (oder die Druckdifferenz ΔPe) den vorbestimmten zweiten
Abgasdruckwert Pe2 (oder die zweite Druckdifferenz ΔPe2) erreicht
oder kleiner wird.
-
[Dritte Stufe der Temperaturerhöhung: die
Verbrennung von PM]
-
Im
nächsten
Schritt S34 in 8 wird die Einspritzmenge der
Nacheinspritzung erhöht,
die Abgastemperatur wird erhöht
und so gesteuert, daß sie für die Verbrennung
von PM angemessen ist, d.h. so, daß die Temperatur Te am DPF-Eingang
eine dritte Zieltemperatur Te3 wird, die höher ist als die zweite Zieltemperatur
Te2. Die dritte Zieltemperatur Te3 ist eine Temperatur, die um eine
vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 150°C) höher ist als die Temperatur
Tb am DPF-Eingang am Gleichgewichtspunkt und im Bereich von etwa
350°C bis
500°C liegt.
-
In
Schritt S34, wie er in einem Detailablauf von 12 gezeigt
ist, wird die Einspritzmenge der Nacheinspritzung in Schritt S34a
erhöht.
Im nächsten Schritt
S34b wird die Einspritzmenge der Nacheinspritzung gesteuert, bis
der Abgasdruck Pe (oder die Druckdifferenz ΔPe) einen vorbestimmten dritten
Abgasdruckwert Pe3 (oder eine dritte Druckdifferenz ΔPe3) erreicht
oder kleiner wird, und die dritte Zieltemperatur Te3 wird beibehalten.
-
Dann
wird in Schritt S34c entweder beurteilt, ob der Abgasdruck Pe (oder
die Druckdifferenz ΔPe) den
vorbestimmten dritten Abgasdruckwert Pe3 (oder die dritte Druckdifferenz ΔPe3) erreicht
oder kleiner wird, oder die dritte Zieltemperatur Te3 wird für einen
vorbestimmten dritten Zeitwert t3 (beispielsweise 600 s) aufrechterhalten.
Wenn irgendeines davon zutrifft, wird mit Schritt S35 fortgefahren,
und wenn keines davon zutrifft, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S34b.
-
In
Schritt S34 wird die Verbrennung von PM bei einer optimalen Temperatur
durchgeführt,
indem die Einspritzmenge der Nacheinspritzung gesteuert wird.
-
[Vierte Stufe der Temperaturerhöhung: Reinigung von
PM]
-
In
Schritt S35 in 8 wird die Einspritzmenge der
Nacheinspritzung weiter erhöht
und so gesteuert, daß die
Temperatur Te am DPF-Eingang eine vierte Zieltemperatur Te4 (beispielsweise
600°C) erreicht.
-
In
Schritt S35 wird, wie es in einem Detailablauf von 13 gezeigt
ist, die Einspritzmenge der Nacheinspritzung in Schritt S35a erhöht. Im nächsten Schritt
S35b wird die Einspritzmenge der Nacheinspritzung gesteuert, bis
der Abgasdruck Pe (oder die Druckdifferenz ΔPe) einen vorbestimmten vierten Abgasdruckwert
Pe4 (oder eine vierte Druckdifferenz ΔPe4) erreicht oder kleiner wird,
und die Temperatur Te am DPF-Eingang wird auf der vierten Zieltemperatur
Te4 aufrechterhalten.
-
In
Schritt S35c wird dann entweder beurteilt, ob der Abgasdruck Pe
(oder die Druckdifferenz ΔPe) den
vorbestimmten vierten Abgasdruckwert Pe4 (oder die vierte Druckdifferenz ΔPe4) erreicht
oder kleiner wird, oder die vierte Zieltemperatur Te4 wird für einen
vorbestimmten vierten Zeitwert t4 (beispielsweise 300 s) aufrechterhalten.
Wenn irgendeines davon zutrifft, wird mit Schritt S36 fortgefahren, und
wenn keines zutrifft, erfolgt eine Rückkehr zu Schritt S35b.
-
Durch
den Vorgang der Temperaturerhöhung soll
der in dem Filter eingefangene PM gereinigt werden.
-
[Beendigung des Betriebs
im Regenerationsmodus]
-
In
dem in 8 gezeigten Schritt S36 wird der Betrieb im Regenerationsmodus
beendet, die Kraftstoffeinspritzung wird auf den Normalwert zurückgesetzt,
und gleichzeitig wird der kumulativ berechnete PM-Wert PMs auf Null
zurückgesetzt.
-
Es
versteht sich, daß,
wenn der Abgasdruck Pe während
der Beendigung der Regeneration geprüft und gespeichert wird und
einen vorbestimmten Abgasdruckwert Pemax überschreitet, eine Warnleuchte
aufleuchtet, um den Fahrer darüber
zu informieren, daß der
Filter das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.
-
Zusätzlich wird
in den jeweiligen Stufen des vorgenannten Ablaufs die Temperatur
Te am DPF-Eingang überwacht,
und wenn sie einen Temperaturgrenzwert (Temax: beispielsweise 700°C) erreicht
oder diesen überschreitet,
wird die Nacheinspritzung ausgesetzt und gleichzeitig wird die Verzögerung der
Haupteinspritzung beendet, was den Betrieb im Regenerationsmodus
unterbricht. Dies erlaubt es, Schmelzschäden an dem Filter durch eine plötzliche
Temperaturerhöhung
aufgrund der Verbrennung von PM zu vermeiden.
-
Gleichzeitig
wird in dem Fall, in dem die Temperatur Teb von dem zweiten Temperatursensor 54 gemessen
wird, der an der Abgasauslaßseite
des Filters mit Katalysator 4 installiert ist, eine vorbestimmte Temperatur
erreicht oder überschreitet,
das Drehmoment automatisch verringert, oder es werden andere Motorbetriebsvorgänge ausgeführt, um
zu verhindern, daß der
Filter mit Katalysator 4 durch Schmelzen beschädigt wird.
-
In
dem Fall, daß der
Regenerationsvorgang unterbrochen wird, wird die verbleibende Menge
an PM, PMs', aus
dem Abgasdruck Pe' bei
der vorherigen Beendigung der Regeneration, dem Abgasdruck Pe'' zu Beginn dieser Regeneration und dem
Abgasdruck Pe bei Unterbrechung der Regeneration abgeschätzt, und
die Menge PMs' an
verbleibendem PM wird zu Beginn der Integration des abgeschätzten Wertes
PMs an angesammeltem PM als Wert übernommen.
-
Weiterhin
wird das Verhältnis
zwischen dem ersten Abgasdruckwert Pemax, dem zweiten Abgasdruckwert
Pe2 (oder dem zweiten Druckdifferenzwert ΔPe2), dem dritten Abgasdruckwert
Pe3 (oder dem dritten Druckdifferenzwert ΔPe3) und dem vierten Abgasdruckwert
Pe4 (oder der vierten Druckdifferenz ΔPe4) in dieser Reihenfolge kleiner.
Kurz gesagt stehen sie in der folgenden Beziehung zueinander: Pemax > Pe2 > Pe3 > Pe4 (oder ΔPe2 > ΔPe3 ΔPe4).
-
Bei
dem Regenerationssteuerungsverfahren der sich kontinuierlich regenerierenden
DPF-Einheit der
zweiten Ausführungsform,
wie sie oben erwähnt wurde,
erfolgt die Regeneration des Filters mit Katalysator 4 in
einem zeitlichen Verlauf der Temperatur Te am DPF-Eingang, wie es
in 14 gezeigt und unten erwähnt wird.
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Wenn
sich PM während
eines Motorbetriebszustands wie normalem Fahren oder Leerlauf oder dergleichen
ansammelt, wird der Abschätzwert
PMs an angesammeltem PM größer als
ein vorbestimmter Beurteilungswert PMmax, oder der Abgasdruck Pe wird
größer als
der erste Abgasdruckwert Pemax, und durch die Beurteilung von Schritt
S21 in 8 erfolgt ein Wechsel in den Regenerationsmodus
von Schritt S30.
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Zum
Startzeitpunkt ts des Regenerationsmodus wird die AGR (Abgasrückführung) in
Schritt S31 reduziert, und gleichzeitig wird der Zeitpunkt der Haupteinspritzung
der Kraftstoffeinspritzung in Schritt S32 verzögert, und die Abgastemperatur
wird durch den Verzögerungsvorgang
erhöht.
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Wenn
darüber
hinaus die Temperatur Te am DPF-Eingang die erste Zieltemperatur
Te1 (etwa 200 bis 250°C) überschreitet,
wird in Schritt S33 die Nacheinspritzung ausgeführt, und eine festgelegte Menge
an Kraftstoff wird nacheingespritzt. Weiterhin wird die Temperatur
Te am DPF-Eingang
auf die zweite Zieltemperatur Te2 (etwa 350°C) erhöht, um die PM-Verbrennung zu
beginnen.
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Wenn
der Beginn der PM-Verbrennung dadurch bestätigt wird, daß der Abgasdruck
Pe (oder die Druckdifferenz ΔPe)
den zweiten vorbestimmten Abgasdruckwert Pe2 (oder die zweite Druckdifferenz ΔPe2) erreicht
oder kleiner wird, wird in Schritt S34 die Einspritzmenge der Nacheinspritzung
erhöht,
und die Temperatur Te am DPF-Eingang wird so gesteuert, daß die dritte
Zieltemperatur Te3 (etwa 500°C) aufrechterhalten
wird, so daß die
Abgastemperatur eine Temperatur erreicht, die für die PM-Verbrennung geeignet
ist, und die PM-Verbrennung wird bei einer Temperatur ausgeführt, die
für die
PM-Verbrennung optimal ist.
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Dann
wird die Verbrennung fast der gesamten Menge an angesammeltem PM
dadurch bestätigt,
daß Abgasdruckwert
Pe (oder die Druckdifferenz ΔPe)
den vorbestimmten dritten Abgasdruckwert Pe3 (oder die dritte Druckdifferenz ΔPe3) erreicht
oder kleiner wird, und in Schritt S35 wird die Einspritzmenge der
Nacheinspritzung weiter erhöht,
um den von dem Filter eingefangenen PM zu reinigen.
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Dann
wird die Beendigung der PM-Verbrennung dadurch bestätigt, daß der Abgasdruck
Pe (oder die Druckdifferenz ΔPe)
den vorbestimmten vierten Abgasdruckwert Pe4 (oder die vierte Druckdifferenz ΔPe4) erreicht
oder kleiner wird, und in Schritt S36 wird der Betrieb im Regenerationsmodus beendet,
die Kraftstoffeinspritzung wird auf den Normalwert zurückgesetzt,
und gleichzeitig wird der kumulativ berechnete Wert von PM, PMs,
auf Null zurückgesetzt.
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Der
Filter mit Katalysator 4 wird durch die Abfolge der Regenerationssteuerung
regeneriert.
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Gemäß der vorgenannten
sich kontinuierlich regenerierenden Dieselpartikelfilter- (DPF-)
Einheit und dem Verfahren zur Steuerung der Regeneration derselben
sind die folgenden Effekte zu erwarten.
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Der
aufstromig zu dem sich kontinuierlich regenerierenden Filter mit
Katalysator angeordnete Oxidationskatalysator kann Kohlenmonoxid
(CO) und unverbrannten Kraftstoff (HC) und dergleichen im Abgas
verbrennen, um die Temperatur des in den Filter mit Katalysator
einströmenden
Abgases zu erhöhen.
Daher kann die Temperatur des Filters mit Katalysator sogar bei
einem Motorbetriebszustand mit einer relativ niedrigen Abgastemperatur
steigen, was es erlaubt, den eingefangenen Feinstaub (den PM) zu
verbrennen und zu entfernen.
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Im
normalen Betrieb während
eines Betriebszustands des Motors mit geringem Drehmoment, geringer
Umdrehungsgeschwindigkeit oder dergleichen, bei dem eingefangener
Feinstaub nicht verbrannt und entfernt wird, kann der PM verbrannt und
entfernt werden, indem die Abgastemperatur durch Verzögern des
Zeitpunkts der Haupteinspritzung der Kraftstoffeinspritzung und
der Nacheinspritzung erhöht
wird.
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Folglich
setzt sich der Filter mit Katalysator selbst während eines längeren Leerlaufbetriebs,
eines Betriebs bei geringer Geschwindigkeit oder irgendeines anderen
Betriebszustands eines Motors mit geringem Drehmoment, geringer
Umdrehungszahl oder dergleichen, bei denen eingefangener Feinstaub
nicht verbrannt und nicht entfernt wird, nicht zu, was es erlaubt,
kontinuierlich Feinstaub aus dem Abgas einzufangen.
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Andererseits
kann, da die Verbrennung von Feinstaub durch Steuern der Abgastemperatur
durch Verzögern
des Zeitpunkts der Haupteinspritzung oder der Nacheinspritzung der
Kraftstoffeinspritzung und ohne die Verwendung einer Heizeinrichtung
gesteuert werden kann, die Kraftstoffeinspritzung durch eine bereits
installierte Einheit zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden.
Daher wird es unnötig,
zusätzlich
eine Heizeinrichtung zum Heizen, eine Energieversorgung oder andere
neue Einrichtungen oder neue Steuereinheiten zu installieren, was
es erlaubt, die Einheit kompakt zu machen.
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Zusätzlich wird
die Temperatur des in den Filter mit Katalysator einströmenden Abgases
in zwei (2) Stufen oder in mehreren Stufen erhöht, was
es erlaubt, einen plötzlichen
Temperaturanstieg zu verhindern, der durch eine plötzliche
Verbrennung von abgelagertem PM in Form einer Kettenreaktion hervorgerufen
wird, und eine Beschädigung
des Filters mit Katalysator durch Schmelzen zu vermeiden.
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Darüber hinaus
wird der Betrieb im Regenerationsmodus auf Basis des durch Berechnung
abgeschätzten
Wertes an angesammeltem PM gestartet, und der Regenerationsvorgang
des Filters mit Katalysator kann mit einer optimalen Zeitplanung
durchgeführt
werden. Somit kann Feinstaub in effizienter Weise eingefangen, verbrannt
und entfernt werden, wobei gleichzeitig eine Verschlechterung der
Kraftstoffeffizienz verhindert wird.
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Darüber hinaus
findet durch die Erhöhung der
Abgastemperatur ein Vorheizen statt, und der Oxidationskatalysator
ist vorgeheizt, wenn der Betrieb im Regenerationsmodus beginnt,
und dann wird die Nacheinspritzung durchgeführt, was die Bildung von weißem Rauch
verhindert, der ansonsten oft beim Start der Regeneration erzeugt
wird.