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Ein Partikelfilterregenerationssystem, das das im Zylinder verbrannte Öl kompensiert. - Dokument DE602005000312T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE602005000312T2 21.06.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001617059
Titel Ein Partikelfilterregenerationssystem, das das im Zylinder verbrannte Öl kompensiert.
Anmelder Toyota Jidosha K.K., Aichi, JP
Erfinder Kogo, Tomoyuki, Toyota-shi Aichi-ken, 471-8571, JP;
Tominaga, Hiroyuki, Toyota-shi Aichi-ken, 471-8571, JP;
Hashizume, Takeshi, Toyota-shi Aichi-ken, 471-8571, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Aktenzeichen 602005000312
Vertragsstaaten DE, FR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.07.2005
EP-Aktenzeichen 050153311
EP-Offenlegungsdatum 18.01.2006
EP date of grant 06.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2007
IPC-Hauptklasse F02D 41/02(2006.01)A, F, I, 20060131, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F01N 9/00(2006.01)A, L, I, 20060131, B, H, EP   F02D 41/40(2006.01)A, L, I, 20060131, B, H, EP   

Beschreibung[de]
1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Partikelfilter enthält, der sich in einem Auspuffkanal eines Verbrennungsmotors befindet und Partikel im Abgas einfängt.

2. Beschreibung des Stands der Technik

In einer Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor kann einem Katalysator, der sich in einem Auspuffkanal befindet, Kraftstoff zugeführt werden, indem nach Durchführung einer Kraftstoffhaupteinspritzung eine Kraftstoffnebeneinspritzung durchgeführt wird, damit zur Wiederherstellung des Abgasreinigungsvermögen des Katalysators die Temperatur des Katalysators erhöht wird.

So offenbart die japanische Offenlegungsschrift JP(A) Nr. 2003-120390 zum Beispiel eine Technologie, bei der für den Fall, dass sich in einem Auspuffkanal eines Verbrennungsmotors ein NOx-Katalysator befindet und dem NOx-Katalysator unter Durchführung einer Kraftstoffnebeneinspritzung Kraftstoff zugeführt wird, der Verzögerungswinkel der momentanen Kraftstoffnebeneinspritzung erhöht wird, wenn der Zeitraum von der letzten Kraftstoffnebeneinspritzung bis zur momentanen Kraftstoffnebeneinspritzung länger als der Zeitraum ist, der zum Verdampfen von in Motoröl eingemischtem Kraftstoff benötigt wird, und der Verzögerungswinkel der momentanen Kraftstoffnebeneinspritzung verringert wird, wenn der Zeitraum von der letzten Kraftstoffnebeneinspritzung bis zur momentanen Kraftstoffnebeneinspritzung kürzer als der Zeitraum ist, der zum Verdampfen des im Motoröl eingemischten Kraftstoffs benötigt wird.

Außerdem offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. JP(A) 2001-323835 eine Technologie, bei der bei jeder Einspritzung die Obergrenze einer Kraftstoffeinspritzmenge während der Kraftstoffnebeneinspritzung auf eine Menge eingestellt wird, mit der es durch den Kraftstoff, der während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird und der an der Innenwand eines Zylinders anhaftet, zu keiner Verdünnung von Motoröl kommt.

Darüber hinaus offenbaren auch die japanische Offenlegungsschrift Nr. JP(A) 2001-234799, die japanische Offenlegungsschrift Nr. JP(A) 2001-73856 und die japanische Offenlegungsschrift Nr. JP(A) 2002-371900 verwandten Stand der Technik.

In einer Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen (im Folgenden einfach als „Filter" bezeichneten) Partikelfilter enthält, der sich in einem Auspuffkanal eines Verbrennungsmotors befindet und Partikel im Abgas einfängt, kann sich im Auspuffkanal an einem Abschnitt stromaufwärts vom Filter ein Katalysator mit Oxidationsfunktion, etwa ein Oxidationskatalysator oder ein NOx-Speicher/Reduktionskatalysator, befinden oder vom Filter getragen werden.

Wenn in diesem Fall (im Folgenden als „PM" bezeichnete) Partikel, die sich im Filter abgelagert haben, oxidiert und entfernt werden, erfolgt eine Filterwiederherstellungssteuerung. Bei der Filterwiederherstellungssteuerung wird dem Katalysator Kraftstoff zugeführt und wird die Temperatur des Filters durch Oxidationswärme erhöht, die entsteht, wenn der Kraftstoff im Katalysator oxidiert.

Falls dem Katalysator bei der Filterwiederherstellungssteuerung Kraftstoff zugeführt wird, indem in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors während eines Verbrennungstakts (Ansaughub, Verdichtungshub, Arbeitshub und Auslasshub) nach Durchführung einer Kraftstoffhaupteinspritzung eine Kraftstoffnebeneinspritzung durchgeführt wird, haftet der während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzte Kraftstoff leicht an einer Wandfläche des Zylinders an. Daher kann die in das Motoröl eingemischte Kraftstoffmenge zunehmen, was eine Verdünnung des Motoröls begünstigen kann.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Angesichts dessen hat die Erfindung die Aufgabe, eine Technologie zur Verfügung zu stellen, bei der eine Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Filter enthält, der sich in einem Auspuffkanal eines Verbrennungsmotors befindet, eine Filterwiederherstellungssteuerung zum Oxidieren und Entfernen von im Filter abgelagerten Partikeln durchführen kann, während eine durch Kraftstoff verursachte Verdünnung von Öl unterdrückt werden kann.

Und zwar wird in einer Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen in einem Auspuffkanal eines Verbrennungsmotors befindlichen Filter enthält, für den Fall, dass unter Durchführung einer Kraftstoffnebeneinspritzung in einem Zylinder eine Filterwiederherstellungssteuerung erfolgt, die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, mit zunehmendem Motorölverdünnungsgrad verringert.

Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Partikelfilter, der sich in einem Auspuffkanal eines Verbrennungsmotors befindet und Partikel im Abgas einfängt; und einen Katalysator mit Oxidationsfunktion, der sich im Auspuffkanal an einem Abschnitt stromaufwärts vom Partikelfilter befindet, oder einen Katalysator mit Oxidationsfunktion, der vom Partikelfilter getragen wird, enthält. In der Abgassteuerungsvorrichtung erfolgt eine Filterwiederherstellungssteuerung, bei der dem Katalysator Kraftstoff zugeführt wird, indem in einem Zylinder des Verbrennungsmotors nach Durchführung einer Kraftstoffhaupteinspritzung eine Kraftstoffnebeneinspritzung durchgeführt wird, wodurch eine Temperatur des Partikelfilters erhöht wird und die im Partikelfilter abgelagerten Partikel oxidiert und entfernt werden. Des Weiteren wird in der Abgassteuerungsvorrichtung die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, gemäß dem Grad einer Verdünnung eines Motoröls geändert, die durch Einmischen des Kraftstoffs in das Motoröl verursacht wird. Mit steigendem Verdünnungsgrad des Motoröls kann die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert werden.

Im Einzelnen kann die Abgassteuerungsvorrichtung auch eine Kraftstoffeinmischmengenschätzeinrichtung zum Schätzen der in das Motoröl eingemischten Kraftstoffmenge enthalten, wobei die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert werden kann, wenn die von der Kraftstoffeinmischmengenschätzeinrichtung geschätzte Menge des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs zunimmt.

Bei der Erfindung kann also mit Verringerung der Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und mit Verringerung der Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, die Kraftstoffmenge, die während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird und an der Innenwandfläche des Zylinders anhaftet, verringert werden. Dadurch ist es möglich, einen Anstieg des Motorölverdünnungsgrads zu unterdrücken.

Wenn bei der oben genannten Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor der Verdünnungsgrad des Motoröls und im Einzelnen die (nachstehend als „Kraftstoffeinmischmenge" bezeichnete) Menge des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs zunimmt, ist es somit möglich, die Kraftstoffmenge zu verringern, die aufgrund der Filterwiederherstellungssteuerung neu in das Motoröl eingemischt wird. Demnach ist es möglich, die Filterwiederherstellungssteuerung durchzuführen, während die durch den Kraftstoff verursachte Verdünnung des Motoröls unterdrückt wird.

Wenn die von der Kraftstoffeinmischmengenschätzeinrichtung geschätzte Menge des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs groß ist, kann die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird, außerdem verglichen mit dem Fall, dass die von der Kraftstoffeinmischmengenschätzeinrichtung geschätzte Menge des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs gering ist, verringert werden.

Mit der Verringerung der Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird, nimmt die Kraftstoffmenge ab, die während der Nebeneinspritzung eingespritzt wird und an der Innenwandfläche des Zylinders anhaftet. Wenn die Kraftstoffeinmischmenge hoch ist, kann also bei der oben genannten Steuerung die Kraftstoffmenge, die aufgrund der Filterwiederherstellungssteuerung neu in das Motoröl eingemischt wird, verglichen mit dem Fall einer geringen Kraftstoffeinmischmenge verringert werden. Es ist daher möglich, eine durch die Filterwiederherstellungssteuerung verursachte Verdünnung des Motoröls zu unterdrücken.

Falls sich der Katalysator im Auspuffkanal befindet, kann sich im Auspuffkanal an einem Abschnitt stromaufwärts vom Katalysator ein Kraftstoffzuführungsventil befinden, das Kraftstoff zuführt, und falls der Katalysator vom Filter getragen wird, kann sich das Kraftstoffzuführungsventil im Auspuffkanal an einem Abschnitt stromaufwärts vom Filter befinden. Wenn die von der Kraftstoffeinmischmengenschätzeinrichtung geschätzt Menge des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs größer oder gleich einer vorgeschriebenen Menge ist, kann in diesen Fällen die Kraftstoffnebeneinspritzung verhindert werden und kann die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt werden, indem der Kraftstoff, statt die Kraftstoffnebeneinspritzung durchzuführen, vom Kraftstoffzuführungsventil zugeführt wird.

Die vorgeschriebene Menge ist die Kraftstoffeinspritzmenge, bei oder unterhalb der der Grad der durch den Kraftstoff verursachten Verdünnung des Motoröls in einem zulässigen Bereich liegt. Die vorgeschriebene Menge wird im Voraus eingestellt.

Der Kraftstoff kann also dem Katalysator zugeführt werden und dadurch kann die Filterwiederherstellungssteuerung erfolgen, indem der Kraftstoff, anstatt dass die Kraftstoffnebeneinspritzung im Zylinder durchgeführt wird, dem Abgas von dem in der oben genannten Weise angeordneten Kraftstoffzuführungsventil aus zugeführt wird. Die Kraftstoffnebeneinspritzung wird verhindert und die Filterwiederherstellungssteuerung erfolgt durch Zufuhr des Kraftstoffs vom Kraftstoffzuführungsventil aus, wodurch verhindert werden kann, dass der Kraftstoff aufgrund der Filterwiederherstellungssteuerung neu in das Motoröl eingemischt wird. Mit der oben genannten Steuerung ist es somit möglich, eine durch die Filterwiederherstellungssteuerung verursachte Verdünnung des Motoröls zu unterdrücken.

Wenn die von der Kraftstoffeinmischmengenschätzeinrichtung geschätzte Menge des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs zunimmt, kann bei der Erfindung auch die Last des Verbrennungsmotors verringert werden.

Die Last des Verbrennungsmotors wird zum Beispiel verringert, indem eine Steuerung durchgeführt wird, bei der ein Schaltpunkt eines im Fahrzeug eingebauten Getriebes geändert wird.

Wenn die Last des Verbrennungsmotors verringert wird, verringert sich die Menge der vom Verbrennungsmotor abgegebenen Partikel. Dadurch verringert sich die im Filter abgelagerte PM-Menge.

Gemäß der oben genannten Steuerung ist es somit selbst dann möglich, die Möglichkeit einzuschränken, dass die im Filter abgelagerte PM-Menge auf eine überhöhte Menge anwächst, wenn mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert wird oder wenn mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert wird.

Die von der Kraftstoffeinmischmengenschätzeinrichtung geschätzte Menge des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs kann bei der Erfindung zurückgesetzt werden, wenn das Motoröl gewechselt wird.

Des Weiteren kann, wenn die Fahrdistanz eines den Verbrennungsmotor enthaltenden Fahrzeugs nach dem Wechsel des Motoröls größer als die Distanz für den Motorölwechsel ist, die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verglichen mit einer Fahrdistanz, die kürzer oder gleich lang wie die Distanz für den Motorölwechsel ist, verringert werden.

In dem den Verbrennungsmotor enthaltenden Fahrzeug nimmt die Kraftstoffeinmischmenge nach dem Motorölwechsel zwangsläufig mit zunehmender Fahrdistanz zu. Wenn die Fahrdistanz des den Verbrennungsmotor enthaltenden Fahrzeugs nach dem Motorölwechsel länger als die Fahrdistanz für den Motorölwechsel ist, wird bei der Erfindung also die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert. Die Distanz für den Motorölwechsel ist die Fahrdistanz des Fahrzeugs, bei oder unterhalb der der Grad der durch den Kraftstoff verursachten Verdünnung des Motoröls in einem zulässigen Bereich liegt. Die Distanz für den Motorölwechsel wird im Voraus entsprechend der Motorölart oder dergleichen eingestellt. Wenn die Kraftstoffeinmischmenge um ein gewisses Maß steigt, ist es bei der oben genannten Abgassteuerungsvorrichtung möglich, die Kraftstoffmenge, die aufgrund der Filterwiederherstellungssteuerung neu in das Motoröl eingemischt wird, zu verringern. Demnach ist es wie oben beschrieben möglich, die Filterwiederherstellungssteuerung durchzuführen, während eine durch den Kraftstoff verursachte Verdünnung des Motoröls unterdrückt wird.

Wenn die Fahrdistanz des den Verbrennungsmotor enthaltenden Fahrzeugs nach dem Wechsel des Motoröls länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist, kann auch die Last des Verbrennungsmotors verglichen mit dem Fall, dass die Fahrdistanz kürzer als oder gleich lang wie die Distanz für den Motorölwechsel ist, verringert werden. Die Last des Verbrennungsmotors wird zum Beispiel wie oben beschrieben verringert, indem die Steuerung durchgeführt wird, bei der der Schaltpunkt des im Fahrzeug eingebauten Getriebes geändert wird.

Wenn die Fahrdistanz des Fahrzeugs nach dem Wechsel des Motoröls länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist, kann gemäß dieser Steuerung die Menge der im Filter abgelagerten Partikel verringert werden. Daher kann auch in dem Fall, dass die Fahrdistanz des Fahrzeugs länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist und die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert wird oder dass die Fahrdistanz des Fahrzeugs länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist und die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert wird, die Möglichkeit eingeschränkt werden, dass die Menge der im Filter 11 abgelagerten Partikel auf eine überhöhte Menge anwächst.

Mit der erfindungsgemäßen Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor ist es möglich, die Filterwiederherstellungssteuerung zum Oxidieren und Entfernen der Partikel durchzuführen, die sich in dem im Auspuffkanal des Verbrennungsmotors befindlichen Filter abgelagert haben, während ein Anstieg des Grads der durch den Kraftstoff verursachten Verdünnung des Motoröls unterdrückt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein besseres Verständnis der oben genannten und weiterer Merkmale und Vorteile sowie der technischen und industriellen Bedeutung dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung exemplarischer Ausführungsbeispiele der Erfindung und unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen, die Folgendes zeigen:

1 schematisch den Aufbau eines Verbrennungsmotors und seines Ansaug-/Abgassystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

2 ein Ablaufschema mit einer Filterwiederherstellungssteuerungsroutine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

3 schematisch den Aufbau eines Verbrennungsmotors und seines Ansaug-/Abgassystems gemäß einem abgewandelten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung ausführlicher anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele beschrieben.

1 zeigt schematischen den Aufbau eines Verbrennungsmotors und seines Ansaug-/Abgassystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Verbrennungsmotor 1 ist ein Dieselmotor zum Antreiben eines Fahrzeugs. In einem Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 ist ein Kolben 3 so vorgesehen, dass er gleiten kann. Mit einer Brennkammer in einem oberen Abschnitt des Zylinders 2 sind ein Einlasskanal 4 und ein Auslasskanal 5 verbunden. Ein Öffnungsabschnitt des Einlasskanals 4, der sich zur Brennkammer öffnet, wird von einem Einlassventil 6 geöffnet/geschlossen. Ein Öffnungsabschnitt des Auslasskanals 5, der sich zur Brennkammer öffnet, wird durch ein Auslassventil 7 geöffnet/geschlossen. Der Einlasskanal 4und der Auslasskanal 5 sind jeweils mit einem Ansaugkanal 8 und einem Auspuffkanal 9 verbunden. Außerdem befindet sich im Zylinder 2 ein Einspritzventil 10, das direkt Kraftstoff in den Zylinder 2 einspritzt.

Im Auspuffkanal 9 befindet sich ein Filter 11, der Partikel im Abgas einfängt. Der Filter 11 trägt einen Oxidationskatalysator. Von dem Filter 11 kann jeder beliebige Katalysator getragen werden, solange der Katalysator eine Oxidationsfunktion hat. Von dem Filter 11 kann zum Beispiel ein NOx-Speicher/Reduktionskatalysator getragen werden. Außerdem muss nicht der Filter selbst den Katalysator tragen und kann sich der Katalysator im Auspuffkanal 9 an einem Abschnitt stromaufwärts vom Filter 11 befinden. Im Auspuffkanal 9 befindet sich an einem Abschnitt stromabwärts vom Filter 11 ein Abgastemperatursensor 12, der entsprechend der Abgastemperatur ein elektrisches Signal ausgibt.

Außerdem ist eine ECU 20 vorgesehen, um den Verbrennungsmotor 1, der den beschriebenen Aufbau hat, zu steuern. Die ECU 20 ist über eine elektrische Verkabelung mit verschiedenen Sensoren wie dem Abgastemperatursensor 12 verbunden. Die von diesen Sensoren abgegebene Signale werden in die ECU 20 eingegeben. Außerdem ist die ECU 20 elektrisch mit dem Kraftstoffeinspritzventil 10 verbunden. Die ECU 20 steuert das Kraftstoffeinspritzventil 10.

Es folgt nun eine Beschreibung der Filterwiederherstellungssteuerung, die durchgeführt wird, um die im Filter 11 abgelagerten Partikel zu oxidieren und zu entfernen. Auf Basis von zum Beispiel der kumulierten Menge des vom Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzten Kraftstoffs wird die (im Folgenden als „PM-Ablagerungsmenge" bezeichnete) PM-Menge geschätzt, die sich im Filter 11 abgelagert hat. Wenn in diesem Ausführungsbeispiel die geschätzte PM-Ablagerungsmenge größer oder gleich einer PM-Wiederherstellungsdurchführungsablagerungsmenge Qpm ist, die später beschrieben wird, erfolgt die Filterwiederherstellungssteuerung. In diesem Ausführungsbeispiel wird bei der Filterwiederherstellungssteuerung, nachdem während des Verdichtungshubs zu einem Zeitpunkt in der Nähe des oberen Totpunkts durch Einspritzen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 10 eine Kraftstoffhaupteinspritzung durchgeführt wurde, während eines Arbeitshubs oder eines Auslasshubs durch zusätzliches Einspritzen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 10 eine Kraftstoffnebeneinspritzung durchgeführt. Bei der Durchführung der Kraftstoffwiederherstellungssteuerung wird der während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzte Kraftstoff dem vom Filter 11 getragenen Oxidationskatalysator zugeführt. Aufgrund der Oxidationswärme, die entsteht, wenn der zugeführte Kraftstoff im Oxidationskatalysator oxidiert, erhöht sich dann die Temperatur des Filters 11. Auf diese Weise werden die im Filter 11 abgelagerten Partikel oxidiert und entfernt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur des Filters 11 basierend auf einem von dem Abgastemperatursensor 12 erfassten Wert geschätzt. Die während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge wird so gesteuert, dass die geschätzte Temperatur des Filters 11 in einen vorbestimmten Temperaturbereich gelangt, in der die Partikel oxidiert werden können. Falls die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, wird die Kraftstoffnebeneinspritzung außerdem gestoppt, wenn seit dem Start der Filterwiederherstellungssteuerung eine Wiederherstellungsdurchführungsdauer &Dgr;tre, die später beschrieben wird, abgelaufen ist, und wird die Filterwiederherstellungssteuerung gestoppt.

Wenn die beschriebene Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, erfolgt die Kraftstoffnebeneinspritzung nach Durchführung der Kraftstoffhaupteinspritzung, d.h. zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Kolben 3 im Zylinder 2 unterhalb der Stellung in der Nähe des oberen Totpunkts befindet. Daher haftet der während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzte Kraftstoff verglichen mit dem während der Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzten Kraftstoff leicht an der Innenwandfläche des Zylinders 2 an. Demnach kann bei Durchführung der Filterwiederherstellungssteuerung durch den Kraftstoff eine Verdünnung des Motoröls begünstigt werden.

Dementsprechend werden in diesem Ausführungsbeispiel gemäß dem Grad der Verdünnung des Motoröls durch den Kraftstoff, d.h. gemäß der (im Folgenden als „Kraftstoffeinmischmenge Qf" bezeichneten) Menge des in das Motoröl eingemischten Kraftstoffs eine Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und eine Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, geändert.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte Ablaufschema die Filterwiederherstellungssteuerungsroutine gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Routine wird im Voraus in der ECU 20 gespeichert. Die Routine wird, während der Verbrennungsmotor 1 läuft, jedes Mal zu einem vorgeschriebenen Kurbelwinkel wiederholt.

Die ECU 20 berechnet in dieser Routine zunächst im Schritt S101 die Kraftstoffeinmischmenge Qf. Als Verfahren zur Berechnung der Kraftstoffeinmischmenge Qf lässt sich zum Beispiel das folgende Verfahren einsetzen. Dabei wird in jeder letzen Filterwiederherstellungssteuerroutine und in den Routinen vor der letzten Routine eine Kraftstofftropfmenge berechnet, die der Menge des Kraftstoffs entspricht, der an der Innenwand des Zylinders 2 anhaftet und in eine Ölwanne tropft, wobei durch Kumulieren der Kraftstofftropfmengen eine kumulierte Kraftstofftropfmenge berechnet wird. Wenn die Filterwiederherstellungssteuerung nicht erfolgt, wird außerdem eine Kraftstoffverdampfungsmenge berechnet, die der Menge des aus dem Motoröl verdampften Kraftstoffs entspricht, und wird durch Kumulieren der Kraftstoffverdampfungsmengen eine kumulierte Kraftstoffverdampfungsmenge berechnet. Dann wird die Kraftstoffeinmischmenge Qf durch Subtrahieren der kumulierten Kraftstoffverdampfungsmenge von der kumulierten Kraftstofftropfmenge berechnet.

Als Nächstes stellt die ECU 20 im Schritt S102 auf Basis der Kraftstoffeinmischmenge Qf die PM-Wiederherstellungsdurchführungsablagerungsmenge Qpm, die dem Schwellenwert der PM-Ablagerungsmenge entspricht, zu dem mit der Filterwiederherstellungssteuerung begonnen wird, und die Wiederherstellungsdurchführungsdauer &Dgr;tre ein, die der Dauer entspricht, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird.

Die PM-Ablagerungsmenge für die Wiederherstellungsdurchführung Qpm wird so eingestellt, dass sie mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge Qf ansteigt. Die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, wird verringert, indem die PM-Wiederherstellungsdurchführungsablagerungsmenge Qpm erhöht wird. Mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge Qf wird auch die Wiederherstellungsdurchführungsdauer &Dgr;tre so eingestellt, dass sie abnimmt. Die ECU 20 kann im Voraus in Form eines Kennfelds einen Zusammenhang zwischen der Kraftstoffeinmischmenge Qf und der PM-Wiederherstellungsdurchführungsablagerungsmenge Qpm und einen Zusammenhang zwischen der Kraftstoffeinmischmenge Qf und der Wiederherstellungsdurchführungsdauer &Dgr;tre speichern, wobei die PM-Wiederherstellungsdurchführungsablagerungsmenge Qpm und die Wiederherstellungsdurchführungsdauer &Dgr;tre anhand des Kennfelds ermittelt werden können.

Als nächstes ermittelt die ECU 20 im Schritt S103, ob die momentane PM-Ablagerungsmenge im Filter 11 größer oder gleich der PM-Wiederherstellungsdurchführungsablagerungsmenge Qpm ist, die im Schritt S102 eingestellt wurde. Wenn die Antwort im Schritt S103 positiv ist, führt die ECU 20 den Schritt S104 aus. Wenn die Antwort in Schritt S103 negativ ist, beendet die ECU 20 die Routine.

Im Schritt S104 führt die ECU 20 die Filterwiederherstellungssteuerung durch, indem sie mit der Kraftstoffnebeneinspritzung vom Kraftstoffeinspritzventil 10 beginnt.

Als Nächstes ermittelt die ECU 20 im Schritt S105, ob die Dauer, die seit dem Start der Filterwiederherstellungssteuerung verstrichen ist, gleich lang wie oder länger als die Wiederherstellungsdurchführungsdauer &Dgr;tre ist, die im Schritt S102 eingestellt wurde. Wenn die Antwort im Schritt S105 positiv ist, führt die ECU 20 den Schritt S106 aus. Wenn die Antwort im Schritt S105 negativ ist, wiederholt die ECU 20 den Schritt S105.

Im Schritt S106 stoppt die ECU 20 die Filterwiederherstellungssteuerung und beendet die Routine.

Bei der beschriebenen Steuerungsroutine wird mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge Qf die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert und wird die Durchführungsdauer, während die Filterwiederherstellungsdauer durchgeführt wird, verringert. Dadurch nimmt bei zunehmender Kraftstoffeinmischmenge Qf die Kraftstoffmenge ab, die aufgrund der Filterwiederherstellungssteuerung neu in das Motoröl eingemischt wird. Demnach kann die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt werden, während eine durch den Kraftstoff verursachte Verdünnung des Motoröls unterdrückt wird.

Die Kraftstoffeinmischmenge Qf, die in der oben genannten Routine berechnet wird, wird zurückgestellt, wenn das Motoröl gewechselt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Filterwiederherstellungssteuerung, wenn die PM-Ablagerungsmenge im Filter 11 größer oder gleich der PM-Wiederherstellungsdurchführungsablagerungsmenge Qpm. Allerdings kann die Filterwiederherstellungssteuerung auch jedes Mal zu einem vorgeschriebenen Zeitintervall oder jedes Mal zu einer vorgeschriebenen Fahrdistanz durchgeführt werden. Falls die Filterwiederherstellungssteuerung jedes Mal zu einem vorgeschriebenen Zeitintervall durchgeführt wird, wird das vorgeschriebene Zeitintervall so eingestellt, dass es sich mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge Qf erhöht. Falls die Filterwiederherstellungssteuerung jedes Mal zu einer vorgeschriebenen Fahrdistanz durchgeführt wird, wird die vorgeschriebene Fahrdistanz so eingestellt, dass sie sich mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge Qf erhöht. Auf diese Weise kann mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge Qf die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert werden.

In diesem Ausführungsbeispiel kann auch entweder die PM-Wiederherstellungsdurchführungsablagerungsmenge Qpm oder die Wiederherstellungsdurchführungsdauer &Dgr;tre auf einen vorbestimmten konstanten Wert eingestellt werden und kann nur der andere Wert gemäß der Kraftstoffeinmischmenge Qf geändert werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann außerdem die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird, für den Fall, dass die Kraftstoffeinmischmenge Qf bei der Durchführung der Filterwiederherstellungssteuerung hoch ist, verglichen mit dem Fall, dass die Kraftstoffeinmischmenge Qf bei der Durchführung der Filterwiederherstellungssteuerung gering ist, verringert werden.

Wenn die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird, abnimmt, nimmt die Kraftstoffmenge ab, die während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird und an der Innenwandfläche des Zylinders 2 anhaftet. Daher ist es mit der oben genannten Steuerung möglich, die Kraftstoffmenge, die aufgrund der Filterwiederherstellungssteuerung in das Motoröl eingemischt wird, für den Fall, dass die Kraftstoffmenge Qf hoch ist, verglichen mit dem Fall, dass die Kraftstoffeinmischmenge Qf gering ist, zu verringern. Das heißt, es ist möglich, eine durch die Filterwiederherstellungssteuerung verursachte Verdünnung des Motoröls zu unterdrücken.

Auch dann, wenn die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird, verringert wird, wird die Menge so eingestellt, dass die Temperatur des Filters in einen Temperaturbereich gelangt, in dem die Partikel oxidiert werden können.

Außerdem ist es in diesem Ausführungsbeispiel vorzuziehen, dass die Last des Verbrennungsmotors 1 mit zunehmender Kraftstoffeinmischmenge Qf verringert wird, indem zum Beispiel eine Steuerung durchgeführt wird, bei der ein Schaltpunkt eines Getriebes geändert wird.

Durch die Verringerung der Last des Verbrennungsmotors 1 kann die PM-Ablagerungsmenge im Filter 11 reduziert werden. Daher kann selbst in dem Fall, dass die Kraftstoffeinmischmenge Qf zunimmt und die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert wird oder dass die Kraftstoffeinmischmenge Qf zunimmt und die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert wird, die Möglichkeit eingeschränkt werden, dass die PM-Ablagerungsmenge im Filter 11 auf eine überhöhte Menge anwächst.

Im Folgenden wird ein abgewandeltes Beispiel dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Verbrennungsmotors und seines Ansaug-/Abgassystems gemäß einem abgewandelten Beispiel des Ausführungsbeispiels. In dem Aufbau des abgewandelten Beispiels befindet sich im Auspuffkanal an einem Abschnitt stromaufwärts vom Filter 11 ein Kraftstoffzuführungsventil 13. Da die anderen Teile des Aufbaus die gleichen wie in dem in 1 gezeigten Aufbau sind, entfällt deren Beschreibung. Das Kraftstoffzuführungsventil 13 ist elektrisch mit der ECU 20 verbunden und wird durch die ECU 20 gesteuert.

Falls die Kraftstoffeinmischmenge Qf bei Durchführung der Filterwiederherstellungssteuerung größer oder gleich einer vorgeschriebenen Menge ist, wird, wenn das Kraftstoffzuführungsventil 13 wie in 3 gezeigt vorgesehen ist, die Kraftstoffnebeneinspritzung verhindert und wird der Kraftstoff, statt die Kraftstoffnebeneinspritzung durchzuführen, vom Kraftstoffzuführungsventil 13 zugeführt, wodurch die Filterwiederherstellungssteuerung erfolgt. Die vorgeschriebene Menge entspricht der Kraftstoffeinmischmenge, bei oder unterhalb der der Grad der durch den Kraftstoff verursachten Verdünnung des Motoröls in einem zulässigen Bereich liegt. Die vorgeschriebene Menge wird im Voraus eingestellt.

Indem der Kraftstoff, anstatt die Kraftstoffnebeneinspritzung durchzuführen, vom Kraftstoffzuführungsventil 13 zugeführt wird, kann verhindert werden, dass der Kraftstoff an der Innenwandfläche des Zylinders 2 anhaftet. Dadurch kann verhindert werden, dass der Kraftstoff aufgrund der Filterwiederherstellungssteuerung in das Motoröl eingemischt wird. Demnach kann eine durch die Filterwiederherstellungssteuerung verursachte Verdünnung des Motoröls unterdrückt werden.

Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Da der Aufbau des Verbrennungsmotors und seines Ansaug-/Absaugsystems im zweiten Ausführungsbeispiel in etwa der gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel ist, entfällt dessen Beschreibung. In diesem Ausführungsbeispiel zählt die ECU 20 die Fahrdistanz eines den Verbrennungsmotor 1 enthaltenden Fahrzeugs ab, nachdem das Motoröl gewechselt wurde. Wenn die Fahrdistanz länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist, werden die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verglichen mit dem Fall, dass die Fahrdistanz gleich lang oder kürzer als die Distanz für den Motorölwechsel ist, verringert.

Die Distanz für den Motorölwechsel entspricht der Fahrdistanz des Fahrzeugs, bei oder unterhalb der der Grad der durch den Kraftstoff verursachten Verdünnung des Motoröls in einem zulässigen Bereich liegt. Die Distanz für den Motorölwechsel wird entsprechend der Motorölart oder dergleichen im Voraus eingestellt.

Mit zunehmender Fahrdistanz nach dem Motorölwechsel nimmt die Kraftstoffeinmischmenge Qf zu. Wenn die Kraftstoffeinmischmenge Qf um ein gewisses Maß steigt, kann in diesem Ausführungsbeispiel jedoch die Kraftstoffmenge verringert werden, die aufgrund der Filterwiederherstellungssteuerung neu in das Motoröl eingemischt wird. Demnach kann wie im ersten Ausführungsbeispiel die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt werden, während eine durch den Kraftstoff verursachte Verdünnung des Motoröls unterdrückt wird.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind das Verfahren zur Verringerung der Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und das Verfahren zur Verringerung der Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel. Auch im zweiten Ausführungsbeispiel kann entweder die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, oder die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, auf einen konstanten Wert eingestellt werden und kann nur der andere Wert gemäß der Fahrdistanz des Fahrzeugs nach dem Wechsel des Motoröls geändert kann.

Auch im zweiten Ausführungsbeispiel ist es vorzuziehen, dass die Last des Verbrennungsmotors 1, wenn die Fahrdistanz des Fahrzeugs nach dem Wechsel des Motoröls länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist, verglichen mit dem Fall, dass die Fahrdistanz gleich lang wie oder kürzer als die Distanz für den Motorölwechsel ist, verringert wird.

Wenn in diesem Fall die Fahrdistanz des Fahrzeugs nach dem Wechsel des Motoröls länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist, kann die PM-Ablagerungsmenge im Filter 11 reduziert werden. Daher kann selbst in dem Fall, dass die Fahrdistanz des Fahrzeugs länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist und die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert wird oder dass die Fahrdistanz des Fahrzeugs länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist und die Durchführungsdauer, während der die Filterwiederherstellungsdauer durchgeführt wird, verringert wird, die Wahrscheinlichkeit eingeschränkt werden, dass die PM-Ablagerungsmenge im Filter 11 auf eine überhöhte Menge anwächst.


Anspruch[de]
Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit:

einem Partikelfilter (11), der sich in einem Auspuffkanal (9) eines Verbrennungsmotors (1) befindet und Partikel im Abgas einfängt,

einem Katalysator mit Oxidationsfunktion, der sich im Auspuffkanal (9) an einem Abschnitt stromaufwärts vom Partikelfilter (11) befindet, oder einem Katalysator mit Oxidationsfunktion, der vom Partikelfilter (11) getragen wird; und

einer Steuerungseinrichtung (20) zur Durchführung einer Filterwiederherstellungssteuerung, bei der dem Katalysator Kraftstoff zugeführt wird, indem in einem Zylinder (2) des Verbrennungsmotors (1) nach Durchführung einer Kraftstoffhaupteinspritzung eine Kraftstoffnebeneinspritzung durchgeführt wird, wodurch eine Temperatur des Partikelfilters (11) erhöht wird und die im Partikelfilter (11) abgelagerten Partikel oxidiert und entfernt werden,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abgassteuerungsvorrichtung außerdem eine Kraftstoffeinmischmengenschätzeinrichtung (20) zum Schätzen einer in Motoröl eingemischten Kraftstoffmenge (Qf) enthält, die eine Verdünnung des Motoröls bewirkt; und

die Steuerungseinrichtung (20) gemäß der geschätzten Kraftstoffmenge (Qf) die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer (&Dgr;tre), während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, ändert.
Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, bei der die Steuerungseinrichtung (20) mit zunehmender geschätzter Kraftstoffmenge (Qf) die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer (&Dgr;tre), während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verringert. Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, bei der die Steuerungseinrichtung (20) die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung während der Kraftstoffnebeneinspritzung eingespritzt wird, bei einer hohen geschätzten Kraftstoffmenge (Qf) verglichen mit einer geringen Menge der geschätzten Kraftstoffmenge (Qf) verringert. Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, bei der

sich, falls sich der Katalysator im Auspuffkanal (9) befindet, im Auspuffkanal (9) an einem Abschnitt stromaufwärts vom Katalysator ein Kraftstoffzuführungsventil (13) zur Kraftstoffzuführung befindet und sich, falls der Katalysator vom Partikelfilter (11) getragen wird, das Kraftstoffzuführungsventil (13) im Auspuffkanal (9) an einem Abschnitt stromaufwärts vom Partikelfilter (11) befindet und

die Kraftstoffnebeneinspritzung verhindert wird, wenn die geschätzte Kraftstoffmenge (Qf) größer oder gleich einer vorgeschriebenen Menge ist, und die Steuerungseinrichtung (20), statt die Kraftstoffnebeneinspritzung durchzuführen, die Filterwiederherstellungssteuerung durchführt, indem sie vom Kraftstoffzuführungsventil (13) aus Kraftstoff zuführt.
Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Last des Verbrennungsmotors (1) mit zunehmender geschätzter Kraftstoffmenge (Qf) verringert wird. Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der die geschätzte Kraftstoffmenge (Qf) zurückgesetzt wird, wenn das Motoröl gewechselt wird. Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, bei der die Steuerungseinrichtung (2), wenn die Fahrdistanz eines den Verbrennungsmotor (1) enthaltenden Fahrzeugs nach einem Wechsel des Motoröls größer als eine Distanz für den Motorölwechsel ist, die Durchführungshäufigkeit, mit der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, und/oder die Durchführungsdauer (&Dgr;tre), während der die Filterwiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, verglichen mit einer Fahrdistanz, die kürzer als oder gleich lang wie die Distanz für den Motorölwechsel ist, verringert. Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, bei der, wenn die Fahrdistanz des den Verbrennungsmotor (1) enthaltenen Fahrzeugs nach dem Wechsel des Motoröls länger als die Distanz für den Motorölwechsel ist, die Last des Verbrennungsmotors (1) verglichen mit einer Fahrdistanz, die kürzer als oder gleich lang wie die Distanz für den Motorölwechsel ist, verringert wird. Abgassteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5 oder 8, bei der die Last des Verbrennungsmotors (1) verringert wird, indem eine Steuerung durchgeführt wird, bei der ein Schaltpunkt eines im Fahrzeug eingebauten Getriebes geändert wird.






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