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Stand der
Technik der Erfindung
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Technisches
Gebiet der Erfindung
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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.
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Informationen
zum Stand der Technik
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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.
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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.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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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.
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Demzufolge
steigt die Filtertemperatur stark und überschreitet manchmal die zulässige Temperaturgrenze
für den
Feststoffteilchenfilter.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Nun
wird auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der ursprünglichen Offenbarung
darstellen.
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Es
zeigen:
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1 ein
schematisches Systemdiagramm für
einen Dieselmotor, der mit einer Abgasreinigungsvorrichtung nach
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
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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;
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3 einen
Ablaufplan der Abbrems- und Leerlauf-Regelungsvorgänge, welche
während
der Regeneration des Dieselpartikelfilters durch die Abgasreinigungsvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden; und
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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.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
Schritt S1 liest die Motorregelvorrichtung 20 das Signal
des Druckdifferenz-Sensors 26 ein
und stellt die Druckdifferenz über
den Dieselpartikelfilter 15 fest.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenn
das Regenerationskennzeichen 1 ist (Regeneration in Betrieb),
geht die Motorregelvorrichtung 20 weiter zu Schritt S12.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
Schritt S19 stellt die Motorregelvorrichtung 20 fest, ob
der Wert der Zeituhr TM eine vorgeschriebene Zeitdauer überschritten
hat (mehrere Minuten).
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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.
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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.
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Ein
Fall, in dem das Fahrzeug abbremst und während der Regeneration zum
Leerlaufbetrieb übergeht,
wird anhand des Zeitplans in 4 erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.