DE102015205920B4

DE102015205920B4 - Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor

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Publication number: DE102015205920B4
Application number: DE102015205920.0A
Authority: DE
Inventors: c/o Honda R&D Co. Ltd. Nemoto Koji; c/o Honda R&D Co. Ltd. Tsuruta Shingo
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: DE102015205920A1; JP2015200199A; JP6132803B2

Abstract

Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (3), das Partikelmaterial aus Abgasen des Motors (3) mit einem Filter (7) sammelt und den Filter (7) durch Verbrennen des gesammelten Partikelmaterials regeneriert, und aufweist:ein Rußablagerungsmengenerfassungsmittel zum Erfassen einer Rußablagerungsmenge (mSot), die eine Menge des auf dem Filter (7) abgelagerten Partikelmaterials ist;ein Regenerationssteuerungsausführungsmittel zum Ausführen einer Regenerationssteuerung zum Regenerieren des Filters (7);ein Verbrennungsratenschätzmittel zum Schätzen einer Verbrennungsrate (BR) des Partikelmaterials während der Ausführung der Regenerationssteuerung;ein Regenerationsaussetzbestimmungsmittel zum Bestimmen, während der Ausführung der Regenerationssteuerung, dass der Filter (7) in einem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte,wenn eine Gesamtsumme (ΔT · CT) der Zeit des Auftretens eines Zustands, in dem die geschätzte Verbrennungsrate (BR) nicht höher als eine vorbestimmte Rate (Bref) ist, nicht kürzer als eine vorbestimmte Zeit (ΔT · Cref) wird;ein Regenerationsbeendigungsmittel zum Beenden der Regenerationssteuerung, wenn die Rußablagerungsmenge (mSot) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, in einem Fall, wo gemäß einem Ergebnis der Bestimmung durch das Regenerationsaussetzbestimmungsmittel, der Filter (7) in einem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte;ein Regenerationsaussetzmittel zum vorübergehenden Aussetzen der Regenerationssteuerung, wenn die Rußablagerungsmenge (mSot) nicht kleiner als der vorbestimmte Wert ist, in dem Fall, wo der Filter (7) in dem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte;ein Regenerationswiederaufnahmebestimmungsmittel zum Bestimmen, falls die Regenerationssteuerung vorübergehend ausgesetzt worden ist, ob der Filter (7) in einem Zustand ist oder nicht, in dem die Regenerationssteuerung wieder aufgenommen werden sollte; undein Regenerationswiederaufnahmemittel zum Wiederaufnehmen der Regenerationssteuerung, wenn, gemäß einem Bestimmungsergebnis durch das Regenerationswiederaufnahmebestimmungsmittel, der Filter (7) in dem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung wieder aufgenommen werden sollte.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für ein Verbrennungsmotor, zum Reinigen von Partikelmaterial, NOx oder SOx in Abgasen des Motors.
Aus dem japanischen Patent Nr. JP 4597876 B1 ist ein Abgasreinigungssystem für ein Verbrennungsmotor bekannt. Dieses Abgasreinigungssystem reinigt Abgase eines Diesel-Verbrennungsmotors und hat einen DPF (Dieselpartikelfilter) und einen NOx-Reinigungskatalysator. Bei diesem Abgasreinigungssystem wird das Partikelmaterial in den Abgasen von DPF gesammelt, und NOx in den Abgasen wird von dem NOx-Reinigungskatalysator aufgefangen.
Wenn bei diesem Abgasreinigungssystem in einem Fall, wo die Menge des auf dem DPF abgelagerten Partikalmaterials einen vorbestimmten Wert erreicht, der Motor nicht in einem Betriebsbereich ist, in dem die Durchführung einer DPF-Regeneration schwierig ist, wird die DPF-Regenerationssteuerung für eine vorbestimmte Zeitperiode durchgeführt. Bei dieser Regenerationssteuerung wird eine Nacheinspritzung ausgeführt, um das auf dem DPF abgelagerte Partikelmaterial zu verbrennen. Wenn andererseits der Motor in einem Betriebsbereich ist, in dem die Durchführung von DPF-Regeneration schwierig ist, wird die die DPF-Regenerationssteuerung aufgehoben, und es wird eine NOx-Reduktionssteuerung für eine vorbestimmte Zeitperiode durchgeführt, um das im NOx-Reinigungskatalysator gefangene NOx zu reduzieren.
Bei dem obigen Abgasreinigungssystem vom japanischen Patent Nr. JP 4597876 B1 wird die DPF-Regenerationssteuerung gemäß dem Betriebsbereich des Motors durchgeführt oder aufgehoben, wobei aber der Verbrennungszustand des Partikelmaterials auf dem DPF nicht berücksichtigt wird, so dass die Menge des nacheingespritzten Kraftstoffs zur DPF-Regeneration zu hoch werden könnte, oder hingegen ungenügend werden könnte. Wenn in diesen Fällen die Menge von nacheingespritzem Kraftstoff zu hoch ist, wird der Kraftstoffverbrauch schlechter oder wird eine Ölverdünnung verursacht.
Sobald die DPF-Regenerationssteuerung gestartet wird, wird sie fortgesetzt, bis eine vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, ohne den Verbrennungszustand des Partikelmaterials auf dem DPF zu berücksichtigen, und daher besteht nicht nur die Möglichkeit, dass die Effizienz der DPF-Regeneration absinkt, sondern auch die Möglichkeit, dass der Kraftstoffverbrauch schlechter oder die Ölverdünnung stärker wird.
Ferner wird bei der NOx-Reduktionssteuerung der NOx-Beseitigungszustand von dem NOx-Reinigungskatalysator nicht berücksichtigt, und wenn daher die Kraftstoffmenge zum Steuern/Regeln der Abgase auf eine reduzierende Atmosphäre zu hoch ist, wird der Kraftstoffverbrauch schlechter. Sobald die NOx-Reduktionssteuerung gestartet ist, wird sie darüber hinaus fortgesetzt, bis die vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, ohne den NOx Beseitigungszustand von dem NOx-Reinigungskatalysator zu berücksichtigen, weshalb nicht nur die Möglichkeit besteht, dass die Beseitigungseffizienz von NOx verringert ist, sondern auch die Möglichkeit, dass der Kraftstoffverbrauch schlechter wird.
Die EP1 203 869 A1 zeigt ein Abgasreinigungssystem für einen Dieselmotor, das Partikelmaterial aus Abgasen des Motors mit einem Filter sammelt und den Filter durch Verbrennen des gesammelten Partikalmaterials regeneriert und aufweist: ein Regenerationsmengenerfassungsmittel zum Erfassen einer Rußablagerungsmenge, die eine Menge des auf dem Filter abgelagerten Partikelmaterials ist; ein Regenerationssteuerungsausführungsmittel zum Ausführen einer Regenerationssteuerung zum Regenerieren des Filters; und ein Regenerationsaussetzbestimmungsmittel zum Aussetzen der Regenerationssteuerung wenn die Filtertemperatur einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die EP 1 121 513 B1 zeigt ein Verfahren zur Regelung eines Abbruchs einer NO_x-Regeneration in einem Abgasreinigungssystem mit einem Aufgefangene-Oxidmenge-Erfassungsmittel, einem Beseitigungsausführungsmittel, einem Beseititungsaussetzbestimmungsmittel und einem Beseitigungswiederaufnahmebestimmungsmittel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Abgasreinigungssystem für ein Verbrennungsmotor anzugeben, das in der Lage ist, eine Regenerationssteuerung eines Filters, der Partikelmaterial aus Abgasen sammelt, und eine Steuerung zum Beseitigen von NOx/SOx von einem Katalysator effizient durchführt und das einen exzellenten Kraftstoffsverbrauch gewährleistet.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung ein Abgasreinigungssystem für ein Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 angegeben.
Gemäß diesem Abgasreinigungssystem wird Partikelmaterial in Abgasen von dem Motor mit dem Filter gesammelt, und wird das gesammelte Partikelmaterial verbrannt, um den Filter zu regenerieren. Ferner wird während der Ausführung der Regenerationssteuerung zum Regenerieren des Filters bestimmt, ob der Filter in einem Zustand ist oder nicht, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte. Dann wird in dem Fall, wo die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte, wenn die Rußablagerungsmenge kleiner als der vorbestimmte Wert ist, die Regenerationssteuerung beendet. Daher wird in einem Fall, wo die Filterregenerationseffizienz schlechter geworden ist, wenn die Rußablagerungsmenge relativ klein ist, die Regenerationssteuerung beendet.
Andererseits wird in dem Fall, wo die Filterregenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte, wenn die Rußablagerungsmenge nicht kleiner als der vorbestimmte Wert ist, die Regenerationssteuerung vorübergehend ausgesetzt, und wird in einem Fall, wo die Regenerationssteuerung somit vorübergehend ausgesetzt wurde, bestimmt, ob der Filter in einem Zustand ist oder nicht, in dem die Regenerationssteuerung wieder aufgenommen werden sollte, und wenn der Filter in dem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung wieder aufgenommen werden sollte, wird die Regenerationssteuerung wieder aufgenommen. Daher wird in dem Fall, wo die Filterregenerationseffizienz schlechter geworden ist, wenn die Rußablagerungsmenge relativ groß ist, die Filterregenerationssteuerung vorübergehend ausgesetzt, und wird wieder aufgenommen, wenn die Filterregenerationseffizienz exzellent wird. Wie oben beschrieben, ist es durch Ausführung der Filterregenerationssteuerung nur unter der Bedingung, dass die Filterregenerationseffizienz exzellent ist, möglich, einen ausgezeichneten Kraftstoffverbrauch sicherzustellen. Darüber hinaus ist es in einem Fall, wo bei der Regenerationssteuerung eine Nacheinspritzung durchgeführt wird, möglich, das Auftreten von Ölverdünnung zu unterdrücken (übrigens bedeuten in der gesamten Beschreibung der Begriff „Erfassen“, verwendet in „Erfassen der Rußablagerungsmenge“ und „Erfassen der aufgefangenen Oxidmenge“, nicht nur direkt erfasste Werte, zum Beispiel durch Sensoren, sondern auch das Berechnen oder Schätzen der Werte basierend auf anderen Parametern).
Erfindungsgemäß wird die Verbrennungsrate des Partikelmaterials während der Ausführung der Regenerationssteuerung geschätzt, und gemäß der geschätzten Verbrennungsrate wird bestimmt, ob der Filter in dem Zustand ist oder nicht, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte. In diesem Fall repräsentiert die Verbrennungsrate des Partikelmaterials während der Ausführung der Regenerationssteuerung einen Pegel der Filterregenerationseffizienz, und daher ist es durch Bestimmung gemäß der Verbrennungsrate, ob der Filter in dem Zustand ist oder nicht, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte, möglich, eine hohe Bestimmungsgenauigkeit sicherzustellen und die Regenerationseffizienz bei der Filterregenerationssteuerung zu verbessern. Im Ergebnis wird es möglich, den Kraftstoffverbrauch weiter zu verbessern, und in einem Fall, wo während der Regenerationssteuerung eine Nacheinspritzung ausgeführt wird, ist es möglich, das Auftreten von Ölverdünnung noch weiter zu unterdrücken.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird in einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Abgasreinigungssystem für ein Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2 angegeben.
Gemäß dem Abgasreinigungssystem wird das vorbestimmte Oxid, das eines von NOx und SOx in Abgasen des Motors ist, von dem Abgasreinigungskatalysator aufgefangen, und wird das aufgefangene vorbestimmte Oxid durch dessen Reduktion von dem Abgasreinigungskatalysator beseitigt. Ferner wird während der Ausführung der Beseitigungssteuerung zum Beseitigen des vorbestimmten Oxids von dem Abgasreinigungskatalysator bestimmt, ob der Abgasreinigungskatalysator in einem Zustand ist oder nicht, in dem die Beseitigung ausgesetzt werden sollte. Dann wird in einem Fall, wo der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist, in dem die Beseitigungssteuerung ausgesetzt werden sollte, wenn die gefangene Oxidmenge kleiner als der vorbestimmte Wert ist, die Beseitigungssteuerung beendet. Daher wird in einem Fall, wo der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist, in dem dessen Beseitigungseffizienz schlechter geworden ist, wenn die aufgefangene Oxidmenge relativ klein ist, die Beseitigungssteuerung beendet.
Andererseits wird in dem Fall, wo der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist, in dem die Beseitigungssteuerung ausgesetzt werden sollte, wenn die aufgefangene Oxidmenge nicht kleiner als der vorbestimmte Wert ist, die Beseitigungssteuerung vorübergehend ausgesetzt, und wird in einem Fall, wo die Beseitigungssteuerung somit vorübergehend ausgesetzt worden ist, bestimmt, ob der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist oder nicht, in dem die Beseitigungssteuerung wieder aufgenommen werden sollte, und wenn der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist, in dem die Beseitigungssteuerung wieder aufgenommen werden sollte, wird die Beseitigungssteuerung wieder aufgenommen. Daher wird in einem Fall, wo der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist, in dem die vorbestimmte Oxidbeseitigungseffizienz schlechter geworden ist, wenn die aufgefangene Oxidmenge relativ groß ist, die Beseitigungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators vorübergehend ausgesetzt, und wird wieder aufgenommen, wenn der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist, in dem die Oxidbeseitigungseffizienz exzellent wird. Wie oben beschrieben ist es durch Ausführung der Beseitigungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators nur unter der Bedingung, dass die Oxidbeseitigungseffizienz exzellent ist, möglich, einen ausgezeichneten Kraftstoffverbrauch sicherzustellen. Ferner ist es in einem Fall, wo Nacheinspritzung durchgeführt wird, um SOx als das vorbestimmte Oxid zu beseitigen, möglich, das Auftreten von Ölverdünnung zu unterdrücken.
Erfindungsgemäß wird die Beseitigungsrate des vorbestimmten Oxids während der Ausführung der Beseitigungssteuerung geschätzt, und es wird gemäß der geschätzten Beseitigungsrate bestimmt, ob der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist oder nicht, in dem die Beseitigungssteuerung ausgesetzt werden sollte. In diesem Fall repräsentiert die Beseitigungsrate des vorbestimmten Oxids während der Ausführung der Beseitigungssteuerung den Pegel der Beseitigungseffizienz des vorbestimmten Oxids von dem Abgasreinigungskatalysator, und daher ist es durch Bestimmung gemäß der Beseitigungsrate, ob der Abgasreinigungskatalysator in dem Zustand ist oder nicht, in dem die Beseitigungssteuerung ausgesetzt werden sollte, möglich, eine hohe Bestimmungsgenauigkeit sicherzustellen und die Beseitigungseffizienz bei der Beseitigungssteuerung des Abgasreinigungskatalysators zu verbessern. Im Ergebnis wird es möglich, den Kraftstoffverbrauch weiter zu verbessern, und wird es in einem Fall, wo Nacheinspritzung zum Beseitigen von SOx als dem vorbestimmten Oxid durchgeführt wird, möglich, das Auftreten von Ölverdünnung weiter zu unterdrücken.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich.

1 ist ein schematisches Diagramm eines Abgasreinigungssystems einer ersten Ausführung und eines Verbrennungsmotors, bei dem das Abgasreinigungssystem angewendet wird;
2 ist ein Flussdiagramm eines Filterregenerationsbestimmungsprozesses;
3 ist ein Flussdiagramm eines Aussetz-/Beendigungsbestimmungsprozesses;
4 ist ein Flussdiagramm eines Wiederaufnahmebestimmungsprozesses;
5 ist ein Flussdiagramm eines Kraftstoffeinspritzsteuerprozesses;
6 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von Steuerergebnissen durch das Abgasreinigungssystem gemäß der ersten Ausführung zeigt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von Steuerergebnissen durch das Abgasreinigungssystem gemäß der ersten Ausführung von jeweiligen Fällen und von unterschiedlichen Betriebslasten zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm eines NOx-Reduktionsbestimmungsprozesses durch ein Abgasreinigungssystem gemäß einer zweiten Ausführung;
9 ist ein Flussdiagramm eines Aussetz-/Beendigungsbestimmungsprozesses;
10 ist ein Flussdiagramm eines Wiederaufnahmebestimmungsprozesses; und
11 ist ein Flussdiagramm eines Kraftstoffeinspritzsteuerprozesses.

Nachfolgend wird ein Abgasreinigungssystem für ein Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt schematisch das Abgasreinigungssystem 1 der vorliegenden Ausführung des Verbrennungsmotors (nachfolgend als „Motor“ bezeichnet) 3, bei dem das Abgasreinigungssystem angewendet wird.
Der Motor 3 ist hier ein Dieselmotor, der an einem nicht gezeigten Fahrzeug als Antriebsquelle angebracht ist, und enthält mehrere Paare (nur ein Paar ist gezeigt) von Zylindern 3a und Kolben 3b. Der Motor 3 hat einen Zylinderkopf 3c mit Kraftstoffeinspritzventilen 4, die in die Zylinder 3a eingesetzt sind, so dass sie jeweils zu den zugeordneten Brennkammern weisen. Die Kraftstoffeinspritzventile 14 sind mit einer Hochdruckpumpe und einem Kraftstofftank über eine Sammelschiene (Common Rail) verbunden, die alle nicht gezeigt sind. Von einer Hochdruckpumpe unter Druck gesetzter Kraftstoff wird jedem der Kraftstoffeinspritzventile 4 über die Sammelschiene zugeführt und wird von dort in die Brennkammern der Zylinder 3a eingespritzt.
Die Kraftstoffeinspritzventile 4 sind mit einer ECU 2 elektrisch verbunden, und die ECU 2 führt einen Kraftstoffeinspritzsteuerprozess durch, durch Steuern/Regeln der Öffnungs- und Schließzeiten von jedem Kraftstoffeinspritzventil 4. Dieser Kraftstoffeinspritzsteuerprozess dient zum Steuern/Regeln der Menge und Zeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 4, und das Steuerverfahren davon wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Ferner ist der Motor 3 mit einem Kurbelwinkelsensor 20 versehen. Der Kurbelwinkelsensor 20 ist aus einem Magnetrotor und einem MRE-Aufnehmer gebildet und liefert, einhergehend mit der Drehung einer Kurbelwelle die ECU 2 ein CRK-Signal und ein OT-Signal, die beide Pulssignale sind.
Jeder Puls des CRK-Signals wird immer dann abgegeben, wenn sich die Kurbelwelle 3d um einen vorbestimmten Kurbelwinkel (zum Beispiel 1°) dreht. Die ECU 2 berechnet eine Drehzahl NE des Motors 3 (nachfolgend als „Motordrehzahl NE“ bezeichnet) basierend auf dem CRK-Signal. Ferner gibt das OT-Signal an, dass der eine Kolben 3b in einem der Zylinder 3a in einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition etwas vor der OT-Position des Einlasstakts befindet, und davon wird jeder Puls immer dann ausgegeben, wenn sich die Kurbelwelle 3 um einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht.
Andererseits enthält das Abgasreinigungssystem 1 die ECU 2, einen Abgasreinigungskatalysator 6 und einen Filter 7, die in einem Auspuffkanal 5 des Motors 3 in dieser von stromaufwärtigen Seite in der erwähnten Reihenfolge angeordnet sind, usw. Das Abgasreinigungssystem 6 hat eine Bauart, die in den Abgasen enthaltenes NOx in einer Oxidationsatmosphäre auffängt und das aufgefangene NOx in einer reduzierenden Atmosphäre reduziert.
Ferner ist der Filter 7 von einer CSF-(Katalyse-Rußfilter)-Bauart, d.h. von einem Typ, einen DPF (Dieselpartikelfilter) enthält, dem eine Oxidationskatalysatorkomponente hinzugefügt ist, so dass er mit sowohl einer Filterfunktion zum Sammeln des Partikelmaterials als auch einer Oxidationsfunktion ausgestattet ist.
Ferner sind in dem Auspuffkanal 5 ein Differenzdrucksensor 21, ein Laufsensor 22 sowie ein Abgastemperatursensor 23 vorgesehen.
Der Differenzdrucksensor 21 dient zum Erfassen eines Differenzdrucks DPex zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Filters 7 in dem Auspuffkanal 5, und enthält zwei Erfassungselemente 21a und 21b. Das stromaufwärtige Erfassungselement 21a ist an einem Ort zwischen dem Abgasreinigungskatalysator 6 und dem Filter 7 angeordnet, und das stromabwärtige Erfassungselement 21b ist an einem Ort stromab des Filters 7 angeordnet. Die ECU 2 berechnet den Differenzdruck DPex basierend auf einem Erfassungssignal von dem Differenzdrucksensor 21.
Ferner ist der LAF-Sensor 22 an einem Ort stromauf des Abgasreinigungskatalysators 6 angeordnet und weist eine Zirkoniumschicht und Platinelektroden auf, um die Sauerstoffmenge 02mass und eine Sauerstoffkonzentration 02cn von Sauerstoff im durch den Auspuffkanal 5 fließenden Abgas linear zu erfassen, in einem breiten Luftkraftstoffverhältnisbereich von einem fetten Bereich, der fetter als ein stöchiometrischer Luftkraftstoffbereich ist, zu einem sehr mageren Bereich hin, um an die ECU 2 jeweilige Signale auszugeben, die die erfasste Sauerstoffmenge 02mass und die erfasste Sauerstoffkonzentration O2cn anzeigen. Die ECU 2 berechnet die Sauerstoffmenge O2mass und die Sauerstoffkonzentration O2cn basierend auf den Erfassungssignalen von dem LAF-Sensor 22.
Ferner ist auch der Abgastemperatursensor 23 an einem Ort zwischen dem Abgasreinigungskatalysator 6 und dem Filter 7 angeordnet, zum Erfassen der Temperatur der durch den Auspuffkanal 5 fließenden Abgase, um zur ECU 2 ein Erfassungssignal zu liefern, das die erfasste Abgastemperatur anzeigt. Die ECU 2 berechnet eine Filtertemperatur Tf, die eine Temperatur des Filters 7 ist, basierend auf dem Erfassungssignal von dem Abgastemperatursensor 23.
Andererseits sind mit der ECU 2 ein Gaspedalstellungssensor 24 und eine Warnleuchte 9 elektrisch verbunden. Der Gaspedalstellungssensor 24 erfasst einen Tretbetrag AP eines nicht gezeigten Gaspedals des Fahrzeugs (nachfolgend als „Gaspedalstellung AP“ bezeichnet), und liefert zur ECU 2 ein Signal, das die erfasste Gaspedalstellung AP angibt.
Ferner ist die Warnleuchte 9 in einem Instrumentenbrett des Fahrzeugs angeordnet. Wie nachfolgend beschrieben, wird während eines Filterregenerationsbestimmungsprozesses in einem Fall, wo bestimmt wird, dass überschüssiges Partikelmaterial auf dem Filter 7 abgelagert ist, die Warnleuchte 9 von der ECU 2 eingeschaltet, um den Fahrer über diese Tatsache zu informieren.
Die ECU 2 ist durch einen Mikrocomputer realisiert, der eine CPU, ein RAM, ein ROM und eine I/O-Schnittstelle aufweist (diese sind nicht gezeigt). Die ECU 2 bestimmt die Betriebszustände des Motors 3 gemäß den Erfassungssignalen von den oben beschriebenen Sensoren 20 und 24 usw. und führt verschiedene Steuer-/Regelprozesse aus. Insbesondere führt, wie nachfolgend beschrieben, die ECU 2 den Filterregenerationsbestimmungsprozess, einen Kraftstoffeinspritzsteuerprozess usw. aus.
In der vorliegenden Ausführung entspricht die ECU dem Rußablagerungsmengenerfassungsmittel, Regenerationssteuerungsausführungsmittel, Regenerationsaussetzbestimmungsmittel, Regenerationsbeendigungsmittel, Regenerationsaussetzmittel, Regenerationswiederaufnahmebestimmungsmittel, Regenerationswiederaufnahmemittel und Verbrennungsratenschätzungsmittel.
Nachfolgend wird der Filterregenerationsprozess in Bezug auf 2 beschrieben. Der Filterregenerationsbestimmungsprozess bestimmt, ob der Regenerationssteuerprozess des Filters 7 ausgeführt werden sollte oder nicht, und wird von der ECU 2 mit einer vorbestimmten Steuerperiode ΔT (zum Beispiel 10 msec) ausgeführt. Übrigens sind verschiedene berechnete oder gesetzte Werte, auf die in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird, im ROM der ECU 2 gespeichert.
Wie in 2 gezeigt, wird in Schritt 1 (in 2 in abgekürzter Form S1 gezeigt; die folgenden Schritte sind auch in abgekürzter Form gezeigt) bestimmt, ob ein Rußüberschussflag F_Sot_NG gleich 1 ist oder nicht. Das Rußüberschussflag F Sot NG gibt an, ob auf dem Filter 7 überschüssiges Partikelmaterial abgelagert ist oder nicht, und der Wert davon wird so gesetzt, wie nachfolgend beschrieben.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 1 negativ ist (NEIN), d.h. wenn bei der unmittelbar vorausgehenden Steuerzeit kein überschüssiges Partikelmaterial auf dem Filter abgelagert wurde, geht der Prozess zu Schritt S2 weiter, wo bestimmt wird, ob ein Regenerationsausführungsbedingungsflag F_RGN_ON gleich 1 ist oder nicht. Das Regenerationsausführungsbedingungsflag F_RGN_ON gibt an, ob Ausführungsbedingungen die Regenerationssteuerung des Filters 7 erfüllt sind oder nicht, und der Wert davon wird so gesetzt, wie nachfolgend beschrieben.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 2 negativ ist (NEIN), d.h. wenn die Ausführungsbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 in der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit nicht erfüllt wurden, geht der Prozess zu Schritt S3 weiter, wo eine Rußablagerungsmenge mSot berechnet wird. Die Rußablagerungsmenge mSot ist eine Menge von Partikelmaterial, die auf dem Filter 7 abgelagert ist, und wird insbesondere durch Absuchen eines nicht gezeigten Kennfelds gemäß dem Differenzdruck DPex berechnet.
Dann geht der Prozess zu Schritt 4 weiter, in dem bestimmt wird, ob m2 < mSot < m4 gilt oder nicht. In diesem Fall repräsentieren die Werte m1 bis m5, einschließlich m2 und m4, auf die in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird, vorbestimmte Werte der Rußablagerungsmenge mSot, die so gesetzt sind, dass m1 < m2 < m3 < m4 < m5 gilt.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 4 positiv ist (JA), geht der Prozess zu Schritt 5 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Filtertemperatur Tf niedriger als eine vorbestimmte Temperatur Tf2 ist oder nicht. Die vorbestimmte Temperatur Tf2 wird auf eine Temperatur gesetzt, bei der auf dem Filter abgelagertes Partikelmaterial rasch und effizient verbrannt werden kann, wenn die Regenerationssteuerung des Filters 7 ausgeführt wird.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 5 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 erfüllt sind, und um diese Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 6 weiter, in dem das Regenerationsausführungsbedingungsflag F_RGN_ON auf 1 gesetzt wird, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 4 oder 5 negativ ist (NEIN), geht der Prozess zu Schritt 7 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Rußablagerungsmenge mSot kleiner als der vorbestimmte Wert m5 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 7 negativ ist (NEIN), d.h. wenn mSot < m4 gilt, wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 nicht erfüllt sind, und um die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 8 weiter, in dem das Regenerationsausführungsbedingungsflag F_RGN_ON auf 0 gesetzt wird, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 7 positiv ist (JA), geht der Prozess zu Schritt 9 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Rußablagerungsmenge mSot kleiner als der vorbestimmte Wert -m2- ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 9 negativ ist (NEIN), d.h. wenn m4 ≦ mSot < m5 gilt, wird bestimmt, dass Ausführungsbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 erfüllt sind, und es wird der oben beschriebene Schritt 6 ausgeführt, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits in Antwort auf die Frage von Schritt 9 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die auf dem Filter abgelagerte Menge an Partikelmaterial derart im Überschuss ist, dass es unmöglich ist, die Regenerationssteuerung des Filters 7 auszuführen, und um den Fahrer über diese Tatsache zu informieren, geht der Prozess zu Schritt 10 weiter, in dem die Warnleuchte 9 eingeschaltet wird.
Um dann die Tatsache anzuzeigen, dass überschüssiges Partikelmaterial auf dem Filter 7 abgelagert ist, wird in Schritt 11 das Rußüberschussflag F_Sot_NG auf 1 gesetzt, wonach der vorliegende Prozess beendet wird. Wenn somit in Schritt 11 das Rußüberschussflag F_Sot_NG auf 1 gesetzt ist, wird bei der nächsten und folgenden Steuerzeit die Antwort auf die Frage des oben beschriebenen Schritts positiv (JA), und in diesem Fall wird der vorliegende Prozess sofort beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage des oben beschriebenen Schritts 2 positiv ist (JA), d.h. wenn die Ausführungsbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 an der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit erfüllt waren, geht der Prozess zu Schritt 12 weiter, in dem bestimmt wird, ob ein Regenerationsaussetzflag F_PAUSE gleich 1 ist oder nicht. Das Regenerationsaussetzflag F_PAUSE zeigt an, ob die Regenerationssteuerung des Filters 7 ausgesetzt worden ist oder nicht, und sein Wert wird so gesetzt, wie nachfolgend beschrieben.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 12 negativ ist (NEIN), d.h. wenn die Regenerationssteuerung des Filters 7 nicht ausgesetzt worden ist, geht der Prozess zu Schritt 13 weiter, indem der Aussetz-/Beendigungsbestimmungsprozess ausgeführt wird. Der Aussetz-/Beendigungsbestimmungsprozess bestimmt, ob die Regenerationssteuerung des Filters 7 ausgesetzt oder beendet werden soll, und wird insbesondere so ausgeführt, wie nachfolgend in Bezug auf 3 beschrieben.
In Bezug auf 3 wird zuerst in Schritt 20 die Rußablagerungsmenge mSot berechnet. In Schritt 20 wird die Menge von Partikelmaterial, die schätzungsweise während der Zeitperiode zwischen der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit und der gegenwärtigen Steuerzeit verbrannt worden ist, durch ein vorbestimmtes Verfahren gemäß den Betriebszuständen des Motors 3 (Motordrehzahl NE, Gaspedalstellung AP, etc.) und dem unmittelbar vorangehenden Wert (bei der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit berechnet) der Rußablagerungsmenge mSot berechnet, die im RAM gespeichert ist, und die Rußablagerungsmenge wird berechnet, indem die berechnete Menge an Partikelmaterial, die schätzungsweise verbrannt worden ist, von dem unmittelbar vorangehenden Wert der Rußablagerungsmenge mSot subtrahiert wird.
Dann geht der Prozess zu Schritt 21 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Rußablagerungsmenge mSot kleiner als der vorbestimmte Wert m1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 21 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die Regenerationssteuerung des Filters 7 beendet werden sollte, und um die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 28 weiter, in dem das Regenerationsausführungsbedingungsflag F_RGN_ON auf 0 gesetzt wird und gleichzeitig auch das Regenerationsaussetzflag F_PAUSE und ein Zählwert CT des Regenerationseffizienzverschlechterungszählers auf 0 gesetzt werden, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 21 negativ ist (NEIN), d.h. wenn mSot ≧ m1 gilt, geht der Prozess zu Schritt 22 weiter, in dem die Rußverbrennungsrate BR berechnet wird. Die Rußverbrennungsrate ist eine Rate, die auf dem Filter 7 abgelagertes Partikelmaterial während der Ausführung der Regenerationssteuerung des Filters verbrannt wird, und wird insbesondere durch ein vorbestimmtes Verfahren gemäß der Sauerstoffmenge O2mass, der Filtertemperatur Tf und der Rußablagerungsmenge mSot berechnet.
Dann geht der Prozess zu Schritt 23 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Rußverbrennungsrate BR größer als eine vorbestimmte Rate Bref ist oder nicht. Die vorbestimmte Rate Bref ist auf einen Wert gesetzt, der anzeigt, dass die Regenerationseffizienz des Filters 7 schlechter geworden ist. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 23 negativ ist (NEIN), geht der Prozess zu Schritt 25 weiter, auf den nachfolgend Bezug genommen wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 23 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die Regenerationseffizienz des Filters 7 schlechter geworden ist, und der Prozess geht zu Schritt 24 weiter, in dem der Zählwert CT des Regenerationseffizienzverschlechterungszählers auf CTz + 1 gesetzt wird, was die Summe des unmittelbar vorangehenden Werts CTz und 1 ist.
D.h., der Zählwert CT des Regenerationseffizienzverschlechterungszählers wird um 1 erhöht.
In Schritt 25, der dem obigen beschriebenen 23 oder 24 folgt, wird bestimmt, ob der Zählwert CT des Regenerationseffizienverschlechterungszählers kleiner als ein vorbestimmter Wert Creef ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 25 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die Regenerationssteuerung des Filters 7 fortgesetzt werden sollte, und wird der vorliegende Prozess sofort beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 25 negativ ist (NEIN), d.h. wenn CT ≧ Cref gilt, was bedeutet, dass die Gesamtsumme der Zeit, während der die Regenerationseffizienz des Filters 7 schlechter geworden ist, nicht kürzer als ΔT · Cref wird, geht der Prozess zu Schritt 26 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Rußablagerungsmenge mSot kleiner als der vorbestimmte Wert m3 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 26 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die Regenerationssteuerung des Filters 7 beendet werden sollte, und wird, wie oben beschrieben, der Schritt 28 ausgeführt, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 26 negativ ist (NEIN), d.h. wenn mSot ≧ m3 gilt, wird bestimmt, dass die Aussetzbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 erfüllt sind, und daher die Regenerationssteuerung des Filters 7 vorübergehend ausgesetzt werden sollte. Um die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 27 weiter, in dem das Regenerationsaussetzflag F PAUSE auf 1 gesetzt wird, und wird gleichzeitig der Zählwert CT des Regenerationseffizienzverschlechterungszählers auf 0 gesetzt, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wieder in Bezug auf 2 wird, nachdem der Aussetz-/Beendigungsbestimmungsprozess in Schritt 13 somit durchgeführt wurde, der Filterregenerationsbestimmungsprozess in 2 beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 12 positiv ist (JA), d.h. wenn die Regenerationssteuerung des Filters 7 ausgesetzt worden ist, geht der Prozess zu Schritt 14 weiter, in dem der Wiederaufnahmebestimmungsprozess durchgeführt wird. Der Wiederaufnahmebestimmungsprozess bestimmt, ob die Regenerationssteuerung des Filters 7, die ausgesetzt worden ist, wieder aufgenommen werden sollte oder nicht, und insbesondere wird er, wie nachfolgend beschrieben, in Bezug auf 4 durchgeführt.
In Bezug auf 4 wird in Schritt 30 zuerst bestimmt, ob die Filtertemperatur Tf niedriger als eine vorbestimmte Temperatur Tf1 ist oder nicht. Die vorbestimmte Temperatur Tf1 ist eine Temperatur, bei der auf dem Filter 7 abgelagertes Partikelmaterial rasch und effizient verbrannt werden kann, wenn die Regenerationssteuerung des Filters 7 wieder aufgenommen wird, und sie wird auf eine niedrigere Temperatur als die oben erwähnte vorbestimmte Temperatur Tf2 gesetzt.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 30 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die Regenerationssteuerung des Filters 7 wieder aufgenommen werden soll, und um die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 31 weiter, indem das Regenerationsaussetzflag F_PAUSE auf 0 gesetzt wird, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 30 negativ ist (NEIN), d.h. wenn Tf < Tf1 gilt, geht der Prozess zu Schritt 32 weiter, in dem die Rußablagerungsmenge mSot mit dem gleichen Verfahren wie im oben beschriebenen Schritt 3 ausgeführt wird.
Dann geht der Prozess zu Schritt 33 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Rußablagerungsmenge mSot kleiner als der oben erwähnte vorbestimmte Wert m5 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 33 negativ ist (NEIN), d.h. wenn mSot < m5 gilt, wird bestimmt, dass der Aussetzzustand der Regenerationssteuerung des Filters 7 beibehalten werden sollte, und wird der vorliegende Prozess sofort beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 33 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die auf dem Filter abgelagerte Menge an Partikelmaterial so im Überschuss ist, dass es unmöglich ist, die Regenerationssteuerung des Filters 7 durchzuführen, und um den Fahrer über diese Tatsache zu informieren, geht der Prozess zu Schritt 34 weiter, indem eine Warnleuchte 9 eingeschaltet wird, ähnlich zum oben erwähnten beschriebenen Schritt 10.
Um dann die Tatsache anzuzeigen, dass überschüssiges Partikelmaterial auf dem Filter 7 abgelagert ist, wird im Schritt 35, ähnlich dem oben beschriebenen Schritt 11, das Rußüberschussflag F_SOT_NG auf 1 gesetzt, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wieder in Bezug auf 2 wird, nachdem somit der Wiederaufnahmebestimmungsprozess in Schritt 14 durchgeführt wurde, der Filterregenerationsbestimmungsprozess in 2 beendet. Übrigens kann der oben beschriebene Wiederaufnahmebestimmungsprozess auch durchgeführt werden, wenn nach der Zeit, zu der die Regenerationssteuerung des Filters 7 ausgesetzt wurde, eine vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist oder das Fahrzeug über eine vorbestimmte Wegstrecke gefahren ist.
Nun wird der Kraftstoffeinspritzsteuerprozess im Bezug auf 5 beschrieben. Der Kraftstoffeinspritzsteuerprozess steuert/regelt eine Menge und Zeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 4 und wird von der ECU 2 zeitsynchron mit der Erzeugung jedes Impulses des OT-Signals ausgeführt.
Wie in 5 gezeigt, wird in Schritt 40 zuerst bestimmt, ob das oben beschriebene Rußüberschussflag F_SOT_NG gleich 0 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 40 positiv ist (JA), d.h. wenn auf dem Filter 7 kein überschüssiges Partikelmaterial abgelagert ist, geht der Prozess zu Schritt 41 weiter, in dem bestimmt wird, ob das oben beschriebene Regenerationsausführungsbedingungsflag F_RGN_ON gleich 1 ist oder nicht.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 41 positiv ist (JA), d.h. wenn die Ausführungsbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 erfüllt sind, geht der Prozess zu Schritt 42 weiter, in dem bestimmt wird, ob das oben beschriebene Regenerationsaussetzflag F_PAUSE gleich 0 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 42 positiv ist (JA), d.h. wenn die Aussetzbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 nicht erfüllt sind, wird bestimmt, dass die Regenerationssteuerung des Filters 7 ausgeführt werden sollte, und geht der Prozess zu Schritt 43 weiter, in dem der Filterregenerationssteuerprozess durchgeführt wird.
In dem Filterregenerationssteuerprozess wird, zusätzlich zur Haupteinspritzung, eine Nacheinspritzung durchgeführt, um das auf dem Filter 7 abgelagerte Partikelmaterial zu verbrennen. Durch diese Maßnahme werden die Menge und die Zeitgebung der Nacheinspritzung von Kraftstoff basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors 3, der Filtertemperatur Tf, der Rußablagerungsmenge mSot usw. bestimmt, derart, dass das auf dem Filter 7 abgelagerte Partikelmaterial rasch und effizient verbrannt werden kann. Nach dieser Durchführung des Filterregenerationsprozesses in Schritt 43 wird der vorliegende Prozess beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von einem der Schritte 40 bis 42 negativ ist (NEIN), d.h. wenn auf dem Filter 7 überschüssiges Partikelmaterial abgelagert ist, wenn die Ausführungsbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 nicht erfüllt sind, oder wenn die Aussetzbedingungen der Regenerationssteuerung des Filters 7 erfüllt sind, geht der Prozess zu Schritt 44 weiter, in dem ein normaler Steuerprozess durchgeführt wird. In dem normalen Steuerprozess werden die Kraftstoffeinspritzmenge und Zeitgebung durch das Kraftstoffeinspritzventil 4 gemäß der Motordrehzahl NE, der Gaspedalstellung AP usw. bestimmt. Nach dieser Durchführung des normalen Steuerprozesses im Schritt 44 wird der vorliegende Prozess beendet.
Nun wird im Bezug auf 6 ein Beispiel von Steuerergebnissen beschrieben, die erhalten werden, wenn die oben beschriebenen verschiedenen Steuerprozesse gemäß den vorliegenden Ausführungen durchgeführt werden (nachfolgend als „Ergebnisbeispiel der vorliegenden Steuerung“ bezeichnet). Die in 6 repräsentierten Daten, die mit durchgehenden Linien angegeben sind, das Ergebnisbeispiel der vorliegenden Steuerung, wohingegen Daten, die mit unterbrochenen Linien angegeben sind, zum Vergleich ein Beispiel von Steuerergebnissen repräsentieren, die man erhält, wenn die Filterregenerationssteuerung mit dem gleichen Verfahren wie im japanischen Patent Nr. JP 4597876 B1 durchgeführt wird (nachfolgend als „Ergebnisbeispiel der Vergleichssteuerung“ bezeichnet). Ferner repräsentiert in 6 VP die Fahrzeuggeschwindigkeit, und repräsentiert OD die Menge von in das Motoröl gemischtem Kraftstoff.
In den in 6 gezeigten Beispielen werden die oben beschriebenen verschiedenen Steuerprozesse zum Zeitpunkt t0 gestartet. In diesem Fall liegt, zum Zeitpunkt t0, die Rußablagerungsmenge mSot im Bereich von m4 ≦ mSot ≦ m5, wobei die Antwort auf die Frage des obigen Schritts 9 negativ wird (NEIN), so dass das Regenerationsausführungsbedingungsflag F_RGN_ON gleich 1 ist. Hierbei ist das Regenerationsaussetzflag F_PAUSE gleich 0, und ist das Rußüberschussflag F_Sot_NG gleich 0, so dass der Filterregenerationssteuerprozess in Schritt 43 von 5 gestartet wird.
Wenn danach, obwohl die Rußablagerungsmenge mSot im Verlauf der Zeit reduziert wird, zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 die Fahrzeuggeschwindigkeit VP klein und der Motor 3 im Niederlastbetriebszustand ist, tritt häufig ein Zustand auf, in dem die Rußverbrennungsrate BR niedriger ist als die vorbestimmte Rate Bref, und dies den Zählwert CT des Regenerationseffizienzverschlechterungszählers erhöht. Dann wird zum Zeitpunkt t1, wenn CT ≧ Cref gilt, die Rußablagerungsmenge mSot größer als der vorbestimmte Wert m3 und wird die Antwort auf die Frage des obigen Schritts 26 negativ (NEIN), so dass das Regenerationsaussetzflag F_PAUSE im Schritt 27 auf 1 gesetzt wird. Anschließend wird die Antwort auf die Frage von Schritt 42 negativ (NEIN), so dass der Filterregenerationssteuerprozess ausgesetzt wird und der normale Steuerprozess durchgeführt wird.
Wenn somit der normale Steuerprozess ausgeführt wird, nimmt die Rußablagerungsmenge mSot zu, wenn die Betriebszeitdauer des Motors 3 länger wird. Wenn dann der Motor 3 zum Hochlastbetriebszustand wechselt und zum Zeitpunkt t3, wenn die Filtertemperatur Tf nicht niedriger als die vorbestimmte Temperatur Tf1 wird, die Antwort auf die Frage des obigen Schritts 30 positiv wird (JA), wird in Schritt 31 das Regenerationsaussetflag F_PAUSE auf 0 gesetzt. Infolgedessen wird der Filterregenerationssteuerprozess wieder aufgenommen, wodurch die Reduktion der Rußablagerungsmenge mSot beginnt, und da ferner der Motor 3 im Hochlastbetriebszustand ist, wird die Rußverbrennungsrate BR höher als die vorbestimmte Rate Bref, so dass der Zählwert CT des Regenerationseffizienzverschlechterungszählers nicht erhöht wird.
Wenn dann mit fortschreitender Steuerung zum Zeitpunkt t4 mSot < m1 gilt, wird in Antwort auf die Frage des obigen Schritts 21 positiv (JA), und werden in Schritt 28 beide Flags F_RGN_ON und F_PAUSE auf 0 gesetzt, wodurch in dem Kraftstoffeinspritzsteuerprozess der Filterregenerationssteuerprozess beendet wird und der normale Steuerprozess durchgeführt wird.
Andererseits wird, im Falle des Ergebnisbeispiels der Vergleichssteuerung, der Filterregenerationssteuerprozess nach dem Zeitpunkt t0 fortlaufend weitergeführt, so dass zum Zeitpunkt t2 die Rußablagerungsmenge mSot niedriger als der vorbestimmte Wert m1 wird und der Filterregenerationssteuerprozess beendet wird. Hieraus versteht es sich, dass die Zeitdauer, die für den Filterregenerationssteuerprozess erforderlich ist, im Falle des Ergebnisbeispiels der Vergleichssteuerung kürzer ist als im Falle des Ergebnisbeispiels der vorliegenden Steuerung. Jedoch wird im Falle des Ergebnisbeispiels der Vergleichssteuerung der Filterregenerationssteuerprozess durchgeführt, obwohl der Motor 3 im Niederlastbetriebszustand ist. Um daher die Rußverbrennungsrate BR anzuheben, muss die Nacheinspritzmenge erhöht werden, und es versteht sich daraus, dass die Menge OD des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs, im Vergleich zum Ergebnisbeispiel der vorliegenden Steuerung, signifikant erhöht wird. D.h., im Vergleich zum Ergebnisbeispiel der Vergleichssteuerung zeigt das Ergebnisbeispiel der vorliegenden Steuerung, dass es möglich wird, den Filterregenerationssteuerprozess effizienter durchzuführen, einen noch besseren Kraftstoffverbrauch sicherzustellen und das Auftreten von Ölverdünnung zu vermeiden.
Nachfolgend werden die Steuerergebnisse von verschiedenen Steuerprozessen der vorliegenden Ausführung, die unter unterschiedlichen Betriebslastbedingungen des Motors 3 durchgeführt werden, in Bezug auf 7 beschrieben. In 7 repräsentieren Daten, die mit durchgehenden Linien bezeichnet sind, ein Beispiel von Steuerergebnissen im Niederlastbetrieb (nachfolgend als „Niederlastbeispiel“ bezeichnet), wobei Daten, die mit Strich-Punkt-Linien bezeichnet sind, ein Beispiel von Steuerergebnissen im Mittellastbetrieb repräsentieren (nachfolgend als „Mittellastbeispiel“ bezeichnet), und Daten, die mit unterbrochenen Linien bezeichnet sind, ein Beispiel von Steuerergebnissen im Hochlastbetrieb (nachfolgend als „Hochlastbeispiel“ bezeichnet) repräsentieren.
Wie in 7 gezeigt, wird im Fall des Niederlastbeispiels, ähnlich dem oben beschriebenen Ergebnisbeispiel der vorliegenden Steuerung in 6, nach dem Zeitpunkt t10 der Filterregenerationssteuerprozess durchgeführt, und zum Zeitpunkt t11 gelten CT ≧ Cref und mSot > m3, so dass der Filterregenerationssteuerprozess ausgesetzt wird. Wenn dann zum Zeitpunkt t15 die Filtertemperatur Tf höher wird als die vorbestimmte Temperatur Tf1, wird der Filterregenerationssteuerprozess wieder aufgenommen, wodurch die Reduktion gestartet wird. Wenn dann die Steuerung fortschreitet, gilt dann zum Zeitpunkt t16 mSot < m1, woraufhin der Filterregenerationssteuerprozess beendet wird.
Ferner wird in dem Fall des Mittellastbeispiels, zum Zeitpunkt t10 der Filterregenerationssteuerprozess durchgeführt, und wird die Rußablagerungsmenge mSot reduziert. Nach dem Zeitpunkt t12 dauert dann der Zustand BR < Bref fort, so dass der Zählwert CT des Regenerationseffizienzverschlechterungszählers erhöht wird, und zum Zeitpunkt t14 CT ≧ Cref gilt. Hierbei ist die Rußablagerungsmenge mSot kleiner als der vorbestimmte Wert m3, so dass beim Kraftstoffeinspritzsteuerprozess der Filterregenerationssteuerprozess beendet wird und der normale Steuerprozess durchgeführt wird.
Ferner wird im Falle des Hochlastbeispiels, nach dem Zeitpunkt t10, der Filterregenerationssteuerprozess durchgeführt und wird die Rußablagerungsmenge mSot reduziert. Dann wird zum Zeitpunkt t13 die Rußablagerungsmenge mSot kleiner als der vorbestimmte Wert m1, so dass beim Kraftstoffeinspritzsteuerprozess der Filterregenerationssteuerprozess beendet wird und der normale Steuerprozess durchgeführt wird. Wenn, wie oben beschrieben, der Motor 3 im Hochlastbetrieb oder Mittellastbetrieb ist, ist, im Vergleich zum Niederlastbetrieb, die Rußverbrennungsrate BR höher, so dass der Filterregenerationssteuerprozess, ohne auszusetzen, fortgesetzt wird.
Wenn, wie oben beschrieben mit dem Abgasreinigungssystem 1 der ersten Ausführung die Antwort auf die Frage von Schritt 5 positiv ist (JA), oder wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 9 negativ ist (NEIN), wird das Regenerationsausführungsbedingungsflag F_RGN_ON auf 1 gesetzt, wodurch der Filterregenerationssteuerprozess ausgeführt wird. Wenn während der Ausführung des Filterregenerationssteuerprozesses die Antwort auf die Frage von Schritt 25 negativ wird (NEIN), d.h. wenn eine Gesamtsumme der Zeit des Auftretens des Zustands, dass die Rußverbrennungsrate BR nicht höher als die vorbestimmte Rate Bref ist, nicht kürzer als ΔT · Cref wird, was bedeutet, dass ein verschlechterter Zustand der Regenerationseffizienz des Filters 7 häufig auftritt, wird bestimmt, dass der Filterregenerationssteuerprozess ausgesetzt werden sollte. Wenn dann in diesem Fall, wo der Filterregenerationssteuerprozess ausgesetzt werden sollte, die Rußablagerungsmenge mSot kleiner als der vorbestimmte Wert m3 ist, wird der Filterregenerationssteuerprozess beendet. Wenn daher in einem Fall, wo die Regenerationseffizienz des Filters 7 schlechter geworden ist, die Rußablagerungsmenge relativ klein ist, wird die Regenerationssteuerung beendet.
Wenn ferner in dem Fall, wo der Filterregenerationssteuerprozess ausgesetzt werden sollte, die Rußablagerungsmenge mSot nicht kleiner als der vorbestimmte Wert m3 ist, wird der Filterregenerationssteuerprozess vorübergehend ausgesetzt. Wenn dann in diesem Fall, wo der Filterregenerationssteuerprozess vorübergehend ausgesetzt wird, die Filtertemperatur Tf nicht niedriger als die vorbestimmte Temperatur Tf1 ist, d.h. wenn der Filter effizient regeneriert werden kann, wird der Filterregenerationssteuerprozess wieder aufgenommen. Wenn daher in dem Fall, wo die Regenerationseffizienz des Filters 7 schlechter geworden ist, die Rußablagerungsmenge mSot relativ groß ist, wird der Filterregenerationssteuerprozess vorübergehend ausgesetzt, und wenn während der Aussetzung des Filterregenerationssteuerprozesses der Filter 7 wieder effizient regenerationsfähig wird, wird der Filterregenerationssteuerprozess wieder aufgenommen. Wie oben beschrieben wird der Filterregenerationssteuerprozess nur unter der Bedingung durchgeführt, dass die Regenerationseffizienz exzellent ist, wodurch es möglich wird, einen ausgezeichneten Kraftstoffverbrauch sicherzustellen und das Auftreten von Ölverdünnung zu vermeiden.
Ferner repräsentiert, während der Ausführung des Filterregenerationssteuerprozesses die Rußverbrennungsrate BR einen Pegel der Regenerationseffizienz des Filters 7 richtig, und daher ist es durch Bestimmung, ob der Filterregenerationssteuerprozess ausgesetzt werden sollte oder nicht unter Verwendung der Rußverbrennungsrate BR, möglich, eine hohe Bestimmungsgenauigkeit sicherzustellen und die Regenerationseffizienz des Filters 7 zu verbessern. Infolgedessen wird es möglich, den Kraftstoffverbrauch noch weiter zu verbessern und das Auftreten von Ölverdünnung noch weiter zu unterdrücken.
Obwohl in der ersten Ausführung als Beispiel ein CSF-Filter als der Filter 7 verwendet wird, ist der Filter der vorliegenden Ausführung hierauf nicht beschränkt, sondern es kann jeder geeignete Filter verwendet werden, insofern er Partikelmaterial im Abgas sammelt und durch Verbrennen des gesammelten Partikelmaterials regeneriert wird. Zum Beispiel kann auch der DPF als der Filter verwendet werden.
Obwohl ferner in der ersten Ausführung die vorbestimmten Werte m1 bis m5 der Rußablagerungsmenge mSot beispielshalber so gesetzt sind, dass m1 < m2 < m3 < m4 < m 5 gilt, können die vorbestimmten Werte m1 bis m5 auch so gesetzt werden, dass m1 < m3 < m2 < m4 < m5 gilt.
Nun wird ein Abgasreinigungssystem gemäß einer zweiten Ausführung beschrieben. Dieses Abgasreinigungssystem fängt NOx in Abgasen durch einen Abgasreinigungskatalysator 6 auf und führt einen NOx-Reduktionssteuerprozess durch, um das vom Abgasreinigungskatalysator 6 gefangene NOx zu reduzieren und zu beseitigen, usw.
Dieses Abgasreinigungssystem hat die gleiche mechanische und elektrische Anordnung wie das Abgasreinigungssystem 1 gemäß der ersten Ausführung, so dass nachfolgend die gleichen Komponenten wie in der ersten Ausführung mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und eine Beschreibung davon weggelassen wird.
In der vorliegenden Ausführung entspricht die ECU 2 dem Aufgefangene-Oxidmenge-Erfassungsmittel, Beseitigungssteuerungsausführungsmittel, Beseitigungsaussetzbestimmungsmittel, Beseitigungsbeendigungsmittel, Beseitigungsaussetzmittel, Beseitigungswiederaufnahmebestimmungsmittel, Beseitigungswiederaufnahmemittel und Beseitigungsratenschätzmittel.
Nachfolgend wird ein NOx-Reduktionsbestimmungsprozess in Bezug auf 8 beschrieben. Der NOx-Reduktionsbestimmungsprozess bestimmt, ob der NOx-Reduktionssteuerprozess ausgeführt werden sollte oder nicht, und dieses wird von der ECU 2 mit der oben erwähnten Steuerperiode ΔT ausgeführt.
In Bezug auf 8 wird in Schritt 50 zuerst bestimmt, ob ein Reduktionsausführungsbedingungsflag F REDUCT gleich 1 ist oder nicht. Das Reduktionsausführungsbedingungsflag F_REDUCT gibt an, ob Ausführungsbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung erfüllt sind oder nicht, und dessen Wert wird so gesetzt, wie nachfolgend beschrieben.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 50 negativ ist (NEIN), d.h. wenn die Ausführungsbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit nicht erfüllt waren, geht der Prozess zu Schritt 51 weiter, in dem die gefangene NOx-Menge sNOx berechnet wird. Die gefangene NOx-Menge sNOx ist eine Gesamtmenge von NOx, die vom Abgasreinigungskatalysator 6 aufgefangen ist, und wird berechnet, indem die NOx-Menge, die zwischen der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit und der gegenwärtigen Steuerzeit aufgefangen wird, welche gemäß der Motordrehzahl NE und der Gaspedalstellung AP berechnet wird, zum unmittelbar vorangehenden Wert der NOx Gesamtmenge addiert wird (der Wert, der bei der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit berechnet wird).
Dann geht der Prozess zu Schritt 52 weiter, in dem bestimmt wird, ob s2 < sNOx < s4 gilt oder nicht. In diesem Fall sind die Werte s1 bis s4, einschließlich der zwei Werte s2 und s4, auf die nachfolgend Bezug genommen wird, vorbestimmte Werte der aufgefangenen NOx-Menge sNOx, welche so gesetzt sind, dass s1 < s2 < s3 < s4 gilt.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 52 positiv ist (JA), geht der Prozess zu Schritt 53 weiter, in dem bestimmt wird, ob die Katalysatortemperatur Tc niedriger als eine vorbestimmte Temperatur Tc2 ist oder nicht. Die vorbestimmte Temperatur Tc2 ist auf eine Temperatur gesetzt, bei der es relativ rasch und effizient möglich ist, NOx von dem Abgasreinigungskatalysator 6 zu beseitigen, wenn die NOx-Reduktionssteuerung durchgeführt wird.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 53 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung erfüllt sind, und um die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 54 weiter, in dem das Reduktionsausführungsbedingungsflag F_REDUCT auf 1 gesetzt wird, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 52 oder 53 negativ ist (NEIN), geht der Prozess zu Schritt 55 weiter, in dem bestimmt wird, ob die aufgefangene NOx-Menge sNOx kleiner als der vorbestimmte Wert s4 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 55 negativ ist (NEIN), d.h. wenn sNOx < s4 gilt, wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung nicht erfüllt sind, und um die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 56 weiter, in dem das Reduktionsausführungsbedingungsflag F REDUCT auf 0 gesetzt wird, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 55 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung erfüllt sind, wobei der Schritt 54 wie oben beschrieben ausgeführt wird, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn die Antwort auf die Frage des oben beschriebenen Schritts 50 positiv ist (JA), d.h. wenn die Ausführungsbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung bei der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit erfüllt waren, geht der Prozess zu Schritt 57 weiter, in dem bestimmt wird, ob ein Reduktionsaussetzflag F_PAUSE2 gleich 1 ist oder nicht. Das Reduktionsaussetzflag F_PAUSE2 zeigt an, ob die NOx-Reduktionssteuerung ausgesetzt worden ist oder nicht, und deren Wert wird so gesetzt, wie nachfolgend beschrieben wird.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 57 negativ ist (NEIN), d.h. wenn die NOx-Reduktionssteuerung nicht ausgesetzt worden ist, geht der Prozess zu Schritt 58 weiter, indem der Aussetz-/Beendigungsbestimmungsprozess durchgeführt wird. Der Aussetz-/Beendigungsbestimmungsprozess bestimmt, ob die NOx-Reduktionssteuerung ausgesetzt oder beendet werden soll, und wird insbesondere so durchgeführt, wie nachfolgend in Bezug auf 9 beschrieben.
In Bezug auf 9 wird zuerst im Schritt 70 die aufgefangene NOx-Menge sNOx berechnet. In Schritt 70 wird die NOx-Menge, die vermutlich von dem Abgasreinigungskatalysator 6 zwischen der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit und der gegenwärtigen Steuerzeit beseitigt worden ist, gemäß den Betriebszuständen (zum Beispiel Motordrehzahl NE, Gaspedalstellung AP, etc.) des Motors mit einem vorbestimmten Berechnungsverfahren berechnet, und dann wird die aufgefangene NOx-Menge sNOx berechnet, indem die oben berechnete NOx-Menge von dem unmittelbar vorangehenden Wert der aufgefangenen NOx-Menge sNOx subtrahiert wird.
Dann geht der Prozess zu Schritt 71 weiter, in dem bestimmt wird, ob die aufgefangene NOx-Menge sNOx kleiner als der vorbestimmte Wert s1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 71 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die NOx-Reduktionssteuerung beendet werden sollte, und um die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 78 weiter, in dem das Reduktionsausführungsbedingungsflag F_REDUCT auf 0 gesetzt wird, und gleichzeitig das Aussetzflag F_PAUSE2 und der Zählwert CT2 des Beseitigungseffizienzverschlechterungszählers beide auf 0 gesetzt werden, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 71 negativ ist (NEIN), d.h. wenn sNOx ≧ s1 gilt, geht der Prozess zu Schritt 72 weiter, in dem eine NOx-Beseitigungsrate RS berechnet wird. Die NOx-Beseitigungsrate RS ist eine Rate, mit der das NOx von dem Abgasreinigungskatalysator 6 während der Ausführung der NOx-Reduktionssteuerung beseitigt wird, und wird insbesondere gemäß der Sauerstoffkonzentration O2cn, der Katalysatortemperatur Tc und der aufgefangenen NOx-Menge sNOx mit einem vorbestimmten Berechnungsverfahren berechnet.
Dann geht der Prozess zu Schritt 73 weiter, in dem bestimmt wird, ob die NOx-Beseitigungsrate RS höher als eine vorbestimmte Rate Rref ist oder nicht. Die vorbestimmte Rate Rref wird auf einen Wert gesetzt, der die Tatsache anzeigt, dass die NOx-Beseitigungseffizienz schlechter geworden ist. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 73 negativ ist (NEIN), geht der Prozess zu Schritt 75 weiter, der nachfolgend beschrieben wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 73 positiv ist (JA); wird bestimmt, dass die NOx-Beseitigungseffizienz schlechter geworden ist, und der Prozess geht zu Schritt 74 weiter, in dem der Zählwert CT2 des Beseitigungseffizienzverschlechterungszählers auf CT2z + 1 gesetzt wird, was die Summe des unmittelbar vorangehenden Werts CT2z und 1 ist. D.h., der Zählwert CT2 des Beseitigungseffizienzverschlechterungszählers wird um 1 erhöht.
In Schritt 75, der dem obigen Schritt 73 oder 74 folgt, wird bestimmt, ob der Zählwert CT2 des Beseitigungseffizienzverschlechterungszählers kleiner als ein vorbestimmter Wert Cref2 ist. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 75 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die NOx-Reduktionssteuerung fortgesetzt werden sollte, und der gegenwärtige Prozess wird sofort beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 75 negativ ist (NEIN), d.h. wenn CT2 ≧ Cref2 gilt, was bedeutet, dass eine Gesamtsumme der Zeit, während der die NOx-Beseitigungseffizienz schlechter geworden ist, kürzer geworden ist als ΔT · Cref2, geht der Prozess zu Schritt 76 weiter, in dem bestimmt wird, ob die aufgefangene NOx-Menge sNOx kleiner als der vorbestimmte Wert s3 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 76 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die NOx-Reduktionssteuerung beendet werden soll, und es wird der Schritt 78 wie oben beschrieben ausgeführt, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 76 negativ ist (NEIN), d.h. wenn sNOx ≧ s3 gilt, wird bestimmt, dass die Aussetzbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung erfüllt sind, und die NOx-Reduktionssteuerung vorübergehend ausgesetzt werden sollte. Um dann die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 77 weiter, in dem das Reduktionsaussetzflag F PAUSE2 auf 1 gesetzt wird und gleichzeitig der Zählwert CT2 des Beseitigungseffizienzverschlechterungszählers auf 0 gesetzt wird, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wieder in Bezug auf 8 wird, nach dieser Durchführung des Aussetz-/Beendigungsbestimmungsprozesses in Schritt 58, der NOx-Reduktionsbestimmungsprozess in 8 beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage des oben beschriebenen Schritts 57 positiv ist (JA), d.h. wenn die NOx-Reduktionssteuerung ausgesetzt worden ist, geht der Prozess zu Schritt 59 weiter, in dem ein Wiederaufnahmebestimmungsprozess durchgeführt wird. Der Wiederaufnahmebestimmungsprozess bestimmt, ob die ausgesetzte NOx-Reduktionssteuerung wieder aufgenommen werden sollte oder nicht, und wird insbesondere so durchgeführt, wie nachfolgend in Bezug auf 10 beschrieben wird.
In Bezug auf 10 wird zunächst in Schritt 80 bestimmt, ob die Katalysatortemperatur CT niedriger als eine vorbestimmte Temperatur Tc1 ist oder nicht. Die vorbestimmte Temperatur Tc1 ist eine Temperatur, bei der es möglich ist, NOx vom Abgasreinigungskatalysator 6 rasch und effizient zu beseitigen, wenn die NOx-Reduktionssteuerung durchgeführt wird, und wird auf eine Temperatur gesetzt, die niedriger ist als die oben beschriebene vorbestimmte Temperatur Tc2.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 80 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die NOx-Reduktionssteuerung wieder aufgenommen werden sollte, und um die Tatsache anzuzeigen, geht der Prozess zu Schritt 81 weiter, in dem das Reduktionsaussetzflag F_PAUSE2 auf 0 gesetzt wird, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 80 negativ ist (NEIN), d.h. wenn Tc < Tc1 gilt, geht der Prozess zu Schritt 82 weiter, in dem die aufgefangene NOx-Menge sNOx mit dem gleichen Verfahren wie im oben beschriebenen Schritt 51 berechnet wird.
Dann geht der Prozess zu Schritt 83 weiter, in dem bestimmt wird, ob die aufgefangene NOx-Menge sNOx kleiner als der vorbestimmte Wert s4 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 83 negativ ist (NEIN), d.h. wenn sNOx < s4 gilt, wird der vorliegende Prozess sofort beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 83 positiv ist (JA), wird bestimmt, dass die NOx-Reduktionssteuerung wieder aufgenommen werden soll, und es wird der oben beschriebene Schritt 81 ausgeführt, wonach der vorliegende Prozess beendet wird.
Nachdem, wieder in Bezug auf 8, der Wiederaufnahmebestimmungsprozess in Schritt 59 durchgeführt wurde, wird der NOx-Reduktionsbestimmungsprozess in 8 beendet.
Nun wird der Kraftstoffeinspritzsteuerprozess in Bezug auf 11 beschrieben. Der Kraftstoffeinspritzsteuerprozess steuert/regelt die Menge und Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 4 und wird von der ECU 2 zeitsynchron mit der Erzeugung jeden Pulses vom OT-Signal durchgeführt.
Wie in 11 gezeigt, wird zuerst in Schritt 90 bestimmt, ob das oben beschriebene Reduktionsausführungsbedingungsflag F_REDUCT gleich 1 ist oder nicht.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 90 positiv ist (JA), d.h. wenn die Ausführungsbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung erfüllt sind, geht der Prozess zu Schritt 91 weiter, in dem bestimmt wird, ob das oben beschriebene Reduktionsaussetzflag F_PAUSE2 gleich 0 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 91 positiv ist (JA), d.h. wenn die Aussetzbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung nicht erfüllt sind, wird bestimmt, dass die NOx-Reduktionssteuerung durchgeführt werden sollte. Dann geht der Prozess zu Schritt 92 weiter, in dem der NOx-Reduktionssteuerprozess durchgeführt wird.
In dem NOx-Reduktionssteuerprozess wird die Menge und Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 4 derart gesteuert, dass die Abgase zu einer reduzierenden Atmosphäre werden. Durch diese Maßnahme werden die Menge und Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzung basierend auf dem Betriebszuständen des Motors 3, der Katalysatortemperatur Tc, der aufgefangenen NOx-Menge sNOx usw. bestimmt, so dass es möglich wird, NOx vom Abgasreinigungskatalysator 6 rasch und effizient zu beseitigen. Nach dieser Durchführung des NOx-Reduktionssteuerprozesses in Schritt 92 wird der vorliegende Prozess beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage des oben beschriebenen Schritts 90 oder 91 negativ ist (NEIN), d.h. wenn die Ausführungsbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung nicht erfüllt sind, oder wenn die Aussetzbedingungen der NOx-Reduktionssteuerung erfüllt sind, geht der Prozess zu Schritt 93 weiter, in dem der normale Steuerprozess durchgeführt wird. Bei diesem normalen Steuerprozess werden die Menge und Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzung gemäß der Motordrehzahl NE, der Gaspedalstellung AP usw. bestimmt. Nach dieser Durchführung des normalen Steuerprozesses in Schritt 93 wird der vorliegende Prozess beendet.
Wenn, wie oben beschrieben, mit dem Abgasreinigungssystem gemäß der zweiten Ausführung, die Antwort auf die Frage von Schritt 53 oder 55 positiv ist (JA), wird das Reduktionsausführungsbedingungsflag F_REDUCT auf 1 gesetzt, wodurch der NOx-Reduktionssteuerprozess ausgeführt wird. Wenn während der Ausführung des NOx-Reduktionssteuerprozesses die Antwort auf die Frage von Schritt 75 negativ wird (NEIN), d.h. wenn die Gesamtsumme der Zeit, während der die NOx-Beseitigungsrate RS nicht höher als die vorbestimmte Rate Rref ist, nicht kürzer als ΔT · Cref2 wird, was bedeutet, dass der Zustand, in dem die NOx-Reduktionseffizienz schlechter geworden ist, häufig auftritt, wird bestimmt, dass der NOx-Reduktionssteuerprozess ausgesetzt werden sollte. Wenn dann in diesem Fall, wo der NOx-Reduktionssteuerprozess ausgesetzt werden sollte, die aufgefangene NOx-Menge sNOx kleiner als der vorbestimmte Wert s3 ist, wird der NOx-Reduktionssteuerprozess beendet. Wenn daher in dem Fall, wo die NOx-Reduktionseffizienz schlechter geworden ist, die aufgefangene NOx-Menge sNOx relativ klein ist, wird die Reduktionssteuerung beendet.
Wenn ferner in dem Fall, wo der NOx-Reduktionssteuerprozess ausgesetzt werden sollte, die aufgefangene NOx-Menge sNOx nicht kleiner als der vorbestimmte Wert s3 ist, wird der NOx-Reduktionssteuerprozess vorübergehend ausgesetzt. Wenn dann in diesem Fall, wo der NOx-Reduktionssteuerprozess vorübergehend ausgesetzt ist, die Katalysatortemperatur Tc nicht niedriger als die vorbestimmte Temperatur Tc1 ist, d.h. wenn das NOx effizient reduziert werden kann, wird der NOx-Reduktionssteuerprozess wieder aufgenommen. Wenn daher in dem Fall, wo die NOx-Reduktionseffizienz schlechter geworden ist, die aufgefangene NOx-Menge sNOx relativ groß ist, wird der NOx-Reduktionssteuerprozess vorübergehend ausgesetzt, und wenn während des Aussetzens des NOx-Reduktionssteuerprozesses das NOx so wird, dass es sich effizient reduzieren lässt, wird der NOx-Reduktionssteuerprozess wieder aufgenommen. Wie oben beschrieben wird es möglich, durch Ausführung des NOx-Reduktionssteuerprozesses nur unter der Bedingung, dass die NOx-Reduktionseffizienz ausgezeichnet ist, einen ausgezeichneten Kraftstoffverbrauch sicherzustellen.
Ferner repräsentiert, während der Ausführung des NOx-Reduktionssteuerprozesses, die NOx-Beseitigungsrate RS einen Pegel der NOx-Reduktionseffizienz richtig, und unter Verwendung der NOx-Beseitigungsrate RS wird bestimmt, ob der NOx-Reduktionssteuerprozess ausgesetzt werden sollte oder nicht, wodurch es möglich wird, eine hohe Bestimmungsgenauigkeit sicherzustellen und die NOx-Reduktionseffizienz zu verbessern. Infolgedessen wird es möglich, den Kraftstoffverbrauch noch weiter zu verbessern.
Obwohl in der zweiten Ausführung als Beispiel das vom Abgasreinigungskatalysator aufgefangene NOx, als das vorbestimmte Oxid, der Reduktionssteuerung unterzogen wird, kann in einem Fall, wo in dem Abgasreinigungskatalysator 6 eine Schwefelvergiftung auftritt, SOx der Reduktionssteuerung unterzogen werden, um SOx von dem Abgasreinigungskatalysator 6 zu beseitigen. In diesem Fall können der SOx-Reduktionsbestimmungsprozess und ein Kraftstoffeinspritzsteuerprozess ähnlich den Steuerprozessen durchgeführt werden, die oben in Bezug auf die 8 bis 11 beschrieben sind.
In einem Fall, in dem auf diese Weise die SOx-Reduktionssteuerung durchgeführt wird, werden in dem Kraftstoffeinspritzsteuerprozess die Luftkraftstoffverhältnisanreicherungssteuerung und die Nacheinspritzsteuerung abwechselnd durchgeführt, um die Abgase zu einer reduzierenden Atmosphäre zu steuern. Daher wird, ähnlich der oben beschriebenen NOx-Reduktionssteuerung, die SOx-Reduktionssteuerung nur unter der Bedingung durchgeführt, dass die SOx-Reduktionseffizienz ausgezeichnet ist, wodurch es möglich wird, einen ausgezeichneten Kraftstoffverbrauch zu gewährleisten und das Auftreten von Ölverdünnung zu unterdrücken. Indem darüber hinaus unter Verwendung der SOx-Beseitigungsrate bestimmt wird, ob der SOx-Reduktionssteuerprozess ausgesetzt werden sollte oder nicht, wird es möglich, eine hohe Bestimmungsgenauigkeit sicherzustellen und die SOx-Reduktionseffizienz zu verbessern. Im Ergebnis wird es möglich, den Kraftstoffverbrauch weiter zu verbessern und das Auftreten von Ölverdünnung noch weiter zu unterdrücken.
Obwohl ferner in der zweiten Ausführung, als der NOx-Reduktionssteuerprozess, die Abgase zur reduzierenden Atmosphäre beispielsweise durch Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert werden, können die Abgase zu einer reduzierenden Atmosphäre auch dadurch gesteuert werden, dass die AGR-Menge durch eine AGR-Vorrichtung erhöht wird.
Obwohl ferner in der zweiten Ausführung als Beispiel der Abgasreinigungskatalysator 6 als Katalysator verwendet wird, ist der Katalysator der vorliegenden Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern es kann jeder geeignete Katalysator verwendet werden, insofern er NOx/SOx auffängt, und das aufgefangene NOx/SOx durch Reduktion davon beseitigt wird. Zum Beispiel kann als der Katalysator auch ein Dieseloxidationskatalysator oder ein Dreiwegekatalysator verwendet werden.
Obwohl ferner in den ersten und zweiten Ausführungen als Beispiel der Dieselmotor als der Verbrennungsmotor verwendet wird, ist der Motor in der vorliegenden Erfindung darauf nicht beschränkt, sondern es kann jeder geeignete Motor verwendet werden, insofern er ein Verbrennungsmotor ist, wie etwa ein Benzinmotor oder ein Erdgasmotor.
Obwohl ferner in den ersten und zweiten Ausführungen das Abgasreinigungssystem als Beispiel auf den Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug angewendet wird, soll dies nicht einschränken, sondern das Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung kann auch auf einen Motor für ein Schiff oder ein Gefährt, oder auf einen Industriegerätemotor angewendet werden.
Es wird ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (3) angegeben, das in der Lage ist, eine Regenerationssteuerung eines Filters (7), der Partikelmaterial in Abgasen sammelt, sowie eine Steuerung zum Beseitigen von NOx/SOx von einem Katalysator (6) effizient durchzuführen, und einen exzellenten Kraftstoffverbrauch zu gewährleisten. Das Abgasreinigungssystem enthält eine ECU (2). Während der Ausführung der Filterregenerationssteuerung beendet die ECU (2) die Regenerationssteuerung in einem Fall, wo eine Gesamtsumme der Zeit, während der die Filterregenerationseffizienz schlechter geworden ist, nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, wenn eine Rußablagerungsmenge kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und setzt die Regenerationssteuerung vorübergehend aus, wenn die Rußablagerungsmenge größer als der vorbestimmte Wert oder gleich diesem ist. Wenn dann in einem Fall, wo die Regenerationssteuerung vorübergehend ausgesetzt worden ist, die Filtertemperatur nicht niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, wird die Filterregenerationssteuerung wieder aufgenommen.

Claims

Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (3), das Partikelmaterial aus Abgasen des Motors (3) mit einem Filter (7) sammelt und den Filter (7) durch Verbrennen des gesammelten Partikelmaterials regeneriert, und aufweist: ein Rußablagerungsmengenerfassungsmittel zum Erfassen einer Rußablagerungsmenge (mSot), die eine Menge des auf dem Filter (7) abgelagerten Partikelmaterials ist; ein Regenerationssteuerungsausführungsmittel zum Ausführen einer Regenerationssteuerung zum Regenerieren des Filters (7); ein Verbrennungsratenschätzmittel zum Schätzen einer Verbrennungsrate (BR) des Partikelmaterials während der Ausführung der Regenerationssteuerung; ein Regenerationsaussetzbestimmungsmittel zum Bestimmen, während der Ausführung der Regenerationssteuerung, dass der Filter (7) in einem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte, wenn eine Gesamtsumme (ΔT · CT) der Zeit des Auftretens eines Zustands, in dem die geschätzte Verbrennungsrate (BR) nicht höher als eine vorbestimmte Rate (Bref) ist, nicht kürzer als eine vorbestimmte Zeit (ΔT · Cref) wird; ein Regenerationsbeendigungsmittel zum Beenden der Regenerationssteuerung, wenn die Rußablagerungsmenge (mSot) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, in einem Fall, wo gemäß einem Ergebnis der Bestimmung durch das Regenerationsaussetzbestimmungsmittel, der Filter (7) in einem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte; ein Regenerationsaussetzmittel zum vorübergehenden Aussetzen der Regenerationssteuerung, wenn die Rußablagerungsmenge (mSot) nicht kleiner als der vorbestimmte Wert ist, in dem Fall, wo der Filter (7) in dem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung ausgesetzt werden sollte; ein Regenerationswiederaufnahmebestimmungsmittel zum Bestimmen, falls die Regenerationssteuerung vorübergehend ausgesetzt worden ist, ob der Filter (7) in einem Zustand ist oder nicht, in dem die Regenerationssteuerung wieder aufgenommen werden sollte; und ein Regenerationswiederaufnahmemittel zum Wiederaufnehmen der Regenerationssteuerung, wenn, gemäß einem Bestimmungsergebnis durch das Regenerationswiederaufnahmebestimmungsmittel, der Filter (7) in dem Zustand ist, in dem die Regenerationssteuerung wieder aufgenommen werden sollte.
Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (3), das ein vorbestimmtes Oxid, das eines von NOx und SOx ist, in Abgasen des Motors (3) mit einem Abgasreinigungskatalysator (6) auffängt, und das aufgefangene vorbestimmte Oxid durch Reduktion von dem Abgasreinigungskatalysator beseitigt, und aufweist: ein Aufgefangene-Oxidmenge-Erfassungsmittel zum Erfassen einer aufgefangenen Oxidmenge (sNOx), die eine Menge des vorbestimmten Oxids ist, das vom Abgasreinigungskatalysator (6) aufgefangen ist; ein Beseitigungssteuerungsausführungsmittel zum Ausführen einer Beseitigungssteuerung zum Beseitigen des vorbestimmten Oxids von dem Abgasreinigungskatalysator (6); ein Beseitigungsratenschätzmittel zum Schätzen einer Beseitigungsrate (RS) des vorbestimmten Oxids während der Ausführung der Beseitigungssteuerung; ein Beseitigungsaussetzbestimmungsmittel zum Bestimmen, während der Ausführung der Beseitigungssteuerung,dass der Abgasreinigungskatalysator (6) in einem Zustand ist, in dem die Beseitigungssteuerung ausgesetzt werden sollte, wenn eine Gesamtsumme (ΔT · CT2) der Zeit des Auftretens eines Zustands, in dem die geschätzte Beseitigungsrate (RS) nicht höher als eine vorbestimmte Rate (Rref) ist, nicht kürzer als eine vorbestimmte Zeit (ΔT · Cref2) wird; ein Beseitigungsbeendigungsmittel zum Beenden der Beseitigungssteuerung, wenn die aufgefangene Oxidmenge (sNOx) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, in einem Fall, wo, gemäß einem Ergebnis der Bestimmung durch das Beseitigungsaussetzbestimmungsmittel, der Abgasreinigungskatalysator (6) in dem Zustand ist, in dem die Beseitigungssteuerung ausgesetzt werden sollte; ein Beseitigungsaussetzmittel zum vorübergehenden Aussetzen der Beseitigungssteuerung, wenn die aufgefangene Oxidmenge (sNOx) nicht kleiner als der vorbestimmte Wert ist, in dem Fall, wo der Abgasreinigungskatalysator (6) in dem Zustand ist, in dem die Beseitigungssteuerung ausgesetzt werden sollte; ein Beseitigungswiederaufnahmebestimmungsmittel zum Bestimmen, falls die Beseitigungssteuerung vorübergehend ausgesetzt worden ist, ob der Abgasreinigungskatalysator (6) in einem Zustand ist oder nicht, in dem die Beseitigungssteuerung wieder aufgenommen werden sollte; und ein Beseitigungswiederaufnahmemittel zum Wiederaufnehmen der Beseitigungssteuerung, wenn, gemäß einem Ergebnis der Bestimmung durch das Beseitigungswiederaufnahmebestimmungsmittel, der Abgasreinigungskatalysator (6) in dem Zustand ist, in dem die Beseitigungssteuerung wieder aufgenommen werden sollte.