DE60301426T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Regenerierung eines Partikelfilters im Abgassystem einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Regenerierung eines Partikelfilters im Abgassystem einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Regeneration eines Partikelfilters, der in einem Abgaskanal angeordnet ist, die Partikel aus einem Abgas in einem Dieselmotor und dergleichen entfernt.
  • Zugehörige Technik der Erfindung
  • Es ist ein Partikelfilter bekannt, der Partikel aus einem Abgas in einem Dieselmotor entfernt. Der Partikelfilter ist unbedingt für die Beseitigung abgelagerter Partikel für die Regeneration desselben, bevor die Partikel übermäßig abgelagert werden, erforderlich. Das Entfernen der Partikel wird im Wesentlichen durch Verbrennen der Partikel ausgeführt.
  • Eine Japanese Unexamined Patent Publication No. 05-312022 zeigt, dass ein Startpunkt von dem Regenerierungszeitpunkt des Partikelfilters in Anbetracht einer Menge von unverbrannten Partikeln in dem Partikelfilter vorgenommen wird, nachdem der Partikelfilter vorher regeneriert worden ist.
  • In dieser Veröffentlichung wird die unverbrannte, verbleibende Menge von Partikeln durch eine fuzzy-Theorie auf der Grundlage des Filtertemperatur-Erfassungssignals von dem Temperatursensor, angeordnet jeweils in einer Mitte und an einem Umfang der Partikelfilter, abgeschätzt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Grund, dass die unverbrannt verbleibende Menge der Partikel in die Überlegung beim Entscheiden eines Startpunktes der Regenerierungszeitdauer des Partikelfilters einbezogen wird, ist, dass ein optimaler Startpunkt der nächsten Regenerierungszeitdauer des Partikelfilters von den verbleibenden, unverbrannten Partikel abhängt. Da das Verbrennen der Partikel, die in dem Partikelfilter abgelagert werden, in der Form einer sich ausbreitenden Verbrennung vorangeht, gibt es einen Fall, in dem einige der abgelagerten Partikel, verursacht durch verschiedene Bedingungen während deren Verbrennung, nicht verbrennen und zurückbleiben.
  • Jedoch ist in dieser früheren Technologie eine Mehrzahl von Parametern (eine Mittelpunktstemperatur und eine Umfangstemperatur des Partikelfilters) für das Abschätzen einer Menge der unverbrannten, zurückbleibenden Partikel notwendig und eine Kostenerhöhung durch beigefügte Temperatursensoren kann nicht vermieden werden. Außerdem macht die Anwendung der fuzzy-Theorie die Logik komplizierter.
  • Die vorliegende Erfindung schätzt einfach eine Partikelablagerungsmenge in einem Partikelfilter während der gesamten Motorbetriebsdauer ab, die eine Regenerierungszeitdauer des Partikelfilters und eine gewöhnliche Zeitdauer, die anders als die Regenerierungszeitdauer derselben ist, enthält, und regeneriert den Partikelfilter für eine richtige Zeitdauer.
  • Demzufolge schätzt die Erfindung eine abgelagerte Partikelmenge ab, wenn der Partikelfilter startet, um regeneriert zu werden, und diese Ablagerungsmenge bei dem Regenerierungsstart wird als ein Parameter für das Abschätzen der Ablagerungsmenge der Partikel, die sich während der Regenerierung des Partikelfilters vermindern, verwendet.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Vorrichtung für das Regenerieren des Partikelfilters in einem Auslasskanal für eine Brennkraftmaschine vor.
  • Die Vorrichtung weist einen Partikelfilter auf, die die Partikel aus dem Abgas entfernt, und eine Steuerung, die ein Verfahren ausführt, die den Partikelfilter durch Entfernen der in dem Partikelfilter abgelagerten Partikel regeneriert.
  • Die Steuerung schätzt eine Menge der in dem Partikelfilter abgelagerten Partikel während einer Zeitdauer, die anders als die Regenerierungszeitdauer ist, ab und bestimmt, ob oder nicht der Partikelfilter in einem Zustand für die Regenerierung desselben auf der Grundlage des abgeschätzten Menge ist.
  • Wenn die Steuerung bestimmt, dass der Partikelfilter in einem Zustand für die Regenerierung ist, beginnen die in dem Partikelfilter abgelagerten Partikel, um für die Regenerierung des Partikelfilters verbrannt zu werden, ebenso wie die abgelagerte Partikelmenge zu der Zeit als eine Ablagerungsmenge bei einem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer festgelegt wird, und die Ablagerungsmenge der Partikel, die sich während der Regenerierung des Partikelfilters vermindert, wird anhand der festgelegten Ablagerungsmenge bei einem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer des Partikelfilters abgeschätzt.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren der Regenerierung eines Partikelfilters vor, der in einem Abgaskanal für eine Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Verfahren schätzt eine Menge von abgelagerten Partikeln während einer gewöhnlichen Zeitdauer, die anders als eine Regenerierungszeitdauer des Partikelfilters ist, ein und bestimmt, ob oder nicht der Partikelfilter in dem Zustand der Regenerierung ist.
  • Wenn es bestimmt wird, dass der Partikelfilter in einem Zustand für die Regenerierung ist, beginnen die in dem Partikelfilter abgelagerten Partikel, um verbrannt zu werden, und die abgelagerte Ablagerungsmenge zu der Zeit wird als die Ablagerungsmenge bei einem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer festgelegt und eine Ablagerungsmenge der Partikel, die sich während der Regenerierung des Partikelfilters vermindert, wird auf der Grundlage der festgelegten Ablagerungsmenge bei dem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer des Partikelfilters festgelegt.
  • Diese und andere Aspekte und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden.
  • Kurze Erläuterung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Konstruktionsansicht eines Dieselmotors mit einer Vorrichtung eines Ausführungsbeispieles entsprechend der Erfindung.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm für die Regenerierung eines Partikelfilters des Ausführungsbeispieles.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm für das Festlegen einer Kraftstoffeinspritzmenge.
  • 4 ist ein Plan, der für das Festlegen einer Basis-Kraftstoffeinspritzmenge verwendet wird.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm für das Abschätzen einer Ablagerungsmenge von Partikeln.
  • 6 ist ein Plan, der für das Abschätzen eines Verminderungswertes und eines Erhöhungswertes der Ablagerungsmenge verwendet wird.
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm für das Festlegen eines Grenzwertniveaus.
  • 8 ist ein Plan, der für das Festlegen eines Grenzwertniveaus verwendet wird.
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm für das Festlegen einer Ablagerungsmenge der Partikel bei einem Startpunkt der Regenerierung des Partikelfilters.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm für das Festlegen einer Ablagerungsmenge der Partikel bei einem Endpunkt der Regenerierung des Partikelfilters.
  • 11 ist ein Zeitschaubild, das die Veränderungen der Ablagerungsmenge der Partikel zeigt.
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm eines Ablaufs für das Festlegen eines Grenzwertniveaus eines anderen Ausführungsbeispieles der Erfindung.
  • 13 ist ein Plan, der für das Festlegen des Grenzwertniveaus in dem Ablauf verwendet wird.
  • Ausführliche Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Wie in der 1 gezeigt, ist ein Dieselmotor (nachstehend als Motor 1 bezeichnet), der eine Vorrichtung eines Ausführungsbeispieles entsprechend der Erfindung enthält, mit einem NOx-Speicherkatalysator 2 und einem Diesel-Partikelfilter 3 (nachstehend als DPF bezeichnet) als ein Partikelfilter versehen.
  • Der NOx-Speicherkatalysator 2, der stromauf des DPF 3 positioniert ist, speichert Stickoxide (nachstehend als NOx bezeichnet) in dem Abgas, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist und entfernt sie aus dem Abgas.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett wird, gibt der NOx-Speicherkatalysator 2 das gespeicherte NOx frei. Der DPF 3 ist aus einer wabenförmigen Form, wie z. B. einer fein-porösen Keramik, gebildet. Der DPF 3 ist aus waben-nestförmigen Kanälen eines Einlass und eines Auslass gebildet, die abwechselnd geschlossen sind und das Abgas filtern und Partikel, die aus dem Motor 1 emittiert werden, speichern können. Eine Kanalwand des DPF 3 ist mit einer Schicht überzogen, die eine Katalysatorkomponente, ein Katalysatoroxid für das Reinigen von Kohlenwasserstoff, Kohlenstoffoxid und dergleichen hat.
  • An dem Einlasskanal 11, mit einem Motorkörper verbunden, befindet sich ein Luftfilter (nicht gezeigt) in einem Einleitungsabschnitt desselben, der Staub in der Einlassluft entfernt. Ein Luftströmungsmesser 31 vom Hitzdrahttyp ist unmittelbar stromab des Luftfilters angeordnet.
  • Eine Einlassluftmenge wird durch den Luftströmungsmesser 31 erfasst. Ein Einlassluft-Erfassungssignal von dem Luftströmungsmesser 31 wird in die Motorsteuerung 21 (nachstehend als die ECU bezeichnet) eingegeben. Ein Katalysatortemperatur-Erfassungssignal von dem Temperatursensor 32, angeordnet an dem NOx-Speicherkatalysator 2, ein Kurbelwinkel-Positionserfassungssignal von einem Kurbelwinkelsensor 33, ein Beschleunigerpedal-Öffnungswinkelerfassungssignal von einem Beschleunigersensor 34, und ein Wassertemperatur-Erfassungssignal von einem Wassertemperatursensor 35, das anders als das Einlassluft-Erfassungssignal ist, werden in die ECU 21 eingegeben.
  • Die ECU 21 berechnet eine Motordrehzahl Ne auf der Grundlage des Kurbelwinkel-Positionserfassungssignals. Ein Kompressorabschnitt 12a eines Turboladers 12 mit variabler Düse ist in dem Einlasskanal 11 angeordnet und die Einlassluft, die durch den Luftströmungsmesser 31 hindurchgeht, wird verdichtet und ausgesendet. Die unter Druck stehende Einlassluft wird in einem Verteilerabschnitt in jeden Zylinder verteilt.
  • In dem Motor 1 ist ein Drosselventil 14 unmittelbar stromauf eines Speichertanks 13 angeordnet, wobei ein Druck von ihm durch das Drosselventil 14 negativ sein kann. Das Drosselventil 14 öffnet oder schließt durch einen Betätiger, wie z. B. einem Schrittmotor, der auf der Grundlage eines Steuersignales von der ECU 21 aktiviert wird.
  • Ein Einspritzer 15 ist an dem Motorkörper für die Kraftstoffeinspritzung angeordnet, wobei der Einspritzer 15 zu einer oberen Seite und einer wesentlichen Mitte einer Brennkammer in jedem Zylinder ausgesetzt ist. Der Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffpumpe auf einen bestimmten Druck gebracht und wird zu jedem Einspritzer 15 über eine gemeinsame Schiene 16 zugeführt.
  • Der Einspritzer 15 arbeitet, um zu einem bestimmten Zeitpunkt auf der Grundlage eines Steuersignales von der ECU 21 offen zu sein, und spritzt eine bestimmte Kraftstoffmenge direkt in den Zylinder ein. Ein Turbinenabschnitt 12b des Turboladers 12 ist an einem Auslasskanal 17 angeordnet.
  • Ein Turbinenrad des Turbinenabschnittes 12b und ein Verdichterrad des Kompressorabschnittes 12a werden durch eine Welle gemeinsam befestigt. Die Abgasströmung in dem Turbinenabschnitt 12b dreht das Turbinenrad, um dadurch das Verdichterrad zu drehen.
  • Der Auslasskanal 17 ist mit einem Speichertank 13 stromauf des Turbinenabschnittes 12b, sowie stromab eines Aufeinandertreffpunktes mit einem Verteilerabschnitt verbunden und bildet einen Kanal 18 für eine Abgasrezirkulation (nachstehend als EGR bezeichnet).
  • Ein Steuerventil 19 ist in dem EGR-Kanal 18 angeordnet, so dass eine rezirkulierte Abgasmenge eingestellt werden kann. Das Abgas, das durch den Turbinenabschnitt 12b hindurchgeht, wird durch den NOx-Speicherkatalysator 2 und den DPF 3 in die Luft abgegeben.
  • Zu dieser Zeit werden die Partikel aus dem Abgas durch den DPF 3 entfernt, aber wenn die Partikel in dem DPF 3 übermäßig abgelagert werden, wird ein Zusetzen des DPF 3 verursacht, um eine Motorleistung zu verschlechtern. Demzufolge werden die in dem DPF 3 abgelagerten Partikel periodisch entfernt, um dadurch den DPF 3 zu regenerieren.
  • Der Regenerierungsvorgang des DPF 3 entsprechend des Ausführungsbeispieles wird in Bezug auf ein Ablaufdiagramm erläutert. Der Schritt 1 (nachstehend als S bezeichnet) in der 2, der ein Ablaufdiagramm des DPF-Regenerierungs-Vorgangsablaufs zeigt, liest zu diesem Zeitpunkt eine Partikel-Ablagerungsmenge Spm, eine Motordrehzahl Ne und eine Kraftstoffeinspritzmenge Qf.
  • Die Partikel-Ablagerungsmenge Spm wird in einem Partikel-Ablagerungsmengen-Abschätzablauf abgeschätzt, was später beschrieben wird.
  • In der 3, die einen Kraftstoffeinspritzmengen-Festlegungsablauf zeigt, werden in S101 die Motordrehzahl Ne und der Beschleuniger-Öffnungswinkel Cl gelesen und in dem Schritt S102 wird ein Basis-Einspritzmenge Mqrdrv auf der Grundlage der gelesenen Ne und Cl berechnet.
  • Mqrdv wird aus einem in der 4 gezeigten Plan abgeleitet und bestimmt und wird größer, wie Cl größer wird. In Bezug auf ein bestimmtes Cl wird Mqrdv kleiner, wie Ne größer wird. In dem Schritt S103 wird Mqrdv auf der Grundlage der Wassertemperatur usw. korrigiert und das korrigierte Ergebnis wird als die Kraftstoffeinspritzmenge Qf festgelegt.
  • In dem Schritt S2 von 2 wird bestimmt, ob oder nicht, die Motordrehzahl Ne innerhalb eines bestimmten Bereiches ist, der durch einen unteren Grenzwert Ne regL und einem oberen Grenzwert Ne regH bestimmt wird. Wenn es bestimmt wird, dass die Motordrehzahl Ne innerhalb des Bereiches ist, geht der Vorgang zu S3 und wenn sie nicht innerhalb des Bereiches ist, kehrt der Ablauf zurück. Diese S2 und S3 sind Schritte, in denen es bestimmt wird, ob oder nicht der Motor 1 in einem Motorbetriebszustand ist, bei dem DPF 3 regeneriert werden kann.
  • In S4 werden ein Grenzwertniveau Spm SLH für das Bestimmen, ob es Zeit ist den DPF 3 zu beginnen, und ein Grenzwertniveau Spm SLL, um dem Regenerierungsvorgang zu beenden, berechnet. Diese Grenzwertniveaus Spm SLH und Spm SLL werden in einem Grenzwertniveau-Festlegungsablauf berechnet, was später beschrieben wird.
  • SpmSHL entspricht einem ersten bestimmten Wert und Spm SLL entspricht einem zweiten bestimmten Wert.
  • In S5 wird es bestimmt, ob oder nicht ein Zeichen Freg-Wert 0 ist. Das Zeichen Freg ist ein Zeichen für das Bestimmen, ob oder nicht DPF 3 in einer Regenerierungszeitdauer ist und ein Wert 1 wird in dem Zeichen Freg in der Regenerierungszeitdauer und ein Wert 0 in dem anderen Vorgang ersetzt. Wenn es entschieden wird, dass das Zeichen Freg 0 ist, geht der Vorgang zu S6.
  • Wenn es bestimmt wird, dass das Zeichen Freg nicht 0 ist, geht der Vorgang zu S8. In S6 wird es bestimmt, ob oder nicht die Partikel-Ablagerungsmenge das Grenzwertniveau Spm SLH überschreitet. Wenn es bestimmt wird, dass es so ist, geht der Vorgang zu S7. Wenn das Grenzwertniveau Spm SLH nicht überschritten wird, geht der Vorgang zurück. In S7 wird es bestimmt, dass die Partikel, die abgelagert sind, eine Erlaubnismenge von DPF 3 überschreiten und es Zeit ist, den DPF 3 zu regenerieren. Dann wird ein wert 1 in dem Zeichen Freg ersetzt und der Vorgang geht zurück.
  • Wenn andererseits bestimmt wird, dass das Zeichen Freg nicht 0 ist und DPF 3 in dem Regenerierungsvorgang ist, geht der Vorgang zu S8, wobei es bestimmt wird, ob oder nicht die Partikel-Ablagerungsmenge unter das Grenzwertniveau Spm SLL kommt. Wenn es entschieden wird, dass die Partikel-Ablagerungsmenge unter dem Grenzwertniveau Spm SLL ist, geht der Vorgang zurück.
  • In SO wird bestimmt, dass der Vorgang der Partikel, die in dem DPF 3 abgelagert werden, regeneriert worden ist. Dann wird der Wert 0 in dem Zeichen Freg ersetzt und der Ablauf kehrt zurück. Hierin wird bestimmt, ob oder nicht die Regenerierung des Partikelfilters beendet werden kann, was auf der Grundlage nicht auf begrenzt auf die abgeschätzte Partikel-Ablagerungsmenge, die sich auf einen vorbestimmten Wert vermindert, erfolgen kann, sondern auf der Grundlage einer vergangenen Zeit von dem bestimmen, dass es Zeit ist, den Partikelfilter in S7 zu regenerieren. Als nächstes wird ein Partikel-Ablagerungsmengen-Abschätzungsablauf erläutert.
  • In der 5, die ein Ablaufdiagramm des Programms zeigt, wird ein Zeichen Freg in S11 gelesen. In S12 wird es bestimmt, ob oder nicht ein Wert des Zeichens Freg 0 ist. wenn es bestimmt wird, dass das Zeichen Freg 1 ist, geht der Vorgang zu S13. Wenn es bestimmt wird, dass das Zeichen Freg 0 ist, geht das Verfahren zu S15.
  • In S13 wird die Ablagerungsmenge Spmi, abgeschätzt bei einem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer von DPF 3, gelesen. Die Ablagerungsmenge Spmi wird in einem Ablagerungsmengen-Festlegungsprogramm bei dem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer festgelegt. Da die abgelagerten Partikel aus dem DPF 3 während der Regenerierungszeitdauer entfernt werden, vermindert sich die Partikel-Ablagerungsmenge Spm von dem Spmi allmählich.
  • In S14 wird ein Ablagerungsmengen-Verminderungswert Dpm auf der Grundlage der Ablagerungsmenge bei einem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer berechnet. Dpm, berechnet während der Regenerierungszeitdauer, ist eine Verminderungsmenge der Partikel-Ablagerungsmenge pro Zeiteinheit und wird festgelegt als ein größerer Wert, wenn Spmi größer ist, wie in der 6(a) gezeigt. Hierin ist Dpm ein minus-Wert.
  • Wenn anderseits in dem Schritt S12 bestimmt wird, dass das Zeichen Freg 0 ist, geht der Vorgang zu S15, in dem eine Motordrehzahl Ne und eine Kraftstoffeinspritzmenge Qf als eine Motorbetriebsbedingung gelesen werden. Da die Partikel in dem DPF 3 abgelagert werden, erhöht sich die Ablagerungsmenge Spm desselben allmählich.
  • In dem Schritt S16 wird ein Ablagerungsmengen-Erhöhungswert Dpm auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Qf gelesen. Dpm, berechnet bei einer gewöhnlichen Zeitdauer, die anders als die Regenerierungszeitdauer ist, ist eine Erhöhungsmenge der Partikelablagerungsmenge pro Zeitzeinheit und wird festgelegt, wenn ein größerer Wert als Ne höher und Qf größer ist.
  • In S17 wird Spm bei der momentanen Zeit durch Addieren der Veränderungsmenge pro Zeiteinheit Dpm abgeschätzt, zu der Partikel-Ablagerungsmenge Spm, abgeschätzt, wenn dieses Programm vorher ausgeführt worden ist (Spm = Spm + Dpm × Δt: Δt: Berechnungszyklus). In S18 wird die Partikel-Ablagerungsmenge innerhalb eines vorbestimmten Bereiches begrenzt. Wenn Spm einen oberen grenzwert SPMH überschreitet, wird Spm als SPMH festgelegt. Wenn Spm unter einem unteren grenzwert SPML ist, wird Spm als SPML festgelegt. Das abgeschätzte Spm wird jedes Mal gespeichert.
  • Ein Grenzwertniveau-Festlegungsprogramm wird erläutert. In der 7, die ein Ablaufdiagramm des Programms zeigt, werden eine Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Qf als die Motorbetriebsbedingung, und eine Ablagerungsmenge an einem Endpunkt der Regenerierungszeitdauer Spme gelesen. Spme ist die Partikel-Ablagerungsmenge, die als unverbrannt abgeschätzt wird, nachdem der DPF 3 regeneriert worden ist und wird als ein Ablagerungsmengen-Festlegungsprogramm bei dem Endpunkt des Endpunktes des Regenerierungsvorgangs erläutert, was später beschrieben wird.
  • In S22 wird ein Produkt von Ne und Qf als ein Grenzwertniveau-Festlegungsindex Spmjdg festgelegt, der aus einem Plan, bestimmt aus der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Qf, abgeleitet werden kann. In S23 wird ein Grenzwertniveau Spm SLH berechnet. Spm SLH wird aus einem Plan wiedergeholt, der durch den Festlegungsindex Spmjdg und die Ablagerungsmenge an dem Endpunkt Spme bestimmt wird, wie in der 8(a) gezeigt ist. Spm SLH wird als ein kleinerer Wert festgelegt, wie Spmjdg größer wird, nämlich wenn die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Qf größer sind. Spm SLH wird als ein kleinerer Wert festgelegt, wie Spme größer ist.
  • In S24 wird das Grenzwertniveau Spm SLL berechnet. Spm SLL wird aus einem Plan wiedergeholt, der durch den Festlegungsindex Spmjdg und der Ablagerungsmenge an dem Endpunkt Spme gebildet wird, wie in der 8(b) gezeigt ist. Spm SLL wird im Verhältnis zu Spmjdg und Spme in demselben Weise wie Spm SLH festgelegt und wenn diese Parameter Spmjdg und Spme konstant sind, wird Spm SLL als ein kleinerer Wert als Spm SLH (Spm SLL < Spm SLH) festgelegt.
  • Ein Ablagerungsmengen-Festlegungsprogramm bei dem Startpunkt wird erläutert.
  • In 9, die ein Ablaufdiagramm des Programms zeigt, werden in S31 das Zeichen Freg, das Zeichen Fregn-1 und die Partikel-Ablagerungsmenge Spm gelesen. Das Zeichen Fregn-1 ist das Zeichen Freg, das gelesen wird, wenn das Programm vorher ausgeführt wird. In S32 wird es bestimmt, ob oder nicht das Zeichen 1 ist und in S33 das Zeichen Fregn-1 gleich 0 ist. In diesen Schritten wird bestimmt, ob oder nicht der Vorgang in dem Zustand ist, unmittelbar nachdem es bestimmt ist, dass es Zeit ist den Partikelfilter zu regenerieren. Wenn es so ist, geht der Vorgang zu S34. wenn es nicht so ist, geht der Vorgang zu S35.
  • In S34 wird die Partikel-Ablagerungsmenge Spm bei der augenblicklichen zeit als die Ablagerungsmenge Spmi bei dem Startpunkt (Spmi = Spm) festgelegt. In S35 wird die an dem Startpunkt vorher festgelegte Ablagerungsmenge Spmi-1 als Spmi (Spmi = Spmi-1) festgelegt. Das Ablagerungsmenge-Festlegungsprogramm an dem Endpunkt wird erläutert.
  • In der 10, die ein Ablaufdiagramm eines Programms zeigt, werden das Zeichen Freg, das Zeichen Fregn-1 und die Partikel-Ablagerungsmenge Spm gelesen. In S42 und S43 wird es bestimmt, ob oder nicht der Vorgang in einem Zustand ist, unmittelbar nachdem bestimmt ist, dass der DPF 3 regeneriert worden ist. Wenn er in dem zustand ist, geht der Vorgang zu S44, und wenn er nicht in dem Zustand ist, geht der Vorgang zu S45.
  • In S44 wird die Partikel-Ablagerungsmenge Spm zu der augenblicklichen Zeit als die Ablagerungsmenge Spme an dem Endpunkt (Spme = Spm) festgelegt. In S45 wird die Ablagerungsmenge Spmen-1 an dem Endpunkt, die vorher festgelegt wird, als Spme (Spme = Spm en-1) festgelegt.
  • Ein Betrieb der ECU 21 wird auf der Grundlage einer Zeitdarstellung, wie in der 11 gezeigt, erläutert. Die ECU 21 legt das Grenzwertniveau Spm SLH, Spm SLL auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne, der Kraftstoffeinspritzmenge Qf und der Partikel-Ablagerungsmenge Spme, die bei dem Endpunkt der vorhergehenden Regenerierungszeitdauer der DPF 3 (S4) abgeschätzt wird, fest.
  • Bei der gewöhnlichen Zeitdauer schätzt die ECU 21 die Partikel-Ablagerungsmenge Spm auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung des Motors 1 ab. Spm wird nämlich durch das Integrieren des Ablagerungsmengen-Erhöhungswertes Dpm pro Zeiteinheit, bestimmt auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Qf (S16).
  • Wenn es durch das Erfassen, dass Spm ein Grenzwertniveau Spm SLH zu der Zeit ti überschreitet, bestimmt wird, dass es Zeit ist den DPF 3 zu regenerieren, wechselt das Zeichen Freg von 0 auf 1 und auch Spm wird in diesem Moment als die Partikel-Ablagerungsmenge Spm ibei dem Startpunkt (S7, S34) festgelegt. Die ECU führt ein Verfahren aus, das die abgelagerten Partikel für die Regenerierung des DPF 3 wie folgt verbrennt.
  • Die ECU 21 betätigt die Maschine 1 bei einem Modus des Anstiegs einer Abgastemperatur für das Oxidieren der Partikel mit Sauerstoff, die in dem Abgas, um sie zu verbrennen. Der Grund dafür ist, das Verbrennen der Partikel erfordert eine bestimmte hohe Temperatur des DPF 3 (eine Temperatur höher als 600 Grad), aber eine Abgastemperatur für einen Dieselmotor ist üblicherweise unter der Temperatur.
  • Bei diesem Modus wird eine Luftüberschussrate des Abgases durch weiteres Einspritzen von Kraftstoff nach der Kraftstoffeinspritzung für eine Motorausgangsleistung vermindert, so dass die Abgastemperatur erhöht wird. Oder die Abgastemperatur wird durch das Steuern des Drosselventils 14 oder des EGR-Ventiles 19 erhöht.
  • Wenn eine Temperatur des DPD3 eine bestimmte hohe Temperatur erreicht, ändert der Motormodus in einen Ausführungsmodus für die Regenerierung des DPF 3. Es wird nämlich mehr Sauerstoff durch erhöhen der Luftüberschussrate des Abgases zugeführt, um die in dem DPF 3 abgelagerten Partikel zu verbrennen und zu entfernen.
  • Die ECU 21 schätzt die Partikel-Ablagerungsmenge Spm ab, die während der Regenerierungszeitdauer derselben auf der Grundlage der Partikel-Ablagerungsmenge Spmi bei dem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer vermindert. Spm wird nämlich durch Vermindern des Ablagerungsmengen-Verminderungswertes Dpm pro Zeiteinheit, abgeschätzt auf der Grundlage der Spmi (S14), bestimmt
  • Wenn es bestimmt wird, dass DPF 3 regeneriert worden ist auf der Grundlage durch das Erfassen, dass Spm unter das Grenzwertniveau Spm SLL zu der Zeit t2 kommt, ändert sich das Zeichen Freg von 1 auf 0 und Spm wird in diesem Moment als die Partikel-Ablagerungsmenge an dem Endpunkt derselben (S9, S44) festgelegt.
  • Entsprechend einer Vorrichtung des Ausführungsbeispieles wird die folgende Wirkung erreicht. Zuerst kann die Partikel-Ablagerungsmenge Spm auf der Grundlage der Partikel-Ablagerungsmenge zu dem Startpunkt während der Regenerierungszeitdauer von dem DPF 3 einfach abgeschätzt werden. Demzufolge kann eine einfache Logik für das abschätzen verwendet werden, ohne einen speziellen Sensor zu verwenden.
  • Der Grund dafür, dass die Partikel-Ablagerungsmenge Spm auf der Grundlage der Ablagerungsmenge Spmi abgeschätzt werden kann ist, dass das Verbrennen der Partikel in dem DPF 3 in Abhängigkeit von Spmi vorangeht. Das Verbrennen der Partikel geht voran in der Form der Ausbreitung des Verbrennens und die Partikel-Ablagerungsmenge Spmi, die zu dem Startpunkt der Verbrennung abgelagert worden ist, vermindert sich danach durch das Verbrennen in einen Übergangszustand. In dem Übergangszeitraum wird die Verbrennungsgeschwindigkeit höher und Spm vermindert sich schneller, wenn Spmi größer ist (6).
  • Zweitens verändert sich das Grenzwertniveau Spm SLH für die Bestimmung des Regenerierungsstarts des DPF 3 entsprechend der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Qf und die Spm SLH verändert sich auf einen kleineren Wert, wenn diese Motordrehzahl Ne und diese Kraftstoffeinspritzmenge Qf größer sind.
  • Wie oben beschrieben ist eine Temperaturerhöhung des Abgases für die Regenerierung des DPF 3 erforderlich. Eine Abgastemperatur steigt proportional zu einer Motorausgangsleistung an und in einem Motorbetriebszustand, in dem die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Qf groß sind, ist die Temperatur des Abgases hoch. Demzufolge erfordert in solch einem Motorbetriebszustand die Regenerierung einen geringeren Anstiegsbetrag der Abgastemperatur. Und wenn Spm SLH als ein kleinerer Wert festgelegt wird, wird die Bestimmung des nächsten Regenerierungsstarts früher vorgenommen. Demzufolge kann die Regenerierung des DPF 3 bei der Temperaturerhöhung des Abgases, die klein bleibt und nicht so sehr eine Verschlechterung der Kraftstoffökonomie verursacht, bereitwillig ausgeführt werden.
  • Drittens verändert sich das Grenzwertniveau Spm SLH entsprechend der Partikel-Ablagerungsmenge Spme an dem Endpunkt und auf einen kleineren Wert, wenn Spme größer ist. Demzufolge kann die Abschätzungsgenauigkeit der Partikel-Ablagerungsmenge während der Regenerierung des DPF 3 beibehalten werden. unmittelbar nachdem die Regenerierung endet, werden die unverbrannten, verbleibenden Partikel ungleichförmig abgelagert. Wenn sich ein neues Partikel auf den unverbrannten, verbleibenden Partikeln ablagert, wird ein Ablagerungszustand des Partikels bei einem nächsten Startpunkt der Regenerierung ungleichförmig. Bei diesem ungleichförmigen Ablagerungszustand der Partikel verbrennen die Partikel nicht glatt wie festgelegt und die Abschätzungsgenauigkeit von Spm auf der Grundlage der Partikel-Ablagerungsmenge bei dem Startpunkt verschlechtert sich.
  • Entsprechend des Ausführungsbeispieles, da die nächste Regenerierung des DPF 3 früher nach dem Endpunkt beginnt, wenn die unverbrannt verbleibende Menge groß ist, kann eine mehrfache Wiederholung der Regenerierung die unverbrannt verblei benden Partikel vermindern, ohne solche Probleme zu verursachen, dass ein Filter durch die Wärme schmilzt, um dadurch eine gleichmäßige Ablagerung der Partikel zu unterstützen und eine hohe Abschätzungsgenauigkeit von Spm während der Regenerierung beizubehalten.
  • Viertens verändert sich bei der gewöhnlichen Zeitdauer, die anders als die Regenerierungszeitdauer des DPF 3 ist, eine Menge der von dem Motor 1 emittierten Partikel entsprechend der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Qf. Demzufolge kann die Partikel-Ablagerungsmenge bei der gewöhnlichen Zeitdauer auf der Grundlage von der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Qf genau abgeschätzt werden.
  • Stellvertretend für das gesamte Ausführungsbeispiel zeigt die Gesamtheit der 5 eine Partikel-Ablagerungsmengen-Abschätzungseinheit, wobei S4–S7 von 2 eine Regenerierungs-Startbestimmung zeigt, und S8, S9 von 2 eine Regenerierungsstartbestimmung, und S8, S9 von 2 und der Vorgang für einen Temperaturanstieg des Abgases und die Regenerierungsausführung danach zeigen eine Regenerierungssteuereinheit.
  • In dem oben vorgestellten Ausführungsbeispiel verändern sich die Grenzwertniveaus Spm SLH, Spm SLL auf der Grundlage des Motorbetriebszustandes des Motors 1 und der Partikel-Ablagerungsmenge Spm an dem Endpunkt. Jedoch können die Grenzwertniveaus nur durch den Motorbetriebszustand bestimmt werden. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Grenzwertniveau-Festlegungsprogramms in solch einem Fall. Die ECU 21 liest eine Motordrehzahl Ne und eine Kraftstoffeinspritzmenge Qf in S51 und legt auf der Grundlage des Lesens der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Qf in S52 einen Grenzwertniveau-Festlegungsindex Spmjdg fest. In S53 wird ein Grenzwertniveau Spm SLH auf der Grundlage des Festlegens von Spmjdg in S54 festgelegt und ein Grenzwertniveau Spm SLL wird auf der Grundlage von Spm jgd festgelegt.
  • Jedes Grenzwertniveau von Spm SLH, Spm SLL wird, wie in 13 gezeigt, festgelegt, und ist ein kleinerer Wert, wenn Spmjdg größer ist. Unter einem konstanten Spmjdg wird Spm SLH größer als Spm SLL festgelegt.
  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorrang gegenüber der Japanese Patent Application No.2002-104705, eingereicht am 8. April 2002.
  • Während nur ausgewählte Ausführungsbeispiele ausgesuchte worden sind, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, wird es für den Fachmann auf dem gebiet des Standes der Technik aus diesem Gezeigten deutlich, dass hierin verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dabei vom Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt, abzuweichen.
  • Überdies ist die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele entsprechend der vorliegenden Erfindung nur für die Veranschaulichung vorgesehen und nicht für den Zweck, die Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, zu begrenzen. Überdies können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden.

Claims (24)

  1. Vorrichtung zum Regenerieren eines Partikelfilters (3) in einem Abgaskanal (17) für eine Brennkraftmaschine (1), wobei der Partikelfilter (3) darin befindliche Partikel aus einem Abgas entfernt, die aufweist: eine Steuerung (21), die eine Partikelablagerungsmenge des Partikelfilters (3) nach der Motorbetriebsdauer abschätzt, wobei die Motorbetriebsdauer einen Regenerienangszeitdauer des Partikelfilters (3) enthält, während der der Partikelfilter (3) regeneriert wird, und eine gewöhnliche Zeitdauer, die verschieden von der Regenerierungszeitdauer ist, wobei, wenn die Steuerung (21) feststellt, dass die Partikelablagerungsmenge größer als ein erster vorbestimmter Wert während der gewöhnlichen Zeitdauer ist, die Steuerung (21) ein Verfahren startet, in dem die Partikel, abgelagert in dem Partikelfilters (3), verbrannt und vermindert werden, um die Regenerierungszeitdauer zu verschieben, und die Partikelablagerungsmenge als eine erste Menge an einem Startpunkt der Regenerierungszeitdauer festlegt, und wobei die Steuerung (21) eine Ablagerungsmenge während der Regenerierungszeitdauer auf der Grundlage der ersten Menge abschätzt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenn die Steuerung (21) feststellt, dass sich die abgeschätzte Partikelablagerungsmenge auf einen zweiten vorbestimmten Wert während der Regenerierungszeitdauer vermindert, die Steuerung (21) die Regenerierungszeitdauer beendet.
  3. Vorrichtung nach Ansprach 1, wobei das Verfahren eine Abgastemperatur erhöht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Ablagerungsmenge während der Regenerierungszeitdauer als eine Summe der ersten Menge und einer Verminderungsmenge, abgeschätzt wird, wobei die Verminderungsmenge auf der Grundlage nach der ersten Menge abschätzt wird.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Ablagerungsmenge durch Integration der Venrmnderungsmenge pro Zeiteinheit, abgeschätzt auf der Grundlage nach der ersten Menge, bestimmt wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Ablagerungsmenge zunimmt, wenn die erste Menge zunimmt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5 oder 6, die außerdem aufweist: einen Motorbetriebszustanddetektor (31, 34), der einen Motorbetriebszustand erfasst, wobei die Steuerung (21) die Partikelablagerungsmenge während der gewöhnlichen Zeitdauer auf der Grundlage des Motorbetriebszustandes abschätzt.
  8. Vorrichtung nach Ansprach 7, wobei die Partikelablagerungsmenge während der gewöhnlichen Zeitdauer als eine Summe einer Menge abgeschätzt wird, abgeschätzt in einer früheren Abschätzung, und einer Erhöhungsmenge aus der früheren Abschätzung, die dem Motorbetriebszustand entspricht.
  9. Vorrichtung nach Ansprach 8, die außerdem aufweist: einen Motordrehzahldetektor (33), der eine Motordrehzahl erfasst, wobei ein Wert der Erhöhungsmenge zunimmt, wenn die Motordrehzahl höher wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, die außerdem aufweist: einen Kraftstoffeinspntzer (15), der eine bestimmte Kraftstoffmenge einspntzt, wobei ein Wert der Erhöhungsmenge zunimmt, wenn die Kraftstoffmenge zunimmt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 10, wobei der zweite vorbestimmte Wert kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuerung (21) den ersten vorbestimmten Wert vermindert, wenn eine frühere Partikelablagerungsmenge, abgeschätzt, wenn die Steuerung (21) früher feststellt, dass der Partikelfilter regeneriert worden ist, sich erhöht.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Steuerung (21) den ersten vorbestimmten Wert vermindert, wie sich die Motordrehzahl erhöht.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–13, wobei die Steuerung (21) den ersten vorbestimmten Wert vermindert, wie sich eine Kraftstoffeinspritzmenge erhöht.
  15. Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters (3), das die Partikel aus einem Abgas für eine Brennkraftmaschine (1) entfernt, das aufweist: Abschätzen einer Partikelablagerungsmenge in dem Partikelfilter (3) während einer gewöhnlichen Zeitdauer, wobei die gewöhnliche Zeitdauer verschieden ist, von einer Regenerierungszeitdauer des Partikelfilters (3); Festlegen, dass die Regenerierungszeitdauer eintreten sollte, wenn die abgeschätzte Partikelablagerung größer als ein erster vorbestimmter Wert während der gewöhnlichen Zeitdauer ist; Verbrennen und Vermindern der abgelagerten Teilchen in dem Partikelfilter (3) während der Regenerierungszeitdauer, um die Regenerierungszeitdauer zu verschieben und eine Partikelablagerungsmenge bei einem Start der Regenerierungszeitdauer als eine erste Menge festzulegen; Abschätzen einer Ablagerungsmenge während der Regenerierungszeitdauer auf der Grundlage der ersten Menge.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, das außerdem aufweist: Beenden der Regenerierungszeitdauer, wenn sich die abgeschätzte Ablagerungsmenge während der Regenenerungszeitdauer auf einen zweiten vorbestimmten Wert vermindert.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Ablagerungsmenge während der Regenerierungszeitdauer als eine Summe der ersten Menge und einer Verminderungsmenge abgeschätzt wird, wobei die Verminderungsmenge auf der Grundlage der ersten Menge abgeschätzt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Ablagerungsmenge durch Integration der Verminderungsmenge pro Zeiteinheit, abgeschätzt auf der Grundlage der ersten Menge, bestimmt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei sich ein Wert der Ablagerungsmenge erhöht, wenn sich die erste Menge erhöht.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15–19, wobei die Partikelablagerungsmenge während der gewöhnlichen Zeitdauer auf der Grundlage einem Motorbetriebszustand abgeschätzt wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Partikelablagerungsmenge während der gewöhnlichen Zeitdauer als eine Summe einer Menge, abgeschätzt in einer früheren Abschätzung, und einer Erhöhungsmenge aus der früheren Abschätzung, entsprechend des Motorbetriebszustandes, abgeschätzt wird, und die Erhöhungsmenge auf einen Wert festgelegt wird, der sich erhöht, wie eine Motordrehzahl höher wird und sich die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15–21, wobei der zweite vorbestimmte Wert kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der erste vorbestimmte Wert sich vermindert, wenn sich die Partikelablagerungsmenge, abgeschätzt, wenn es festgestellt wird, dass die Regenerierungszeitdauer auftreten sollte, erhöht.
  24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei sich der erste vorbestimmte Wert vermindert, wenn eine Motordrehzahl höher wird und sich eine Kraftstoffeinspritzmenge erhöht.
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