DE102007000001A1

DE102007000001A1 - Verfahren zur Erfassung einer übermäßigen Verbrennung

Info

Publication number: DE102007000001A1
Application number: DE102007000001A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Kariya Higuchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2007-09-06
Also published as: CN101000022A; US20070157610A1; US7478553B2; CN101000022B; JP2007182849A; JP4622864B2

Abstract

In einem Verfahren zur Erfassung einer übermäßigen Verbrennung während eines Regenerationsprozesses, in dem Partikel, die in einem in einem Abgaskanal (80) einer Dieselbrennkraftmaschine (8) angeordneten Partikelfilter (1) akkumuliert werden, zur Regeneration des Partikelfilters (1) verbrannt und entfernt werden, wird eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas des Abgaskanals (80) stromabwärts des Partikelfilters (1) in vorbestimmten Zeitintervallen nach Start des Regenerationsprozesses gemessen und wird bestimmt, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, indem bestimmt wird, ob die Sauerstoffkonzentration, die durch Messen der Sauerstoffkonzentration gemessen wird, sich mit einer vorbestimmten Tendenz verringert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer übermäßigen Verbrennung (übermäßigen Verbrennungszustands) während eines Regenerationsprozesses eines Partikelfilters, das in einem Abgaskanal einer Dieselbrennkraftmaschine angeordnet ist.
Abgas einer Dieselbrennkraftmaschine weist Partikel auf, die Abgaspartikel aus hauptsächlich Kohlenstoff sind. Die Partikel verursachen schwarzen Rauch bzw. Ruß in dem Abgas. Somit ist ein Abgasreinigungsgerät vorgesehen, in dem ein keramischer Wabenpartikelfilter in einem Abgaskanal der Dieselbrennkraftmaschine vorgesehen ist, um die Partikel mit dem Filter zu sammeln.
Das Filter des Abgasreinigungsgeräts wird im Verlaufe der Zeit mit daran anhaftenden Partikeln verstopft. Als Ergebnis steigt der Druck in dem Abgaskanal an, wodurch die Maschinenausgangsleistung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verschlechtert wird.

Daher wurde ein Verfahren zur automatischen Erfassung des Verstopfens des Filters vorgeschlagen, um das Filter durch Verbrennen der gesammelten Partikel zu regenerieren.

Ein Verfahren zur Bereitstellung eines Verbrennungszustands (Verfahren zum Brennen der Partikel) weist beispielsweise Bereitstellen eines Ansaugluftdrosselklappenventils stromaufwärts der Brennkraftmaschine auf. In diesem Verfahren wird die Ansaugluft verringert, um die Abgastemperatur der Brennkraftmaschine zu erhöhen, wodurch die Partikel verbrannt werden. Außerdem umfasst ein anderes Verfahren zur Bereitstellung des Brennzustands Mischen des Abgases mit unverbrannten Gasen derart, dass das Kohlenwasserstoff (HC) in den unverbrannten Gasen mit einem Oxidationskatalysator reagiert, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Auf diese Weise werden die Partikel verbrannt (vergleiche die ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-207830).

Wenn die gesammelten Partikel verbrannt und entfernt werden, steigt die Temperatur in dem Filter aufgrund des Verbrennens an. Zu diesem Zeitpunkt kann der Filter schmelzen und beschädigt werden, wenn beispielsweise die Partikel teilweise in dem Filter akkumuliert sind, so dass ein übermäßiges Verbrennen verursacht wird. Somit wurde zum Verhindern eines Beschädigens des Filters aufgrund der übermäßigen Verbrennung ein Verfahren zur Bestimmung angewandt, ob ein übermäßiges Verbrennen (übermäßiger Brennzustand) auftritt, indem die Abgastemperatur stromabwärts des Filters überwacht wird.

Jedoch zeichnet sich die Temperatur dadurch aus, dass sie eine relativ große Zeitkonstante hat, so dass es eine Verzögerung gibt, bevor die Abgastemperatur eine Änderung des Verbrennzustands der Partikel angibt. Das heißt, dass, selbst wenn die übermäßige Verbrennung aufgrund des Regenerationsprozesses auftritt, es eine gewisse Zeitdauer dauert, bevor die Änderung der Abgastemperatur erfasst wird. Somit kann es sein, dass der Regenerationsprozess übermäßig für länger als eine notwendige Zeitdauer fortgesetzt wird, und dass das Risiko zum Schmelzen und Beschädigen des Filters aufgrund der übermäßigen Verbrennung erhöht wird.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Nachteile gemacht. Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Erfassungsverfahren zur genaueren Erfassung einer übermäßigen Verbrennung (übermäßigen Brennens) während eines Regenerationsprozesses eines Partikelfilters anzugeben.

Zum Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erfassung einer übermäßigen Verbrennung während eines Regenerationsprozesses angegeben, bei dem Partikel, die in einem in einem Abgaskanal einer Dieselbrennkraftmaschine angeordneten Partikelfilter akkumuliert werden, zur Regeneration des Partikelfilters verbrannt und entfernt werden. Entsprechend diesem Verfahren wird eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas in dem Abgaskanal stromabwärts des Partikelfilters in vorbestimmten Zeitintervallen nach Start des Regenerationsprozesses gemessen. Durch Bestimmung, ob die Sauerstoffkonzentration, die durch Messen der Sauerstoffkonzentration gemessen wird, mit einer vorbestimmten Tendenz sich verringert, wird bestimmt, ob die übermäßige Verbrennung auftritt.

Die Erfindung wird zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen anhand der nachstehenden Beschreibung, den beigefügten Patentansprüchen und den beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Abgasreinigungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Darstellung eines Luftkraftstoffverhältnissensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 ein Diagramm einer Charakteristik des Luftkraftstoffverhältnissensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
4 ein Diagramm, das einen Trend einer Sauerstoffkonzentration in jedem Ereignis während eines normalen Regenerationsprozesses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt,
5 ein Diagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Tendenz in der Verringerung der Sauerstoffkonzentration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
6 ein Flussdiagramm, das eine Bestimmungsprozedur zur Bestimmung einer übermäßigen Verbrennung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt,
7 ein Diagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines Endes des Regenerationsprozesses gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
8 ein Flussdiagramm einer Bestimmungsprozedur zur Bestimmung des Endes des Regenerationsprozesses gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
9 ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Endes des Regenerationsprozesses gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, und
10 ein Flussdiagramm, das eine Bestimmungsprozedur zu Bestimmung des Endes des Regenerationsprozesses gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein Verfahren zur Erfassung einer übermäßigen Verbrennung (eines übermäßiges Verbrennungszustands) während eines Regenerationsprozesses eines Partikelfilters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
In dem vorliegenden Erfassungsverfahren zur Erfassung der übermäßigen Verbrennung während des Regenerationsprozesses des Partikelfilters erfasst das Erfassungsverfahren den übermäßigen Verbrennungszustand während des Regenerationsprozesses, die in einem in einem Abgaskanal 80 einer Dieselbrennkraftmaschine 8 angeordneten Partikelfilter 1 akkumuliert (gesammelt) werden, verbrannt und entfernt werden, wie es in 1 gezeigt ist.
Das vorstehend beschriebene Erfassungsverfahren weist einen Messschritt zum Messen von Sauerstoffkonzentrationen und einen Bestimmungsschritt zur Bestimmung der übermäßigen Verbrennung auf. In dem Messschritt wird die Sauerstoffkonzentration des Abgases in dem Abgaskanal 80 stromabwärts des Partikelfilters 1 in vorbestimmten Zeitintervallen nach Start des Regenerationsprozesses gemessen. In dem Bestimmungsschritt wird bestimmt, ob die in einem Schritt gemessene Sauerstoffkonzentration sich mit einer vorbestimmten Tendenz verringert. Diese Schritte sind nachstehend ausführlich beschrieben.
Das Abgasreinigungsgerät 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist eine Maschinensteuerungseinheit (ECU) 7 und das Partikelfilter 1 auf, das in dem Abgaskanal 80 der Dieselbrennkraftmaschine 8 vorgesehen ist, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Der Regenerationsprozess des Partikelfilters 1 wird unter Verwendung einer Funktion der ECU 7 durchgeführt. Die ECU 7 ist ausgelegt, verschiedene Betriebsdaten D1 bis D4, wie es in 1 gezeigt ist, zu empfangen, wie einen Ausgang aus einem (nicht gezeigten) Anhebungsdrucksensor (Boost-Drucksensor), einen Ausgang aus einem (nicht gezeigten) Ansaug- bzw. Einlassluftströmungssensor, eine Maschinendrehzahl und eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen, um verschiedene Steuerungen durchzuführen.
Ein Umgehungskanal 815 ist zwischen einem Ansaug- bzw. Einlasskanal 81 und dem Abgaskanal 80 der Dieselbrennkraftmaschine vorgesehen, um diese miteinander zu verbinden, und der Umgehungskanal 815 ist mit einem Abgasrückführungsventil (Abgasrezirkulationsventil, EGR-Ventil) 83 zur Zurückführung (Rezirkulation) des Abgases ausgerüstet. Außerdem ist der Einlasskanal 81 mit einem Einlass- bzw. Ansaugventil 85 versehen. Das EGR-Ventil 83 und das Einlassventil 85 sind beide derart ausgelegt, dass sie durch ECU 7 gesteuert werden.
Außerdem weist die Dieselbrennkraftmaschine 8 eine Einspritzvorrichtung (Injektor) auf, die beispielsweise mit einer Pumpe 61 und einem Common-Rail (gemeinsame Leitung) 62 durch Kraftstoffkanäle 631 und 632 verbunden ist. Dabei werden die Pumpe 61 und das Common-Rail 62 ebenfalls durch die ECU 7 gesteuert.
Weiterhin ist ein Abgastemperatursensor 51 in einem Abgaskanal 801 vorgesehen, der stromaufwärts des Partikelfilters 1 vorgesehen ist, um die Temperatur des Abgases zu messen. Außerdem ist ein weiterer Abgastemperatursensor 52 in einem Abgaskanal 802 angeordnet, der stromabwärts des Partikelfilters 1 angeordnet ist, um ebenfalls die Temperatur des Abgases zu messen. Ein Luftkraftstoffverhältnissensor (A/F-Sensor) 4 ist in dem Abgaskanal 802 stromabwärts des Partikelfilters 1 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration des Abgases vorgesehen. Dann werden die von den Abgastemperatursensoren 51 und 52 sowie dem A/F-Sensor erfassten Erfassungswerte in diesem Aufbau der ECU 7 zugeführt.
Der A/F-Sensor 4 ist ein geschichteter A/F-Sensor, der ursprünglich zur Berechnung eines Luftkraftstoffverhältnisses (A/F-Werts) derart gedacht ist, dass die ECU 7 eine Steuerung zur Verbesserung des Abgasverhaltens auf der Grundlage des A/F-Werts durchführt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der A/F-Sensor zur Erfassung der Sauerstoffkonzentrationen in dem Verfahren zur Erfassung der übermäßigen Verbrennung während des Regenerationsprozesses des Partikelfilters verwendet. Außerdem kann der A/F-Sensor die Sauerstoffkonzentration in dem Luftkraftstoffgemisch irgendeines Luftkraftstoffverhältnisses erfassen (das nicht auf die Sauerstoffkonzentration in dem Luftkraftstoffgemisch eines sogenannten stöchiometrischen Zustands begrenzt ist). Somit kann die Erfassungsgenauigkeit weiter verbessert werden.
Eine schematische Darstellung des A/F-Sensors ist in 2 gezeigt. Der A/F-Sensor wird im wesentlichen bei etwa 770°C aktiviert und gibt den A/F-Wert mit einem besseren Genauigkeitsgrad aus. Das heißt, es ist wichtig, die Temperatur eines Sensorelements 41 des A/F-Sensors 4 anzuheben, um die Temperatur auf um 770°C zu halten. Um dieses zu erzielen, weist der A/F-Sensor 4 eine Heizung 42 in einer Sensoreinheit 410 auf. Somit kann aufgrund der Wärmeerzeugung der Heizung 42 die Temperatur des Sensorelements 41 angehoben werden und auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden. Außerdem wird der A/F-Sensor 4 durch einen Mikrocomputer 45, der einen Berechnungsprozess durchführt, und einem analogen IC 46 sowie einer Heizungssteuerungsimpulsbreitenmodulation (PWM) 47 gesteuert.
3 zeigt die Beziehung zwischen einer Temperatur a1 und einer Impedanz a2 des Sensorelements 41 des A/F-Sensors 4. Die horizontale Achse in 3 gibt die Zeit an, und die vertikale Achse gibt die Temperatur und die Impedanz an.
Wie es in 3 gezeigt ist, entsprechen die Temperatur a1 und die Impedanz a2 des Sensorelements 41 einander (d. h., es gibt eine eins-zu-eins Entsprechung). Somit kann die Temperatur a1 des Sensorelements 41 durch Berechnung und Steuerung der Impedanz a2 gesteuert werden. Außerdem ist das Sensorelement 41 ausgelegt, eine hochgenaue Ausgabe in einem Regelungsbereich b2 durchzuführen, der einen Temperaturerhöhungsbereich b2 überschreitet.
4 zeigt eine Konzeptdarstellung der Änderung der Sauerstoffkonzentration und der Temperatur des Abgases stromabwärts des Partikelfilters 1 in einer normalen Bedingung, in der der Partikelfilter 1 normal regeneriert wird. In 4 gibt die horizontale Achse die Zeit (Sekunden) an, und gibt die vertikale Achse die Sauerstoffkonzentration (%) und die Abgastemperatur (°C) stromabwärts des Partikelfilters 1 an. Die Sauerstoffkonzentration ist als eine Linie c1 aufgetragen, und die Abgastemperatur ist als eine Linie c2 aufgetragen. Punkte P1 bis P4 geben jeweils einen Zeitpunkt an, zu dem sich jeweils ein Ereignis ändert.
Ein Intervall zwischen dem Punkt P1 und dem Punkt P2 gibt ein Intervall an, in dem eine Nacheinspritzung (Post-Injektion) durchgeführt wird, um den Regenerationsprozess vorzubereiten. Dabei wird in der Nacheinspritzung unverbranntes Gas in einem Abgassystem eingelassen. Somit kann der Regenerationsprozess zuverlässig gestartet werden.
Ein Intervall zwischen dem Punkt P2 und dem Punkt P3 gibt ein Intervall an, in dem ein innerhalb des Partikelfilters 1 getragener Katalysator aktiviert wird.
Ein Intervall zwischen dem Punkt P3 und dem Punkt P4 gibt ein Intervall an, in dem die in dem Partikelfilter 1 akkumulierten Partikel aufgrund der Katalysatoraktivität (katalytischen Aktivität) verbrannt werden, so dass der Filter 1 regeneriert wird.
Die übermäßige Verbrennung tritt beispielsweise lediglich in diesem Intervall zwischen dem Punkt P3 und dem Punkt P4 auf. In diesem Fall verringert sich die Sauerstoffkonzentration schnell.
Die Änderung der Sauerstoffkonzentration ändert sich aufgrund unterschiedlicher Gründe in unterschiedlichen Intervallen. Beispielsweise ändert sich in dem Intervall zwischen den Punkten P1 und P2 die Konzentration mit der Änderung der Menge des eingelassenen unverbrannten Gases aufgrund der vorstehend beschriebenen Nacheinspritzung. In dem Intervall zwischen den Punkten P2 und P3 ändert sich die Konzentration aufgrund einer Reaktion zwischen dem Oxidationskatalysator in dem Partikelfilter 1 und dem Kohlenwasserstoff (HC) des unverbrannten Gases. In dem Intervall zwischen den Punkten P3 und P4 ändert sich die Konzentration aufgrund des Verbrennens der Partikel. Änderungsraten der Sauerstoffkonzentration in diesen Intervallen für jede Dieselbrennkraftmaschine können empirisch berechnet werden. In der normalen Bedingung, in der Partikel normal verbrannt werden, ist es möglich, auf der Grundlage einer Änderungskurve der empirischen Sauerstoffkonzentration und einer tatsächlichen Änderung (Ist-Änderung) der Sauerstoffkonzentration in Erfahrung zu bringen, um welches Ereignis (Intervall) es sich handelt.
5 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung eines Verfahrens zur Erfassung des übermäßigen Verbrennungszustands (Schritt zur Bestimmung einer übermäßigen Verbrennung) auf der Grundlage der Änderungsrate der Sauerstoffkonzentration, während Partikel verbrannt werden.
Zunächst wird ein Sauerstoffkonzentrationsmessungsschritt durchgeführt, um die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas stromabwärts des Partikelfilters 1 zu vorbestimmten Intervallen Δt unter Verwendung des vorstehend beschriebenen A/F-Sensors zu messen. Der Bestimmungsschritt zur Bestimmung der übermäßigen Verbrennung auf der Grundlage der gemessenen Sauerstoffkonzentration ist als ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Beispielsweise wird gemäß 5 erwartet, dass die Sauerstoffkonzentration von einem vorhergehend gemessenen Wert D₁₁ sich auf einen erwarteten Wert auf einer Änderungskurve d1 ändert. Außerdem ist ein zulässiger Änderungsbereich der Sauerstoffkonzentration, die sich von dem gemessenen Wert D₁₁ ändert, durch einen zulässigen Bereich S1 gezeigt. Wenn ein nachfolgender gemessener Wert D₂₁ innerhalb des zulässigen Bereichs s1 liegt, wird bestimmt, dass die Sauerstoffkonzentration sich mit einer geeigneten (vorbestimmten) Tendenz innerhalb eines angenommenen Bereichs verringert. Wenn jedoch der gemessene Wert D₂₂ von einem entsprechenden zulässigen Bereich s2 abweicht, wird bestimmt, dass die Sauerstoffkonzentration sich mit einer anormalen Tendenz verringert, die sich außerhalb des angenommenen Bereichs befindet. Selbst in diesem Fall wird, falls ein weiterer nachfolgender Messwert innerhalb eines entsprechenden zulässigen Bereichs s3 liegt, bestimmt, dass die Sauerstoffkonzentration sich mit der geeigneten Tendenz verringert. Dann wird die Anzahl der Fälle, in denen sich die Sauerstoffkonzentration mit der anormalen Tendenz verringert, die außerhalb des vorstehend beschriebenen zulässigen Bereichs liegt, gezählt. Wenn die Anzahl der Fälle eine vorbestimmte Anzahl (vorbestimmte Häufigkeit) überschreitet, wird bestimmt, dass der übermäßige Verbrennungszustand auftritt.
Dabei ist es zur Begrenzung einer irrtümlichen Bestimmung vorzuziehen, dass der in 5 gezeigte Bestimmungsprozess lediglich in einer Zeitdauer zwischen den Punkten P3 und P4 gemäß 4 ausgeführt wird, in der die Partikel verbrannt werden. Somit wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vor Ausführung des vorstehend beschriebenen Schritts zur Bestimmung einer übermäßigen Verbrennung ein weiterer Bestimmungsschritt S15 zur Bestimmung des Starts der Partikelverbrennung (PM-Verbrennung) durchgeführt, wie es in 6 gezeigt ist.
Der Bestimmungsschritt S15 für den Start der PM-Verbrennung weist beispielsweise die folgenden Verfahren auf. Gemäß einem Verfahrensbeispiel wird der Start der PM-Verbrennung auf der Grundlage einer verstrichenen Zeit seit dem Punkt P1 bestimmt, zu dem der Regenerationsprozess startet. Gemäß einem anderen Verfahrensbeispiel wird nach Start des Regenerationsprozesses der Start der PM-Verbrennung auf der Grundlage davon bestimmt, ob die in dem vorstehend beschriebenen Sauerstoffkonzentrationsmessungsschritt gemessene Sauerstoffkonzentration niedriger als eine vorbestimmte Referenzkonzentration nach Start des Regenerationsprozesses ist oder nicht. Dabei entspricht die vorbestimmte Referenzkonzentration beispielsweise einem Wert um K₁ in 4.
Für eine vorbestimmte Zeit unmittelbar nach dem Start des Regenerationsprozesses ist es wahrscheinlich, dass sich die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas stromabwärts des Partikelfilters 1 derart verringert, dass sie niedriger als vor dem Start des Regenerationsprozesses ist, selbst obwohl die übermäßige Verbrennung nicht auftritt. Somit kann durch Durchführung des Schritts zur Bestimmung der übermäßigen Verbrennung lediglich dann, nachdem der Regenerationsprozess in einem normalen Verbrennungszustand läuft, eine genauere Bestimmung erzielt werden.
Der normale Verbrennungszustand kann auf der Grundlage nicht nur der Zeit, sondern ebenfalls auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration bestimmt werden. In beiden Fällen kann eine genauere Bestimmung erzielt werden.
6 zeigt ein Flussdiagramm der hauptsächlichen Schritte des Verfahrens zur Bestimmung der übermäßigen Verbrennung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Wie es in 6 gezeigt ist, beginnt nach Durchführung des (nicht gezeigten) Sauerstoffkonzentrationsmessungsschritts eine Steuerung mit Schritt S101, der ein Startpunkt ist. Dann wird der Bestimmungsschritt S15 zur Bestimmung des Starts der PM-Verbrennung durchgeführt. In diesem Bestimmungsschritt S15 wird, wenn bestimmt wird, dass die PM-Verbrennung nicht gestartet hat, die Steuerung mit dem Endschritt S191 zur Beendigung des Prozesses fortgesetzt. Wenn bestimmt wird, dass die PM-Verbrennung gestartet hat, wird die Änderungsrate der gemessenen Sauerstoffkonzentration (Änderungsrate von einem vorhergehend gemessenen Wert zu einem gegenwärtig gemessenen Wert der Sauerstoffkonzentration) als eine Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate |Δλ/Δt| in Schritt S201 berechnet, der ein Unterbestimmungsschritt ist. In Schritt S201 wird ebenfalls bestimmt, ob die berechnete Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate |Δλ/Δt| gleich oder größer als ein Verringerungsreferenzwert Kslope ist.
Wenn in Schritt S201 bestimmt wird, dass die Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate |Δλ/Δt| niedriger als der Verringerungsreferenzwert Kslope ist, geht die Steuerung zu einem Endschritt S192 zur Beendigung des Prozesses weiter. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass die Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate |Δλ/Δt| gleich oder größer als der Verringerungsreferenzwert Kslope ist, wird die Steuerung mit einem Zählschritt S202 fortgesetzt, in dem Eins zu einem Anormalverringerungszähler CNT addiert wird, der in einem Zähler (einer Zählvorrichtung) gespeichert ist.
Danach wird die Steuerung mit einem Zählbestimmungsschritt S203 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob der Anormalverringerungszähler CNT gleich oder größer als ein Referenzzählwert Kcnt ist. Wenn in Schritt S203 bestimmt wird, dass der Anormalverringerungszähler CNT niedriger als der Referenzzählwert Kcnt ist, wird die Steuerung mit einem Endschritt S193 zur Beendigung des Prozesses fortgesetzt. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass der Anormalverringerungszählwert CNT gleich oder größer als der Referenzzählwert Kcnt ist, wird die Steuerung mit einem Anormalerkennungsschritt S194 fortgesetzt, in dem der übermäßige Verbrennungszustand erkannt wird. Dann wird die Steuerung mit einem erforderlichen Schritt fortgesetzt.
Somit entsprechen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel alle Schritte von dem Unterbestimmungsschritt S201 bis zu dem Anormalitätserkennungsschritt S194 den vorstehend beschriebenen Schritt zur Bestimmung einer übermäßigen Verbrennung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird, wenn öfter als mit der vorbestimmten Häufigkeit aufeinanderfolgend bestimmt wird, das die Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate |Δλ/Δt| gleich oder größer als der Verringerungsreferenzwert Kslope ist (wenn häufiger als mit einer vorbestimmten Häufigkeit Kcnt aufeinanderfolgend bestimmt wird, dass die Sauerstoffkonzentration sich mit der Sauerstoffkonzentrationsrate |Δλ/Δt| verringert, die gleich oder größer als ein Verringerungsreferenzwert Kslope ist), wird bestimmt, dass die übermäßige Verbrennung auftritt. Auf diese Weise kann eine genaue Bestimmung ohne eine fehlerhafte Messung erzielt werden.
Gleichermaßen wird in dem Verfahren zur Erfassung der übermäßigen Verbrennung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der vorstehend beschriebene Schritt zur Bestimmung der übermäßigen Verbrennung nach Durchführung des Sauerstoffkonzentrationsmessungsschritts durchgeführt. Dabei reflektiert die Sauerstoffkonzentration direkt den Verbrennungszustand der Partikel während des Regenerationsprozesses. Somit ist es durch Bestimmung der Tendenz der Verringerung der Sauerstoffkonzentration möglich, zu bestimmen, ob die übermäßige Verbrennung auftritt oder nicht. Daher ist es möglich, im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall, in dem der übermäßige Verbrennungszustand auf der Grundlage der Abgastemperatur bestimmt wird, den übermäßigen Verbrennungszustand früher und genauer zu bestimmen.
Somit kann die Verwendung dieses Verfahrens zur Erfassung der übermäßigen Verbrennung das Leistungsvermögen und die Haltbarkeit des Abgasreinigungsgeräts der Dieselbrennkraftmaschine verbessern und kann eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit während des Regenerationsprozesses begrenzen.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt die vorbestimmte Tendenz der Verringerung der Sauerstoffkonzentration nicht nur an, dass die Sauerstoffkonzentration sich verringert, sondern gibt ebenfalls einen Übergangszustand des übermäßigen Verbrennungszustands an (reflektiert es). Diese vorbestimmte Tendenz kann empirisch durch Untersuchen des Verhaltens der Sauerstoffkonzentration in dem übermäßigen Verbrennungszustand berechnet werden. Ein Bestimmungsverfahren zur Bestimmung der Tendenz der Verringerung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt, sondern es können alternative Verfahren angewandt werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate zur Bestimmung der Tendenz der Verringerung der Sauerstoffkonzentration verwendet. Daher kann der Bestimmungsreferenzwert vereinfacht werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Änderung Δλ von einem vorhergehend gemessenen Wert zu einem gegenwärtig gemessenen Wert der Sauerstoffkonzentration durch ein Messintervall Δt zur Berechnung der Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate |Δλ/Δt| dividiert. Dabei sind Δλ und Δt in 5 gezeigt. Jedoch kann die Änderungsrate lediglich durch Δλ ausgedrückt werden, und kann durch alternative ähnliche Wege ausgedrückt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben. Ähnliche Komponenten und Schritte gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die ähnlich zu denjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, sind durch dieselben Bezugszeichen angegeben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der vorstehend beschriebene Schritt zur Bestimmung einer übermäßigen Verbrennung ebenfalls ausgeführt. Zusätzlich zu dem Schritt zur Bestimmung einer übermäßigen Verbrennung wird ein weiterer Bestimmungsschritt S3 zur Bestimmung eines Endes der Regeneration ohne die übermäßige Verbrennung durchgeführt. In diesem Fall wird in dem Schritt zur Bestimmung einer übermäßigen Verbrennung bestimmt, dass der Regenerationsprozess in einer Bedingung endet, in der der übermäßige Verbrennungszustand nicht auftritt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Bestimmungsschritt S3 nach dem Ende der Schritte S192 und S193 ausgeführt, wenn bestimmt wird, dass die übermäßige Verbrennung nicht auftritt.
Die Steuerung des Bestimmungsschritts S3 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beginnt mit einem Startschritt S301, wie es in 8 gezeigt ist. Eine Änderungskurve d3 beruht auf gemessenen Sauerstoffkonzentrationswerten (beispielsweise D₃₁ bis D₃₃), die in dem Sauerstoffkonzentrationsmessungsschritt gemessen worden sind. Eine Änderungsgröße Δβ wird als eine Änderung von einem vorhergehend gemessenen Wert D₃₁ zu einem gegenwärtig gemessenen Wert D₃₂ berechnet. Ebenfalls wird eine Änderungsrate Δβ/Δt als eine Änderungsrate pro Zeiteinheit berechnet, wie es in 7 gezeigt ist. Dabei sind Δβ und Δt in 7 gezeigt.
Wie es in 8 gezeigt ist, wird in einem Unterbestimmungsschritt S301 bestimmt, ob Δβ/Δt größer oder gleich einem Erhöhungsreferenzwert Kslope2 ist. In dieser Bestimmung wird, wenn Δβ/Δt kleiner als der Erhöhungsreferenzwert Kslope2 ist, die Steuerung mit dem Endschritt S391 zur Beendigung des Prozesses fortgesetzt. Wenn bestimmt wird, dass Δβ/Δt gleich oder größer als der Erhöhungsreferenzwert Kslope2 ist, wird die Steuerung mit einem Zählschritt S302 fortgesetzt, in dem zu einem Erhöhungszählwert CNT, der in dem Zähler (der Zählvorrichtung) gespeichert ist, Eins addiert wird.
Danach wird die Steuerung mit einem Zählbestimmungsschritt S303 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob der gespeicherte Erhöhungszählwert CNT gleich oder größer als ein Referenzzählwert Kcnt ist. Wenn bestimmt wird, dass der Erhöhungszählwert CNT kleiner als der Referenzzählwert Kcnt in dem Zählbestimmungsschritt S303 ist, wird die Steuerung mit einem Endschritt S392 zur Beendigung des Prozesses fortgesetzt. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass der Erhöhungszählwert CNT gleich oder größer als der Referenzzählwert Kcnt ist, wird die Steuerung mit einem Erkennungsschritt S393 zur Erkennung eines Endes des Regenerationsprozesses fortgesetzt. Dann wird die Steuerung mit einem notwendigen Schritt fortgesetzt.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen alle Schritte von dem Unterbestimmungsschritt S301 bis zu dem Erkennungsschritt S393 dem vorstehend beschriebenen Bestimmungsschritt S3.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann bestimmt werden, dass die Regeneration des Partikelfilters 1 ohne die übermäßige Verbrennung endet, wenn häufiger als mit einer vorbestimmten Häufigkeit aufeinanderfolgend bestimmt wird, dass die Änderungsrate Δβ/Δt gleich oder größer als der Erhöhungsreferenzwert Kslope2 ist (wenn häufiger als mit einer vorbestimmten Häufigkeit Kcnt aufeinanderfolgend bestimmt wird, dass die Sauerstoffkonzentration sich mit der Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate Δβ/Δt erhöht, die gleich oder größer als ein Erhöhungsreferenzwert Kslope2 ist).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können der vorstehend beschriebene Erhöhungsreferenzwert Kslope2 und die vorbestimmte Häufigkeit, die eine Bedingung des Endes der Regeneration ohne die übermäßige Verbrennung angeben, empirisch berechnet werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, rechtzeitiger einen Fall zu bestimmen, in dem der Regenerationsprozess normal ohne die übermäßige Verbrennung endet. Auf diese Weise kann der Regenerationsprozess genauer durchgeführt werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 9 und 10 ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Ähnliche Komponenten und Schritte gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, die ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind, sind durch dieselben Bezugszeichen angegeben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bestimmungsschritt S3 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel modifiziert. Ein weiterer Bestimmungsschritt S4 zur Bestimmung des Endes der Regeneration gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet eine in 9 gezeigte Änderungskurve c1, die eine Änderung der Sauerstoffkonzentration angibt, wenn der Regenerationsprozess normal durchgeführt wird. Eine Sauerstoffkonzentration Oa an dem Punkt P2, an dem die Nacheinspritzung (Post-Injektion) endet, dient als ein Referenzwert. Wenn eine Sauerstoffkonzentration Ob, die nach der Nacheinspritzung gemessen wird, gleich oder größer als die Referenzsauerstoffkonzentration Oa erneut wird, wird bestimmt, dass der Regenerationsprozess endet.
Das heißt, dass, wie es in 10 gezeigt ist, der Bestimmungsschritt S4 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Startschritt S400 beginnt. In dem Bestimmungsschritt S401 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Sauerstoffkonzentration Ob gleich oder größer als die vorstehend beschriebene Referenzsauerstoffkonzentration Oa ist. Wenn bestimmt wird, dass die Sauerstoffkonzentration Ob niedriger als die vorstehend beschriebene Referenzsauerstoffkonzentration Oa ist, wird die Steuerung mit dem Endschritt S491 zur Beendigung des Prozesses fortgesetzt. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass die Sauerstoffkonzentration Ob gleich oder größer als die vorstehend beschriebene Referenzsauerstoffkonzentration Oa ist, wird die Steuerung mit einem Erkennungsschritt S492 zur Erkennung des Endes der Regeneration fortgesetzt. Dann wird die Steuerung mit einem notwendigen Schritt fortgesetzt.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls möglich, den Fall rechtzeitiger zu bestimmen, zu dem der Regenerationsprozess ohne die übermäßige Verbrennung normal endet. Somit kann der Regenerationsprozess genauer durchgeführt werden.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann klar. Die Erfindung in ihren breiteren Bedeutungen ist daher nicht auf die spezifischen Details, die repräsentativen Geräte und die veranschaulichten Beispiele begrenzt, die vorstehend beschrieben und gezeigt worden sind.
In einem Verfahren zur Erfassung einer übermäßigen Verbrennung während eines Regenerationsprozesses, in dem Partikel, die in einem in einem Abgaskanal (80) einer Dieselbrennkraftmaschine (8) angeordneten Partikelfilter (1) akkumuliert werden, zur Regeneration des Partikelfilters (1) verbrannt und entfernt werden, wird eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas des Abgaskanals (80) stromabwärts des Partikelfilters (1) in vorbestimmten Zeitintervallen nach Start des Regenerationsprozesses gemessen, und wird bestimmt, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, indem bestimmt wird, ob die Sauerstoffkonzentration, die durch Messen der Sauerstoffkonzentration gemessen wird, sich mit einer vorbestimmten Tendenz verringert.

Claims

Verfahren zur Erfassung einer übermäßigen Verbrennung während eines Regenerationsprozesses, in dem Partikel, die in einem in einem Abgaskanal (80) einer Dieselbrennkraftmaschine (8) angeordneten Partikelfilter akkumuliert werden, zur Regeneration des Partikelfilters (1) verbrannt und entfernt werden, wobei das Verfahren aufweist: Messen einer Sauerstoffkonzentration in einem Abgas des Abgaskanals (80) stromabwärts des Partikelfilters (1) in vorbestimmten Zeitintervallen nach Start des Regenerationsprozesses, und Bestimmen, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, indem bestimmt wird, ob die Sauerstoffkonzentration, die durch Messen der Sauerstoffkonzentration gemessen wird, sich mit einer vorbestimmten Tendenz verringert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung, ob die Sauerstoffkonzentration sich mit der vorbestimmten Tendenz verringert, aufweist: Berechnen einer Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate (|Δλ/Δt|, Δβ/Δt), die eine Änderungsrate von einem vorhergehend gemessenen Wert zu einem gegenwärtig gemessenen Wert der Sauerstoffkonzentration ist, die durch Messen der Sauerstoffkonzentration gemessen wird, und Bestimmen, ob die Sauerstoffkonzentration sich mit der vorbestimmten Tendenz verringert, auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, aufweist: Bestimmen, dass die übermäßige Verbrennung auftritt, wenn häufiger als mit einer vorbestimmten Häufigkeit (Kcnt) aufeinanderfolgend bestimmt wird, dass die Sauerstoffkonzentration mit der Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate (|Δλ/Δt|) sich verringert, die gleich oder größer als ein Verringerungsreferenzwert (Kslope) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Regenerationsprozess durch Durchführung einer Nacheinspritzung von unverbranntem Gas in den Abgaskanal (80) gestartet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, weiterhin mit: Bestimmen, dass der Regenerationsprozess ohne die übermäßige Verbrennung endet, wenn das Nachstehende erfüllt ist: die Bestimmung, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, ergibt, dass die übermäßige Verbrennung nicht auftritt, und häufiger als mit einer vorbestimmten Häufigkeit (Kcnt) aufeinanderfolgend bestimmt wird, dass die Sauerstoffkonzentration mit der Sauerstoffkonzentrationsänderungsrate ansteigt, die gleich oder größer als ein Erhöhungsreferenzwert (Kslope2) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin mit: Bestimmen, dass der Regenerationsprozess ohne die übermäßige Verbrennung endet, wenn das Folgende erfüllt ist: das Bestimmen, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, bestimmt, dass die übermäßige Verbrennung nicht auftritt, und die Sauerstoffkonzentration (Ob), die durch das Messen der Sauerstoffkonzentration gemessen wird, größer als eine Sauerstoffkonzentration (Oa) zu einer Zeit ist, zu der die Nacheinspritzung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bestimmen, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, umfasst: Bestimmen, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem der Regenerationsprozess startet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bestimmen, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, ein Bestimmen aufweist, ob die übermäßige Verbrennung auftritt, nachdem die Sauerstoffkonzentration, die durch Messen der Sauerstoffkonzentration gemessen wird, niedriger als eine vorbestimmte Referenzkonzentration nach Start des Regenerationsprozesses wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Messen der Sauerstoffkonzentration Messen der Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage eines durch einen Luftkraftstoffverhältnissensor (4) erfassten Sensorwerts aufweist, der in dem Abgaskanal (80) zur Erfassung eines Luftkraftstoffverhältnisses angebracht ist.