專利名稱：用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢氣凈化系統(tǒng)，并且更具體涉及通過提高廢氣氣溫度燃燒掉過濾器中收集的廢氣里的顆粒(廢氣里的顆粒物質(zhì)，以下稱為“PM”)。
背景技術(shù)：
近年來，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，裝配著用來收集廢氣里的PM的柴油顆粒過濾器(以下稱為“DPF”)。當(dāng)收集到的PM量達(dá)到某水平時(shí)，提高廢氣溫度以燃燒掉PM從而再生DPF，如日本專利臨時(shí)公開2002-89327中公開那樣。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)再生DPF時(shí)，一起使用多個(gè)廢氣溫度提高裝置以便有效地提高廢氣溫度。但是，這些裝置在溫度提高靈敏度上以及在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱性能的影響上是不同的，從而，這些適用于提高廢氣溫度的裝置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各操作區(qū)段是不的。
迄今，尚未充分考慮這個(gè)事實(shí)，從而出現(xiàn)不能有效地提高廢氣溫度并且廢氣溫度對(duì)操縱性能的影響增大。這使控制廢氣溫度的升高復(fù)雜化，從而難以使廢氣溫度平滑地收斂到目標(biāo)溫度上。
從而，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型廢氣凈化系統(tǒng)，其可以有效地克服常規(guī)廢氣凈化系統(tǒng)或類似技術(shù)中遇到的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型廢氣凈化系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以有效地提高來自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的溫度以便把廢氣溫度平滑地收斂到目標(biāo)溫度，從而提高PM的燃燒以及去除效率并且提高DPF的再生效率。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型廢氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)在考慮到用來提高廢氣溫度的部件取決于發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段而不同的事實(shí)來實(shí)現(xiàn)DPF再生控制。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)。該廢氣凈化系統(tǒng)包括一個(gè)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中的用來收集流過該廢氣通道的廢氣里的顆粒的顆粒過濾器。在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以進(jìn)行去除。當(dāng)要燃燒收集到的顆粒以進(jìn)行去除時(shí)，提供多個(gè)用來提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度的部件。此外，一個(gè)控制單元配置成根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段選擇這些部件中的至少一個(gè)，并且優(yōu)先操作該至少一個(gè)選定部件從而提高廢氣溫度。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)。該廢氣凈化系統(tǒng)包括一個(gè)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中的用來收集流過該廢氣通道的廢氣中的顆粒的顆粒過濾器。在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以進(jìn)行去除。當(dāng)要燃燒收集到的顆粒以進(jìn)行去除時(shí)，提供多個(gè)用來提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度的部件。在上面的配置中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段選擇這些部件中的至少一個(gè)并且優(yōu)先操作它以提高廢氣溫度。
本發(fā)明的又一方面提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)。該廢氣凈化系統(tǒng)包括一個(gè)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中的用來收集流過該廢氣通道的廢氣中的顆粒的顆粒過濾器。在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以進(jìn)行去除。當(dāng)要燃燒收集到的顆粒以進(jìn)行去除時(shí)，提供多個(gè)用來提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度的裝置。在上面的方案中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段選擇這些裝置中的至少一個(gè)并且優(yōu)先操作它以提高廢氣溫度。
本發(fā)明的再一個(gè)方面提供一種操作用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)的方法，該廢氣凈化系統(tǒng)包括一個(gè)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中的用來收集流過該廢氣通道的廢氣中的顆粒的顆粒過濾器，在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以進(jìn)行去除；并且，當(dāng)要燃燒收集到的顆粒以進(jìn)行去除時(shí)操作多個(gè)部件以便提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度。該操作方法包括(a)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段選擇這些部件中的至少一個(gè)；以及(b)優(yōu)先操作該至少一個(gè)選定部件以提高廢氣溫度。


圖1A示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)組合的廢氣凈化系統(tǒng)；圖1B是圖1A的廢氣凈化系統(tǒng)的示意方塊圖；圖2是一個(gè)流程圖，示出圖1的廢氣凈化系統(tǒng)的控制例程的前階段；圖3是一個(gè)流程圖，示出圖1的廢氣凈化系統(tǒng)的控制例程的后階段；圖4示出在圖2和3的控制例程中用來確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段的圖；圖5A是在圖2和3的控制例程用來提高廢氣溫度的部件的表；圖5B是一個(gè)表，示出根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段優(yōu)先在第一步和第二步中使用的部件(組)；以及圖6A和6B是示出圖1的廢氣凈化系統(tǒng)控制多個(gè)部件以使廢氣具有相同的溫升特性的操作的曲線。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參照?qǐng)D1A，圖中與一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1(本例中為柴油發(fā)動(dòng)機(jī))相結(jié)合地示出一種廢氣凈化系統(tǒng)的一實(shí)施例。發(fā)動(dòng)機(jī)1帶有一個(gè)公用軌道燃料噴射系統(tǒng)，該燃料噴射系統(tǒng)包括一個(gè)經(jīng)過它向燃料噴射器3提供燃料的公用軌道2。每個(gè)燃料噴射器3具有一個(gè)切換到接通時(shí)噴射燃料和切換到斷開時(shí)停止燃料噴射的電磁閥。燃料噴射器3的燃料噴射量(從燃料噴射器3噴射的燃料量)由饋送到燃料噴射器3的燃料噴射控制信號(hào)決定。提供給公用軌道2來自燃料供給泵(未示出)的燃料。
發(fā)動(dòng)機(jī)1包括一個(gè)經(jīng)過其流動(dòng)來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的各氣缸的廢氣的排氣岐管4。渦輪增壓器5包括一個(gè)設(shè)置在排氣岐管4的下游的渦輪5T，從而把來自排氣岐管4的廢氣提供到渦輪5T。渦輪增壓器5的壓縮機(jī)5C設(shè)置在進(jìn)氣通過其中流動(dòng)的進(jìn)氣通道6中。壓縮機(jī)5C具有一個(gè)壓縮機(jī)葉輪(compressor wheel)(未示出)，該葉輪安裝在一個(gè)其上安裝渦輪5T的渦輪機(jī)葉輪的共用軸上。進(jìn)氣由壓縮機(jī)5C壓縮，然后流過進(jìn)氣通道6和集氣管7以被吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)1的各氣缸中。節(jié)流閥(進(jìn)氣控制閥)8設(shè)置在進(jìn)氣通道6中以便控制進(jìn)氣量(進(jìn)氣的量)。渦輪增壓器5是變?nèi)菪?，并且安裝成提高渦輪效率從而通過設(shè)置在渦輪5T的端部的致動(dòng)器51減小渦輪增壓器的可調(diào)噴嘴(VNT)的開度或流徑(flow-path)橫截面積來提高增壓壓力(由壓縮機(jī)5C形成的進(jìn)氣壓力)，以及降低渦輪效率從而通過加大可調(diào)噴嘴的流徑橫截面積來減小增壓壓力。增壓壓力傳感器9設(shè)置在集氣管7中以檢測(cè)增壓壓力(進(jìn)氣壓力)。
設(shè)置EGR通道10以連接排氣岐管4和進(jìn)氣通道6。EGR閥11設(shè)置在EGR通道10中并且適用于按照EGR閥11的開度控制EGR氣量(流經(jīng)EGR通道的EGR氣的量)。
通過排氣岐管4形成廢氣通道12并且其延伸經(jīng)過渦輪增壓器5的渦輪5T。在廢氣通道12中於渦輪5T的下游設(shè)置DPF(柴油顆粒過濾器)13，以便收集或捕獲廢氣中的PM(顆粒物質(zhì))。為了檢測(cè)DPF 13的溫度，DPF13帶有DPF溫度傳感器14。
如圖1B中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)(電子)控制單元15與燃料噴射器3、節(jié)流閥8、增壓壓力傳感器9、EGR閥11、DPF溫度傳感器14、致動(dòng)器51、適于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器31、以及適于檢測(cè)圖1A中示出的加速器(踏板)操作量的加速器操作量傳感器32電氣地連接。增壓傳感器9適于產(chǎn)生表示增壓壓力的增壓壓力信號(hào)。DPF溫度傳感器14適于產(chǎn)生表示DPF溫度的DPF溫度信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器31適于產(chǎn)生代表發(fā)動(dòng)機(jī)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)。加速器操作量傳感器32適于產(chǎn)生代表加速器操作量的加速器操作量信號(hào)。增壓壓力信號(hào)、DPF溫度信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)以及加速器操作量信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15，一旦輸入這些信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15根據(jù)上述這些輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15的信號(hào)，輸出至燃料噴射器3的燃料噴射控制信號(hào)、至節(jié)流閥8的節(jié)流閥控制信號(hào)、至EGR閥11的EGR閥控制信號(hào)、以及至致動(dòng)器51的增壓壓力控制信號(hào)。
燃料噴射控制信號(hào)代表要從燃料噴射器3噴射的燃料的燃料噴射量。節(jié)流閥控制信號(hào)代表要通過節(jié)流閥8確定的進(jìn)氣量。EGR閥控制信號(hào)代表要通過EGR閥11確定的EGR氣量。增壓壓力控制信號(hào)代表要由渦輪增壓器5的壓縮機(jī)5C形成的增加壓力。
利用圖1A和1B中示出的廢氣凈化系統(tǒng)，當(dāng)再生DPF 13時(shí)，通過利用用來提高廢氣溫度的多個(gè)部件(裝置)中的至少一個(gè)進(jìn)行提高廢氣溫度的操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)DPF 13中收集到的PM的燃燒以及去除的控制。
接著，參照?qǐng)D2和3的流程圖討論對(duì)DPF 13再生的控制。
在步驟S1，判定DPF 13的再生時(shí)刻是否來臨。具體地，通過累積從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中的PM估計(jì)量來估計(jì)DPF 13收集的PM量，其中每個(gè)PM估計(jì)量是隨發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)改變的，當(dāng)累積的PM估計(jì)量達(dá)到某水平時(shí)做出再生時(shí)刻來臨的判斷。
在步驟S2，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段做出是否實(shí)際執(zhí)行DPF再生以及對(duì)DPF 13進(jìn)行何種程度的再生的決定。當(dāng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段做出執(zhí)行DPF13的部分再生的判斷時(shí)，流程轉(zhuǎn)到步驟S3，其中在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行BPT(平衡點(diǎn)溫度)控制。該BPT控制會(huì)減小節(jié)流閥8的開度以得到例如400℃的目標(biāo)DPF溫度。由此，減少進(jìn)氣量以提高廢氣溫度，以便燃燒并去除DPF 13中收集的一部分PM，從而實(shí)現(xiàn)DPF 13的部分再生。
當(dāng)在步驟S2做出這樣的判斷，即執(zhí)行提高廢氣溫度的控制在該發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段中會(huì)大大影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能從而產(chǎn)生問題時(shí)，該流程轉(zhuǎn)到禁止DPF13的再生的步驟S4。
當(dāng)在步驟S2中做出執(zhí)行DPF 13的完全再生(其中燃燒掉所有收集到的PM)的判斷時(shí)，該流程轉(zhuǎn)到步驟S5以執(zhí)行對(duì)DPF 13的完全再生的控制。
在步驟S5中，設(shè)定目標(biāo)DPF溫度。該目標(biāo)DPF溫度例如是第一步(后面討論)中的570℃以及第二步(后面討論)中的670℃。這里，燃燒掉PM所需的溫度是收集PM的DPF 13的溫度或DPF 13中的溫度；然而，由各個(gè)提高廢氣溫度的部件控制的溫度是廢氣溫度(來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的廢氣的溫度)，從而控制廢氣溫度以便變成上述目標(biāo)DPF溫度。換言之，目標(biāo)DPF溫度是目標(biāo)廢氣溫度(廢氣的目標(biāo)溫度)。
在步驟S6，在執(zhí)行DPF 13的完全再生的情況下，為了選擇按照發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段優(yōu)先使用的部件(組)，進(jìn)行對(duì)操作區(qū)段的判定以便確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段。
在步驟S7，根據(jù)步驟S6中確定的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段決定或者選擇第一步中優(yōu)先使用的部件(組)。在圖5A中示出用來提高廢氣溫度的部件1、2、3、4、5和6。更具體地，該決定是根據(jù)圖4以及圖5A和5B做出的。即，在發(fā)動(dòng)機(jī)速度低并且發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段A(圖4中)，決定使用或選擇部件1、2、3和4。部件1通過減小節(jié)流閥8的開度來減小進(jìn)氣量。部件2控制主噴射(用于氣缸中的燃料燃燒)之后膨脹沖程和排氣沖程中的后噴射的(燃料)噴射量，以下把后噴射中的噴射量稱為“后噴射量”。部件3控制后噴射中的(燃料)噴射定時(shí)，以下把該定時(shí)稱為“后噴射定時(shí)”。部件4控制主噴射中的噴射定時(shí)，以下把此定時(shí)稱為“主噴射定時(shí)”。這里，當(dāng)通過部件2增加后噴射量時(shí)，DPF 13中的后燃燒量(氣缸中燃燒之后的燃料燃燒量)增加從而提高DPF溫度。部件3根據(jù)后噴射量來控制后噴射定時(shí)。通過部件4推遲主噴射定時(shí)造成氣缸中的燃燒被推遲，從而提高來自氣缸或燃燒室的廢氣的溫度。
在發(fā)動(dòng)機(jī)速度中等并且發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段B中，決定在第一步中優(yōu)先使用部件2、3和4。部件2控制后噴射量。部件3控制后噴射定時(shí)。部件4控制主噴射定時(shí)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)速度高并且發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為低的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段C中，和發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段B中一樣，決定在第一步中優(yōu)先使用部件2、3和4。部件2控制后噴射量。部件3控制后噴射定時(shí)。部件4控制主噴射定時(shí)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為中等以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度為低到中等的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段D中，決定在第一步中優(yōu)先使用部件4、5和6。部件4控制主噴射定時(shí)。部件5控制EGR閥11的開度，以下把它稱為“EGR閥開度”。部件6通過利用致動(dòng)器51控制渦輪增壓器5的可調(diào)噴嘴(VNT)的開度來控制增壓壓力，以下把該可調(diào)噴嘴的開度稱為“VNT開度”。這里，當(dāng)加大EGR閥的開度從而提高EGR比率(EGR氣量相對(duì)于進(jìn)氣量的比率)時(shí)，增加溫度相對(duì)高的EGR氣的量，從而減少溫度相對(duì)低的新鮮空氣的量。從而提高廢氣的溫度。另外，當(dāng)加大該可調(diào)噴嘴(VNT)的開度以便降低增壓壓力時(shí)，新鮮空氣量減少，從而提高廢氣溫度。
在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為中等并且發(fā)動(dòng)機(jī)速度為中到高的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段E中，決定第一步只優(yōu)先使用部件4。部件4控制主噴射定時(shí)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為高的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段F中，和發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段E中一樣，決定第一步只優(yōu)先使用部件4。部件4控制主流入定時(shí)。
可以看出，在圖5A中列出部件1到6的功能，并且在圖5B列中各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段下第一步中優(yōu)先使用的各部件。
在步驟S8中，為步驟S7中決定的每個(gè)用來提高廢氣溫度的部件設(shè)定時(shí)間常數(shù)。更具體地，當(dāng)如在發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段E和發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段F中那樣只選擇一個(gè)部件時(shí)，立即操作選定的部件4。但是，當(dāng)如在其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段A至D中那樣選擇多個(gè)部件時(shí)，為了使這些部件在溫升響應(yīng)上相同，對(duì)每個(gè)部件設(shè)定時(shí)間常數(shù)。例如，在圖6A中所示的多個(gè)部件1至6中每個(gè)部件的從發(fā)出或輸出操作命令(用來操作該部件的命令)的時(shí)刻到該部件實(shí)際操作的時(shí)刻之間的延遲時(shí)間不同的情況下，對(duì)延遲時(shí)間最長(zhǎng)的部件之外的其它部件推遲操作命令的輸出，從而在該延遲時(shí)間最長(zhǎng)的部件的操作啟動(dòng)定時(shí)(在圖6A中用“操作啟動(dòng)”指示)時(shí)刻啟動(dòng)所述其它部件的操作。
在步驟S9，設(shè)定每個(gè)用來提高廢氣溫度的部件的加大和減少控制量。更具體地，在啟動(dòng)DPF 13的再生控制之前，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)并且利用圖等等把每個(gè)部件的控制量設(shè)置為額定狀態(tài)控制量。但是，在啟動(dòng)DPF再生控制之后，為了提高廢氣溫度，根據(jù)上述目標(biāo)DPF溫度和DPF溫度傳感器14檢測(cè)到的實(shí)際DPF溫度之間的偏差，利用單獨(dú)提供的圖表等等按加大或減小控制量(或校正量)來設(shè)定每個(gè)部件的控制量。只在DPF再生控制啟動(dòng)時(shí)刻一次設(shè)定這種加大或減小量，從而是和后面討論的反饋控制不同的開環(huán)控制。
利用上述設(shè)定，通過優(yōu)先選擇的部件(組)執(zhí)行第一步的DPF再生控制，以便提高廢氣溫度。
接著，在第一步從DPF再生控制啟動(dòng)歷經(jīng)一定時(shí)間后，于步驟S10判定上述目標(biāo)DPF溫度和實(shí)際DPF溫度之間的偏差(“目標(biāo)DPF溫度-實(shí)際DPF溫度”)是否大于某個(gè)水平。
當(dāng)在步驟S10做出上述偏差下降到不大于該某個(gè)水平的一個(gè)值的判定時(shí)，流程轉(zhuǎn)到步驟S11，在S11中把開環(huán)控制改變成反饋控制，以便在連續(xù)檢測(cè)實(shí)際DPF溫度的情況下使實(shí)際DPF溫度收斂到目標(biāo)DPF溫度。
當(dāng)在步驟S10做出上述偏差(目標(biāo)DPF溫度-實(shí)際DPF溫度)大于所述某個(gè)水平的判定時(shí)，判斷只由第一步的部件(組)進(jìn)行控制下廢氣溫度提高程度過慢，從而該流程轉(zhuǎn)到S12，以便通過第二步的部件(組)增加對(duì)廢氣溫度升高的控制。
在步驟S12，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段決定或選擇第二步中要添加的部件(組)。這種決定是根據(jù)圖4以及圖5A和5B進(jìn)行的。
更具體地，在發(fā)動(dòng)機(jī)速度低并且發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段A，把部件5和6決定或選擇作為第二步中要添加的部件。部件5控制EGR閥開度。部件6控制增壓壓力。
在發(fā)動(dòng)機(jī)速度為中等并且發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段B，把部件1、5和6決定或選擇為第二步中要添加的部件。部件1減小節(jié)流閥8的開度。部件5控制EGR閥的開度。部件6控制增壓壓力。
在發(fā)動(dòng)機(jī)速度高并且發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段C，把部件6決定或選擇為第二步中要添加的部件。部件6控制增壓壓力。
在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為中等并且發(fā)動(dòng)機(jī)速度低的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段D，把部件2和3決定或選擇為第二步中要添加的部件。部件2控制后噴射量。部件3控制后噴射定時(shí)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為中等并且發(fā)動(dòng)機(jī)速度為低到中等的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段E，把部件2、3和6決定或選擇為第二步中要添加的部件。部件2控制后噴射量。部件3控制后噴射定時(shí)。部件6控制增壓壓力。
在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為高的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段，只把部件6決定或選擇為第二步中要添加的部件。部件6控制增壓壓力。
可以看出，圖5B中列出各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段第二步中要優(yōu)先使用的部件。
在步驟S13中，為步驟S12中決定的每個(gè)用來提高廢氣溫度的部件設(shè)定時(shí)間常數(shù)。更具體地，類似于步驟S8中對(duì)第一步中的各個(gè)部件設(shè)定時(shí)間常數(shù)的情況，當(dāng)如在發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段C和發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段F中只選擇一個(gè)部件時(shí)，立即操作該選定的部件6。但是，當(dāng)如在其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段A、B、D和E中選擇多個(gè)部件時(shí)，為了使每個(gè)部件的溫升響應(yīng)為相同水平，對(duì)每個(gè)部件設(shè)定時(shí)間常數(shù)。例如，在多個(gè)部件1至6中每個(gè)部件從發(fā)出操作命令時(shí)刻到該部件實(shí)際操作的時(shí)刻之間的延遲時(shí)間不同的情況下，對(duì)延遲時(shí)間最長(zhǎng)的部件之外的其它部件推遲操作命令的輸出，從而在該延遲時(shí)間最長(zhǎng)部件的操作啟動(dòng)定時(shí)時(shí)刻啟動(dòng)所述其它部件的操作。
在步驟S14，類似于第一步中在步驟S9執(zhí)行的控制的情況，設(shè)定每個(gè)用來提高廢氣溫度的部件的加大或減少控制量。
在添加第二步的DPF再生控制后，于步驟S15判定目標(biāo)DPF溫度和實(shí)際DPF溫度之間的偏差(目標(biāo)DPF溫度-實(shí)際DPF溫度)是否大于某個(gè)水平。當(dāng)判定該偏差大于該水平時(shí)，流程返回到步驟S12并繼續(xù)目前的控制。當(dāng)判定該偏差下降到不大于該水平的水平時(shí)，流程轉(zhuǎn)到把開環(huán)控制改變成反饋控制的步驟S16，以便類似于步驟S11使實(shí)際DPF溫度收斂到目標(biāo)DPF溫度。
如前面討論那樣，在步驟S11和S16把開環(huán)控制改變成對(duì)目標(biāo)DPF溫度的反饋控制后，在步驟S17判定是否完對(duì)DPF的再生(即，是否全部燃燒掉所有收集到的PM)。當(dāng)判定已完成再生時(shí)，流程轉(zhuǎn)到步驟S18，在此停止由目前操作的部件(組)對(duì)廢氣溫度升高的控制，從而把廢氣溫度提高控制改變成額定狀態(tài)控制，由此結(jié)束DPF再生控制。
通過上面討論的控制，在發(fā)動(dòng)機(jī)速度低并且發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低從而燃料噴射量以及廢氣流量小的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段A，一旦通過減少進(jìn)氣量或者減小節(jié)流閥的開度減少新鮮空氣量，廢氣溫度的升高靈敏度變高，由此優(yōu)先進(jìn)行進(jìn)氣量的減少。但是，由于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度提高時(shí)，即使發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低，因進(jìn)氣量減少而造成的損失變大，在中等發(fā)動(dòng)機(jī)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段使用用來減少進(jìn)氣量的部件的優(yōu)先性下降，從而在第二步中的DPF再生控制中把使用該部件用作為輔助措施。
另外，由于在低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段A、B和C中廢氣流量小，廢氣溫度的升高靈敏度高由于通過部件2和3的后噴射而是高的，從而優(yōu)先進(jìn)行后噴射。但是，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的增加出現(xiàn)后噴射對(duì)燃料消耗以及發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，從而在中等發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段D和E后噴射的優(yōu)先性下降，同時(shí)在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段F不進(jìn)行后噴射。
此外，由于在廢氣溫度相對(duì)高的中等發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段D廢氣溫度的升高靈敏度高，所以優(yōu)先進(jìn)行通過部件5的EGR閥開度控制。然而，在低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段A和B，由于EGR氣溫度低從而在這些發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段中廢氣溫度的升高靈敏度低，由此在減少其優(yōu)先度的情況下執(zhí)行EGR閥開度的控制。在高發(fā)動(dòng)機(jī)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段C和E以及在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段F，EGR大大地影響縱性能或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，從而不執(zhí)行EGR閥開度控制。
此外，在固有地不執(zhí)行增壓的低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段中，增壓壓力減小效果(減小量)小，從而廢氣溫度的升高靈敏度低，并且因此在降低增壓壓力控制的優(yōu)先度的情況下執(zhí)行通過部件6的增壓壓力控制。在中等發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段D，增壓壓力減小效果(減小量)增大，從而廢氣溫度的升高靈敏度高，因此優(yōu)先執(zhí)行增壓壓力控制。但是，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為中等或更高的高發(fā)動(dòng)機(jī)速度發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段C中，以及在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段F中，增壓壓力的減小大大影響操縱性能或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，從而在降低其優(yōu)先度的情況下執(zhí)行增壓壓力控制。
此外，通過部件4延遲主噴射定時(shí)的廢氣溫度升高靈敏度高，并且在所有發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段中輕微影響發(fā)動(dòng)機(jī)的操縱性能，從而在所有發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段中優(yōu)先執(zhí)行延遲主噴射定時(shí)。
這樣，對(duì)每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段，優(yōu)先操作廢氣溫度升高靈敏度高的并且輕微影響操縱性能的部件(組)。另外，在降低優(yōu)先度的情況下操作廢氣溫度升高靈敏度低的并且操縱性能影響大的部件或者不予操作這些部件。從而，可以使廢氣溫度平滑地收斂到目標(biāo)溫度，并且因此提高DPF的再生效率和把操縱性能保持在適當(dāng)水平上。此外，當(dāng)在第一步或第二步中選擇操作多個(gè)部件時(shí)，把每個(gè)部件的時(shí)間常數(shù)設(shè)定成獲得相同的溫升響應(yīng)，從而啟動(dòng)各個(gè)部件以使它們?cè)谙嗤臅r(shí)間操作，由此平滑地升高提供給DPF的廢氣的溫度。可以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)提高廢氣溫度后的反饋控制。
日本專利申請(qǐng)P2003-019312(2003年1月28日申請(qǐng))的整個(gè)內(nèi)容收錄作為參考文獻(xiàn)。
盡管上面通過參照一些實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不受上面說明的各實(shí)施例的限制。根據(jù)上面的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)想到對(duì)上面所說明的各實(shí)施例的修改和變型。本發(fā)明的范圍是參照下述權(quán)利要求書定義的。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)，包括一個(gè)顆粒過濾器，其設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中用于收集流過該廢氣通道的廢氣內(nèi)的顆粒，在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下，通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以將其去除；多個(gè)部件，用于當(dāng)要燃燒收集到的顆粒以將其去除時(shí)，提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度；以及一個(gè)控制單元，其被配置成根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段選擇所述部件中的至少一個(gè)，并且優(yōu)先操作該至少一個(gè)選定的部件，以使得提高廢氣溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其中，所述控制單元被配置成，當(dāng)選擇并且優(yōu)先操作所述部件中的多個(gè)時(shí)，把每個(gè)部件的時(shí)間常數(shù)設(shè)定成使所述多個(gè)部件對(duì)升高廢氣溫度具有大致相同的響應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其中，所述控制單元被配置成當(dāng)燃燒收集到的顆粒以便將其去除時(shí)，設(shè)定目標(biāo)廢氣溫度；將該目標(biāo)廢氣溫度與通過優(yōu)先操作所述部件中的至少一個(gè)而升高的實(shí)際廢氣溫度進(jìn)行比較；以及，當(dāng)通過優(yōu)先操作該至少一個(gè)部件而使廢氣溫度提高的程度低于某個(gè)水平時(shí)，增加一個(gè)獨(dú)立的部件，其被操作用來提高廢氣溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其中，所述控制單元被配置成，當(dāng)目標(biāo)廢氣溫度和實(shí)際廢氣溫度之間的偏差小于某個(gè)水平時(shí)，通過利用所述至少一個(gè)已操作的部件把控制改變成對(duì)廢氣溫度的反饋控制。
5.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)用于提高廢氣溫度的部件包括一個(gè)主要在低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下操作以用來減少進(jìn)氣量的部件。
6.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)用于提高廢氣溫度的部件包括一個(gè)主要在低和中等發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下操作以用來控制主噴射之后的后噴射中的燃料噴射量的部件。
7.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)用于提高廢氣溫度的部件包括一個(gè)主要在低和中等發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下操作以用來校正主噴射中的燃料噴射量的部件。
8.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)用于提高廢氣溫度的部件包括一個(gè)主要在低和中等發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下操作以用來控制EGR氣量的部件。
9.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)用于提高廢氣溫度的部件包括一個(gè)用于控制增壓壓力的部件。
10.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)，包括一個(gè)顆粒過濾器，其設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中，用于收集流過該廢氣通道的廢氣內(nèi)的顆粒，在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下，通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以將其去除；以及多個(gè)部件，用于當(dāng)燃燒收集到的顆粒以將其去除時(shí)，提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度；其中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段，選擇所述部件中的至少一個(gè)并且優(yōu)先操作該部件以提高廢氣溫度。
11.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)，包括一個(gè)顆粒過濾器，其設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中，用于收集流過該廢氣通道的廢氣內(nèi)的顆粒，在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下，通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以將其去除；以及多個(gè)裝置，用于當(dāng)燃燒收集到的顆粒以將其去除時(shí)，提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度；其中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段，選擇所述裝置中的至少一個(gè)并且優(yōu)先操作該裝置以提高廢氣溫度。
12.一種操作用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)的方法，該廢氣凈化系統(tǒng)包括一個(gè)顆粒過濾器，其設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中，用于收集流過該廢氣通道的廢氣內(nèi)的顆粒，在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下，通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以將其去除；以及，多個(gè)部件，用于當(dāng)燃燒收集到的顆粒以將其去除時(shí)，提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度；該操作方法包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段選擇所述部件中的至少一個(gè)；以及優(yōu)先操作該至少一個(gè)選定部件以提高廢氣溫度。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)。該廢氣凈化系統(tǒng)包括一個(gè)顆粒過濾器，其設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通道中用于收集流過該廢氣通道的廢氣里的顆粒。在和該顆粒過濾器有關(guān)的條件下通過提高廢氣溫度燃燒收集到的顆粒以將其去除。設(shè)置多個(gè)部件，用于當(dāng)要燃燒收集到的顆粒以將其去除時(shí)提高經(jīng)該廢氣通道引入到該顆粒過濾器中的廢氣的溫度。此外，一個(gè)控制單元被配置成根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)段選擇這些部件中的至少一個(gè)并且優(yōu)先操作該至少一個(gè)選定部件以提高廢氣溫度。
文檔編號(hào)F02D45/00GK1517525SQ200410002489
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者大竹真, 一, 川島純一, 哉, 筒本直哉, 德, 近藤光德, 井上尊雄, 雄, 古賀俊雅, 雅 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社