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DE102009056844B4 - Engine exhaust emission control device - Google Patents

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Abstract

Motorabgasemissions-Steuervorrichtung, die einen Kollektor zum Sammeln von im Abgas enthaltenen Partikeln aufweist und einen Regenerationsvorgang zum Entfernen der in dem Kollektor angesammelten Partikel unter Verwendung eines Erhitzungsmechanismus ausführt, wobei die Motorabgasemissions-Steuervorrichtung Folgendes aufweist:eine Verminderungsraten-Bestimmungseinheit (53), die für die Bestimmung ausgebildet ist, ob eine Verminderungsrate (ΔY) der Partikel zu einem vorbestimmten Zeitintervall (T1, T2) während des Regenerationsvorgangs gleich einem oder größer als ein Schwellenwert (a1, a2) ist; undeine Regenerationssteuereinheit (52), die dazu ausgebildet ist, den Erhitzungsmechanismus zum Verbrennen der Partikel in Abhängigkeit von einem Bestimmungsresultat der Verminderungsraten-Bestimmungseinheit (53) in variabler Weise zu steuern, dadurch gekennzeichnet,dass die Verminderungsraten-Bestimmungseinheit (53) eine Bestimmung der Verminderungsrate (ΔY) in Bezug auf den zweiten Schwellenwert (a2) zu einem Zeitintervall (T2) ausführt, das kürzer ist als ein Zeitintervall (T1) für die Bestimmung der Verminderungsrate (ΔY) in Bezug auf den ersten Schwellenwert (a1).An engine exhaust emission control device having a collector for collecting particulates contained in exhaust gas and performing a regeneration process for removing the particulates accumulated in the collector using a heating mechanism, the engine exhaust emission control apparatus comprising: a reduction rate determining unit (53) which is for the determination is formed as to whether a reduction rate (ΔY) of the particles at a predetermined time interval (T1, T2) during the regeneration process is equal to or greater than a threshold value (a1, a2); anda regeneration control unit (52) configured to variably control the heating mechanism for burning the particulate matter in accordance with a determination result of the decrease rate determination unit (53), characterized in that the decrease rate determination unit (53) determines the decrease rate (ΔY) with respect to the second threshold value (a2) at a time interval (T2) which is shorter than a time interval (T1) for the determination of the reduction rate (ΔY) with respect to the first threshold value (a1).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorabgasemissions-Steuervorrichtung, die einen Kollektor zum Sammeln von im Abgas enthaltenen Partikeln beinhaltet.The present invention relates to an engine exhaust emission control device including a collector for collecting particulates contained in exhaust gas.

Heutzutage weisen Fahrzeuge, wie z.B. Kraftfahrzeuge, einen Kollektor zum Filtern und Sammeln von Partikeln, die in dem Abgas von einem Motor, insbesondere einem Dieselmotor, enthalten sind, als Bestandteil einer Abgasemissions-Steuervorrichtung zum Reinigen der Abgase von dem Motor auf. Der Kollektor ist typischerweise aus einem Filter gebildet, der als Dieselpartikelfilter (DPF) bezeichnet wird, und da eine Akkumulation von Partikeln die Filter- und Sammelleistung vermindert, ist es erforderlich, zwangsweise einen Regenerationsvorgang auszuführen, um die angesammelten Partikel zu entfernen und eine Regeneration des Filters vorzunehmen, um diesen in seinen Ausgangszustand zurückzuführen.Nowadays vehicles such as Motor vehicles, a collector for filtering and collecting particles contained in the exhaust gas from an engine, in particular a diesel engine, as part of an exhaust emission control device for cleaning the exhaust gases from the engine. The collector is typically made up of a filter called a diesel particulate filter (DPF), and since the accumulation of particulates reduces the filtration and collection efficiency, it is necessary to forcibly perform a regeneration process to remove the accumulated particulates and regenerate the Filter to restore it to its original state.

Bei einem solchen Regenerationsvorgang für einen Dieselpartikelfilter wird im allgemeinen eine Partikelakkumulationsmenge in dem Dieselpartikelfilter abgeschätzt, und wenn die Partikelakkumulationsmenge gleich einer oder größer als eine bestimmte Menge ist, wird die Temperatur des Abgases, das als Regenerationsgas zum Regenerieren des Dieselpartikelfilters dient, erhöht, so dass die in dem Dieselpartikelfilter angesammelten Partikel zwangsweise verbrannt werden.In such a regeneration process for a diesel particulate filter, an amount of particulate accumulation in the diesel particulate filter is generally estimated, and when the particulate accumulation amount is equal to or greater than a certain amount, the temperature of the exhaust gas serving as the regeneration gas for regenerating the diesel particulate filter is increased so that the particulates accumulated in the diesel particulate filter are forcibly burned.

Beispielsweise offenbart die JP 2004-300 973 A eine Technik zum vorübergehenden Erhöhen der Austrittstemperatur in vorbestimmten Zeitintervallen sowie zum Ausführen eines Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgangs, wenn die Austrittstemperatur strömungsabwärts von dem Dieselpartikelfilter gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert wird.For example, the JP 2004-300 973 A a technique of temporarily increasing the discharge temperature at predetermined time intervals and performing a diesel particulate filter regeneration operation when the discharge temperature downstream of the diesel particulate filter becomes equal to or greater than a predetermined determination value.

Wenn jedoch die in dem Dieselpartikelfilter akkumulierten Partikel zwangsweise verbrannt werden, bestehen Probleme dahingehend, dass die Verbrennung von allen akkumulierten Partikeln eine längere Regenerationsperiode erforderlich macht und den Kraftstoffnutzungsgrad beeinträchtigen kann und dass ein zu starkes Anheben der Regenerationsgastemperatur zum Verkürzen der Regenerationsperiode die Lebensdauer des Dieselpartikelfilters aufgrund von Hitzeschäden verkürzen kann.However, when the particulates accumulated in the diesel particulate filter are forcibly burned, there are problems that the combustion of all the accumulated particulates requires a longer regeneration period and may affect the fuel efficiency and that raising the regeneration gas temperature too much to shorten the regeneration period causes the life of the diesel particulate filter from heat damage.

In dieser Hinsicht offenbart die JP 2005-307 746 A eine Technik zum Ausführen einer Zwangsregeneration in einem Bereich mit hoher Partikel-Verbrennungseffizienz anstatt der Ausführung der Zwangsregeneration in einem Bereich mit geringer Partikel-Verbrennungseffizienz unter Fokussierung auf die Tatsache, dass die Partikelverbrennungsrate mit steigender Partikelakkumulationsmenge zunimmt, um auf diese Weise die für die Zwangsregeneration erforderliche Zeitdauer zu verkürzen.In this regard, the JP 2005-307 746 A a technique of performing forced regeneration in an area of high particulate combustion efficiency instead of executing forced regeneration in an area of low particulate combustion efficiency, focusing on the fact that the particulate combustion rate increases as the amount of particulate accumulation increases, thereby providing the amount required for forced regeneration Shorten the duration.

Gemäß der vorstehend genannten JP 2005-307 746 A lässt sich zwar die Dieselpartikelfilter-Regenerationsperiode verkürzen, doch die Partikelanhäufungsmenge in dem Dieselpartikelfilter wird konstant auf einer Menge gehalten, die gleich einer oder größer als eine bestimmte Menge ist. Obwohl die Beeinträchtigung des Kraftstoffnutzungsgrads verhindert werden kann, besteht aufgrund der Tatsache, dass immer einige Partikel in dem Dieselpartikelfilter verbleiben, die Gefahr, dass die Motorausgangsleistung herabgesetzt wird und die Technik somit nicht immer effektiv sein kann.According to the above JP 2005-307 746 A Although the diesel particulate filter regeneration period can be shortened, the amount of particulate accumulation in the diesel particulate filter is kept constant at an amount equal to or greater than a certain amount. Although deterioration in fuel efficiency can be prevented, since some particulate matter always remains in the diesel particulate filter, there is a risk that the engine output will be degraded and the technique may not always be effective.

In einem Fall, in dem eine Zwangsregeneration des Dieselpartikelfilters auf diese Weise ausgeführt wird, kann bei einer Verkürzung der Regenerationsperiode durch Erhöhen der Regenerationsgastemperatur eine Beeinträchtigung der Lebensdauer beispielsweise aufgrund von Wärmeschäden auftreten, während andererseits dann, wenn eine bestimmte Partikelmenge ohne Verbrennung belassen bleibt, um auf diese Weise die Regenerationsperiode zu verkürzen, die Motorausgangsleistung vermindert werden kann. Bei der herkömmlichen Technik ist es schwierig, den Kraftstoffnutzungsgrad durch effektives Verbrennen der Partikel zu verbessern, um auf diese Weise die Regenerationsperiode zu verkürzen, ohne dass es dabei zu einer Verminderung der Lebensdauer des Dieselpartikelfilters kommt.In a case in which a forced regeneration of the diesel particulate filter is carried out in this way, if the regeneration period is shortened by increasing the regeneration gas temperature, the service life may be impaired due to heat damage, on the other hand, if a certain amount of particulate is left without combustion by In this way, to shorten the regeneration period, the engine output can be decreased. In the conventional technique, it is difficult to improve the fuel efficiency by effectively burning the particulate matter to shorten the regeneration period without reducing the life of the diesel particulate filter.

Die DE 10 2006 009 921 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Der Partikelfilter wird bedarfsweise von den eingelagerten Partikeln regeneriert, wobei der Partikelfilter zur Regeneration durch Beeinflussung der Abgastemperatur stromaufwärts von dem Partikelfilter beheizt wird. Die Abgastemperatur wird während der Regeneration des Partikelfilters auf einen vorgegebenen Abgastemperatur-Sollwert festgelegt, der von mindestens einer Kenngröße des Partikelfilters während der Regeneration abhängt.The DE 10 2006 009 921 A1 relates to a method for operating a particle filter arranged in an exhaust gas region of an internal combustion engine and a device for performing the method. If necessary, the particle filter is regenerated from the stored particles, the particle filter being heated upstream of the particle filter for regeneration by influencing the exhaust gas temperature. During the regeneration of the particle filter, the exhaust gas temperature is set to a predetermined exhaust gas temperature setpoint value which depends on at least one parameter of the particle filter during the regeneration.

Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend geschilderten Situation erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Motorabgasemissions-Steuervorrichtung, mit der sich der Kraftstoffnutzungsgrad bzw. der Kraftstoffverbrauch verbessern lässt, wenn ein Kollektor zum Sammeln von in dem Abgas enthaltenen Partikeln einer Zwangsregeneration unterzogen wird, indem die Partikel ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer des Kollektors in effektiver Weise verbrannt werden.The present invention has been made in view of the above situation, and the object of the present invention is to provide an engine exhaust emission control device capable of improving fuel economy when a collector for collecting particulates contained in exhaust gas is subjected to a forced regeneration by removing the particles without impairment burned effectively over the lifetime of the collector.

Eine Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Motorabgasemissions-Steuervorrichtung geschaffen, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.A solution to this problem is provided according to the invention with an engine exhaust emission control device as set out in claim 1. Advantageous further developments of the invention are specified in subclaims 2 to 5.

Eine Motorabgasemissions-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt insbesondere einen Kollektor zum Sammeln von im Abgas enthaltenen Partikeln und führt einen Regenerationsvorgang zum Entfernen der in dem Kollektor angesammelten Partikel unter Verwendung eines Erhitzungsmechanismus aus. Die Motorabgasemissions-Steuervorrichtung weist Folgendes auf: eine Verminderungsraten-Bestimmungseinheit, die für die Bestimmung ausgebildet ist, ob eine Verminderungsrate der Partikel zu einem vorbestimmten Zeitintervall während des Regenerationsvorgangs gleich einem oder größer als ein Schwellenwert ist; und eine Regenerationssteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den Erhitzungsmechanismus zum Verbrennen der Partikel in Abhängigkeit von einem Bestimmungsresultat der Verminderungsraten-Bestimmungseinheit in variabler Weise zu steuern.In particular, an engine exhaust emission control device according to the present invention has a collector for collecting particulates contained in exhaust gas, and performs a regeneration process for removing particulates accumulated in the collector using a heating mechanism. The engine exhaust emission control device includes: a decrease rate determination unit configured to determine whether a decrease rate of the particulate matter at a predetermined time interval during the regeneration process is equal to or greater than a threshold value; and a regeneration control unit configured to variably control the heating mechanism for burning the particulates depending on a determination result of the decrease rate determination unit.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei der Zwangsregeneration des Kollektors zum Sammeln von in dem Abgas enthaltenen Partikeln der Kraftstoffnutzungsgrad durch effektives Verbrennen der Partikel ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer des Kollektors verbessert werden.According to the present invention, when the collector is forcibly regenerated to collect particulates contained in the exhaust gas, the fuel efficiency can be improved by effectively burning the particulates without impairing the life of the collector.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 ein Gesamtblockdiagramm eines Motors;
  • 2 ein Blockdiagramm, das sich auf eine Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerung bezieht;
  • 3 eine Ansicht zur Erläuterung einer Partikelverminderungsbestimmung bei einem jeweiligen spezifizierten Zeitintervall;
  • 4 eine Ansicht zur Erläuterung der Partikelverminderungsbestimmung innerhalb eines spezifizierten Zeitintervalls; und
  • 5 ein Flussdiagramm einer Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerungsroutine.
The invention and developments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings of an exemplary embodiment. In the drawings show:
  • 1 an overall block diagram of an engine;
  • 2 Fig. 4 is a block diagram relating to diesel particulate filter regeneration control;
  • 3 FIG. 11 is a view for explaining a particulate matter reduction determination at each specified time interval;
  • 4th a view for explaining the particulate reduction determination within a specified time interval; and
  • 5 Fig. 3 is a flowchart of a diesel particulate filter regeneration control routine.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist in den 1 bis 5 veranschaulicht.An embodiment of the present invention is described below with reference to the drawings. This embodiment is shown in 1 to 5 illustrated.

In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor, bei dem es sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Dieselmotor mit einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem handelt. Ein oberer Bereich einer Brennkammer des Motors 1 weist Öffnungen zu einem Einlassanschluss 2 und einem Auslassanschluss 3 sowie zu einem in diesen eingesetzten Injektor 4 auf, um Kraftstoff in dem Common-Rail-System, das von einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe zugeführten, unter hohem Druck stehenden Kraftstoff ansammelt, in die Brennkammer jedes Zylinders einzuspritzen. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Einlassventil, und das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Auslassventil.In 1 denotes the reference number 1 an engine, which in the present embodiment is a diesel engine with a common rail fuel injection system. An upper portion of a combustion chamber of the engine 1 has openings to an inlet port 2 and an outlet port 3 as well as an injector inserted into it 4th to inject fuel in the common rail system, which accumulates high pressure fuel supplied from a high pressure pump, not shown, into the combustion chamber of each cylinder. The reference number 5 denotes an intake valve, and the reference number 6th denotes an exhaust valve.

Eine Einlasspassage 7 ist mit einem strömungsaufwärtigen Teil des Einlassanschlusses 2 verbunden und kommuniziert mit diesem, und eine Einlasskammer 8 ist in der Einlasspassage 7 ausgebildet. Ferner ist ein Luftreiniger 9 an einem Lufteinlass der Einlasspassage 7 vorgesehen. Unmittelbar strömungsabwärts von dem Luftreiniger 9 ist ein Ansaugluftmengensensor 11 zum Erfassen einer Ansaugluftmenge eingefügt.An inlet passage 7th is with an upstream portion of the inlet port 2 connected and communicated with this, and an inlet chamber 8th is in the inlet passage 7th educated. There is also an air purifier 9 at an air inlet of the intake passage 7th intended. Immediately downstream from the air cleaner 9 is an intake air quantity sensor 11 inserted for detecting an intake air amount.

Eine Auslasspassage 10 ist mit dem strömungsabwärtigen Teil des Auslassanschlusses 3 verbunden und kommuniziert mit diesem. In der Auslasspassage 10 sind ein Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) 12 in erster Linie zum Oxidieren von Kohlenwasserstoff (HC) im Abgas durch Katalyse sowie ein Dieselpartikelfilter (DPF) 13 angeordnet, der als Kollektor zum Sammeln von Partikeln, wie etwa Ruß (Staub, Kohlenstoffstaub), löslichen organischen Anteilen (SOF) und Sulfat (SO4) in dem Abgas auf der strömungsabwärtigen Seite von dem Diesel-Oxidationskatalysator 12 dient.An outlet passage 10 is with the downstream part of the outlet port 3 connected and communicates with it. In the outlet passage 10 are a diesel oxidation catalyst (DOC) 12 primarily for oxidizing hydrocarbons (HC) in exhaust gas through catalysis and a diesel particulate filter (DPF) 13 arranged as a collector for collecting particulates such as soot (dust, carbon dust), soluble organic matter (SOF) and sulfate (SO4) in the exhaust gas on the downstream side of the diesel oxidation catalyst 12 serves.

In dem strömungsaufwärtigen und dem strömungsabwärtigen Bereich des Dieselpartikelfilters 13, der in der Auslasspassage 10 angeordnet ist, sind ein Temperatursensor 14a zum Erfassen der Einlasstemperatur des Dieselpartikelfilters 13 (der Temperatur des dem Dieselpartikelfilter 13 zugeführten Abgases) und ein Temperatursensor 14b zum Erfassen der Auslasstemperatur des Dieselpartikelfilters 13 (der Temperatur des Abgases unmittelbar strömungsabwärts von dem Dieselpartikelfilter 13) vorgesehen.In the upstream and downstream areas of the diesel particulate filter 13 that is in the exhaust passage 10 is arranged are a temperature sensor 14a for detecting the inlet temperature of the diesel particulate filter 13 (the temperature of the diesel particulate filter 13 supplied exhaust gas) and a temperature sensor 14b for detecting the outlet temperature of the diesel particulate filter 13 (the temperature of the exhaust gas immediately downstream from the diesel particulate filter 13 ) intended.

Ferner sind der strömungsaufwärtige und der strömungsabwärtige Bereich des Dieselpartikelfilters 13 mit einem Differenzdrucksensor 15 zum Erfassen einer Druckdifferenz zwischen dem Druck an dem Einlass des Dieselpartikelfilters 13 und dem Druck an dem Auslass des Dieselpartikelfilters 13 verbunden und kommunizieren mit diesem.Further, there are the upstream and downstream areas of the diesel particulate filter 13 with a differential pressure sensor 15th for sensing a pressure difference between the pressure at the inlet of the diesel particulate filter 13 and the pressure at the outlet of the diesel particulate filter 13 connected and communicate with it.

Der Diesel-Oxidationskatalysator 12 ist z.B. durch Anordnen von Edelmetall, wie z.B. Platin und Palladium, Metalloxid, wie z.B. Aluminiumoxid, oder dergleichen auf einer Oberfläche eines Keramikträgers gebildet, der aus einem Cordierit-Wabenstrukturkörper oder dergleichen gebildet ist. Ferner ist der Dieselpartikelfilter 13 beispielsweise dadurch gebildet, dass wärmebeständiges Keramikmaterial, wie z.B. Cordierit, mit einer Wabenstruktur ausgebildet wird, bei der eine Anzahl von Zellen, die als Gaskanäle dienen, und Einlässe oder Auslässe dieser Zellen abwechselnd dicht verschlossen sind. Wenn Abgas in den Dieselpartikelfilter 13 strömt, werden die in dem Abgas enthaltenden Partikel gesammelt, wobei sich diese nach und nach anhäufen, während das Abgas im Verlauf der Passage durch poröse Trennwände des Dieselpartikelfilters 13 strömungsabwärts strömt.The diesel oxidation catalyst 12 is formed, for example, by arranging noble metal such as platinum and palladium, metal oxide such as alumina, or the like on a surface of a ceramic substrate made of a cordierite honeycomb structural body or the like. In addition, there is the diesel particulate filter 13 For example, formed by forming a heat-resistant ceramic material such as cordierite with a honeycomb structure in which a number of cells serving as gas channels and inlets or outlets of these cells are alternately sealed. When exhaust gas in the diesel particulate filter 13 flows, the particulates contained in the exhaust gas are collected, and they gradually accumulate, while the exhaust gas in the course of the passage through porous partition walls of the diesel particulate filter 13 flows downstream.

Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 50 eine Motorsteuereinheit (ECU) zum elektronischen Steuern der Maschine 1; die ECU ist in erster Linie gebildet aus einem Mikrocomputer, der einen CPU, einen ROM, einen RAM, eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle oder dergleichen beinhaltet, sowie weiteren Komponenten, die periphere Schaltungen, wie z.B. einen A/D-Wandler, einen Zeitgeber, einen Zähler, verschiedene Logikschaltungen oder dergleichen beinhalten.Furthermore, the reference number denotes 50 an engine control unit (ECU) for electronically controlling the engine 1 ; the ECU is primarily composed of a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface or the like, and other components including peripheral circuits such as an A / D converter Include a timer, a counter, various logic circuits, or the like.

Der ECU 50 werden Erfassungssignale von den jeweiligen Sensoren 11, 14a, 14b und 15 zugeführt. Ferner werden der ECU auch ein Signal, das eine von einem Kurbelwinkelsensor 16 erfasste Motordrehzahl anzeigt, ein Signal, das ein von einem Gaspedal-Öffnungsausmaßsensor 17 erfasstes Gaspedal-Öffnungsausmaß anzeigt, sowie Signale von weiteren nicht dargestellten Sensoren zugeführt.The ECU 50 become detection signals from the respective sensors 11 , 14a , 14b and 15th fed. Further, the ECU also receives a signal that is one from a crank angle sensor 16 detected engine speed, a signal received from an accelerator opening amount sensor 17th Indicates detected accelerator opening extent, as well as signals from other sensors, not shown, supplied.

Weiterhin ist die ECU 50 mit einem bordeigenen Netzwerk (nicht gezeigt) unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls verbunden, bei dem es sich z.B. um CAN (Controller Area Network) handelt, und tauscht verschiedenartige Information durch Senden und Empfangen von Daten zu und von anderen ECUs aus, die mit dem bordeigenen Netzwerk verbunden sind und bei denen es sich z.B. um eine Getriebe-ECU zum Steuern eines Getriebes und eine Brems-ECU zum Steuern einer Bremse handelt. Furthermore, the ECU 50 is connected to an on-board network (not shown) using a communication protocol such as CAN (Controller Area Network) and exchanges various kinds of information by sending and receiving data to and from other ECUs associated with the on-board network and which are, for example, a transmission ECU for controlling a transmission and a brake ECU for controlling a brake.

Die ECU 50 berechnet die Kraftstoff-Einspritzmenge, den Einspritzzeitpunkt oder dergleichen auf der Basis der Signale von den verschiedenartigen Sensoren, die Motorbetriebsbedingungen erfassen, sowie auf der Basis der verschiedenen, über das bordeigene Netzwerk eingegebenen Steuerinformation und steuert den Betrieb des Motors 1. Bei dieser Motorsteuerung bestimmt die ECU 50 während einer normalen Fahrt in Abhängigkeit von der Motordrehzahl auf der Basis des Signals von dem Kurbelwinkelsensor 16 und einer Last auf der Basis des Signals von dem Gaspedal-Öffnungsausmaßsensor 17 die Kraftstoff-Einspritzmenge und den Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt unter Bezugnahme auf ein Kennfeld oder dergleichen und steuert den Einspritzvorgang von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff von dem Injektor 4 in dem Muster eines mehrstufigen Einspritzvorgangs vor und nach dem oberen Kolben-Totpunkt in einer Kombination z.B. von Voreinspritzvorgängen und Haupteinspritzvorgängen, um dadurch die Verbrennung zu stabilisieren und Abgasemissionen zu reduzieren.The ECU 50 calculates the fuel injection amount, injection timing, or the like based on the signals from the various sensors that detect engine operating conditions and the various control information input via the on-board network, and controls the operation of the engine 1 . With this engine control the ECU determines 50 during normal driving depending on the engine speed on the basis of the signal from the crank angle sensor 16 and a load based on the signal from the accelerator opening amount sensor 17th the fuel injection amount and the fuel injection timing with reference to a map or the like, and controls the injection operation of high pressure fuel from the injector 4th in the pattern of a multi-stage injection process before and after the piston top dead center in a combination, for example, of pre-injection processes and main injection processes, in order to stabilize the combustion and reduce exhaust emissions.

Ferner führt die ECU 50 einen Regenerationsvorgang zum Regenerieren des Dieselpartikelfilters 13 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt parallel zu der normalen Motorsteuerung aus. Bei dem Regenerationsvorgang des Dieselpartikelfilters 13 handelt es sich um einen Prozess zum Regenerieren eines Filters durch gezieltes Abführen von Gas, das nicht vollständig verbrannte Komponenten enthält, von dem Motor unter Verbrennung (Oxidation) dieser Komponenten mit dem Diesel-Oxidationskatalysator 12 und Verbrennung der in dem Dieselpartikelfilter 13 angesammelten Partikel unter Verwendung der durch die Verbrennung erzeugten Wärme.The ECU also performs 50 a regeneration process for regenerating the diesel particulate filter 13 at a predetermined time in parallel with the normal engine control. During the regeneration process of the diesel particulate filter 13 it is a process for regenerating a filter through the targeted removal of gas that contains incompletely burned components from the engine with combustion (oxidation) of these components with the diesel oxidation catalytic converter 12 and burning the in the diesel particulate filter 13 accumulated particles using the heat generated by the combustion.

In dem Regenerationsvorgang wird die Arbeitsweise auf einen Zwangsregenerations-Betriebsmodus verlagert, der sich von einem normalen Betrieb unterscheidet, um eine verzögerte Injektion in einem mehrstufigen Injektionsvorgang auszuführen, wie z.B. eine Verzögerung der Haupteinspritzung zu einem Zeitpunkt vor und nach dem oberen Totpunkt oder einer Nacheinspritzung in der Nähe des unteren Totpunkts des Kolbens, wobei auf diese Weise die Temperatur des dem Dieselpartikelfilter 13 zugeführten Abgases (Regenerationsgas) erhöht wird und die in dem Dieselpartikelfilter 13 gesammelten und akkumulierten Partikel verbrannt und entfernt werden.In the regeneration process, the operation is shifted to a forced regeneration operating mode, which differs from normal operation, in order to carry out a delayed injection in a multi-stage injection process, such as delaying the main injection at a point in time before and after top dead center or a post-injection in close to bottom dead center of the piston, in this way the temperature of the diesel particulate filter 13 supplied exhaust gas (regeneration gas) is increased and in the diesel particulate filter 13 collected and accumulated particulates are burned and removed.

Aus diesem Grund beinhaltet die ECU 50 als Funktion jeder Einheit, die zu dem Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang in Beziehung steht, eine Partikelakkumulationsraten-Schätzeinheit 51, eine Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuereinheit 52 und eine Partikelverminderungsraten-Bestimmungseinheit 53, wie dies in 2 gezeigt ist.For this reason, the ECU includes 50 as a function of each unit related to the diesel particulate filter regeneration process, a particulate accumulation rate estimation unit 51 , a diesel particulate filter regeneration control unit 52 and a particulate reduction rate determining unit 53 like this in 2 is shown.

Die ECU 50 schätzt eine Partikelakkumulationsrate Y in dem Dieselpartikelfilter 13 und startet einen Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang, wenn die geschätzte Partikelakkumulationsrate Y größer wird als ein vorbestimmter Referenzwert. Nach dem Starten des Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgangs stellt die ECU 50 einen Verminderungszustand der Partikelakkumulationsrate Y zu jedem spezifizierten Zeitintervall fest und steuert den Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang auf der Basis davon, ob das Verminderungsausmaß der Partikelakkumulationsrate Y gleich einem oder größer als ein Schwellenwert ist.The ECU 50 estimates a particulate accumulation rate Y in the diesel particulate filter 13 and starts a diesel particulate filter regeneration process when the estimated particulate accumulation rate Y becomes greater than a predetermined reference value. After starting the diesel particulate filter regeneration process, the ECU sets 50 sets a decreased state of the particulate accumulation rate Y every specified time interval, and controls the diesel particulate filter regeneration operation based on whether the decrease degree of Particle accumulation rate Y is equal to or greater than a threshold value.

Insbesondere schätzt die Partikelakkumulationsraten-Schätzeinheit 51 die Partikelakkumulationsrate Y auf der Basis eines Motorbetriebszustands, einer Druckdifferenz zwischen der strömungsaufwärtigen Seite und der strömungsabwärtigen Seite des Dieselpartikelfilters 13, einer Abgastemperatur oder dergleichen. Beispielsweise wird ein Kennfeld von Partikelabführungsmengen auf der Basis von Motordrehzahlen und Kraftstoffeinspritzmengen auf der Basis von Experimenten oder Simulationen vorab erzeugt, und die Partikelakkumulationsraten-Schätzeinheit 51 kann die Partikelakkumulationsrate in Abhängigkeit von diesem Kennfeld schätzen.In particular, the particulate accumulation rate estimation unit estimates 51 the particulate accumulation rate Y based on an engine operating condition, a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the diesel particulate filter 13 , an exhaust gas temperature or the like. For example, a map of particulate discharge amounts based on engine speeds and fuel injection amounts based on experiments or simulations is generated in advance, and the particulate accumulation rate estimation unit 51 can estimate the particle accumulation rate depending on this map.

Oder aber der Differenzdrucksensor 15 erfasst eine Druckdifferenz zwischen dem Druck an dem Einlass und dem Druck an dem Auslass des Dieselpartikelfilters 13, und die Partikelakkumulationsraten-Schätzeinheit 51 kann die Partikelakkumulationsrate in Abhängigkeit von der Druckdifferenz schätzen.Or the differential pressure sensor 15th detects a pressure difference between the pressure at the inlet and the pressure at the outlet of the diesel particulate filter 13 , and the particulate accumulation rate estimation unit 51 can estimate the particle accumulation rate as a function of the pressure difference.

Wenn die Partikelakkumulationsrate auf der Basis einer Austrittstemperatur geschätzt wird, kann aufgrund der Tatsache, dass sich eine Wärmekapazität des Dieselpartikelfilters 13 entsprechend der Partikelakkumulationsmenge verändert, die Partikelakkumulationsrate durch Prüfen des Ausmaßes des Anstiegs der Abgastemperatur geschätzt werden. Mit anderen Worten, es ist im Hinblick auf den Dieselpartikelfilter 13 bei geringer Partikelakkumulationsmenge die Wärmekapazität ebenfalls relativ gering, so dass die Temperatur durch das eingebrachte Abgas relativ früh erhöht wird.If the particulate accumulation rate is estimated on the basis of an outlet temperature, due to the fact that there is a heat capacity of the diesel particulate filter 13 is changed according to the particulate accumulation amount, the particulate accumulation rate can be estimated by checking the amount of increase in the exhaust gas temperature. In other words, it is with regard to the diesel particulate filter 13 with a small amount of particle accumulation, the heat capacity is also relatively low, so that the temperature is increased relatively early by the exhaust gas introduced.

Wenn dagegen die Partikelakkumulationsmenge groß wird, steigt auch die Wärmekapazität des Dieselpartikelfilters 13, und der durch das eingebrachte Abgas verursachte Temperaturanstieg wird relativ langsam. Da der Anstieg der Temperatur in dem Dieselpartikelfilter 13 sich in der Austrittstemperatur an dem Auslass des Dieselpartikelfilters 13 widerspiegelt, wird die Austrittstemperatur an dem Auslass des Dieselpartikelfilters 13 von dem Temperatursensor 14b erfasst, um daraus die Austrittstemperatur-Anstiegsrate θv zu ermitteln; auf der Basis dieser Rate kann die Partikelakkumulationsrate geschätzt werden.On the other hand, when the particulate accumulation amount becomes large, the heat capacity of the diesel particulate filter also increases 13 , and the temperature rise caused by the introduced exhaust gas becomes relatively slow. Because the rise in temperature in the diesel particulate filter 13 in the outlet temperature at the outlet of the diesel particulate filter 13 reflects the outlet temperature at the outlet of the diesel particulate filter 13 from the temperature sensor 14b detected to determine the exit temperature rise rate θv therefrom; on the basis of this rate, the rate of particle accumulation can be estimated.

Wie z.B. in der nachfolgenden Gleichung (1) veranschaulicht ist, wird zum Eliminieren des Einflusses einer anderen Wärmekapazität als der Wärmekapazität der akkumulierten Partikel, d.h. die Wärmekapazität ausschließlich des Dieselpartikelfilters 13, eine Differenz zwischen einer Austrittstemperatur-Anstiegsrate θv0 in einem Fall, in dem die Partikelakkumulationsrate Null beträgt (nach dem Ende des Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgangs) und einem während des Betriebs erfassten Austrittstemperatur-Anstiegsratenmaximalwert θvmax ermittelt, und ein Umwandlungskoeffizient k wird mit der ermittelten Differenz multipliziert, um daraus die Partikelakkumulationsrate Y zu erhalten. Y = k × ( θ v 0 θ vmax )

Figure DE102009056844B4_0001
For example, as illustrated in the following equation (1), in order to eliminate the influence of a heat capacity other than the heat capacity of the accumulated particulates, that is, the heat capacity excluding the diesel particulate filter 13 , a difference between an exit temperature rise rate θv0 in a case where the particulate accumulation rate is zero (after the end of the diesel particulate filter regeneration process) and an exit temperature rise rate maximum value θvmax detected during operation, and a conversion coefficient k is multiplied by the obtained difference to obtain the particle accumulation rate Y therefrom. Y = k × ( θ v 0 - θ vmax )
Figure DE102009056844B4_0001

Hierbei handelt es sich bei dem Umwandlungskoeffizienten k um einen Koeffizienten zum Umwandeln der Differenz in den Austrittstemperatur-Anstiegsraten in eine Partikelakkumulationsmenge, die anhand eines Kennfeldes auf der Basis der Motordrehzahlen und der Gaspedalöffnungsausmaße und dergleichen ermittelt wird. Der Umwandlungskoeffizient k ist derart vorgegeben, dass er mit zunehmender Motordrehzahl und zunehmendem Gaspedalöffnungsausmaß größer ist.Here, the conversion coefficient k is a coefficient for converting the difference in the exit temperature rise rates into an amount of particulate accumulation obtained from a map based on the engine speeds and the accelerator opening amounts and the like. The conversion coefficient k is set to be larger as the engine speed increases and the accelerator opening amount increases.

Die vorstehend beschriebenen Partikelakkumulationsraten-Schätzvorgänge können unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander verwendet werden. Die Partikelakkumulationsraten-Schätzeinheit 51 vergleicht die geschätzte Partikelakkumulationsrate Y mit einem vorbestimmten Referenzwert und gibt das Vergleichsresultat an die Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuereinheit 52 ab.The above-described particulate accumulation rate estimating processes can be used independently or in combination with each other. The particle accumulation rate estimation unit 51 compares the estimated particulate accumulation rate Y with a predetermined reference value and outputs the comparison result to the diesel particulate filter regeneration control unit 52 from.

Wenn die Partikelakkumulationsrate Y größer wird als der Referenzwert, erhöht die Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuereinheit 52 die Temperatur des dem Dieselpartikelfilter 13 zugeführten Abgases (Regenerationsgas) auf einen höheren Wert als im normalen Betrieb unter Verwendung der Verzögerung der Haupteinspritzung, der Nacheinspritzung oder dergleichen und startet den Regenerationsvorgang zum Verbrennen der in dem Dieselpartikelfilter 13 akkumulierten Partikel und somit zum Regenerieren des Filters. Wenn die Partikelakkumulationsrate Y dann im wesentlichen den Wert Null erreicht hat, beendet die Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuereinheit 52 den Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang.When the particulate accumulation rate Y becomes larger than the reference value, the diesel particulate filter regeneration control unit increases 52 the temperature of the diesel particulate filter 13 supplied exhaust gas (regeneration gas) to a value higher than that in the normal operation using the delay of the main injection, the post injection or the like, and starts the regeneration process for burning the in the diesel particulate filter 13 accumulated particles and thus to regenerate the filter. When the particulate accumulation rate Y has then substantially reached zero, the diesel particulate filter regeneration control unit ends 52 the diesel particulate filter regeneration process.

Zu Beginn des Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgangs wird ein Ausgangswert einer gesteuerten Variablen (wie z.B. ein Verzögerungsbetrag der Haupteinspritzung und eine Kraftstoffeinspritzmenge der Nacheinspritzung), die bei der Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerung an den Injektor 4 abgegeben wird, von einem für den Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang bereitgestellten Kennfeld für gesteuerte Variable vorgegeben, und zwar separat von einem Kennfeld für gesteuerte Variable für den normalen Betrieb.At the start of the DPF regeneration process, an output value of a controlled variable (such as a delay amount of the main injection and a fuel injection amount of the post injection) applied in the DPF regeneration control is sent to the injector 4th is given by a map provided for the diesel particulate filter regeneration process for controlled variables, separately from a map for controlled variables for normal operation.

Mit anderen Worten, es wird dann, wenn die Partikelakkumulationsrate Y größer wird als der Referenzwert, und die Feststellung getroffen wird, den Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang zu starten, von dem Kennfeld für den normalen Betrieb auf das Kennfeld für den Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang umgeschaltet, und dadurch wird die gesteuerte Ausgangsvariable unter Verwendung des Kennfeldes für den Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang auf der Basis der Motordrehzahl und der Motorlast vorgegeben.In other words, it becomes when the particulate accumulation rate Y becomes larger than that Reference value, and the determination is made to start the diesel particulate filter regeneration process, switched from the map for the normal operation to the map for the diesel particulate filter regeneration process, and thereby the controlled output variable using the map for the diesel particulate filter regeneration process on the basis the engine speed and the engine load.

Der Wert der gesteuerten Variablen, der in dem Kennfeld für den Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang gespeichert ist, wird dabei vorab unter Berücksichtigung der Kapazitätseigenschaften des Dieselpartikelfilters 13 oder dergleichen auf der Basis von Simulationen oder Experimenten derart vorgegeben, dass die Abgastemperatur an dem Einlass des Dieselpartikelfilters 13 eine vorbestimmte Temperatur annimmt, die für den Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang bevorzugt ist.The value of the controlled variable, which is stored in the map for the diesel particulate filter regeneration process, is determined in advance, taking into account the capacity properties of the diesel particulate filter 13 or the like is predetermined on the basis of simulations or experiments in such a way that the exhaust gas temperature at the inlet of the diesel particulate filter 13 assumes a predetermined temperature which is preferred for the diesel particulate filter regeneration process.

Während des Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgangs stellt die Partikelverminderungsraten-Bestimmungseinheit 53 eine Rate fest, mit der die Partikelakkumulationsrate Y im Verlauf des Partikelverbrennungsvorgangs mittels Hochtemperatur-Regenerationsgas (Partikelverminderungsrate ΔY) zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt geringer wird.During the diesel particulate filter regeneration process, the particulate reduction rate determining unit 53 sets a rate at which the particulate accumulation rate Y becomes lower every predetermined time in the course of the particulate combustion process by means of high-temperature regeneration gas (particulate reduction rate ΔY).

Wenn gemäß dem Bestimmungsresultat von der Partikelverminderungsraten-Bestimmungseinheit 53 die Partikelverminderungsrate ΔY niedrig ist, erhöht die Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuereinheit 52 die Temperatur des Regenerationsgases innerhalb eines Bereichs, der gleich einer oder geringer als eine maximale Steuertemperatur ist, die zum Vermeiden von Wärmebeschädigung des Dieselpartikelfilter 13 vorgegeben ist, und gibt die gesteuerte Variable der Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerung zum Steigern der Verbrennung der Partikel vor.When according to the determination result by the particulate reduction rate determination unit 53 the particulate matter reduction rate ΔY is low, the diesel particulate filter regeneration control unit increases 52 the temperature of the regeneration gas within a range equal to or less than a maximum control temperature, which is to avoid heat damage to the diesel particulate filter 13 is predetermined, and specifies the controlled variable of the diesel particulate filter regeneration control for increasing the combustion of the particulates.

Die Partikelverminderungsraten-Bestimmungseinheit 53 stellt die Partikelverminderungsrate ΔY in Bezug auf die Partikelakkumulationsrate Y zu jedem vorbestimmten Zeitintervall fest. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Feststellung der Partikelverminderungsrate ΔY in zwei Stufen ausgeführt: in einem ersten Zeitintervall T1 sowie einem zweiten Zeitintervall T2, das kürzer ist als das erste Zeitintervall T1.The particulate reduction rate determining unit 53 determines the particulate reduction rate ΔY with respect to the particulate accumulation rate Y at every predetermined time interval. According to the present exemplary embodiment, the determination of the particle reduction rate ΔY is carried out in two stages: in a first time interval T1 and a second time interval T2, which is shorter than the first time interval T1.

Bei der Bestimmung in dem ersten Zeitintervall T1 überwacht in der in 2 dargestellten Weise die Partikelverminderungsraten-Bestimmungseinheit 53 eine Differenz zwischen einer vorherigen Partikelakkumulationsrate Yt-1 und einer aktuellen Partikelakkumulationsrate Yt als Partikelverminderungsrate ΔY zu jedem ersten Zeitintervall T1 (z.B. 20 s) und stellt fest, ob die Partikelverminderungsrate ΔY gleich oder größer ist als ein erster Schwellenwert a1 oder nicht.When determining in the first time interval T1 monitored in the in 2 The particle reduction rate determination unit 53 shows a difference between a previous particle accumulation rate Yt-1 and a current particle accumulation rate Yt as the particle reduction rate ΔY at every first time interval T1 (e.g. 20 s) and determines whether the particle reduction rate ΔY is equal to or greater than a first threshold value a1 or not.

Bei dem Schwellenwert a1 handelt es sich um einen Bestimmungswert, der für die Bestimmung verwendet wird, ob der Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang einem bestimmten Steuerziel folgend ausgeführt wird und die in dem Dieselpartikelfilter 13 akkumulierten Partikel um einen geplanten Vorgabebetrag vermindert werden, wobei dieser Schwellenwert auf der Basis von Experimenten oder Simulationen in Abhängigkeit von dem Motortyp und der Spezifikation des Dieselpartikelfilters 13 vorab vorgegeben wird.The threshold value a1 is a determination value that is used for determining whether the diesel particulate filter regeneration process is carried out following a certain control target and that in the diesel particulate filter 13 accumulated particles can be reduced by a planned default amount, this threshold value being based on experiments or simulations depending on the engine type and the specification of the diesel particulate filter 13 is specified in advance.

Wenn das Bestimmungsresultat in dem ersten Zeitintervall T1 anzeigt, dass ΔY ≥ a1 gilt, wird die Feststellung getroffen, dass die Menge an Partikeln in dem Dieselpartikelfilter 13 erfolgreich reduziert wird, und die Regenerationssteuerung wird fortgesetzt.When the determination result in the first time interval T1 indicates that ΔY a1, it is determined that the amount of particulate matter in the diesel particulate filter is made 13 is successfully reduced and regeneration control continues.

Wenn dagegen in der in 3 dargestellten Weise das Resultat anzeigt, dass ΔY < a1 gilt, wenn mit anderen Worten die Partikelverminderungsrate des Dieselpartikelfilters 13 geringer ist als ein Sollwert, so wird die Zieltemperatur des Regenerationsgases erhöht, um die Partikelverbrennung zu steigern. Beispielsweise wird in Bezug auf die gesteuerte Variable der Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerung ein Korrekturwert, der zum Anheben der Temperatur an dem Einlass des Dieselpartikelfilters 13 um ein vorbestimmtes Temperaturausmaß erforderlich ist, vorab auf der Basis von Experimenten und Simulationen vorgegeben, und die anhand des Korrekturwertes korrigierte gesteuerte Variable wird zum Ausführen von Kraftstoffinjektionen (Haupteinspritzvorgänge und Nacheinspritzvorgänge) verwendet. Um hierbei eine rasche Veränderung in der Temperatur an dem Einlass des Dieselpartikelfilters 13 zu verhindern, ist es bevorzugt, die gesteuerte Variable allmählich in den korrigierten Wert zu ändern.If, on the other hand, in the in 3 The result shown indicates that ΔY <a1 when, in other words, the particulate reduction rate of the diesel particulate filter 13 is less than a target value, the target temperature of the regeneration gas is increased in order to increase the particle combustion. For example, with respect to the controlled variable of the diesel particulate filter regeneration control, a correction value is used to raise the temperature at the inlet of the diesel particulate filter 13 by a predetermined amount of temperature is predetermined on the basis of experiments and simulations, and the controlled variable corrected from the correction value is used to carry out fuel injections (main injections and post-injections). In order to achieve a rapid change in the temperature at the inlet of the diesel particulate filter 13 To prevent this, it is preferable to gradually change the controlled variable to the corrected value.

Nach der Korrektur der gesteuerten Variablen wird festgestellt, ob die Partikelverminderungsrate ΔY, die zu jedem Zeitintervall T2 überwacht wird, das kürzer ist als das erste Zeitintervall T1, gleich oder größer ist als ein zweiter Schwellenwert a2. Für die Partikelverminderungsrate ΔY, die in dem zweiten Zeitintervall T2 festgestellt wird, wird die Differenz zwischen der vorherigen Partikelverminderungsrate Yt-1 und der aktuellen Partikelverminderungsrate Yt oder ein durch einen Glättungsvorgang oder einen Mittelungsvorgang der jeweiligen Differenzen erzielter Wert verwendet.After correcting the controlled variable, it is determined whether the particulate reduction rate ΔY monitored at each time interval T2, which is shorter than the first time interval T1, is equal to or greater than a second threshold value a2. For the particle reduction rate ΔY determined in the second time interval T2, the difference between the previous particle reduction rate Yt-1 and the current particle reduction rate Yt or a value obtained by a smoothing process or an averaging process of the respective differences is used.

Der zweite Schwellenwert a2 ist ein Bestimmungswert zum Vermeiden eines Risikos von Schäden aufgrund einer raschen Verbrennung von Partikeln in dem Dieselpartikelfilter 13, wobei der zweite Schwellenwert a2 größer als der erste Schwellenwert a1 vorgegeben ist (a2 > a1). Wenn ΔY ≥ a2 ist, wird daher die gesteuerte Variable der Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerung auf den Ausgangswert zurückgesetzt, um die Anhebung der Regenerationsgastemperatur zu stoppen und Beschädigung des Dieselpartikelfilters 13 zu verhindern.The second threshold value a2 is a determination value for avoiding a risk of damage due to rapid combustion of particulates in the diesel particulate filter 13 , the second threshold a2 being greater than the first Threshold value a1 is given (a2> a1). Therefore, when ΔY a2, the controlled variable of the diesel particulate filter regeneration control is reset to the initial value to stop the increase in the regeneration gas temperature and damage the diesel particulate filter 13 to prevent.

Wenn andererseits ΔY < a2 ist und das Risiko einer Beschädigung des Dieselpartikelfilters 13 gering ist, wird die zu jedem ersten Zeitintervall T1 überwachte Partikelverminderungsrate ΔY wiederum mit dem Schwellenwert a1 verglichen. Wenn ΔY < a1 ist und die Partikel noch nicht ausreichend verbrannt sind, wird die gesteuerte Variable zusätzlich korrigiert, um die Regenerationsgastemperatur weiter anzuheben.On the other hand, if ΔY <a2 and the risk of damaging the diesel particulate filter 13 is low, the particle reduction rate ΔY monitored at each first time interval T1 is again compared with the threshold value a1. If ΔY <a1 and the particles have not yet been sufficiently burned, the controlled variable is additionally corrected in order to further increase the regeneration gas temperature.

Diese Serie von Vorgängen wird wiederholt ausgeführt, bis ΔY ≥ a1 ist und die Partikelverbrennung ausreichend gesteigert ist, solange ΔY < a2 ist und kein Risiko einer Beschädigung des Dieselpartikelfilters 13 besteht. Dabei kann die zusätzliche Korrektur für die gesteuerte Variable geringer vorgegeben werden als die erste Korrektur, und nachfolgende zusätzliche Korrekturen können stufenweise kleiner vorgegeben werden.This series of operations is carried out repeatedly until ΔY a1 and the particulate combustion is increased sufficiently as long as ΔY <a2 and there is no risk of damage to the diesel particulate filter 13 consists. The additional correction for the controlled variable can be specified smaller than the first correction, and subsequent additional corrections can be specified smaller in steps.

Da mit dieser Konfiguration das Verbrennen und Entfernen der in dem Dieselpartikelfilter 13 akkumulierten Partikel ohne exzessive Erhöhung der Regenerationsgastemperatur in effizienter Weise ausgeführt werden kann, lässt sich eine Verbesserung des Kraftstoffnutzungsgrades unter Umgehung einer Verlängerung der Regenerationsperiode erzielen, während gleichzeitig eine Verringerung der Lebensdauer des Dieselpartikelfilters 13 aufgrund von Wärmebeschädigung vermieden werden kann.As with this configuration, the burning and removal of the in the diesel particulate filter 13 accumulated particulate matter can be efficiently carried out without excessively increasing the regeneration gas temperature, an improvement in the fuel efficiency can be achieved while avoiding an extension of the regeneration period while reducing the life of the diesel particulate filter 13 can be avoided due to heat damage.

Die Partikelverminderungsbestimmung in dem ersten Zeitintervall T1 und die Partikelverminderungsbestimmung in dem zweiten Zeitintervall T2 können zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder zum gleichen Zeitpunkt erfolgen. Mit anderen Worten, es kann das Partikelverminderungs-Bestimmungsresultat in dem ersten Zeitintervall T1 zur Verlagerung zu der Partikelverminderungsbestimmung in dem zweiten Zeitintervall T2 verwendet werden oder die Partikelverminderungsbestimmung in dem zweiten Zeitintervall T2 kann konstant ausgeführt werden, und die Partikelverminderungsbestimmung in dem ersten Zeitintervall T1 kann als Resultat der Aggregation der Bestimmungsresultate in dem zweiten Zeitintervall T2 erfolgen.The particulate matter reduction determination in the first time interval T1 and the particulate matter reduction determination in the second time interval T2 can take place at different times or at the same time. In other words, the particulate matter reduction determination result in the first time interval T1 can be shifted to the particulate matter reduction determination in the second time interval T2 or the particulate reduction determination in the second time interval T2 can be carried out constantly, and the particulate matter reduction determination in the first time interval T1 can be carried out as a result of the aggregation of the determination results in the second time interval T2 respectively.

Im Folgenden wird ein Programmablauf bei der vorstehend beschriebenen Dieselpartikelfilter-Regeneration unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm gemäß 5 erläutert. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass 5 eine Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerroutine veranschaulicht, die beim Starten des Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgangs ausgeführt wird.In the following, a program flow for the diesel particulate filter regeneration described above is described with reference to a flowchart in FIG 5 explained. It should be noted that 5 illustrates a diesel particulate filter regeneration control routine executed upon starting the diesel particulate filter regeneration process.

Bei dieser Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerroutine wird zuerst in einem ersten Schritt S1 überprüft, ob die aktuelle Partikelakkumulationsrate im Vergleich zu einer vorherigen Partikelakkumulationsrate zu einem früheren spezifizierten Zeitpunkt vermindert ist. Genauer gesagt, es wird unter Verwendung des ersten Zeitintervalls T1 als spezifiziertes Zeitintervall die Partikelverminderungsrate ΔY berechnet, indem die aktuelle Partikelakkumulationsrate Yt von der vorherigen Partikelakkumulationsrate Yt-1 zu einem früheren Zeitintervall subtrahiert wird und festgestellt wird, ob die Partikelverminderungsrate ΔY gleich oder größer ist als der erste Schwellenwert a1.This diesel particulate filter regeneration control routine is first in a first step S1 checks whether the current particle accumulation rate is reduced compared to a previous particle accumulation rate at an earlier specified point in time. More specifically, using the first time interval T1 as the specified time interval, the particulate reduction rate ΔY is calculated by subtracting the current particulate accumulation rate Yt from the previous particulate accumulation rate Yt-1 at an earlier time interval and determining whether the particulate reduction rate ΔY is equal to or greater than the first threshold a1.

Wenn als Ergebnis die Partikelakkumulationsrate ΔY gleich oder größer ist als der Schwellenwert a1, wird die Feststellung getroffen, dass die Dieselpartikelfilter-Regeneration erfolgreich nach Plan fortschreitet, so dass der Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang in einem Schritt S7 fortgesetzt wird. Wenn andererseits die Partikelverminderungsrate ΔY den ersten Schwellenwert a1 nicht erreicht hat, fährt der Prozess von dem Schritt S1 mit einem Schritt S2 fort, und es wird festgestellt, ob die von dem Temperatursensor 14a erfasste aktuelle Dieselpartikelfilter-Einlasstemperatur gleich oder geringer ist als die maximale Grenztemperatur zum Schützen des Dieselpartikelfilters 13.As a result, when the particulate accumulation rate ΔY is equal to or greater than the threshold value a1, it is determined that the diesel particulate filter regeneration is progressing successfully according to the schedule, so that the diesel particulate filter regeneration process is carried out in one step S7 is continued. On the other hand, when the particulate matter reduction rate ΔY has not reached the first threshold value a1, the process goes from step S1 with one step S2 continues, and it is determined whether that of the temperature sensor 14a detected current diesel particulate filter inlet temperature is equal to or lower than the maximum limit temperature for protecting the diesel particulate filter 13 .

Wenn als Ergebnis die aktuelle Dieselpartikelfilter-Einlasstemperatur höher ist als die maximale Grenztemperatur, wird die gesteuerte Variable in einem Schritt S3 unverändert beibehalten, und der Dieselpartikelfilter-Regenerationsvorgang wird in dem Schritt S7 fortgesetzt. Andererseits wird in einem Schritt S2, wenn eine aktuell vorgegebene Dieselpartikelfilter-Solleinlasstemperatur gleich oder geringer ist als die maximale Grenztemperatur, der Vorgang von dem Schritt S2 mit einem Schritt S4 fortgesetzt, und in dem Schritt S4 sowie nachfolgenden Schritten wird die gesteuerte Variable korrigiert, um einen Vorgang zum Umschalten auf eine Erhöhung der Regenerationsgastemperatur auszuführen.As a result, when the current diesel particulate filter inlet temperature is higher than the maximum limit temperature, the controlled variable becomes in one step S3 is maintained unchanged, and the diesel particulate filter regeneration process is performed in step S7 continued. The other hand is in one step S2 if a currently preset diesel particulate filter target inlet temperature is equal to or lower than the maximum limit temperature, the process of step S2 with one step S4 continued, and in the step S4 and subsequent steps, the controlled variable is corrected to carry out an operation for switching to an increase in the regeneration gas temperature.

Im Anschluss daran fährt der Prozess mit einem Schritt S5 fort, das Ausmaß der Verminderung bei den Partikelakkumulationsraten bei jedem zweiten Zeitintervall T2 wird überwacht, und es wird festgestellt, ob es sich herausgestellt hat, dass die Partikelverminderungsrate ΔY gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert a2 sowie gleich oder größer ist als ein spezifizierter Wert.The process then proceeds in one step S5 continued, the extent of the decrease in particulate accumulation rates every other time interval T2 is monitored, and it is determined whether the particulate matter reduction rate ΔY is found to be equal to or greater than the second threshold value a2 and equal to or greater than a specified value.

Wenn ΔY < a2 ist, wird in dem Schritt S5 festgestellt, dass kein Risiko einer Beschädigung aufgrund einer raschen Verbrennung der Partikel während eines Anstiegs in der Regenerationsgastemperatur besteht, und der Prozess kehrt zu Schritt S1 zurück, um einen Vorgang in Abhängigkeit von der größenmäßigen Beziehung zwischen der Partikelverminderungsrate ΔY und dem ersten Schwellenwert a1 auszuführen, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.If ΔY <a2, in the step S5 determined that there is no risk of damage due to rapid combustion of the particulates during an increase in the regeneration gas temperature, and the process returns to step S1 to perform an operation depending on the magnitude relationship between the particulate reduction rate ΔY and the first threshold value a1, as described above.

Wenn eine bevorzugte Partikelverminderungsrate zu dem ersten Zeitintervall T1 als Ergebnis dieser Prozesse nicht erreicht wird, so wird die gesteuerte Variable innerhalb eines Bereichs zusätzlich korrigiert, der gleich oder geringer ist als die maximale Grenztemperatur zum Erhöhen der Regenerationsgastemperatur, so dass die Verbrennung der in dem Dieselpartikelfilter 13 akkumulierten Partikel gesteigert werden kann.If a preferred particulate matter reduction rate is not achieved at the first time interval T1 as a result of these processes, the controlled variable is additionally corrected within a range that is equal to or less than the maximum limit temperature for increasing the regeneration gas temperature, so that the combustion of the in the diesel particulate filter 13 accumulated particles can be increased.

Wenn dagegen in dem Schritt S5 die Relation ΔY ≥ a2 gilt, fährt der Prozess von dem Schritt S5 mit einem Schritt S6 fort, und die gesteuerte Variable der Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerung wird auf eine Ausgangseinstellung zurückgesetzt, wobei der Prozess anschließend zu dem Schritt S1 zurückkehrt. Durch Ändern der gesteuerten Variable des Dieselpartikelfilter-Regenerationssteuerung in den Ausgangswert, wird der Anstieg der Regenerationsgastemperatur gestoppt, so dass Schäden an dem Dieselpartikelfilter 13 aufgrund einer raschen Verbrennung von Partikeln verhindert werden kann.If on the other hand in the step S5 the relation ΔY ≥ a2 holds, the process proceeds from the step S5 with one step S6 and the diesel particulate filter regeneration control controlled variable is reset to an initial setting, the process then going to step S1 returns. By changing the controlled variable of the diesel particulate filter regeneration control to the initial value, the increase in the regeneration gas temperature is stopped, causing damage to the diesel particulate filter 13 can be prevented due to rapid combustion of particles.

Wenn nach den vorstehend beschriebenen Prozessen die Regeneration in dem Schritt S7 fortgesetzt wird, so wird in einem Schritt S8 festgestellt, ob die Partikelakkumulationsrate gleich oder geringer wird als ein abschließender Bestimmungswert, der für die Bestimmung verwendet werden kann, dass die in dem Dieselpartikelfilter 13 verbliebenen Partikelkomponenten nahezu Null betragen.If after the processes described above, the regeneration in step S7 continues, it is done in one step S8 determines whether the particulate accumulation rate becomes equal to or less than a final determination value that can be used for determining that that in the diesel particulate filter 13 remaining particle components are almost zero.

Wenn die Partikelakkumulationsrate Y immer noch höher ist als der abschließende Bestimmungswert, kehrt der Prozess dann zu dem Schritt S1 zurück, um die vorstehend erläuterten Vorgänge fortzusetzen. Wenn die Partikelakkumulationsrate Y gleich oder geringer ist als der abschließende Bestimmungswert, ist der Partikelregenerationsvorgang abgeschlossen, und die Betriebsroutine kehrt zu dem normalen Betrieb zurück.If the particulate accumulation rate Y is still higher than the final determination value, then the process returns to the step S1 to continue the operations outlined above. When the particulate accumulation rate Y is equal to or less than the final determination value, the particulate regeneration process is completed and the operational routine returns to the normal operation.

Da gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel während des Regenerationsvorgangs des Dieselpartikelfilters 13 die gesteuerte Variable für den Regenerationsvorgang zum Verbrennen und Entfernen von Partikeln in Bestimmung der Partikelverminderungsrate korrigiert wird, können die Regenerationsgastemperatur und die Regenerationsprozessperiode in angemessener und effizienter Weise geregelt werden.Since, according to the present exemplary embodiment, during the regeneration process of the diesel particulate filter 13 the controlled variable for the regeneration process for burning and removing particulates is corrected in determining the particulate reduction rate, the regeneration gas temperature and the regeneration process period can be appropriately and efficiently controlled.

Mit dieser Konfiguration lässt sich in effektiver Weise eine Partikelsammelleistung aufrechterhalten, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Lebensdauer des Dieselpartikelfilters 13 oder zu einer Verminderung der Motorausgangsleistung kommt; außerdem lässt sich auch der Kraftstoffverbrauch verbessern.With this configuration, it is possible to effectively maintain a particulate collection performance without impairing the service life of the diesel particulate filter 13 or there is a decrease in engine output; fuel consumption can also be improved.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel ist anhand eines Dieselmotors als Motor erläutert worden; jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei anderen Motoren Anwendung finden, die Abgas mit darin enthaltenen Partikeln nutzen, wie z.B. einem Benzinmotor vom Typ mit Zylindereinspritzung.The above embodiment has been explained using a diesel engine as the engine; however, the present invention may find application in other engines that utilize exhaust gas with particulate matter therein, such as a cylinder injection type gasoline engine.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Motorengine
22
EinlassanschlussInlet connection
33
AuslassanschlussOutlet connection
44th
InjektorInjector
55
EinlassventilInlet valve
66th
Auslassventiloutlet valve
77th
EinlasspassageInlet passage
88th
EinlasskammerInlet chamber
99
Luftreinigerair cleaner
1010
AuslasspassageOutlet passage
1111
AnsaugluftmengensensorIntake air quantity sensor
1212
DieseloxidationskatalysatorDiesel oxidation catalyst
1313
DieselpartikelfilterDiesel particulate filter
14a, 14b14a, 14b
TemperatursensorenTemperature sensors
1515th
DifferenzdrucksensorDifferential pressure sensor
1616
KurbelwinkelsensorCrank angle sensor
1717th
Gaspedal-ÖffnungsausmaßsensorAccelerator opening amount sensor
5050
Motorsteuereinheit (ECU)Engine control unit (ECU)
5151
Partikelakkumulationsraten-SchätzeinheitParticle Accumulation Rate Estimation Unit
5252
Dieselpartikelfilter-RegenerationssteuereinheitDiesel particulate filter regeneration control unit
5353
Partikelverminderungsraten-BestimmungseinheitParticle reduction rate determining unit

Claims (5)

Motorabgasemissions-Steuervorrichtung, die einen Kollektor zum Sammeln von im Abgas enthaltenen Partikeln aufweist und einen Regenerationsvorgang zum Entfernen der in dem Kollektor angesammelten Partikel unter Verwendung eines Erhitzungsmechanismus ausführt, wobei die Motorabgasemissions-Steuervorrichtung Folgendes aufweist: eine Verminderungsraten-Bestimmungseinheit (53), die für die Bestimmung ausgebildet ist, ob eine Verminderungsrate (ΔY) der Partikel zu einem vorbestimmten Zeitintervall (T1, T2) während des Regenerationsvorgangs gleich einem oder größer als ein Schwellenwert (a1, a2) ist; und eine Regenerationssteuereinheit (52), die dazu ausgebildet ist, den Erhitzungsmechanismus zum Verbrennen der Partikel in Abhängigkeit von einem Bestimmungsresultat der Verminderungsraten-Bestimmungseinheit (53) in variabler Weise zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Verminderungsraten-Bestimmungseinheit (53) eine Bestimmung der Verminderungsrate (ΔY) in Bezug auf den zweiten Schwellenwert (a2) zu einem Zeitintervall (T2) ausführt, das kürzer ist als ein Zeitintervall (T1) für die Bestimmung der Verminderungsrate (ΔY) in Bezug auf den ersten Schwellenwert (a1).An engine exhaust emission control device comprising a collector for collecting particulates contained in the exhaust gas and a regeneration process for removing the particulates accumulated in the collector using a A heating mechanism, the engine exhaust emission control device comprising: a decrease rate determining unit (53) configured to determine whether a decrease rate (ΔY) of the particulates at a predetermined time interval (T1, T2) during the regeneration process is equal to or greater than one as a threshold value (a1, a2); and a regeneration control unit (52) configured to variably control the heating mechanism for burning the particulates depending on a determination result of the reduction rate determination unit (53), characterized in that the reduction rate determination unit (53) is a determination of the Reduction rate (ΔY) with respect to the second threshold value (a2) at a time interval (T2) which is shorter than a time interval (T1) for the determination of the decrease rate (ΔY) with respect to the first threshold value (a1). Motorabgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feststellung, dass die Verminderungsrate (ΔY) gleich oder größer ist als der erste Schwellenwert (a1), die Regenerationssteuereinheit (52) den Regenerationsvorgang ohne Veränderung der Steuerung des Erhitzungsmechanismus fortsetzt.Engine exhaust emission control device according to Claim 1 characterized in that upon determining that the decrease rate (ΔY) is equal to or greater than the first threshold value (a1), the regeneration control unit (52) continues the regeneration process without changing the control of the heating mechanism. Motorabgasemissions-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Verminderungsrate (ΔY) geringer ist als der erste Schwellenwert (a1), die Regenerationssteuereinheit (52) den Erhitzungsmechanismus derart steuert, dass die Temperatur erhöht wird.Engine exhaust emission control device according to Claim 1 or 2 characterized in that when the decreasing rate (ΔY) is less than the first threshold value (a1), the regeneration control unit (52) controls the heating mechanism so that the temperature is increased. Motorabgasemissions-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feststellung, dass die Verminderungsrate (ΔY) gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert (a2), die Regenerationssteuereinheit (52) die Erhitzungssteuerung des Erhitzungsmechanismus stoppt.An engine exhaust emission control device according to any one of Claims 1 to 3 characterized in that upon determining that the decrease rate (ΔY) is equal to or greater than the second threshold value (a2), the regeneration control unit (52) stops the heating control of the heating mechanism. Motorabgasemissions-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Erhitzungssteuerung des Erhitzungsmechanismus durch eine Verzögerungssteuerung eines Haupteinspritzzeitpunkts oder einer Nacheinspritzsteuerung nach dem Haupteinspritzvorgang in einem mehrstufigen Injektionsvorgang ausgeführt wird.An engine exhaust emission control device according to any one of Claims 1 to 4th wherein the heating control of the heating mechanism is carried out by delay control of main injection timing or post injection control after the main injection process in a multi-stage injection process.
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