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Dokumentenidentifikation DE602005000146T2 25.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001582714
Titel System und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Fukui, Yukiyo, Kariya, Aichi, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Aktenzeichen 602005000146
Vertragsstaaten DE, FR, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.03.2005
EP-Aktenzeichen 050071083
EP-Offenlegungsdatum 05.10.2005
EP date of grant 27.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse F01N 9/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Regenerationssystem und ein Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters, der feine Abgaspartikel (im Allgemeinen als Feinstaub bezeichnet) von einem Abgasstrom einer Dieselkraftmaschine sammelt.

Mit Bezug auf eine Brennkraftmaschine, die in einem Fahrzeug montiert ist, gab es eine große Nachfrage zum Verbessern eines Reinigungsniveaus von von der Kraftmaschine ausgegebenen Emissionen (Abgas). Insbesondere ist es im Fall einer Dieselkraftmaschine, die als ihren Brennstoff Leichtöl verwendet, erforderlich, zusätzlich zur Beseitigung von CO, HC und NOx von dem Abgas die feinen Abgaspartikel (den Feinstaub), etwa Ruß, der in dem Abgas enthalten ist, zu beseitigen. Um einer solchen Nachfrage gerecht zu werden, ist in einem Auslassdurchlass der Kraftmaschine ein Partikelfilter angeordnet, um den Feinstaub von dem Abgas zu sammeln.

Der Partikelfilter hat beispielsweise einen porösen Keramikkörper. Wenn die Abgase in dem Partikelfilter Trennwände des porösen Keramikkörpers passieren, wird der Feinstaub durch die Trennwände und die Poren des porösen Keramikkörpers gefangen. Wenn die Feinstaubansammlungsmenge übermäßig wird, dann wird die Leistung des Partikelfilters zum Fangen des Feinstaubs auf nachteilhafte Weise gesenkt oder ein Strömungswiderstand des Abgases in dem Partikelfilter wird auf nachteilhafte Weise erhöht. Wenn der Strömungswiderstand des Abgases verringert wird, wird ein Rückdruck der Brennkraftmaschine erhöht, sodass eine Abnahme einer Ausgabekraft der Kraftmaschine verursacht wird. Um einen solchen Nachteil anzugehen, ist ein Regenerationssystem zum Regenerieren des Partikelfilters durch geeignetes Entfernen des sich in dem Partikelfilter angesammelten Feinstaubs vorgesehen.

Beispielsweise wird, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-1146 erwähnt ist, eine Kraftstoffnacheinspritzung durchgeführt, um Kraftstoff während jedem Expansionshub (oder jedem Auslasshub) der Dieselkraftmaschine einzuspritzen und dadurch den Kraftstoff zu dem Partikelfilter zuzuführen. Durch Verwendung der Verbrennungswärme des zugeführten Kraftstoffs wird die Temperatur des Partikelfilters erhöht, sodass der angesammelte Feinstaub verbrannt und entfernt wird.

Im Wesentlichen wird der Regenerationsbetrieb des Regenerationssystems in einem Betriebszustand der Dieselkraftmaschine durchgeführt. Genauer gesagt wird das Regenerationssystem dann betrieben, wenn das Fahrzeug zum Fahren durch die Dieselkraftmaschine angetrieben ist. Dies stimmt für das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-1146 dargelegte Regenerationssystem. Jedoch wird in einigen Fällen ein erzwungener Regenerationsbetrieb zum erzwungenen Regenerieren des Partikelfilters zum Zeitpunkt eines Wartungsservices bei einem Fahrzeughändler durchgeführt, ohne dass es erforderlich ist, dass das Fahrzeug fährt.

Im Fall des erzwungenen Regenerationsbetriebs bei dem Fahrzeughändler wird die Dieselkraftmaschine in den Betriebszustand gebracht und die Kraftstoffnacheinspritzung wird während jedem Auslasshub durchgeführt. Der erzwungene Regenerationsbetrieb wird in einer Weise durchgeführt, die zu jener des Regenerationsbetriebs ähnlich ist, der während dem Fahren des Fahrzeugs durchgeführt wird. Somit ist der Betriebszustand der Dieselkraftmaschine in einigen Fällen nicht zum Regenerieren des Partikelfilters geeignet, was zu einer unnötigen Verschwendung des Kraftstoffs führt.

Ferner offenbart die WO 02/086301 A1 ein Regenerationssystem und ein Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters mit den Merkmalen, wie sie in den Oberbegriffen von Ansprüchen 1 und 10 definiert sind. Eine Regeneration des Partikelfilters wird initiiert, wenn abgeschätzt wird, dass der angesammelte Feinstaub an dem Partikelfilter einen vorbestimmten konstanten Wert erreicht hat. Der Regenerationsbetrieb wird gestoppt, wenn die verstrichene Zeit, die seit der Initiierung des Regenerationsbetriebs gemessen wurde, eine vorbestimmte Betriebszeitdauer erreicht hat, die zum Abbrennen des angesammelten Feinstaubs an dem Partikelfilter erforderlich ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Regenerationssystem und -Verfahren eines Partikelfilters zu schaffen, welches den Kraftstoffverbrauch zum Zeitpunkt einer erzwungenen Regeneration des Partikelfilters beispielsweise bei einem Fahrzeughändler minimiert.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist ein Regenerationssystem zum Durchführen eines erzwungenen Regenerationsbetriebs eines Partikelfilters einer in einem Fahrzeug installierten Dieselkraftmaschine vorgesehen. Das Regenerationssystem hat eine Abschätzeinrichtung, eine Einstelleinrichtung, eine Erfassungseinrichtung, eine Regenerationseinrichtung und eine Stopp-Einrichtung. Die Abschätzeinrichtung dient zum Abschätzen einer Menge von an dem Partikelfilter vor der Initiierung des Regenerationsbetriebs angesammelten Feinstaub. Die Abschätzeinrichtung stellt zumindest einen abgeschätzten Wert der Feinstaubansammlungsmenge bereit. Die Einstelleinrichtung dient zum Einstellen einer maximalen Betriebszeitspanne des Regenerationsbetriebs auf Grundlage des zumindest einen abgeschätzten Werts der Feinstaubansammlungsmenge. Die Erfassungseinrichtung dient zum Erfassen zumindest einer physikalischen Größe bzw. Quantität, die sich auf die Menge des angesammelten Feinstaubs bezieht. Die Regenerationseinrichtung dient zum Regenerieren des Partikelfilters in dem Regenerationsbetrieb durch Durchführen einer Kraftstoffnacheinspritzung in der Dieselkraftmaschine während jedem Auslasstakt der Dieselkraftmaschine, um zu dem Partikelfilter Kraftstoff zuzuführen und dadurch den Feinstaub von dem Partikelfilter durch Verwendung der Verbrennungswärme des zugeführten Kraftstoffs nach der Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs zu beseitigen. Die Stopp-Einrichtung dient zum Stoppen des Regenerationsbetriebs der Regenerationseinrichtung, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: Eine verbliebene Menge von angesammelten Feinstaub des Partikelfilters, die durch die Stopp-Einrichtung überwacht wird und die auf Grundlage der zumindest einen durch die Erfassungseinrichtung erfassten physikalischen Größe bestimmt wird, ist gleich oder kleiner als ein Referenzwert, der zum Bestimmen der Vollendung der Regeneration des Partikelfilters verwendet wird; und die verstrichene Zeit, die seit der Initiierung des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs der Regenerationseinrichtung gemessen wurde, erreicht ein Ende der maximalen Betriebszeitdauer. Die Stopp-Einrichtung stoppt den Regenerationsbetrieb der Regenerationseinrichtung zwangsweise, wenn die verstrichene Zeit das Ende der maximalen Betriebszeitdauer erreicht, ungeachtet der überwachten verbleibenden Menge von angesammeltem Feinstaub des Partikelfilters.

In einem Fall, in dem die Feinstaubmenge auf Grundlage der durch die Erfassungseinrichtung erfassten physikalischen Größe erhalten wird, kann dann, wenn ein Messfehler der Erfassungseinrichtung übermäßig groß ist, eine exakte Feinstaubansammlungsmenge nicht erhalten werden. Somit kann in einer solchen Situation selbst nach Vollendung der Regeneration des Partikelfilters der Betriebszustand der Dieselkraftmaschine so beibehalten werden, dass er eine Verschwendung von Kraftstoff verursacht.

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Feinstaubmenge vor der Initiierung des Regenerationsbetriebs abgeschätzt. Dann wird die maximale Betriebszeitdauer auf Grundlage zumindest eines abgeschätzten Werts der Feinstaubansammlungsmenge eingestellt. Wenn die verstrichene Zeit, die seit der Initiierung des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs der Regenerationseinrichtung gemessen wurde, das Ende der maximalen Betriebszeitdauer erreicht, dann wird der Regenerationsbetrieb zwangsweise gestoppt. Somit ist es selbst dann möglich, die Verschwendung des Kraftstoffs zu beschränken, wenn der Messfehler der Erfassungseinrichtung relativ groß ist.

Das Regenerationssystem der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Betriebsausfall-Diagnoseeinrichtung und eine Speichereinrichtung aufweisen. Die Betriebsausfall-Diagnoseeinrichtung ist zum Diagnostizieren eines Betriebsausfalls von zumindest einem aus der Abschätzeinrichtung, der Einstelleinrichtung, der Erfassungseinrichtung, der Regenerationseinrichtung und der Stopp-Einrichtung. Die Speichereinrichtung dient zum Speichern einer Betriebsausfallsinformation, wenn der Betriebsausfall einer jeden der zumindest einen der Abschätzeinrichtung, der Einstelleinrichtung, der Erfassungseinrichtung, der Regenerationseinrichtung und der Stopp-Einrichtung durch die Betriebsausfall-Diagnoseeinrichtung erfasst wurde. Die Betriebsausfallinformation ist für den erfassten Betriebsausfall indikativ. Die Stopp-Einrichtung kann den Regenerationsbetrieb der Regenerationseinrichtung stoppen, wenn die Betriebsausfallinformation in der Speichereinrichtung vorhanden ist. Wenn eine Komponente des Regenerationssystems versagt bzw. einen Betriebsausfall hat, dann kann der Regenerationsbetrieb nicht regelrecht durchgeführt werden. Somit wird in einer solchen Situation der Regenerationsbetrieb gestoppt, um die Verschwendung des Kraftstoffs zu begrenzen.

In dem vorstehend erwähnten Regenerationssystem kann der zumindest eine abgeschätzte Wert der Feinstaubansammlungsmenge, der durch die Abschätzeinrichtung abgeschätzt wird, eine Vielzahl von abgeschätzten Werten der Feinstaubansammlungsmenge beinhalten. Die Schätzeinrichtung kann die Vielzahl von geschätzten Werten der Feinstaubansammlungsmenge jeweils durch eine Vielzahl von Verfahren abschätzen. Die Einstelleinrichtung kann die maximale Betriebszeitdauer des Regenerationsbetriebs auf Grundlage der Vielzahl von abgeschätzten Werten der Feinstaubansammlungsmenge einstellen. Auf diese Weise kann die maximale Betriebszeitdauer eingestellt werden, sodass sie mit der präziseren Feinstaubansammlungsmenge korrespondiert. In dem Fall, in dem die maximale Betriebszeitdauer auf Grundlage der Vielzahl abgeschätzter Werte der Feinstaubansammlungsmenge bestimmt wird, kann die maximale Betriebszeitdauer auf Grundlage eines Durchschnitts (gewichteten Durchschnitts) der abgeschätzten Werte der Feinstaubansammlungsmenge bestimmt werden. Alternativ kann die maximale Betriebszeitdauer auf Grundlage einer Summe eines voreingestellten Werts und des Durchschnitts (gewichteten Durchschnitts) der abgeschätzten Werte bestimmt werden. Weiter alternativ kann die maximale Betriebszeitdauer auf Grundlage eines Maximalwerts einer Gruppe von abgeschätzten Werten, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fallen, bestimmt werden.

Um jedoch den Feinstaub im Wesentlichen von dem Partikelfilter zu entfernen, kann die Einstelleinrichtung die maximale Betriebszeitdauer des Regenerationsbetriebs auf Grundlage eines maximalen Werts der Vielzahl der abgeschätzten Werten der Feinstaub-Ansammlungsmenge einstellen.

Die Vielzahl abgeschätzter Werte der Feinstaubansammlungsmenge, die durch die Schätzeinrichtung geschätzt werden, kann zumindest zwei der Folgenden aufweisen: Einen abgeschätzten Wert der Feinstaubansammlungsmenge, der durch die Abschätzeinrichtung auf Grundlage einer Druckdifferenz zwischen einem Einlass des Partikelfilters und einem Auslass des Partikelfilters abgeschätzt wird; einen abgeschätzten Wert der Feinstaubansammlungsmenge, der durch die Schätzeinrichtung auf Grundlage eines Gewichts des Partikelfilters abgeschätzt wird; einen abgeschätzten Wert der Feinstaubansammlungsmenge, der durch die Schätzeinrichtung auf Grundlage einer verstrichenen Betriebszeit der Dieselkraftmaschine, die seit einem Ende eines vorhergegangenen erzwungen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters gemessen wurde, abgeschätzt wird; einen abgeschätzten Wert der Feinstaubansammlungsmenge, der durch die Schätzeinrichtung auf Grundlage einer Fahrstrecke des Fahrzeuges, die seit dem Ende vorhergegangenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters gemessen wurde, abgeschätzt wird; und ein abgeschätzter Wert der Feinstaubansammlungsmenge, der durch die Schätzeinrichtung auf Grundlage einer Gesamtmenge von eingespritztem Kraftstoff abgeschätzt wird, der seit dem Ende des vorhergehenden Regenerationsbetriebs des Partikelfilters gemessen wurde.

Das Regenerationssystem kann eine Drehzahlsteuereinrichtung zum Steuern einer Drehzahl der Dieselkraftmaschine aufweisen. Die Drehzahlsteuereinrichtung hält die Drehzahl der Dieselkraftmaschine über eine vorbestimmte Zeitspanne, die zu der Initiierungszeit des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs startet höher als eine normale Leerlaufdrehzahl der Dieselkraftmaschine. Auf diese Weise wird eine Temperaturerhöhungsrate des Partikelfilters erhöht. Somit kann die Beseitigung des Feinstaubs (Regeneration des Partikelfilters) durch die Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffnacheinspritzung zugeführt wird, beschleunigt werden. Dies kann zu einer Abnahme des Kraftstoffverbrauchs führen.

Die vorbestimmte Zeitspanne kann dann enden, wenn die Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs, der zu dem Partikelfilter zugeführt wird, bestätigt ist. Wenn die Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs bestätigt ist, wird angenommen, dass der Partikelfilter auf die vorbestimmte Temperatur erhöht wurde, die für den Regenerationsbetrieb erforderlich ist.

Die Drehzahlsteuereinrichtung kann die Drehzahl der Dieselkraftmaschine nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne auf eine minimale Leerlaufdrehzahl reduzieren, die zum Beibehalten des Leerlaufs der Dieselkraftmaschine erforderlich ist. Während dem Regenerationsbetrieb muss die Dieselkraftmaschine am Laufen gehalten werden, um die Kraftstoffnacheinspritzung durchzuführen. Somit wird nach dem Erwärmen des Partikelfilters auf die vorbestimmte Temperatur die Drehzahl bei der minimalen Drehzahl beibehalten, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren.

Die Drehzahlsteuereinrichtung kann die Drehzahl der Dieselkraftmaschine auf eine solche Art steuern, dass in der Dieselkraftmaschine pro Verbrennungshub der Dieselkraftmaschine über den Regenerationsbetrieb der Regenerationseinrichtung eine Einzelkraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.

In der Dieselkraftmaschine wird häufig ein mehrstufiger Kraftstoffeinspritzbetrieb (beispielsweise einschließlich einer Kraftstoffpiloteinspritzung, Kraftstoffvoreinspritzung, Kraftstoffhaupteinspritzung und Kraftstoffnacheinspritzung) durchgeführt, um die Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs zum Erreichen der geeigneten Verbrennung des Kraftstoffs zu erhöhen. Jedoch sollte der mehrstufige Kraftstoffeinspritzbetrieb zum Reduzieren des Kraftstoffverbrauchs verboten werden und die einzelne Kraftstoffeinspritzung (bspw. die Kraftstoffhaupteinspritzung) kann während dem Verbrennungstakt durchgeführt werden.

Ferner ist zum Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung zudem ein Regenerationsverfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters einer in einem Fahrzeug installierten Dieselkraftmaschine vorgesehen. Dieses Verfahren kann beispielsweise bei einem Fahrzeughändler durchgeführt werden, ohne dass es erforderlich ist, dass das Fahrzeug fährt. Gemäß dem Verfahren wird vor der Initiierung eines erzwungenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters zumindest ein abgeschätzter Wert einer Feinstaubansammlungsmenge an dem Partikelfilter erhalten. Eine maximale Betriebszeitdauer des Regenerationsbetriebs wird auf Grundlage des zumindest einen abgeschätzten Werts der Feinstaubansammlungsmenge eingestellt. Der Partikelfilter wird in dem Regenerationsbetrieb regeneriert, indem in der Dieselkraftmaschine während jedem Auslasstakt der Dieselkraftmaschine eine Kraftstoffnacheinspritzung durchgeführt wird, um Kraftstoff zu dem Partikelfilter zuzuführen und dadurch den Feinstaub von dem Partikelfilter durch Verwendung der Verbrennungswärme des zugeführten Kraftstoffs nach Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs zu beseitigen. Dann werden eine verbleibende Feinstaubansammlungsmenge des Partikelfilters und die verstrichene Zeit, die seit der Initiierung des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs gemessen wurde, überwacht und der Regenerationsbetrieb wird gestoppt, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: die verbliebene Feinstaubansammlungsmenge des Partikelfilters ist gleich oder kleiner als ein Referenzwert, der zum Bestimmen der Vollendung der Regeneration des Partikelfilters verwendet wird; und die verstrichene Zeit erreicht ein Ende der maximalen Betriebszeitdauer. Der Regenerationsbetrieb wird zwangsgestoppt, wenn die verstrichene Zeit das Ende der maximalen Betriebszeitdauer ungeachtet der überwachten verbleibenden Feinstaubansammlungsmenge des Partikelfilters erreicht.

Die Erfindung wird zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen davon am besten aus der nachfolgenden Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und den zugehörigen Zeichnungen verstanden, in denen:

1 ein Schaubild ist, das eine Struktur einer Dieselkraftmaschine zeigt, an der ein Regenerationssystem zum Regenerieren eines Partikelfilters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird;

2 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Hauptroutine eines erzwungenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters durch das Regenerationssystem anzeigt;

3 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Betrieb zum Berechnen einer Feinstaubansammlungsmenge des Partikelfilters und zum Berechnen einer Regenerationsbetriebszeitdauer zeigt, die der berechneten Feinstaubansammlungsmenge entspricht;

4 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Kraftmaschinensteuerbetrieb während der erzwungenen Regeneration des Partikelfilters zeigt; und

5 ein Sensor-Eigenschaftsschaubild ist, das Eigenschaften eines Differenzialdrucksensors des Regenerationssystems zeigt.

Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen wird nun ein Regenerationssystem und Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

1 zeigt eine Struktur einer Dieselkraftmaschine, an der das Regenerationssystem der vorliegenden Erfindung installiert ist. In der Dieselkraftmaschine sind ein Lufteinlassdurchlass 2 und ein Auslassdurchlass 3 an einem Kraftmaschinenhauptkörper 1 angeschlossen. Der Lufteinlassdurchlass 2 leitet Einlassluft und der Auslassdurchlass 3 leitet Abgas (Emissionen), die von Zylindern des Kraftmaschinenhauptkörpers 1 ausgegeben werden. Außerdem befindet sich in dem Auslassdurchlass 3 ein Dieselpartikelfilter (DPF) 4. Der Partikelfilter 4 hat einen porösen Keramikkörper, der beispielsweise aus Kordierit oder Siliziumcarbid gefertigt ist. Das Abgas betritt den Partikelfilter 4 durch einen Einlass 4a und passiert durch Trennwände des porösen Keramikkörpers. Danach tritt das Abgas aus dem Partikelfilter 4 durch einen Auslass 4b und strömt zu einer stromabwärtigen Seite. Zu diesem Zeitpunkt werden in dem Abgas enthaltene feine Abgaspartikel (im Wesentlichen als Feinstaub bezeichnet) durch den Partikelfilter 4 gefangen und werden zunehmend in dem Partikelfilter 4 angesammelt. Ein Oxidationskatalysator, der ein Edelmetall, etwa Platin oder Palladium als seine Hauptkomponente aufweist, ist an einer Fläche eines Filterhauptkörpers des Partikelfilters 4 getragen, um den Feinstaub unter einer vorbestimmten Temperaturbedingung zu oxidieren, zu verbrennen und zu beseitigen.

Die Dieselkraftmaschine des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine Kraftstoffzuführvorrichtung, d. h. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 5, die Injektoren zum Zuführen von Kraftstoff zu den Zylindern des Kraftmaschinenhauptkörpers 1 aufweist. Ferner ist eine ECU 6 vorgesehen. Die ECU 6 steuert beispielsweise die Kraftstoffzuführmenge und die Kraftstoff-Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 5. Zusätzlich zu dem Steuerbetrieb zum Steuern des Betriebszustands der Dieselkraftmaschine führt die ECU 6 einen Steuerbetrieb zum Steuern des Regenerationsbetriebs des Partikelfilters 4 durch, der nachstehend beschrieben wird. Somit spielt die ECU 6 eine zentrale Rolle in dem Regenerationssystem zum Regenerieren des Partikelfilters gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Verschiedene Signale, die den tatsächlichen Betriebszustand der Dieselkraftmaschine anzeigen, werden in der ECU 6 zugeführt. Die Dieselkraftmaschine wird auf Grundlage dieser Signale gesteuert, um einen gewünschten Betriebszustand der Dieselkraftmaschine zu erreichen.

Zunächst empfängt die ECU 6 ein Messsignal von einem Differenzialdrucksensor 8 als einen Wert, der sich auf die Feinstaubansammlungsmenge bezieht. Der Differenzialdrucksensor 8 erfasst eine Druckdifferenz zwischen einer stromaufwärtigen Seite des Partikelfilters 4 und einer stromabwärtigen Seite des Partikelfilters 4. Erste und zweite abzweigende Durchlässe 31a, 31b sind an dem Auslassdurchlass 6 angeschlossen. Der erste abzweigende Durchlass 31a zweigt von dem Auslassdurchlass 3 an der stromaufwärtigen Seite des Partikelfilters 4 ab und der zweite abzweigende Durchlass 31b zweigt von dem Auslassdurchlass 3 an der stromabwärtigen Seite des Partikelfilters 4 ab. Der Differenzialdrucksensor 8 erfasst die Druckdifferenz zwischen dem Einlass (der stromaufwärtigen Seite) 4a des Partikelfilters 4 und dem Auslass (der stromabwärtigen Seite) 4b des Partikelfilters 4. Die durch den Differenzialdrucksensor 8 erfasste Druckdifferenz korreliert mit der Feinstaubansammlungsmenge (im Weiteren als Menge von angesammeltem PM bezeichnet) des Partikelfilters 4. Wenn die Menge von angesammeltem PM zunimmt, sodass sie eine Zunahme im Druckverlust verursacht, nimmt die Druckdifferenz ebenso zu.

Ferner ist in der Nähe des Partikelfilters 4 ein Gewichtssensor 11 angeordnet. Der Gewichtssensor 11 erfasst das Gewicht des Partikelfilters 4 als den Wert, der sich auf die Menge von angesammeltem PM bezieht. Ein Messsignal des Gewichtssensors 11 wird ebenso zu der ECU 6 zugeführt. Es ist nicht erforderlich, sowohl den Differenzialdrucksensor 8 als auch den Gewichtssensor 11 vorzusehen, und lediglich einer von dem Differenzialdrucksensor 8 und dem Gewichtssensor 11 kann vorgesehen sein, wenn dies erwünscht ist.

In dem Lufteinlassdurchlass ist ein Luftmassenmesser 7 vorgesehen, um die Strömungsrate der Einlassluft zu erfassen (im Weiteren wird sie einige Male als eine Einlassluft-Strömungsrate bezeichnet). Ein Messsignal des Luftmassenmessers 7 wird zu der ECU 6 zugeführt. Zudem werden ein Messsignal eines Öffnungsgradsensors (auch als ein Beschleunigerpedal-Stellungssensor bezeichnet) 9 und ein Messsignal eines Kurbelwinkelsensors 10 zu der ECU 6 zugeführt. Der Öffnungsgradsensor erfasst einen Öffnungsgrad eines (nicht gezeigten) Drosselventils, der einer Position eines Beschleunigerpedals (nicht gezeigt) entspricht, das durch einen Fahrer betätigt wird. Der Kurbelwinkelsensor 10 erfasst eine Drehzahl (RPM) der Kraftmaschine.

Ferner ist an der stromabwärtigen Seite des Partikelfilters 4 in dem Auslassdurchlass 3 ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) 14 vorgesehen. Der DOC 14 entfernt schädlichen Abgaskomponenten, die sich von dem Feinstaub unterscheiden.

Ferner ist an der stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators 14 ein Sauerstoffsensor (O2-Sensor) 13 vorgesehen, um die Beseitigung der schädlichen Komponenten durch den Oxidationskatalysator 14 zu überwachen. Die Menge von verbleibenden schädlichen Komponenten in dem Abgas kann durch Messen der Sauerstoffmenge in dem Abgas durch den Sauerstoffsensor 13 bestimmt werden. Wahlweise können die schädlichen Komponenten direkt mittels eines Gassensors (nicht gezeigt) gemessen werden.

Ein Instrument (Händlerinstrument) 20 ist abnehmbar an der ECU 6 angeschlossen und weist die ECU 6 dazu an, den erzwungenen Regenerationsbetrieb des Partikelfilters 4 durchzuführen. Ferner zeigt das Instrument 20 eine Information über verschiedene Zustände in dem erzwungenen Regenerationsbetrieb des Partikelfilters 4 an. Der durch Verwendung des Instruments 20 erzwungene Regenerationsbetrieb des Partikelfilters wird unter Bezugnahme auf die in 2 bis 4 gezeigten Ablaufdiagramme ausführlicher beschrieben.

2 zeigt das Ablaufdiagramm, das eine Hauptroutine des erzwungenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters 4 anzeigt. Wie in 2 gezeigt ist, wird bei Schritt S10 zunächst bestimmt, ob ein Ausführkommando, das ein Ausüben des erzwungenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters 4 nachfragt, von dem Instrument 20 zu der ECU 6 ausgegeben wurde. Wenn bestimmt wurde, dass das Ausführkommando von dem Instrument 20 zu der ECU 6 ausgegeben wurde, dann schreitet die Steuerung zu Schritt S20 vor.

Bei Schritt S20 wird bestimmt, ob Diagnosedaten (die manchmal als Diag Data bezeichnet werden), die sich auf den Regenerationsbetrieb des Partikelfilters 4 beziehen, gespeichert sind, d. h. in der ECU 6 vorhanden sind. Genauer gesagt, überwacht die ECU 6 die Ansammlung des Feinstaubs in dem Partikelfilter 4 und überwacht zudem, ob eine Beseitigung des Feinstaubs von dem Partikelfilter 4 während dem Betriebszustand der Dieselkraftmaschine regelrichtig durchgeführt werden kann. Wenn die ECU 6 einen Betriebsfehler irgendeiner Komponente des Regenerationssystems erfasst, speichert die ECU 6 die Diagnosedaten, die die Betriebsfehlerinformation beinhalten, die die betriebsfehlerbehaftete Komponente sowie die Art des Betriebsfehlers anzeigen.

Beispielsweise könnte in einem Fall, in dem der Differenzialdrucksensor 8 betriebsfehlerbehaftet ist und dadurch die Feinstaubansammlungsmenge nicht präzise erfasst werden kann, ein Ausübungszeitintervall zum Ausüben des Regenerationsbetriebs des Partikelfilters 4 extrem verkürzt oder verlängert werden. In einem solchen Fall bestimmt die ECU 6, dass eine Möglichkeit eines Betriebsfehlers des Differenzialdrucksensors 8 relativ hoch ist und speichert die entsprechenden Diagnosedaten, die die relativ hohe Wahrscheinlichkeit des Betriebsfehlers des Differenzialdrucksensors 8 anzeigen.

Wenn bei Schritt S20 bestimmt wird, dass die Diagnosedaten in der ECU 6 gespeichert sind, schreitet die Steuerung zu Schritt S110 vor. Bei Schritt S110 zeigt das Instrument 20 die Betriebsfehlerinformation an, die die betriebsfehlerhafte Komponente angibt und zeigt zudem eine Nachricht zur Aufforderung zum Reparieren oder Austauschen der betriebsfehlerhaften Komponente an. Ferner zeigt das Instrument 20 eine Nachricht zur Aufforderung einer Eingabe eines Befehls zum Ausüben des erzwungenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters 4 nach dem Reparieren oder dem Austauschen der betriebsfehlerhaften Komponente an. Danach endet der Prozess. In einem Fall, in dem die eine der Komponenten des Regenerationssystems betriebsfehlerhaft ist, kann der Regenerationsbetrieb nicht regelrichtig durchgeführt werden. Somit wird in einem solchen betriebsfehlerhaften Zustand der Regenerationsbetrieb verboten, um eine Verschwendung von Kraftstoff zu beschränken.

Wenn im Gegensatz dazu bei Schritt S20 bestimmt wird, dass die Diagnosedaten nicht in der ECU 6 gespeichert sind, schreitet die Steuerung zu Schritt S30 vor. Bei Schritt S30 wird die Menge von angesammeltem PM des Partikelfilters 4 berechnet. Dann wird die entsprechende Regenerationsbetriebszeitspanne (oder einfacher als eine Betriebszeitspanne oder Regenerationszeit bezeichnet) berechnet, die der berechneten Menge von angesammeltem PM entspricht. Dieser Prozess wird ausführlicher unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.

Zunächst wird bei Schritt S210 des Ablaufdiagramms in 3 eine Vielzahl von Verfahren verwendet, um eine Menge von angesammeltem PM zu bestimmen. Somit werden eine Vielzahl von abgeschätzten Werten für die Menge von angesammeltem PM erhalten. Diese Verfahren werden nachstehend beschrieben.

  • (1) Die Dieselkraftmaschine wird gestartet und wird dann in den Betriebszustand gebracht. Dann wird die Menge von angesammeltem PM auf Grundlage der Druckdifferenz zwischen dem Einlass 4a und dem Auslass 4b des Partikelfilters 4 zum Zeitpunkt des Zuführens des vorbestimmten Einlassluftstroms abgeschätzt.
  • (2) Das Gewicht des Partikelfilters 4 wird durch den Gewichtssensor 11 erfasst und die Menge von angesammeltem PM wird auf Grundlage des erfassten Gewichts des Partikelfilters 4 abgeschätzt. Wenn die Menge von angesammeltem PM erhöht ist, ist dementsprechend das Gewicht des Partikelfilters 4 erhöht. Auf Grundlage einer Änderung des Gewichts des Partikelfilters 4 kann die Menge von angesammeltem PM abgeschätzt werden.
  • (3) Eine Betriebszeitspanne der Dieselkraftmaschine zwischen dem Ende des vorhergegangenen Regenerationsbetriebs und dem Anfang des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs wird jedes Mal dann gemessen, wenn der Regenerationsbetrieb durchgeführt wird. Die Menge von angesammeltem PM wird auf Grundlage eines Durchschnitts der Betriebszeitspanne der Dieselkraftmaschine zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Regenerationsbetrieben während dem normalen Betrieb abgeschätzt. Wenn in dem Normalbetrieb die Menge von angesammeltem PM einen Regenerationsreferenzwert (einen Grenzwert) zum Initiieren des Regenerationsbetriebs erreicht, wird der Regenerationsbetrieb ausgeführt. Somit kann durch Speichern des Durchschnitts der Betriebszeitspanne der Dieselkraftmaschine zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Regenerationsbetrieben die Menge von angesammeltem PM auf Grundlage eines Verhältnisses der gegenwärtig verstrichenen Regenerationszeit, die seit dem Ende des vorhergegangenen Regenerationsbetriebs gemessen wurde, bezogen auf den Durchschnitt der Betriebszeitspanne der Dieselkraftmaschine zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Regenerationsbetrieben abgeschätzt werden.

    Alternativ kann die Menge von angesammelten PM pro Zeiteinheit während dem normalen Betrieb berechnet werden. Dann kann die Gesamtmenge von angesammeltem PM abgeschätzt werden, indem die Menge von angesammeltem PM pro Zeiteinheit mit der gegenwärtig verstrichenen Regenerationszeit der Dieselkraftmaschine multipliziert wird.
  • (4) Ein Fahrstrecke des Fahrzeugs mit der Dieselkraftmaschine zwischen dem Ende des vorangegangenen Regenerationsbetriebs und dem Anfang des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs wird jedes Mal dann gemessen, wenn der Regenerationsbetrieb durchgeführt wird. Die Menge von angesammeltem PM wird auf Grundlage eines Durchschnitts der Fahrstrecke des Fahrzeugs zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Regenerationsbetrieben während dem normalen Betrieb abgeschätzt. Das heißt, ähnlich zu dem vorstehenden Fall, bei dem die Betriebszeitspanne der Dieselkraftmaschine verwendet wird, um die Menge von angesammeltem PM abzuschätzen, kann die angesammelte Menge von PM auf Grundlage eines Verhältnisses bzw. Anteils der Fahrstrecke des Fahrzeugs abgeschätzt werden, die seit dem Ende des vorangegangenen Regenerationsbetriebs gemessen wurde, und zwar bezogen auf den Durchschnitt der Fahrstrecke des Fahrzeugs.
  • (5) Die Gesamtmenge von in der Dieselkraftmaschine eingespritztem Kraftstoff zwischen dem Ende des vorhergegangenen Regenerationsbetriebs und dem Anfang des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs wird jedes Mal dann gemessen, wenn der Regenerationsbetrieb durchgeführt wird. Die Menge von angesammeltem PM wird auf Grundlage eines Durchschnitts der Gesamtmenge von eingespritztem Kraftstoff zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Regenerationsbetrieben während dem normalen Betrieb abgeschätzt. Das heißt, der Durchschnitt der Gesamtmenge von eingespritztem Kraftstoff, der zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Regenerationsbetrieben eingespritzt wird, wird gespeichert. Dann kann die Menge von angesammeltem PM auf Grundlage eines Anteils der gegenwärtigen kumulativen Menge von eingespritztem Kraftstoff, der seit dem Ende des vorangehenden Regenerationsbetriebs eingespritzt wurde, bezogen auf den Durchschnitt der Gesamtmenge von eingespritztem Kraftstoff abgeschätzt werden.
  • (6) Die Dieselkraftmaschine wird gestartet und wird somit in den vorbestimmten Betriebszustand gebracht. Dann wird die Menge von angesammeltem PM auf Grundlage eines Änderungsgradienten in der Druckdifferenz zwischen dem Einlass 4a und dem Auslass 4b des Partikelfilters 4 in dem vorbestimmten Fahrzustand abgeschätzt. Das heißt, der Änderungsgradient in der durch den Differenzialdrucksensor 8 gemessenen Druckdifferenz ist nicht immer konstant. Genauer gesagt, ändert sich der Änderungsgradient in dem durch den Differenzialdrucksensor 8 gemessenen Druckdifferenz quadratisch gemäß der Menge von angesammelten PM. Somit kann die Menge von angesammeltem PM auf Grundlage des Änderungsgradienten der Druckdifferenz abgeschätzt werden.

Als Nächstes wird bei Schritt S220 der Maximalwert aus den abgeschätzten Werten der Menge von angesammeltem PM ausgewählt, die bei Schritt S210 berechnet wurden. Dann wird bei Schritt S230 die entsprechende Regenerationsbetriebszeitspanne berechnet. Die entsprechende Regenerationsbetriebszeitspanne ist die Zeitspanne, die zum Regenerieren des Partikelfilters 4 durch Entfernen der entsprechenden Menge von angesammeltem PM erforderlich ist, was dem ausgewählten Maximalwert entspricht.

Der Grund zum Auswählen des Maximalwerts aus den abgeschätzten Werten der Menge von angesammeltem PM in Schritt S220 liegt darin, sicherzustellen, dass der Feinstaub, der in dem Partikelfilter 4 angesammelt wurde, im Wesentlichen entfernt wird. Jedoch ist anzumerken, dass jeder der abgeschätzten Werte der Menge von angesammeltem PM, die durch die vorstehenden Verfahren berechnet wurden, aus verschiedenen Gründen fehlerhaft sein können. Somit kann alternativ zur Verwendung des ausgewählten Maximalwerts die Regenerationsbetriebszeitspanne auf Grundlage einer Summe eines voreingestellten Werts und eines gewichteten Durchschnitts der Menge von angesammeltem PM eingestellt werden. Ferner kann alternativ die Regenerationsbetriebszeitspanne auf Grundlage eines Maximalwerts eingestellt werden, der aus einer Gruppe der Durchschnittswerte der Menge von angesammeltem PM ausgewählt wird, die in einen vorbestimmten Bereich fallen.

Wenn die Berechnung der Regenerationsbetriebszeitspanne endet, wird die berechnete Regenerationsbetriebszeitspanne durch das Instrument 20 bei Schritt S40 des in 2 gezeigten Ablaufdiagramms angezeigt. Auf diese Weise kann der Betreiber des erzwungenen Regenerationsbetriebs die Betriebszeitspanne, die zum Durchführen des erzwungenen Regenerationsbetriebs erforderlich ist, im Vorfeld des erzwungenen Regenerationsbetriebs wissen.

Bei Schritt S50 wird ein Kraftmaschinensteuerbetrieb für die erzwungene Regeneration durchgeführt. Der Kraftmaschinensteuerbetrieb für die erzwungene Regeneration wird ausführlich unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.

Zunächst wird bei Schritt S310 die Dieselkraftmaschine gestartet. Zu diesem Zeitpunkt ist ein mehrstufiger Kraftstoffeinspritzbetrieb, der während dem normalen Betrieb durchgeführt wird, untersagt, um den Kraftstoffverbrauch in dem erzwungenen Regenerationsbetrieb zu reduzieren. Das heißt, in jedem Verbrennungstakt wird lediglich eine einzige Kraftstoffeinspritzung (Kraftstoffhaupteinspritzung) durchgeführt.

Ferner wird in jedem Auslasstakt eine Kraftstoffposteinspritzung zum Entfernen des Feinstaubs, der sich in dem Partikelfilter angesammelt hat, durchgeführt. Der Kraftstoff wird durch die Kraftstoffnacheinspritzung zu dem Partikelfilter 4 zugeführt. Wenn die Temperatur des Partikelfilters 4 durch das Abgas auf ein ausreichendes Niveau zugenommen hat, dann wird der Kraftstoff erwärmt und somit verbrannt. In dem Regenerationsbetrieb wird die Temperatur des Oxidationskatalysators des Partikelfilters 4 durch die Verbrennungswärme des Kraftstoffs erhöht, sodass der angesammelte Feinstaub verbrannt und entfernt wird.

Als Nächstes wird bei Schritt S320 ein Relais, etwa ein Klimaanlagenrelais ausgeschaltet. Dies dient dazu, eine Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch Einschalten des Relais verursacht wurde, in dem erzwungenen Regenerationsbetrieb zu verhindern. Mit anderen Worten ist der Betrieb der Klimaanlage oder dergleichen während dem erzwungenen Regenerationsbetrieb nicht erforderlich. Somit wird zum Verhindern eines übermäßigen Kraftstoffverbrauchs jedes entsprechende Relais zwangsweise ausgeschaltet.

Bei Schritt S330 wird die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht, um eine Leerlaufdrehzahl der Dieselkraftmaschine von einer normalen Leerlaufdrehzahl auf eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl (bspw. ca. 1 500 rpm) zu erhöhen. Wie vorstehend beschrieben ist, ist in dem Partikelfilter 4 die Beseitigung des Feinstaubs nur dann möglich, wenn der Kraftstoff durch das Abgas auf seine Zündtemperatur erhöht ist. Die Erhöhung der Temperatur des Partikelfilters 4 kann ferner verbessert oder beschleunigt werden, indem die Leerlaufdrehzahl der Dieselkraftstoffmaschine erhöht wird. Auf diese Weise kann die Beseitigung des Feinstaubs, d. h., die Regeneration des Partikelfilters 4 durch die Verbrennung des in der Kraftstoffnacheinspritzung zugeführten Kraftstoffs beschleunigt werden. Als ein Ergebnis kann die erforderliche Gesamtkraftstoff-Einspritzmenge, die in dem gesamten Regenerationsbetrieb erforderlich ist, reduziert werden.

Bei Schritt S340 wird auf Grundlage des Messsignals des Temperatursensors 12 bestimmt, ob die Temperatur des Partikelfilters 4 auf die vorbestimmte Temperatur, die die Zündung und Verbrennung des Kraftstoffs hervorruft, angestiegen ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt bestimmt wurde, dass die Temperatur des Partikelfilters 4 nicht auf die vorbestimmte Temperatur angestiegen ist, dann wird die erhöhte Leerlaufdrehzahl der Dieselkraftmaschine bei Schritt S340 beibehalten. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass die Temperatur des Partikelfilters 4 auf die vorbestimmte Temperatur angestiegen ist, dann wird die Leerlaufdrehzahl der Dieselkraftmaschine bei Schritt S350 verringert. Somit wird die erhöhte Leerlaufdrehzahl lediglich für eine gewisse Zeitspanne (eine vorbestimmte Zeitspanne) beibehalten.

Die Dieselkraftmaschine 1 muss den Betriebszustand bzw. Laufzustand zum Durchführen der Kraftstoffnacheinspritzung während dem Regenerationsbetrieb beibehalten. Nachdem der Partikelfilter 4 auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt wurde, die für den Regenerationsbetrieb erforderlich ist, ist es jedoch nicht erforderlich, die hohe Abgastemperatur beizubehalten und es ist lediglich erforderlich, den Leerlaufzustand der Dieselkraftmaschine beizubehalten. Somit wird die Drehzahl der Dieselkraftmaschine auf das niedrigste mögliche Niveau gesteuert, d. h. sie wird auf die minimale Drehzahl (minimale Leerlaufdrehzahl) gesteuert, die den Leerlaufzustand der Dieselkraftmaschine beibehalten kann. Auf diese Weise kann der Kraftstoffverbrauch zum Beibehalten des Laufzustands der Dieselkraftmaschine reduziert werden.

Während dem Kraftmaschinensteuerbetrieb, der in der erzwungenen Regeneration durchgeführt wird, empfängt die ECU 6 die Messsignale von dem Differenzialdrucksensor 8 und dem Gewichtssensor 11 bei Schritt S60. Dann wird bei Schritt S70 bestimmt, ob die berechnete Regenerationsbetriebszeitspanne, die bei Schritt S30 berechnet wurde, verstrichen ist.

Wenn die Betriebszeitspann verstrichen ist, bevor die Menge von angesammeltem PM, die auf Grundlage des Messsignals des Differenzialdrucksensors 8 und/oder des Messsignals des Gewichtssensors 11 erfasst wurde, den Regenerationsreferenzwert erreicht, der die Vollendung der Regeneration des Partikelfilters 4 angibt, könnte dies eine Abnormalität verursachen, etwa ein Sensorversagen. Somit wird eine Gegenmaßnahme gegen die Anormalität bei Schritt S90 in einer solchen Weise getätigt, dass das Instrument 20 ein Speichern der Betriebsfehlerinformation durchführt, die den Zustand der Anormalität angibt und die das Auftreten der Anormalität angebende Information anzeigt.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie vorstehend erörtert ist, selbst wenn die korrekte Menge von angesammeltem PM des Partikelfilters 4 infolge des Auftretens der Anormalität, etwa des Betriebsfehlers des Differenzialdrucksensors 8, nicht gemessen werden kann, die Menge von angesammeltem PM des Partikelfilters 4 vor der Initiierung des Regenerationsbetriebs abgeschätzt. Die maximale Regenerationsbetriebszeitspanne wird auf Grundlage der abgeschätzten Feinstaubansammlungsmenge bestimmt und wird als die Regenerationsbetriebszeitspanne eingestellt. Somit kann selbst dann, wenn die verstrichene Zeit, die seit dem Anfang des Regenerationsbetriebs gemessen wurde, das Ende der voreingestellten Regenerationsbetriebszeitspanne erreicht, der Regenerationsbetrieb zwangsbeendet werden, um eine Verschwendung des Kraftstoffs zu vermeiden.

Wenn im Gegensatz dazu bei Schritt S70 bestimmt wurde, dass die voreingestellte Regenerationsbetriebszeitspanne nicht verstrichen ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S80 vor. Bei Schritt S80 wird bestimmt, ob der gemessene Sensorwert (die gemessene Druckdifferenz) des Sensors 8 und/oder der gemessene Sensorwert (gemessenes Gewicht) des Sensors 11 auf den Regenerationsreferenzwert oder darunter verringert wurden.

Wenn in dem Fall des Differenzialdrucks 8, wie in dem Eigenschaftsdiagramm von 5 gezeigt ist, der Sensor 8 normal ist, wird der Feinstaub kontinuierlich durch den erzwungenen Regenerationsbetrieb beseitigt. Daher wird der Sensorwert (die gemessene Druckdifferenz) des Sensors 8 dementsprechend progressiv reduziert. Wenn der Sensorwert reduziert ist und gleich oder kleiner als der Regenerationsbezugswert ist, dann wird bestimmt, dass die Regeneration des Partikelfilters 4 vollendet ist. Hier wird der Regenerationsbezugswert auf Grundlage eines herstellerseitig voreingestellten Sensorwerts eingestellt. Der herstellerseitig voreingestellte Sensorwert wird unter einer voreingestellten Betriebsbedingung zum Zeitpunkt der Lieferung von einem Herstellungsbetrieb unter Verwendung eines brandneuen Partikelfilters, in dem kein angesammelter Feinstaub vorhanden ist, eingestellt. Daher gibt der herstellerseitig voreingestellte Sensorwert die Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Partikelfilters an, bei dem sich kein Feinstaub angesammelt hat. Alternativ kann der Regenerationsreferenzwert der herstellerseitig voreingestellte Sensorwert selbst sein. Wenn der Sensor anormal ist, könnte der auf Grundlage des gemessenen Signals des Sensors erhaltene Sensorwert sogar nach der wesentlichen Beseitigung des Feinstaubs von dem Partikelfilter 4 auf einem hohen Wert gehalten werden, der höher als der Regenerationsreferenzwert ist. In einem solchen Fall wird die Gegenmaßnahme gegen die Anormalität nach Bestimmung des Verstreichens der voreingestellten Regenerationsbetriebszeitspanne getroffen. Obwohl der Differenzialdrucksensor 8 vorstehend ausführlich beschrieben ist, kann der Sensorwert des Gewichtssensors 11 in einer ähnlichen Weise zu jener des Differenzialdrucksensors 8 verarbeitet werden. Das heißt, wenn der Sensorwert des Gewichtssensors 11 verringert wird und gleich oder kleiner als der entsprechende Regenerationsbezugswert wird, dann wird bestimmt, dass die Regeneration des Partikelfilters 4 vollendet. Wie beim Differenzialdrucksensor 8 kann der Regenerationsreferenzwert des Gewichtssensors 11 auf Grundlage eines entsprechenden herstellerseitig voreingestellten Sensorwerts des Gewichtssensors 11 eingestellt sein oder kann der entsprechende herstellerseitig voreingestellte Sensorwert selbst sein. Der herstellerseitig voreingestellte Sensorwert des Gewichtssensors 11 gibt das Gewicht des Partikelfilters 11 ohne Feinstaub an.

Wenn bestimmt wurde, dass der gemessene Sensorwert des Sensors 8 und/oder der gemessene Sensorwert des Sensors 11 auf den Regenerationsreferentwert oder darunter abgenommen haben, schreitet die Steuerung zu Schritt S100 vor. Bei Schritt S100 zeigt das Instrument 20 die Vollendungsinformation an, die die Vollendung des Regenerationsbetriebs anzeigt. Danach schreitet die Steuerung zu Schritt S120 vor, wo die Dieselkraftmaschine gestoppt wird und der erzwungene Regenerationsbetrieb beendet wird.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde beschrieben. Jedoch ist das Regenerationssystem der vorliegenden Erfindung nicht auf das vorherige Ausführungsbeispiel beschränkt und kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden.

Beispielsweise werden in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Vielzahl von abgeschätzten Werten der Menge von angesammelten PM durch eine Vielzahl von Methoden bzw. Verfahren berechnet. Alternativ kann lediglich ein abgeschätzter Wert der Menge von angesammeltem PM verwendet werden, der durch eines der vorgenannten Verfahren erhalten wird.

Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann leicht zugänglich. Die Erfindung in ihrem breitesten Ausdruck ist daher darauf das Beanspruchte aber nicht auf die spezifischen Details, repräsentative Geräte und veranschaulichten Beispiele, die gezeigt und beschrieben wurden, beschränkt.


Anspruch[de]
Regenerationssystem zum Durchführen eines erzwungenen Regenerationsbetriebs eines Partikelfilters (4) einer an einem Fahrzeug installierten Dieselkraftmaschine, wobei das Regenerationssystem folgendes aufweist:

eine Schätzeinrichtung (S30) zum Schätzen einer Menge von an dem Partikelfilter (4) vor der Initiierung des Regenerationsbetriebs angesammelten Schwebstoffen, wobei die Schätzeinrichtung (S30) zumindest einen geschätzten Wert der Menge der angesammelten Schwebstoffe bereitstellt;

eine Einstelleinrichtung (S30) zum Einstellen einer maximalen Betriebszeitspanne des Regenerationsbetriebs auf Grundlage des zumindest einen geschätzten Werts der Menge der angesammelten Schwebstoffe;

einer Erfassungseinrichtung (S60) zum Erfassen mindestens einer physikalischen Größe, die mit der Menge der angesammelten Schwebstoffe in Beziehung steht;

einer Regenerationseinrichtung (S50) zum Regenerieren des Partikelfilters (4) in dem Regenerationsbetrieb, indem während jedem Auslasstakt der Dieselkraftmaschine eine Kraftstoffnacheinspritzung in der Dieselkraftmaschine durchgeführt wird, um zu dem Partikelfilter (4) Kraftstoff zuzuführen und dadurch die Schwebstoffe von dem Partikelfilter (4) durch Verwendung der Verbrennungswärme des zugeführten Kraftstoffs nach der Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs zu beseitigen; und

eine Stoppeinrichtung (S70, S80, S120) zum Überwachen der verstrichenen Zeit, die seit der Initiierung des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs der Regenerationseinrichtung (S50) gemessen wurde,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Stoppeinrichtung (S70, S80, S120) eine verbleibende Menge von angesammelten Schwebstoffen des Partikelfilters (4) überwacht, welche auf Grundlage der zumindest einen durch die Erfassungseinrichtung (S60) erfassten physikalischen Größe bestimmt wird, und den Regenerationsbetrieb der Regenerationseinrichtung (S50) stoppt, wenn die überwachte verbleibende Menge von angesammelten Schwebstoffen des Partikelfilters (4) gleich wie oder kleiner als ein Bezugswert ist, der zum Bestimmen der Vollendung der Regeneration des Partikelfilters (4) verwendet wird,

wobei die Stoppeinrichtung (S70, S80, S120) den Regenerationsbetrieb der Regenerationseinrichtung (S50) zwingend stoppt, wenn die verstrichene Zeit ungeachtet der überwachten verbleibenden Menge von angesammelten Schwebstoffen des Partikelfilters (4) das Ende der maximalen Betriebszeitspanne erreicht.
Regenerationssystem gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch:

eine Fehlerdiagnoseeinrichtung (S20) zum Diagnostizieren eines Fehlers von zumindest einer von der Schätzeinrichtung (S30), der Einstelleinrichtung (S30), der Erfassungseinrichtung (S60), der Regenerationseinrichtung (S50) und der Stoppeinrichtung (S80, S100, S120); und

eine Speichereinrichtung (6) zum Speichern der Fehlerinformation, wenn der Fehler von irgendeiner der zumindest einen von der Schätzeinrichtung (S30), der Einstelleinrichtung (S30), der Erfassungseinrichtung (S60), der Regenerationseinrichtung (S50) und der Stoppeinrichtung (S80, S100, S120) durch die Fehlerdiagnoseeinrichtung (S20) erfasst wurde, wobei

die Fehlerinformation für den erfassten Fehler anzeigend ist; und

die Stoppeinrichtung (S80, S100, S120) den Regenerationsbetrieb der Regenerationseinrichtung (S50) stoppt, wenn die Fehlerinformation in der Speichereinrichtung (6) vorhanden ist.
Regenerationssystem gemäß Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zumindest eine geschätzte Wert der Menge der angesammelten Schwebstoffe, der durch die Schätzeinrichtung (S30) geschätzt wird, eine Vielzahl von geschätzten Werten der Menge der angesammelten Schwebstoffe aufweist,

die Schätzeinrichtung (S30) die Vielzahl von geschätzten Werten der Menge der angesammelten Schwebstoffe durch eine Vielzahl von jeweiligen Verfahren abschätzt; und

die Einstelleinrichtung (S30) die maximale Betriebszeitspanne des Regenerationsbetriebs auf Grundlage der Vielzahl von geschätzten Werten der Menge angesammelter Schwebstoffe einstellt.
Regenerationssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (S30) die maximale Betriebszeitspanne des Regenerationsbetriebs auf Grundlage eines maximalen Werts der Vielzahl von geschätzten Werten der Menge der angesammelten Schwebstoffe einstellt. Regenerationssystem gemäß Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vielzahl von geschätzten Werten der Menge der angesammelten Schwebstoffe, die durch die Schätzeinrichtung (S30) geschätzt werden, zumindest zwei der folgenden aufweisen:

einen Schätzwert der Menge der angesammelten Schwebstoffe, der durch die Schätzeinrichtung (S30) auf Grundlage eines Druckunterschieds zwischen einem Einlass (4a) des Partikelfilters (4) und einem Auslass (4b) des Partikelfilters (4) geschätzt wird;

einen Schätzwert der Menge von angesammelten Schwebstoffen, der durch die Schätzeinrichtung (S30) auf Grundlage eines Gewichts des Partikelfilters (4) geschätzt wird;

einen Schätzwert der Menge von angesammelten Schwebstoffen, der durch die Schätzeinrichtung (S30) auf Grundlage der verstrichenen Betriebszeit der Dieselkraftmaschine geschätzt wird, die seit einem Ende eines vorangegangenen erzwungenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters (4) gemessen wurde;

einen Schätzwert der Menge von angesammelten Schwebstoffen, der durch die Schätzeinrichtung (S30) auf Grundlage der Fahrstrecke des Fahrzeugs geschätzt wird, die seit dem Ende des vorangegangenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters (4) gemessen wurde; und

einen Schätzwert der Menge von angesammelten Schwebstoffen, der durch die Schätzeinrichtung (S30) auf Grundlage einer Gesamtmenge von eingespritztem Kraftstoff geschätzt wird, die seit dem Ende des vorangegangenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters (4) gemessen wurde.
Regenerationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch eine Drehzahlsteuereinrichtung (S50) zum Steuern einer Drehzahl der Dieselkraftmaschine, wobei die Drehzahlsteuereinrichtung (S50) die Drehzahl der Dieselkraftmaschine über eine zum Zeitpunkt der Initiierung des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs startende vorbestimmte Zeitspanne höher als eine normale Leerlaufdrehzahl der Dieselkraftmaschine hält. Regenerationssystem gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeitspanne endet, wenn die Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs, der zu dem Partikelfilter (4) zugeführt wurde, bestätigt ist. Regenerationssystem gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlsteuereinrichtung (S50) die Drehzahl der Dieselkraftmaschine nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne auf eine minimale Leerlaufdrehzahl reduziert, die zum Beibehalten des Leerlaufs der Dieselkraftmaschine erforderlich ist. Regenerationssystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlsteuereinrichtung (S50) die Drehzahl der Dieselkraftmaschine in einer solchen Weise steuert, dass über den Regenerationsbetrieb der Regenerationseinrichtung (S50) hinweg die einzelne Kraftstoffeinspritzung in der Dieselkraftmaschine pro Verbrennungstakt der Dieselkraftmaschine durchgeführt wird. Regenerationsverfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters (4) einer in einem Fahrzeug installierten Dieselkraftmaschine, wobei das Regenerationsverfahren folgendes aufweist:

Erhalten zumindest eines geschätzten Werts einer Menge von vor der Initiierung eines erzwungenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters (4) an dem Partikelfilter (4) angesammelten Schwebstoffen;

Einstellen einer maximalen Betriebszeitspanne des Regenerationsbetriebs auf Grundlage von zumindest einem geschätzten Wert der Menge von angesammelten Schwebstoffen;

Regenerieren des Partikelfilters (4) in dem Regenerationsbetrieb durch Durchführen einer Kraftstoffnacheinspritzung in der Dieselkraftmaschine während jedem Auslasstakt der Dieselkraftmaschine, um zu dem Partikelfilter (4) Kraftstoff zuzuführen und dadurch durch Verwendung der Verbrennungswärme des zugeführten Kraftstoffs nach Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs die Schwebstoffe von dem Partikelfilter (4) zu beseitigen;

Überwachen der verstrichenen Zeit, die seit der Initiierung des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs gemessen wird; gekennzeichnet durch

Überwachen einer verbleibenden Menge von angesammelten Schwebstoffen des Partikelfilters (4) und Stoppen des Regenerationsbetriebs, wenn die verbleibende Menge von angesammelten Schwebstoffen des Partikelfilters (4) gleich wie oder kleiner als ein Referenzwert ist, der zum Bestimmen der Vollendung der Regeneration des Partikelfilters (4) verwendet wird,

wobei der Regenerationsbetrieb zwangsgestoppt wird, wenn die verstrichene Zeit ungeachtet der überwachten verbleibenden Menge von angesammelten Schwebstoffen des Partikelfilters (4) das Ende der maximalen Betriebszeitspanne erreicht.
Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch

Diagnostizieren eines Fehlers von zumindest einer Komponente eines Regenerationssystems; und

Speichern einer Fehlerinformation in einer Speichereinrichtung (6), wenn der Fehler in der Fehlerdiagnose erfasst wurde, wobei

die Fehlerinformation für den erfassten Fehler anzeigend ist, und

das Stoppen des Regenerationsbetriebs das Stoppen des Regenerationsbetriebs beinhaltet, wenn die Fehlerinformation in der Speichereinrichtung (6) vorhanden ist.
Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Erhalten des zumindest einen geschätzten Werts der Menge der angesammelten Schwebstoffe das Erhalten einer Vielzahl von geschätzten Werten der Menge der angesammelten Schwebstoffe durch eine Vielzahl von jeweiligen Verfahren aufweist, und

das Einstellen der maximalen Betriebszeitspanne das Einstellen der maximalen Betriebszeitspanne auf Grundlage der Vielzahl der geschätzten Werte der angesammelten Schwebstoffe aufweist.
Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der maximalen Betriebszeitspanne das Einstellen der maximalen Betriebszeitspanne auf Grundlage eines maximalen Werts der Vielzahl von geschätzten Werten der Menge der angesammelten Schwebstoffe beinhaltet. Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Erhalten der Vielzahl von geschätzten Werten der Menge der angesammelten Schwebstoffe das Erhalten von zumindest zwei der folgenden aufweist:

einen geschätzten Wert der Menge der angesammelten Schwebstoffen, der auf Grundlage eines Druckunterschieds zwischen einem Einlass (4a) des Partikelfilters (4) und einem Auslass (4b) des Partikelfilters (4) geschätzt wird;

einen geschätzten Wert der Menge von angesammelten Schwebstoffen, der auf Grundlage eines Gewichts des Partikelfilters (4) geschätzt wird;

einen geschätzten Wert der Menge von angesammelten Schwebstoffen, der auf Grundlage einer verstrichenen Betriebszeit der Dieselkraftmaschine geschätzt wird, die seit einem Ende eines vorangehenden erzwungenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters (4) gemessen wurde; und

einen geschätzten Wert der Menge von angesammelten Schwebstoffen, der auf Grundlage einer Fahrstrecke des Fahrzeugs geschätzt wird, die seit dem Ende des vorangegangenen Regenerationsbetriebs des Partikelfilters (4) gemessen wurde; und

einen geschätzten Wert der Menge von angesammelten Schwebstoffen, der auf Grundlage einer Gesamtmenge von eingespritztem Kraftstoff geschätzt wird, die seit dem Ende des vorangehenden Regenerationsbetriebs des Partikelfilters (4) gemessen wurde.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration des Partikelfilters (4) das Beibehalten einer Drehzahl der Dieselkraftmaschine bei einem höheren Wert als einer normalen Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine über eine vorbestimmte Zeitspanne hinweg beinhaltet, die zu einer Zeit der Initiierung des gegenwärtigen Regenerationsbetriebs startet. Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeitspanne endet, wenn die Verbrennung des zugeführten Kraftstoffs, der zu dem Partikelfilter (4) zugeführt wird, bestätigt ist. Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration des Partikelfilters (4) das Korrigieren der Drehzahl der Dieselkraftmaschine nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne auf eine zum Beibehalten des Leerlaufs der Dieselkraftmaschine erforderliche minimale Leerlaufdrehzahl beinhaltet. Regenerationsverfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration des Partikelfilters (4) das Durchführen einer einzigen Kraftstoffeinspritzung in die Dieselkraftmaschine pro Verbrennungstakt der Dieselkraftmaschine über eine Gesamtzeitspanne der Regeneration des Partikelfilters (4) hinweg aufweist.






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