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Dokumentenidentifikation DE102006035488A1 14.06.2007
Titel Abgasreinigungsgerät für einen Verbrennungsmotor
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Nosaka, Satoru, Kariya, Aichi, JP;
Tochikawa, Kazuharu, Kariya, Aichi, JP;
Yahata, Shigeto, Kariya, Aichi, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Anmeldedatum 05.12.2006
DE-Aktenzeichen 102006035488
Offenlegungstag 14.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2007
IPC-Hauptklasse F01N 9/00(2006.01)A, F, I, 20061205, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01N 3/023(2006.01)A, L, I, 20061205, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Abgasreinigungsgerät für einen Dieselmotor hat einen Filter (40), der in einem Auslassrohr des Verbrennungsmotors für Einfangen von Dieselpartikeln vorgesehen ist, die in einem Abgas enthalten sind. Der Filter (40) wird regeneriert, wenn eine akkumulierte Menge der Dieselpartikel einen vorbestimmten Wert überschreitet. Eine elektronische Steuereinheit (70) schätzt die akkumulierte Menge der Dieselpartikel von einem Druckverlust bei dem Filter (40) auf Basis einer Akkumulationscharakteristik, in der der Druckverlust auf die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bezogen ist, und korrigiert die Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungsgerät für einen Verbrennungsmotor, das einen Filter für ein Fangen von Dieselpartikeln hat, die im Abgas von dem Verbrennungsmotor enthalten sind.

Stand der Technik

In den letzten Jahren ist ein Filter für ein Fangen von Dieselpartikeln in einem Auslassrohr eines Dieselmotors vorgesehen, der in einem Fahrzeug montiert ist, um Dieselpartikel zu verringern, die in dem Abgas enthalten sind.

Der Filter ist aus einem porösen Keramikkörper mit mehreren Abgaspassagen gemacht, so dass die Dieselpartikel durch den Filter gefangen werden, wenn das Abgas durch die porösen Trennwände hindurchgeht, die die mehreren Abgaspassagen definieren. Ein Druckverlust ist erhöht, wenn die gefangene (akkumulierte) Menge der Dieselpartikel erhöht ist. Dann wird ein Motorwirkungsgrad verringert. Demzufolge wird der Filter durch Verbrennen der gefangenen Dieselpartikel regeneriert, wenn die akkumulierte Menge der Dieselpartikel größer als eine vorbestimmte Menge wird.

Gemäß der JP 2004-286019 ist eine Akkumulationscharakteristik bereitgestellt, in welcher eine Beziehung zwischen der akkumulierten Menge der Dieselpartikel und dem Druckverlust definiert ist. Dann wird die akkumulierte Menge der Dieselpartikel auf Basis des Druckverlusts angenommen, und der Filter wird regeneriert, wenn die angenommene akkumulierte Menge der Dieselpartikel einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Gemäß einer weiteren Untersuchung der Erfinder variiert beispielsweise in dem Gerät der vorstehenden japanischen Patentveröffentlichung die akkumulierte Menge und/oder eine Dichte der Dieselpartikel, die in den Trennwänden gefangen sind, in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch die Trennwände hindurchgeht. Als eine Folge wird die Akkumulationscharakteristik für ein Definieren der Beziehung zwischen der akkumulierten Menge der Dieselpartikel und dem Druckverlust geändert. Und zwar wird die Annahmegenauigkeit für die akkumulierte Menge der Dieselpartikel schlechter.

Darstellung der Erfindung

Technische Aufgabe

Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehenden Probleme gemacht, und hat eine Aufgabe, ein Abgasreinigungsgerät für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, gemäß dem eine Akkumulationscharakteristik bereitgestellt ist, in der eine Beziehung zwischen der akkumulierten Menge der Dieselpartikel und des Druckverlust definiert ist, wobei die akkumulierte Menge dem Dieselpartikel auf Basis des Druckverlusts bei einem Filter für ein Fangen der Dieselpartikel angenommen wird, und die Annahmegenauigkeit für die akkumulierte Menge der Dieselpartikel verbessert ist.

Technische Lösung

Gemäß einem von Merkmalen der vorliegenden Erfindung hat ein Abgasreinigungsgerät einen Filter (40), der in einem Auslassrohr bzw. Abgasrohr (30) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist, und der mehrere Abgaspassagen (410) hat, die durch poröse Trennwände (400) definiert sind, für ein Fangen von Dieselpartikeln, die in einem Abgas von dem Verbrennungsmotor (1) enthalten sind, durch die porösen Trennwände (400), wenn das Abgas durch die porösen Trennwände (400) hindurchgeht, wobei die Dieselpartikel, die in dem Filter (40) angehäuft bzw. akkumuliert sind, zwangsweise verbrannt werden, um den Filter (40) zu regenerieren, wenn eine akkumulierte Menge der gefangenen Dieselpartikel eine vorbestimmte Menge übersteigt.

Das Abgasreinigungsgerät hat des Weiteren eine Einrichtung (S102) für ein Schätzen der akkumulierten Menge der Dieselpartikel von einem Druckverlust bei dem Filter (40) auf Basis einer Akkumulationscharakteristik, in der der Druckverlust auf die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bezogen ist; eine Einrichtung (S103, S103a) für ein Erfassen einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch die porösen Trennwände (400) hindurchgeht; und eine Einrichtung (S104, S104a, S104b, S104c, S105, S105a, S105b, S105c, S108) für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, die durch die Strömungsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (S103, S103a) erfasst wird.

Gemäß dem vorstehenden Merkmal wird die Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases korrigiert, so dass eine Schätzgenauigkeit für die akkumulierte Menge der Dieselpartikel verbessert ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat die Akkumulationscharakteristik eine erste und eine zweite Charakteristiklinie (U1, U2) für einen ersten und einen zweiten Bereich, wobei der erste Bereich ein Bereich von einem Anfangspunkt (bei dem die akkumulierte Menge null ist) zu einem Übergangspunkt (Z) ist, und der zweite Bereich ein Bereich oberhalb bzw. über den Übergangspunkt (Z) hinaus ist. Ein Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts bezüglich einer Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel ist in dem ersten Bereich konstant, so dass der Druckverlust proportional zu der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel in dem ersten Bereich ansteigt. Weiter steigt der Druckverlust auch proportional zu der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel in dem zweiten Bereich an, aber in einer langsameren bzw. geringeren Weise als der Druckverlust in dem ersten Bereich. Die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104, S105) ändert den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise, dass die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bei dem Übergangspunkt (Z) gemäß einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich erhöht wird.

Es ist wahrscheinlich, dass die Dieselpartikel tiefer in die porösen Trennwände eindringen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erhöht ist. Demzufolge ist die Menge der Dieselpartikel erhöht, die in den Trennwänden akkumuliert ist. Gemäß dem vorstehenden Merkmal wird die Akkumulationscharakteristik im Hinblick auf die Menge der Dieselpartikel korrigiert, die in den Trennwänden akkumuliert ist, wobei die Schätzgenauigkeit für die akkumulierte Menge der Dieselpartikel verbessert ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts bezüglich der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel in dem ersten Bereich konstant, so dass der Druckverlust proportional zu der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel in dem ersten Bereich ansteigt. Weiter steigt der Druckverlust auch proportional zu der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel in dem zweiten Bereich an, aber in einer geringeren bzw. langsameren Weise als der Druckverlust in dem ersten Bereich. Die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104a, S105a) ändert den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise, dass der Druckverlust bei dem Übergangspunkt (Z) gemäß der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich erhöht wird.

Eine Dichte der Dieselpartikel, die in den Trennwänden akkumuliert sind, wird höher, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erhöht wird. Demzufolge ist der Druckverlust gemäß der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erhöht, selbst wenn die Menge der Dieselpartikel, die in den Trennwänden akkumuliert sind, unverändert bleibt. Gemäß dem vorstehenden Merkmal wird die Akkumulationscharakteristik im Hinblick auf die Dichte der Dieselpartikel korrigiert, die in den Trennwänden akkumuliert sind, wobei die Schätzgenauigkeit für die akkumulierte Menge der Dieselpartikel verbessert ist.

Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts bezüglich der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel in dem ersten Bereich konstant, so dass der Druckverlust proportional zu der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel in dem ersten Bereich ansteigt. Weiter steigt der Druckverlust auch in dem zweiten Bereich proportional zu der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel an, aber in einer geringeren bzw. langsameren Weise als der Druckverlust in dem ersten Bereich. Die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104a, S105a) ändert den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise, dass die akkumulierte Menge der Dieselpartikel genauso wie der Druckverlust bei dem Übergangspunkt (Z) gemäß der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich erhöht werden.

Gemäß dem vorstehenden Merkmal wird die Akkumulationscharakteristik im Hinblick auf die Menge und die Dichte der Dieselpartikel korrigiert, die in den Trennwänden akkumuliert sind, wodurch die Schätzgenauigkeit für die akkumulierte Menge der Dieselpartikel verbessert ist.

Gemäß einem noch weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung hat ein Abgasreinigungsgerät für einen Dieselmotor einen Filter (40), der in einem Auslassrohr (30) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist, und der mehrere Abgaspassagen (410) hat, die durch poröse Trennwände (400) definiert sind, für ein Fangen von Dieselpartikeln, die in einem Abgas von dem Verbrennungsmotor (1) enthalten sind, durch die porösen Trennwände (400), wenn das Abgas durch die porösen Trennwände (400) hindurchgeht, einen Drucksensor (61) für ein Erfassen eines Druckverlusts zwischen einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite des Filters (40); eine Vorrichtung (61, 62, 63, 64) für ein Erfassen einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch den Filter (40) hindurch strömt, und eine elektronische Steuereinheit (70) für ein Ausführen eines Regenerationsbetriebs des Filters (40), wenn eine geschätzte Menge an akkumulierten Dieselpartikeln in dem Filter (40) eine vorbestimmte Menge übersteigt.

Die elektronische Steuereinheit (70) schätzt die akkumulierte Menge der Dieselpartikel von einem Druckverlust bei dem Filter (40) auf Basis einer Akkumulationscharakteristik, in der der Druckverlust auf die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bezogen ist, und die elektronische Steuereinheit (70) korrigiert die Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, die durch die Strömungsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (S103, S103a) erfasst wird.

Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen

Das Vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher von der folgenden detaillierten Beschreibung, die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gemacht ist. In den Zeichnungen ist:

1 eine schematische Ansicht, die eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, auf den ein Abgasreinigungsgerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;

2 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer akkumulierten PM-Menge M und einem Druckverlust P zeigt;

3 ein Flussdiagramm, das einen Prozess für ein Korrigieren einer Akkumulationscharakteristik zeigt, der durch eine ECU ausgeführt wird;

4 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Strömungsgeschwindigkeit V von hindurchgehendem Gas und einer PM-akkumulierten Menge Mz bei einem Übergangspunkt zeigt;

5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess für ein Korrigieren einer Akkumulationscharakteristik gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt, der durch eine ECU durchgeführt wird;

6 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Strömungsgeschwindigkeit V von hindurchgehendem Gas und einem Druckverlust Pz bei einem Übergangspunkt zeigt;

7 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer akkumulierten PM-Menge M und einem Druckverlust P gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;

8 ein Flussdiagramm, das einen Prozess für ein Korrigieren einer Akkumulationscharakteristik gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt, der durch eine ECU durchgeführt wird;

9 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer akkumulierten PM-Menge M und einem Druckverlust P gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;

10 ein Flussdiagramm, das einen Prozess für ein Korrigieren einer Akkumulationscharakteristik gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt, der durch die ECU ausgeführt wird; und

11 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Strömungsgeschwindigkeit V von hindurchgehendem Gas und einer Korrekturmenge bzw. einem Korrekturbetrag dMz (Übergangspunkt) zeigt.

Ausführungsformen der Erfindung (Erste Ausführungsform)

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 erklärt, die eine schematische Ansicht ist, die eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, auf den ein Abgasreinigungsgerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.

In 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 ein Dieselmotor der Wasserkühlbauart, der in einem Fahrzeug montiert ist, das durch den Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird, um zu fahren. Der Verbrennungsmotor 1 hat eine Common Rail 11 für ein Akkumulieren von Hochdruckkraftstoff, und mehrere Einspritzelemente 12, die mit der Common Rail 11 verbunden sind und Hochdruckkraftstoff in jeweilige Zylinder des Verbrennungsmotors 1 einspritzen. Eine Kraftstoffpumpe (nicht dargestellt), die durch den Verbrennungsmotor 1 betrieben wird, pumpt druckbeaufschlagten Kraftstoff zu der Common Rail 11.

Ein Einlasskrümmer 21 ist mit einem Einlassrohr 20 verbunden, und ein Einlassdrosselventil 22 ist bei einem Kopplungsabschnitt vorgesehen, bei dem der Einlasskrümmer 21 an das Einlassrohr 20 gekoppelt ist. Eine Fläche bzw. Querschnittsfläche einer Einlassluftpassage wird durch das Drosselventil 22 eingestellt, um eine Einlassluftmenge zu steuern.

Ein Auslasskrümmer 31 ist mit einem Auslassrohr 30 verbunden, bei dem ein Filter 40 für ein Fangen von Dieselpartikeln (nachstehend auch als PM bezeichnet), die in einem Abgas enthalten sind, vorgesehen ist.

Der Filter 40 ist in Form einer Honigwabe ausgebildet und aus wärmebeständigen Keramiken, wie Cordierit, gemacht, wobei in dem Filter 40 mehrere Abgaspassagen 410 durch poröse Trennwände 400 definiert sind, und Einlass- und Auslassabschnitte von diesen sind abwechselnd verschlossen. Ein Oxidationskatalysator wird durch die porösen Trennwände 400 getragen.

Das Abgas von dem Verbrennungsmotor 1 tritt in den Filter 40 von den Abgaspassagen 410 ein, deren Einlassabschnitte nicht verschlossen sind, und geht durch die porösen Trennwände 400 hindurch, um in die benachbarten Abgaspassagen 410 einzutreten. Die Dieselpartikel (PM) werden gefangen, wenn das Abgas durch die porösen Trennwände 400 hindurchgeht.

Eine Turbine 14 eines Zentrifugalaufladegeräts 13 ist in dem Auslassrohr 30 bei einer stromaufwärtigen Seite des Filters 40 vorgesehen. Die Turbine 14 ist mit einem Kompressor 15 mittels einer Turbinenwelle verbunden, wobei der Kompressor 15 in dem Einlassrohr 20 vorgesehen ist. Die Turbine 14 wird durch die thermische Energie des Abgases angetrieben, so dass der Kompressor 15 mittels der Turbinenwelle betrieben wird, um die Einlassluft zu komprimieren, die in das Einlassrohr 20 angesaugt wird. Ein Aufladedruck des Zentrifugalaufladegeräts 13 wird durch Ändern einer Neigung einer Düse (nicht dargestellt) eingestellt, die an einer Seite des Kompressors 15 vorgesehen ist.

Ein Zwischenkühler 23 ist in dem Einlassrohr 20 bei einer stromabwärtigen Seite des Kompressors 15 aber einer stromaufwärtigen Seite des Einlassdrosselventils 22 vorgesehen, um die Einlassluft zu kühlen, die durch den Kompressor 15 komprimiert wird und eine erhöhte Temperatur hat.

Der Auslasskrümmer 31 ist mit dem Einlasskrümmer 21 durch eine EGR-Passage 50 verbunden, so dass ein Teil des Abgases zu dem Einlasssystem durch die EGR-Passage 50 hindurch rezirkuliert bzw. wieder zugeführt wird. Ein EGR-Ventil 51 ist bei einem Kopplungsabschnitt zwischen der EGR-Passage 50 und dem Einlasskrümmer 21 vorgesehen, damit eine Menge des Abgases, das zu dem Einlasssystem rezirkuliert werden soll, durch Einstellen eines einer Fläche bzw. einer Querschnittsfläche der EGR-Passage 50 durch das EGR-Ventil 51 gesteuert werden kann. Ein EGR-Kühler 52 ist in der EGR-Passage 50 vorgesehen, um das Abgas zu kühlen, das zu dem Einlasssystem rezirkuliert werden soll.

Ein Drucksensor 61 ist in dem Auslassrohr 30 vorgesehen, um zu erfassen und ein elektrisches Signal auszugeben, das einen Differenzialdruck bei dem Filter 40 anzeigt, und zwar einen Druckverlust bei dem Filter 40. Der Drucksensor 61 ist bei seinem einen Ende mit dem Auslassrohr 30 bei einer stromaufwärtigen Seite des Filters 40 verbunden, und bei seinem anderen Ende mit dem Auslassrohr 30 bei einer stromabwärtigen Seite des Filters 40.

Ein erster Temperatursensor 62 ist in dem Auslassrohr 30 bei der stromaufwärtigen Seite des Filters 40 vorgesehen, um zu erfassen und ein elektrisches Signal auszugeben, das eine Temperatur des Abgases anzeigt, das in den Filter 40 strömt. Ein zweiter Temperatursensor 63 ist in gleicher Weise in dem Auslassrohr 30 bei der stromabwärtigen Seite des Filters 40 vorgesehen, um zu erfassen und ein elektrisches Signal auszugeben, das eine Temperatur des Abgases anzeigt, das von dem Filter 40 ausströmt.

Ein Luftmengenmesser 64 ist in dem Einlassrohr 20 bei der stromaufwärtigen Seite des Kompressors 15 vorgesehen, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit einer Massenströmungsrate pro Zeiteinheit der Einlassluft auszugeben.

Die ausgegebenen (elektrischen) Signale von den vorstehenden Sensoren werden in eine elektronische Steuereinheit (ECU) 70 eingegeben, die aus einem gut bekannten Mikrocomputer besteht, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, ein EEPROM, usw. hat.

Die ECU 70 führt einen Prozess für ein Berechnen einer akkumulierten PM-Menge (auf Basis des Differenzialdrucks) gemäß einem Programm aus, das in dem Mikrocomputer gespeichert ist, wobei der Druckverlust des Filters 40, der durch den Drucksensor 61 erfasst wird, für die Berechnung verwendet wird.

Die ECU 70 führt auch einen Prozess für ein Berechnen einer akkumulierten PM-Menge (auf Basis einer Aufzeichnung) gemäß einem Programm aus, das in dem Mikrocomputer gespeichert ist, wobei die Berechnung durch Verwendung einer Strömungsmenge der Dieselpartikel (PM) von dem Verbrennungsmotor 1 zu dem Filter und einer Verbrennungsmenge der Dieselpartikel (PM), die in dem Filter 40 verbrannt werden, gemacht wird.

Die ECU 70 führt des Weiteren einen Prozess für eine Regeneration des Filters 40 gemäß einem Programm aus, das in dem Mikrocomputer gespeichert ist, wobei eine Zeitabstimmung für die Regeneration des Filters 40 auf Basis der akkumulierten PM-Menge berechnet wird.

Eine Beziehung zwischen der akkumulierten Menge der Dieselpartikel (PM) in dem Filter 40 und dem Druckverlust bei dem Filter 40 wird erklärt. 2 zeigt eine Akkumulationscharakteristik zwischen dem Druckverlust P und der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks), wobei sich der Druckverlust P erhöht, wenn die Dieselpartikel (PM) in dem Filter 40 akkumuliert werden, beginnend von einem Zustand, bei dem die akkumulierte PM-Menge M null ist, d.h. bei dem der Filter 40 fabrikneu oder vollständig regeneriert ist, so dass keine Partikel (PM) in ihm akkumuliert sind.

Eine Charakteristiklinie des Druckverlusts P bezüglich der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) ist durch zwei gerade Linien angezeigt. Ein Gradient der geraden Linie wird geändert, wenn die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) einen vorbestimmten Punkt Z erreicht (nachstehend als ein Übergangspunkt Z bezeichnet).

In einem ersten Bereich, in dem der Druckverlust P von X (bei dem die akkumulierte PM-Menge M null ist) zu dem Übergangspunkt Z geändert wird, wird der Druckverlust P in großem Umfang bzw. Ausmaß bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) geändert, weil die Dieselpartikel (PM) durch die porösen Trennwände 400 hindurchgehen und in diesen gefangen werden, um die Abgaspassagen 410 teilweise zu verstopfen.

In einem zweiten Bereich, der oberhalb des Übergangspunkts Z ist, werden die Dieselpartikel (PM) an den Oberflächen der Trennwände 400 in einer geschichteten Struktur akkumuliert, nachdem die Dieselpartikel (PM) in den Trennwänden 400 gefangen worden sind. Demzufolge wird der Druckverlust P langsam bezüglich der Erhöhung der akkumuliertem PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) geändert. Die Erhöhung des Druckverlusts P in dem zweiten Bereich ist langsamer bzw. geringer als in dem ersten Bereich.

In 2 kennzeichnet eine durchgehende Linie eine Akkumulationscharakteristik (eine Standard-Akkumulationscharakteristik) in einem Fall, dass eine Strömungsgeschwindigkeit V von hindurchgehendem Gas (Abgas) bei ihrer Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd ist. Eine Ein-Punkt-Strich-Linie und eine Zwei-Punkt-Strich-Linie kennzeichnen bezüglich der Strömungsgeschwindigkeit V des hindurchgehenden Gases korrigierte Akkumulationscharakteristiken.

In der Beschreibung wird die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) bei dem Übergangspunkt Z als eine akkumulierte PM-Menge Mz bezeichnet (Übergangspunkt Z). Der Druckverlust P bei dem Übergangspunkt Z wird als ein Druckverlust Pz bezeichnet (Übergangspunkt Z). Die Charakteristiklinie in dem ersten Bereich zwischen X und Z wird als eine erste Charakteristiklinie U1 bezeichnet, wohingegen die Charakteristiklinie in dem zweiten Bereich oberhalb des Übergangspunkts Z als eine zweite Charakteristiklinie U2 bezeichnet wird. Ein Betrieb des Abgasreinigungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform wird beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik zeigt, der durch die ECU 70 ausgeführt wird, und der ein Teil des Prozesses für ein Berechnen der akkumuliertem PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) ist.

Bei einem Schritt S100 bestimmt die ECU 70, ob die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks), die durch die ECU 70 in dem Prozess für ein Berechnen der akkumuliertem PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) berechnet worden ist, null ist oder nicht. Wenn die akkumulierte PM-Menge M als eine Folge des Regenerationsbetriebs für den Filter 40 null geworden ist, bestimmt die ECU 70 JA, und der Prozess geht weiter zu einem Schritt S101.

Bei dem vorstehenden Schritt S100 kann die akkumulierte PM-Menge (auf Basis der Aufzeichnung) für die Bestimmung von dem Schritt S100 anstelle der akkumuliertem PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) verwendet werden.

Bei dem Schritt S101 liest die ECU 70 Informationen, wie den Druckverlust P, der durch den Drucksensor 61 erfasst wird, die Temperaturen des Abgases, die durch den ersten bzw. den zweiten Temperatursensor 62 und 63 erfasst werden, die Massenströmungsrate pro Zeiteinheit der Einlassluft, die durch den Luftmengenmesser 64 erfasst wird, usw. ein.

Bei Schritt S102 berechnet die ECU 70 die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) auf Basis des Druckverlusts P, der in Schritt S101 eingelesen worden ist, gemäß der neuesten bzw. jüngsten ersten Charakteristiklinie U1, die bei Schritt S105 korrigiert wird (nachstehend beschrieben). Die berechnete akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) wird in dem EEPROM der ECU 70 gespeichert.

Bei einem Schritt S103 wandelt die ECU 70 die Massenströmungsrate pro Zeiteinheit der Einlassluft (die in dem Schritt S101 eingelesen wird) in eine volumetrische Strömungsrate pro Zeiteinheit des Abgases auf Basis der Temperatur des Abgases und dem Druck bei der stromaufwärtigen Seite des Filters 40 um, die beide auch in dem Schritt S101 eingelesen werden. Dann berechnet die ECU 70 die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, das durch die Trennwände 400 hindurchgeht, indem die umgewandelte volumetrische Strömungsrate durch eine Passagenfläche bzw. -querschnittsfläche der Trennwände 400 geteilt wird.

Ein Durchschnittsbetrag der Temperaturen, die durch den ersten und den zweiten Temperatursensor 62 und 63 erfasst werden, kann als die Temperatur des Abgases in der vorstehenden Berechnung verwendet werden. Der Druck bei der stromaufwärtigen Seite des Filters kann von dem Druckverlust P für den Filter 40 geschätzt werden, der durch den Drucksensor 61 erfasst wird.

Die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, ist eine Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit während einer Zeitspanne von dem Schritt S100 (bei einem Zeitpunkt, bei dem die ECU 70 JA bei dem Schritt S100 bestimmt) zu dem Schritt S103. Im Speziellen ist die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, kurz bevor die ECU JA bei einem Schritt S106 (nachstehend beschrieben) bestimmt, eine Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit während einer Zeitspanne, die zu dem ersten Bereich von dem Anfangspunkt X zu dem Übergangspunkt Z korrespondiert.

Wenn die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases höher wird, werden die Dieselpartikel (PM) tiefer in den Trennwänden 400 gefangen, und die akkumulierte PM-Menge wird dadurch erhöht. Demzufolge ist es bevorzugt, die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases zu ändern. Ein Kennfeld für eine Charakteristiklinie der akkumulierten PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) bezüglich der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, das in 4 gezeigt ist, ist in dem ROM der ECU 70 gespeichert. Bei einem Schritt S104 erhält die ECU 70 die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) von der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, und auf Basis des Kennfelds. Und bei einem Schritt S105 korrigiert die ECU 70 die Akkumulationscharakteristik auf Basis der akkumulierten PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z), die bei dem Schritt S104 erhalten wird.

Genauer gesagt wird in dem Fall, in dem die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, höher als die Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd ist, die erste Charakteristiklinie U1 derart korrigiert, dass die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) größer wird, wohingegen das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumuliertem PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) nicht geändert wird, wie durch die Ein-Punkt-Strich-Linie in 2 gezeigt ist. Als eine Folge wird ein Wert des Druckverlusts Pz (Übergangspunkt Z) höher als der der Standardakkumulationscharakteristik.

Der Übergangspunkt Z wird gemäß der Korrektur der ersten Charakteristiklinie U1 zu einem Punkt Za bewegt. Die zweite Charakteristiklinie U2 wird auch zu der Linie bewegt, die durch die Ein-Punkt-Strich-Linie gekennzeichnet ist, so dass die zweite Charakteristiklinie U2 von dem neuen (korrigierten) Übergangspunkt Za beginnt. Wie vorstehend, wird auch die zweite Charakteristiklinie U2 derart korrigiert, dass das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) nicht geändert wird, sondern parallel verschoben wird. Die vorstehende korrigierte Akkumulationscharakteristik wird in dem EEPROM der ECU 70 gespeichert, wohingegen die Standardakkumulationscharakteristik in dem ROM der ECU 70 gespeichert wird.

In dem Fall, dass die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, niedriger als die Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd ist, wird die erste Charakteristiklinie U1 derart korrigiert, dass die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) kleiner wird, wohingegen das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) nicht geändert wird, wie durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie in 2 angezeigt ist. Als eine Folge wird ein Wert des Druckverlusts Pz (Übergangspunkt Z) kleiner als der der Standardakkumulationscharakteristik. Der Übergangspunkt wird von Z zu Zb bewegt bzw. verschoben.

Bei einem Schritt S106 vergleicht die ECU 70 die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks), die bei dem Schritt S102 berechnet wird, mit der akkumuliertem PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z), die bei dem Schritt S104 berechnet wird. Die ECU 70 bestimmt NEIN bei dem Schritt S106, wenn die Menge M geringer als die Menge Mz ist, und dann werden die Schritte S101 bis S105 wiederholt, um die Korrektur der Akkumulationscharakteristik weiterzuführen. Während des vorstehenden Prozesses, in dem die Schritte S101 bis S105 wiederholt werden, wird der andere Prozess ausgeführt, nämlich der Prozess, der anders ist als der Prozess von 3.

Die akkumulierte PM-Menge wird als ein Ergebnis des anhaltenden Betriebs des Verbrennungsmotors 1 erhöht. Die ECU 70 bestimmt JA bei dem Schritt S106, wenn die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks), die bei dem Schritt S102 berechnet wird, höher als die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) wird, die bei dem Schritt S104 berechnet wird. Dann endet der Prozess für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik.

In dem Fall, dass die ECU 70 JA bei dem Schritt S106 bestimmt, wird die Akkumulationscharakteristik nicht länger korrigiert, bis die ECU 70 das nächste mal JA bei dem Schritt S100 bestimmt. Während solch einer Zeitspanne wird beispielsweise der Prozess für ein Regenerieren des Filters ausgeführt.

Wie vorstehend, wird die korrigierte Akkumulationscharakteristik bei dem Schritt S102 verwendet, bei dem die ECU 70 die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) auf Basis des Druckverlusts P des Filters 40 berechnet. Der Prozess für ein Regenerieren des Filters 40 wird ausgeführt, wenn die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) oder die akkumulierte PM-Menge (auf Basis der Aufzeichnung) höher wird als ein vorbestimmter Schwellenwert für den Regenerationsbetrieb. Während des Regenerationsbetriebs werden die akkumulierten Dieselpartikel (PM) durch ein Verbrennen von ihnen entfernt.

Wie vorstehend beschrieben ist, wird die akkumulierte Menge der Dieselpartikel, die in den Trennwänden 400 gefangen und akkumuliert werden, während bzw. innerhalb des ersten Bereichs (d.h. bis zum Übergangspunkt Z) in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases geändert. Und zwar wird die Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases geändert. Gemäß der vorstehenden Ausführungsform wird jedoch die Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases korrigiert, so dass die Schätzgenauigkeit für die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) verbessert werden kann.

Der Schritt S102 korrespondiert zu einer Einrichtung für ein Schätzen der akkumulierten Menge, und der Schritt S103 korrespondiert zu einer Einrichtung für ein Erfassen der Strömungsgeschwindigkeit. Die Schritte S104 und S105 korrespondieren zu einer Einrichtung für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik.

(Zweite Ausführungsform)

Eine zweite Ausführungsform wird erklärt. Wie gemäß der ersten Ausführungsform wird eine Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet, dass die akkumulierte Menge der Dieselpartikel (PM), die in den Trennwänden 400 gefangen und akkumuliert werden, sich in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases während bzw. innerhalb des ersten Bereichs (d.h. bis zu dem Übergangspunkt Z) ändert, und die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) wird gemäß der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases geändert. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird jedoch auch der Tatsache Aufmerksamkeit geschenkt, dass die Dichte der akkumulierten Dieselpartikel (PM), die in den Trennwänden 400 gefangen und akkumuliert werden, während bzw. innerhalb des ersten Bereichs sich in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases ändert. Und deshalb wird der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) gemäß der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases geändert.

5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess für ein Korrigieren einer Akkumulationscharakteristik zeigt, der durch eine ECU eines Abgasreinigungsgeräts der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden soll. Dieselben Bezugszeichen bezeichnen die gleichen oder ähnliche Teile oder Abschnitte wie in der ersten Ausführungsform.

Bei einem Schritt S104a von 5 erhält die ECU 70 den Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) von der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird. Genauer gesagt wird ein Kennfeld für eine Charakteristiklinie des Druckverlusts Pz (Übergangspunkt Z) bezüglich der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, das in 6 gezeigt ist, in dem ROM der ECU 70 gespeichert (wie in 1 gezeigt ist). Demzufolge wird bei dem Schritt S104a der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) von dem Kennfeld auf Basis der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases erhalten, die bei dem Schritt S103 berechnet wird.

Bei einem Schritt S105a korrigiert die ECU 70 die Akkumulationscharakteristik auf Basis des Druckverlusts Pz (Übergangspunkt Z), der bei dem Schritt S104a erhalten wird. 7 zeigt eine Akkumulationscharakteristik zwischen dem Druckverlust P und der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks), wobei eine durchgehende Linie eine Standard-Akkumulationscharakteristik anzeigt, und eine Ein-Punkt-Strich-Linie eine korrigierte Akkumulationscharakteristik anzeigt, die gemäß der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases korrigiert ist. Ein Prozess für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik bei dem Schritt S105a wird mit Bezug auf 7 erklärt.

Bei dem Schritt S105a wird in dem Fall, dass die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, höher ist als die Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd, die erste Charakteristiklinie U1 derart korrigiert, dass der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) höher wird als der Druckverlust P, wohingegen die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) nicht geändert wird, wie durch die Ein-Punkt-Strich-Linie in 7 angezeigt ist. Als eine Folge wird das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) größer als das der Standardakkumulationscharakteristik.

Der Übergangspunkt Z wird gemäß der Korrektur der ersten Charakteristiklinie U1 zu einem Punkt Zc verschoben. Die zweite Charakteristiklinie U2 wird auch zu der Linie verschoben, die durch die Ein-Punkt-Strich-Linie gekennzeichnet ist, so dass die zweite Charakteristiklinie U2 von dem neuen (korrigierten) Übergangspunkt Zc beginnt. Wie vorstehend, wird die zweite Charakteristiklinie U2 derart korrigiert, dass das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) nicht geändert wird, sondern parallel verschoben wird. Die vorstehend korrigierte Akkumulationscharakteristik wird in dem EEPROM der ECU 70 gespeichert.

In dem Fall, dass die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, niedriger als die Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd ist, wird die erste Charakteristiklinie U1 derart korrigiert, dass der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) niedriger wird als der Druckverlust P, wohingegen die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) nicht geändert wird. Als eine Folge wird das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) geringer als das der Standardakkumulationscharakteristik.

Gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Akkumulationscharakteristik in geeigneter Weise in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases korrigiert, als eine Folge des Berücksichtigens, dass die Dichte der akkumulierten Dieselpartikel (PM), die in den Trennwänden gefangen und akkumuliert werden, sich in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases während bzw. innerhalb des ersten Bereichs ändert. Die Schätzgenauigkeit für die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) wird dadurch verbessert. Die Schritte S104a und S105a entsprechen einer Einrichtung für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik.

(Dritte Ausführungsform)

Eine dritte Ausführungsform wird erklärt. Wie gemäß der ersten Ausführungsform, die vorstehend erklärt ist, wird die Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet, dass die akkumulierte Menge der Dieselpartikel (PM), die in den Trennwänden 400 gefangen und akkumuliert werden, sich in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases während bzw. innerhalb des ersten Bereichs (d.h. zu dem Übergangspunkt Z) ändert, und die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) wird gemäß der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases geändert. Andererseits wird jedoch gemäß der zweiten Ausführungsform die Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet, dass die Dichte der akkumulierten Dieselpartikel (PM), die in den Trennwänden 400 gefangen und akkumuliert werden, sich in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases während bzw. innerhalb des ersten Bereichs ändert. Und deshalb wird der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) gemäß der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases geändert. Gemäß der dritten Ausführungsform wird die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) genauso wie der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) gemäß der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases geändert.

8 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess für ein Korrigieren einer Akkumulationscharakteristik zeigt, die durch eine ECU eines Abgasreinigungsgeräts der dritten Ausführungsform ausgeführt werden soll. Dieselben Bezugszeichnen bezeichnen dieselben oder ähnliche Teile oder Abschnitte wie in der ersten Ausführungsform.

Bei Schritt S104b von 8 erhält die ECU 70 die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) von der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, auf Basis des Kennfelds, das in 4 gezeigt ist, und erhält auch den Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) von der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, auf Basis des Kennfelds, das in 6 gezeigt ist.

Bei einem Schritt S105b korrigiert die ECU 70 die Akkumulationscharakteristik auf Basis der akkumulierten PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) und des Druckverlusts Pz (Übergangspunkt Z), der bei dem Schritt S104b erhalten wird.

9 zeigt eine Akkumulationscharakteristik zwischen dem Druckverlust P und der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks), wobei eine durchgehende Linie eine Standardakkumulationscharakteristik anzeigt, und eine Ein-Punkt-Strich-Linie eine korrigierte Akkumulationscharakteristik anzeigt, die gemäß der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases korrigiert ist. Ein Prozess für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik bei dem Schritt S105b wird mit Bezug auf 9 beschrieben.

Bei dem Schritt S105b wird in dem Fall, dass die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, höher ist als die Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd, die erste Charakteristiklinie U1 derart korrigiert, dass die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) größer wird als die der Standardcharakteristiklinie U1, und auch derart, dass der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) höher wird als der der Standardcharakteristiklinie U1, wie durch die Ein-Punkt-Strich-Linie in 9 gezeigt ist. Als eine Folge wird das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) größer als das der Standardakkumulationscharakteristik. Der Übergangspunkt Z wird zu einem Punkt Zd gemäß der Korrektur der ersten Charakteristiklinie U1 verschoben. Die zweite Charakteristiklinie U2 wird auch zu der Linie verschoben, die durch eine Ein-Punkt-Strich-Linie gekennzeichnet ist, so dass die zweite Charakteristiklinie U2 von dem neuen (korrigierten) Übergangspunkt Zd beginnt. Wie vorstehend, wird die zweite Charakteristiklinie U2 derart korrigiert, dass das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) nicht geändert wird, sondern parallel verschoben wird. Die vorstehend korrigierte Akkumulationscharakteristik wird in dem EEPROM der ECU 70 gespeichert.

In dem Fall, dass die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103 berechnet wird, niedriger als die Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd ist, wird die erste Charakteristiklinie U1 derart korrigiert, dass die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) kleiner wird als die der Standardcharakteristiklinie U1, und auch derart, dass der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) niedriger wird als der der Standardcharakteristiklinie U1. Als eine Folge wird das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) geringer als das der Standardakkumulationscharakteristik.

Gemäß der dritten Ausführungsform wird die Akkumulationscharakteristik in geeigneter Weise in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases korrigiert, als eine Folge des Berücksichtigens, dass die Menge und Dichte der akkumulierten Dieselpartikel (PM), die in den Trennwänden gefangen und akkumuliert werden, sich in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases während bzw. innerhalb des ersten Bereichs ändert. Die Schätzgenauigkeit für die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialsdrucks) wird dadurch verbessert. Die Schritte S104b und S105b korrespondieren zu einer Einrichtung für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik.

(Vierte Ausführungsform)

Eine vierte Ausführungsform wird erklärt. Gemäß der vierten Ausführungsform ist der Schritt für ein Erhalten der akkumulierten PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) von dem der ersten Ausführungsform verschieden.

10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess für ein Korrigieren einer Akkumulationscharakteristik zeigt, der durch eine ECU eines Abgasreinigungsgeräts der vierten Ausführungsform ausgeführt werden soll. Wenn die akkumulierte PM-Menge M als eine Folge des Regenerationsbetriebs für den Filter 40 null wird, bestimmt die ECU 70 JA bei dem Schritt S100, und der Prozess geht zu dem Schritt S101, bei dem die ECU 70 verschiedene Informationen einliest.

Bei dem Schritt S102 berechnet die ECU 70 die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) auf Basis des Druckverlusts P, der in dem Schritt S101 eingelesen wird, gemäß der neusten bzw. jüngsten ersten Charakteristiklinie U1, die bei einem Schritt S105c (nachstehend beschrieben) korrigiert wird. Die berechnete akkumulierte PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) wird in dem EEPROM der ECU 70gespeichert.

Dann berechnet die ECU 70 bei Schritt S107 eine erhöhte Menge bzw. Erhöhungsmenge dM der akkumuliertem PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks). Nachstehend wird die Menge dM auch als eine erhöhte Partikelmenge bzw. Partikelerhöhungsmenge dM bezeichnet. Genauer gesagt, da die PM-Erhöhungsmenge dM eine Differenz zwischen einer gegenwärtigen akkumulierten PM-Menge und einer vorhergehenden akkumulierten PM-Menge ist, wird die PM-Erhöhungsmenge dM durch Subtrahieren der vorherigen akkumulierten PM-Menge von der gegenwärtigen akkumulierten PM-Menge berechnet.

Bei dem Schritt S103a berechnet die ECU 70 die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, das durch die Trennwände 400 hindurchgeht, in derselben Weise wie in dem Schritt S103 der ersten Ausführungsform. Die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases, die bei dem Schritt S103a berechnet wird, ist eine Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit während einer Zeitspanne von einem vorherigen Zeitpunkt (bei dem die Strömungsgeschwindigkeit bei einem vorherigen Schritt berechnet wird) bis zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt (bei dem die Strömungsgeschwindigkeit zu dieser Zeit berechnet wird).

Bei einem Schritt S108 berechnet die ECU 70 eine Korrekturmenge bzw. einen Korrekturbetrag dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen der akkumulierten Dieselpartikel. Die Korrekturmenge dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen wird als eine Menge benutzt, um die die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) zu einer erhöhenden oder einer verringernden Seite der akkumulierten PM-Menge M geändert wird.

Eine korrigierte Menge von dieser Zeit für die akkumulierte PM-Menge M wird durch eine Multiplikation der Korrekturmenge dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen und der erhöhten PM-Menge dM berechnet, die bei dem Schritt S107 berechnet wird.

11 ist ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen der Korrekturmenge bzw. Korrekturbetrags dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen und der Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases zeigt, die in dem ROM der ECU 70 gespeichert ist. Wie in 11 gezeigt ist, ist die Korrekturmenge dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen null, wenn die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases gleich zu der Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd ist.

Die Korrekturmenge dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen wird ein negativer Wert, wenn die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases niedriger ist als die Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd. Der absolute Betrag für die Korrekturmenge dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen wird größer, wenn die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases niedriger ist. Andererseits wird die Korrekturmenge dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen ein positiver Wert, wenn die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases höher ist als die Standardströmungsgeschwindigkeit Vstd. Der Betrag bzw. der Wert für die Korrekturmenge dMz (Übergangspunkt Z) pro Einheitsvolumen wird größer, wenn die Strömungsgeschwindigkeit V des Abgases höher wird.

Bei einem Schritt S104c wird die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) in der folgenden Formel berechnet: Mz = Mzold + dMz × dM

Die akkumulierte PM-Menge Mzold (Übergangspunkt Z) der vorhergehenden Zeit ist gleich zu der akkumulierten PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) der Standardakkumulationscharakteristik in dem Fall, dass die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) für das erste Mal nach der Bestimmung von JA bei dem Schritt S100 berechnet wird. Die akkumulierte PM-Menge Mzold (Übergangspunkt Z) der vorherigen Zeit ist gleich zu der akkumulierten PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) der vorherigen Zeit, wenn die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) nach dem zweiten Mal nach der Bestimmung von JA bei dem Schritt S100 berechnet wird.

Demzufolge ist die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z), die wiederholt durch die vorstehende Formel bis zu der Bestimmung von NEIN bei S106 berechnet wird, ein Wert, der durch Addieren der Korrekturmenge (= dMz × dM) für die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) zu der akkumulierten PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) der Standardakkumulationscharakteristik erhalten wird.

Bei einem Schritt S105c korrigiert die ECU 70 die Akkumulationscharakteristik auf Basis der akkumulierten PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z), die bei dem Schritt S104c berechnet wird. Ein Prozess für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik bei dem Schritt S105c wird mit Bezug auf 2 beschrieben.

Bei dem Schritt S105c wird in dem Fall, dass die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z), die bei dem Schritt S104c berechnet wird, größer als die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) der Standardakkumulationscharakteristik ist, und zwar wenn der integrierte Wert der Korrekturmenge für die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) positiv ist, die erste Charakteristiklinie U1 korrigiert, die durch die Ein-Punkt-Strich-Linie in 2 angezeigt ist, derart, dass die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) größer wird als die der Standardakkumulationscharakteristik, wohingegen das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) nicht geändert wird. Als eine Folge wird ein Wert des Druckverlusts Pz (Übergangspunkt Z) höher als der der Standardakkumulationscharakteristik.

Der Übergangspunkt Z wird zu einem Punkt Za gemäß der Korrektur der ersten Charakteristiklinie U1 verschoben. Die zweite Charakteristiklinie wird auch zu der Linie verschoben, die durch die Ein-Punkt-Strich-Linie gekennzeichnet ist, so dass die zweite Charakteristiklinie U2 von dem neuen (korrigierten) Übergangspunkt Za beginnt. Wie vorstehend, wird die zweite Charakteristiklinie U2 derart korrigiert, dass das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumuliertem PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) nicht geändert wird, sondern parallel verschoben wird. Die vorstehend korrigierte Akkumulationscharakteristik wird in dem EEPROM der ECU 70 gespeichert.

In dem Fall, dass die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z), die bei dem Schritt S104c berechnet wird, kleiner ist als die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) der Standardakkumulationscharakteristik, und zwar wenn der integrierte Wert der Korrekturmenge für die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) negativ ist, wird die erste Charakteristiklinie U1 korrigiert, wie durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie in 2 angezeigt ist, derart dass das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts P bezüglich der Erhöhung der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) nicht geändert wird, wohingegen die akkumulierte PM-Menge Mz (Übergangspunkt Z) niedriger wird als die der Standardakkumulationscharakteristik. Als eine Folge wird der Druckverlust Pz (Übergangspunkt Z) kleiner als der der Standardakkumulationscharakteristik.

Der Schritt S103a korrespondiert zu einer Erfassungseinrichtung für ein Erfassen der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases. Die Schritte S108, S104c und S105c korrespondieren zu einer Einrichtung für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik.

In der vorstehenden ersten bis vierten Ausführungsform kann die akkumulierte PM-Menge M (auf Basis der Aufzeichnung) bei dem Schritt S102 anstelle der akkumulierten PM-Menge M (auf Basis des Differenzialdrucks) verwendet werden.

Ein Abgasreinigungsgerät für einen Dieselmotor hat einen Filter (40), der in einem Auslassrohr des Verbrennungsmotors für Einfangen von Dieselpartikeln vorgesehen ist, die in einem Abgas enthalten sind. Der Filter (40) wird regeneriert, wenn eine akkumulierte Menge der Dieselpartikel einen vorbestimmten Wert überschreitet. Eine elektronische Steuereinheit (70) schätzt die akkumulierte Menge der Dieselpartikel von einem Druckverlust bei dem Filter (40) auf Basis einer Akkumulationscharakteristik, in der der Druckverlust auf die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bezogen ist, und korrigiert die Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases.


Anspruch[de]
Abgasreinigungsgerät für einen Verbrennungsmotor mit

einem Filter (40), der in einem Auslassrohr (30) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist und mehrere Abgaspassagen (410) hat, die durch poröse Trennwände (400) definiert sind, für ein Fangen von Dieselpartikeln, die in einem Abgas von dem Verbrennungsmotor (1) enthalten sind, durch die porösen Trennwände (400), wenn das Abgas durch die porösen Trennwände (400) hindurchgeht, wobei die Dieselpartikel, die in dem Filter (40) akkumuliert sind, zwangsweise verbrannt werden, um den Filter (40) zu regenerieren, wenn eine akkumulierte Menge der gefangenen Dieselpartikel eine vorbestimmte Menge übersteigt;

eine Einrichtung (S102) für ein Schätzen der akkumulierten Menge der Dieselpartikel von einem Druckverlust bei dem Filter (40) auf Basis einer Akkumulationscharakteristik, in der der Druckverlust auf die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bezogen ist;

einer Einrichtung (S103, S103a) für ein Erfassen einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch die porösen Trennwände (400) hindurchgeht; und

einer Einrichtung (S104, S104a, S104b, S104c, S105, S105a, S105b, S105c, S108) für ein Korrigieren der Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, die durch die Strömungsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (S103, S103a) erfasst wird.
Abgasreinigungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei

die Akkumulationscharakteristik eine erste Charakteristiklinie (U1) in einem ersten Bereich, in dem die akkumulierte Menge der Dieselpartikel sich von einem Nullpunkt (X) zu einem Übergangspunkt (Z) ändert, und eine zweite Charakteristiklinie (U2) in einem zweiten Bereich hat, in dem die akkumulierte Menge der Dieselpartikel sich von dem Übergangspunkt (Z) zu einer noch größeren Menge ändert,

ein Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts bezüglich einer Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel in dem ersten Bereich konstant ist, so dass der Druckverlust sich proportional zu der Erhöhung der akkumulierten Menge der Partikel in dem ersten Bereich erhöht,

der Druckverlust sich auch in dem zweiten Bereich proportional zu der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel erhöht, aber in einer langsameren Weise als der Druckverlust in dem ersten Bereich, und

die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104, S104a, S104b, S104c, S105, S105a, S105b, S105c, S108) die Akkumulationscharakteristik gemäß der ersten Charakteristiklinie (U1) korrigiert, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, die durch die Strömungsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (S103, S103a) erfasst wird, in dem ersten Bereich ist.
Abgasreinigungsgerät gemäß Anspruch 2, wobei die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104, S105) den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise ändert, dass die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bei dem Übergangspunkt (Z) in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich geändert wird, während das Erhöhungsverhältnis des Druckverlusts bezüglich der Erhöhung der akkumulierten Menge der Dieselpartikel bei einem konstanten Wert gehalten wird. Abgasreinigungsgerät gemäß Anspruch 3, wobei die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104, S105) den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise ändert, dass die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bei dem Übergangspunkt (Z) gemäß einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich erhöht wird. Abgasreinigungsgerät gemäß Anspruch 2, wobei die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104a, S105a) den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise ändert, dass der Druckverlust bei dem Übergangspunkt (Z) in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich geändert wird, während die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bei dem Übergangspunkt (Z) bei einem konstanten Wert aufrechterhalten wird. Abgasreinigungsgerät gemäß Anspruch 5, wobei die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104a, S105a) den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise ändert, dass der Druckverlust bei dem Übergangspunkt (Z) gemäß einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich erhöht wird. Abgasreinigungsgerät gemäß Anspruch 2, wobei die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104b, S105b) den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise ändert, dass die akkumulierte Menge der Dieselpartikel genauso wie der Druckverlust bei dem Übergangspunkt (Z) in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich geändert werden. Abgasreinigungsgerät gemäß Anspruch 7, wobei die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104b, S105b) den Übergangspunkt (Z) der Akkumulationscharakteristik in solch einer Weise ändert, dass die akkumulierte Menge der Dieselpartikel genauso wie der Druckverlust bei dem Übergangspunkt (Z) gemäß einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich erhöht werden. Abgasreinigungsgerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich eine Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit während einer Zeitspanne des ersten Bereichs ist. Abgasreinigungsgerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei

die Strömungsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (S103a) die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases für mehrere Zeiten erfasst, die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104c, S105c, S108) eine Korrekturmenge für den Übergangspunkt (Z) auf Basis der erfassten Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich berechnet, jedes Mal, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem ersten Bereich durch die Strömungsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (S103a) erfasst wird, und

die Akkumulationscharakteristik-Korrektureinrichtung (S104c, S105c, S108) die Akkumulationscharakteristik auf Basis eines integrierten Werts der Korrekturmenge korrigiert.
Abgasreinigungsgerät für einen Verbrennungsmotor mit

einem Filter (40), der in einem Auslassrohr (30) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist und mehrere Abgaspassagen (410) hat, die durch poröse Trennwände (400) definiert sind, für ein Fangen von Dieselpartikeln, die in einem Abgas von dem Verbrennungsmotor (1) enthalten sind, durch die porösen Trennwände (400), wenn das Abgas durch die porösen Trennwände (400) hindurchgeht;

einem Drucksensor (61) für ein Erfassen eines Druckverlusts zwischen einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite des Filters (40);

einer Vorrichtung (61, 62, 63, 64) für ein Erfassen einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch den Filter (40) hindurchströmt; und

einer elektronischen Steuereinheit (70) für ein Ausführen eines Regenerationsbetriebs des Filters (40), wenn eine geschätzte Menge für akkumulierte Dieselpartikel in dem Filter (40) eine vorbestimmte Menge überschreitet, wobei

die elektronische Steuereinheit (70) die akkumulierte Menge der Dieselpartikel von einem Druckverlust bei dem Filter (40) auf Basis einer Akkumulationscharakteristik schätzt, in der der Druckverlust auf die akkumulierte Menge der Dieselpartikel bezogen ist, und

die elektronische Steuereinheit (70) die Akkumulationscharakteristik in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases korrigiert, die durch die Strömungsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (S103, S103a) erfasst wird.






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