DE102007047796A1 - Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Eine Steuervorrichtung hat ein Drosselventil und Kraftstoffeinspritzventile, die Luft und Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine zuführen, wobei ein Messgerät eine Istmenge der zu dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft erfasst, ein Sensor eine Istsauerstoffkonzentration eines Abgases erfasst, das von einem Abgassystem des Verbrennungsmotors abgeben wird, und eine ECU die Ventile steuert. Zum Regenerieren einer Abgasemissionsreinigungseinrichtung, die in dem Abgassystem angeordnet ist, auf einer Solltemperatur, die für die Regeneration der Reinigungseinrichtung geeignet ist, bestimmt die ECU eine Sollsauerstoffkonzentration entsprechend einem Sollluftkraftstoffverhältnis und einer Basisluftmenge gemäß einem Drehmoment, das für den Verbrennungsmotor erforderlich ist, und steuert die Ventile gemäß der Istluftmenge und der Istsauerstoffkonzentration, um dem Verbrennungsmotor eine Basiskraftstoffmenge und eine Basisluftmenge bei dem Sollluftkraftstoffverhältnis zuzuführen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, die eine Regeneration einer Abgasreinigungseinrichtung steuert, die in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  • Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
  • Ein Dieselpartikelfilter (DPF) ist als Abgasemissionsreinigungseinrichtung eines Abgassystems an einer Auslassseite eines Abgasrohres eines Dieselverbrennungsmotors angeordnet, der eine Brennkraftmaschine darstellt. Der Filter fängt Partikelstoffe ein, die in einem Abgas des Verbrennungsmotors vorhanden sind. Eine Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors schätzt eine Menge der Partikelstoffe, die eingefangen und in dem Filter abgelagert werden. Wenn die geschätzte Menge der Partikelstoffe einen vorbestimmten Wert übersteigt, führt die Steuervorrichtung eine Regenerationssteuerung durch, um den Filter zu regenerieren. Insbesondere steuert die Steuervorrichtung den Verbrennungsmotor, um die Temperatur des Filters zu erhöhen, so dass die abgelagerten Partikelstoffe abgebrannt und von dem Filter entfernt werden.
  • Als Technologie zum Erhöhen der Temperatur des Filters führt ein Verbrennungsmotor zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzung (insbesondere eine Nacheinspritzung des Kraftstoffs) gemäß einer Regenerationssteuerung bei einer Zeitabstimmung durch, die ausreichend von einer Zeitabstimmung des oberen Kompressionstodpunkts nachgestellt ist, um Kraftstoff der Nacheinspritzung in einem Abgassystem zu verbrennen. Alternativ wird eine Startzeitabstimmung einer Kraftstoffeinspritzung nachgestellt, um eine Temperatur eines Abgases zu erhöhen. Wenn die Temperatur des Dieselpartikelfilters zum Zweck der Regenerierung des Filters erhöht wird, ist es erwünscht, die übermäßige Erhöhung des Filters zu verhindern. Daher wird die Kraftstoffeinspritzung bei der Regeneration des Filters so gesteuert, dass der Filter in einen Temperaturbereich versetzt wird, der für die Verbrennung der Partikelstoffe geeignet ist, die in dem Filter abgelagert sind.
  • Die veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nummer 2003-172185 offenbart eine Technologie zum Regenerieren eines Dieselpartikelfilters. Bei dieser Technologie wird die Temperatur eines Emissionsgases durch einen Emissionsgastemperatursensor erfasst, der an einer stromabwärtigen Seite des Filters angeordnet ist, wobei eine Steuervorrichtung eines Dieselverbrennungsmotors eine Rückführregelung durchführt, um die Emissionsgastemperatur auf eine Sollemissionsgastemperatur einzustellen. Daher wird die Temperatur des Filters indirekt gesteuert. Ferner hat diese Veröffentlichung eine weitere Technologie vorgeschlagen. Bei dieser Technologie ist zum indirekten Steuern der Temperatur des Filters ein Oxidationskatalysator an einer stromaufwärtigen Seite des Filters angeordnet und ist ein Abgastemperatursensor zwischen dem Oxidationskatalysator und dem Filter angeordnet. Die Steuervorrichtung führt eine Rückführregelung durch, um eine durch den Sensor erfasste Abgastemperatur auf eine Sollabgastemperatur einzustellen.
  • Jedoch unterscheiden sich die Einspritzcharakteristiken eines Kraftstoffeinspritzventils von denjenigen eines anderen Kraftstoffeinspritzventils oder verändern sich die Einspritzcharakteristiken eines Kraftstoffeinspritzventils, wenn das Ventil über eine lange Zeitdauer in einem Verbrennungsmotor betrieben wird. Wenn daher eine Isteinspritzcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzventils sich von der ursprünglich ausgelegten Einspritzcharakteristik unterscheidet, besteht eine große Wahrscheinlichkeit, dass die Kraftstoffmenge, die von dem Ventil für die Regenerationssteuerung eingespritzt wird, sich von einem geeigneten Wert verschiebt. In diesem Fall werden die Partikelstoffe des Filters durch den Kraftstoff abgebrannt, der übermäßig oder unzureichend eingespritzt wird, so dass die Temperatur des Filters unerwünscht außerhalb eines Temperaturbereichs eingestellt wird, der für die Regenerationssteuerung geeignet ist. Wenn daher die Temperatur des Filters gemäß einer Emissions- oder Abgastemperatur gesteuert wird, die durch einen Sensor erfasst wird, können sich die im Folgenden genannten Probleme ergeben.
  • Wenn eine Kraftstoffeinspritzsteuerung von einer normalen Betriebsart zu einer Filterregenerationsbetriebsart umgestellt wird, wird ein Dieselverbrennungsmotor in Übergangsbetriebszustände versetzt und wird die Temperatur des Filters durch eine Verbrennung von Partikelstoffen des Filters rasch erhöht. Da jedoch die Wärmekapazität des Filters groß ist, dauert es eine lange Zeit, bis die Temperatur eines Emissionsgases sich auf die Temperatur des Filters geändert hat, so dass es eine große Zeitverzögerung zwischen einer Änderung der Emissionsgastemperatur und einer Änderung der Filtertemperatur gibt. Wenn daher eine Steuervorrichtung eine Rückführregelung gemäß einer Emissionsgastemperatur durchführt, die an einer stromabwärtigen Seite des Filters erfasst wird, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Filtertemperatur außerhalb eines Temperaturbereichs eingestellt werden kann, der für die Regenerationssteuerung geeignet ist.
  • Auch wenn ferner eine Steuervorrichtung eine Rückführregelung gemäß einer Temperatur eines Abgases zwischen dem Oxidationskatalysator und dem Filter an einer stromaufwärtigen Seite des Filters durchführt, verhindert die hohe Wärmekapazität des Filters, dass die Steuervorrichtung die Temperatur des Filters, der dem Abgas ausgesetzt wird, innerhalb eines erwünschten Temperaturbereichs steuert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Berücksichtung der Nachteile der herkömmlichen Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine eine Steuervorrichtung zu schaffen, die die Regeneration einer Abgasemissionsreinigungseinrichtung, die in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, geeignet steuert.
  • Gemäß einem Gesichtspunkt dieser Erfindung wird die Aufgabe durch die Bereitstellung einer Steuervorrichtung gelöst, die eine Regeneration einer Abgasemissionsreinigungseinrichtung steuert, die in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Steuervorrichtung weist ein Luftkraftstoffverhältniserfassungselement, das ein Istluftkraftstoffverhältnis einer Luftmenge, die zu dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, und einer Kraftstoffmenge, die zu dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, erfasst, ein Betätigungselement, das die Luft oder den Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor zuführt, und eine Luftkraftstoffverhältnissteuerung auf, die ein Sollluftkraftstoffverhältnis bestimmt und das Betätigungselement gemäß dem Istluftkraftstoffverhältnis und dem Sollluftkraftstoffverhältnis bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung so steuert, dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gemäß einer Rückführregelung geregelt wird, um eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung zu regeln.
  • Mit diesem Aufbau ist die Steuervorrichtung ausgelegt, dass eine Basiskraftstoffmenge zu dem Verbrennungsmotor bei jedem Takt einer Kurbelwelle gemäß ausgelegten Kraftstoffeinspritzcharakteristiken zugeführt wird. Wenn der Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor gemäß den ausgelegten Kraftstoffeinspritzcharakteristiken zugeführt wird, werden Luft und Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor mit einem Sollluftkraftstoffverhältnis bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung zugeführt und wird eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung auf einem Sollwert gehalten, der für die Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung geeignet ist. Das Sollluftkraftstoffverhältnis wird erhalten, wenn eine Basiskraftstoffmenge und eine weitere Basisluftmenge zu dem Verbrennungsmotor zugeführt werden. Jedoch wird der Kraftstoff tatsächlich zu dem Verbrennungsmotor gemäß den Istkraftstoffeinspritzcharakteristiken zugeführt, die sich von den ausgelegten Kraftstoffeinspritzcharakteristiken unterscheiden. Daher unterscheidet sich ein Istluftkraftstoffverhältnis von dem Sollluftkraftstoffverhältnis.
  • Bei der vorliegenden Erfindung bestimmt die Luftkraftstoffverhältnissteuerung ein Sollluftkraftstoffverhältnis und steuert eine Luftmenge oder eine Kraftstoffmenge, die von dem Betätigungselement zu dem Verbrennungsmotor zugeführt werden, gemäß dem Istluftkraftstoffverhältnis und dem Sollluftkraftstoffverhältnis. Daher wird das Istluftkraftstoffverhältnis gemäß einer Rückführregelung auf das Sollluftkraftstoffverhältnis geregelt und wird eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung geregelt.
  • Demgemäß kann die Steuervorrichtung eine Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung geeignet steuern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht eines Dieselverbrennungsmotorsystems gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 2A ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Einspritzzeitdauer bei einem Kraftstoffeinspritzventil mit Bezug auf einen Kraftstoffdruck zeigt;
  • 2B zeigt eine Kraftstoffeinspritzrate mit Bezug auf die Zeit bei dem Ventil;
  • 3 zeigt ein Zeitdiagramm von Kraftstoffeinspritzungen mit Bezug auf einen Kurbelwinkel bei einer Regenerationssteuerung;
  • 4 zeigt eine Beziehung zwischen einem Luftkraftstoffverhältnis und einer Temperatur eines Dieselpartikelfilters mit Bezug auf eine Last an einem Dieselverbrennungsmotor;
  • 5 zeigt eine Beziehung zwischen einer Sauerstoffkonzentration eines Abgases und einem Luftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors;
  • 6 ist ein Blockdiagramm einer ECU des in 1 gezeigten Verbrennungsmotorsystems gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 7 zeigt einen Prozessablauf der Regenerationssteuerung für den Filter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 8 zeigt einen Prozessablauf zum Berechnen von Korrekturen von Basiskraftstoffmengen bei der Regenerationssteuerung;
  • 9 zeigt eine Regenerationssteuerung auf der Grundlage der Temperatur eines Abgases, das von dem Filter abgeben wird, als Vergleichsbeispiel;
  • 10 zeigt eine Regenerationssteuerung auf der Grundlage einer Istsauerstoffkonzentration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 11A zeigt eine Istsauerstoffkonzentration, die erhalten wird, wenn der Verbrennungsmotor einen stationären Zustand während der Regenerationssteuerung erreicht;
  • 11B zeigt eine Temperatur des Filters, die erhalten wird, wenn der Verbrennungsmotor einen stationären Zustand während der Regenerationssteuerung erreicht;
  • 12 zeigt einen Prozessablauf einer Regenerationssteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 13 zeigt einen Prozessablauf einer Regenerationssteuerung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Abschnitte, Teile oder Elemente über die Beschreibung bezeichnen, außer es ist anders angegeben.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung eines fahrzeugeigenen Dieselverbrennungsmotors beschrieben, um eine Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine darzustellen. 1 ist eine Ansicht eines Dieselverbrennungsmotorsystems eines Fahrzeugs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Ein in 1 gezeigter Dieselverbrennungsmotor 10 ist beispielsweise an einem Fahrzeug angeordnet. Wie in 1 gezeigt ist, hat der Verbrennungsmotor 10 vier Zylinder #1, #2, #3 und #4 mit entsprechenden Brennkammern 20 und entsprechenden Kraftstoffeinspritzventilen 24 (die Betätigungselemente darstellen). Luft wird zu dem Verbrennungsmotor 10 durch ein Einlassrohr 12 geführt, das mit jeder der Brennkammern 20 in Verbindung steht. Der Verbrennungsmotor 10 hat einen Luftreiniger 14, ein Luftdurchflussmessgerät 16 (das ein Luftmengenerfassungselement darstellt) und ein Drosselventil 18 (das ein Betätigungselement darstellt) an einer stromaufwärtigen Seite des Rohrs 12. Eine Durchflussrate der Luft wird in dem Messgerät 16 gemessen und in dem Ventil 18 eingestellt. Eine vorbestimmte Menge Kraftstoff, der in einer Common-Rail 22 gesammelt wird, wird in die entsprechende Kammer 20 durch das jeweilige Ventil 24 eingespritzt. Daher nimmt die jeweilige Kammer 20 ein Gasgemisch aus Kraftstoff und Luft von der Common-Rail 22 und dem Rohr 12 auf, wird das Gasgemisch verbrannt und wird eine Drehkraft bei dem Verbrennungsmotor 10 als Ausgangsdrehmoment erzeugt.
  • Ein in den Kammern 20 erzeugtes Abgas wird zu einem Abgasrohr 26 abgegeben. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 28 mit einem Oxidationskatalysator ist als Abgasemissionsreinigungseinrichtung an einer Auslassseite des Rohrs 26 angeordnet, um Partikelstoffe des Abgases einzufangen. Das Abgas wird als Emissionsgas an die Atmosphäre abgeben. Ein Sauerstoffkonzentrationssensor 30, der ein Luftkraftstoffverhältniserfassungselement darstellt, ist an einer stromabwärtigen Seite des Filters 28 angeordnet, um eine Konzentration des Stauerstoffs zu erfassen, der in dem Abgas enthalten ist. Eine Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors 10 besteht aus der ECU 40, dem Messgerät 16, dem Sensor 30 und den Ventilen 18 und 24.
  • Ein Abgasrezirkulationsrohr (EGR-Rohr) 32 erstreckt sich von dem Abgasrohr 26 und steht in Verbindung mit dem Einlassrohr 12 durch ein EGR-Ventil 34. Diese Ventil 34 kann eine Fläche eines Durchgangs einstellen, der die Rohre 12 und 32 verbindet. Eine Menge des Abgases, das zu dem Rohr 12 rezirkuliert wird, wird in dem Ventil 34 eingestellt. Dieses Verbrennungsmotorsystem hat ferner einen Kurbelwinkelsensor 36 zum Erfassen eines Drehwinkels einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10, einen Beschleunigungshubsensor 38 zum Erfassen einer Hubposition eines Beschleunigerpedals und verschiedenartige Sensoren (nicht gezeigt) zum Erfassen von Anforderungen eines Fahrers.
  • Das Verbrennungsmotorsystem hat ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 zum Steuern verschiedenartiger Stellglieder, wie zum Beispiel der Ventile 24, 34 und 18 gemäß den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 10, die durch das Messgerät 16 und die Sensoren 30 und 36 erfasst werden, und den Anforderungen des Fahrers, die durch die verschiedenartigen Sensoren einschließlich des Sensors 38 erfasst werden. Die ECU 40 stellt eine Abgabecharakteristik des Verbrennungsmotors 10, wie zum Beispiel ein Ausgangsdrehmoment und Charakteristiken des Abgases ein. Genauer gesagt empfängt die ECU 40 eine Menge der Luft, die in den Verbrennungsmotor 10 aufgenommen wird, von dem Messgerät 16 und empfängt eine Sauerstoffkonzentration des Abgases von dem Sensor 30. Als Reaktion auf die Erfassungswerte des Messgeräts 16 und des Sensors 30 bestimmt die ECU 40 die Steuerwerte der Ventile 18 und 24 und steuert die Ventile 18 und 24 durch die Steuerwerte.
  • Daher wirkt die ECU 40 als eine Luftkraftstoffverhältnissteuerung.
  • Beispielsweise steuert die ECU 40 das jeweilige Ventil 24, um die Menge des Kraftstoffs einzustellen, der von dem Ventil 24 eingespritzt wird. Ein Ein-Aus-Ventil wird als Ventil 24 verwendet. Wenn dieses mit Energie beaufschlagt wird, wird das Ventil 24 geöffnet. Wenn es dagegen keine elektrische Energie aufnimmt, wird das Ventil 24 geschlossen. Daher wird das Ventil 24 gemäß einem Ein-Aus-Steuervorgang geöffnet oder geschlossen. Das Ventil 24 unterscheidet sich von einem Ventil mit einer Düsennadel, bei dem ein Hub der Düsennadel stufenlos einstellbar ist. Die ECU 40 steuert das Ventil 18, um die Menge der Luft einzustellen, die in den Verbrennungsmotor 10 aufgenommen wird. 2A ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Einspritzzeitdauer bei dem jeweiligen Ventil 24 mit Bezug auf einen Kraftstoffdruck zeigt, und 2B zeigt eine Kraftstoffeinspritzrate mit Bezug auf eine Energiebeaufschlagungszeitdauer bei dem Ventil 24. Zum Betätigen der Ventile 24 wandelt die ECU 40 eine Kraftstoffeinspritzmenge in eine Einspritzzeitdauer um und gibt eine Anweisung ab, die die Einspritzzeitdauer angibt. Wie in 2A gezeigt ist, wird eine Einspritzzeitdauer, die zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge erforderlich ist, verkürzt, wenn ein Druck des Kraftstoffs in der Common-Rail 22 erhöht wird. Wenn ferner ein Druck des Kraftstoffs konstant festgesetzt ist, wird eine Kraftstoffeinspritzmenge erhöht, wenn eine Einspritzzeitdauer verlängert wird. Wenn das Ventil 24, wie in 2B gezeigt ist, während einer Energiebeaufschlagungszeitdauer mit Energie beaufschlagt wird, die äquivalent zu einer Einspritzzeitdauer ist, wird der Kraftstoff während einer Isteinspritzzeitdauer eingespritzt, die von der Energiebeaufschlagungszeitdauer verzögert ist. Daher kann die ECU 40 eine Kraftstoffeinspritzmenge durch Einstellen einer Energiebeaufschlagungszeitdauer bei dem Ventil 24 steuern. Die ECU 40 stellt eine Energiebeaufschlagungszeitdauer bei dem jeweiligen Ventil 24 ein, um eine Menge des von dem Ventil 24 eingespritzten Kraftstoffs zu bestimmen.
  • Die ECU 40 schätzt eine Menge Partikelstoffe, die in dem Filter 28 abgelagert werden, gemäß einem gut bekannten Verfahren. Wenn die geschätzte Menge einen vorbestimmten Wert übersteigt, steuert die ECU 40 den Verbrennungsmotor 10, um die Regeneration des Filters 28 durchzuführen. Die ECU 40 steuert nämlich die Ventile 24 des Verbrennungsmotors 10, um zusätzlich Kraftstoff einzuspritzen, so dass die abgelagerten Partikelstoffe durch den zusätzlichen Kraftstoff verbrannt werden, und der Filter 28 wird auf einer hohen Temperatur durch die Verbrennung des zusätzlichen Kraftstoffs gehalten.
  • 3 zeigt ein Zeitdiagramm der Kraftstoffeinspritzungen mit Bezug auf einen Kurbelwinkel bei der Regenerationssteuerung. Wenn, wie in 3 gezeigt ist, der Verbrennungsmotor 10 sich in einer normalen Steuerung befindet, um ein Ausgangsdrehmoment zu erzeugen, steuert die ECU 40 die Ventile 24, um eine Haupteinspritzung INm bei jedem Takt einer Kurbelwelle durchzuführen. Wenn dagegen die Steuerung des Verbrennungsmotors 10 zu einer Regenerationssteuerung umgestellt wird, um den Filter 28 zu regenerieren, steuert die ECU 40 die Ventile 24, um eine Mehrstufenkraftstoffeinspritzung bei dem jeweiligen Ventil 24 bei jedem Takt einer Kurbelwelle durchzuführen. Bei dieser Mehrstufenkraftstoffeinspritzung werden die Haupteinspritzung INm, eine Nacheinspritzung INa, eine erste Späteinspritzung IN1p und eine zweite Späteinspritzung 1N2p in dieser Reihenfolge durchgeführt. Die Haupteinspritzung INm wird gerade nach einer Zeitabstimmung eines oberen Kompressionstodpunkts OT durchgeführt und hat von den Einspritzungen eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge. Die Haupteinspritzung INm trägt zu der Erzeugung eines Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors 10 bei. Die Nacheinspritzung INa wird zum Verbrennen der Partikelstoffe des Filters 28 durchgeführt. Die Temperatur des Filters 28 wird höher als die Temperatur des Abgases durch die Nacheinspritzung INa. Die ECU 40 führt die Späteinspritzungen IN1p und IN2p zum Steuern der Temperatur des Abgases auf einen hohen Wert zum Zweck der Regeneration des Filters 28 durch. Die Nacheinspritzung INa und die Späteinspritzungen IN1p und IN2p werden an einer verzögerten beziehungsweise nachgestellten Seite der Zeitabstimmung im Vergleich mit der Haupteinspritzung INm durchgeführt. Da der Kraftstoff, der in den Kammern 20 nicht verbrannt wird, in den Filter 28 aufgrund der Mehrstufenkraftstoffeinspritzungen verbrannt wird, kann die Temperatur des Filters 28 erhöht werden.
  • Ferner sind die Ventile 24 so ausgelegt, dass die Ventile 24 Basiskraftstoffmengen bei dieser Mehrstufenkraftstoffeinspritzung bei jedem Takt einer Kurbelwelle gemäß den ausgelegten Kraftstoffeinspritzcharakteristiken einspritzen. Wenn die Ventile 24 auslegungsgemäß wirken, um die Basiskraftstoffmengen bei der Mehrstufenkraftstoffeinspritzung einzuspritzen, kann die ECU 40 den Verbrennungsmotor 10 zum Aufrechterhalten der Temperatur des Filters 28 auf einen Sollwert steuern, der für die Regeneration des Filters 28 in einem stationären Zustand der Regenerationssteuerung geeignet ist, während er ein erforderliches Drehmoment entsprechend einer Hubposition eines Beschleunigerpedals während der Fahrt eines Fahrzeugs erzeugt.
  • Wenn jedoch die Ventile 24 außerhalb der Auslegung wirken, werden die Istkraftstoffeinspritzcharakteristiken der Ventile 24 von den Auslegungskraftstoffeinspritzcharakteristiken verschoben oder unterscheiden sich von diesen. In diesem Fall besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die ECU 40 die Temperatur des Filters 28 nicht auf einen geeigneten Wert bei der Regeneration des Filters 28 steuern kann. Um dieses Problem zu verhindern, stellt bei der Regeneration des Filters 28 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die ECU 40 ein Sollluftkraftstoffverhältnis gemäß einer Solltemperatur des Filters 28 ein und steuert ein Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gemäß einer Rückführregelung. Daher wird der Filter 28 indirekt auf die Solltemperatur gesteuert.
  • Das Prinzip der durch die ECU 40 durchgeführten Regenerationssteuerung wird nun beschrieben.
  • Eine Menge A der Einlassluft wird in die Kammern 20 des Verbrennungsmotors 10 bei jedem Verbrennungszyklus aufgenommen. Eine Menge F des Kraftstoffs wird in die Kammern 20 des Verbrennungsmotors 10 bei jedem Verbrennungszyklus eingespritzt. Ein Luftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors 10 bezeichnet ein Verhältnis A/F der Luftmenge A zu der Kraftstoffmenge F. Dieses Verhältnis wird durch ein Gewichtungsverhältnis definiert. Die Kraftstoffmenge F korreliert mit einer Verbrennungsenergie Etotal des Kraftstoffs. Die Energie Etotal ist nämlich nahezu proportional zu der Menge F. Die Luftmenge A korreliert mit einer Menge des Abgases ausschließlich des Kraftstoffs.
  • Insbesondere ist eine Wärmekapazität Ca (insbesondere ein Produkt der Menge A und der spezifischen Wärme der Luft) des Abgases außer des Kraftstoffs nahezu proportional zu der Menge A. Daher wird ein Luftkraftstoffverhältnis A/F gemäß der Formel (1) unter Verwendung eines Koeffizienten K1 ausgedrückt. A/F = K1 × Ca/Etotal (1)
  • Die Luftmenge A liegt normalerweise im Überschuss vom Zehnfachen der Kraftstoffmenge F vor. Daher wird die Wärmekapazität Ca durch eine Wärmekapazität Cgas des ausgestoßenen Gases angenähert, so dass die Formel (1) durch eine Formel (2) ersetzt werden kann. A/F = K1 × Cgas/Etotal (2)
  • Die Verbrennungsenergie Etotal wird in eine kinetische Energie Etrq und eine thermische Energie Eex umgewandelt. Die Energie Etrq trägt zu der Erzeugung eines Ausgangsdrehmoments bei. Ein Fahrzeug wird durch das Ausgangsdrehmoment angetrieben. Daher kann die Formel (2) durch eine Formel (3) ersetzt werden. A/F = K1 × Cgas/(Etrq + Eex) (3)
  • Die thermische Energie Eex erhöht die Temperatur der in die Kammern 20 des Verbrennungsmotors 10 aufgenommenen Luft von einer Einlasstemperatur Tin der Luft, die in den Verbrennungsmotor 10 aufgenommen wird, auf eine Auslasstemperatur Tout des Abgases, das von dem Filter 28 abgegeben wird. Die thermische Energie weist eine Energie auf, die durch eine exotherme Reaktion des Kraftstoffs, der in den Kammern 20 nicht verbrannt wird, mit Sauerstoff erzeugt wird, und diese Energie erhöht die Temperatur des Abgases. Wenn die Temperatur des Filters 28 sich während der Regenerationssteuerung in einem stationären Zustand befindet, ist die Temperatur des Abgases, das von dem Filter 28 abgegeben wird, gleich der Temperatur des Filters 28. Daher kann ein Temperaturanstieg ΔTdpf (ΔTdpf = Tout – Tin) des Abgases gemäß einer Formel (4) und der Verwendung eines Koeffizienten K2 ausgedrückt werden. Cgas × ΔTdpf = K2 × Eex (4)
  • Wenn die Formeln (3) und (4) kombiniert werden, um die thermische Energie Eex zu eliminieren, wird eine Formel (5) erhalten. A/F = K1/{(Etrq/Cgas) + (ΔTdpf/K2)} (5)
  • Die Wärmekapazität Cgas wird zu einem Produkt der Menge A und einer spezifischen Wärme des ausgestoßenen Gases angenähert.
  • Wenn daher die ECU 40 den Verbrennungsmotor 10 so steuert, dass das Luftkraftstoffverhältnis A/F und das Verhältnis Etrq/Cgas jeweils konstant werden, kann der Temperaturanstieg ΔTdpf des Abgases auf einen konstanten Wert eingestellt werden. Daher kann die ECU 40 verhindern, dass die Temperatur des Filters 28 übermäßig erhöht wird.
  • Die Anforderungen der Formel (5) werden nun mit den Ergebnissen des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 verglichen, die in 4 gezeigt sind. 4 zeigt eine Beziehung zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis A/F und der Temperatur des Filters 28 mit Bezug auf eine Last an dem Verbrennungsmotor 10. Die Last an dem Verbrennungsmotor 10 korreliert mit dem Ausgangsdrehmoment, das bei dem Verbrennungsmotor 10 erzeugt wird. Wie in 4 gezeigt ist, wird die Temperatur des Filters 28 mit dem Luftkraftstoffverhältnis A/F und der Last an dem Verbrennungsmotor 10 verändert. Wenn insbesondere die Last konstant ist, erfüllt das Verbrennungsmotorsystem, das in 1 gezeigt ist, ein erstes Merkmal, dass die Temperatur des Filters 28 mit einer Erhöhung des Luftkraftstoffverhältnisses A/F verringert wird. Da eine konstante Last ungefähr als ein konstant eingerichtetes Verhältnis Etrq/Cgas betrachtet werden kann, stimmt dieses erste Merkmal mit der Anforderung der Formel (5) überein, dass der Temperaturanstieg ΔTdpf des Abgases verringert werden sollte, wenn das Luftkraftstoffverhältnis A/F erhöht wird. Ferner erfüllt, wie in 4 gezeigt wird, wenn das Luftkraftstoffverhältnis A/F konstant ist, das Verbrennungsmotorsystem, das in 1 gezeigt ist, ein zweites Merkmal, dass die Temperatur des Filters 28 mit einer Erhöhung der Last verringert wird. Dieses zweite Merkmal ist in Übereinstimmung mit einer weiteren Anforderung der Formel (5), das dann, wenn das Verhältnis Etrq/Cgas erhöht wird, der Temperaturanstieg ΔTdpf des Abgases verringert werden sollte, um das Luftkraftstoffverhältnis A/F konstant zu halten.
  • In diesem Ausführungsbeispiel steuert die ECU 40 jedes Mal dann, wenn die ECU 40 ein erforderliches Drehmoment von Sensoren einschließlich des Sensors 38 empfängt, das Ausgangsdrehmoment entsprechend der Energie Etrq, um dem angeforderten Drehmoment zu folgen. Daher kann bei der Regenerationssteuerung für den Filter 28, wenn die ECU 40 das Luftkraftstoffverhältnis A/F und die Einlassluftmenge A proportional zu der Wärmekapazität Cgas gemäß einem angeforderten Drehmoment jedes Mal dann einstellt, wenn die ECU 40 das erforderliche Drehmoment empfängt, die ECU 40 den Temperaturanstieg ΔTdpf des Abgases, das von dem Filter 28 abgegeben wird, steuert. Die ECU 40 kann nämlich die Temperatur des Filters 28 steuern.
  • Genauer gesagt wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Istluftkraftstoffverhältnis A/F auf einen Sollwert gesteuert, der mit einem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 10 entsprechend der Energie Etrq veränderlich eingestellt wird, um zumindest eine Einlassluftmenge A oder eine Kraftstoffeinspritzmenge F auf einen konstanten Wert einzustellen. Da die Menge A oder F festgelegt ist, ist die andere Menge ebenso festgelegt, um das Luftkraftstoffverhältnis A/F zu erfüllen, das auf den Sollwert gesteuert wird. Wenn daher zumindest eine der Mengen A und F auf einen konstanten Wert eingestellt wird, um das Luftkraftstoffverhältnis A/F auf den Sollwert einzustellen, der mit einem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 10 veränderlich bestimmt wird, kann der Temperaturanstieg ΔTdpf des Abgases auf einen konstanten Wert gesteuert werden. Die Temperatur des Filters 28 kann nämlich auf einen Sollwert gesteuert werden, der für die Regeneration des Filters 28 geeignet ist. Ferner kann in einem Fall, in dem die Istkraftstoffeinspritzcharakteristiken der Ventile 24 von den Auslegungskraftstoffeinspritzcharakteristiken verschoben sind, um die Temperatur des Filters 28 bei der Regenerationssteuerung übermäßig oder unzureichend zu erhöhen, die Temperatur des Filters 28 adäquat auf den Sollwert gesteuert werden, da das Luftkraftstoffverhältnis A/F auf einen adäquaten Sollwert gesteuert wird.
  • Eine Beziehung zwischen einer Sauerstoffkonzentration des Abgases und dem Luftkraftstoffverhältnis A/F wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, korreliert eine Sauerstoffkonzentration des Abgases mit dem Luftkraftstoffverhältnis A/F. Wenn daher die ECU 40 eine Sauerstoffkonzentration des Abgases steuert, kann die ECU 40 das Luftkraftstoffverhältnis A/F indirekt steuern. In diesem Ausführungsbeispiel führt die ECU 40 eine Rückführregelung zum Regeln einer Sauerstoffkonzentration des Abgases, die durch den Sensor 30 erfasst wird, auf einen Sollwert durch, so dass die ECU 40 eine Rückführregelung zum Regelen eines Istluftkraftstoffverhältnisses A/F auf einen Sollwert indirekt durchführt.
  • Ferner ist eine Wärmekapazität des Filters 28 groß. Wenn daher die Temperatur des Filters 28 aufgrund der Nacheinspritzung INa (siehe 3) bei dem Start der Regenerationssteuerung rasch erhöht wird, wird eine Erhöhung der Temperatur des Abgases, das von dem Filter 28 abgegeben wird, im Vergleich mit einer Erhöhung der Temperatur des Filters 28 beträchtlich verzögert. Wenn dagegen die Regenerationssteuerung gestartet wird, wird eine Sauerstoffkonzentration des Abgases, die durch den Sensor 30 erfasst wird, aufgrund der Nacheinspritzung INa und der Späteinspritzungen (siehe 3) rasch verringert. Daher kann eine Sauerstoffkonzentration des Abgases auf einen Sollwert mit einem raschen Ansprechverhalten gesteuert werden. Wenn nämlich eine Sauerstoffkonzentration des Abgases auf einen Sollwert gesteuert wird, kann ein Istluftkraftstoffverhältnis A/F rasch auf einen Sollwert gesteuert werden.
  • Die in der ECU 40 durchgeführte Regenerationssteuerung wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein Blockdiagramm der ECU 40, die die Regenerationssteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchführt.
  • Wie in 6 gezeigt ist, hat die ECU 40 eine Drehmomentbestimmungseinheit 401 zum Bestimmen einer Größe eines Drehmoments Qtrq entsprechend einem erforderlichen Drehmoment, eine Solltemperaturbestimmungseinheit 402 zum Bestimmen einer Solltemperatur THtrg des Filters 28, eine Sollsauerstoffkonzentrationsbestimmungseinheit 403 zum Bestimmen einer Sollsauerstoffkonzentration (insbesondere eines Sollluftkraftstoffverhältnisses A/F) O2trg des Abgases, das von dem Filter 28 abgegeben wird, eine Standarddrosselwinkelbestimmungseinheit 404 zum Bestimmen eines Standarddrosselwinkels θb des Drosselventils 18, eine Winkelkorrekturbestimmungseinheit 405 zum Bestimmen einer Korrektur des Standarddrosselwinkels, eine Enddrosselwinkelbestimmungseinheit 406 zum Bestimmen eines Enddrosselwinkels θ des Drosselventils 18, eine Basiseinspritzmengenbestimmungseinheit 407 zum Bestimmen von Basismengen QM, QA, QP1 und QP2 bei einer Mehrstufenkraftstoffeinspritzung (siehe 3), die bei jedem Takt einer Kurbelwelle durchgeführt wird, eine Gesamteinspritzmengenbestimmungseinheit 408 zum Bestimmen der Gesamtheit Qtotal der Mengen des Kraftstoffs, die tatsächlich bei der Mehrstufenkraftstoffeinspritzung eingespritzt werden, eine Basiseinlassluftmengenbestimmungseinheit 409 zum Bestimmen einer Menge GNb der Einlassluft, die erforderlich ist, um die Sollsauerstoffkonzentration zu erhalten, wenn die Ventile 24 die Basiskraftstoffmengen einspritzen, eine Sollkraftstoffmengenbestimmungseinheit 410 zum Bestimmen eines Sollwerts Qtrg des Kraftstoffs, der gleich der Gesamtheit der Basismengen ist, eine Einspritzmengenkorrekturbestimmungseinheit 411 zum Bestimmen einer Korrektur der Istkraftstoffmenge bei den jeweiligen Kraftstoffeinspritzungen, die in jedem Takt einer Kurbelwelle durchgeführt werden, und eine Endeinspritzmengenbestimmungseinheit 412 zum Bestimmen einer Endmenge des Kraftstoffs bei den jeweiligen Kraftstoffeinspritzungen.
  • Die Einheit 401 bestimmt eine Größe des Drehmoments Qtrq aus einem erforderlichen Drehmoment und einer Verbrennungsmotordrehzahl NE. Das erforderliche Drehmoment entspricht einer Hubposition ACCP eines Beschleunigerpedals, das durch einen Fahrer betätigt wird. Das Drehmoment Qtrq bezeichnet einen physikalischen Wert einer Summe aus dem erforderlichen Drehmoment und einem Reibungsenergieverlust in dem Verbrennungsmotor 10. Der Reibungsenergieverlust in dem Verbrennungsmotor 10 wird mit einer Erhöhung der Verbrennungsmotordrehzahl NE erhöht. Daher erfordert zusätzlich zu einer Menge Kraftstoff, die zum Erzeugen des erforderlichen Drehmoments erforderlich ist, der Verbrennungsmotor 10 zusätzlich eine Menge Kraftstoff, die den Reibungsverlust ausgleicht. Daher wird zusätzlich zu dem erforderlichen Drehmoment das Drehmoment Qtrq gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl NE eingerichtet, das in der Formel (5) nicht angegeben ist. Eine Technologie zum Berechnen des physikalischen Werts des erforderlichen Drehmoments ist frei wählbar. In diesem Ausführungsbeispiel bestimmt das Drehmoment Qtrq eine Kraftstoffeinspritzmenge in einem normalen Betrieb, bei dem der gesamte eingespritzte Kraftstoff verwendet wird, um ein Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 10 entsprechend dem erforderlichen Drehmoment ohne eine Regenerationssteuerung zu erzeugen.
  • Die Einheit 402 bestimmt einen Solltemperaturwert (insbesondere eine Solltemperatur THtrg) des Filters 28 aus einer Menge der Partikelstoffe PM, die in dem Filter 28 abgelagert sind. Eine Menge der abgelagerten Partikelstoffe wird gemäß einer gut bekannten Technologie geschätzt. Die Solltemperatur THtrg kann frei wählbar gemäß einer Anforderung bei der Regenerationssteuerung eingestellt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Verbrennungsgeschwindigkeit der Partikelstoffe mit der Erhöhung einer Menge der Partikelstoffe erhöht. Daher wird die Solltemperatur THtrg abgesenkt, wenn die Menge der abgelagerten Partikelstoffe erhöht wird.
  • Die Einheit 403 bestimmt einen Sollsauerstoffkonzentrationswert (insbesondere eine Sollsauerstoffkonzentration O2trg) des Abgases, das von dem Filter 28 abgegeben wird. Die Konzentration O2trg sollte so bestimmt werden, dass die Temperatur des Filter 28 die Solltemperatur THtrg unter den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 erreicht. Die Konzentration O2trg entspricht einem Sollluftkraftstoffverhältnis, bei dem der Filter 28 die Solltemperatur THtrg erreicht. Unter Berücksichtigung der Formel (5) sind als Parameter der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 ein Ausgangsdrehmoment bei der Kraftstoffeinspritzung, eine Verdrängung (insbesondere eine Gasausstoßmenge) und Parameter, die mit dem Drehmoment und/oder der Verdrängung korrelieren, vorzuziehen. In diesem Ausführungsbeispiel werden als Parameter der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 die Größe des Drehmoments Qtrq und die Verbrennungsmotordrehzahl NE angenommen. Die Einheit 403 bestimmt die Sollsauerstoffkonzentration O2trg des Abgases aus der Solltemperatur THtrg, dem Drehmoment Qtrq und der Verbrennungsmotordrehzahl NE, so dass die Temperatur des Filters 28 die Solltemperatur THtrg erreicht, wenn der Verbrennungsmotor 10 sowohl bei dem Drehmoment Qtrq als auch bei der Verbrennungsmotordrehzahl NE betrieben wird. Bei der Einheit 403 ist ein zweidimensionales Kennfeld aus der Konzentration O2trg, die sich sowohl mit dem Drehmoment Qtrq als auch der Verbrennungsmotordrehzahl NE ändert, für jeweils die obere und untere Grenze der Solltemperatur THtrg vorbereitet. Die obere Grenze der Solltemperatur THtrg wird auf 700°C eingerichtet. Die untere Grenze der Solltemperatur THtrg wird auf 500°C eingerichtet. Die Konzentration O2trg wird unter Verwendung dieser Kennfelder bestimmt. Daher stellt jedes Mal dann, wenn die ECU 40 das Drehmoment Qtrq und die Verbrennungsmotordrehzahl NE empfängt, die Einheit 403 die Konzentration O2trg, die sich mit dem Drehmoment Qtrq und der Verbrennungsmotordrehzahl NE ändert, unter Berücksichtigung der Solltemperatur THtrg ein.
  • Die Einheit 404 bestimmt einen Standarddrosselwinkel θb, des Drosselventils 18 aus der Größe des Drehmoments Qtrq und der Verbrennungsmotordrehzahl NE, die die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 darstellen. Das Ventil 18, das auf den Winkel θb eingestellt ist, führt Luft zu dem Verbrennungsmotor 10 mit einer Luftmenge A zu, die für die Regenerationssteuerung geeignet ist, wenn der Verbrennungsmotor 10 auf die Betriebsbedingungen eingestellt ist. Die Betriebsbedingungen (Drehmoment Qtrq und Verbrennungsmotordrehzahl NE) des Verbrennungsmotors 10, die zum Bestimmen des Winkels θb verwendet werden, werden ebenso verwendet, um die Sollsauerstoffkonzentration O2trg zu bestimmen. Wie später beschrieben wird, werden die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 ebenso verwendet, um die Basismengen des Kraftstoffs bei der in 3 gezeigten Mehrstufeneinspritzung zu bestimmen. Daher ist der Winkel θb mit der Konzentration O2trg und den Basismengen der Kraftstoffeinspritzungen verknüpft, die für die Regenerationssteuerung durchgeführt werden. Insbesondere wird unter der Annahme, dass die Basismengen des Kraftstoffs zu dem Verbrennungsmotor 10 gemäß den ausgelegten Kraftstoffeinspritzcharakteristiken zugeführt werden, während die Luft zu dem Verbrennungsmotor 10 durch das Ventil 18 auf dem eingestellten Winkel θb zugeführt wird, die Konzentration O2trg erhalten und wird der Filter 28 bei der Solltemperatur THtrg regeneriert. Bei der Regenerationssteuerung stellt die Einheit 404 den Winkel θb als Steuergröße in einer Zielwertsteuerung ein, so dass die Sauerstoffkonzentration des Abgases die Sollsauerstoffkonzentration O2trg erreicht.
  • Die Einheit 405 bestimmt eine Korrektur (insbesondere eine Drosselwinkelkorrektur Δ θ) des Standarddrosselwinkels θb des Drosselventils 18 aus einer Differenz O2error (= O2trg – Cex) zwischen einer Istsauerstoffkonzentration Cex des Abgases, die durch den Sensor 30 erfasst wird, und der Sollsauerstoffkonzentration O2trg. Die Einheit 405 stellt die Korrektur Δ θ als gesteuerten Wert oder Regelgröße in einer Rückführregelung ein, so dass die Istsauerstoffkonzentration Cex die Sollsauerstoffkonzentration O2trg erreicht. Eine Technologie zum Berechnen der Korrektur Δ θ ist frei wählbar. Beispielsweise werden zur Verwendung der Korrektur Δ θ für eine parallele Integrationssteuerung ein paralleler Koeffizient KPO und eine Vielzahl von Integrationskoeffizienten KIOi im Voraus vorbereitet und wird die Korrektur Δ θ gemäß der folgenden Gleichung berechnet: Δ θ = KPO × O2error + Σ KIOi × O2error.
  • Die Einheit 406 bestimmt eine Summe des Standarddrosselwinkels θb und der Drosselwinkelkorrektur Δ θ als Enddrosselwinkel θ des Drosselventils 18. Die ECU steuert das Ventil 18 auf den Winkel θ.
  • Die Einheit 407 bestimmt Basismengen des Kraftstoffs bei der Mehrstufenkraftstoffeinspritzung (siehe 3), die bei der Regenerationssteuerung durchgeführt wird. Genauer gesagt bestimmt die Einheit 407 eine Basismenge QMb der Haupteinspritzung INm, eine Basismenge Qab der Nacheinspritzung INa, eine Basismenge QP1b der ersten Späteinspritzung IN1p und eine Basismenge QP2b der zweiten Späteinspritzung IN2p aus der Solltemperatur THtrg, der Größe des Drehmoments Qtrq und der Verbrennungsmotordrehzahl NE. Die selben Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10, die zum Bestimmen dieser Basiskraftstoffmengen QMb, Qab, QP1b und QP2b verwendet werden, sind dieselben wie diejenigen, die für den Standarddrosselwinkel θb und die Sollsauerstoffkonzentration O2trg verwendet werden. Daher sind die Basiskraftstoffmengen mit dem Standarddrosselwinkel θb und der Sollsauerstoffkonzentration O2trg verknüpft. Die Basiskraftstoffmengen sind Parameter für eine Zielwertsteuerung zum Steuern der Temperatur des Filters 28 auf die Solltemperatur THtrg, um ein Ausgangsdrehmoment auf ein erforderliches Drehmoment zu steuern, und zum Steuern der Istsauerstoffkonzentration Cex des Abgases auf die Sollsauerstoffkonzentration O2trg. In der Einheit 407 ist ein zweidimensionales Kennfeld der jeweiligen Basiskraftstoffmenge, die sich sowohl mit dem Drehmoment Qtrq als auch der Verbrennungsmotordrehzahl NE ändert, für die jeweilige obere und untere Grenze (700°C und 500°C) der Solltemperatur THtrg vorbereitet. Daher stellt die Einheit 407 die jeweiligen Basiskraftstoffmengen QMb, Qab, QP1b und QP2b, die sich mit dem Drehmoment Qtrq und der Verbrennungsmotordrehzahl NE ändern, unter Berücksichtigung der Solltemperatur THtrg ein.
  • Bei der tatsächlichen Regenerationssteuerung ist es zusätzlich zu den Basiskraftstoffmengen QMb, Qab, QP1b und QP2b notwendig, eine Einspritzstartzeit der jeweiligen Kraftstoffeinspritzung zum Steuern eines Ausgangsdrehmoments auf ein erforderliches Drehmoment und zum Steuern der Temperatur des Filters 28 auf die Solltemperatur THtrg einzustellen. Diese Einspritzstartzeiten werden im Voraus eingestellt.
  • Die Einheit 408 bestimmt die Gesamtheit (insbesondere die Istgesamteinspritzmenge Qtotal) der Mengen des Kraftstoffs, der tatsächlich in die Kammern 20 in der Haupteinspritzung INm, der Nacheinspritzung INa und den Späteinspritzungen IN1p und IN2p eingespritzt werden, aus der Istsauerstoffkonzentration Cex, die durch den Sollsauerstoffkonzentrationssensor 30 erfasst wird, und eine Istmenge GN (mg pro Verbrennungszyklus) der Einlassluft, die durch das Luftdurchflussmessgerät 16 erfasst wird. Die Konzentration Cex wird gemäß einer Formel (6) ausgedrückt. Cex = (GN/1000 × Kair/0,9 × 1/100 – Df × Qtotal × Kcon)/(Df × Qtotal + GN/1000) (6)
  • In dieser Formel ist die Konzentration Cex durch Gewichtsprozent angegeben und ist die Menge Qtotal durch das Volumen angegeben. Der Koeffizient Kair bezeichnet eine Sauerstoffvolumenkonzentration (%) und der Wert von 0,9 ist eine Konstante zum Umwandeln des Volumens in Gewicht. Das Symbol Df bezeichnet eine Dichte (g/mm3) des Kraftstoffs und der Koeffizient Kcon bezeichnet ein Gewicht des Sauerstoffs, der pro Kraftstoffeinheit verbraucht wird. Der erste Ausdruck des Zählers gibt die Menge des Sauerstoffs in der Einlassluft an und der zweite Ausdruck des Zählers gibt die Menge des Sauerstoffs an, der verbraucht wird, wenn der gesamte Kraftstoff, der in den Verbrennungsmotor 10 eingespritzt wird, oxidiert wird. Daher gibt der Zähler eine Menge des Sauerstoffs in dem Abgas an. Der Nenner gibt die Gesamtmenge des Abgases an.
  • Die Formel (6) kann in eine Formel (7) umgeschrieben werden. Qtotal = GN/1000 × (Kair/0,9 – Cex)/(Kcon × 100 + Cex) × 1/Df (7)
  • Die Menge Qtotal wird gemäß der Formel (7) berechnet.
  • Die Einheit 409 bestimmt eine Basismenge (insbesondere eine Basiseinlassluftmenge GNb) der Einlassluft. Unter der Annahme, dass der Kraftstoff, der auf die Basismenge QMb, Qab, IN1p und IN2p eingestellt ist, in den Verbrennungsmotor 10 eingespritzt wird, der auf gewisse Betriebsbedingungen eingerichtet ist, ist die Einlassluft, die auf die Menge GNb eingestellt ist, erforderlich, um das Abgas zu erhalten, das auf die Sollsauerstoffkonzentration O2trg eingerichtet ist, und um den Filter 28 bei der Solltemperatur THtrg zu regenerieren. Diese Menge INb wird vorzugsweise aus Parametern der Betriebsbedingungen bestimmt, die zum Bestimmen der Basismengen QMb, Qab, IN1p und IN2p in der Einheit 407 verwendet werden. Daher bestimmt die Einheit 409 die Basismenge GNb der Einlassluft aus der Größe des Drehmoments Qtrq, der Solltemperatur THtrg und der Verbrennungsmotordrehzahl NE. In der Einheit 409 ist ein zweidimensionales Kennfeld der Menge GNb, die sich sowohl mit dem Drehmoment Qtrq als auch der Verbrennungsmotordrehzahl NE ändert, für jeweils die obere und untere Grenze (700°C und 500°C) der Solltemperatur THtrg vorbereitet. Die Menge GNb wird unter Verwendung dieser Kennfelder bestimmt. Daher stellt die Einheit 409 die Menge GNb, die sich mit dem Drehmoment Qtrq und der Verbrennungsmotordrehzahl NE ändert, unter Berücksichtigung der Solltemperatur THtrg ein.
  • Die Einheit 410 bestimmt einen Sollwert (insbesondere eine Sollgesamteinspritzmenge Qtrg) der Gesamtheit der Basismengen QMb, Qab, IN1p und IN2p aus der Sollsauerstoffkonzentration O2trg und der Basiseinlassluftmenge GNb. Die Menge Qtrg wird gemäß der Formel (8) auf die gleiche Weise wie bei der Berechnung der Menge Qtotal berechnet. Qtrg = GNb/1000 × (Kair/0,9 – O2trg)/(Kcon × 100 + O2trg) × 1/Df (8)
  • Die Einheit 411 bestimmt eine Korrektur der Istkraftstoffmenge bei jeweils der Haupteinspritzung INm, der Nacheinspritzung INa, der ersten Späteinspritzung IN1p und der zweiten Späteinspritzung IN2p aus der Sollgesamteinspritzmenge Qtrg und der Istgesamteinspritzmenge Qtotal. Wenn die tatsächlichen Kraftstoffeinspritzcharakteristiken der Ventile 24 von den Auslegungskraftstoffeinspritzcharakteristiken verschoben werden, ist die Menge Qtrg von der Menge Qtotal verschieden. Die Einheit 411 stellt die Korrekturen als Kraftstoffeinspritzmenge ein, die in einer Rückführregel zu korrigieren sind, so dass die Menge Qtotal die Menge Qtrg erreicht. Eine Technologie zum Berechnen der Korrekturen ist frei wählbar. Beispielsweise werden zur Verwendung der Korrektur für eine parallele Integrationssteuerung ein paralleler Koeffizient KPQ und eine Vielzahl von Integrationskoeffizienten KIQi im Voraus vorbereitet und wird eine Differenz Qerror = Qtotal – Qtrg zwischen den Mengen Qtotal und Qtrag berechnet. Ein Gesamtkorrekturwert QFB wird gemäß der folgenden Formel berechnet: QFB = KPQ × Qerror + Σ KIQi × Qerror. Der Gesamtkorrekturwert QFB wird gleichmäßig in vier Korrekturwerte QFB/4 geteilt und eine Korrektur jeder Einspritzung in der Mehrstufenkraftstoffeinspritzung wird auf den geteilten Korrekturwert QFB/4 eingerichtet.
  • Die Einheit 412 bestimmt die Endmengen QM, QA, QP1 und QP2 des Kraftstoffs bei der Mehrstufenkraftstoffeinspritzung aus den Basiskraftstoffmengen QMb, QAb, QP1b und QP2b und die Korrekturen der Istmengen. Genauer gesagt wird der Korrekturwert QFB/4 der Einheit 411 zu jeder der Basiskraftstoffmengen QMb, QAb, QP1b und QP2b addiert, um Endmengen des Kraftstoffs in der Haupteinspritzung INm, der Nacheinspritzung INa, der ersten Späteinspritzung IN1p und der zweiten Späteinspritzung IN2p zu bestimmen. Die ECU 40 steuert die Ventile 24, um die Endmengen des Kraftstoffs bei jedem Takt der Kurbelwelle einzuspritzen.
  • Der Prozess der Regenerationssteuerung, die in der ECU 40 durchgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 zeigt einen Prozessablauf der Regenerationssteuerung für den Filter 28 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dieser Prozess wird wiederholt in einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt. Wie in 7 gezeigt ist, beurteilt bei Schritt S10 die ECU 40, ob der Filter 28 sich in der Regenerationssteuerung befindet oder nicht. In dem Fall einer negativen Beurteilung wird dieser Prozess beendet. In dem Fall einer zustimmenden Beurteilung bestimmt dagegen die Einheit 402 eine Solltemperatur THtrg (Schritt S11). Bei Schritt S12 bestimmt die Einheit 403 eine Sollsauerstoffkonzentration O2trg. Bei Schritt S13 empfängt die ECU 40 eine Istsauerstoffkonzentration Cex von dem Sensor 30. Bei Schritt S14 bestimmt die Einheit 405 eine Drosselwinkelkorrektur Δ θ aus einer Differenz zwischen den Konzentration Cex und O2trg. Bei Schritt 515 bestimmt die Einheit 404 einen Standarddrosselwinkel θb des Drosselwinkels 18. Bei Schritt S16 bestimmt die Einheit 406 die Summe der Korrektur Δ θ und des Winkels θb als Enddrosselwinkel θ. Bei Schritt S17 empfängt die Einheit 408 eine Istmenge GN der Einlassluft, die durch das Messgerät 16 erfasst wird. Bei Schritt S18 bestimmt die Einheit 409 eine Basiskraftstoffmenge GNb. Bei Schritt S19 bestimmt die Einheit 410 eine Sollgesamteinspritzmenge Qtrg. Bei Schritt S20 bestimmt die Einheit 408 eine Istgesamteinspritzmenge Qtotal. Bei Schritt S21 bestimmt die Einheit 411 eine Gesamtkorrektur QFB der Kraftstoffeinspritzungen bei der Mehrstufenkraftstoffeinspritzung, um die Menge Qtotal auf die Menge Qtrg in einer Rückführregelung gemäß der Korrektur QFB zu steuern. Bei Schritt S22 bestimmt die Einheit 407 Basismengen QRb, QAb, QP1b und QP2b des Kraftstoffs bei der Mehrstufenkraftstoffeinspritzung. Bei Schritt S23 korrigiert die Einheit 411 die Basismengen QMb, QAb, QP1b und QP2b auf der Grundlage der Gesamtkorrektur QFB auf die Endmengen QM, QA, QP1 und QP2. Dann wird das Ventil 18 auf den Winkel θ eingestellt, werden die Ventile 24 eingestellt, um die Endmenge des Kraftstoffs bei jedem Takt einer Kurbelwelle einzuspritzen, und wird dieser Ablauf beendet.
  • Die Korrektur der Istkraftstoffmengen bei Schritt S23 wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 zeigt einen Prozessablauf zum Berechnen der Korrekturwerte der Istkraftstoffmengen bei der Regenerationssteuerung. Wie in 8 gezeigt ist, wird bei Schritt S23a ein Viertel der Gesamtkorrektur QFB zu der Basismenge QMb addiert, um eine Endmenge QM der Haupteinspritzung INm zu erhalten. Bei Schritt S23b wird ein Viertel der Gesamtkorrektur QFB zu der Basismenge Qab addiert, um eine Endmenge QA der Nacheinspritzung INa zu erhalten. Bei Schritt S23c wird ein Viertel der Gesamtkorrektur QFB zu der Basismenge QP1b addiert, um eine Endmenge QP1 der ersten Nacheinspritzung IN1p zu erhalten. Bei Schritt S23d wird ein Viertel der Gesamtkorrektur QFB zu der Basismenge QP2b addiert, um eine Endmenge QP1 der zweiten Nacheinspritzung IN2p zu erhalten.
  • Wenn daher die Regenerationssteuerung gestartet wird, wird die Istsauerstoffkonzentration Cex des Abgases durch den Sensor 30 erfasst, bestimmt die ECU 40 die Sollsauerstoffkonzentration O2trg gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Größe des Drehmoments Qtrq, die die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 darstellen, während die Solltemperatur THtrg des Filters 28 berücksichtigt wird, und führt die ECU 40 eine Rückführregelung für den Verbrennungsmotor 10 durch, so dass die Konzentration Cex auf die Sollsauerstoffkonzentration O2trg gesteuert wird.
  • Ferner wird bei der Regenerationssteuerung Kraftstoff zusätzlich in die Kammern 20 durch die Nacheinspritzung INa und die Späteinspritzungen INp1 und INp2 bei jedem Takt einer Kurbelwelle eingespritzt. Daher wird die Temperatur des Filters 28 rasch erhöht. In dem Fall, dass die tatsächlichen Einspritzcharakteristiken der Ventile 24 von den ausgelegten Einspritzcharakteristiken verschoben sind oder von diesen abweichen, die geschätzt werden, wenn die Basiskraftstoffmengen in den Späteinspritzungen bestimmt werden, spritzen die Ventile 24 Istkraftstoffmengen eines Kraftstoffs ein, die größer als die Basismenge QP1b und QP2b sind, als Reaktion auf eine Einspritzanweisung der ECU 40, die beabsichtigt, die Ventile 24 anzuweisen, die Basismengen QP1b und QP2b gemäß der Bestimmung in der Einheit 407 einzuspritzen. Daher wird beispielsweise der Kraftstoff übermäßig in den Späteinspritzungen eingespritzt, so dass die Temperatur des Filters 28 dazu neigt, den Sollwert THtrg zu übersteigen.
  • Unter der Annahme, dass die Temperatur des Filters 28 auf der Grundlage der Temperatur des Abgases gesteuert wird, das von dem Filter 28 abgegeben wird, übersteigt der Filter 28 einfach die Solltemperatur THtrg aufgrund eines verzögerten Ansprechverhaltens, das durch eine große Wärmekapazität des Filters 28 verursacht wird. 9 zeigt eine Regenerationssteuerung auf der Grundlage der Temperatur des Abgases, das von dem Filter 28 abgegeben wird, als Vergleichsbeispiel. Wie in 9 gezeigt ist, wird dann, wenn die Regenerationssteuerung gestartet wird, die Temperatur des Filters 28 rasch erhöht, während die Temperatur des Abgases, das von dem Filter 28 abgegeben wird, graduell erhöht wird, so dass diese von einer Erhöhung der Temperatur des Filters 28 verzögert wird. Daher wird die Erfassung einer übermäßigen Kraftstoffeinspritzung beträchtlich verzögert, bis die Temperatur des Abgases die Solltemperatur THtrg übersteigt, und werden die Kraftstoffmengen der Späteinspritzungen nach der verzögerten Erfassung verringert. Als Folge wird die Temperatur des Filters 28 unerwünscht über eine lange Zeit in einem Übergangszustand zu dem Regenerationsbetrieb erhöht, so dass die die Solltemperatur THtrg übersteigt. In diesem Fall wird die Istsauerstoffkonzentration Cex rasch niedriger als die Sollsauerstoffkonzentration O2trg und bleibt stabil auf einem niedrigen Wert.
  • Wenn dagegen in diesem Ausführungsbeispiel die ECU 40 die Regenerationssteuerung startet, wird die Istsauerstoffkonzentration Cex des Abgases rasch verringert und durch den Sensor 30 als Reaktion auf eine Erhöhung des eingespritzten Kraftstoffs erfasst. Die ECU 40 führt eine Rückführregelung für die Ventile 18 und 34 durch, so dass sich die Konzentration Cex an die Konzentration O2trg annähert. 10 zeigt eine Regenerationssteuerung auf der Grundlage der Istsauerstoffkonzentration Cex gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie in 10 gezeigt ist, erfasst die ECU 40 rasch eine übermäßige Kraftstoffeinspritzung, wenn die Istsauerstoffkonzentration Cex nahezu die Sollsauerstoffkonzentration O2trg wird, und die ECU 40 verringert rasch die Kraftstoffmengen der Späteinspritzungen nach der raschen Erfassung, so dass die Konzentration Cex sich an die Konzentration O2trg annähert. Als Folge erreicht der Filter 28 rasch die Solltemperatur THtrg. Daher kann auch in einem Fall, dass die Ventile 24 tatsächliche Kraftstoffeinspritzcharakteristiken haben, die von den Auslegungskraftstoffeinspritzcharakteristiken verschoben sind, so dass sie Kraftstoff übermäßig einspritzen, die ECU 40 den Verbrennungsmotor 10 so steuert, dass die Konzentration Cex sich rasch an die Konzentration O2trg annähert. Als Folge kann die ECU 40 den Verbrennungsmotor 10 so steuern, dass die Temperatur des Filters 28 sich rasch an die Solltemperatur THtrg annähert, ohne in hohem Maße über die Solltemperatur THtrg zu überschwingen.
  • 11A zeigt die Istsauerstoffkonzentration Cex, die erhalten wird, wenn der Verbrennungsmotor 10 einen stationären Zustand während der Regenerationssteuerung erreicht, während 11B die Temperatur des Filters 28 zeigt, die erhalten wird, wenn der Verbrennungsmotor 10 einen stationären Zustand während der Regenerationssteuerung erreicht.
  • Wie in 11A und in 11B gezeigt ist, werden in einem Fall, dass die tatsächlichen Einspritzcharakteristiken der Ventile 24 mit den Auslegungseinspritzcharakteristiken übereinstimmen, die Istsauerstoffkonzentration Cex, die die Sollsauerstoffkonzentration O2trg leicht erreicht, und die Temperatur des Filters 28, die die Solltemperatur THtrg leicht erreicht, auch dann erhalten, wenn die Temperatur des Filters 28 auf der Grundlage der Temperatur des Abgases gesteuert wird. Dagegen verschlechtert sich in einem Fall, dass die tatsächlichen Einspritzcharakteristiken der Ventile 24 von den Auslegungseinspritzcharakteristiken verschoben sind, die Steuerbarkeit für die Temperatur des Filters 28, wenn die Temperatur des Filters 28 auf der Grundlage der Temperatur des Abgases gesteuert wird. Da jedoch in diesem Ausführungsbeispiel die Istsauerstoffkonzentration Cex auf die Konzentration O2trg rückgeführt geregelt wird, ist die Steuerbarkeit für die Temperatur des Filters 28 auch in einem Fall hervorragend, dass die tatsächlichen Einspritzcharakteristik der Ventile 24 von den Auslegungseinspritzcharakteristiken verschoben sind.
  • Der Grund, dass der Filter 28 auf der Grundlage der Solltemperatur THtrg gesteuert wird, wird unter Berücksichtigung der Beziehung der Formel (5) beschrieben. Die ECU 40 stellt die Sollsauerstoffkonzentration O2trg und die Basiseinlassluftmenge GNb unter Berücksichtigung der Solltemperatur THtrg ein. Die ECU 40 stellt die Sollgesamteinspritzmenge Qtrg aus den Werten O2trg und Nb ein. Ungeachtet der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzcharakteristiken der Ventile 24 steuert die ECU 40 die Ventile 24, um eine Kraftstoffeinspritzmenge F auf der Menge Qtrg (F = Qtrg) entsprechend der Solltemperatur THtrg einzustellen. Die ECU 40 steuert das Drosselventil 18, so dass die Istsauerstoffkonzentration Cex zu der Konzentration O2trg eingestellt wird (insbesondere ein Sollluftkraftstoffverhältnis entsprechend der Solltemperatur THtrg). Da die Menge Qtrg (F = Qtrg) und das Sollluftkraftstoffverhältnis bei dem Verbrennungsmotor 10 eingestellt werden, wird eine Einlassluftmenge A auf die Menge GNb (A = GNb) durch das Ventil 18 eingestellt. Daher wird der Filter 28 auf die Solltemperatur THtrg gesteuert.
  • Verschiedenartige Wirkungen bei der Regenerationssteuerung können wie folgt erhalten werden.
  • Die ECU 40 steuert im Wesentlichen ein Istluftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors 10, das durch die Istsauerstoffkonzentration Cex dargestellt wird, auf ein Sollluftkraftstoffverhältnis, das durch die Sollsauerstoffkonzentration O2trg dargestellt wird, gemäß einer Rückführregelung. Auch wenn demgemäß die tatsächlichen Einspritzcharakteristiken der Ventile 24 von den Auslegungseinspritzcharakteristiken verschoben sind, so dass die Temperatur des Filters 28 außerhalb eines Temperaturbereichs, der für die Regeneration des Filters 28 geeignet ist, in einem Übergangszustandszeitraum des Regenerationsbetriebs angeordnet wird, kann die ECU 40 die Regeneration des Filters 28 geeignet steuern, um die Temperatur des Filters 28 innerhalb des geeigneten Temperaturbereichs zu steuern.
  • Ein Sollluftkraftstoffverhältnis wird gemäß der Solltemperatur THtrg des Filters 28 eingestellt und ein Istluftkraftstoffverhältnis wird auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gemäß der Solltemperatur THtrg des Filters 28 rückgeführt geregelt. Wenn demgemäß das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis rückgeführt geregelt wird, kann der Filter 28 geeignet auf die Solltemperatur THtrg gesteuert werden, die für die Regeneration geeignet ist.
  • Das Sollluftkraftstoffverhältnis wird gemäß einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors, wie zum Beispiel einer Größe eines Drehmoments Etrq, zusätzlich zu der Solltemperatur THtrg bestimmt. Daher kann das Sollluftkraftstoffverhältnis mit dem Drehmoment Etrq geändert werden. Eine Differenz zwischen dem Ausdruck A/F und dem Ausdruck Etrq/Cgas in der Formel (5) kann nämlich konstant gesetzt werden, um den Ausdruck ΔTdpf/K2 als konstanten Wert aufrecht zu erhalten. Demgemäß kann der Filter 28 zuverlässig auf die Solltemperatur THtrg ungeachtet einer Änderung des Drehmoments Etrq gesteuert werden.
  • Die ECU 40 steuert die Kraftstoffeinspritzventile 24, um eine Menge des in den Verbrennungsmotor 10 eingespritzten Kraftstoffs einzustellen. Demgemäß kann die Kraftstoffmenge zuverlässig eingestellt werden, so dass das Luftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors 10 zuverlässig auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert werden kann.
  • Das Messgerät 16 erfasst die Istluftmenge GN, die ECU 40 bestimmt die Istkraftstoffmenge Qtotal gemäß einem Istluftkraftstoffverhältnis und der Istluftmenge GN und die ECU 40 steuert die Ventile 24 gemäß einer Differenz zwischen der Istkraftstoffmenge Qtotal und der Sollkraftstoffmenge Qtrg. Demgemäß kann eine Menge des in den Verbrennungsmotor 10 eingespritzten Kraftstoffs auf die Sollkraftstoffmenge Qtrg mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit eingestellt werden. Dagegen ist unter der Annahme, dass die ECU 40 einen gesteuerten Wert gemäß einem parallelen Ausdruck und Integrationsausdrücken auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Istluftkraftstoffverhältnis und dem Sollluftkraftstoffverhältnis direkt einstellt, die Einstellung einer großen Verstärkung unmöglich, um ein Überschwingen der Istkraftstoffmenge Qtotal von der Sollkraftstoffmenge Qtrg zu vermeiden. Daher wird eine Geschwindigkeit eines Ansprechverhaltens bezüglich der Sollmenge Qtrg in hohem Maße verringert.
  • Die Solltemperatur THtrg des Filters 28 wird gemäß den Partikelstoffen des Filters 28 eingestellt und die Sollkraftstoffmenge Qtrg wird gemäß der Solltemperatur THtrg eingestellt. Demgemäß kann die ECU 40 die Sollkraftstoffmenge Qtrg geeignet einstellen, um den Filter 28 auf die Solltemperatur THtrg zu steuern.
  • Die ECU 40 stellt eine Korrektur für eine Menge des Kraftstoffs, der tatsächlich eingespritzt wird, gemäß einer Differenz zwischen der Istgesamtkraftstoffmenge Qtotal und der Sollkraftstoffmenge Qtrg ein und die ECU 40 steuert die Ventile 24, um eine Kraftstoffmenge, die als Steuergröße verwendet wird, durch die Korrektur einzustellen, so dass die Istgesamtkraftstoffmenge Qtotal auf die Sollkraftstoffmenge Qtrg gemäß einer Zielwertsteuerung gesteuert wird. Demgemäß kann die Temperatur des Filters 28 geeignet gemäß einer vereinfachten Steuerung gesteuert werden. Dagegen ist es unter der Annahme, dass die Istkraftstoffmenge Qtotal auf die Sollmenge Qtrg rückgeführt geregelt wird, um ein Istluftkraftstoffverhältnis auf ein Sollluftkraftstoffverhältnis zu steuern, schwierig, den Filter 28 auf die Solltemperatur THtrg zu steuern.
  • Die Basisluftmenge GNb wird gemäß der Solltemperatur THtrg des Filters 28 und einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10, wie zum Beispiel einer Größe eines Drehmoments Qtrq eingestellt, und die Sollkraftstoffmenge Qtrg wird gemäß der Basisluftmenge GNb und dem Sollluftkraftstoffverhältnis eingestellt, und die Menge des zu dem Verbrennungsmotor 10 zugeführten Kraftstoffs wird auf die Sollkraftstoffmenge Qtrg eingestellt. Auch wenn daher die Menge des in den Verbrennungsmotor 10 eingespritzten Kraftstoffs sich von der Sollmenge Qtrg unterscheidet, kann die Kraftstoffmenge auf die Sollmenge Qtrg eingestellt werden, und die Luftmenge wird auf die Basiseinlassluftmenge GNb eingestellt, während das Sollluftkraftstoffverhältnis erhöht wird. Demgemäß kann die ECU 40 die Regeneration des Filters 28 weitergehend zuverlässig steuern.
  • Die ECU 40 regelt rückgeführt das Drosselventil 18, um eine Menge der in den Verbrennungsmotor 10 aufgenommenen Luft einzustellen. Zum Ausgleichen einer Differenz zwischen einer Isttemperatur und einer Solltemperatur in dem Filter 28, die durch eine Differenz zwischen den tatsächlichen Einspritzcharakteristiken und den Auslegungseinspritzcharakteristiken verursacht wird, ist es erwünscht, eine Änderung des Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors 10 zu verringern. Wenn das Drosselventil 18 eine Luftmenge einstellt, ist eine Änderung des Ausgangsdrehmoments gering. Daher kann eine große Verstärkung bei der Rückführregelung eingestellt werden. Demgemäß kann ein Istluftkraftstoffverhältnis auf ein Sollluftkraftstoffverhältnis mit einem guten Ansprechverhalten rückgeführt geregelt werden. Dagegen wird unter der Annahme, dass die Ventile 24 eine Kraftstoffmenge einstellen, um eine Differenz zwischen einer Isttemperatur und einer Solltemperatur in dem Filter 28 auszugleichen, eine Änderung des Ausgangsdrehmoments groß. Daher kann eine große Verstärkung bei der Rückführregelung nicht eingestellt werden. Als Folge wird, wenn eine Kraftstoffmenge geändert wird, eine Rückführregelung auf ein Sollluftkraftstoffverhältnis mit einem geringen Ansprechverhalten vorgenommen.
  • Die ECU 40 stellt die Solltemperatur THtrg des Filters 28 ein, und stellt das Sollluftkraftstoffverhältnis des Abgases gemäß der Solltemperatur THtrg und eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors 10 ein und stellt einen Korrekturwert für eine Menge der Luft, die durch das Drosselventil 18 eingestellt wird, gemäß einer Differenz zwischen dem Istluftkraftstoffverhältnis und dem Sollluftkraftstoffverhältnis ein. Dann steuert die ECU 40 das Drosselventil 18, um eine Luftmenge durch den Korrekturwert einzustellen, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gemäß einer Zielwertsteuerung gesteuert wird. Demgemäß kann ein Ansprechverhalten bei der Zielwertsteuerung erhöht werden.
  • Die ECU 40 steuert die Istsauerstoffkonzentration Cex auf die Sollsauerstoffkonzentration O2trg bei einer Rückführregelung, um ein Istluftkraftstoffverhältnis indirekt auf ein Sollluftkraftstoffverhältnis zu steuern. Demgemäß kann, da die Istsauerstoffkonzentration Cex rasch als Reaktion auf eine Änderung eines Istluftkraftstoffverhältnisses geändert wird, die Temperatur des Filters 20 so eingestellt werden, dass sie die Solltemperatur THtrg ohne jegliches Überschwingen rasch erreichen kann.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel stellt die ECU 40 die beiden Mengen A und F ein. Jedoch kann die ECU 40 auch nur eine Menge A oder F einstellen, um ein Luftkraftstoffverhältnis auf einen Sollwert zu steuern und um die Temperatur des Filters 28 auf einen Sollwert zu steuern, der für die Regeneration des Filters 28 angemessen ist. Wenn in dem zweiten Ausführungsbeispiel die ECU 40 eine Istsauerstoffkonzentration Cex auf eine Sollsauerstoffkonzentration O2trg mit einer Rückführregelung regelt, um ein Luftkraftstoffverhältnis auf einen Sollwert zu regeln, bestimmt die ECU 40 eine Regelgröße oder einen Parameter in der Rückführregelung gemäß einer Last an dem Verbrennungsmotor 10, um nur eine der Einlassluftmenge A und der Kraftstoffeinspritzmenge F einzustellen.
  • In einem Hochlastbetrieb des Verbrennungsmotors ist dann, wenn eine Menge des Kraftstoffs geändert wird, der in dem Verbrennungsmotor 10 eingespritzt wird, eine Änderung des Ausdrucks „Etrq/Cgas" in der Formel (5) klein. Daher wird unter der Annahme, dass die Kraftstoffmenge als Regelgröße bei der Rückführregelung verwendet wird, eine Ansprechgeschwindigkeit bei der Rückführregelung gering. Zum Erhöhen der Ansprechgeschwindigkeit bei der Rückführregelung ist es vorzuziehen, einen Drosselwinkel des Drosselventils 18 als Regelgröße zu verwenden. Dagegen wird in einem Niedriglastbetrieb des Verbrennungsmotors 10, wenn eine Menge des in den Verbrennungsmotor 10 eingespritzten Kraftstoffs geändert wird, eine Ansprechgeschwindigkeit bei der Rückführregelung hoch. Zum Erhöhen einer Ansprechgeschwindigkeit bei der Rückführregelung ist es vorzuziehen, eine Kraftstoffeinspritzmenge als Regelgröße zu verwenden.
  • 12 zeigt einen Prozessablauf der Regenerationssteuerung für den Filter 28 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Dieser Prozess wird wiederholt in einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt. Die ECU 40 hat eine Beurteilungseinheit 41 (siehe 1).
  • Wenn der Filter 28, wie in 12 gezeigt ist, sich in der Regenerationssteuerung befindet (Schritt S10), beurteilt die Beurteilungseinheit 41 der ECU 40 bei Schritt S41, ob eine Last an dem Verbrennungsmotor 10 größer als ein Grenzwert α ist oder nicht. Wenn die Last größer als der Grenzwert α ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S42 voran. Bei Schritt S42 wählt die ECU 40 einen Drosselwinkel des Drosselventils 18 als Regelgröße aus und führt die Schritte S10 bis S15 aus (siehe 7). Dann steuert bei Schritt S43 die ECU 40 das Ventil 18, um einen Drosselwinkel auf einen Enddrosselwinkel θ einzustellen, der in der Einheit 406 gemäß einer Differenz zwischen der Konzentration Cex des Sensors 30 und der Konzentration O2trg der Einheit 403 bestimmt wird (siehe 6). Daher wird die Konzentration Cex auf die Konzentration O2trg in einer Rückführregelung geregelt, um ein Luftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors 10 auf einen Sollwert zu regeln, und wird der Ablauf abgeschlossen.
  • Dagegen schreitet in dem Fall der negativen Beurteilung bei Schritt S41 der Ablauf zu Schritt S44 voran. Bei Schritt S44 wählt die ECU 40 eine Kraftstoffeinspritzmenge als Regelgröße aus und führt die Schritte S10, S11, S12, S13, S17, S18, S19, S20, S21, S22 und S23 aus (siehe 7). Dann steuert bei Schritt S45 die ECU 40 die Ventile 24, um die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Endmengen QM, QA, QP1 und QP2 einzustellen, die in der Einheit 412 bestimmt werden. Daher wird die Konzentration Cex auf die Konzentration O2trg rückgeführt geregelt, um ein Luftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors 10 auf einen Sollwert zu regeln, und wird der Ablauf abgeschlossen.
  • Als Parameter, der die Last des Verbrennungsmotors 10 angibt, wird eine Hubposition eines Beschleunigerpedals verwendet, das durch einen Fahrer betätigt wird. Anstelle der Hubposition kann die Größe des Drehmoments Qtrq verwendet werden.
  • Ferner wird ein Reibungsenergieverlust in dem Verbrennungsmotor 10 mit einer Erhöhung der Verbrennungsmotordrehzahl NE erhöht, so dass der Verbrennungsmotor 10 eine Kraftstoffmenge, die den Reibungsverlust ausgleicht, zusätzlich zu einer Kraftstoffmenge erfordert, die zum Erzeugen des Drehmoments Qtrq erforderlich ist. Da die Last an dem Verbrennungsmotor 10 eine Last umfasst, die durch den Reibungsverlust verursacht wird, wird daher der Grenzwert α so eingerichtet, dass er mit der Verbrennungsmotordrehzahl NE geändert wird.
  • Da sinngemäß eine Regelgröße in einer Rückführregelung zum Regeln der Istsauerstoffkonzentration Cex auf die Sollsauerstoffkonzentration O2trg auf einen Drosselwinkel des Drosselventils 18 oder eine Kraftstoffeinspritzmenge gemäß einer Last an dem Verbrennungsmotor 10 eingerichtet wird, kann eine Regelgröße geeignet zum Rückführregeln verwendet werden, um eine Ansprechgeschwindigkeit bei der Rückführregelung zu erhöhen.
  • Wenn ferner der Verbrennungsmotor 10 mit einer hohen Last betrieben wird, wird die Luftmenge A eingestellt, um ein Istluftkraftstoffverhältnis A/F auf ein Sollluftkraftstoffverhältnis einzustellen. Demgemäß kann unter Berücksichtigung der Formel (5), da das Verhältnis A/F und die Menge A eingestellt werden, die Temperatur des Filters 28 auf einen konstanten Wert gesteuert werden, der für die Regeneration des Filters 28 angemessen ist. Wenn auf dieselbe Weise der Verbrennungsmotor 10 mit einer niedrigen Last betrieben wird, wird die Kraftstoffmenge F eingestellt, um ein Istluftkraftstoffverhältnis A/F auf ein Sollluftkraftstoffverhältnis einzustellen. Da das Verhältnis A/F und die Menge F eingestellt werden, wird die Luftmenge A automatisch eingestellt. Demgemäß kann unter Berücksichtigung der Formel (5) der Filter 28 auf einen konstanten Wert gesteuert werden, der für die Regeneration des Filters 28 geeignet ist. Wenn insbesondere die Menge F auf die Sollgesamteinspritzmenge Qtrg entsprechend der Solltemperatur THtrg des Filters 28 eingestellt wird, kann der Filter 28 auf die Solltemperatur THtrg gesteuert werden.
  • Wenn in diesem Ausführungsbeispiel eine Last an dem Verbrennungsmotor 10 nicht größer als der Grenzwert α ist, werden die Endmengen des Kraftstoffs bestimmt. Jedoch kann die ECU 40 die Ventile 24 gemäß einer Differenz zwischen den Sauerstoffkonzentrationen Cex und O2trg so steuern, dass die Konzentration Cex auf die Konzentration O2trg gesteuert wird.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
  • Wenn eine Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, wird ein Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 10 geändert. Wenn daher eine Kraftstoffeinspritzmenge als Regelgröße bei einer Rückführregelung der Regenerationssteuerung zum Steuern der Istsauerstoffkonzentration Cex auf die Sollsauerstoffkonzentration O2trg verwendet wird, wird eine Verstärkung für eine Änderung einer Kraftstoffeinspritzmenge auf einen niedrigen Wert beschränkt. Wenn dagegen eine Einlassluftmenge geändert wird, ist eine Änderung eines Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors 10 sehr klein. Daher kann eine Verstärkung für eine Änderung einer Einlassluftmenge auf einen hohen Wert eingestellt werden. In dem dritten Ausführungsbeispiel werden zum weitergehenden Erhöhen der Ansprechgeschwindigkeit in der Rückführregelung im Vergleich mit derjenigen im zweiten Ausführungsbeispiel sowohl eine Kraftstoffeinspritzmenge als auch ein Drosselwinkel des Drosselventils 18 als Regelgrößen in einer Rückführregelung in einem Niedriglastbetrieb des Verbrennungsmotors 10 verwendet.
  • 13 zeigt einen Prozessablauf der Regenerationssteuerung für den Filter 28 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Dieser Prozess wird wiederholt in einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt.
  • Wenn der Filter 28, wie in 13 gezeigt ist, sich in der Regenerationssteuerung befindet (Schritt S10), beurteilt die ECU 40 bei Schritt S41, ob eine Last des Verbrennungsmotors 10 größer als der Grenzwert α ist oder nicht. In dem Fall der zustimmenden Beurteilung wählt bei den Schritten S42 und S43 auf dieselbe Weise wie im zweiten Ausführungsbeispiel die ECU 40 einen Drosselwinkel des Drosselventils 40 als Regelgröße aus und steuert das Ventil 18, um einen Drosselwinkel auf einen Enddrosselwinkel θ gemäß einer Differenz zwischen den Konzentrationen Cex und O2trg einzustellen, und wird die Konzentration Cex auf die Konzentration O2trg rückgeführt geregelt.
  • Dagegen schreitet in dem Fall der negativen Beurteilung bei Schritt S41 der Ablauf zu Schritt S51 voran. Bei Schritt S51 wählt die ECU 50 einen Drosselwinkel des Drosselventils 18 und eine Kraftstoffeinspritzmenge als Regelgrößen aus und führt die Schritte S10 bis S23 aus (siehe 7). Dann steuert bei Schritt S52 die ECU 40 das Ventil 18, um einen Drosselwinkel auf einen Enddrosselwinkel θ gemäß einer Differenz zwischen den Konzentration Cex und O2trg einzustellen, und steuert die Ventile 24, um die eingespritzte Kraftstoffmenge auf Endmengen gemäß der Konzentrationsdifferenz einzustellen. Daher wird die Konzentration Cex auf die Konzentration O2trg rückgeführt geregelt.
  • Da demgemäß sowohl eine Kraftstoffeinspritzmenge als auch ein Drosselwinkel des Drosselventils 18 als Regelgrößen bei einer Rückführregelung in einem Niedriglastbetrieb des Verbrennungsmotors 10 verwendet werden, kann eine Ansprechgeschwindigkeit in der Rückführregelung weitergehend erhöht werden.
  • ABWANDLUNGEN
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel wird zum Bestimmen einer Differenz zwischen den Mengen Qtrg und Qtotal mit einer hohen Zuverlässigkeit die Menge Qtrg aus den Werten GNb und O2trg der Einlassluftmenge und der Sauerstoffkonzentration auf dieselbe Weise wie die Menge Qtotal bestimmt, die aus den Werten GN und Cex der Einlassluftmenge und der Sauerstoffkonzentration bestimmt wird. Jedoch kann die Menge Qtrg aus den Basismengen QMb, Qab, QP1b und QP2b des Kraftstoffs und der Verbrennungsmotordrehzahl NE bestimmt werden.
  • Ferner wird jeweils die Konzentration O2trg des Sauerstoffs, die Basiseinlassluftmenge GNb der Einlassluft und die Basismengen QMb, Qab, QP1b und QP2b des Kraftstoffs gemäß zwei Kennfeldern entsprechend zwei Werten der Solltemperatur THtrg bestimmt. Jedoch können drei oder mehr Kennfelder verwendet werden.
  • In dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel wird die Regelgröße, die zum rückgeführten Regeln der Konzentration Cex auf die Konzentration O2trg verwendet wird, auf der Grundlage einer Last an dem Verbrennungsmotor 10 geändert. Jedoch kann die Regelgröße auf entweder einen Drosselwinkel eines Drosselventils oder eine Kraftstoffeinspritzmenge ungeachtet einer Last des Verbrennungsmotors 10 eingestellt werden.
  • Eine Kraftstoffeinspritzung in der Regenerationssteuerung ist nicht auf die Mehrstufenkraftstoffeinspritzung beschränkt, die in 3 gezeigt ist. Eine Pilotkraftstoffeinspritzung kann hinzugefügt werden oder die Nacheinspritzung INa kann entfernt werden. Ferner kann eine einzige Späteinspritzung verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Einspritzstartzeitabstimmung von zumindest einer Späteinspritzung weitergehend nachgestellt werden, um die Temperatur des Abgases weitergehend zu erhöhen.
  • Die Solltemperatur THtrg des Filters 28 kann feststehend sein. In diesem Fall wird jeweils die Konzentration O2trg des Sauerstoffs, die Basiseinlassluftmenge GNb und die Basiskraftstoffmengen QMb, Qab, QP1b und QP2b unter Berücksichtigung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 10 bestimmt, so dass die Temperatur des Filters 28 geeignet auf den Sollwert THtrg gesteuert wird.
  • Der Filter 28 weist einen Oxidationskatalysator auf. Jedoch kann der Oxidationskatalysator an der stromaufwärtigen Seite des Filters 28 angeordnet sein, der den Oxidationskatalysator nicht aufweist.
  • In dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel wird ein Drosselwinkel eines Drosselventils oder eine Kraftstoffeinspritzmenge als eine Regelgröße angenommen, die zum rückgeführten Regeln der Konzentration Cex auf die Konzentration O2trg verwendet wird. Jedoch kann die Istmenge GN der Einlassluft anstelle des Drosselventils verwendet werden. In diesem Fall kann die Basiseinlassluftmenge GNb anstelle des Standarddrosselwinkels θb als Steuergröße für eine Zielwertsteuerung verwendet werden.
  • Ein Luftkraftstoffverhältnissensor kann anstelle des Sauerstoffkonzentrationssensors 30 verwendet werden. In diesem Fall wird ein Sollluftkraftstoffverhältnis anstelle der Sollsauerstoffkonzentration O2trg bestimmt und regelt die ECU 40 rückgeführt ein Istluftkraftstoffverhältnis, das durch den Luftkraftstoffverhältnissensor erfasst wird, auf das Sollluftkraftstoffverhältnis.
  • Ein Ein-Aus-Ventil wird als Ventil 24 verwendet. Jedoch kann, wie in dem US-Patent Nummer 6,520,423 offenbart ist, ein Ventil mit einer Düsennadel als Ventil 24 verwendet werden. Bei diesem Ventil wird ein Hubniveau der Düsennadel stufenlos eingestellt, um eine Kraftstoffeinspritzrate stufenlos einzurichten. In dem Fall des Ventils mit einer Düsennadel ist eine gleichmäßige Aufteilung des Gesamtkorrekturwerts QFB als Korrektur für jede Kraftstoffeinspritzung nicht geeignet. Daher sollte eine Korrektur jeder Kraftstoffeinspritzung geeignet aus dem Gesamtkorrekturwert QFB eingerichtet werden.
  • Ein Kompressionszündungsverbrennungsmotor, wie zum Beispiel ein Dieselverbrennungsmotor wird als Verbrennungsmotor 10 verwendet. Jedoch kann ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel ein Benzinverbrennungsmotor als Verbrennungsmotor 10 verwendet werden.
  • Somit hat die Steuervorrichtung ein Drosselventil und Kraftstoffeinspritzventile, die Luft und Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine zuführen, wobei ein Messgerät eine Istmenge der zu dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft erfasst, ein Sensor eine Istsauerstoffkonzentration eines Abgases erfasst, das von einem Abgassystem des Verbrennungsmotors abgegeben wird, und eine ECU die Ventile steuert. Zum Regenerieren einer Abgasemissionsreinigungseinrichtung, die in dem Abgassystem angeordnet ist, auf einer Solltemperatur, die für die Regeneration der Reinigungseinrichtung geeignet ist, bestimmt die ECU eine Sollsauerstoffkonzentration entsprechend einem Sollluftkraftstoffverhältnis und einer Basisluftmenge gemäß einem Drehmoment, das für den Verbrennungsmotor erforderlich ist, und steuert die Ventile gemäß der Istluftmenge und der Istsauerstoffkonzentration, um dem Verbrennungsmotor eine Basiskraftstoffmenge und eine Basisluftmenge bei dem Sollluftkraftstoffverhältnis zuzuführen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2003-172185 [0004]
    • - US 6520423 [0115]

Claims (19)

  1. Steuervorrichtung, die eine Regeneration einer Abgasemissionsreinigungseinrichtung steuert, die in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, mit: einem Luftkraftstoffverhältniserfassungselement, das ein Istluftkraftstoffverhältnis einer Menge Luft, die zu dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, und einer Menge Kraftstoff erfasst, der zu dem Verbrennungsmotor zugeführt wird; einem Betätigungselement, das die Luft oder den Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor zuführt; und einer Luftkraftstoffverhältnissteuerung, die ein Sollluftkraftstoffverhältnis bestimmt und das Betätigungselement gemäß dem Istluftkraftstoffverhältnis, das durch das Luftkraftstoffverhältniserfassungselement erfasst wird, und dem Sollluftkraftstoffverhältnis bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung steuert, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gemäß einer Rückführregelung gesteuert wird, um eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung zu steuern.
  2. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Solltemperaturbestimmungseinheit, die eine Solltemperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung aus einer internen Bedingung der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bestimmt; und eine Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit, die das Sollluftkraftstoffverhältnis aus der Solltemperatur bestimmt, die durch die Solltemperaturbestimmungseinheit bestimmt wird, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Betätigungselement gemäß dem Istluftkraftstoffverhältnis und dem Sollluftkraftstoffverhältnis, das durch die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit bestimmt wird, steuert, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gemäß der Rückführregelung gesteuert wird, um eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung auf die Solltemperatur zu steuern.
  3. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung eine Drehmomentbestimmungseinheit hat, die ein Drehmoment bestimmt, das von dem Verbrennungsmotor angefordert wird, und wobei die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit geeignet ist, das Sollluftkraftstoffverhältnis aus der Solltemperatur und dem Drehmoment zu bestimmen.
  4. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Betätigungselement ein Kraftstoffventil ist, das den Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor zuführt.
  5. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4, ferner mit: einem Luftmengenerfassungselement, das eine Istmenge der zu dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft erfasst, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung eine Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungseinheit hat, die eine Istmenge des Kraftstoffs aus dem Istluftkraftstoffverhältnis und der Istmenge der Luft bestimmt, die durch das Luftmengenerfassungselement erfasst wird, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Kraftstoffventil gemäß einer Differenz zwischen der Istmenge des Kraftstoffs und einer Sollmenge des Kraftstoffs steuert.
  6. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Solltemperaturbestimmungseinheit, die eine Solltemperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung aus einer internen Bedingung der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bestimmt; und eine Sollkraftstoffmengenbestimmungseinheit, die eine Sollmenge des Kraftstoffs aus der Solltemperatur bestimmt, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Kraftstoffventil gemäß der Differenz zum Zuführen der Sollmenge des Kraftstoffs zu dem Verbrennungsmotor steuert, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert wird, um eine Temperatur des Abgasemissionsreinigungseinrichtung auf die Solltemperatur zu steuern.
  7. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Korrekturbestimmungseinheit, die einen Korrekturwert für die Istmenge des Kraftstoffs aus der Differenz zwischen der Istmenge des Kraftstoffs und der Sollmenge des Kraftstoffs bestimmt, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Kraftstoffventil steuert, um die Istmenge des Kraftstoffs durch den Korrekturwert zu ändern, so dass die Istmenge des Kraftstoffs als Steuergröße in einer Zielwertsteuerung verwendet wird, um das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis zu steuern.
  8. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Solltemperaturbestimmungseinheit, die eine Solltemperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung aus einer internen Bedingung der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bestimmt; eine Drehmomentbestimmungseinheit, die ein von dem Verbrennungsmotor angefordertes Drehmoment bestimmt; eine Basisluftmengenbestimmungseinheit, die eine Basismenge der Luft aus der Solltemperatur, die durch die Solltemperaturbestimmungseinheit bestimmt wird, und dem Drehmoment bestimmt, das durch die Drehmomentbestimmung bestimmt wird; eine Sollkraftstoffmengenbestimmungseinheit, die eine Sollmenge des Kraftstoffs aus der Basismenge der Luft, die durch die Basisluftmengenbestimmungseinheit bestimmt wird, und dem Sollluftkraftstoffverhältnis bestimmt, das durch die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit bestimmt wird; und eine Korrekturbestimmungseinheit, die einen Korrekturwert für die Istmenge des Kraftstoffs aus der Differenz zwischen der Istmenge des Kraftstoffs und der Sollmenge des Kraftstoffs bestimmt, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Kraftstoffventil steuert, um die Istmenge des Kraftstoffs durch den Korrekturwert zu ändern, so dass die Istmenge des Kraftstoffs auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert wird.
  9. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4, ferner mit: einem Luftmengenerfassungselement, das eine Istmenge der zu dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft erfasst, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungseinheit, die eine Istmenge des Kraftstoffs aus dem Istluftkraftstoffverhältnis und der Istmenge der Luft bestimmt, die durch das Luftmengenerfassungselement erfasst wird; eine Solltemperaturbestimmungseinheit, die eine Solltemperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung aus einer internen Bedingung der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bestimmt; eine Drehmomentbestimmungseinheit, die ein von dem Verbrennungsmotor angefordertes Drehmoment bestimmt; und eine Sollkraftstoffmengenbestimmungseinheit, die eine Sollmenge des Kraftstoffs aus der Solltemperatur, die durch die Solltemperaturbestimmungseinheit bestimmt wird, dem Drehmoment, das durch die Drehmomentbestimmungseinheit bestimmt wird, und dem Sollluftkraftstoffverhältnis bestimmt, das durch die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit bestimmt wird, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Kraftstoffventil steuert, um die Sollmenge des Kraftstoffs zu dem Verbrennungsmotor zuzuführen, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert wird, um eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung auf die Solltemperatur zu steuern.
  10. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Korrekturbestimmungseinheit, die einen Korrekturwert für die Istmenge des Kraftstoffs aus der Differenz zwischen der Istmenge des Kraftstoffs und der Sollmenge des Kraftstoffs bestimmt, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Kraftstoffventil steuert, um eine Istmenge des Kraftstoffs durch den Korrekturwert zu ändern, um das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis zu steuern.
  11. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Betätigungselement ein Luftventil ist, das Luft zu dem Verbrennungsmotor zuführt.
  12. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Korrekturbestimmungseinheit, die einen Korrekturwert für eine Menge der Luft aus einer Differenz zwischen dem Istluftkraftstoffverhältnis und dem Sollluftkraftstoffverhältnis bestimmt, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Luftventil steuert, um eine Menge der Luft durch den Korrekturwert zu ändern, so dass die Menge der Luft, die durch das Luftventil zugeführt wird, als Steuergröße in einer Zielwertsteuerung verwendet wird, um das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis zu steuern.
  13. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Solltemperaturbestimmungseinheit, die eine Solltemperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung aus einer internen Bedingung der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bestimmt; und eine Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit, die das Sollluftkraftstoffverhältnis aus der Solltemperatur bestimmt, die durch die Solltemperaturbestimmungseinheit bestimmt wird, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Luftventil gemäß dem Istluftkraftstoffverhältnis und dem Sollluftkraftstoffverhältnis steuert, das durch die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit bestimmt wird, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gemäß der Rückführregelung gesteuert wird, um eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung auf die Solltemperatur zu steuern.
  14. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Drehmomentbestimmungseinheit, die ein von dem Verbrennungsmotor gefordertes Drehmoment bestimmt, und wobei die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit geeignet ist, das Sollluftkraftstoffverhältnis aus der Solltemperatur und dem Drehmoment zu bestimmen, das durch die Drehmomentbestimmungseinheit bestimmt wird.
  15. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Luftmengenerfassungselement, das eine Istmenge der zu dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft erfasst, wobei das Betätigungselement ein Kraftstoffventil, das den Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor zuführt, und ein Luftventil hat, das die Luft zu dem Verbrennungsmotor zuführt, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Solltemperaturbestimmungseinheit, die eine Solltemperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bei der Regeneration der Abgasemissionsreinigungseinrichtung aus einer internen Bedingung der Abgasemissionsreinigungseinrichtung bestimmt; eine Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit, die das Sollluftkraftstoffverhältnis aus der Solltemperatur bestimmt, die durch die Solltemperaturbestimmungseinheit bestimmt wird; eine Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungseinheit, die eine Istmenge des Kraftstoffs aus dem Istluftkraftstoffverhältnis und der Istmenge der Luft bestimmt, die durch das Luftmengenerfassungselement erfasst wird; eine Sollkraftstoffmengenbestimmungseinheit, die eine Sollmenge des Kraftstoffs aus der Solltemperatur, die durch die Solltemperaturbestimmungseinheit bestimmt wird, und dem Sollluftkraftstoffverhältnis bestimmt, das durch die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit bestimmt wird, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Kraftstoffventil gemäß einer Differenz zwischen der Istmenge des Kraftstoffs und der Sollmenge des Kraftstoffs steuert, um die Sollmenge des Kraftstoffs zu dem Verbrennungsmotor zuzuführen, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Luftventil gemäß einer Differenz zwischen dem Istluftkraftstoffverhältnis und dem Sollluftkraftstoffverhältnis, das durch die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit bestimmt wird, so steuert, dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert wird, wobei eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung auf die Solltemperatur gesteuert wird.
  16. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung Folgendes aufweist: eine Drehmomentbestimmungseinheit, die ein von dem Verbrennungsmotor gefordertes Drehmoment bestimmt, wobei die Sollluftkraftstoffverhältnisbestimmungseinheit geeignet ist, das Sollluftkraftstoffverhältnis aus der Solltemperatur und dem Drehmoment zu bestimmen, das durch die Drehmomentbestimmungseinheit bestimmt wird, und wobei die Sollkraftstoffmengenbestimmungseinheit geeignet ist, die Sollmenge des Kraftstoffs aus der Solltemperatur, dem Sollluftkraftstoffverhältnis und dem Drehmoment zu bestimmen, das durch die Drehmomentbestimmungseinheit bestimmt wird.
  17. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Betätigungselement ein Luftventil, das die Luft zu dem Verbrennungsmotor zuführt, und ein Kraftstoffventil hat, das den Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor zuführt, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Luftventil steuert, wenn eine Last an dem Verbrennungsmotor hoch ist, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert wird, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Kraftstoffventil steuert, wenn eine Last an dem Verbrennungsmotor gering ist, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert wird.
  18. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Betätigungselement ein Luftventil, das die Luft zu dem Verbrennungsmotor zuführt, und ein Kraftstoffventil hat, das den Kraftstoff in den Verbrennungsmotor zuführt, wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Luftventil steuert, wenn eine Last an dem Verbrennungsmotor hoch ist, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert wird, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung das Luftventil und das Kraftstoffventil steuert, wenn eine Last an dem Verbrennungsmotor gering ist, so dass das Istluftkraftstoffverhältnis auf das Sollluftkraftstoffverhältnis gesteuert wird.
  19. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Luftkraftstoffverhältniserfassungselement geeignet ist, eine Istsauerstoffkonzentration eines Abgases zu erfassen, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, und wobei die Luftkraftstoffverhältnissteuerung geeignet ist, eine Sollsauerstoffkonzentration des Abgases entsprechend dem Sollluftkraftstoffverhältnis zu bestimmen und das Betätigungselement als Reaktion auf die Istsauerstoffkonzentration, die durch das Luftkraftstoffverhältniserfassungselement erfasst wird, und die Sollsauerstoffkonzentration zu steuern, so dass die Istsauerstoffkonzentration auf die Sollsauerstoffkonzentration gemäß einer Rückführregelung gesteuert wird, um eine Temperatur der Abgasemissionsreinigungseinrichtung zu steuern.
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