DE60210528T2 - Dieselpartikelfiltereinheit und Steuerungsverfahren zum Regenerieren derselben - Google Patents

Dieselpartikelfiltereinheit und Steuerungsverfahren zum Regenerieren derselben Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Primäre Faktoren, die diese DPF zusetzen bzw. verstopfen, beinhalten neben Smog und dergleichen unverbrannte Komponenten des Kraftstoffs und Asche von verbranntem Schmieröl.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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".
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Feinstaub kann somit in wirksamer Weise eingefangen, verbrannt und entfernt werden, wobei gleichzeitig eine Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz verhindert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm des Aufbaus der Dieselpartikelfiltereinheit, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
  • 2 ist ein Flußdiagramm, das einen Ablauf der Beurteilung des Startzeitpunkts für die Regeneration der Dieselpartikelfiltereinheit von 1 zeigt,
  • 3 ist ein Flußdiagramm, das einen korrigierten Ablauf der Beurteilung des Abgasdruckwertes zeigt,
  • 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,
  • 5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem abgeschätzten Wert an angesammelter Asche und dem Abgasdruckkoeffizienten zeigt,
  • 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,
  • 7 ist ein Diagramm des Aufbaus der sich kontinuierlich regenerierenden Dieselpartikelfiltereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 8 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Regeneration der sich kontinuierlich regenerierenden Dieselpartikelfiltereinheit der in 7 gezeigten Ausführungsform zeigt,
  • 9 ist ein Flußdiagramm zur Berechnung der Abschätzung des geschätzten Wertes an angesammeltem PM,
  • 10 ist ein Flußdiagramm einer ersten Stufe der Temperaturerhöhung, bei der durch die Verzögerung der Haupteinspritzung der Kraftstoffeinspritzung ein Vorheizen erfolgt,
  • 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,
  • 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,
  • 13 ist ein Flußdiagramm einer vierten Stufe der Temperaturerhöhung, bei der PM durch eine weitere Erhöhung der nacheingespritzten Menge an Kraftstoff gereinigt wird,
  • 14 ist ein Zeitablaufdiagramm, das chronologisch die Entwicklung der Temperatur am Eingang des DPF beim Betrieb im Regenerationsmodus zeigt,
  • 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,
  • 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
  • 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.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nun wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Dieselpartikelfiltereinheit (im folgenden DPF-Einheit) beschrieben, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Als nächstes wird ein Regenerationssteuerungsverfahren in der DPF-Einheit 1 des vorgenannten Aufbaus beschrieben, das in Kombination mit der Erfindung verwendet werden kann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Als nächstes wird ein Regenerationssteuerungsverfahren in der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Einheit 1A der vorgenannten Ausführungsform beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Filter mit Katalysator 4 wird durch die Abfolge der Regenerationssteuerung regeneriert.
  • Gemäß der vorgenannten sich kontinuierlich regenerierenden Dieselpartikelfilter- (DPF-) Einheit und dem Verfahren zur Steuerung der Regeneration derselben sind die folgenden Effekte zu erwarten.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (4)

  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.
  2. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerationssteuerungsvorrichtung (50) während der Kraftstoffnacheinspritzung die Temperatur des Abgases des Motors (E) mittels einer Steigerung der Einspritzmenge der Kraftstoffnacheinspritzung, wenn die Temperatur (Te) des in den mit einem Katalysator versehenen Filter (4) einströmenden Abgases (G) eine vorbestimmte zweite Zieltemperatur (Te2) erreicht hat, durch Nacheinspritzen einer gegebenen Menge an Kraftstoff weiter erhöht.
  3. Regenerationssteuerungsverfahren für eine Dieselpartikelfiltereinheit (1a) vom sich kontinuierlich regenerierenden Typ, welche einen mit einem Katalysator versehenen Filter (4) für das Ein fangen 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 verbrennen 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 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.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Vorgangs der Kraftstoffnacheinspritzung, wenn die Temperatur (Te) des in den mit einem Katalysator versehenen Filter (4) einströmenden Abgases (G) mittels Nacheinspritzung einer gegebenen Kraftstoffmenge eine vorbestimmte zweite Zieltemperatur (Te2) erreicht hat, die Temperatur des Abgases des Motors (E) durch Steigern der bei der Kraftstoffnacheinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge weiter erhöht wird.
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