DE60311758T2 - Vorrichtung zur Reinigung von Abgas einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Reinigung von Abgas einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Description

  • Stand der Technik der Erfindung
  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die mit einem Feststoffteilchenfilter ausgestattet ist, der in einem Abgaskanal Feststoffteilchen (PM), d.h. aus Partikeln bestehende Materie, aus dem Abgas auffängt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Technologie zum Regenerieren eines solchen Feststoffteilchenfilters.
  • Informationen zum Stand der Technik
  • Wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 6-58137 offenbart, ist es bereits bekannt, einen Feststoffteilchenfilter in einem Abgaskanal anzuordnen und, gemäß einer vorgeschriebenen Regenerationszeit, einen Regenerationsvorgang durchzuführen, wobei die Temperatur des Filters erhöht wird, so dass die Feststoffteilchen, die in dem Filter aufgefangen worden sind, durch Verbrennung entfernt werden.
  • Im Hinblick auf das oben Genannte wird es für den Fachmann aus dieser Offenbarung deutlich sein, dass es einer verbesserten Motorabgas-Reinigungsvorrichtung bedarf. Diese Erfindung richtet sich auf dieses Bedürfnis in der Technik wie auch auf andere Bedürfnisse, welche für den Fachmann aus dieser Offenbarung deutlich werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Man fand heraus, dass, wenn das Fahrzeug während der Regeneration des Feststoffteilchenfilters abbremst und zum Leerlaufbetrieb übergeht, die Verbrennung der Feststoffteilchen weitergeht, die Abgasströmungsmenge jedoch abnimmt. Diese Abnahme der Abgasströmungsmenge führt zu einer Reduzierung der Gaskühlung.
  • Demzufolge steigt die Filtertemperatur stark und überschreitet manchmal die zulässige Temperaturgrenze für den Feststoffteilchenfilter.
  • Angesichts dieses Problems des Standes der Technik ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, es zu ermöglichen, starke Erhöhungen der Filtertemperatur zu unterdrücken, wenn der Motor während der Regeneration des Feststoffteilchenfilters zum Leerlaufbetrieb übergeht.
  • Die vorliegend Erfindung ist so konfiguriert, dass, wenn die Regeneration des Feststoffteilchenfilters in Betrieb ist, die Leerlaufdrehzahl des Motors über die normale Leerlaufdrehzahl, die verwendet wird, wenn die Regeneration nicht in Betrieb ist, erhöht wird.
  • Durch Erhöhen der Leerlaufdrehzahl, die verwendet wird, wenn der Motor während der Regeneration zum Leerlaufbetrieb übergeht, unterdrückt die vorliegende Erfindung die Abnahme der Abgasströmungsmenge und stellt die erforderliche Gaskühlung sicher, wodurch eine starke Erhöhung der Filtertemperatur unterdrückt werden kann.
  • Im Hinblick auf das oben Aufgeführte und in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Motorabgas-Reinigungsvorrichtung vorgesehen, die im Grunde einen Feststoffteilchenfilter, einen Regenerations-Verarbeitungsabschnitt und einen Leerlaufdrehzahl-Erhöhungsabschnitt umfasst. Der Feststoffteilchenfilter ist so konfiguriert, dass er Feststoffteilchen aus dem Abgas in einem Abgaskanal auffängt. Der Regenerations-Verarbeitungsabschnitt ist so konfiguriert, dass er Regenerations-Verarbeitung ausführt, wodurch die Temperatur des Feststoffteilchenfilters erhöht wird, um die in dem Feststoffteilchenfilter aufgefangenen Feststoffteilchen durch Verbrennung der in dem Feststoffteilchenfilter aufgefangenen Feststoffteilchen zu entfernen. Der Leerlaufdrehzahl-Erhöhungsabschnitt ist so konfiguriert, dass er die Motor-Leerlaufdrehzahl erhöht, wenn der Motor während der Regenerations-Verarbeitung des Feststoffteilchenfilters durch den Regenerations-Verarbeitungsabschnitt im Leerlauf läuft.
  • Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann anhand der folgenden, detaillierten Beschreibung deutlich werden, welche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nun wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der ursprünglichen Offenbarung darstellen.
  • Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Systemdiagramm für einen Dieselmotor, der mit einer Abgasreinigungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
  • 2 einen Ablaufplan, der, zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters, ein Ablaufprogramm für den Dieselpartikelfilter zeigt, der in dem Dieselmotor verwendet wird, wobei der Ablaufplan in 1 nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
  • 3 einen Ablaufplan der Abbrems- und Leerlauf-Regelungsvorgänge, welche während der Regeneration des Dieselpartikelfilters durch die Abgasreinigungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden; und
  • 4 einen Zeitplan, der einen Fall darstellt, in dem das Fahrzeug abbremst und der Motor während der Regeneration des Dieselpartikelfilters durch die Abgasreinigungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Leerlaufbetrieb übergeht.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Ausgewählte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen dargelegt. Es wird für den Fachmann anhand dieser Offenbarung deutlich sein, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nur zur Veranschaulichung vorgesehen sind und nicht die Absicht besteht, die Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist, einzuschränken.
  • Zunächst wird auf 1 eingegangen. In 1 ist ein schematisches Diagramm eines Dieselmotors 1 mit Direkteinspritzung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Dieselmotor 1 wird vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug verwendet. Der Dieselmotor 1 ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und aus diesem Grunde wird hier der genaue Aufbau des Dieselmotors 1 nicht im Detail erörtert oder dargelegt.
  • Was den Hauptkörper des Motors betrifft, weist der Dieselmotor 1 einen Motorblock mit einer Vielzahl von Verbrennungskammern 2 auf, die durch Kolben gebildet werden, die in Zylindern des Motorblocks beweglich montiert sind. Luft wird in die Verbrennungskammern 2 der Zylinder des Dieselmotors 1 eingelassen, nachdem sie durch einen Luftreiniger 3 des Lufteinlassungssystems geführt wurde. Das Lufteinlasssystem hat einen Lader 4 mit variabler Düse, einen Luftkompressor 5, der von dem Lader 4 mit variabler Düse angetrieben wird, einen Zwischenkühler 6, ein Drosselventil 7 und ein Lufteinlass-Rohr 8. Das Kraftstoffversorgungssystem ist mit einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzventilen 9 versehen, in welchen Kraftstoff unter hohem Druck von einer gemeinsamen Druckleitung (nicht gezeigt) geführt wird und von welchen Kraftstoff zu jedem gewünschten Zeitpunkt in die Verbrennungskammer 2 der Zylinder eingespritzt werden kann. Der Kraftstoff wird während des Kompressionshubs eines jeden Zylinders eingespritzt (Haupteinspritzung) und durch Kompressionszündung verbrannt. Nach der Verbrennung wird das Abgas durch ein Abgasrohr 10 des Abgassystems abgeführt und eine Abgasturbine 11 wird durch den Lader 4 mit variabler Düse angetrieben.
  • Ein Teil des Abgases wird von dem Abgasrohr 10 in einen „EGR"-Kanal 12 abgeleitet und durchläuft einen EGR-Kühler 13 und ein EGR-Ventil 14, bevor es in das Einlassrohr 8 zurückgeführt wird.
  • Um die Feststoffteilchen aus dem Abgas, das vom Dieselmotor 1 ausgestossen wird, zu reinigen, ist eine Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehen, welche einen Dieselpartikelfilter (DPF) 15 umfasst, um Feststoffteilchen aufzufangen, wobei der Dieselpartikelfilter 15 im Abgaskanal stromabwärts von der Abgasturbine 11 angeordnet ist. Die Abgasreinigungsvorrichtung kann mit anderen Feststoffteilchenfiltern als dem hier erwähnten Dieselpartikelfilter 15 verwendet werden. Somit ist der Ausdruck „Feststoffteilchenfilter" ein allgemeiner Ausdruck, der einen Dieselpartikelfilter umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist.
  • Wenn der Dieselpartikelfilter 15 Feststoffteilchen auffängt und die Menge der akkumulierten Feststoffteilchen zunimmt, steigt der Abgaswiderstand und das Betriebsverhalten verschlechtert sich. Deshalb ist die Abgasreinigungsvorrichtung auch mit einer Regenerationsvorrichtung versehen, welche eine elektronische Regelvorrichtung (ECU) 20 und eine Vielzahl von Sensoren enthält. Die Regenerationsvorrichtung ist so konfiguriert und angeordnet, dass sie die im Feststoffteilchenfilter 15 aufgefangenen Feststoffteilchen durch Verbrennung der im Feststoffteilchenfilter 15 aufgefangenen Feststoffteilchen entfernt. Mit anderen Worten, die Regenerationsvorrichtung regeneriert den Dieselpartikelfilter 15 durch Verbrennung der Feststoffteilchen, die im Dieselpartikelfilter 15 aufgefangen worden sind. Genauer gesagt stellt die Regenerationsvorrichtung eine vorgeschriebene Regenerationszeit fest und führt dann den Regenerationsvorgang durch, der die Temperatur des Dieselpartikelfilters erhöht.
  • Die elektronische Regelvorrichtung 20, die einen Teil der Regenerationsvorrichtung der Abgasreinigungsvorrichtung bildet, erfasst, wann eine vorgeschriebene Regenerationszeit, basierend auf einer akkumulierten Feststoffteilchenmenge und/oder verschiedenen Bedingungen des Motorbetriebs, erreicht worden ist. Wenn die elektronische Regelvorrichtung 20 feststellt, dass die vorgeschriebene Regenerationszeit erreicht ist, leitet die elektronische Regelvorrichtung 20 den Regenerationsvorgang ein, um den Dieselpartikelfilter 15 durch Erhöhen der Temperatur des Abgases zu regenerieren, was wiederum die Temperatur des Dieselpartikelfilters 15 erhöht, um die Feststoffteilchen, die im Dieselpartikelfilter 15 aufgefangen worden sind, zu verbrennen.
  • Der Dieselpartikelfilter 15 hat einen wabenförmigen Verbundkörper aus Keramik oder dergleichen. Die Grundstruktur des Dieselpartikelfilters 15 ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, deshalb wird der genaue Aufbau des Dieselpartikelfilters 15 hier nicht im Detail erörtert oder dargelegt.
  • Die elektronische Regelvorrichtung 20 enthält vorzugsweise einen Mikrocomputer mit einem Regelprogramm für den regenerativen Partikelfilter, der verschiedene Motorkomponenten regelt, welche die folgenden Komponenten umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind: den Lader 4 mit variabler Düse, das Drosselventil 7, die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 9 und das EGR-Ventil 14, wie dies im Folgenden dargelegt wird. Die elektronische Regelvorrichtung 20 kann auch andere herkömmliche Komponenten umfassen, wie eine Eingangs-Schnittstellenleitung, eine Ausgangs-Schnittstellenleitung, und Speichervorrichtungen, wie eine ROM-Vorrichtung (Lies nur Datenspeicher) und eine RAM-Vorrichtung (Datenspeicher mit wahlfreiem Zugriff). Der Mikrocomputer der elektronischen Regelvorrichtung 20 ist programmiert, um die Regeneration des Partikelfilters 15 zu regeln. Der Speicherkreis speichert Verarbeitungsergebnisse und der Verarbeitungskreis lässt Regelprogramme laufen. Die elektronische Regelvorrichtung 20 ist wirksam an verschiedene Sensoren gekoppelt, die verwendet werden, um die regenerative Verarbeitung des Dieselpartikelfilters 15 durchzuführen. Die eingebaute RAM-Vorrichtung der elektronischen Regelvorrichtung 20 speichert Zustände von Betriebskennzeichen und verschiedene Regeldaten. Die eingebaute ROM-Vorrichtung der elektronischen Regelvorrichtung 20 speichert verschiedene Arbeitsvorgänge wie notwendig und/oder gewünscht. Es wird für den Fachmann anhand dieser Offenbarung deutlich sein, dass der genaue Aufbau und die Algorithmen für die elektronische Regelvorrichtung 20 jede Kombination von „Hardware" und „Software" sein kann, welche die Funktionen der vorliegenden Erfindung ausführen wird. Mit anderen Worten, „Mittel plus Funktion"-Formulierungen, wie in der Patentbeschreibung und den Ansprüchen verwendet, sollen jeden Aufbau oder „Hardware" und/oder Algorithmus oder „Software" umfassen, der verwendet werden kann, um die Funktion der „Mittel plus Funktion"-Formulierung auszuführen.
  • Die Verarbeitungsschritte der elektronischen Regelvorrichtung 20, welche die Funktion des Regenerationsvorgangs ausführen, stellen eine bzw. einen Regenerations-Verarbeitungsvorrichtung oder -abschnitt dar, d.h. eine Vorrichtung zur Erhöhung der Temperatur des Dieselpartikelfilters 15. Genauer gesagt, diese bzw. dieser Regenerations-Verarbeitungsvorrichtung oder -abschnitt erhöht die Temperatur des Abgases, das in den Dieselpartikelfilter 15 hineinströmt, um die Temperatur des Dieselpartikelfilters 15 zu erhöhen. Die Feststoffteilchen können zum Beispiel durch Regelung einer oder mehrerer der folgenden Motorbetriebsbedingungen verbrannt werden: (1) Verzögern der Kraftstoff-Einspritzzeit (Haupt-Kraftstoffeinspritzung) der Kraftstoffeinspritzventile 9; (2) Ausführen einer Nacheinspritzung, was eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzventile 9 während des Arbeitshubs oder des Auspuffhubs beinhaltet; (3) Reduzieren des Öffnungsgrades des Drosselventils 7 (eine reduzierte Menge an Einlassluft führt zu einer reicheren Kraftstoff-Luftmischung und eine höhere Abgastemperatur); (4) Reduzieren des Ladedrucks des Laders 4 mit variabler Düse (eine reduzierte Menge an Einlassluft führt zu einer reicheren Kraftstoff-Luftmischung und eine höhere Abgastemperatur); und/oder (5) Erhöhen des EGR-Wertes des EGR-Ventils 14.
  • Folglich empfängt die Motonegelvorrichtung 20, welche den Betrieb der Kraftstoffeinspritzventile 9, des Drosselventils 7, des Laders 4 mit variabler Düse und des EGR-Ventils 14 regelt, ein oder mehrere Regelsignale von den folgenden Elementen: (1) einem Sensor 21 für den Kurbelwellenwinkel, der ein Signal bezüglich des Kurbelwellenwinkels generiert, das mit der Motorumdrehung synchronisiert ist und verwendet werden kann, um die Motordrehzahl zu erfassen; (2) einem Sensor 22 für die Position der Beschleunigungsvorrichtung (der einen Leerlaufschalter umfasst, der einschaltet, wenn die Beschleunigungsvorrichtung ausgeschaltet ist), der die Position der Beschleunigungsvorrichtung erfasst (das Maß an Senkung des Gaspedals); (3) einer Luftströmungsmessvorrichtung 23, die die Menge an Einlassluft erfasst; (4) einem Temperatursensor für die Kühlflüssigkeit, der die Temperatur der Motorkühlflüssigkeit erfasst; (5) einem Sensor für die Fahrzeuggeschwindigkeit, der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst; und (6) einem Druckdifferenz-Sensor 26, der den Druck vor und nach dem Dieselpartikelfilter 15 erfasst, um den Druckverlust über den Dieselpartikelfilter 15 zu erfassen. Da der Sensor 21 für den Kurbelwellenwinkel verwendet werden kann, um die Motordrehzahl zu erfassen und der Sensor 22 für die Position der Beschleunigungsvorrichtung, der die Position der Beschleunigungsvorrichtung (das Maß an Senkung des Gaspedals) erfasst, verwendet werden kann, um die Belastung zu schätzen, bilden die Sensoren 21 und 22 zusammen mit der Verarbeitung der Motorregelvorrichtung 20 einen Abgasströmungsmengen-Erfassungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er eine Abgasströmungsmenge, die durch den Dieselpartikelfilter strömt, erfassen oder schätzen kann.
  • In diesem Ausführungsbeispiel erfasst die Motorregelvorrichtung 20 die Druckdifferenz über den Dieselpartikelfilter 15, der auf dem Signal eines Druckdifferenz-Sensors 26 basiert. Die Motorregelvorrichtung 20 schätzt also die akkumulierte Menge an Feststoffteilchen (PM), die auf der erfassten Druckdifferenz basiert. Die Motorregelvorrichtung 20 bestimmt die Regenerationszeit, die auf der geschätzten akkumulierten Feststoffteilchenmenge basiert, und führt die Regenerations-Verarbeitung aus, wenn die Motorregelvorrichtung 20 feststellt, dass der Regenerationszeitpunkt erreicht worden ist.
  • Die spezifischen Details der von der Motorregelvorrichtung 20 ausgeführten Regelungen werden jetzt anhand der Ablaufpläne der 2 und 3 beschrieben. Zuerst veranschaulicht der Ablaufplan von 2 die Regenerations-Verarbeitung durch die Motorregelvorrichtung 20 zum Ausführen des Regelvorgangs für die Dieselpartikelfilter-Regeneration, der jedes Mal, wenn ein vorgeschriebener Zeitraum verstrichen ist, wiederholt wird.
  • In Schritt S1 liest die Motorregelvorrichtung 20 das Signal des Druckdifferenz-Sensors 26 ein und stellt die Druckdifferenz über den Dieselpartikelfilter 15 fest.
  • In Schritt S2 bezieht sich die Motorregelvorrichtung 20 auf eine Tafel, um aus der Druckdifferenz über den Dieselpartikelfilter (DPF) die akkumulierte Feststoffteilchenmenge zu schätzen, und somit schätzt die Motorregelvorrichtung 20 die akkumulierte Feststoffteilchenmenge, die auf die in Schritt 1 erfasste Druckdifferenz über den Dieselpartikelfilter basiert. Jedoch variiert die Druckdifferenz über den Dieselpartikelfilter auch in Abhängigkeit von der Abgasströmungsmenge.
  • Es wird also bevorzugt, obwohl es in den Ablaufplänen weggelassen wurde, die Motordrehzahl und die Belastung zu erfassen, (d.h. ein oder mehrere Regelsignale von den Sensoren 21 und 22 zu verwenden), um die Abgasströmungsmenge, die auf diesen Werten basiert, unter Verwendung einer vorgeschriebenen Tabelle oder ähnlichem zu schätzen. Dann reguliert die Motorregelvorrichtung 20 die geschätzte akkumulierte Feststoffteilchenmenge in Übereinstimmung mit der geschätzten Abgasströmungsmenge.
  • In Schritt S3 kontrolliert die Motorregelvorrichtung 20 den Wert des Regenerationskennzeichens und geht weiter zu Schritt 4, wenn das Regenerationskennzeichen 0 ist (Regeneration nicht in Betrieb).
  • In Schritt 4 vergleicht die Motorregelvorrichtung 20 die in Schritt S2 geschätzte akkumulierte Feststoffteilchenmenge mit einem vorgeschriebenen Wert M1, um festzustellen, ob die akkumulierte Feststoffteilchenmenge größer als oder gleich M1 ist. Der vorgeschriebene Wert M1 wird dazu verwendet, den Regenerationszeitpunkt zu bestimmen, um die Regeneration des Dieselpartikelfilters 15 einzuleiten. Dieser Abschnitt oder Schritt (Schritt S4) der Verarbeitung durch die Motorregelvorrichtung 20 stellt einen Teil der Vorrichtung oder des Abschnitts zum Erfassen einer akkumulierten Teilchenmenge nach der vorliegenden Erfindung dar.
  • Wenn die akkumulierte Feststoffteilchenmenge kleiner als M1 ist, bestimmt die Motorregelvorrichtung 20, dass es noch nicht Zeit ist, den Dieselpartikelfilter zu regenerieren und kehrt zum Anfang des Ablaufprogramms zurück. Wenn die akkumulierte Feststoffteilchenmenge größer als oder gleich M1 ist, bestimmt die Motorregelvorrichtung 20, dass es Zeit ist, den Dieselpartikelfilter 15 zu regenerieren (Regeneration erforderlich), und geht weiter zu Schritt S5.
  • In Schritt S5 bestimmt die Motorregelvorrichtung 20, ob die momentanen Betriebsbedingungen den Ausführungsbedingungen für eine Regeneration genügen (d.h., ob der Betriebszustand des Motors derart ist, dass Regeneration möglich ist). Wenn die Ausführungsbedingungen für eine Regeneration stimmen (z.B. wenn der Motor nicht im Leerlauf läuft und der Motor bei einigermaßen hoher Drehzahl oder hohen Belastungsbedingungen betrieben wird oder die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist), geht die Motorregelvorrichtung 20 weiter zu Schritt S6, um die Regenerations-Verarbeitung zu starten. Dieser Abschnitt oder Schritt (Schritt S5) und der vorherige Abschnitt oder Schritt (Schritt S4) der Verarbeitung durch die Motorregelvorrichtung 20 stellt die Vorrichtung oder den Abschnitt zum Bestimmen des Regenerationszeitpunktes nach der vorliegenden Erfindung dar.
  • In Schritt S6 stellt die Motorregelvorrichtung 20 das Regenerationskennzeichen auf 1 und geht weiter zu Schritt S7. Demzufolge wird in nachfolgenden Ausführungen des Ablaufprogramms die Motorregelvorrichtung 20 ein Ergebnis „Ja" in Schritt S3 bekommen und direkt von Schritt S3 zu Schritt S7 weiter gehen, weil das Regenerationskennzeichen einen Wert von 1 aufweist.
  • Um den Dieselpartikelfilter 15 zu regenerieren, führt die Motorregelvorrichtung 20 in Schritt S7 die Regenerations-Verarbeitung aus, die dazu dient, die Temperatur des Dieselpartikelfilters 15 zu erhöhen (d.h. erhöht die Temperatur des Abgases, das in den Dieselpartikelfilter 15 hinein strömt) und somit die in dem Dieselpartikelfilter 15 akkumulierte Feststoffteilchen durch Verbrennen der in dem Dieselpartikelfilter 15 akkumulierten Feststoffteilchen zu entfernen. Genauer gesagt, die Temperatur des Abgases wird derart erhöht, dass die Temperatur innerhalb des Dieselpartikelfilters 15 auf eine derartige Temperatur steigt, dass die Feststoffteilchen verbrannt werden können, so dass die in dem Dieselpartikelfilter 15 akkumulierten Feststoffteilchen durch Verbrennung entfernt werden.
  • Die Temperatur des Abgases wird erhöht durch Regeln einer oder mehrerer Motorkomponenten wie: Verzögern der Kraftstoffeinspritzzeit (Haupt-Kraftstoffeinspritzung) der Kraftstoffeinspritzventile 9, Ausführen einer Nacheinspritzung, was eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzventile 9 während des Arbeitshubs oder des Auspuffhubs beinhaltet, Reduzieren des Öffnungsgrades des Drosselventils 7, Reduzieren des Ladedrucks des Laders 4 mit variabler Düse, und/oder Erhöhen des EGR-Werts des EGR-Ventils 14. Wenn diese Regenerations-Verarbeitung ausgeführt worden ist, wird bevorzugt, für die Motorregelvorrichtung 20 eine Solltemperatur für die Regenerations-Verarbeitung festzusetzen und basierend auf der Solltemperatur für die Regenerations-Verarbeitung den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (Haupt-Einspritzzeitpunkt), den Nach-Einspritzzeitpunkt bzw. die Nach-Einspritzmenge, den Öffnungsgrad des Drosselventils, den Ladedruck und/oder den EGR-Wert neu festzusetzen oder durch Rückkopplung zu regeln.
  • Um festzustellen, ob die vorgeschriebenen Bedingungen für die Beendigung der Regeneration (vollständige Regenerationsbedingungen) erfüllt sind, vergleicht die Motorregelvorrichtung 20 in Schritt S8 die zuletzt akkumulierte Feststoffteilchenmenge mit einem vorgeschriebenen Wert M2 (M2 < M1), der verwendet wird, um eine vollständige Regeneration festzustellen, und stellt fest, ob die akkumulierte Feststoffteilchenmenge kleiner als oder gleich M2 ist. Alternativ ist es auch akzeptabel, wenn die Motorregelvorrichtung 20 stattdessen feststellt, ob eine vorgeschriebene Regenerationszeitdauer verstrichen ist.
  • Wenn die akkumulierte Feststoffteilchenmenge größer als M2 ist (oder wenn die vorgeschriebene Regenerationszeitdauer nicht verstrichen ist), stellt die Motorregelvorrichtung 20 fest, dass die Regeneration nicht vollständig ist, und kehrt zum Anfang des Ablaufprogramms zurück, um die Regenerations-Verarbeitung fortzusetzen.
  • Wenn in Schritt S8 festgestellt wird, dass die akkumulierte Feststoffteilchenmenge kleiner als oder gleich M2 ist (oder wenn festgestellt wird, dass die vorgeschriebene Regenerationszeitdauer verstrichen ist), stellt die Motorregelvorrichtung 20 fest, dass die Regeneration vollständig ist und geht weiter zu Schritt S9. Die Abschnitte oder Schritte S8 und S4 der Verarbeitung durch die Motorregelvorrichtung 20 stellen einen Teil der Vorrichtung oder des Abschnitts zum Feststellen der Regenerationszeit nach der vorliegenden Erfindung dar.
  • In Schritt S9 beendet die Motorregelvorrichtung 20 die Regenerations-Verarbeitung. Genauer gesagt, die Parameter, deren Werte in Schritt S7 geändert werden, um die Regenerations-Verarbeitung auszuführen, wurden alle auf ihre ursprünglichen Werte zurückgesetzt. Dann stellt die Motorregelvorrichtung 20 in Schritt S10 das Regenerationskennzeichen wieder auf 0 und kehrt zum Anfang des Ablaufprogramms zurück. Somit stellen die Abschnitte oder Schritte S3–S10 der Verarbeitung durch die Motorregelvorrichtung 20 die bzw. der Regenerations-Verarbeitungsvorrichtung oder -abschnitt nach der vorliegenden Erfindung dar.
  • Bezug nehmend auf 3 veranschaulicht der Ablaufplan der 3 das von der Motorregelvorrichtung 20 ausgeführte Regelprogramm für das Abbremsen und den Leerlauf, was parallel zum Programm der 2 jedes Mal, wenn ein vorgeschriebener Zeitraum verstrichen ist, wiederholt wird.
  • In Schritt S11 stellt die Motorregelvorrichtung 20 fest, ob das Regenerationskennzeichen auf 1 gestellt wurde (d.h., ob die Regeneration in Betrieb ist). Wenn das Regenerationskennzeichen 0 ist (Regeneration nicht in Betrieb), stellt die Motorregelvorrichtung 20 die Rücknahme-Motordrehzahl für die Schubabschaltung (F/C) in Schritt S21 auf den Normalwert und stellt die Soll-Motorleerlaufdrehzahl in Schritt S22 auf den Normalwert, bevor zum Anfang des Programms zurückgekehrt wird.
  • Wenn das Regenerationskennzeichen 1 ist (Regeneration in Betrieb), geht die Motorregelvorrichtung 20 weiter zu Schritt S12.
  • In Schritt S12 kontrolliert die Motorregelvorrichtung 20, ob ein Abbremsen bereits erfasst wurde, seit die Regeneration begann, und geht weiter zu Schritt S13, wenn ein Abbremsen nicht bereits erfasst wurde.
  • In Schritt S13 stellt die Motorregelvorrichtung 20 fest, ob ein Abbremsen stattgefunden hat oder gerade stattfindet. Genauer ausgedrückt, sie stellt z. B. fest, ob der Leerlaufschalter von AUS nach EIN gewechselt hat, wie dies durch den Sensor 22 für die Position der Beschleunigungsvorrichtung bestimmt wurde. Es ist auch annehmbar, basierend auf dem Betrag der Motordrehzahlverringerung festzustellen, ob ein Abbremsen stattgefunden hat oder gerade stattfindet. Wenn festgestellt wird, dass ein Abbremsen stattgefunden hat oder gerade stattfindet, führt die Motorregelvorrichtung 20 die Schritte S14 bis S16 aus.
  • In Schritt S14 wird die Rücknahme-Motordrehzahl für die Schubabschaltung (F/C) auf einen Wert höher als den Normalwert (das ist der Wert, der verwendet wird, wenn die Regeneration nicht in Betrieb ist) gestellt. Dieser Abschnitt oder Schritt (Schritt S14) der Verarbeitung durch die Motorregelvorrichtung 20 stellt die bzw. den Schubabschaltungsrücknahme-Motordrehzahl-Verarbeitungsvorrichtung oder – abschnitt nach der vorliegenden Erfindung dar.
  • In Schritt S15 wird die Soll-Motorleerlaufdrehzahl auf einen Wert höher als der Normalwert gestellt (das ist der Wert, der verwendet wird, wenn die Regeneration nicht in Betrieb ist). Dieser Abschnitt oder Schritt (Schritt S15) der Verarbeitung durch die Motorregelvorrichtung 20 stellt die bzw. den Motorleerlaufdrehzahl-Erhöhungsvorrichtung oder -abschnitt nach der vorliegenden Erfindung dar.
  • In Schritt S16 stellt die Motorregelvorrichtung 20 einen Zeitmesser TM auf 0, um den Zeitbetrag zu messen, bei dem der Leerlaufbetrieb sich während der Regeneration fortgesetzt hat, und kehrt zum Anfang des Ablaufprogramms zurück.
  • Wenn ein Abbremsen stattfindet, wird eine Schubabschaltung ausgelöst (d.h. die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzventile 9 wird gestoppt), wenn der Leerlaufschalter auf EIN steht und die Motordrehzahl größer als oder gleich eine vorgeschriebene Schubabschaltungs-Motordrehzahl ist. Danach wird die Schubabschaltungsrücknahme (Beendigung der Schubabschaltung und Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung) ausgeführt, wenn die Beschleunigungsvorrichtung auf EIN geschaltet wird (der Leerlaufschalter ist AUS) oder wenn die Motordrehzahl gleich oder kleiner als die Schubabschaltungsrücknahme-Motordrehzahl wird. Durch Erhöhen der Schubabschaltungsrücknahme-Motordrehzahl wird die Schubabschaltungsrücknahme bei einer vergleichsweise hohen Motordrehzahl stattfinden, wenn der Kraftstoff wegen Übergang zum Abbremsbetrieb während der Regeneration unterbrochen wird. Somit kann, weil der Motor auf einer höheren Drehzahl gehalten werden kann, wenn er vom Abbremsbetrieb zum Leerlaufbetrieb übergeht, die Abnahme der Abgasströmungsmenge unterdrückt werden und eine starke Erhöhung der Temperatur des Dieselpartikelfilters kann verhindert werden.
  • Wenn das Abbremsen endet und der Motor zum Leerlauf übergeht, vergleicht die Motorregelvorrichtung 20 die tatsächliche Motordrehzahl mit der Soll-Motorleerlaufdrehzahl während des Leerlaufs und führt eine Prozessregelung der Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzventile 9 (und/oder des Öffnungsgrades des Drosselventils 7) aus, derart, dass die tatsächliche Motordrehzahl mit der Soll-Motorleerlaufdrehzahl übereinstimmt. Durch Erhöhen der Soll-Motorleerlaufdrehzahl kann die Motorleerlaufdrehzahl, die sich ergibt, wenn der Motor während der Regeneration vom Abbremsbetrieb zum Leerlaufbetrieb übergeht, erhöht werden. Demzufolge kann die Abnahme der Abgasströmungsmenge unterdrückt werden und eine starke Erhöhung der Temperatur des Dieselpartikelfilters kann verhindert werden.
  • Nachdem festgestellt worden ist, dass ein Abbremsen während der Regeneration stattgefunden hat, wird die Motorregelvorrichtung 20 zu Schritt S17 weitergehen, weil sie ein Ergebnis „Ja" in Schritt S12 bekommen wird.
  • In Schritt S17 stellt die Motorregelvorrichtung 20 fest, ob der Motor im Leerlauf läuft. Genauer gesagt, sie stellt fest, dass der Motor im Leerlauf läuft, wenn z.B. der Leerlaufschalter auf EIN steht und die Motordrehzahl sich innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs befindet, der durch die Soll-Motorleerlaufdrehzahl definiert ist.
  • Wenn der Motor nicht im Leerlauf läuft, kehrt die Motorregelvorrichtung 20 zum Anfang des Ablaufprogramms zurück. Wenn der Motor im Leerlauf läuft, geht die Motorregelvorrichtung weiter zu Schritt S18.
  • In Schritt S18 erhöht die Motorregelvorrichtung 20 den Wert der Zeituhr TM um die Regelkreisperiode (Δt) des Hauptablaufplans, um den Zeitraum zu errechnen, über welchen der Leerlaufbetrieb sich fortgesetzt hat (TM = TM + Δt). Dann geht die Motorregelvorrichtung weiter zu Schritt S19.
  • In Schritt S19 stellt die Motorregelvorrichtung 20 fest, ob der Wert der Zeituhr TM eine vorgeschriebene Zeitdauer überschritten hat (mehrere Minuten).
  • Wenn der Zeitraum, über den der Leerlaufbetrieb sich fortgesetzt hat, kleiner als oder gleich einem vorgeschriebenen Zeitraum ist, kehrt die Motorregelvorrichtung 20 zum Anfang des Ablaufplans zurück, so dass die erhöhte Leerlaufdrehzahl durch Handhaben der erhöhten Soll-Motorleerlaufdrehzahl fortgesetzt werden kann.
  • Umgekehrt, wenn der Zeitraum, über welchen der Leerlaufbetrieb sich fortgesetzt hat, größer ist als der vorgeschriebene Zeitraum, geht die Motorregelvorrichtung 20 weiter zu Schritt S20, wo sie die Soll-Motorleerlaufdrehzahl auf den Normalwert zurückstellt und die erhöhte Leerlaufdrehzahl einstellt (beendet), bevor zum Anfang des Ablaufplans zurückgekehrt wird. Weil das Risiko, dass die Abgastemperatur sich stark erhöht, nicht mehr existiert, kehrt die Motorleerlaufdrehzahl zu Normal zurück, um eine Verschlechterung der Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit zu unterdrücken.
  • Ein Fall, in dem das Fahrzeug abbremst und während der Regeneration zum Leerlaufbetrieb übergeht, wird anhand des Zeitplans in 4 erläutert.
  • Wenn der Motor zum Abbremsbetrieb übergeht, wird die Schubabschaltung ausgeführt, bis die Motordrehzahl zu einer vorgeschriebenen Rücknahme-Motordrehzahl für die Schubabschaltung (F/C) abnimmt, und dann wird die Schubabschaltungsrücknahme ausgeführt. Wenn die Schubabschaltung stattfindet, nachdem ein vorgeschriebener Regenerationszeitpunkt erreicht wurde und die Regeneration des Dieselpartikelfilters 15 angefangen hat, wird die Schubabschaltungsrücknahme-Motordrehzahl auf einen Wert höher als der Normalwert erhöht. Demzufolge kann die Motordrehzahl auf einer vergleichsweise hohen Drehzahl gehalten werden, wenn ein Abbremsen stattfindet, während die Regeneration in Betrieb ist.
  • Wenn der Motor vom Abbremsbetrieb zum Leerlaufbetrieb übergeht, wird die Motorleerlaufdrehzahl durch Erhöhen und Senken der Kraftstoffeinspritzmenge rückgekoppelt geregelt, so dass die Motordrehzahl mit der Soll-Motorleerlaufdrehzahl übereinstimmt. Während der Regeneration wird die Soll-Motorleerlaufdrehzahl für einen vorgeschriebenen Zeitraum, nachdem der Leerlaufbetrieb anfängt, auf einen Wert höher als der Normalwert erhöht. Demzufolge kann die Motordrehzahl (Leerlaufdrehzahl) während des Leerlaufbetriebs auf einer vergleichsweise hohen Drehzahl gehalten werden.
  • Durch Erhöhen der Schubabschaltungsrücknahme-Motordrehzahl und der Soll-Motorleerlaufdrehzahl wird die Motordrehzahl vergleichsweise hoch gehalten und Senkungen der Abgasströmungsmenge werden unerdrückt. Demzufolge kann eine starke Erhöhung der Temperatur des Dieselpartikelfilters 15 verhindert werden. Mittlerweile kann der Dieselpartikelfilter auf zuverlässige und schnelle Weise regeneriert werden, sobald die Regeneration angefangen hat, weil die Regeneration, selbst wenn das Fahrzeug abbremst und der Motor zum Leerlaufbetrieb übergeht, ohne Unterbrechung fortgesetzt werden kann.
  • Wenn ein vorgeschriebener Zeitraum nach dem Übergang zum Leerlaufbetrieb verstrichen ist, verschwindet das Risiko, dass der Dieselpartikelfilter 15 eine starke Erhöhung der Temperatur erfährt und eine Verschlechterung der Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit kann durch Beenden der Verarbeitung, welche die Leerlaufdrehzahl erhöht, verhindert werden.
  • Der Ausdruck, „konfiguriert", der hier verwendet wird, um eine Komponente, einen Abschnitt oder einen Teil einer Vorrichtung zu beschreiben, umfasst „Hardware" und/oder „Software", die so konstruiert und/oder programmiert ist, um die gewünschte Funktion durchzuführen.
  • Außerdem sollten Begriffe, welche in den Ansprüchen als „Mittel plus Funktion" zum Ausdruck gebracht werden, jede Struktur einschließen, die verwendet werden kann, um die Funktion des betreffenden Teils der vorliegenden Erfindung auszuführen.
  • Die Begriffe, die eine Stufe andeuten, wie „im Wesentlichen", „in etwa" und „annäherungsweise", wie hier verwendet, bedeuten eine angemessene Abweichung von dem modifizierten Begriff derart, dass das Endergebnis nicht bedeutend geändert wird. Diese Begriffe können z. B. so ausgelegt werden, dass sie eine Abweichung von mindestens ± 5 % des modifizierten Begriffs einschließen, wenn diese Abweichung die Bedeutung des Wortes, das es modifiziert, nicht widerlegt.
  • Die Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-374873. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-374873 ist hier durch Bezugnahme eingeschlossen.

Claims (7)

  1. Motorabgas-Reinigungsvorrichtung, die umfasst: einen Feststoffteilchenfilter (15), der so konfiguriert ist, dass er Feststoffteilchen aus Abgas in einem Abgaskanal (10) auffängt; einen Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10), der so konfiguriert ist, dass er Regenerations-Verarbeitung ausführt, durch die Temperatur des Feststoffteilchenfilters (15) erhöht wird, um die in dem Feststoffteilchenfilter (15) aufgefangenen Feststoffteilchen durch Verbrennung der in dem Feststoffteilchenfilter (15) aufgefangenen Feststoffteilchen zu entfernen; und einen Leerlaufdrehzahl-Erhöhungsabschnitt (Schritt S15), der so konfiguriert ist, dass er die Motor-Leerlaufdrehzahl erhöht, wenn der Motor während der Regenerations-Verarbeitung des Feststoffteilchenfilters (15) durch den Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10) leerläuft, gekennzeichnet durch einen Abbrems-Bestimmungsabschnitt (S13), der so konfiguriert ist, dass er Motor-Abbremsbetrieb feststellt, wobei der Leerlaufdrehzahl-Erhöhungsabschnitt (Schritt S15) so konfiguriert ist, dass er die Motor-Leerlaufdrehzahl erhöht, wenn der Motor während der Regenerations-Verarbeitung des Feststoffteilchenfilters (15) durch den Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10) von Abbremsbetrieb zu Leerlaufbetrieb übergeht.
  2. Motorabgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: einen Schubabschaltungsrücknahme-Motordrehzahl-Verarbeitungsabschnitt (Schritt S14), der so konfiguriert ist, dass er eine Schubabschaltungsrücknahme-Motordrehzahl während der Regenerations-Verarbeitung des Feststoffteilchenfilters (15) durch den Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10) erhöht.
  3. Motorabgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leerlaufdrehzahl-Erhöhungsabschnitt (S15) des Weiteren so konfiguriert ist, dass er die Motor-Leerlaufdrehzahl über einen vorgeschriebenen Zeitraum erhöht, wenn der Motor während der Regenerations-Verarbeitung des Feststoffteilchenfilters (15) leerläuft, und, nachdem der vorgegebene Zeitraum verstrichen ist, die Motor-Leerlaufdrehzahl auf einen normalen Leerlaufdrehzahlwert zurückführt, wenn der Motor während der Regenerations-Verarbeitung des Feststoffteilchenfilters (15) leerläuft.
  4. Motorabgas-Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10) einen Abschnitt (Schritte S4 und S8) zum Erfassen einer akkumulierten Teilchenmenge enthält, der so konfiguriert ist, dass er die Menge an Feststoffteilchen erfasst, die sich in dem Feststoffteilchenfilter (15) akkumuliert hat, um die Regenerationszeit zum Regenerieren des Feststoffteilchenfilters (15) zu bestimmen, wenn eine akkumulierte Teilchenmenge eine erste vorgeschriebene Menge erreicht.
  5. Motorabgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Abschnitt zum Erfassen der akkumulierten Teilchenmenge (Schritte S4 und S8) enthält: einen Filterdruckdifferenz-Erfassungssensor (26), der so konfiguriert ist, dass er eine Druckdifferenz über den Feststoffteilchenfilter (15) erfasst, einen Abgasströmungsmengen-Erfassungsabschnitt (21 und 22), der so konfiguriert ist, dass er eine Abgas-Strömungsmenge erfasst, und einen Abschnitt (Schritt S4) zum Berechnen der akkumulierten Teilchenmenge, der so konfiguriert ist, dass er die akkumulierte Teilchenmenge, die sich in dem Feststoffteilchenfilter (15) akkumuliert hat, auf Basis der durch den Filterdruckdifferenz-Erfassungssensor erfassten Filterdruckdifferenz und der durch den Abgasströ mungsmengen-Erfassungsabschnitt (21 und 22) erfassten Abgasströmungsmenge berechnet, und der Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10) des Weiteren so konfiguriert ist, dass er die Regenerationszeit zum Regenerieren des Feststoffteilchenfilters (15) durch Vergleichen der durch den Abschnitt (Schritt S4) zum Berechnen der akkumulierten Teilchenmenge berechneten akkumulierten Teilchenmenge mit der ersten vorgeschriebenen Menge bestimmt.
  6. Motorabgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10) des Weiteren so konfiguriert ist, dass er die Regenerations-Verarbeitung des Feststoffteilchenfilters (15) durch den Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10) durch Vergleichen der akkumulierten Teilchenmenge mit einer zweiten vorgeschriebenen Menge beendet, die kleiner ist als die erste vorgeschriebene Menge.
  7. Motorabgas-Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Regenerations-Verarbeitungsabschnitt (Schritte S3–S10) des Weiteren so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des Abgases durch Regulieren wenigstens einer der folgenden Größen erhöht: einer Zeit einer Haupt-Kraftstoffeinspritzung, die zum Steuern des Motordrehmomentes verwendet wird, einer Zeit und einer Menge einer Nach-Kraftstoffeinspritzmenge, die nach der Haupt-Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, einer Querschnittsfläche einer Lufteinlasskanalöffnung, eines Ladedrucks, der durch einen Lader erzeugt wird, und einer Strömungsmenge von Abgas, das von dem Abgaskanal zu einem Lufteinlasskanal zurückgeführt wird.
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