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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungsgerät mit einem
Partikelkollektor zur Verwendung in einem Fahrzeug sowie auf ein Verfahren
zur Bestimmung von Schäden
in einem Partikelkollektor.
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In
jüngster
Zeit wird ein Abgasreinigungsgerät
mit einem Kollektor für
das Sammeln von Partikeln verwendet, die von einem Dieselverbrennungsmotor
ausgestoßen
werden. Der Kollektor ist aus Keramik hergestellt und besitzt viele
kleine Kanäle, durch
die von einem Dieselverbrennungsmotor kommendes Abgas strömt. In dem
Abgas enthaltene Partikel haften an den Wänden an, die die kleinen Kanäle trennen,
und dadurch werden die Partikel in dem Kollektor eingefangen. Wenn
die Menge von in dem Kollektor eingefangenen Partikeln groß wird,
erhöht sich
ein Druckverlust in dem Kollektor. Die Menge der gesammelten Partikel
wird basierend auf einer Druckdifferenz abgeschätzt, die an einem stromaufwärtigen und
einem stromabwärtigen
Ende des Kollektors gemessen wird.
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Wenn
die geschätzte
Menge von gesammelten Partikeln eine vorbestimmte Größe erreicht,
werden die gesammelten Partikel so verbrannt, dass der Kollektor
wiederhergestellt wird. Genauer gesagt wird Kraftstoff (unverbrannter
Kohlenwasserstoff) einem Oxidationskatalysator, der sich in dem
Kollektor befindet, mit Hilfe einer Nacheinspritzung (einer Kraftstoffeinspritzung,
die nach einer Haupteinspritzung so durchgeführt wird, dass sie nicht zur
Krafterzeugung beiträgt)
zugeführt.
Durch das Oxidieren des Kohlenwasserstoffs wird die in dem Kollektor herrschende
Temperatur so erhöht,
dass dadurch die gesammelten Partikel verbrannt werden.
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Andererseits
wird, wenn der Kollektor infolge eines Abfallens oder Einschmelzens
eines stromabwärtigen
Abschnitts des Kollektors beschädigt
ist, die Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Ende und dem stromabwärtigen Ende
des Kollektors kleiner als eine normale Druckdifferenz. Dementsprechend
werden solche Schäden
in dem Kollektor basierend auf der Druckdifferenz erfasst. Ein Beispiel dieser
Art von Schadens-Erfassungsvorrichtung
ist in dem Dokument
JP
2003-155 920 A offenbart. Bei dieser Vorrichtung ist es
allerdings schwierig, die Schäden
in dem Kollektor basierend auf der Druckdifferenz zu erfassen, da
Veränderungen
der Druckdifferenz nicht groß genug
sind, wenn eine Abgasmenge gering ist.
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In
dem Dokument
DE 101
00 418 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
eines Abgasnachbehandlungssystems gezeigt, bei denen eine den Zustand
des Abgasnachbehandlungssystems charakterisierende Größe ausgehend
von wenigstens einer Betriebskenngröße bestimmt wird. Da bei diesem
Verfahren und der zugehörigen
Vorrichtung erkannt wurde, dass die Messung der Druckdifferenz bei
kleinen Volumenströmen
durch den Partikelfilter problematisch ist, erfolgt die Bestimmung
der Beladung des Partikelfilters anhand der Druckdifferenz und des
Volumenstroms nur dann, wenn festgestellt wird, dass der Volumenstrom
größer als
ein Schwellenwert ist.
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Das
Dokument
DE 10
2004 026 589 A1 zeigt ein Verfahren zur Überwachung
eines Partikelfilters. In diesem Dokument wird gezeigt, dass die Überwachung
eines Partikelfilters anhand des Differenzdrucks und des Volumenstroms
nicht nur zur Ermittlung des Regenerationsbedarfs des Partikelfilters dient,
sondern auch zur Diagnose von Schäden am Partikelfilter.
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Ein
weiteres Verfahren zur Behandlung von Dieselabgasen ist in dem Dokument
JP 2004 052 642 A beschrieben.
In diesem Dokument ist es das Ziel, den Regenerationsbedarf eines
Partikelfilters anhand der Druckdifferenz über den Partikelfilter zu bestimmen.
Da erkannt wird, dass die Druckdifferenz vom Volumenstrom durch
den Partikelfilter abhängt, wird
der Volumenstrom daher vor der Auswertung der Druckdifferenz auf
einen Zielwert eingestellt.
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In
dem Dokument
DE
10 2005 008 529 A1 ist zudem ein Abgasreinigungssystem
für eine
Brennkraftmaschine offenbart. Bei dieser Vorrichtung wird die Temperaturverteilung
innerhalb des Partikelfilters gemessen, wobei der Volumenstrom durch
den Partikelfilter in die Berechnung der Partikel-Ablagerungsmenge
eingeht und auf diese Weise die Genauigkeit der Berechnung der Partikel-Ablagerungsmenge
verbessert wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anbetracht des vorstehend genannten
Problems erfolgt und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, eine verbesserte Abgasreinigungsvorrichtung vorzusehen, bei
der Schäden
in dem Partikelkollektor auf alle Fälle sicher erfasst werden.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein
Abgasreinigungsgerät
ist in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors angeordnet. Das Abgasreinigungsgerät besitzt
einen Kollektor für
das Sammeln von Partikeln, die in dem Abgas enthalten sind, das
von einem Verbrennungsmotor wie beispielsweise einem Dieselverbrennungsmotor
kommt. Wenn eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem
Auslass des Kollektors niedriger als ein vorbestimmter Wert wird,
wird bestimmt, dass Schäden
wie beispielsweise das Abfallen oder das Einschmelzen eines stromabwärtigen Abschnitts
des Kollektors aufgetreten sind. Es ist allerdings schwierig, eine
Verringerung der Druckdifferenz sicher zu erfassen, wenn ein Abgasvolumen
gering ist, das durch den Kollektor strömt.
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Um
die Veränderungen
der Druckdifferenz sicher zu erfassen wird das Abgasvolumen auf
ein Zielvolumen erhöht.
Zuerst wird ein Temperaturanstieg des Abgases, der erforderlich
ist, um das Abgasvolumen auf das Zielvolumen zu erhöhen, berechnet
und ein Kraftstoff für
das Realisieren solch eines Temperaturanstiegs wird in den Verbrennungsmotor
zu einem Zeitpunkt eingespritzt, bei dem solch eine Kraftstoffeinspritzung
eine Leistung des Verbrennungsmotors nicht erhöht (dies wird als Nacheinspritzung
bezeichnet).
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Die
Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Kollektors
wird gemessen, nachdem das Abgasvolumen, das durch den Kollektor
strömt,
das Zielvolumen erreicht hat. Wenn die Druckdifferenz geringer als
ein vorbestimmter Wert ist, wird bestimmt, dass Schäden in dem
Kollektor aufgetreten sind. Vorzugsweise wird, wenn erwartet wird,
dass die Temperatur in dem Abgas durch die Nacheinspritzung über eine
vorbestimmte Temperaturgrenze hinaus erhöht wird, die Nacheinspritzung nicht
ausgeführt,
so dass verhindert wird, dass sich ein in dem Kollektor angeordneter
Katalysator verschlechtert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Schäden
in dem Kollektor auf jeden Fall sicher erfasst.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
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1 ist
ein Blockschaubild, das ein Gesamtsystem für das Reinigen von Abgas, das
von einem Verbrennungsmotor kommt, zeigt;
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2A ist
eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Menge
von Abgas und einer Druckdifferenz zwischen einem stromaufwärtigen Ende
und einem stromabwärtigen
Ende eines Partikelkollektors zeigt;
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2B zeigt
eine Formel (1) für
eine Berechnung einer Ziel-Strömungsmenge
des Abgases und eine Formel (2) für das Berechnen eines Temperaturanstiegs,
der für
die Erhöhung
einer Strömungsmenge
auf die Ziel-Strömungsmenge
erforderlich ist;
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3 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren des Erfassens von Schäden in einem
Partikelkollektor zeigt;
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4 ist
eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Temperaturanstieg
des Abgases und einer Menge der Nacheinspritzung; und
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5 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das das Verfahren des Erfassens von Schäden in dem
Partikelkollektor zeigt.
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Wie
dies in der 1 gezeigt ist, sind ein Luftansaugkanal 2 und
ein Abgaskanal 3, durch den Abgas strömt, mit einem Dieselverbrennungsmotor 1 verbunden.
In dem Abgasrohr 3 ist ein Kollektor 4 für das Sammeln
von in dem Abgas enthaltenen Partikeln vorgesehen. Ein Dieselpartikelfilter
(als DPF bezeichnet) ist in dem Kollektor 4 enthalten.
Der DPF ist ein poröser
Bienenwabenfilter aus Cordierit oder Silikonkarbid. Die in dem Abgas
enthaltenen Partikel sammeln sich an den Oberflächen des DPF an, an denen ein
Oxidationskatalysator aus Materialien wie beispielsweise Platin
oder Palladium bereitgehalten wird. Der Oxidationskatalysator hilft,
die Partikel unter einer vorbestimmten Bedingung bei einer geeigneten
Temperatur zu verbrennen.
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Ein
erster Temperatursensor 51 ist an einem stromaufwärtigen Ende
des Kollektors 4 so angeordnet, dass er eine Temperatur
des Abgases misst, das in den DPF strömt (eine Einlasstemperatur),
und ein zweiter Temperatursensor 52 ist an einem stromabwärtigen Ende
des Kollektors 4 so angeordnet, dass er eine Temperatur
des Abgases misst, das aus dem DPF strömt (eine Auslasstemperatur).
Eine erste Zweigleitung 31, die von dem Abgasrohr 3 abzweigt, ist
mit dem stromaufwärtigen
Ende des Kollektors 4 verbunden, und eine zweite Zweigleitung 32,
die von dem Abgasrohr 3 abzweigt, ist mit dem stromabwärtigen Ende
des Kollektors 4 verbunden.
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Ein
Drucksensor 53 für
das Erfassen einer Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Ende
und dem stromabwärtigen
Ende des Kollektors 4 (im Folgenden als Druckdifferenz
Pd bezeichnet) ist zwischen der ersten Zweigleitung 31 und
der zweiten Zweigleitung 32 angeordnet. Ein Luftströmungs-Messgerät 54 ist
in dem Ansaugluftkanal 2 so angeordnet, dass es eine Menge
von Ansaugluft erfasst, die in den Verbrennungsmotor 1 gesaugt
wird. Gaspedalsensor 55 für das Messen eines Niederdrückungsbetrages
eines Gaspedals (nicht gezeigt) ist mit dem Gaspedal verbunden.
Eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird durch einen
Verbrennungsmotor-Drehzahlsensor 56 gemessen.
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Die
Ausgangssignale von dem Luftströmungs-Messgerät 54,
dem Verbrennungsmotor-Drehzahlsensor 56 und dem Gaspedalsensor 55 werden
einer elektronischen Steuereinheit 6 (als ECU bezeichnet)
zugeführt.
Die ECU 6 ist ein bekannter Mikrocomputer mit einer CPU,
einem ROM, einem RAM und einem EEPROM. ECU 6 führt zahlreiche
Funktionen wie beispielsweise eine Steuerung einer Menge von Kraftstoff,
die in den Verbrennungsmotor 1 eingespritzt wird, die Regenerierung
des Kollektors 4 und die Erfassung von Schäden in dem
Kollektor 4 gemäß den in
ihr gespeicherten Programmen durch.
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Die
Schäden
in dem Kollektor 4 wie beispielsweise ein Abfallen oder
ein Einschmelzen eines stromabwärtigen
Abschnitts des Kollektors werden auf die folgende Weise erfasst.
Wie dies in der 2A gezeigt ist, erhöht sich
eine Druckdifferenz, die durch den Drucksensor 53 gemessen
wird, wenn sich eine Menge von Abgas erhöht. Die Menge von Abgas wird
in dieser Beschreibung immer als ein Volumenbetrag ausgedrückt. Die
Linie (a) in der 2A zeigt eine untere Grenze
der Druckdifferenz, wenn der Kollektor 4 normal ist, und
die Linie (b) zeigt eine zulässige
untere Grenze der Druckdifferenz, wenn der Kollektor 4 beschädigt ist.
Die Linie (c) zeigt ein Schadens-Erfassungsniveau (Pdd) der Druckdifferenz.
Und zwar wird, wenn die Druckdifferenz (Pd) geringer als das Schadens-Erfassungsniveau
(Pdd) ist, bestimmt, dass der Kollektor 4 beschädigt ist.
Obwohl die zulässige
untere Grenze durch die Linie (b) gezeigt ist, ist das Schadens-Erfassungsniveau (Pdd)
unter Berücksichtigung
einer Sicherheitsmarge in einem Bereich für das Erfassen von Schäden auf ein
geringfügig
höheres
Niveau als das zulässige
Niveau eingestellt.
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Um
die Schäden
in dem Kollektor 4 exakt zu erfassen ist es erforderlich,
die Druckdifferenz in einem Zustand zu messen, in dem ein Strömungsbetrag
des Abgases höher
als ein gewisses Niveau ist. Solch ein Niveau wird als Ziel-Strömungsbetrag
des Abgases VEXtrg bezeichnet (Liter/Minute). Wenn ein derzeitiger
Strömungsbetrag
VEXi (Liter/Minute) niedriger als der Wert VEXtrg ist, wird der
Strömungsbetrag
zwangsweise so um ΔVEX
(= VEXtrg – VEXi)
erhöht,
dass der Strömungsbetrag
auf das Niveau von VEXtrg erhöht
wird. Der Strömungsbetrag wird
durch das Erhöhen
einer Temperatur des Abgases auf ein Temperaturniveau entsprechend
dem Ziel-Strömungsbetrag
VEXtrg erhöht.
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Der
Ziel-Strömungsbetrag
VEXtrg wird gemäß der Formel
(1), die in der 2B gezeigt ist, berechnet. In
der Formel (1) bezeichnet der Wert Ga (Gramm/Sekunde) einen Strömungsbetrag
der Ansaugluftmenge; der Wert Q (Gramm/Sekunde) eine Menge des Kraftstoffverbrauchs;
der Wert T (°C)
eine derzeitige Temperatur des in dem Kollektor 4 befindlichen
Abgases; der Wert ΔT
(°C) einen
Betrag des Temperaturanstiegs des Abgases, der für das Erhöhen des Strömungsbetrags des Abgases um
den Wert ΔVEX
erforderlich ist; und der Wert P (kPa) einen Druck an einem stromaufwärtigen Ende
des Kollektors 4. In der Formel (1) ist der Ausdruck Ga × 22,4/28,8
ein Ausdruck zum Umwandeln des Strömungsbetrags der Ansaugluftmenge
Ga in einem Strömungsbetrag
des Ansaugluftvolumens; der Ausdruck Q × 0,45 × 22,4/13,8 ist ein Ausdruck
für das Umwandeln
der Kraftstoffverbrauchsmenge Q in einen Kraftstoffverbrauch als
Strömungsvolumen;
der Ausdruck [(T + ΔT)
+ 273]/273 ist ein Temperatureinstellausdruck für den Strömungsvolumenbetrag; der Ausdruck
101,325/(P + 101,325) ist ein Temperatureinstellausdruck für den Strömungsmengenbetrag; und
der Wert 60 am Ende ist eine Zahl für das Umwandeln eines Strömungsbetrags
pro Sekunde in einen Strömungsbetrag
pro Minute. Die Formel (2) für das
Berechnen des Abgastemperaturanstiegs ΔT (°C), die in der 2B gezeigt
ist, ist aus der Formel (1) herleitbar.
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Das
Verfahren des Erfassens von Schäden in
dem Kollektor 4 ist unter Bezugnahme auf ein in der 3 gezeigtes
Flussdiagramm genauer beschrieben. Bei dem Schritt S101 wird bestimmt,
ob der Verbrennungsmotor normal betrieben wird. Das heißt, wenn
sowohl ein Veränderungsbetrag
pro Zeiteinheit des Strömungsbetrags
des Abgases als auch ein Veränderungsbetrag
pro Zeiteinheit der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Ende
und dem stromabwärtigen
Ende des Kollektors 4 klein sind, wird bestimmt, dass der
Verbrennungsmotor normal oder stetig betrieben wird.
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Wenn
der Verbrennungsmotor normal betrieben wird, geht das Verfahren
weiter zu dem Schritt S102, bei dem der derzeitige Strömungsbetrag
des Abgases VEXi berechnet wird. Der Wert VEXi wird berechnet, indem
der Strömungsbetrag
der Ansaugluftmenge Ga basierend auf einer derzeitigen in dem Kollektor 4 herrschenden
Temperatur T und einem an dem stromaufwärtigen Ende des Kollektors 4 herrschenden
Druck P umgewandelt wird. Die derzeitige in dem Kollektor 4 herrschende
Temperatur T wird berechnet, indem ein Temperaturanstieg in dem
Kollektor 4 infolge der Reaktionswärme in dem Kollektor 4 zu
der an dem stromaufwärtigen
Ende des Kollektors 4 herrschende Temperatur hinzuaddiert
wird, die durch den ersten Temperatursensor 51 gemessen wird.
Der Temperaturanstieg in dem Kollektor 4 infolge der Reaktionswärme ist
proportional zu einer Menge von Kohlenwasserstoff, die dem Kollektor 4 zugeführt wird.
Dementsprechend kann der Temperaturanstieg in dem Kollektor basierend
auf der Menge von Kohlenwasserstoff berechnet werden, die dem Kollektor
zugeführt
wird, die wiederum aus einer Menge der Nacheinspritzung geschätzt wird.
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Der
Druck P an dem stromaufwärtigen
Ende des Kollektors 4 wird berechnet, indem die Druckdifferenz,
die durch den Drucksensor 53 erfasst wird, zu dem an dem
stromabwärtigen
Ende des Kollektors 4 herrschenden Druck hinzuaddiert wird.
Der an dem stromabwärtigen
Ende des Kollektors 4 herrschende Druck wird aus einer
graphischen Zuordnung bezogen, die in dem ROM gespeichert ist, der
sich in der ECU befindet. Die graphische Zuordnung zeigt den Druck
an dem stromabwärtigen
Ende des Kollektors 4 entsprechend der Drehzahl des Verbrennungsmotors
und der Menge von Ansaugluft.
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Dann
wird bei dem Schritt S103 bestimmt, ob die derzeitige Menge von
Abgas VEXi geringer als die Zielmenge VEXtrg ist, die in dem ROM
gespeichert ist.
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Wenn
der Wert VEXi geringer als der Wert VEXtrg ist (das heißt die derzeitige
Menge von Abgas ist nicht groß genug,
um die Schäden
in Kollektor 4 korrekt zu bestimmen), geht das Verfahren
weiter zu dem Schritt S104, bei dem der Temperaturanstieg ΔT in dem
Kollektor, der für
das Erhöhen
der derzeitigen Abgasmenge VEXi auf die Zielmenge VEXtrg erforderlich
ist, gemäß der Formel
(2) berechnet wird, die in der 2B gezeigt
ist. Die Formel (2) ist in dem ROM gespeichert. Dann wird bei dem
Schritt S105 bestimmt, ob die in dem Kollektor herrschende Temperatur
sogar dann niedriger als eine Temperaturgrenze Tlim ist, nachdem
die in dem Kollektor herrschende Temperatur um den Wert ΔT erhöht wurde. Mit
anderen Worten wird bestimmt, ob der Wert (T + ΔT) niedriger als der Wert Tlim
ist, das heißt
ob die Kollektortemperatur nicht die Temperaturgrenze überschreitet,
die zum Schutz des in dem Kollektor befindlichen Katalysators eingestellt
ist. Die Temperaturgrenze Tlim ist auf eine Temperatur eingestellt, bei
der sich der Katalysator verschlechtert, oder auf eine etwas niedrigere
Temperatur als diese.
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Wenn
die erwartete Temperatur (T + ΔT) niedriger
als die Temperaturgrenze Tlim ist, geht das Verfahren weiter zu
dem Schritt S106, bei dem eine Menge der Nacheinspritzung Qpost
berechnet wird, die dazu erforderlich ist, die Kollektortemperatur
um den Wert ΔT
zu erhöhen.
Die Menge der Nacheinspritzung Qpost ist leicht aus dem erforderlichen Temperaturanstieg ΔT zu berechnen,
da der Wert Qpost proportional zu dem Wert ΔT ist, wie dies in der 4 gezeigt
ist. Dann wird bei dem Schritt S107 die Kraftstoffmenge Qpost in
den Verbrennungsmotor eingespritzt, indem die Nacheinspritzung durchgeführt wird.
Die Nacheinspritzung wird durchgeführt, wenn sie nicht zu der
Erzeugung einer Verbrennungsmotorleistung beiträgt, das heißt der Kraftstoff wird während eines
Ausstoßhubes
des Verbrennungsmotors eingespritzt. Die in dem Kollektor 4 herrschende
Temperatur wird durch die Nacheinspritzung erhöht, und dadurch erhöht sich
der Abgasvolumenbetrag auf das Zielvolumen VEXtrg.
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Dann
wird bei dem Schritt S108 bestimmt, ob die Druckdifferenz Pd zwischen
dem stromaufwärtigen
Ende und dem stromabwärtigen
Ende des Kollektors 4 niedriger als ein Schadenserfassungs-Druckniveau
Pdd ist, das in der 2A gezeigt ist. Das Schadenserfassungs-Druckniveau
Pdd ist in dem ROM gespeichert. Wenn der Wert Pd niedriger als der
Wert Pdd ist, geht das Verfahren weiter zu dem Schritt S109, bei
dem eine Warnlampe, die an einem Armaturenbrett montiert ist, erleuchtet
wird und eine Marke für
das Verhindern der Wiederherstellung des Kollektors 4 in
der ECU eingestellt wird. Dann wird das Verfahren beendet.
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Andererseits
bleibt, wenn bei dem Schritt S101 bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor nicht
normal betrieben wird, das Verfahren bei diesem Schritt, bis der
Verbrennungsmotorbetrieb normal wird. Dies ist der Fall, da die
Schadenserfassung nicht korrekt durchgeführt wird, wenn der Verbrennungsmotor
nicht normal betrieben wird. Wenn bestimmt wird, dass die derzeitige
Abgasmenge VEXi höher
als die Zielmenge VEXtrg ist, geht das Verfahren direkt weiter zu
dem Schritt S108, da es nicht erforderlich ist, die Abgasmenge in
dieser Situation zu erhöhen.
Wenn bei dem Schritt S105 bestimmt wird, dass die erwartete Temperatur
(T + ΔT)
höher als
die Temperaturgrenze Tlim ist, kehrt das Verfahren zurück zu dem
Schritt S101, ohne die Nacheinspritzung durchzuführen, so dass der Katalysator
geschützt wird.
Wenn bestimmt wird, dass der Wert Pd höher als der Wert Pdd ist, das
heißt
wenn keine Schäden in
dem Kollektor erfasst werden, kehrt das Verfahren zu dem Schritt
S101 zurück.
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Unter
Bezugnahme auf das in der 5 gezeigte
Zeitablaufdiagramm ist das Verfahren der Schadenserfassung in dem
Kollektor 4 genauer beschrieben. Ein in der 5 gezeigtes
Beispiel zeigt den Erfassungsvorgang, der für einen Vierzylinder-Dieselverbrennungsmotor
mit 200 ccm Hubraum durchgeführt
wird, der mit 2200 Umdrehungen pro Minute betrieben wird und ein
Fahrzeug mit 60 km/h antreibt. Die Zielmenge des Abgases VEXtrg
ist auf 4500 Liter/Minute eingestellt, was erforderlich ist, um korrekt
zu erfassen, dass sich eine Fähigkeit
des Kollektors 4 für
das Sammeln von Dieselpartikeln auf ein Niveau von 25% einer ursprünglichen
Fähigkeit
verringert hat. Die Schäden
in dem Kollektor 4 treten normalerweise auf, wenn ein stromabwärtiger Abschnitt
des Kollektors 4 abfällt
oder durch Hitze einschmilzt.
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Bei
einem Zeitpunkt t1 wird das Fahrzeug mit 60 km/h angetrieben, eine
Strömungsmenge
von Abgas beträgt
200 Liter/Minute und eine Abgastemperatur beträgt 200°C. Durch das Durchführen einer Nacheinspritzung
wird die in dem Kollektor 4 herrschende Temperatur um 450–500°C so erhöht, dass sie
650–700°C erreicht.
Ein Temperaturanstieg von 40–50°C wird durch
die Nacheinspritzung von der Menge von 1 ccm/Hub erreicht. Dies
bedeutet, dass sich die Abgastemperatur auf 650–700°C erhöht, indem die Nacheinspritzung
in einer Menge von 10–13 ccm/Hub
durchgeführt
wird. Gemäß dem Temperaturanstieg
in dem Kollektor 4 erhöht
sich der Strömungsbetrag
des Abgasvolumens um 2500–2800
Liter/Minute, wodurch 4500–4800
Liter/Minute erreicht werden. Auf diese Weise können die Schäden in dem Kollektor 4 exakt
erfasst werden.
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Mit
der vorliegenden Erfindung erzielte Vorteile sind im Folgenden zusammengefasst.
Der Temperaturanstieg ΔT,
der für
das Erreichen des Ziel-Abgasvolumens VEXtrg erforderlich ist, das
durch den Kollektor strömt,
wird berechnet. Dann wird die Nacheinspritzung so durchgeführt, dass
die Temperatur um den Wert ΔT
erhöht
wird, und das Abgasvolumen erreicht das Zielvolumen VEXtrg, das
erforderlich ist, um die Schäden
in dem Kollektor 4 korrekt zu erfassen. Wenn die Abgastemperatur
nur durch das einfache Durchführen
der Nacheinspritzung erhöht
wurde, würde
das Abgasvolumen, das durch den Temperaturanstieg erreicht wird,
gemäß einer
Anfangstemperatur des Abgases variieren. Das Abgasvolumen wäre geringer
oder höher
als der Betrag, der für
das korrekte Erfassen der Schäden
erforderlich ist. Dies bedeutet, dass die Nacheinspritzung mit einer
zu großen
Menge, was zu einer Kraftstoffverschwendung führen würde, oder mit einer zu geringen
Menge durchgeführt
werden würde,
was dazu führen
würde, dass
eine korrekte Erfassung der Schäden
nicht möglich
wäre. Zusätzlich dazu
wird die Nacheinspritzung bei der vorliegenden Erfindung in dem
Fall nicht durchgeführt,
in dem die erwartete Temperatur (T + ΔT) die Temperaturgrenze Tlim überschreitet.
Daher wird verhindert, dass sich der in dem Kollektor befindliche
Katalysator durch übermäßige Wärme verschlechtert.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel
beschränkt
sondern kann auf zahlreiche Arten abgewandelt werden. Zum Beispiel
kann anstatt des Durchführens
der Nacheinspritzung ein Einspritzzeitpunkt so verzögert werden,
dass die Effizienz des Verbrennungsmotors verringert wird und die
Abgastemperatur erhöht
wird. Es kann möglich
sein, Kraftstoff an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Kollektors
so einzuspritzen, dass die Abgastemperatur erhöht wird. Zudem kann anstelle
des Durchführens der
Nacheinspritzung das Abgasvolumen durch zahlreiche Verfahren wie
beispielsweise das Pressen eines EGR-Ventils (Abgas-Rückführventil) durch das Erhöhen eines Öffnungsgrades
einer Ansaugluftöffnung,
durch das Pressen einer Öffnung
einer variablen Turbodüse
oder durch das Verringern eines Übersetzungsverhältnisses
erhöht
werden. Die Abgasmenge kann durch das Durchführen eines oder mehrerer der
vorstehend beispielhaft genannten Verfahren erhöht werden.
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Das
Abgasreinigungsgerät
der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafter Weise in dem Dieselverbrennungsmotor
verwendet. Der Kollektor (4) für das Sammeln der in dem Abgas
enthaltenen Partikel ist in dem Abgasrohr (3) des Verbrennungsmotors
angeordnet. Schäden
in dem Kollektor werden basierend auf der Druckdifferenz (Pd) zwischen
de Einlass und dem Auslass des Kollektors (4) erfasst.
Um die Schäden
basierend auf der Druckdifferenz (Pd) korrekt zu erfassen, wird
das Abgasvolumen (VEXi), das durch den Kollektor strömt, auf
das Zielvolumen (VEXtrg) erhöht,
indem die Abgastemperatur erhöht
wird. Die Abgastemperatur wird durch das Einspritzen von Kraftstoff
(Qpost) in den Verbrennungsmotor zu dem Zeitpunkt, an dem eine Verbrennungsmotorleistung durch
diese Kraftstoffeinspritzung nicht erhöht wird, erhöht. Die
Druckdifferenz (Pd), auf der basierend die Schäden in dem Kollektor erfasst
werden, wird gemessen, nachdem das Abgasvolumen das Zielvolumen
(VEXtrg) erreicht hat. Es wird bestimmt, dass die Schäden in dem
Kollektor aufgetreten sind, wenn die Druckdifferenz (Pd) niedriger
als der vorbestimmte Wert (Pdd) ist.