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Dokumentenidentifikation DE102006035458A1 31.05.2007
Titel Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Tochikawa, Kazuharu, Kariya, Aichi, JP;
Nosaka, Satoru, Kariya, Aichi, JP;
Saito, Makoto, Kariya, Aichi, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Anmeldedatum 24.11.2006
DE-Aktenzeichen 102006035458
Offenlegungstag 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse F01N 9/00(2006.01)A, F, I, 20061124, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01N 3/021(2006.01)A, L, I, 20061124, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Abgasreinigungsvorrichtung schätzt eine Ablagerungsmenge von Abgaspartikeln in einem Kollektor (4), basierend auf Ablagerungscharakteristik, bei der die Ablagerungsmenge mit einem Druckverlust bei dem Kollektor korreliert. Die Ablagerungscharakteristik defininiert einen ersten Bereich von einem Ausgangspunkt, an dem die Ablagerungsmenge null ist, bis zu einem Übergangspunkt und einen zweiten Bereich über den Übergangspunkt hinaus. Der Druckverlust erhöht sich in dem zweiten Bereich langsamer als in dem ersten Bereich, wenn sich die Ablagerungsmenge erhöht. Die Abgasreinigungsvorrichtung korrigiert die Ablagerungscharakteristik, derart, dass sich der Übergangspunkt dem Ausgangspunkt annähert, wobei sich der Druckverlust an dem Ausgangspunkt erhöht und sich ein Anstiegsverhältnis des Druckverlustes zu dem Anstieg der Ablagerungsmenge in dem zweiten Bereich erhöht, wenn sich eine Aschenablagerungsmenge erhöht.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Kollektor für das Sammeln von Abgaspartikeln, die in dem Abgas des Verbrennungsmotors enthalten sind.

Stand der Technik

In jüngster Zeit wurde ein Kollektor für das Sammeln der Abgaspartikel in einem Abgasrohr eines Dieselverbrennungsmotors, der an einem Fahrzeug montiert ist, angeordnet, um die in dem abgegebenen Gas enthaltenen Abgaspartikel zu verringern. Der Kollektor besitzt einen porösen Keramikkörper mit einer Vielzahl von Abgasströmungskanälen. Der Kollektor absorbiert und sammelt die Abgaspartikel, wenn das Abgas durch die porösen Trennwände läuft, die die Abgasströmungskanäle definieren. Wenn sich die in dem Kollektor gesammelten Abgaspartikel in dem Kollektor abgelagert haben, erhöht sich der Druckverlust und verringert sich die Verbrennungsmotoreffizienz. Daher wird der Kollektor durch das Verbrennen der in dem Kollektor befindlichen Abgaspartikel regeneriert, wenn die Ablagerungsmenge einen vorbestimmten Wert erreicht.

Die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel wird unter Verwendung des Druckverlustes als ein Eingangssignal basierend auf der Ablagerungscharakteristik geschätzt, bei der der Ablagerungsmenge der in dem Kollektor befindlichen Abgaspartikel mit dem Druckverlust in dem Kollektor korreliert. Die Regeneration des Kollektors wird durchgeführt, wenn die geschätzte Abgaspartikel-Ablagerungsmenge den vorbestimmten Wert erreicht, wie dies zum Beispiel in dem Dokument JP-A-2004-19523 beschrieben ist.

Die Druckverlustcharakteristik ändert sich, wenn von der Verbrennung von Kraftstoff oder Motoröl in dem Verbrennungsmotor in dem Kollektor übrig bleibende Asche abgelagert wird. Daher führt eine spezielle Vorrichtung die Regeneration des Kollektors durch, wenn der Druckverlust in dem Kollektor einen vorbestimmten Wert erreicht, und erhöht den vorbestimmten Wert, wenn sich die Aschenablagerungsmenge erhöht, wie dies zum Beispiel in dem Dokument JP-A-2002-242660 beschrieben ist.

Allerdings berücksichtigt bei der in dem Dokument JP-A-2004-19523 beschriebenen Vorrichtung die Ablagerungscharakteristik, bei der die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel mit dem Druckverlust korreliert, den Einfluss der Aschenablagerung in dem Kollektor nicht. Dementsprechend tritt das Problem auf, dass die Abgaspartikel-Ablagerungsmenge aufgrund einer Unkenntnis des Zusammenhangs zwischen der Veränderung des Druckverlustes infolge der Aschenablagerung und der Veränderung des Druckverlustes infolge der Ablagerung der Abgaspartikel nicht genau geschätzt werden kann.

Die in dem Dokument JP-A-2002-242660 beschriebene Vorrichtung bestimmt den Regenerationszeitpunkt des Kollektors basierend auf der Annahme, dass der Druckverlust ansteigt, wenn sich die Aschenablagerungsmenge erhöht. Allerdings kann sich, wenn sich die Aschenablagerungsmenge erhöht, der Druckverlust sogar dann verringern, wenn die Abgaspartikel-Ablagerungsmenge dieselbe ist, in Abhängigkeit von dem Aschenablagerungszustand wie beispielsweise der Ablagerungsmenge oder der Ablagerungsposition der Asche. Daher tritt das Problem auf, dass der Regenerationszeitpunkt des Kollektors nicht geeignet bestimmt werden kann.

Darstellung der Erfindung Technische Aufgabe

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ablagerungsmenge der Abgaspartikel in einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor exakt zu schätzen, die die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel unter Verwendung des Druckverlustes als ein Eingangssignal basierend auf einer Ablagerungscharakteristik schätzt, bei der die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel mit dem Druckverlust korreliert.

Technische Lösung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eine erste Schätzvorrichtung, eine zweite Schätzvorrichtung und eine Korrekturvorrichtung. Die erste Schätzvorrichtung schätzt eine Ablagerungsmenge von Asche in einem Kollektor. Die zweite Schätzvorrichtung schätzt eine Ablagerungsmenge von Abgaspartikeln unter Verwendung eines Druckverlustes in dem Kollektor als eine Eingabe basierend auf der Ablagerungscharakteristik, bei der die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel mit dem Druckverlust korreliert. Die Korrekturvorrichtung korrigiert die Ablagerungscharakteristik gemäß der Ablagerungsmenge der Asche.

Mit diesem Aufbau wird die Ablagerungscharakteristik gemäß der Aschenablagerungsmenge korrigiert. Dementsprechend kann die Abgaspartikel-Ablagerungsmenge mit einer hohen Genauigkeit geschätzt werden.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen

Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele sowie die Betriebsweise und die Funktionen der zugehörigen Teile sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen verständlich, die allesamt einen Teil dieser Anmeldung bilden.

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

2A ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Abschnitt eines Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

2B ist eine Schnittansicht, die den wesentlichen Abschnitt des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

3 ist ein Flussdiagramm, das einen Kollektor-Regenerationssteuervorgang gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

4A ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen wesentlichen Abschnitt des Kollektors gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt;

4B ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den wesentlichen Abschnitt des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

5 ist eine graphische Darstellung, die ein Verhältnis einer Menge von Asche, die in den Poren der Trennwände des Kollektors abgelagert ist, zu einer Gesamt-Aschenablagerungsmenge gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

6 ist eine charakteristische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einer zurückgelegten Wegstrecke eines Fahrzeugs und der Gesamt-Aschenablagerungsmenge gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

7 ist eine charakteristische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einer Partikelablagerungsmenge und einem Druckverlust des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

8A ist eine charakteristische Darstellung, die eine Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge in Bezug auf die Aschenablagerungsmenge in den Poren der Trennwände des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

8B ist eine charakteristische Darstellung, die einen Ausgangspunkt-Druckverlust in Bezug auf die Aschenablagerungsmenge in den Poren der Trennwände des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

8C ist eine charakteristische Darstellung, die ein Anstiegsverhältnis des Druckverlustes zu einem Anstieg der Partikelablagerungsmenge in einem zweiten Bereich in Bezug auf die Aschenablagerungsmenge in den Poren der Trennwände des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt,

9A ist eine charakteristische Darstellung, die die Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge in Bezug auf eine Aschenablagerungsmenge in stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

9B ist eine charakteristische Darstellung, die den Ausgangspunkt-Druckverlust in Bezug auf die Aschenablagerungsmenge in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

9C ist eine charakteristische Darstellung, die das Anstiegsverhältnis des Druckverlustes zu dem Anstieg der Partikelablagerungsmenge in dem zweiten Bereich in Bezug auf die Aschenablagerungsmenge in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle des Kollektors gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;

10 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehungen zwischen der Drehzahl eines Verbrennungsmotors, einer Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors und einer Aschenablagerungs-Anstiegsmenge gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

11 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Integralwert einer Partikelverbrennungsmenge und einer Gesamt-Aschenablagerungsmenge gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

12 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen einer Partikelablagerungsmenge, der in einem Kollektor vorherrschenden Temperatur und der Partikelverbrennungsmenge gemäß dem in der der 11 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt; und

13 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der in einem Kollektor vorherrschenden Temperatur und einem Gesamt-Aschenablagerungsmengen-Korrekturwert gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung Weg(e) zur Ausführung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die 1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist ein Dieselverbrennungsmotor (Verbrennungsmotor) 1 als eine Antriebsquelle für die Fortbewegung eines Fahrzeuges mit einem Ansaugrohr 2, durch das Ansaugluft strömt, und mit einem Abgasrohr 3 verbunden, durch das Abgas strömt, das von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird. Ein Kollektor (DPF) 4 für das Sammeln der Abgaspartikel (PM) und ein Schalldämpfer 5 sind in dem Abgasrohr 3 vorgesehen.

Der Kollektor 4 ist durch das Formen einer wärmebeständigen Keramik wie beispielsweise Cordierit zu einer Bienenwabenstruktur hergestellt, die zum Beispiel in der 2A oder 2B gezeigt ist. Der Kollektor 4 ist mit einer Vielzahl von Abgasströmungskanälen 42 ausgebildet, die durch poröse Trennwände 41 definiert sind. Die Vielzahl von Abgasströmungskanälen 42 ist parallel zueinander angeordnet. Erste Abgasströmungskanäle 42a als ein Teil der Abgasströmungskanäle 42 sind an einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf eine Abgasströmung G geöffnet und sind an einer stromabwärtigen Seite durch Pfropfen 43 blockiert. Zweite Abgasströmungskanäle 42b als der andere Teil der Abgasströmungskanäle 42 sind durch die Pfropfen 43 an der stromaufwärtigen Seite blockiert und sind an der stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Abgasströmung G geöffnet. Die porösen Trennwände 41 tragen einen Oxidationskatalysator.

Das von dem Verbrennungsmotor 1 abgegebene Abgas tritt in die ersten Abgasströmungskanäle 42a ein, die an der Einlassseite offen sind. Dann läuft das Abgas durch die porösen Trennwände 41 und strömt in die benachbarten zweiten Abgasströmungskanäle 42b. Die Abgaspartikel 100 werden gesammelt, wenn das Abgas durch die porösen Trennwände 41 läuft.

Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist ein erster Temperatursensor 61 unmittelbar stromaufwärtig des Kollektors 4 in dem Abgasrohr 3 vorgesehen. Der erste Temperatursensor 61 erfasst die Temperatur des in den Kollektor 4 strömenden Abgases. Ein zweiter Temperatursensor 62 ist unmittelbar stromabwärtig des Kollektors 4 in dem Abgasrohr 3 vorgesehen. Der zweite Temperatursensor 62 erfasst die Temperatur des aus dem Kollektor 4 strömenden Abgases.

Das Abgasrohr 3 ist mit einem ersten Abzweigungsrohr 31, das unmittelbar stromaufwärtig des Kollektors 4 von dem Abgasrohr 3 abzweigt, und einem zweiten Abzweigungsrohr 32 verbunden, das unmittelbar stromabwärtig des Kollektors 4 von dem Abgasrohr 3 abzweigt. Ein Druckdifferenzsensor 63 ist zwischen den zwei Abzweigungsrohren 31, 32 vorgesehen. Der Druckdifferenzsensor 63 erfasst eine Druckdifferenz zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des Kollektors 4, das heißt einen Druckverlust des Kollektors 4.

Die Ausgabesignale der vorstehend beschriebenen zahlreichen Sensoren werden in eine ECU 7 eingegeben. Die ECU 7 besitzt einen Mikrocomputer, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem EEPROM und desgleichen besteht. Die ECU 7 führt einen Kollektor-Regenerationssteuervorgang, der in dem Mikrocomputer gespeichert ist, so aus, dass die Regeneration des Kollektors 4 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ausgeführt wird.

Im Folgenden es ist ein Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erklärt. Die 3 ist ein Flussdiagramm, das den Kollektor-Regenerationssteuervorgang zeigt, der durch die ECU 7 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Der Steuervorgang wird begonnen, wenn der ECU 7 durch die Betätigung eines Zündschlüssels Energie zugeführt wird.

Zunächst werden bei dem Schritt S100 zahlreiche Arten von Informationen eingelesen. Zum Beispiel wird bei dem Schritt S100 der Druckverlust &Dgr;P des Kollektors 4, der durch den Druckdifferenzsensor 63 erfasst wird, die Temperatur des Abgases, die durch den ersten und zweiten Temperatursensor 61, 62 erfasst wird, die zurückgelegte Wegstrecke D des Fahrzeugs, die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 1, die Kraftstoffeinspritzmenge F und desgleichen eingelesen.

Dann wird bei dem Schritt S101 die Menge der in den Kollektor 4 abgelagerten Asche berechnet.

Die in den Kollektor 4 abgelagerte Asche beinhaltet die Asche 200, die in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle 42a in Bezug auf die Abgasströmung G abgelagert ist, wie dies in der 2B gezeigt ist, und die Asche 200, die in den Poren der Trennwände 41 des Kollektors 4 abgelagert ist, wie dies in der 4B gezeigt ist.

Die 5 zeigt eine Beziehung zwischen einer Menge von insgesamt in dem Kollektor 4 abgelagerter Asche (Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr;) und einem Anteil &ggr; einer Menge der neu in den Poren der Trennwände 41 abgelagerten Asche von der neu in den Kollektor 4 abgelagerten Asche. Wie dies in der 5 gezeigt ist, wird in einem Zeitraum, in dem die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; klein ist, das heißt in einem Anfangszeitraum der Verwendung des Kollektors 4, beinahe die gesamte Asche, die in den Kollektor 4 abgelagert wird, in den Poren der Trennwände 41 abgelagert. Dann verringert sich der Anteil &ggr; der neu in den Poren der Trennwände 41 abgelagerten Asche zügig, wenn sich die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; einer Aschenablagerungs-Grenzmenge Z annähert, die in den Poren abgelagert werden kann. Mit dem schnellen Abfall des Anteils &ggr; der neu in den Poren der Trennwände 41 abgelagerten Asche beginnt die Ablagerung der Asche in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle 42.

Die Ablagerungscharakteristik wird durch die Ablagerungsposition und die Ablagerungsmenge der Asche beeinflusst. Daher wird bei dem Schritt S101 die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr;, die Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren der Trennwände 41 und die Aschenablagerungsmenge a2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle 42a berechnet.

Der ROM der ECU 7 speichert zum Beispiel eine charakteristische graphische Darstellung, bei der sich die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; proportional zu dem Anstieg der zurückgelegten Wegstrecke D des Fahrzeugs erhöht, wie dies in der 6 gezeigt ist. Die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; wird aus der zurückgelegten Wegstrecke D des Fahrzeuges basierend auf der in der 6 gezeigten graphischen Darstellung berechnet. Dann wird die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; mit der Aschenablagerungs-Grenzmenge Z verglichen, die in den Poren abgelagert werden kann. Die Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren wird basierend auf der Annahme berechnet, dass die gesamte Asche in den Poren abgelagert wird, bis die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z erreicht, das heißt so lange &agr; ≤ Z gilt. Die Aschenablagerungsmenge a2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle wird auf der Annahme berechnet, dass die gesamte Asche in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle abgelagert wird, wenn die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z überschreitet. Genauer gesagt wird die Aschenablagerungsmenge a2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle berechnet, indem die Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren (= Aschenablagerungs-Grenzmenge Z) von der Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; subtrahiert wird, wenn &agr; > Z gilt.

Dann wird bei dem Schritt S102 die Korrektur der Ablagerungscharakteristik, bei der die Partikelablagerungsmenge PM mit dem Druckverlust &Dgr;P des Kollektors 4 korreliert, basierend auf der bei dem Schritt S101 berechneten Aschenablagerungsmenge durchgeführt.

Die 7 zeigt eine Beziehung zwischen der Partikelablagerungsmenge PM und dem Druckverlust &Dgr;P des Kollektors 4. Genauer gesagt zeigt eine gestrichelte Linie in der 7 eine Beziehung (Anfangs-Ablagerungscharakteristik) zwischen der Partikelablagerungsmenge PM und dem Druckverlust &Dgr;P des Kollektors 4 in dem Fall, in dem die Ablagerung der Abgaspartikel in einem neuen Produktzustand beginnt, in dem bisher noch keine Partikel oder keine Asche abgelagert wurde.

In einem Anfangs-Verwendungszustand des Kollektors 4 sind, wie dies in der 4A eines wesentlichen Abschnitts des Kollektors 4 gezeigt ist, das Eindringen der Partikel 100 in die Poren der Trennwände 41 des Kollektors 4 und das Verstopfen der Poren infolge des Eindringens der Partikel 100 die bestimmenden Faktoren für den Anstieg des Druckverlusts &Dgr;P. Danach wird, wie dies in der 2A oder der 4A gezeigt ist, die Dicke der Schicht der Partikel 100, die an der Oberfläche der Trennwand 41 abgelagert sind, der bestimmende Faktor für den Anstieg des Druckverlusts &Dgr;P.

Dann dringen, wie dies in der 7 gezeigt ist, in einem ersten Bereich, der sich von einem Ausgangspunkt X, an dem die Partikelablagerungsmenge PM null ist (PM = 0), bis zu einem Übergangspunkt Y erstreckt, die Partikel 100 in die Poren der Trennwände 41 des Kollektors 4 ein und verstopfen die Poren. Daher erhöht sich der Druckverlust &Dgr;P gemäß dem Anstieg der Partikelablagerungsmenge PM in dem ersten Bereich drastisch. In einem zweiten Bereich, in dem die Partikel in Lagen abgelagert werden, nachdem viele Poren verstopft sind, das heißt in einem Bereich, in dem die Partikelablagerungsmenge PM den Übergangspunkt Y überschreitet, steigt der Druckverlust &Dgr;P gemäß dem Anstieg der Partikelablagerungsmenge PM langsamer als in dem ersten Bereich an. Die Anfangs-Ablagerungscharakteristik ist in dem ROM der ECU 7 gespeichert.

Eine durchgezogene Linie oder eine gestrichelte Linie in der 7 zeigen eine Beziehung zwischen der Partikelablagerungsmenge PM und dem Druckverlust &Dgr;P des Kollektors 4 in dem Fall, in dem die Verwendung des Kollektors 4 bis zu einer mittleren Phase fortgeführt wird und die Asche abgelagert wird. Das heißt, die durchgezogene Linie oder die gestrichelte Linie in der 7 zeigen eine korrigierte Ablagerungscharakteristik.

In dem Fall, in dem die Asche gemäß der Verwendung des Kollektors 4 abgelagert wird, wird die Asche 200 zunächst in den Poren der Trennwände 41 des Kollektors 4 abgelagert, wie dies in der 4B gezeigt ist, bis die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z erreicht, die in den Poren abgelagert werden kann. Die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; wird mit der Aschenablagerungs-Grenzmenge Z verglichen und die Ablagerungscharakteristik wird basierend auf der Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren, die bei dem Schritt S101 berechnet wurde, wie folgt korrigiert, bis die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z erreicht, das heißt so lange &agr; ≤ Z gilt.

Die 8A, 8B und 8C sind graphische Darstellungen für das Berechnen zahlreicher Arten von Werten, die bei der Korrektur der Ablagerungscharakteristik verwendet werden. Genauer gesagt sind die 8A bis 8C graphische Darstellungen für das Berechnen eines Werts B der Partikelablagerungsmenge PM an dem Übergangspunkt Y (Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B, die in der 7 gezeigt ist), eines Werts A des Druckverlusts &Dgr;P an dem Ausgangspunkt X (Ausgangspunkt -Druckverlust A, der in der 7 gezeigt ist) und eines Anstiegsverhältnisses &thgr; des Druckverlusts &Dgr;P zu dem Anstieg der Partikelablagerungsmenge PM in dem zweiten Bereich (Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs, das in der 7 gezeigt ist) in Bezug auf die Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren. Die graphischen Darstellungen sind in dem ROM der ECU 7 gespeichert.

Die Partikelmenge, die in den Poren abgelagert werden kann, verringert sich durch die Menge der in den Poren abgelagerten Asche. Daher wird, wie dies in der 8 gezeigt ist, der Wert der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B gemäß dem Anstieg der Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren verringert.

Der Ausgangspunkt-Druckverlust A erhöht sich gemäß der Menge der in den Poren abgelagerten Asche. Daher wird, wie dies in der 8B gezeigt ist, der Wert des Ausgangspunkt-Druckverlusts A gemäß dem Anstieg der Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren erhöht.

Das Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs verändert sich sogar in dem Fall nicht, in dem die Asche noch nicht in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle abgelagert wurde, wenn die Asche in den Poren der Trennwände 41 abgelagert wird. Daher ist, wie dies in der 8C gezeigt ist, die Anstiegsrate &thgr; des zweiten Bereichs unabhängig von der Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren konstant.

Die Werte der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B, der Ausgangspunkt-Druckverlust A und das Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs werden aus der Aschenablagerungsmenge a1 in den Poren, die bei dem Schritt S101 berechnet wurde, basierend auf den graphischen Darstellungen der 8A bis 8C berechnet.

Der auf diese Weise berechnete Wert des Ausgangspunkt-Druckverlusts A ist größer als der Ausgangspunkt-Druckverlust A der Anfangs-Ablagerungscharakteristik. Daher wird, wie dies durch eine gestrichelte Linie in der 7 gezeigt ist, die Ablagerungscharakteristik derart korrigiert, dass der Wert des Ausgangspunkt-Druckverlusts A größer als der Wert der Anfangs-Ablagerungscharakteristik (durch eine gestrichelte Linie in der 7 gezeigt) ist, ohne dass das Anstiegsverhältnis des Druckverlusts &Dgr;P in Bezug auf den Anstieg der Partikelablagerungsmenge PM in dem ersten Bereich verändert wird.

Der berechnete Wert der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B ist kleiner als der Wert der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B der Anfangs-Ablagerungscharakteristik. Daher wird, wie dies durch die gestrichelte Linie in der 7 gezeigt ist, die Ablagerungscharakteristik derart korrigiert, dass sich der Übergangspunkt dem Ausgangspunkt X annähert, das heißt derart, dass der Wert der Übergangs-Partikelablagerungsmenge B klein wird, ohne dass das Anstiegsverhältnis des Druckverlusts &Dgr;P in Bezug auf den Anstieg der Partikelablagerungsmenge PM in dem ersten Bereich verändert wird. In diesem Fall wird auch das Anstiegsverhältnis &THgr; des zweiten Bereichs nicht verändert. Die Ablagerungscharakteristik nach der Korrektur wird in dem EEPROM der ECU 7 gespeichert.

Die Ablagerungscharakteristik wird basierend auf der Aschenablagerungsmenge a2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle korrigiert, die bei dem Schritt S101 berechnet wurde, wenn die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z überschreitet, das heißt wenn &agr; > Z gilt.

Die 9A, 9B und 9C sind graphische Darstellungen für das Berechnen zahlreicher Arten von Werten, die bei der Korrektur der Ablagerungscharakteristik verwendet werden. Genauer gesagt sind die 9A bis 9C graphische Darstellungen für das Berechnen des Werts der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B, des Wertes des Ausgangspunkt-Druckverlusts A und des Anstiegsverhältnisses &thgr; des zweiten Bereichs in Bezug auf die Aschenablagerungsmenge a2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle. Die graphischen Darstellungen sind in dem ROM der ECU 7 gespeichert.

Wenn die Asche in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle abgelagert wird, bedeckt die abgelagerte Asche einen Teil der Trennwände 41. In diesem Fall verringert sich der Strömungsbereich des Abgases an den Trennwänden 41 und der Druckverlust &Dgr;P erhöht sich. Daher wird, wie dies in der 9B gezeigt ist, der Wert des Ausgangspunkt-Druckverlustes A gemäß dem Anstieg der Aschenablagerungsmenge A2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle erhöht.

In einer Situation, in der die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z in den Poren überschreitet, wird der Druckverlust auch durch die Asche in den Poren verursacht. Daher ist der Ausgangspunkt-Druckverlust A, der in der 9B gezeigt ist, eine Summe des Druckverlustes, der durch die in den Poren befindliche Asche verursacht wird, und des Druckverlustes, der durch die Asche in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle verursacht wird. Der Ausgangspunkt-Druckverlust A, der in der 9B gezeigt ist, ist größer als der Ausgangspunkt-Druckverlust A zu dem Zeitpunkt, an dem die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z erreicht.

Infolge der Verringerung des Strömungsbereichs des Abgases an den Trennwänden 41 wird die Partikelablagerungslage sogar dann dicker und der Druckverlust &Dgr;P steigt sogar dann an, wenn die Partikelablagerungsmenge PM in dem Fall, in dem die Asche in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle abgelagert wird, identisch im Vergleich zu dem Fall ist, in dem die Asche nicht in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle abgelagert wird. Daher ist, wie dies in der 9Cgezeigt ist, das Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs gemäß dem Anstieg der Aschenablagerungsmenge A2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle erhöht. Der Minimalwert des Anstiegsverhältnisses &thgr; des zweiten Bereichs, der in der 9 gezeigt ist, ist derselbe Wert wie der Wert des Anstiegsverhältnisses &thgr; des zweiten Bereichs in dem Fall, in dem keine Ablagerung der Asche in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle vorliegt.

Wie dies in der 9 gezeigt ist, ist der Wert der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B in der Situation, in der die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z in den Poren überschreitet, unabhängig von der Aschenablagerungsmenge a2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle konstant und stimmt mit dem Wert der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B zu dem Zeitpunkt überein, an dem die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; die Aschenablagerungs-Grenzmenge Z erreicht.

Der Wert der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B, der Wert des Ausgangspunkt-Druckverlusts A und das Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs werden aus der Aschenablagerungsmenge a2 in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle, die bei dem Schritt S101 berechnet wird, basierend auf den in den 9A bis 9C gezeigten graphischen Darstellungen berechnet.

Der auf diese Weise berechnete Wert des Ausgangspunkt-Druckverlusts A ist größer als der Wert des Ausgangspunkt-Druckverlusts A der Ablagerungscharakteristik in dem Fall, in dem die Asche in den Poren abgelagert wird. Daher wird, wie dies durch eine durchgezogene Linie in der 7 gezeigt ist, die Ablagerungscharakteristik derart korrigiert, dass der Wert des Ausgangspunkt-Druckverlusts A größer als der Wert der Ablagerungscharakteristik (gestrichelte Linie in der 7) der Phase wird, in der die Asche in den Poren abgelagert wird, ohne dass das Anstiegsverhältnis des Druckverlusts &Dgr;P in Bezug auf den Anstieg der Partikelablagerungsmenge PM in dem ersten Bereich verändert wird.

Das Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs ist größer als das Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs der Anfangs-Ablagerungscharakteristik oder das Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs der Ablagerungscharakteristik der Phase, in der die Asche in den Poren abgelagert wird. Daher wird, wie dies durch die durchgezogene Linie in der 7 gezeigt ist, die Ablagerungscharakteristik derart korrigiert, dass das Anstiegsverhältnis &thgr; des zweiten Bereichs größer als der Wert der Anfangs-Ablagerungscharakteristik (gestrichelte Linie in der 7) oder der Wert der Ablagerungscharakteristik in der Phase ist, in der die Asche in den Poren abgelagert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wert der Übergangspunkt-Partikelablagerungsmenge B unverändert. Die Ablagerungscharakteristik nach der Korrektur wird in dem EEPROM der ECU 7 gespeichert.

Das Verfahren geht nach der Ausführung des Schritts S102 zu dem Schritt S103 weiter. Bei dem Schritt S103 wird die Partikelablagerungsmenge (auf der Druckdifferenz basierende Partikelablagerungsmenge PMP) aus dem Druckverlust &Dgr;P des Kollektors 4, der bei dem Schritt S101 eingelesen wurde, basierend auf der neuesten Ablagerungscharakteristik berechnet, die bei dem Schritt S102 korrigiert wurde.

Dann wird bei dem Schritt S104 die Partikelablagerungsmenge (auf der Betriebshistorie basierende Partikelablagerungsmenge PMH) basierend auf der Zuflussmenge der Partikel von dem Verbrennungsmotor 1 in den Kollektor 4 und der Verbrennungsmenge der Partikel in dem Kollektor 4 geschätzt. Ein Verfahren zum Berechnen der auf der Betriebshistorie basierenden Partikelablagerungsmenge PMH ist bereits bekannt.

Dann wird bei dem Schritt S105 die zurückgelegte Wegstrecke D des Fahrzeugs von dem Abschluss der letzten Regeneration des Kollektors 4 bis zu dem momentanen Zeitpunkt (zurückgelegte Wegstrecke nach der Regeneration) basierend auf den Informationen über die zurückgelegte Wegstrecke D des Fahrzeugs berechnet, die bei dem Schritt S100 eingelesen wurde.

Dann liefert der Schritt S106 ein negatives Bestimmungsergebnis (NEIN), falls kein Wert aus der auf der Druckdifferenz basierenden Partikelablagerungsmenge PMP, die bei dem Schritt S103 berechnet wurde, der auf der Betriebshistorie basierenden Partikelablagerungsmenge PMH, die bei dem Schritt S104 berechnet wurde, und der bei dem Schritt S105 berechneten zurückgelegten Wegstrecke nach der Regeneration einen entsprechenden Regenerationsstartgrenzwert überschreitet. Das Verfahren von Schritt S100 bis zu Schritt S106 wird wiederholt, bis der Schritt S106 ein positives Bestimmungsergebnis (JA) liefert.

Danach liefert, falls einer der Werte aus der auf der Druckdifferenz basierenden Partikelablagerungsmenge PMP, der auf der Betriebshistorie basierenden Partikelablagerungsmenge PMH und der zurückgelegten Wegstrecke nach der Regeration den entsprechenden Regenerationsstartgrenzwert überschreitet, der Schritt S106 ein positives Bestimmungsergebnis (JA). In diesem Fall geht der Ablauf weiter zu dem Schritt S107, so dass die Regeneration des Kollektors 4 mit einem bereits bekannten Verfahren begonnen wird. Somit werden die in den Kollektor 4 abgelagerten Fremdstoffe verbrannt und beseitigt.

Dann wird bei dem Schritt S108 die auf der Druckdifferenz basierende Partikelablagerungsmenge PMP, die auf der Betriebshistorie basierende Ablagerungsmenge PMH und die zurückgelegte Wegstrecke D des Fahrzeugs nach der Regeneration berechnet.

Der Schritt S109 liefert ein negatives Bestimmungsergebnis (NEIN), falls kein Wert aus der auf der Druckdifferenz basierenden Partikelablagerungsmenge PMP, der auf der Betriebshistorie basierenden Partikelablagerungsmenge PMH und der zurückgelegten Wegstrecke D des Fahrzeugs nach dem Beginn der Regeneration einen entsprechenden Regenerationsendgrenzwert erreicht. Der Vorgang bei dem Schritt S107 und dem Schritt S108 wird wiederholt, bis der Schritt S109 ein positives Bestimmungsergebnis (JA) liefert.

Bei dem Schritt S109 wird geschätzt, dass die Regeneration des Kollektors 4 abgeschlossen ist, und ein positives Bestimmungsergebnis (JA) geliefert, falls einer der Werte aus der auf der Druckdifferenz basierenden Partikelablagerungsmenge PMP, der auf der Betriebshistorie basierenden Partikelablagerungsmenge PMH und der zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeugs nach dem Beginn der Regeneration, die bei dem Schritt S108 berechnet wurden, den entsprechenden Regenerationsendgrenzwert erreicht. Dann geht das Verfahren weiter zu dem Schritt S110, so dass die Regeneration des Kollektors 4 beendet wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Ablagerungscharakteristik gemäß der Aschenablagerungsmenge geeignet korrigiert. Das heißt die Ablagerungscharakteristik wird so korrigiert, dass der Veränderungsbetrag des Druckverlustes, der durch die Aschenablagerung verursacht wird, ausgeschlossen wird. Dementsprechend kann die Partikelablagerungsmenge PM exakt geschätzt werden. Folglich kann der Regenerationszeitpunkt des Kollektors 4 geeignet bestimmt werden. Zudem wird die Ablagerungscharakteristik gemäß der Ablagerungsposition und der Ablagerungsmenge der Asche geeignet korrigiert. Dementsprechend kann die Partikelablagerungsmenge PM exakter geschätzt werden.

Im Folgenden ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 10 erklärt.

Das erste Ausführungsbeispiel berechnet die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; aus der zurückgelegten Wegstrecke D des Fahrzeugs. Das zweite Ausführungsbeispiel berechnet die Gesamt-Aschenablagerungsmenge a aus der Betriebshistorie des Verbrennungsmotors 1. Die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; korreliert mit der Last des Verbrennungsmotors 1. Die Last des Verbrennungsmotors 1 kann aus der Drehzahl NE und der Kraftstoffeinspritzmenge F des Verbrennungsmotors 1 geschätzt werden. Daher wird die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; unter Verwendung von Informationen über die Drehzahl NE und die Kraftstoffeinspritzmenge F des Verbrennungsmotor 1 als die Betriebshistorie des Verbrennungsmotors 1 berechnet.

Die 10 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen der Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 1, der Kraftstoffeinspritzmenge F des Verbrennungsmotors 1 und der Aschenablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit zeigt. Jede der Kennlinien a, b, c der 10 wurde durch das Verbinden der Punkte derselben Ablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit erzeugt. Die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit ist an der Linie b größer als an der Linie a. Die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit ist an der Linie c größer als an der Linie b. Der ROM der ECU 7 speichert eine Zuordnung der Charakteristik, bei der sich die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit erhöht, wenn sich die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 1 erhöht, und sich die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit erhöht; wenn sich die Kraftstoffeinspritzmenge F erhöht, wie dies in der 10 gezeigt ist.

Die ECU 7 berechnet die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; in einem Berechnungsintervall mit konstantem Zeitabstand. Zuerst berechnet die ECU 7 einen Durchschnittswert der Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 1 und einen Durchschnittswert der Kraftstoffeinspritzmenge F während einem Berechnungsintervallzeitraum von dem vorangehenden Berechnungszeitpunkt bis zu dem momentanen Berechnungszeitpunkt und berechnet dann die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit aus der Zuordnung. Genauer gesagt erhält die ECU 7 eine Kennlinie (zum Beispiel die Linie a), die durch einen Punkt läuft (in diesem Beispiel der Punkt p in der 10), an dem sich die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 1 mit der Kraftstoffeinspritzmenge F in der Zuordnung schneidet, und berechnet die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit.

Dann berechnet die ECU 7 die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge während des Berechnungsabstandzeitraums von dem vorangehenden Berechnungszeigpunkt bis zu dem momentanen Berechnungszeitpunkt, indem die berechnete Aschenablagerungs-Anstiegsmenge pro Zeiteinheit mit dem Berechnungsintervallzeitraum multipliziert wird. Dann berechnet die ECU 7 die momentane Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr;, indem die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge zu der vorangehenden Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; addiert wird.

Im Folgenden ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 11 und 12 erklärt. Die 11 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Integralwert IPMC der Partikelverbrennungsmenge PMC und der Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; zeigt. Die 12 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen der Partikelablagerungsmenge PM, der im Inneren des Kollektors 4 vorherrschenden Temperatur und der Partikelverbrennungsmenge PMC pro Zeiteinheit zeigt.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; aus der zurückgelegten Wegstrecke D des Fahrzeugs berechnet. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; aus dem Integralwert PMC der Partikelverbrennungsmenge PMC von dem Beginn der Verwendung des Kollektors 4 bis zum momentanen Zeitpunkt berechnet.

Die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; korreliert mit der Last des Verbrennungsmotors 1. Die Last des Verbrennungsmotors 1 korreliert mit der Partikelabgabemenge. Die Partikelabgabemenge korreliert mit der Partikelverbrennungsmenge PMC. Daher kann die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; aus der Partikelverbrennungsmenge PMC geschätzt werden. Genauer gesagt erhöht sich, wie dies in der 11 gezeigt ist, die Aschenablagerungsmenge &agr;, wenn sich der Integralwert IPMC der Partikelverbrennungsmenge PMC erhöht.

Die Kennlinien d, e, f in der 12 zeigen Charakteristiken bei entsprechenden Werten der in dem Kollektor 4 vorherrschenden Temperatur. Die in dem Kollektor 4 vorherrschende Temperatur ist an der Linie e höher als an der Linie d. Die in dem Kollektor 4 vorherrschende Temperatur ist an der Linie f höher als an der Linie e. Wie dies in der 12 gezeigt ist, erhöht sich die Partikelverbrennungsmenge PMC pro Zeiteinheit, wenn sich die Partikelablagerungsmenge PM erhöht, und erhöht sich, wenn sich die in dem Kollektor 4 vorherrschende Temperatur erhöht. Die durchschnittliche Temperatur des Abgases, die mit dem ersten und dem zweiten Temperatursensor 61, 62 erfasst wird, kann als die im Inneren des Kollektors 4 vorherrschende Temperatur verwendet werden.

Der ROM der ECU 7 speichert die Zuordnungen der Charakteristiken, die in den 11 und 12 gezeigt sind. Die ECU 7 berechnet die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; in einem Berechnungsintervall mit konstantem Zeitabstand. Die ECU 7 berechnet die Partikelablagerungsmenge PM und berechnet einen durchschnittlichen Wert der im Inneren des Kollektors 4 vorherrschenden Temperatur während dem Berechnungsintervallzeitraum von dem vorangehenden Berechnungszeitpunkt bis zu dem momentanen Berechnungszeitpunkt. Die ECU 7 berechnet die Partikelverbrennungsmenge PMC pro Zeiteinheit aus der graphischen Darstellung. Genauer gesagt wird die Partikelverbrennungsmenge PMC pro Zeiteinheit durch einen Punkt in dem Graphen vorgesehen, an dem sich die Kennlinie, die der im Inneren des Kollektors 4 vorherrschenden Temperatur entspricht, mit der Partikelablagerungsmenge PM schneidet.

Dann berechnet die ECU 7 die Partikelverbrennungsmenge PMC während des Berechnungsintervallzeitraums von dem vorangehenden Berechnungszeitpunkt bis zu dem momentanen Berechnungszeitpunkt, indem die berechnete Partikelverbrennungsmenge PMC pro Zeiteinheit mit dem Berechnungsintervallzeitraum multipliziert wird. Dann berechnet die ECU 7 den momentanen Partikelverbrennungsmengen-Integralwert IMPC, indem die Partikelverbrennungsmenge PMC zu dem vorangehenden Partikelverbrennungsmengen-Integralwert IPMC addiert wird. Dann berechnet die ECU 7 die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; aus dem momentanen Partikelverbrennungsmengen-Integralwert IPMC basierend auf der graphischen Darstellung der 11.

Im Folgenden ist ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 13 erklärt. Die 13 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der im Inneren des Kollektors 4 vorherrschenden Temperatur und einem Aschenablagerungsbetrag-Korrekturwert C zeigt.

Ein Teil der Asche läuft durch die porösen Trennwände 41 zu einer Außenseite des Kollektors 4 und der andere Teil der Asche wird in den Trennwänden 41 abgelagert. Wenn die im Inneren des Kollektors 4vorherrschende Temperatur T ansteigt, werden Aschepartikel gesintert und der Partikeldurchmesser der Asche erhöht sich. In diesem Fall wird es für die Asche schwierig, durch die porösen Trennwände 41 zu laufen. Daher korrigiert das vorliegende Ausführungsbeispiel die Aschenablagerungsmenge basierend auf der im Inneren des Kollektors 4 vorherrschenden Temperatur T.

Wie dies in der 13 gezeigt ist, ist der Aschenablagerungsmengen-Korrekturwert C in einem Bereich auf den Wert eins eingestellt, in dem die im Inneren des Kollektors 4 vorherrschende Temperatur T niedriger als die Temperatur T1 ist, bei der sich der Durchmesser der Aschepartikeln zu vergrößern beginnt, oberhalb von der die Aschepartikel gesintert werden und sich der Aschepartikeldurchmesser vergrößert. Der Aschenablagerungs-Korrekturwert C erhöht sich gemäß dem Anstieg der im Inneren des Kollektors 4 vorherrschenden Temperatur T in einem Bereich, in dem die im Inneren des Kollektors 4 vorherrschende Temperatur T gleich wie oder höher als die Temperatur T1 ist, bei der sich der Durchmesser der Aschepartikel zu vergrößern beginnt. Der ROM der ECU 7 speichert die graphische Darstellung der in der 13 gezeigten Charakteristik.

Die ECU 7 berechnet die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; in einem Berechnungsintervall mit konstantem Zeitabstand. Die ECU 7 berechnet einen Durchschnittswert der im Inneren des Kollektors 4 vorherrschenden Temperatur T während dem Berechnungsintervallzeitraum von dem vorangehenden Berechnungszeitpunkt bis zu dem momentanen Berechnungszeitpunkt und erhält den Aschenablagerungsmengen-Korrekturwert C aus der graphischen Darstellung. Die ECU 7 berechnet die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge während des Berechnungsintervallzeitraums von dem vorangehenden Berechnungszeitpunkt bis zu dem momentanen Berechnungszeitpunkt zum Beispiel unter Verwendung des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Dann berechnet die ECU 7 die korrigierte Aschenablagerungs-Anstiegsmenge, indem die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge mit dem Aschenablagerungsmengen-Korrekturwert C multipliziert wird. Die ECU 7 berechnet die momentane Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr;, indem die Aschenablagerungs-Anstiegsmenge zu der vorherigen Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; addiert wird.

Somit kann durch die Berücksichtigung des Partikeldurchmessers der Asche die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; exakter geschätzt werden.

Die Partikelverbrennungsmenge während des Berechnungsintervallzeitraums von dem vorangehenden Berechnungszeitpunkt bis zu dem momentanen Berechnungszeitpunkt kann durch das Verfahren des dritten Ausführungsbeispiels berechnet werden und die korrigierte Partikelverbrennungsmenge kann berechnet werden, indem die Partikelverbrennungsmenge mit dem Aschenablagerungsmengen-Korrekturwert multipliziert wird. Dann kann der momentane Partikelverbrennungsmengen-Integralwert berechnet werden, indem die korrigierte Partikelverbrennungsmenge zu dem vorherigen Partikelverbrennungsmengen-Integralwert addiert wird, und die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; kann aus dem momentanen Partikelverbrennungsmengen-Integralwert berechnet werden.

Alternativ dazu kann ein Verhältnis der Zeitdauer, in der die im Inneren des Kollektors 4 vorherrschende Temperatur T gleich wie oder höher als die Temperatur T1 ist, bei der sich der Durchmesser der Partikel zu vergrößern beginnt, zu der Betätigungszeitdauer von dem Beginn der Verwendung des Kollektors 4 bis zu dem momentanen Zeitpunkt berechnet werden. Der Aschenablagerungsmengen-Korrekturwert C kann so eingestellt werden, dass er sich erhöht, wenn sich das Verhältnis erhöht, und die Gesamt-Aschenablagerungsmenge kann berechnet werden, indem die Gesamt-Aschenablagerungsmenge, die durch das Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels berechnet wurde, mit dem Aschenablagerungsmengen-Korrekturwert multipliziert wird.

Die Aschenablagerungsmenge wird in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele durch ein einziges Verfahren geschätzt. Alternativ dazu kann die Aschenablagerungsmenge basierend auf mindestens zwei Werten aus der zurückgelegten Wegstrecke D des Fahrzeugs, der Betriebshistorie des Verbrennungsmotors 1 und dem Partikelverbrennungsmengen-Integralwert IPMC geschätzt werden. In diesem Fall wird ein Durchschnittswert der durch die entsprechenden Verfahren erhaltenen Schätzwerte als die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; verwendet. Alternativ dazu kann der Wert mit den größten Abweichungen aus den Schätzwerten der drei Verfahren ausgeschlossen werden und ein Durchschnittswert der anderen zwei Schätzwerte der verbleibenden zwei Verfahren als die Gesamt-Aschenablagerungsmenge &agr; verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann auf zahlreichen anderen Weisen ausgeführt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Die Abgasreinigungsvorrichtung schätzt die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel in dem Kollektor basierend auf der Ablagerungscharakteristik, bei der die Ablagerungsmenge mit dem Druckverlust bei dem Kollektor korreliert. Die Ablagerungscharakteristik definiert den ersten Bereich von dem Ausgangspunkt, an dem die Ablagerungsmenge null ist, bis zu dem Übergangspunkt und einen zweiten Bereich über den Übergangspunkt hinaus. Der Druckverlust erhöht sich in dem zweiten Bereich langsamer als in dem ersten Bereich, wenn sich die Ablagerungsmenge erhöht. Die Abgasreinigungsvorrichtung korrigiert die Ablagerungscharakteristik derart, dass sich der Übergangspunkt dem Ausgangspunkt annähert, wobei sich der Druckverlust an dem Ausgangspunkt erhöht und sich ein Anstiegsverhältnis des Druckverlustes zu dem Anstieg der Ablagerungsmenge in dem zweiten Bereich erhöht, wenn sich eine Aschenablagerungsmenge erhöht.


Anspruch[de]
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), der einen Kollektor (4) mit porösen Trennwänden (41) in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors besitzt für das Sammeln von Abgaspartikeln, die in dem Abgas enthalten sind, wenn das Abgas durch die in den Trennwänden befindlichen Poren des Kollektors läuft, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung eine Regeneration des Kollektors durchführt, indem die Abgaspartikel, die in dem Kollektor abgelagert sind, zwangsweise verbrannt werden, wenn eine Ablagerungsmenge der in dem Kollektor befindlichen Abgaspartikel einen vorbestimmten Wert überschreitet, gekennzeichnet durch:

eine erste Schätzvorrichtung (S101), die eine Ablagerungsmenge von Asche in dem Kollektor schätzt;

eine zweite Schätzvorrichtung (S103), die die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel unter Verwendung eines Druckverlustes des Kollektors als ein Eingangssignal basierend auf der Ablagerungscharakteristik schätzt, bei der die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel mit dem Druckverlust korreliert; und

einer Korrekturvorrichtung (S102), die die Ablagerungscharakteristik gemäß der Ablagerungsmenge der Asche korrigiert.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei

die Ablagerungscharakteristik derart definiert ist, dass sich der Druckverlust gemäß einem Anstieg der Ablagerungsmenge der Abgaspartikel in einem ersten Bereich, der sich von einem Ausgangspunkt, bei dem die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel null ist, bis zu einem Übergangspunkt erstreckt, erhöht, und derart definiert ist, dass sich der Druckverlust in einem zweiten Bereich, in dem die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel größer als die Ablagerungsmenge bei dem Übergangspunkt ist, gemäß dem Anstieg der Ablagerungsmenge der Abgaspartikel langsamer als in dem ersten Bereich erhöht, und

die Korrekturvorrichtung die Ablagerungscharakteristik derart korrigiert, dass sich der Übergangspunkt dem Ausgangspunkt annähert, wenn sich die Ablagerungsmenge der Asche erhöht, so dass sich der Druckverlust bei dem Ausgangspunkt erhöht, wenn sich die Ablagerungsmenge der Asche erhöht, und derart korrigiert, dass sich ein Anstiegsverhältnis des Druckverlustes in Bezug auf den Anstieg der Ablagerungsmenge der Abgaspartikel in dem zweiten Bereich erhöht, wenn sich die Ablagerungsmenge der Asche erhöht.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei

die Trennwände des Kollektors eine Vielzahl von Abgasströmungskanälen (42) definieren, die parallel zueinander in dem Kollektor vorgesehen sind,

die Abgasströmungskanäle erste Abgasströmungskanäle (42a), die an einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Abgases geöffnet sind und an einer stromabwärtigen Seite blockiert sind, und zweite Abgasströmungskanäle (42b) vorsehen, die an der stromaufwärtigen Seite blockiert sind und an der stromabwärtigen Seite geöffnet sind,

der Kollektor derart vorgesehen ist, dass das Abgas zunächst in die ersten Abgasströmungskanäle eintritt und dann in die zweiten Abgasströmungskanäle durch die Trennwände strömt, und

die erste Schätzvorrichtung die Menge der in den Poren der Trennwände abgelagerten Asche basierend auf der Annahme schätzt, dass die Asche in den Poren der Trennwände abgelagert ist, wenn die Aschenablagerungsmenge gleich wie oder geringer als ein bestimmter Wert ist, und die Menge der in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle in Bezug auf die Strömungsrichtung des Abgases abgelagerten Asche basierend auf der Annahme schätzt, dass die Asche in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle abgelagert ist, wenn die Aschenablagerungsmenge den bestimmten Wert überschreitet.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Korrekturvorrichtung die Ablagerungscharakteristik derart korrigiert, dass sich der Übergangspunkt dem Ausgangspunkt annähert, wenn sich die Menge der in den Poren der Trennwände abgelagerten Asche erhöht, und derart, dass sich der Druckverlust an dem Ausgangspunkt erhöht, wenn sich die Menge der in den Trennwänden abgelagerten Asche erhöht. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Korrekturvorrichtung die Ablagerungscharakteristik derart korrigiert, dass sich der Druckverlust an dem Ausgangspunkt erhöht, wenn sich die Menge der in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle abgelagerten Asche erhöht, und derart korrigiert, dass sich das Anstiegsverhältnis des Druckverlustes in dem zweiten Bereich in Bezug auf den Anstieg der Ablagerungsmenge der Abgaspartikel erhöht, wenn sich die Menge der in den stromabwärtigen Abschnitten der ersten Abgasströmungskanäle abgelagerten Asche erhöht. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Schätzvorrichtung die Schätzung derart durchführt, dass sich die Aschenablagerungsmenge erhöht, wenn sich eine zurückgelegte Wegstrecke eines Fahrzeugs erhöht, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Schätzvorrichtung die Ablagerungsmenge der Asche basierend auf einer Betriebshistorie des Verbrennungsmotors schätzt. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei

die Betriebshistorie eine Historie der Drehzahl des Verbrennungsmotors und eine Historie einer Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors beinhaltet, und

die erste Schätzvorrichtung die Schätzung derart durchführt, dass sich die Ablagerungsmenge der Asche erhöht, wenn sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht, und derart durchführt, dass sich die Ablagerungsmenge der Asche erhöht, wenn sich die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Schätzvorrichtung die Schätzung derart durchführt, dass sich die Ablagerungsmenge der Asche erhöht, wenn sich ein Integralwert einer Verbrennungsmenge der Abgaspartikel erhöht. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die erste Schätzvorrichtung die Schätzung derart durchführt, dass sich die Verbrennungsmenge der Abgaspartikel erhöht, wenn sich die im Inneren des Kollektors vorherrschende Temperatur erhöht, und derart durchführt, dass sich die Verbrennungsmenge der Abgaspartikel erhöht, wenn sich die Ablagerungsmenge der Abgaspartikel erhöht. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei

die erste Schätzvorrichtung die Ablagerungsmenge der Asche basierend auf mindestens zwei Werten aus

der zurückgelegten Wegstrecke eines Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor montiert ist,

einer Betriebshistorie des Verbrennungsmotors und einem Integralwert einer Verbrennungsmenge der Abgaspartikel schätzt.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste Schätzvorrichtung die Schätzung derart durchführt, dass sich die Ablagerungsmenge der Asche erhöht, wenn sich die im Inneren des Kollektors vorherrschende Temperatur erhöht.






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