專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其中設(shè)置有布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中用于捕集排氣中的顆粒物質(zhì)的顆粒過(guò)濾器。
背景技術(shù)：
在具有布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中用于捕集排氣中的顆粒物質(zhì)(下文中稱為PM)的顆粒過(guò)濾器(下文中稱為過(guò)濾器)的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)中，通過(guò)將過(guò)濾器的溫度升高至目標(biāo)溫度而執(zhí)行用于氧化并除去累積或積聚在過(guò)濾器中的PM的過(guò)濾器再生控制。
此外，在日本未審定專利公報(bào)No.2003-27990中公開(kāi)了一項(xiàng)技術(shù)，其中，當(dāng)在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)變?yōu)榈拓?fù)荷低轉(zhuǎn)速工作時(shí)，EGR氣體量增加，同時(shí)進(jìn)氣量減少，并且與主燃料噴射后剩余或過(guò)量的氧氣量相對(duì)應(yīng)的燃料量作為副燃料噴射而被噴射。
另外，日本未審定專利公報(bào)No.2003-172124公開(kāi)了一項(xiàng)技術(shù)，其中，當(dāng)在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)變?yōu)榈∷贂r(shí)，與其處于正?；蛲ǔ９ぷ鳡顟B(tài)下相比，副燃料噴射量有所增加。此外，日本未審定專利公報(bào)No.2002-188493和日本未審定實(shí)用新型公報(bào)No.H03-104138也分別公開(kāi)了與過(guò)濾器再生控制有關(guān)的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間，過(guò)濾器的溫度被升高至目標(biāo)溫度。當(dāng)在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間進(jìn)氣量由于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的變化而減少時(shí)，流入過(guò)濾器的排氣的流量(下文中稱為輸入排氣量)也會(huì)減少，從而由排氣從過(guò)濾器帶走的熱量(下文中稱為帶走的熱量)將減少。結(jié)果，存在過(guò)濾器的溫度可能過(guò)度升高的顧慮。
因此，本發(fā)明的目的是提供一項(xiàng)技術(shù)，其中，在排氣通道上布置有用于捕集排氣中的PM的過(guò)濾器的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)中，可以在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間更適當(dāng)?shù)匾种七^(guò)濾器過(guò)度升溫。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量減少至可能導(dǎo)致過(guò)濾器過(guò)度升溫的量時(shí)，過(guò)濾器周圍大氣的氧濃度(下文中簡(jiǎn)稱為過(guò)濾器氧濃度)被降低至目標(biāo)氧濃度。此時(shí)，當(dāng)減少后的進(jìn)氣量大于特定量時(shí)，過(guò)濾器氧濃度主要通過(guò)向布置在過(guò)濾器上游位置或由過(guò)濾器支承的催化劑供給還原劑而被降低。另一方面，當(dāng)減少后的進(jìn)氣量等于或小于該特定量時(shí)，過(guò)濾器氧濃度主要通過(guò)借助于排氣節(jié)流閥執(zhí)行排氣節(jié)流而降低。
更具體地，根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)包括顆粒過(guò)濾器，該顆粒過(guò)濾器布置在所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中，用于捕集排氣中的顆粒物質(zhì)；具有氧化功能的催化劑，該催化劑布置在所述顆粒過(guò)濾器上游位置的所述排氣通道上，或被所述顆粒過(guò)濾器支承；用于向所述催化劑供給還原劑的還原劑供給裝置；布置在所述排氣通道上的排氣節(jié)流閥；過(guò)濾器再生控制執(zhí)行裝置，該過(guò)濾器再生控制執(zhí)行裝置通過(guò)將所述顆粒過(guò)濾器的溫度升高至目標(biāo)溫度而執(zhí)行用于氧化并除去累積在所述顆粒過(guò)濾器中的所述顆粒物質(zhì)的過(guò)濾器再生控制；以及氧濃度降低裝置，該氧濃度降低裝置降低所述顆粒過(guò)濾器周圍環(huán)境大氣的氧濃度；其中，當(dāng)在通過(guò)所述過(guò)濾器再生控制執(zhí)行裝置執(zhí)行過(guò)濾器再生控制期間所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量減少到小于或等于第一規(guī)定進(jìn)氣量且大于第二規(guī)定進(jìn)氣量的范圍內(nèi)的值時(shí)，所述氧濃度降低裝置通過(guò)借助于所述還原劑供給裝置供給在所述顆粒過(guò)濾器的溫度不超出規(guī)定溫度的范圍內(nèi)可以被供給的上限量的還原劑到所述催化劑，同時(shí)通過(guò)借助于所述排氣節(jié)流閥節(jié)制排氣的流量，而將所述顆粒過(guò)濾器周圍環(huán)境大氣的氧濃度降低至目標(biāo)氧濃度；而當(dāng)在通過(guò)所述過(guò)濾器再生控制執(zhí)行裝置執(zhí)行過(guò)濾器再生控制期間所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量減少到小于或等于所述第二規(guī)定進(jìn)氣量的值時(shí)，所述氧濃度降低裝置通過(guò)借助于所述排氣節(jié)流閥將排氣的流量節(jié)制為可以被節(jié)制在所述排氣節(jié)流閥上游的所述排氣通道內(nèi)的壓力不超出規(guī)定壓力的范圍內(nèi)的下限流量，同時(shí)通過(guò)借助于所述還原劑供給裝置供給還原劑到所述催化劑，而將所述顆粒過(guò)濾器周圍環(huán)境大氣的氧濃度降低至所述目標(biāo)氧濃度。
這里，注意到目標(biāo)溫度是在該溫度下累積在過(guò)濾器內(nèi)的PM可以通過(guò)氧化而被除去并且能夠抑制過(guò)濾器過(guò)度升溫的溫度。
此外，第一規(guī)定進(jìn)氣量可以是閾值形式的進(jìn)氣量，該閾值可用以判定當(dāng)進(jìn)氣量變?yōu)樾∮诨虻扔谠摰谝灰?guī)定進(jìn)氣量時(shí)由于從過(guò)濾器帶走的熱量隨著輸入排氣量的減少而減少所以過(guò)濾器過(guò)度升溫，并且第二規(guī)定進(jìn)氣量是小于所述第一規(guī)定進(jìn)氣量的量。
在本發(fā)明中，當(dāng)在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量變得小于或等于所述第一規(guī)定進(jìn)氣量時(shí)，過(guò)濾器氧濃度借助于所述氧濃度降低裝置被降低至所述目標(biāo)氧濃度。
當(dāng)在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間過(guò)濾器氧濃度降低時(shí)，PM的氧化被抑制，從而過(guò)濾器的升溫也被抑制。
這里，注意到所述目標(biāo)氧濃度是即使當(dāng)輸入排氣量隨著進(jìn)氣量的減少而減少時(shí)也能夠抑制過(guò)濾器過(guò)度升溫的氧濃度。該目標(biāo)氧濃度可以是規(guī)定值，或者基于過(guò)濾器中累積的PM的量、進(jìn)氣量等確定的值。
在本發(fā)明中，當(dāng)氧濃度降低至目標(biāo)氧濃度時(shí)，氧濃度降低裝置借助于催化劑供給裝置供給還原劑到催化劑，并同時(shí)執(zhí)行通過(guò)排氣節(jié)流閥對(duì)排氣的流量進(jìn)行節(jié)制的所謂的排氣節(jié)流。
當(dāng)供給還原劑到催化劑時(shí)，還原劑在催化劑中被氧化，還原劑的這種氧化消耗了排氣中的氧，從而過(guò)濾器氧濃度將被降低。
此外，當(dāng)執(zhí)行排氣節(jié)流時(shí)，排氣節(jié)流閥上游的排氣通道內(nèi)的壓力(下文中稱為上游側(cè)排氣壓力)升高，因此內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷增加。換句話說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)中將要噴射的燃料量增加。結(jié)果，從內(nèi)燃機(jī)排放的排氣中的氧濃度降低，從而過(guò)濾器氧濃度相應(yīng)地降低。此外，當(dāng)執(zhí)行排氣節(jié)流時(shí)，將要供給到過(guò)濾器的氧氣量減少，從而PM的氧化也相應(yīng)地被抑制。
然而，當(dāng)供給還原劑到催化劑時(shí)，還原劑在催化劑中被氧化并由此產(chǎn)生氧化熱量。因而，當(dāng)過(guò)量的還原劑被供給到催化劑時(shí)，由還原劑的氧化產(chǎn)生的熱量就會(huì)過(guò)度增加。結(jié)果，存在過(guò)濾器可能過(guò)度升溫的顧慮。
另一方面，當(dāng)通過(guò)排氣節(jié)流閥過(guò)度地節(jié)制排氣的流量時(shí)，存在上游側(cè)排氣壓力可能過(guò)度升高的顧慮。當(dāng)上游側(cè)排氣壓力過(guò)度升高時(shí)，內(nèi)燃機(jī)將承載過(guò)多的負(fù)擔(dān)，并且內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)和/或燃料的燃燒狀態(tài)也會(huì)受到過(guò)多的影響。
在還原劑被供給到催化劑的情況下，當(dāng)輸入排氣量較少時(shí)與其他情況相比，更容易由于通過(guò)還原劑的氧化產(chǎn)生氧化熱量而導(dǎo)致過(guò)濾器過(guò)度升溫。換句話說(shuō)，當(dāng)輸入排氣量較少時(shí)與其他情況相比，供給到催化劑的還原劑量更容易過(guò)量。這是因?yàn)檩斎肱艢饬吭缴?，由排氣帶走的熱量越少，從而過(guò)濾器的溫度可能很容易升高。
此外，在通過(guò)排氣節(jié)流閥進(jìn)行排氣節(jié)流的情況下，當(dāng)輸入排氣量較大時(shí)與其他情況相比，上游側(cè)排氣壓力更容易過(guò)度升高。換句話說(shuō)，當(dāng)輸入排氣量較大時(shí)排氣的流量更容易被過(guò)度節(jié)制。這是因?yàn)?，輸入排氣量越大，排氣?jié)流閥上游排氣的流量越大，從而上游側(cè)排氣壓力可能很容易升高。
因此，在本發(fā)明中，在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間進(jìn)氣量減少的情況下，當(dāng)減少后的進(jìn)氣量較大時(shí)，即，當(dāng)輸入排氣量較大時(shí)，主要通過(guò)供給還原劑到催化劑來(lái)降低過(guò)濾器氧濃度，而當(dāng)減少后的進(jìn)氣量較小時(shí)，即，當(dāng)輸入排氣量較小時(shí)，主要通過(guò)借助于排氣節(jié)流閥執(zhí)行排氣節(jié)流來(lái)降低過(guò)濾器氧濃度同時(shí)減少供給到過(guò)濾器的氧氣量。
具體地，當(dāng)在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量減少到小于或等于第一規(guī)定進(jìn)氣量且大于第二規(guī)定進(jìn)氣量的范圍內(nèi)的值時(shí)，在過(guò)濾器溫度不超出規(guī)定溫度的范圍內(nèi)可以被供給的上限量的還原劑被供給到催化劑。
這里，注意到所述規(guī)定溫度是低于或等于溫度上限值的溫度，在該溫度上限值，即使當(dāng)過(guò)濾器氧濃度由于進(jìn)氣量超出第一規(guī)定進(jìn)氣量而增大時(shí)也能夠抑制過(guò)濾器的過(guò)度升溫。該規(guī)定溫度可以是通過(guò)試驗(yàn)等已預(yù)先確定的值。換句話說(shuō)，根據(jù)以上所述，過(guò)濾器氧濃度通過(guò)在過(guò)濾器過(guò)度升溫能夠被抑制的范圍內(nèi)供給盡可能多的還原劑到催化劑而被降低。
然后，當(dāng)以此方式供給還原劑到催化劑時(shí)借助于排氣節(jié)流閥對(duì)排氣的流量節(jié)制必要的量，以進(jìn)一步將過(guò)濾器氧濃度降低至目標(biāo)氧濃度。
因而，即使當(dāng)過(guò)濾器氧濃度被降至目標(biāo)氧濃度時(shí)，通過(guò)排氣節(jié)流閥對(duì)排氣流量的節(jié)制量也可以盡可能地被減少。
此外，當(dāng)在執(zhí)行過(guò)濾器再生控制期間進(jìn)氣量減少到等于或小于第二規(guī)定進(jìn)氣量時(shí)，排氣的流量被節(jié)制在下限流量，該下限流量可以被節(jié)制在上游側(cè)排氣壓力不超出規(guī)定壓力的范圍內(nèi)。
這里，注意到所述規(guī)定壓力低于變?yōu)榭捎靡耘卸ㄉ嫌蝹?cè)排氣壓力過(guò)度升高的閾值的壓力。換句話說(shuō)，根據(jù)以上所述，過(guò)濾器氧濃度可以通過(guò)在上游側(cè)排氣壓力不過(guò)度升高的范圍內(nèi)盡可能地節(jié)制排氣的流量而降低。
此外，當(dāng)排氣的流量以此方式被節(jié)制時(shí)，進(jìn)一步將過(guò)濾器氧濃度降低至目標(biāo)氧濃度所需的一定量的還原劑被供給到催化劑。
因而，即使當(dāng)過(guò)濾器氧濃度被降低至目標(biāo)氧濃度時(shí)，供給到催化劑的還原劑的量也可以盡可能地減少。此外，在供給還原劑到催化劑的情況下，在還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)之前過(guò)濾器氧濃度不會(huì)降低。因此，通過(guò)排氣節(jié)流閥節(jié)制排氣的流量可以更迅速地降低過(guò)濾器氧濃度。根據(jù)以上所述，過(guò)濾器氧濃度主要通過(guò)排氣節(jié)流被降低，從而過(guò)濾器氧濃度可以更迅速地被降低至目標(biāo)氧濃度。在這種情況下，供給到過(guò)濾器的氧氣量也可以減少。
如上所述，在本發(fā)明中，在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間，當(dāng)進(jìn)氣量減少到等于或小于第一規(guī)定進(jìn)氣量時(shí)，過(guò)濾器氧濃度被降低至目標(biāo)氧濃度。
在進(jìn)氣量已這樣被減少時(shí)排氣的流量較大的情況下，在盡可能地抑制通過(guò)排氣節(jié)流對(duì)排氣流量的節(jié)制量的同時(shí)過(guò)濾器氧濃度被降至目標(biāo)氧濃度。結(jié)果，可以在抑制上游側(cè)排氣壓力過(guò)度升高的同時(shí)抑制過(guò)濾器的過(guò)度升溫。
此外，在進(jìn)氣量已被減少時(shí)排氣的流量較小的情況下，在盡可能地抑制供給到催化劑的還原劑的量的同時(shí)過(guò)濾器的氧濃度被降低至目標(biāo)氧濃度。因而，可以通過(guò)抑制供給到催化劑的還原劑的量來(lái)抑制還原劑的氧化作用產(chǎn)生的氧化熱量。結(jié)果，可以進(jìn)一步抑制過(guò)濾器的過(guò)度升溫。
因而，根據(jù)本發(fā)明，可以在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間，更適當(dāng)?shù)匾种七^(guò)濾器的過(guò)度升溫。
第二規(guī)定進(jìn)氣量可以是閾值形式的進(jìn)氣量，該閾值用以判定在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間過(guò)濾器氧濃度為了抑制過(guò)濾器過(guò)度升溫而被降低至目標(biāo)氧濃度的情況下，應(yīng)優(yōu)先執(zhí)行通過(guò)排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流而不是供給還原劑到催化劑。即使當(dāng)?shù)诙?guī)定進(jìn)氣量被設(shè)置為這樣一個(gè)量，該第二規(guī)定進(jìn)氣量也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)等預(yù)先確定。
在本發(fā)明中，還可以包括預(yù)測(cè)裝置。在通過(guò)所述排氣節(jié)流閥執(zhí)行排氣節(jié)流期間，該預(yù)測(cè)裝置基于所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量來(lái)預(yù)測(cè)通過(guò)所述排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流被解除時(shí)的輸入排氣量。當(dāng)通過(guò)該預(yù)測(cè)裝置預(yù)測(cè)的輸入排氣量增加至能夠抑制所述排氣的過(guò)度升溫的過(guò)度升溫可抑制流量時(shí)，通過(guò)所述排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流可以被解除。
當(dāng)在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間過(guò)濾器氧濃度為了抑制過(guò)濾器的過(guò)度升溫而被降至目標(biāo)氧濃度的同時(shí)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量增加時(shí)，通過(guò)排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流被解除時(shí)的輸入排氣量也增加，從而被帶走的熱量也將增加。
然而，此時(shí)，當(dāng)為了降低過(guò)濾器氧濃度而通過(guò)排氣節(jié)流閥執(zhí)行的排氣節(jié)流被解除時(shí)，過(guò)濾器氧濃度也迅速升高或增加。結(jié)果，過(guò)濾器中的PM的氧化迅速增強(qiáng)，由此，PM的氧化所生成的氧化熱量會(huì)迅速增加。因而，當(dāng)在輸入排氣量開(kāi)始增加的時(shí)刻通過(guò)排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流被解除時(shí)，PM的氧化所生成的氧化熱量變?yōu)楸缺粠ё叩臒崃慷啵浣Y(jié)果是存在可能導(dǎo)致過(guò)濾器過(guò)度升溫的顧慮。
因此，如上所述，當(dāng)通過(guò)排氣節(jié)流閥執(zhí)行排氣節(jié)流時(shí)，通過(guò)預(yù)測(cè)裝置基于所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量預(yù)測(cè)排氣節(jié)流被解除時(shí)的輸入排氣量，并且當(dāng)通過(guò)預(yù)測(cè)裝置預(yù)測(cè)的輸入排氣量增加至過(guò)度升溫可抑制流量時(shí)，通過(guò)排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流被解除。
這里，注意到過(guò)度升溫可抑制流量是大于或等于輸入排氣量的下限值的量，在該下限值被帶走的熱量變?yōu)楸萈M的氧化所生成的熱量多。該過(guò)度升溫可抑制流量可以基于過(guò)濾器的溫度和過(guò)濾器內(nèi)累積的PM量來(lái)計(jì)算。
根據(jù)以上所述，可以在過(guò)濾器的過(guò)度升溫能夠被抑制時(shí)解除通過(guò)排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于氧濃度降低控制的控制程序的流程圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于排氣節(jié)流解除控制的控制程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)<內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)>
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)。
內(nèi)燃機(jī)1是具有四個(gè)氣缸2的用于驅(qū)動(dòng)車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)?；钊?可滑動(dòng)地裝配在內(nèi)燃機(jī)1的各個(gè)氣缸2內(nèi)。進(jìn)氣口4和排氣口5與各個(gè)氣缸2內(nèi)在上部區(qū)域限定的燃燒室相連。進(jìn)氣口4和排氣口5的通向燃燒室的開(kāi)口部適于分別通過(guò)進(jìn)氣門6和排氣門7而開(kāi)啟和關(guān)閉。進(jìn)氣口4和排氣口5分別與進(jìn)氣通道8和排氣通道9相連。此外，在每個(gè)氣缸2上裝有用于直接向該氣缸2內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥10。
在進(jìn)氣通道8上裝有用以輸出與進(jìn)氣量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的空氣流量計(jì)21。在排氣通道9上布置有過(guò)濾器11，在過(guò)濾器11上游位置的排氣通道9上布置有氧化催化劑13。在氧化催化劑13上游側(cè)的排氣通道9上布置有用于向排氣添加燃料形式的還原劑的燃料添加閥12。此外，在過(guò)濾器11下游側(cè)的排氣通道9上布置有用于控制排氣的流量的排氣節(jié)流閥14。
在位于氧化催化劑13下游和過(guò)濾器11上游的排氣通道9上裝有輸出與排氣的氧濃度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的氧濃度傳感器22，輸出與排氣的溫度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的上游側(cè)排氣溫度傳感器23，以及輸出與排氣通道9內(nèi)的壓力相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的上游側(cè)排氣壓力傳感器24。此外，在位于過(guò)濾器11下游和排氣節(jié)流閥14上游的排氣通道9上布置有輸出與排氣通道9內(nèi)的壓力相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的下游側(cè)排氣壓力傳感器25，以及輸出與排氣的溫度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的下游側(cè)排氣溫度傳感器26。
與以上述方式構(gòu)造的內(nèi)燃機(jī)1相結(jié)合地設(shè)有用于控制內(nèi)燃機(jī)1的ECU20。ECU 20與各種傳感器，如空氣流量計(jì)21、氧濃度傳感器22、上游側(cè)排氣溫度傳感器23、上游側(cè)排氣壓力傳感器24、下游側(cè)排氣壓力傳感器25以及下游側(cè)排氣溫度傳感器26等電氣連接。這樣，各種傳感器的輸出信號(hào)都被輸入ECU 20。
ECU 20基于上游側(cè)排氣溫度傳感器23和下游側(cè)排氣溫度傳感器26的檢測(cè)值來(lái)估計(jì)過(guò)濾器11的溫度。ECU 20還基于上游側(cè)排氣壓力傳感器24的檢測(cè)值和下游側(cè)排氣壓力傳感器25的檢測(cè)值之間的差異來(lái)估計(jì)累積或積聚在過(guò)濾器11內(nèi)的PM的量。此外，ECU20基于氧濃度傳感器22的檢測(cè)值來(lái)估計(jì)過(guò)濾器氧濃度，該過(guò)濾器氧濃度為過(guò)濾器11周圍環(huán)境大氣的氧濃度。這里，在本實(shí)施例中，上游側(cè)排氣壓力傳感器24和下游側(cè)排氣壓力傳感器25布置在排氣節(jié)流閥14上游側(cè)的排氣通道9上，上游側(cè)排氣壓力傳感器24的輸出值用作上游側(cè)排氣壓力。
此外，燃料噴射閥10、燃料添加閥12和排氣節(jié)流閥14與ECU 20電氣連接，并且這些閥受ECU 20控制。
<過(guò)濾器再生控制>
接下來(lái)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的過(guò)濾器再生控制。在本實(shí)施例中，在執(zhí)行過(guò)濾器再生控制從而氧化并除去累積或積聚在過(guò)濾器11內(nèi)的PM的情況下，當(dāng)氧化催化劑13處于活性狀態(tài)時(shí)從燃料添加閥12向排氣添加燃料。
當(dāng)從燃料添加閥12添加燃料時(shí)，燃料被供給到氧化催化劑13，并且流入過(guò)濾器11的輸入排氣的溫度通過(guò)由氧化催化劑13氧化該燃料所產(chǎn)生的氧化熱而升高。隨著輸入排氣的溫度升高，過(guò)濾器11的溫度也升高。此時(shí)，通過(guò)控制將要從燃料添加閥12添加的燃料量而將過(guò)濾器11的溫度控制至目標(biāo)溫度。結(jié)果，過(guò)濾器11內(nèi)累積的PM被氧化并除去。
這里，注意到目標(biāo)溫度是過(guò)濾器11內(nèi)累積的PM可以通過(guò)氧化而被除去的溫度，并且在此溫度下，能夠抑制過(guò)濾器11的過(guò)度升溫。
此外，在過(guò)濾器再生控制中，可以通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)1中進(jìn)行副燃料噴射代替從燃料添加閥12添加燃料而向氧化催化劑13供給燃料。
<氧濃度降低控制>
當(dāng)進(jìn)氣量由于在上述過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間內(nèi)燃機(jī)1的工作狀態(tài)的變化而減少時(shí)，以流入過(guò)濾器11的排氣的流量的形式的輸入排氣量也減少，從而被帶走的熱量將減少。結(jié)果，存在過(guò)濾器的溫度可能過(guò)度升高的顧慮。
因而，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣量減少至在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間可能導(dǎo)致過(guò)濾器11過(guò)度升溫的量時(shí)，執(zhí)行氧濃度降低控制，從而將過(guò)濾器氧濃度降低至目標(biāo)氧濃度。
下面將基于圖2所示的流程圖來(lái)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的氧濃度降低控制的控制程序。本程序是事先儲(chǔ)存在ECU 20內(nèi)的程序，并且在內(nèi)燃機(jī)1工作期間以規(guī)定時(shí)間間隔執(zhí)行。
在本程序中，首先在S101，ECU 20判斷過(guò)濾器再生控制是否正在執(zhí)行。當(dāng)在S101作出肯定判斷時(shí)，ECU 10前進(jìn)到S102，而當(dāng)作出否定判斷時(shí)，ECU 10立即終止本程序的執(zhí)行。
在S102中，ECU 20判斷進(jìn)氣量Qin是否小于或等于第一規(guī)定進(jìn)氣量Qin1。
這里，注意到第一規(guī)定進(jìn)氣量Qin1是一個(gè)閾值形式的量，該閾值可用以判定當(dāng)進(jìn)氣量變?yōu)榈扔诘谝灰?guī)定進(jìn)氣量Qin1時(shí)由于被帶走的熱量隨著輸入排氣量的減少而減少所以過(guò)濾器11溫度過(guò)度升高。第一規(guī)定進(jìn)氣量Qin1由ECU 20基于當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)過(guò)濾器11的溫度和當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)過(guò)濾器11內(nèi)PM的量等而確定。另一方面，當(dāng)在S102作出肯定判斷時(shí)，ECU 10前進(jìn)到S103，而當(dāng)作出否定判斷時(shí)，ECU 10立即終止本程序的執(zhí)行。
在S103中，ECU 20判斷進(jìn)氣量Qin是否小于或等于第二規(guī)定進(jìn)氣量Qin2。這里，第二規(guī)定進(jìn)氣量Qin2是小于第一規(guī)定進(jìn)氣量Qin1的量。這里，第二規(guī)定進(jìn)氣量Qin2是一個(gè)閾值形式的量，該閾值可用以判定當(dāng)過(guò)濾器氧濃度Ra降低至目標(biāo)氧濃度Rt時(shí)，應(yīng)優(yōu)先執(zhí)行通過(guò)排氣節(jié)流閥14進(jìn)行的排氣節(jié)流而不是從燃料添加閥12添加燃料。第二規(guī)定進(jìn)氣量Qin2是通過(guò)實(shí)驗(yàn)等已預(yù)先確定的值。當(dāng)在S102作出肯定判斷時(shí)，ECU 10前進(jìn)到步驟S104，而當(dāng)作出否定判斷時(shí)，ECU 10前進(jìn)到S106。
已前進(jìn)到S106的ECU 10控制將要從燃料添加閥12添加的燃料量Fadd為上限添加量Fadd0，該上限添加量是在過(guò)濾器11的溫度不超出規(guī)定溫度范圍內(nèi)能夠被添加的量。這里，注意到所述規(guī)定溫度是低于或等于即使當(dāng)過(guò)濾器氧濃度Ra由于進(jìn)氣量Qin超出第一規(guī)定進(jìn)氣量Qin1而增大時(shí)，過(guò)濾器11的過(guò)度升溫仍能夠得以抑制的溫度上限值的溫度。該規(guī)定溫度可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)等預(yù)先確定(例如600℃)。
根據(jù)該S106，在能夠抑制過(guò)濾器11的過(guò)度升溫的范圍內(nèi)盡可能多的增加量的燃料被供給到氧化催化劑13中，由此過(guò)濾器氧濃度Ra被降低。
然后，ECU 20前進(jìn)到S107，并在此以在將要從燃料添加閥12添加的燃料量Fadd已被控制在上限添加量Fadd0后過(guò)濾器氧濃度Ra可以被進(jìn)一步降低至目標(biāo)氧濃度Rt的方式，通過(guò)排氣節(jié)流閥14控制排氣的流量。即，排氣的流量借助于排氣節(jié)流閥14被控制為在將要從燃料添加閥12添加的燃料量Fadd已被控制在上限添加量Fadd0之后進(jìn)一步降低過(guò)濾器氧濃度Ra至目標(biāo)氧濃度Rt所必需的量。然后，ECU 20立即終止本程序的執(zhí)行。
另一方面，已前進(jìn)到S104的ECU 10借助于排氣節(jié)流閥14將排氣的流量Ef節(jié)制為可以節(jié)制在上游側(cè)排氣壓力不超出規(guī)定壓力的范圍內(nèi)的下限流量Ef0。
這里，注意到規(guī)定壓力低于變?yōu)榭捎靡耘卸ㄉ嫌蝹?cè)排氣壓力已過(guò)度升高的閾值的壓力，并且是一個(gè)已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)等預(yù)先確定的值。此外，在本實(shí)施例中，排氣的流量與排氣節(jié)流閥14的開(kāi)度之間的關(guān)系作為圖譜事先儲(chǔ)存在ECU 20中。在步驟S104中，ECU 20基于該圖譜控制排氣節(jié)流閥14的開(kāi)度從而調(diào)整排氣的流量Ef至下限流量Ef0。這里，注意到當(dāng)排氣節(jié)流閥14被關(guān)至最小開(kāi)度時(shí)，排氣的流量變?yōu)橄孪蘖髁縀f0的下限值。
然后，ECU 20前進(jìn)到S105，在這里，以在排氣的流量Ef已被控制至下限流量Ef0后過(guò)濾器氧濃度Ra可以被進(jìn)一步降低至目標(biāo)氧濃度Rt的方式，控制將要通過(guò)燃料添加閥12添加的燃料量Fadd。換句話說(shuō)，通過(guò)燃料添加閥12添加在排氣的流量Ef已被控制至下限流量Ef0后進(jìn)一步降低過(guò)濾器氧濃度Ra至目標(biāo)氧濃度Rt所必需的燃料量。然后，ECU 20立即終止本程序的執(zhí)行。
根據(jù)上述程序，在執(zhí)行過(guò)濾器再生控制的情況下，當(dāng)進(jìn)氣量減少至第一規(guī)定進(jìn)氣量Qin1或者更少時(shí)，過(guò)濾器氧濃度Ra可以被降至目標(biāo)氧濃度Rt。
此外，當(dāng)進(jìn)氣量減少至小于或等于第一規(guī)定進(jìn)氣量Qin1且大于第二規(guī)定進(jìn)氣量Qin2的范圍內(nèi)的值時(shí)，即，當(dāng)在進(jìn)氣量減少時(shí)排氣的流量較大時(shí)，優(yōu)先通過(guò)執(zhí)行從燃料添加閥12添加燃料而不是通過(guò)排氣節(jié)流閥14進(jìn)行排氣節(jié)流來(lái)降低過(guò)濾器氧濃度Ra。因此，在盡可能地抑制通過(guò)排氣節(jié)流對(duì)排氣流量的節(jié)制量的同時(shí)過(guò)濾器氧濃度Ra能夠被降低至目標(biāo)氧濃度Rt。結(jié)果，可以在抑制上游側(cè)排氣壓力過(guò)度升高的同時(shí)抑制過(guò)濾器11的過(guò)度升溫。
此外，當(dāng)進(jìn)氣量減少至第二規(guī)定進(jìn)氣量Qin2或更少時(shí)，即，當(dāng)在進(jìn)氣量減少時(shí)排氣的流量較小時(shí)，優(yōu)先通過(guò)借助于排氣節(jié)流閥14執(zhí)行排氣節(jié)流而不是從燃料添加閥12添加燃料來(lái)降低過(guò)濾器氧濃度Ra。因此，在盡可能地抑制供給到氧化催化劑的燃料量的同時(shí)過(guò)濾器氧濃度Ra能夠被降低至目標(biāo)氧濃度Rt。
此外，當(dāng)在降低過(guò)濾器氧濃度Ra方面優(yōu)先執(zhí)行通過(guò)排氣節(jié)流閥14進(jìn)行的排氣節(jié)流而不是從燃料添加閥12添加燃料時(shí)，可以更迅速地將過(guò)濾器氧濃度Ra降低至目標(biāo)氧濃度Rt。在這種情況下，供給到過(guò)濾器11的氧氣量也可以被減少。
因而，根據(jù)本實(shí)施例，可以在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間更適當(dāng)?shù)匾种七^(guò)濾器的過(guò)度升溫。
(第二實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與上述第一實(shí)施例類似，所以在此省略其說(shuō)明。
此外，在本實(shí)施例中，也執(zhí)行與第一實(shí)施例中類似的過(guò)濾器再生控制和氧濃度降低控制。
<排氣節(jié)流解除控制>
這里，基于圖3，將說(shuō)明用于解除為了在氧濃度降低控制下降低過(guò)濾器氧濃度而通過(guò)排氣節(jié)流閥執(zhí)行的排氣節(jié)流的排氣節(jié)流解除控制。圖3是示出根據(jù)本實(shí)施例的排氣節(jié)流解除控制的控制程序的流程圖。該程序是事先儲(chǔ)存在ECU 20中的程序，并在內(nèi)燃機(jī)1工作期間以規(guī)定時(shí)間間隔執(zhí)行。
在本程序中，首先在S201，ECU 20判斷通過(guò)排氣節(jié)流閥14執(zhí)行的排氣節(jié)流是否正在執(zhí)行。當(dāng)在步驟S201中作出肯定判斷時(shí)，ECU 20前進(jìn)到S202，而當(dāng)作出否定判斷時(shí)，ECU 20立即終止本程序的執(zhí)行。
在S202中，ECU 20基于當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣量來(lái)計(jì)算排氣節(jié)流解除后的輸入排氣量Einopen，輸入排氣量Einopen是當(dāng)排氣節(jié)流被解除時(shí)的輸入排氣量。如果在氧濃度降低控制執(zhí)行期間內(nèi)燃機(jī)1的工作狀態(tài)變化以使得輸入排氣量增加，則排氣節(jié)流解除后的輸入排氣量Einopen也增加。
然后，ECU 20前進(jìn)到S203，并在此計(jì)算作為輸入排氣量的下限值的過(guò)度升溫可抑制流量Ein1，當(dāng)輸入排氣量等于該下限值時(shí)被帶走的熱量比通過(guò)PM的氧化生成的熱量多。該過(guò)度升溫可抑制流量Ein1可以基于當(dāng)前過(guò)濾器11的溫度和當(dāng)前過(guò)濾器11內(nèi)PM累積量或積聚量來(lái)計(jì)算。
隨后，ECU 10前進(jìn)到S204，并在此判斷排氣節(jié)流解除后的輸入排氣量Einopen是否大于或等于過(guò)度升溫可控流量Ein1。當(dāng)在步驟S204作出肯定判斷時(shí)，ECU 20前進(jìn)到S205，而當(dāng)作出否定判斷時(shí)，ECU 20立即終止本程序的執(zhí)行。
已前進(jìn)到S205的ECU 20解除通過(guò)排氣節(jié)流閥14執(zhí)行的排氣節(jié)流，然后立即終止本程序的執(zhí)行。
在氧濃度降低控制執(zhí)行期間當(dāng)進(jìn)氣量由于內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的變化而增加從而增加排氣節(jié)流解除后的輸入排氣量Einopen時(shí)，被帶走的熱量也將增加。然而，此時(shí)，當(dāng)通過(guò)排氣節(jié)流閥14進(jìn)行的排氣節(jié)流被解除時(shí)，過(guò)濾器氧濃度也迅速上升，從而通過(guò)PM的氧化生成的氧化熱量也會(huì)迅速增加。因此，如果在通過(guò)PM的氧化生成的氧化熱量變?yōu)楸缺粠ё叩臒崃慷嗟臅r(shí)刻通過(guò)排氣節(jié)流閥14進(jìn)行的排氣節(jié)流被解除，則存在可能導(dǎo)致過(guò)濾器11的過(guò)度升溫的顧慮。
然而，根據(jù)上述控制程序，當(dāng)排氣節(jié)流解除后的輸入排氣量Einopen隨著進(jìn)氣量的增加而增加至過(guò)度升溫可抑制流量Ein1時(shí)，解除通過(guò)排氣節(jié)流閥14進(jìn)行的排氣節(jié)流。
因而，根據(jù)本實(shí)施例，可以在能夠抑制過(guò)濾器過(guò)度升溫的時(shí)刻解除通過(guò)排氣節(jié)流閥14進(jìn)行的排氣節(jié)流。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，在設(shè)有布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中用于捕集排氣中的顆粒物質(zhì)的顆粒過(guò)濾器的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)中，可以在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間更適當(dāng)?shù)匾种七^(guò)濾器的過(guò)度升溫。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于包括顆粒過(guò)濾器，該顆粒過(guò)濾器布置在所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中，用于捕集排氣中的顆粒物質(zhì)；具有氧化功能的催化劑，該催化劑布置在所述顆粒過(guò)濾器上游位置的所述排氣通道上，或支承在所述顆粒過(guò)濾器上；用于向所述催化劑供給還原劑的還原劑供給裝置；布置在所述排氣通道上的排氣節(jié)流閥；過(guò)濾器再生控制執(zhí)行裝置，該過(guò)濾器再生控制執(zhí)行裝置通過(guò)將所述顆粒過(guò)濾器的溫度升高至目標(biāo)溫度而執(zhí)行用于氧化并除去累積在所述顆粒過(guò)濾器中的所述顆粒物質(zhì)的過(guò)濾器再生控制；以及氧濃度降低裝置，該氧濃度降低裝置降低所述顆粒過(guò)濾器周圍環(huán)境大氣的氧濃度；其中，當(dāng)在通過(guò)所述過(guò)濾器再生控制執(zhí)行裝置執(zhí)行過(guò)濾器再生控制期間所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量減少到小于或等于第一規(guī)定進(jìn)氣量且大于第二規(guī)定進(jìn)氣量的范圍內(nèi)的值時(shí)，所述氧濃度降低裝置通過(guò)借助于所述還原劑供給裝置供給在所述顆粒過(guò)濾器的溫度不超出規(guī)定溫度的范圍內(nèi)可以被供給的上限量的還原劑到所述催化劑，同時(shí)通過(guò)借助于所述排氣節(jié)流閥節(jié)制排氣的流量，而將所述顆粒過(guò)濾器周圍環(huán)境大氣的氧濃度降低至目標(biāo)氧濃度；而當(dāng)在通過(guò)所述過(guò)濾器再生控制執(zhí)行裝置執(zhí)行過(guò)濾器再生控制期間所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量減少到小于或等于所述第二規(guī)定進(jìn)氣量的值時(shí)，所述氧濃度降低裝置通過(guò)借助于所述排氣節(jié)流閥將排氣的流量節(jié)制為可以被節(jié)制在所述排氣節(jié)流閥上游的所述排氣通道內(nèi)的壓力不超出規(guī)定壓力的范圍內(nèi)的下限流量，同時(shí)通過(guò)借助于所述還原劑供給裝置供給還原劑到所述催化劑，而將所述顆粒過(guò)濾器周圍環(huán)境大氣的氧濃度降低至所述目標(biāo)氧濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于還包括預(yù)測(cè)裝置，在通過(guò)所述排氣節(jié)流閥執(zhí)行排氣節(jié)流期間，該預(yù)測(cè)裝置基于所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量來(lái)預(yù)測(cè)通過(guò)所述排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流被解除時(shí)流入所述顆粒過(guò)濾器的排氣的流量；其中，當(dāng)通過(guò)所述預(yù)測(cè)裝置預(yù)測(cè)的排氣的流量增加至能夠抑制所述顆粒過(guò)濾器的過(guò)度升溫的過(guò)度升溫可抑制流量時(shí)，通過(guò)所述排氣節(jié)流閥進(jìn)行的排氣節(jié)流被解除。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)。該內(nèi)燃機(jī)排氣凈化系統(tǒng)設(shè)有布置在內(nèi)燃機(jī)排氣通道中用于捕集排氣中的PM的過(guò)濾器，其中提供了一種可以在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間更適當(dāng)?shù)匾种七^(guò)濾器過(guò)度升溫的技術(shù)。在過(guò)濾器再生控制執(zhí)行期間，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量減少至可能導(dǎo)致過(guò)濾器過(guò)度升溫的量時(shí)，過(guò)濾器周圍大氣的氧濃度被降低至目標(biāo)氧濃度。如果減少后的進(jìn)氣量大于特定量，則主要通過(guò)供給還原劑到布置在過(guò)濾器上游或支承在過(guò)濾器上的催化劑而降低過(guò)濾器周圍大氣的氧濃度(S106)。另一方面，如果減少后的進(jìn)氣量為特定量，則主要通過(guò)使用排氣節(jié)流閥進(jìn)行排氣節(jié)流而降低過(guò)濾器周圍大氣的氧濃度(S104)。
文檔編號(hào)B01D46/42GK101052787SQ20068000106
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
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