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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine.
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Heutzutage
nimmt das Umweltschutzbewusstsein zu und eine hervorragende Abgasreinigungsleistung
einer Brennkraftmaschine wird verlangt. Genauer gesagt ist für
die weitere Verbreitung von Dieselmaschinen ein Beseitigen von Abgaspartikeln
(d. h. Materiepartikel bzw. Feinstaub) wichtig, wie z. B. von der
Maschine abgegebener schwarzer Rauch. In vielen Fällen
ist ein Dieselpartikelfilter (DPF) zum Beseitigen der Materiepartikel
in der Mitte eines Abgasrohrs vorgesehen.
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Da
der DPF die Materiepartikel in dem Abgas einfängt bzw.
sammelt, wird ein Großteil der Materiepartikel beseitigt.
Der DPF verstopft jedoch, falls die Materiepartikel nur immer mehr
in dem DPF abgelagert wird. Daher ist es notwendig, den DPF durch Verbrennen
und Beseitigen der abgelagerten Materiepartikel zu regenerieren.
Um die in dem DPF abgelagerte Materiepartikel zu verbrennen, werden Methoden
verwendet, wie z. B. eine Nacheinspritzung. Die Nacheinspritzung
wird in einem Zylinder nach einer Haupteinspritzung durchgeführt.
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Da
Kraftstoff verbraucht wird, um den DPF zu regenerieren, führt
eine häufige DPF-Regenerierung dazu, den Kraftstoffverbrauch
zu verschlechtern bzw. zu erhöhen. Falls die Häufigkeit
der DPF-Regenerierung jedoch zu niedrig ist, kann es passieren, dass
die Ablagerungsmenge exzessiv wird und dass die Temperatur während
dem Regenerierungsablauf übermäßig zunimmt,
was zu einer Beschädigung des DPF führt. Daher
muss die DPF-Regenerierung zu geeigneten Zeiten durchgeführt
werden. Daher ist es erforderlich, ein System zu entwickeln, das
in der Lage ist, die Ablagerungsmenge der Materiepartikel in dem
DPF so genau wie möglich mit einem bestimmten Verfahren
zu schätzen, und das in der Lage ist, die Regenerierung
durchzuführen, wenn der Schätzwert ein bestimmtes
Niveau erreicht, das die DPF-Regenerierung erforderlich macht.
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Ein
Luftströmungswiderstand nimmt zu, falls die Ablagerungsmenge
der Abgasmateriepartikel in dem Partikelfilter zunimmt. Aufgrund
des Anstiegs des Luftströmungswiderstands nimmt ein Differenzdruck
(Druckverlust) als Druckunterschied zwischen einem Einlass und einem
Auslass des Partikelfilters zu. Patentdokument 1 (
JP-A-H07-332065 ) beschreibt
eine Technologie, die die vorhergehend genannte Beziehung verwendet.
Die Technologie misst den Differenzdruck und bestimmt, dass ein
Zeitpunkt zum Durchführen der Regenerierung dann auftritt, wenn
der gemessene Differenzdruck einen vorbestimmten Wert übersteigt.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Kenntnis darüber
erlangt, dass die Beziehung zwischen der Materiepartikelablagerungsmenge
PM und dem DPF-Druckverlust P (Differenzdruck) generell eine in 11 gezeigte
Beziehung zeigt oder sich dieser annähert. Das heißt,
dass sich ein Punkt, der die Materiepartikelablagerungsmenge PM
und den DPF-Druckverlust P angibt, auf einer ersten Kennlinie 21,
die in 11 gezeigt ist, von einem Anfangspunkt 20 in
Richtung nach oben rechts in dem Diagramm von 11 bewegt,
wenn der Betrieb der Brennkraftmaschine fortgesetzt wird und die
Materiepartikelablagerung in dem DPF fortschreitet. Dann, wenn der
Punkt einen Übergangspunkt 22 erreicht, bewegt
sich der Punkt auf einer zweiten Kennlinie 23 in Richtung
nach oben rechts in dem Diagramm von 11.
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Die
erste Kennlinie 21 entspricht einem Zustand, in dem sich
die Materiepartikel in Poren einer Filterwand des DPF ablagern.
Die zweite Kennlinie 23 entspricht einem Zustand, in dem
sich die Materiepartikel an einer Oberfläche der Filterwand
ablagern. Ein Grad an neuerlichem Verengen von Strömungsdurchgängen
des Abgases ist in dem Fall, in dem sich die Materiepartikel in
der Filterwand ablagert, höher als in dem Fall, in dem
sich die Materiepartikel an der Wandoberfläche ablagert.
Daher steigt der Druckverlustwert P in dem Fall schneller, in dem
sich die Materiepartikel in der Filterwand ablagert, als in dem
Fall, in dem sich die Materiepartikel an der Wandoberfläche
ablagert. Wie es in 11 gezeigt ist, hat die erste
Kennlinie 21 daher eine Steigung, die größer
als die Steigung der zweiten Kennlinie 23 ist. Die Steigung
gibt ein Verhältnis einer Zunahme des DPF-Druckverlusts
P zu einer Zunahme der Materiepartikelablagerungsmenge PM an.
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Falls
die in 11 gezeigten Charakteristika erhalten
werden, kann die Materiepartikelablagerungsmenge PM in dem DPF durch
Erhalten des DPF-Druckverlustwerts P geschätzt werden.
Der DPF kann dann regeneriert werden, wenn die auf diese Weise geschätzte
Materiepartikelablagerungsmenge PM ein Niveau erreicht, das die
Regenerierung erfordert.
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Falls
es dann bestimmt wird, dass die Materiepartikelablagerungsmenge
PM übermäßig ist und die DPF-Regenerierung
gestartet wird, wenn ein Punkt 24 in 11 erreicht
ist, vollziehen die Materiepartikelablagerungsmenge PM und der DPF-Druckverlust
P anschließend Übergänge, wie sie durch
gestrichelte Linien 25, 27 in 11 gezeigt sind.
Das heißt, dass die Werte der Materiepartikelablagerungsmenge
PM und der DPF-Druckverlust P zuerst entlang einer geraden Linie 25 abnehmen. Nachdem
ein Übergangspunkt 26 durchlaufen worden ist,
nehmen die Werte der Materiepartikelablagerungsmenge PM und des
DPF-Druckverlusts P entlang einer geraden Linie 27 ab und
kehren zu dem Anfangspunkt 20 zurück.
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Die
gerade Linie 25 gibt den Zustand an, in dem die in den
Poren der Filterwand abgelagerten Materiepartikel verbrannt werden.
Daher ist die Steigung der geraden Linie 25 dieselbe wie
die der ersten Kennlinie 21. Die gerade Linie 27 gibt
den Zustand an, in dem die an der Oberfläche der Filterwand
abgelagerten Materiepartikel verbrannt werden. Daher ist die Steigung
der geraden Linie 27 die gleiche wie die der zweiten Kennlinie 23.
Somit vollziehen die Werte der Materiepartikelablagerungsmenge PM
und des DPF-Druckverlusts P während der Materiepartikelablagerung
und der Materiepartikelverbrennung Übergänge in Übereinstimmung
mit den Charakteristika, die durch das in 11 gezeigte
Parallelogramm angegeben werden oder durch dieses angenähert
werden.
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Die
Charakteristika von 11 wurden jedoch nicht unter
Berücksichtigung des Auftretens von Asche erstellt. Die Asche
ist eine Substanz, die durch einen Zusammenschluss einer Calciumkomponente im
Maschinenöl und einer Schwefelkomponente in dem Maschinenöl
oder in Kraftstoff erzeugt wird und hat eine Charakteristik, dass
die Asche stabil und schwer zu verbrennen ist. Falls sich Asche
in dem DPF ablagert, beeinträchtigt die Asche einen Kontakt zwischen
Ruß und einem Katalysator, wodurch die Verbrennung des
Rußes behindert wird.
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Falls
sich die Asche zudem in dem DPF zusammen mit den Materiepartikeln
ablagert, fungiert das Vorhandensein der Asche zudem als ein Faktor, der
den tatsächlichen Wert des Druckverlusts P von dem in 11 gezeigten
Wert aus nach oben schiebt bzw. nach oben drängt. Falls 11 verwendet
wird, ohne die Asche zu berücksichtigen, sinkt daher die Genauigkeit
des Schätzwerts der Materiepartikelablagerungsmenge PM.
Falls die Kennlinie von 11 unter
Berücksichtigung der Ablagerung der Asche korrigiert wird,
kann die Materiepartikelablagerungsmenge PM mit hoher Genauigkeit
geschätzt werden. Herkömmliche Technologien einschließlich
der in Patentdokument 1 beschriebenen Technologie ziehen eine derartige
Korrektur jedoch nicht in Betracht.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, eine
Materiepartikelablagerungsmenge in einem Partikelfilter mit hoher
Genauigkeit durch Berücksichtigen eines Einflusses von
Ascheablagerungen zu schätzen.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine eine Sammeleinrichtung, einen Druckverlustmessbereich,
einen Charakteristikspeicherbereich, einen Korrekturbereich, einen
Schätzbereich und einen Regenerierungsbereich auf.
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Die
Sammeleinrichtung ist zum Sammeln bzw. Einfangen von Materiepartikeln
in einem Abgasdurchgang vorgesehen.
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Der
Druckverlustmessbereich misst einen Druckverlust als Differenzdruck
zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite der Sammeleinrichtung.
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Der
Charakteristikspeicherbereich speichert eine Charakteristik, die
zwischen dem Druckverlust der Sammeleinrichtung und einer Ablagerungsmenge
der Materiepartikel in der Sammeleinrichtung besteht.
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Der
Korrekturbereich korrigiert die Charakteristik, die durch den Charakteristikspeicherbereich gespeichert
ist, in Übereinstimmung mit einer Ascheablagerungsmenge
in der Sammeleinrichtung. Die Asche ist unverbrennbare Materie.
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Der
Schätzbereich berechnet einen Schätzwert der Ablagerungsmenge
der Materiepartikel in der Sammeleinrichtung aus der durch den Korrekturbereich
korrigierten Charakteristik und dem durch den Druckverlustmessbereich
gemessenen Druckverlust.
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Der
Regenerierungsbereich regeneriert die Sammeleinrichtung durch Verbrennen
der in der Sammeleinrichtung abgelagerten Materiepartikel, wenn
der durch den Schätzbereich berechnete Schätzwert
einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
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Die
Abgasreinigungsvorrichtung der Brennkraftmaschine gemäß dem
vorhergehenden Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung korrigiert
die Charakteristik zwischen dem Druckverlust der Sammeleinrichtung
und der von dem Charakteristikspeicherbereich gespeicherten Ablagerungsmenge der
Materiepartikel in Übereinstimmung mit der Ablagerungsmenge
der Asche als unverbrennbare Materie in der Sammeleinrichtung. Demnach
kann die Ablagerungsmenge der Materiepartikel mit höherer
Genauigkeit basierend auf der Charakteristik geschätzt werden,
die unter Berücksichtigung der Ascheablagerung korrigiert
worden ist. Die Ablagerungsmenge der Materiepartikel in der Sammeleinrichtung
wird basierend auf dem Schätzwert geschätzt und
die Sammeleinrichtung wird regeneriert, falls der Schätzwert
einen vorbestimmten Wert übersteigt. Daher kann die Regenerierung
der Sammeleinrichtung zu geeigneteren Zeiten durchgeführt
werden. Auf diese Weise kann die Abgasreinigungsvorrichtung ausgeführt
werden, die in der Lage ist, die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
aufgrund von übermäßig häufiger
Regenerierung zu verhindern, was hervorgerufen werden kann, wenn
der Schätzwert der Ablagerungsmenge übermäßig
viel größer als der tatsächliche Wert
wird, und die in der Lage ist, den Schaden an der Sammeleinrichtung
aufgrund der übermäßigen Temperaturzunahme
während der Regenerierung zu verhindern, was hervorgerufen
werden kann, wenn der Schätzwert der Ablagerungsmenge übermäßig
viel kleiner als der tatsächliche Wert wird.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung korrigiert der
Korrekturbereich die Charakteristik in Übereinstimmung
mit einem Druckverlust nach einer vollständigen Regenerierung,
welcher der Druckverlust der Sammeleinrichtung ist, der durch den
Druckverlustmessbereich gemessen wird, wenn die Sammeleinrichtung
durch den Regenerationsbereich so regeneriert wird, dass die Ablagerungsmenge
der Materiepartikel auf Null verringert wird.
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Somit
wird die Ablagerungscharakteristik der Materiepartikel in der Sammeleinrichtung
unter Verwendung des Druckverlusts der Sammeleinrichtung nach der
vollständigen Regenerierung korrigiert. Wie es an späterer
Stelle behandelt wird, steht die Ablagerungsmenge der Asche in Beziehung
mit dem Druckverlust der Sammeleinrichtung nach der vollständigen
Regenerierung. Mit der vorhergehend genannten Struktur werden Informationen über
die Ablagerungsmenge der Asche durch Messen des Druckverlusts der
Sammeleinrichtung nach der vollständigen Regenerierung
erhalten, der einfach gemessen werden kann, und die Ablagerungscharakteristik
der Materiepartikel wird korrigiert. Demnach kann die Regenerierung
der Sammeleinrichtung zu geeigneteren Zeiten durchgeführt
werden. Daher können die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
aufgrund der übermäßig häufigen
Regenerierung und die Beschädigung der Sammeleinrichtung
aufgrund des übermäßigen Temperaturanstiegs während
der Regenerierung infolge der übermäßig großen
tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die durch
den Charakteristikspeicherbereich gespeicherte Charakteristik eine
Kennlinie auf, die sich von einem Anfangspunkt, an dem die Ablagerungsmenge
der Materiepartikel Null ist, auf einer Ebene erstreckt, die durch
zwei Koordinatenachsen festgelegt ist, die die Ablagerungsmenge
der Materiepartikel in der Sammeleinrichtung und des Druckverlusts
der Sammeleinrichtung angeben. Der Korrekturbereich weist einen
Anfangspunktkorrekturbereich zum Durchführen einer Korrektur durch
Durchführen eines parallelen Versatzes der Kennlinie auf,
so dass der Wert des Druckverlusts an dem Anfangspunkt der Kennlinie
mit dem Druckverlust nach der vollständigen Regenerierung übereinstimmt.
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Somit
wird der Anfangspunkt der Kennlinie in der Materiepartikelablagerungscharakteristik
unter Verwendung des Druckverlusts der Sammeleinrichtung nach der
vollständigen Regenerierung korrigiert, was in einer Beziehung
mit der Ascheablagerungsmenge steht. Somit wird zu jeder Zeit, zu
der die vollständige Regenerierung durchgeführt
wird, der Anfangspunkt zu dem Druckverlustwert bewegt, der durch
Einbeziehen der Ablagerung der Asche erhöht wird. Demnach
wird die Kennlinie zu der Kennlinie hin korrigiert, die die Ablagerung
der Asche korrekt wiedergibt. Daher kann die Regenerierung der Sammeleinrichtung
zu geeigneten Zeiten durch Schätzen der Ablagerungsmenge
der Materiepartikel unter Verwendung der Kennlinie durchgeführt
werden. Als ein Ergebnis können die Verschlechterung des
Kraftstoffverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstiegs während der Regenerierung infolge der übermäßig
großen tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat die Kennlinie
zwei Abschnitte mit verschiedenen Steigungen, von denen jede ein
Verhältnis einer Zunahme des Druckverlusts zu einer Zunahme
der Ablagerungsmenge ist. Ein Randpunkt zwischen den zwei Abschnitten
der Kennlinie ist als ein Übergangspunkt festgelegt. Der
Korrekturbereich weist einen Übergangspunktkorrekturbereich
zum Durchführen einer Korrektur durch verstärktes
Annähern des Übergangspunkts an den Anfangspunkt
mit der Zunahme des Druckverlusts nach der vollständigen
Regenerierung auf.
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Somit
wird die Korrektur zum Annähern des Übergangspunkts
der Ablagerungscharakteristik der Materiepartikel an den Anfangspunkt
unter Verwendung des Druckverlusts der Sammeleinrichtung nach der
vollständigen Regenerierung durchgeführt, was mit
der Ascheablagerungsmenge in Beziehung steht. Demnach wird die Kennlinie
zu der Kennlinie korrigiert, die das Phänomen wiedergibt,
dass sich die Asche in der Wand der Sammeleinrichtung ablagert, und
die Ablagerung der Materiepartikel in der Wand wird entsprechend
verringert, was an späterer Stelle behandelt wird. Daher
kann die Regenerierung der Sammeleinrichtung zu geeigneteren Zeiten
unter der Verwendung der Kennlinie durchgeführt werden,
die die Ablagerung der Asche wiedergibt. Als ein Ergebnis können
die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstiegs während der Regenerierung infolge der übermäßig großen
tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat die Kennlinie
zwei Abschnitte mit verschiedenen Steigungen, von denen jede ein
Verhältnis einer Zunahme des Druckverlusts zu einer Zunahme
der Ablagerungsmenge ist. Ein Randpunkt zwischen den zwei Abschnitten
der Kennlinie ist als ein Übergangspunkt festgelegt. Der
Korrekturbereich weist einen Steigungskorrekturbereich zum Durchführen
einer Korrektur der Steigungszunahme eines bestimmten der zwei Abschnitte
der Kennlinie mit einem Anstieg des Druckverlusts nach der vollständigen
Regeneration auf. Der bestimmte der zwei Abschnitte liegt ferner
von dem Anfangspunkt als der andere der zwei Abschnitte.
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Somit
wird die Steigung der Kennlinie der Materiepartikelablagerungscharakteristik
unter Verwendung des Druckverlusts der Sammeleinrichtung nach der
vollständigen Regenerierung korrigiert, der mit der Ascheablagerungsmenge
in Beziehung steht. Demnach wird die Kennlinie zu der Kennlinie
korrigiert, die das Phänomen korrekt wiedergibt, dass sich die
Asche an der Wandoberfläche der Sammeleinrichtung zusammen
mit der Materiepartikel ablagert und den Druckverlustwert entsprechend
nach oben schiebt, wie es an späterer Stelle behandelt
wird. Daher kann die Regenerierung der Sammeleinrichtung zu geeigneteren
Zeiten unter der Verwendung der Kennlinie durchgeführt
werden, die die Ablagerung der Asche wiedergibt. Als ein Ergebnis
können die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstiegs während der Regenerierung durch die übermäßig
große tatsächliche Ablagerungsmenge verhindert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Abgasreinigungsvorrichtung
des Weiteren einen zweiten Korrekturbereich zum Korrigieren der
durch den Charakteristikspeicherbereich gespeicherten Charakeristik
in Übereinstimmung mit einem Ablagerungsverhältnis auf,
das ein Verhältnis der Ablagerungsmenge der Asche als die
unverbrennbare Materie an einer Abgasdurchgangsseitenwand der Sammeleinrichtung zu
der Ablagerungsmenge der Asche an einer stromabwärtigen
Endwand des Abgasdurchgangs der Sammeleinrichtung ist. Die von dem
Schätzbereich verwendete Charakteristik ist eine Charakteristik,
die durch den Korrekturbereich und den zweiten Korrekturbereich
korrigiert ist.
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Auf
diese Weise wird die Korrektur basierend auf dem Ablagerungsverhältnis
der Ablagerungsmenge der Asche an der Seitenwand zu der Ablagerungsmenge
der Asche an der stromabwärtigen Endwand mit dem zweiten
Korrekturbereich zusätzlich zu der Korrektur durchgeführt,
die durch den Korrekturbereich basierend auf der Ablagerungsmenge
der Asche durchgeführt wird. Demnach kann die Ablagerungsmenge
der Materiepartikel basierend auf der Charakteristik geschätzt
werden, die durch Berücksichtigen des Einflusses des Ablagerungsverhältnisses
der Asche mit höherer Genauigkeit erhalten wird. Daher
kann die Regenerierung der Sammeleinrichtung zu geeigneteren Zeiten
durchgeführt werden. Als ein Ergebnis können die
Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstieges während der Regenerierung infolge der übermäßig
großen tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Kennlinie
zwei Abschnitte mit verschiedenen Steigungen auf, von denen jede
ein Verhältnis einer Zunahme des Druckverlusts zu einer
Zunahme der Ablagerungsmenge ist. Ein Randpunkt zwischen den zwei
Abschnitten der Kennlinie ist als ein Übergangspunkt festgelegt.
Der zweite Korrekturbereich führt eine Korrektur durch Erhöhen
der Steigung eines bestimmten Abschnitts der zwei Abschnitte der
Kennlinie mit einer Zunahme des Ablagerungsgrads der Ascheablagerungsmenge an
der Abgasdurchgangsseitenwand durch. Der bestimmte Abschnitt der
zwei Abschnitte liegt von dem Anfangspunkt ferner als der andere
Abschnitt der zwei Abschnitte.
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Somit
wird die Korrektur durch Erhöhen der Steigung der Kennlinie
mit der Zunahme des Ascheablagerungsgrads an der Abgasdurchgangsseitenwand
unter Verwendung des Ablagerungsverhältnisses der Asche
zwischen der Abgasdurchgangsseitenwand und der stromabwärtigen
Endwand des Abgasdurchgangs der Sammeleinrichtung durchgeführt.
Demnach wird dann, wenn der Grad der Ablagerung der Asche an der
Abgasseitenwand der Sammeleinrichtung groß ist, die Kennlinie
zu der Kennlinie korrigiert, die das Phänomen wiedergibt,
dass der Druckverlustwert durch die Ablagerung der Asche an der
Seitenwand nach oben geschoben wird, wie es an späterer
Stelle behandelt wird. Daher kann die Regenerierung der Sammeleinrichtung
zu geeigneteren Zeiten unter Verwendung der Kennlinie durchgeführt
werden. Als ein Ergebnis können die Verschlechterung des
Kraftstoffverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstiegs während der Regenerierung infolge der übermäßig
großen tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung führt
der zweite Korrekturbereich eine Korrektur durch Erhöhen
der Steigung eines bestimmten Abschnitts der zwei Abschnitte der Kennlinie
durch, wenn ein Zeitverhältnis einer Zeit eines Betriebs
mit selbsterhaltender Verbrennung, bei dem die Materiepartikel in
der Sammeleinrichtung ohne die Hilfe des Regenerierungsbereichs
verbrennen, zwischen der Zeit des Betriebs mit selbsterhaltender
Verbrennung und einer Zeit eines Betriebs ohne selbsterhaltender
Verbrennung zunimmt, der von dem Betrieb mit selbsterhaltender Verbrennung verschieden
ist. Der bestimmte Abschnitt der zwei Abschnitte liegt ferner von
dem Anfangspunkt als der andere der zwei Abschnitte.
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Das
Zeitverhältnis zwischen dem Verbrennungsbetrieb mit Selbsterhaltung,
bei dem die Materiepartikel ohne die Hilfe des Regenerierungsbereichs
in der Sammeleinrichtung verbrennen, und dem Verbrennungsbetrieb
ohne Selbsterhaltung, der sich von dem Verbrennungsbetrieb mit Selbsterhaltung
unterscheidet, steht mit dem Ablagerungsverhältnis der
Asche in Beziehung, wie es an späterer Stelle behandelt
wird. Daher kann mit der vorhergehend genannten Struktur die Information,
die das Ablagerungsverhältnis der Asche angibt, leicht
erhalten werden. Demnach kann die Kennlinie zu der Kennlinie korrigiert
werden, die das Ablagerungsverhältnis der Asche korrekt
wiedergibt, indem das Zeitverhältnis bei dem zweiten Korrekturbereich
verwendet wird. Daher kann die Regenerierung der Sammeleinrichtung
zu geeigneteren Zeiten unter Verwendung der Kennlinie durchgeführt
werden. Als ein Ergebnis können die Verschlechterung des
Kraftstoffsverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstiegs während der Regenerierung infolge der übermäßig großen
tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Abgasreinigungsvorrichtung
des Weiteren einen Abgastemperaturmessbereich und einen ersten Zeitverhältnisschätzbereich
auf. Der Abgastemperaturmessbereich ist zum Messen der Abgastemperatur
in dem Abgasdurchgang angeordnet. Der erste Zeitverhältnisschätzbereich
schätzt das Zeitverhältnis zwischen dem Verbrennungsbetrieb
mit Selbsterhaltung und dem Verbrennungsbetrieb ohne Selbsterhaltung
basierend auf der mit dem Abgastemperaturmessbereich gemessenen
Abgastemperatur. Das durch den zweiten Korrekturbereich verwendete
Zeitverhältnis ist das Zeitverhältnis, das von
dem ersten Zeitverhältnisschätzbereich geschätzt
wird.
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Somit
wird das Zeitverhältnis zwischen dem Verbrennungsbetrieb
mit Selbsterhaltung und dem Verbrennungsbetrieb ohne Selbsterhaltung
basierend auf der Abgastemperatur geschätzt. Daher kann das
Zeitverhältnis unter Verwendung der Abgastemperatur exakt
bestimmt werden, die leicht gemessen werden kann. Die Kennlinie
kann unter Verwendung des Zeitverhältnisses mit dem zweiten
Korrekturbereich korrigiert werden. Daher kann die Regenerierung
der Sammeleinrichtung zu geeigneteren Zeiten unter Verwendung der
leicht und angebracht korrigierten Charakteristik durchgeführt
werden. Als ein Ergebnis können die Verschlechterung des
Kraftstoffsverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstiegs während der Regenerierung infolge der übermäßig
großen tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Abgasreinigungsvorrichtung
des Weiteren einen Drehzahlmessbereich, einen Beschleunigungseinrichtungsstellungsmessbereich
und einen zweiten Zeitverhältnisschätzbereich
auf. Der Drehzahlmessbereich misst eine Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Der Beschleunigungseinrichtungsstellungsmessbereich misst eine Stellung
einer Beschleunigungseinrichtung der Brennkraftmaschine. Der zweite
Zeitverhältnisschätzbereich schätzt das
Zeitverhältnis zwischen dem Verwendungsbetrieb mit Selbsterhaltung
und dem Verbrennungsbetrieb ohne Selbsterhaltung basierend auf der
Drehzahl der Brennkraftmaschine, die mit dem Drehzahlmessbereich gemessen
wird, und der Stellung der Beschleunigungseinrichtung, die mit dem
Beschleunigungseinrichtungsstellungsmessbereich gemessen wird. Das
von dem zweiten Korrekturbereich verwendete Zeitverhältnis
ist das Zeitverhältnis, das von dem zweiten Zeitverhältnisschätzbereich
geschätzt wird.
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Das
Zeitverhältnis zwischen dem Verbrennungsbetrieb mit Selbsterhaltung
und dem Verbrennungsbetrieb ohne Selbsterhaltung wird unter Verwendung
der Drehzahl und der Beschleunigungseinrichtungsstellung der Brennkraftmaschine
in dem Betriebsbereich geschätzt. Daher kann das Zeitverhältnis
unter Verwendung der numerischen Werte exakt erhalten werden, die
leicht gemessen werden können. Die Kennlinie kann unter
Verwendung des Zeitverhältnisses durch den zweiten Korrekturbereich korrigiert
werden. Daher kann die Regenerierung der Sammeleinrichtung zu geeigneteren
Zeiten unter Verwendung der leicht und angemessen korrigierten Kennlinie
durchgeführt werden. Als ein Ergebnis können die
Verschlechterung des Kraftstoffsverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstiegs während der Regenerierung infolge der übermäßig
großen tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Brennkraftmaschine
in ein Fahrzeug eingebaut und die Abgasreinigungsvorrichtung weist
des Weiteren einen Fahrzeuggeschwindigkeitsmessbereich und einem
dritten Zeitverhältnisschätzbereich auf. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsmessbereich
misst eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Der dritte Zeitverhältnisschätzbereich schätzt
das Zeitverhältnis zwischen dem Verbrennungsbetrieb mit
Selbsterhaltung und dem Verbrennungsbetrieb ohne Selbsterhaltung
basierend auf der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsmessbereich gemessenen
Fahrzeuggeschwindigkeit. Das von dem zweiten Korrekturbereich verwendete
Zeitverhältnis ist das Zeitverhältnis, das von
dem dritten Zeitverhältnisschätzbereich geschätzt
wird.
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Somit
wird das Zeitverhältnis zwischen dem Verbrennungsbetrieb
mit Selbsterhaltung und dem Verbrennungsbetrieb ohne Selbsterhaltung
unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt.
Daher kann das Zeitverhältnis unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitswerts
exakt erhalten werden, der leicht gemessen werden kann. Die Kennlinie
kann unter Verwendung des Zeitverhältnisses durch den zweiten
Korrekturbereich korrigiert werden. Daher kann die Regenerierung
der Sammeleinrichtung zu geeigneteren Zeiten unter Verwendung der
leicht und angemessen korrigierten Kennlinie durchgeführt
werden. Als ein Ergebnis können die Verschlechterung des
Kraftstoffsverbrauchs aufgrund der übermäßig
häufigen Regenerierung und die Beschädigung der
Sammeleinrichtung aufgrund des übermäßigen
Temperaturanstiegs während des Regenerierens infolge der übermäßig
großen tatsächlichen Ablagerungsmenge verhindert werden.
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Merkmale
und Vorteile eines Ausführungsbeispiels als auch Betriebsverfahren
und Funktionen der entsprechenden Teile sind aus einem Studium der
nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, den angehängten
Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die alle einen
Teil dieser Anmeldung bilden. In den Zeichnungen:
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1 ist
ein schematisches Strukturschaubild, das eine Abgasreinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das einen Korrekturmodus gemäß dem
Ausführungsbeispiel zeigt;
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3 ist
ein Flussdiagramm, das eine Korrekturverarbeitung einer Materiepartikelablagerungscharakteristik
gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
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4 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Druckverlust nach
vollständiger Regenerierung und einer Ascheablagerungsmenge
gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
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5 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Hysterese und dem
Druckverlust nach der vollständigen Regenerierung gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Steigung einer zweiten
Kennlinie und den Druckverlust nach der vollständigen Regenerierung
gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
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7 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Steigungskorrekturkoeffizienten
und einem Verhältnis von Materiepartikeln im Verwendungsbetrieb
mit Selbsterhaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt;
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8 ist
ein Schaubild, das einen Materiepartikelselbsterhaltungsbetriebsbereich
in einem gesamten Betriebsbereich gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt;
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9 ist
ein Schaubild, das einen Ablagerungsmodus von Asche in einem DPF
gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
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10 ist
ein Schaubild, das einen anderen Ablagerungsmodus der Asche in dem
DPF gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
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11 ist
Diagramm, das eine Ablagerungskennlinie von Materiepartikeln in
dem DPF gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt; und
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12 ist
ein Diagramm, das eine weitere Ablagerungskennlinie der Materiepartikel
in dem DPF gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Nachfolgend
ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein
schematisches Schaubild, das eine Abgasreinigungsvorrichtung 1 einer
Brennkraftmaschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Die
Abgasreinigungsvorrichtung 1 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel findet beispielsweise
bei einer Vierzylinder-Dieselmaschine 2 (nachfolgend vereinfacht
als eine Maschine bezeichnet) Anwendung. Luft wird von einem Einlassrohr 3, das
mit der Maschine 2 verbunden ist, zu der Maschine 2 zugeführt.
Eine Luftströmungsmesseinrichtung 4 ist in dem
Einlassrohr 3 zum Messen einer Einlassmenge angeordnet.
Eine Einlassdrossel 12 ist in dem Einlassrohr 3 angeordnet.
Die Einlassmenge, die zu der Maschine 2 zugeführt
wird, wird durch Einstellen eines Öffnungsgrads der Einlassdrossel 12 vergrößert/verringert.
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Die
Maschine 2 ist mit Injektoren 13 zum Zuführen
von Kraftstoff in Zylinder ausgerüstet. Abgas wird an ein Abgasrohr 5 abgegeben,
das mit der Maschine 2 verbunden ist. Eine elektronische
Steuervorrichtung 10 (ECU) steuert die Kraftstoffeinspritzung
zu der Maschine 2 durch die Injektoren 13, eine Öffnungsgradeinstellung
der Einlassdrossel 12 und dergleichen. Die ECU 12 hat
eine CPU zum Durchführen von verschiedenen Arten von Berechnungen, einen
RAM als einen Arbeitsspeicher der CPU, einen Speicher 11 zum
Speichern einer Vielzahl von Informationen, und dergleichen.
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Ein
Dieselpartikelfilter 6 (ein DPF) ist in dem Abgasrohr 5 vorgesehen.
Ein Oxidationskatalysator ist an dem DPF 6 gestützt,
so dass der DPF 6 als ein DPF mit Oxidationskatalysator
aufgebaut ist (d. h. ein C-DPF). Abgastemperatursensoren 7, 8 sind
an einer Einlassseite bzw. einer Auslassseite des DPF 6 angeordnet,
um eine Abgastemperatur an den jeweiligen Stellen zu messen. Ein
Differenzdrucksensor 9 ist vorgesehen, um einen Differenzdruck
(Druckverlust, DPF-Druckverlust) als Unterschied des Abgasdrucks
zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des DPF 6 zu
messen. Messwerte der Luftströmungsmesseinrichtung 4,
der Abgastemperatursensoren 7, 8 und des Differenzdruckssensors 9 werden an
die ECU 10 geschickt.
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Die
Abgasreinigungsvorrichtung 1 hat des Weiteren einen Maschinendrehzahlsensor 14 und
einen Beschleunigungseinrichtungsstellungssensor 15. Die
Abgasreinigungsvorrichtung 1 und die Maschine 2 sind
in einem Fahrzeug montiert, um eine Antriebskraft an das Fahrzeug
zuzuführen, und weisen einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 auf. Der
Maschinendrehzahlsensor 14 ist an der Maschine 2 montiert,
um eine Drehzahl NE der Maschine 2 oder die Rotationsanzahl
der Maschine 2 pro Zeiteinheit zu erfassen, und gibt den Wert
an die ECU 10 aus. Der Beschleunigungseinrichtungsstellungssensor 15 erfasst
einen Betätigungsgrad der Beschleunigungseinrichtung durch
einen Nutzer (d. h. eine Beschleunigungseinrichtungsstellung ACCP)
und gibt den Wert an die ECU 10 aus. Wie es bereits bekannt
ist, ist der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 in einem
Getriebe oder dergleichen angeordnet, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit
Vc zu erfassen und den Wert an die ECU 10 auszugeben.
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Als
eine repräsentative Struktur kann der DPF 6 eine
Wabenstruktur mit Durchgängen aufweisen, von denen jeder
an der Einlassseite oder an der Auslassseite abwechselnd verschlossen
ist. Das während einem Betrieb der Maschine 2 abgegebene Abgas
enthält Materiepartikel (PM). Die Materiepartikel werden
an einer Innseite oder einer Oberfläche einer DPF-Wand
gesammelt, wenn das Abgas durch die DPF-Wand mit der vorhergehend
beschriebenen Struktur des DPF 6 hindurch tritt. Es ist
notwendig, den DPF 6 durch Verbrennung und Entfernung der abgelagerten
Materiepartikel jedes Mal dann zu regenerieren, wenn eine Ablagerungsmenge
der Materiepartikel, die in dem DPF 6 abgelagert ist, ausreichend
groß wird. Als ein Verfahren zum Regenerieren des DPF 6 wird
beispielsweise ein Verfahren zum Durchführen einer Nacheinspritzung
von dem Injektor 13 zu einem Zeitpunkt nach einer Hauteinspritzung
verwendet.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Materiepartikelablagerungscharakteristika
der vorhergehend beschriebenen 11 in Übereinstimmung
mit einer Ablagerungsmenge und einem Ascheablagerungszustand korrigiert.
Somit wird eine Schätzgenauigkeit der Materiepartikelablagerungsmenge
verbessert. 2 stellt einen Gesamtüberblick
der Korrektur dar. 3 ist ein Flussdiagramm, das
einen Korrekturvorgang darstellt. Als nächstes werden Einzelheiten
der Korrektur erklärt. Der in 3 gezeigte
Vorgang kann durch die ECU 10 ausgeführt werden.
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Zuerst
wird es in S10 des Flussdiagramms von 3 bestimmt,
ob die Regenerierung des DPF 6 ausgeführt wird.
Falls die Regenerierung ausgeführt wird (S10: JA), geht
der Vorgang zu S20 über. Falls die Regenerierung nicht
ausgeführt wird (S10: NEIN), wird der Ablauf beendet.
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Es
wird in S20 bestimmt, ob eine vollständige Regenerierung
des DPF 6 abgeschlossen ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
bedeutet die vollständige Regenerierung eine Regenerierung,
um die Materiepartikel, die in dem DPF 6 abgelagert ist,
vollständig zu verbrennen und um die Materiepartikelablagerungsmenge
auf 0 zurückzusetzen. Falls die vollständige Regenerierung
abgeschlossen ist (S20: JA), geht der Vorgang zu S30 über.
Falls die vollständige Regenerierung nicht abgeschlossen
ist (S20: NEIN), wird die Verarbeitung aus S20 wiederholt, bis die
vollständige Regenerierung abgeschlossen ist. Die vollständige
Regenerierung des DPF 6 ist dann abgeschlossen, wenn der
Vorgang zu S30 übergeht. Der Druckverlust P des DPF 6 wird
in S30 gemessen. Der Druckverlust P kann mit dem Differenzdrucksensor 9 erfasst
werden.
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In
S40 wird dann ein Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungszeitverhältnis
R berechnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet
das Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungszeitverhältnis
R ein Verhältnis einer Zeit, in sich der das Fahrzeug in
einem Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
befindet, zu einer Gesamtbetriebszeit. Der Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand bedeutet
einen Zustand, in dem die Materiepartikel in dem DPF 6 abgelagert
werden und zur selben Zeit verbrennen, da die Temperatur des von
der Maschine 2 abgegebenen Abgases hoch ist. Beispielsweise
wird der Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
bei der Abgastemperatur von 550°C oder mehr hervorgerufen
(550°C ist nur ein Richtwert).
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Die
ECU 10 kann mit einer Zeitnehmerfunktion versehen sein
und die gesamte Betriebszeit der Maschine 2 und die Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszeit
kann im Vorfeld mit der Zeitnehmerfunktion gemessen werden. Anschließend
kann das Verhältnis der Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszeit
zu der Gesamtbetriebszeit in S40 berechnet werden. Wie es an späterer
Stelle behandelt wird, ist der Ablagerungszustand der Asche in dem
DPF 6 für den Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
charakteristisch. Daher ist es notwendig, den charakteristischen
Ablagerungszustand der Asche in Betracht zu ziehen, wenn die Materiepartikelablagerungscharakteristika
korrigiert werden.
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Beispielsweise
kann die Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszeit
durch eines der drei nachfolgenden Verfahren gemessen werden. Das
erste Verfahren verwendet die Abgastemperatur. Falls der Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
hervorgerufen wird, wenn die Abgastemperatur 550°C entspricht,
wie es vorhergehend angemerkt worden ist, kann die Aufrechnung der
Betriebszeit in dem Fall, in dem die Abgastemperatur 550°C
oder höher ist, als die Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszeit verwendet
werden. Die Abgastemperatur kann mit den Abgastemperatursensoren 7, 8 erfasst werden.
Ein Durchschnitt der Messwerte der Sensoren 7, 8 kann
als die Abgastemperatur verwendet werden. Alternativ dazu kann ein
Modell zum Schätzen der Temperatur im Inneren des DPF 6 aus
den Messwerten der Sensoren 7, 8 im Voraus erhalten werden
und ein durch das Modell erhaltener Schätzwert kann als
die Abgastemperatur verwendet werden. Anstelle der Verwendung von
550°C als der Schwellenwert kann eine den Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
hervorrufende Abgastemperatur im Vorfeld für die zu verwendende
Vorrichtungskonfiguration erhalten werden und die erhaltende Abgastemperatur
kann als der Schwellenwert verwendet werden.
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Das
zweite Verfahren verwendet die Maschinendrehzahl NE und die Beschleunigungseinrichtungsstellung
ACCP. Ein Hochlastbereich (A in 8) und die
hohe Drehzahl NE, bei denen der Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
auftritt, können im Vorfeld auf einer Ebene erhalten werden,
die durch Koordinatenachsen der Maschinendrehzahl NE und der Beschleunigungseinrichtungsstellung
ACCP festgelegt ist und die den Betriebszustand der Maschine 2 angibt,
wie er in 8 gezeigt ist. Die Aufrechnung
der Betriebszeit innerhalb des Bereichs A kann als die Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungszeit verwendet
werden. Die Maschinendrehzahl NE kann mit dem Maschinendrehzahlsensor 14 erhalten
werden. Die Beschleunigungseinrichtungsstellung ACCP kann mit dem
Beschleunigungseinrichtungsstellungssensor 15 erhalten
werden. Ein Bereich B in 8 gibt einen Bereich eines Materiepartikelverbrennungsbetriebs
ohne Selbsterhaltung an.
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Das
dritte Verfahren verwendet die Fahrzeuggeschwindigkeit Vc des Fahrzeugs,
in dem die Maschine 2 montiert ist. Es wird vermutet, dass
die Abgastemperatur hoch ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vc
hoch ist. Daher gibt die Tatsache, ob der Fahrzeuggeschwindigkeitswert
Vc hoch ist oder nicht, eine Richtung darüber an, ob sich
das Fahrzeug in dem Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
befindet, oder ob nicht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit Vc, die den Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
hervorruft, kann im Vorfeld erhalten werden. Beispielsweise kann
die Betriebszeit, zu der die Fahrzeuggeschwindigkeit Vc 150 km/h
oder mehr beträgt, als die Materiepartikelselbsterhaltungsverwendungszeit
verwendet werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit Vc kann mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 gemessen
werden.
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In
S50 werden dann ein Anfangspunkt, eine Hysterese H, eine Steigung θ und
ein Steigungskorrekturkoeffizient k zum Korrigieren einer Materiepartikelablagerungskennlinie
berechnet. Die Materiepartikelablagerungskennlinie in dem Zustand,
in dem die Asche nicht abgelagert worden ist, ist durch Kennlinien 21, 23 angegeben,
die in dem unteren Abschnitt von 2 gezeigt
sind. Die Koordinatenachse gibt den Druckverlust P des DPF 6 an
und die Abszissenachse gibt die Materiepartikelablagerungsmenge
PM an. Die um die Ablagerung der Asche korrigierte Kennlinie wird
durch die Kennlinien 21, 23 angegeben, die in
dem oberen Abschnitt von 2 gezeigt sind. Wie in es in 2 gezeigt
ist, wird der Druckverlust P des DPF 6 an einem Anfangspunkt 20 vor
der Korrektur durch P0 angegeben. D. h., dass P0 den Druckverlust
P unter einer Bedingung angibt, dass nichts in dem DPF 6 abgelagert
worden ist.
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Üblicherweise
ist nach der vollständigen Regenerierung die gesamte Materiepartikel
verbrannt und nur die Asche verbleibt in dem abgelagerten Zustand.
Daher gibt der Druckverlustwert P nach der vollständigen
Regenerierung die Ablagerungsmenge der Asche an. Wie es in 4 gezeigt
ist, weist der Druckverlust P nach der vollständigen Regenerierung
eine Beziehung mit gleichbleibendem Anstieg bezüglich der
Ascheablagerungsmenge auf (Asche in 4). Somit
dient der Druckverlust P nach der vollständigen Regenerierung
als der Index, der die Ascheablagerungsmenge angibt. Daher wird
der Druckverlust P nach der vollständigen Regenerierung
bei der nachfolgend beschriebenen Korrektur verwendet.
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Zuerst
wird der Anfangspunkt 20 korrigiert. P1 in 2 gibt
den Druckverlust P nach der vollständigen Regenerierung
des DPF 6 an. Bei der Korrektur wird ein paralleler Versatz
der gesamten Kennlinie in einer Richtung nach oben in 2 durchgeführt,
um den Anfangspunkt 20 der korrigierten Kennlinie mit dem
in 2 gezeigten Punkt des Druckverlusts P1 in Übereinstimmung
zu bringen. Somit werden die Kennlinien 21, 23 zu
den Kennlinien 21, 23 korrigiert, die den Anfangspunkt 20 aufweisen,
der der jüngsten Ablagerungsmenge der Asche entspricht.
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Anschließend
wird die Hysterese H korrigiert. Die Hysterese H ist ein Wert H0
oder ein Wert H1, die in 2 gezeigt sind, d. h. ein Abstand
zwischen der Kennlinie 23 und einer Linie, die durch den Anfangspunkt 20 läuft,
und hat dieselbe Steigung θ wie die Kennlinie 23.
Der Wert der Hysterese H wird gemäß 5 berechnet.
Wie es in 5 gezeigt ist, nimmt der Wert
der Hysterese H bezüglich des Druckverlusts P nach der
vollständigen Regenerierung gleichmäßig
ab.
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Der
Grund für die Tendenz in 5 ist nachfolgend
mit Bezug auf 9 erklärt. 9 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts der
Filterwand des DPF 6. Mit einer Zunahme der Ablagerungsmenge
der Asche nimmt auch die Ablagerungsmenge der Asche in den Poren
der Filterwand zu. Demnach nimmt ein Raum in der Filterwand zum
Ablagern der Materiepartikel (PM in 9) ab. Demnach
ist die Ablagerung der Materiepartikel in der Wand dann gesättigt,
wenn die Materiepartikelablagerungsmenge in der Wand kleiner als
in dem Fall ist, in dem die Ascheablagerungsmenge klein ist. Wie
es vorhergehend beschrieben ist, entspricht die erste Kennlinie 21 der
Materiepartikelablagerung in der Filterwand. Daher wird schließlich
die erste Kennlinie 21 verkürzt und die Hysterese
H verringert, wenn die Ablagerungsmenge der Asche in dem DPF 6 zunimmt.
Somit wird die in 5 gezeigte Tendenz erhalten.
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In 5 ist
die Hysterese H gleich H0, wenn der Druckverlust P nach der vollständigen
Regenerierung P0 ist. Die Hysterese H ist H1, wenn der Druckverlust
P nach der vollständigen Regenerierung P1 ist. Der Wert
H1 ist kleiner als der Wert H0. Demnach, wie es in 2 gezeigt
ist, wird die Länge der ersten Kennlinie 21 korrigiert,
sodass diese kürzer ist.
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Anschließend
wird die Steigung θ der zweiten Kennlinie 23 korrigiert.
Die Steigung θ der zweiten Kennlinie 23 wird gemäß 6 berechnet.
Wie es in 6 gezeigt ist, nimmt der Wert
der Steigung θ der zweiten Kennlinie 23 bezüglich
dem Druckverlust P nach der vollständigen Regenerierung
gleichmäßig zu. Der Grund für die Tendenz
von 6 ist nachfolgend mit Bezug auf 10 erklärt.
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10 ist
eine Querschnittsansicht, die den DPF in dem Zustand zeigt, in dem
sowohl die Asche als auch die Materiepartikel abgelagert wurden.
Die Asche und die Materiepartikel lagern sich durch den Betrieb
der Maschine 2 ab. Bei jedem Mal, wenn die Regenerierung
des DPF 6 durchgeführt wird, verbrennen jedoch
nur die Materiepartikel und nur die Asche verbleibt. Daher wird
nach mehrfachem Durchführen der DPF-Regenerierung ein Zustand
erzeugt, in dem sich die Asche in einer unteren Schicht ablagert
und sich die Materiepartikel an der unteren Schicht der Asche ablagern.
Generell gibt es eine Tendenz dazu, dass sich eine relativ große
Menge der Asche an der stromabwärtigen Endfläche
des DPF 6 infolge eines Einflusses einer Abgasströmung ablagert.
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Die
Zunahme der Menge der Asche, die sich an der stromabwärtigen
Endfläche ablagert, übt dieselbe Wirkung wie der
Fall aus, in dem die axiale Länge des DPF 6 verkürzt
ist. Daher lagert sich auch dann, wenn die Materiepartikelablagerungsmenge die
gleiche ist, die Materiepartikel an der Oberfläche der
Filterwand schneller ab, wenn die Ascheablagerungsmenge an der stromabwärtigen
Endfläche zunimmt. Demnach nimmt der Druckverlustwert P
auch dann zu, wenn die Materiepartikelablagerungsmenge PM die gleiche
ist. Dies ist äquivalent zu einer Zunahme der Steigung θ der
zweiten Kennlinie 23. Somit wird der Graph in 6 erhalten.
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In 6 ist
die Steigung θ der zweiten Kennlinie 23 θ0,
wenn der Druckverlust P nach der vollständigen Regenerierung
P0 ist. Die Steigung θ ist θ1, wenn der Druckverlust
P nach der vollständigen Regenerierung P1 ist. Der Wert θ1
ist größer als der Wert θ0. Demnach wird
die Steigung θ der zweiten Kennlinie 23 korrigiert,
sodass diese größer ist.
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Die
Steigung θ der zweiten Kennlinie 23 wird in Übereinstimmung
mit dem in S40 erhaltenen Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebsverhältnis
R weiter korrigiert. Die weitere Korrektur wird basierend auf 7 durchgeführt.
Der Steigungswert θ, der basierend auf 6 berechnet ist,
wird durch den Steigungskorrekturkoeffizienten k multipliziert,
der in 7 gezeigt ist. Somit wird der finale Steigungswert
der zweiten Kennlinie 23 nach der Korrektur berechnet.
Wie es in 7 gezeigt ist, nimmt der Steigungskorrekturkoeffizient
k bezüglich dem Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebsverhältnis
R gleichmäßig zu. Der Grund der Tendenz von 7 ist
nachfolgend erklärt.
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In
dem Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand lagert
sich die Materiepartikel in dem DPF 6 ab und verbrennt
zur selben Zeit, wie es vorhergehend genannt ist. In diesem Zustand
gibt es eine Tendenz, dass sich die Materiepartikel stetig und dünn
an der Oberfläche der Filterwand des DPF 6 ablagert.
Herkömmlicherweise strömt die Asche in den DPF 6,
während sie sich an die Materiepartikel haftet. Daher lagert
sich die Asche ebenfalls an der Filterseitenwand ab. Falls ein Ablagerungsverhältnis
der Asche an der Seitenwand als ein Verhältnis der Ablagerungsmenge
der Asche an der Seitenwand des DPF 6 zu der Ablagerungsmenge der
Asche an der stromabwärtigen Endfläche des DPF 6 festgelegt
ist, bedeutet das, dass das Ablagerungsverhältnis der Asche
an der Seitenwand zunimmt, wenn das Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungszeitverhältnis
R zunimmt.
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Falls
sich die Asche zudem an der Filterwandoberfläche zusammen
mit der Materiepartikel ablagert, wird der Druckverlustwert P durch
die Ablagerungsmenge der Asche auch dann nach oben geschoben, wenn
die Materiepartikelablagerungsmenge dieselbe ist. Wie es vorhergehend
genannt ist, entspricht die Ablagerung an der Filterwandoberfläche
der zweiten Kennlinie 23. Daher nimmt die Steigung θ der
zweiten Kennlinie 23 mit einem Anstieg des Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebsverhältnisses
R zu. Somit wird der Graph von 7 erhalten.
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Wenn
das in S40 berechnete Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebsverhältnis
R gleich R1 ist, ist der Steigungskorrekturkoeffizient k gleich
k1, wie es in 7 gezeigt ist. In diesem Fall
dient das Produkt aus dem Steigungskorrekturkoeffizienten k1 und
der Steigung θ1, die aus 6 erhalten
wird, als der letzendliche Steigungswert der zweiten Kennlinie 23 nach
der Korrektur.
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Schließlich
wird in S60 die Materiepartikelablagerungskennlinie unter Verwendung
der Hysterese H, der Steigung θ und dem Steigungskorrekturkoeffizienten
k korrigiert, der in S50 berechnet wird. Somit werden die Kennlinien 21, 23 erhalten,
die in dem oberen Abschnitt von 2 gezeigt
sind. Die vorhergehend genannten Abläufe sind die Verarbeitung
von 3.
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Die
ECU 10 schätzt die Materiepartikelablagerungsmenge
PM in dem DPF 6 unter Verwendung der korrigierten Kennlinien 21, 23.
Falls der Schätzwert der Materiepartikelablagerungsmenge
PM einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, kann der DPF 6 beispielsweise
durch Durchführen der von dem Injektor 13 durchgeführten Nacheinspritzung
regeneriert werden. Da die Kennlinie verwendet wird, die in Anbetracht
der Ablagerung der Asche korrigiert ist, kann die Materiepartikelablagerungsmenge
PM genauer geschätzt werden.
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Die
Charakteristika von 5 bis 8 und die
Schwellenwerte der Abgastemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit,
die den Materiepartikelselbsterhaltungsverbrennungsbetriebszustand
hervorrufen, können im Vorfeld für die verwendete
Vorrichtungskonfiguration erhalten und in dem Speicher 11 gespeichert
werden, und können in S50 ausgelesen und verwendet werden.
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In
dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
jede von der ersten oder zweiten Kennlinie 21, 23 eine
gerade Linie, da eine geradlinige Annäherung angewandt
wird. In einigen Fällen ist die tatsächliche Kennlinie
eine Kurve, wie sie in 12 gezeigt ist. In diesem Fall
kann die vorhergehend beschriebene Korrektur zum Verringern der Hysterese
H (d. h. der Abstand zwischen dem Anfangspunkt 20 und dem Übergangspunkt 22)
beispielsweise als Korrektur zum Annähern des Übergangspunkts 22 an
den Anfangspunkt 20 entlang einer ersten Kennlinie 21 durchgeführt
werden, die eine in 12 gezeigt Kurve ist. Die Korrektur
zum Erhöhen der Steigung der zweiten Kennlinie 23 kann als
Korrektur der zweiten Kennlinie 23 zum Erhöhen einer
Steigung einer tangentialen Linie 30 an einem Punkt an
der zweiten Kennlinie 23 beispielsweise durchgeführt
werden, die eine in 12 gezeigte Kurve ist.
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Die
Verarbeitung in S40 bildet einen ersten Zeitverhältnismessbereich,
einen zweiten Zeitverhältnismessbereich und einen dritten
Zeitverhältnismessbereich. Die Verarbeitung in S50 und
S60 bilden einen Korrekturbereich, einen Anfangspunktkorrekturbereich,
einen Übergangspunktkorrekturbereich, einen Steigungskorrekturbereich
und einen zweiten Korrekturbereich.
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Die
vorliegende Erfindung sollte durch das offenbarte Ausführungsbeispiel
nicht begrenzt sein, sondern kann auf viele andere Weisen umgesetzt werden,
ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die
angehängten Ansprüche festgelegt ist.
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Eine
Abgasreinigungsvorrichtung führt eine Korrektur einer Kennlinie,
die eine Ablagerungsmenge von Materiepartikeln angibt, in einem
DPF durch, indem ein paralleler Versatz eines Anfangspunkts in einer
Richtung nach oben (d. h. einer Richtung eines größeren
Druckverlusts) durchgeführt wird, der mit der Zunahme der
Ascheablagerungsmenge größer wird. Somit wird
ein Abstand zwischen dem Anfangspunkt und einem Übergangspunkt
verkürzt und eine Steigung eines von dem Anfangspunkt ferner
liegenden Abschnitts der Kennlinie wird vergrößert.
Ein Druckverlustwert des DPF nach vollständiger Regenerierung
des DPF wird als ein Druckverlustwert des DPF an dem Anfangspunkt
nach der Korrektur verwendet. Darüber hinaus führt
die Vorrichtung eine Korrektur mit einem Steigungskorrekturkoeffizienten durch,
indem die Steigung des ferner liegenden Abschnitts der Kennlinie
in Übereinstimmung mit einem Ascheablagerungszustand vergrößert
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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