專利名稱：柴油機(jī)微粒濾清器的再生控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及捕獲柴油機(jī)排氣中包含的微粒物的濾清器的再生。
背景技術(shù)：
一種眾所周知的減少從車輛柴油發(fā)動機(jī)排出的黑煙的方法是使用柴油機(jī)微粒濾清器，所述柴油機(jī)微粒濾清器(下面稱為DPF)捕獲包含在柴油發(fā)動機(jī)的排氣中的微粒物。
當(dāng)捕獲的微粒物的數(shù)量達(dá)到某一水平時，DPF通過燃燒捕獲的微粒物，實(shí)現(xiàn)再生，從而能夠重新捕獲微粒物。為了燃燒微粒物，通過燃油噴射控制，升高排氣的溫度，或者利用加熱器，升高DPF的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
但是，車用柴油發(fā)動機(jī)的工作條件經(jīng)常變化，從而通常不能在一次再生操作中，除去在DPF中捕獲的所有微粒物。從而，再生以一部分微粒物殘留于DPF中為結(jié)束。在下面的說明中，這種狀態(tài)被稱為部分再生。
如果在部分再生狀態(tài)下，重新開始微粒物捕獲，那么當(dāng)估計在DPF中捕獲的微粒物的數(shù)量，以便確定下一再生時機(jī)時，可能發(fā)生錯誤。
日本專利局1993公開的Tokkai Hei 5-106427提出一種方法，其中在部分DPF再生之后，用加熱器加熱DPF，直到DPF的端面達(dá)到設(shè)定溫度為止，并測量所需的加熱時間。同時，在部分再生前后，向DPF供給固定數(shù)量的空氣，并測量空氣流速的差別。從而，根據(jù)所需的加熱時間和空氣流速的差別，精確地估計殘留在DPF中的微粒物的數(shù)量?？紤]到DPF中殘留的微粒物的數(shù)量，確定下次再生的開始時機(jī)。
當(dāng)確定必需再生DPF時，該現(xiàn)有技術(shù)打開安裝在DPF中的加熱器。在再生過程中，由于加熱器產(chǎn)生的高溫，捕獲在DPF中的微粒物燃燒，微粒物的燃燒所產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步升高DPF的溫度。從而，DPF的溫度過度升高，促進(jìn)了DPF中的催化劑或支承催化劑的基體的過早惡化。
于是本發(fā)明的目的是把再生過程中，DPF的溫度維持在優(yōu)選范圍中。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種柴油機(jī)微粒濾清器的再生設(shè)備，所述柴油機(jī)微粒濾清器捕獲包含在柴油發(fā)動機(jī)的排氣中的微粒物。所述設(shè)備包括升高排氣的溫度，以便燃燒在濾清器中捕獲的微粒物的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)被配置成當(dāng)在濾清器中捕獲的微粒物的數(shù)量減少時，把排氣的溫度升到更高的溫度。
最好，該設(shè)備還包括檢測在濾清器中捕獲的微粒物的數(shù)量的傳感器，和一個可編程控制器，所述可編程控制器被編程為設(shè)置目標(biāo)排氣溫度，以致當(dāng)在濾清器中捕獲的微粒物的數(shù)量減少時，目標(biāo)排氣溫度被升高，并控制所述機(jī)構(gòu)把排氣溫度升高到目標(biāo)排氣溫度。
本發(fā)明還提供一種柴油機(jī)微粒濾清器的再生方法，所述柴油機(jī)微粒濾清器捕獲包含在柴油發(fā)動機(jī)的排氣中的微粒物。該方法包括當(dāng)在濾清器中捕獲的微粒物的數(shù)量減少時，把排氣的溫度升到更高的溫度。
在說明書的其它部分中陳述了，并在附圖中表示了本發(fā)明的細(xì)節(jié)，以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是車用發(fā)動機(jī)的示意圖，包括根據(jù)本發(fā)明的DPF再生設(shè)備。
圖2是圖解說明由根據(jù)本發(fā)明的控制器執(zhí)行的DPF再生控制例程的流程圖。
圖3表示控制器保存的，捕獲微粒物的數(shù)量(PMi)的特征圖。
圖4是表示DPF床溫Tbed的時間變化的例子的計時圖。
圖5表示控制器保存的燃燒微粒物PMr的數(shù)量的特征圖。
圖6是圖解說明發(fā)動機(jī)控制器執(zhí)行的，計算有效再生時間Te的子例程的流程圖。
圖7A-7C是表示作為DPF再生控制例程的執(zhí)行結(jié)果的DPF入口溫度，DPF床溫Tbed，和微粒物的殘留量PMx的時間變化的計時圖。
圖8是表示DPF床溫Tbed的時間變化的計時圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的有效再生時間Te的計算算法。
圖9表示由根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制器保存的有效再生時間溫度系數(shù)K的特征圖。
圖10是圖解說明由根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制器執(zhí)行的，計算有效再生時間Te的子例程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，車用柴油發(fā)動機(jī)20包括與燃燒室20A連接的進(jìn)氣通道32和排氣通道30。
柴油發(fā)動機(jī)20借助壓縮式點(diǎn)火，燃燒從進(jìn)氣通道20吸入燃燒室20A的空氣和由噴油器23噴射到燃燒室20A中的燃油的混合物。燃燒氣體作為排氣，從排氣通道30排出。
空氣濾清器35，渦輪增壓器29的壓縮機(jī)29A，中冷器28和進(jìn)氣閥21設(shè)置在進(jìn)氣通道32上。進(jìn)氣通道32中的吸入空氣由空氣濾清器35凈化，由壓縮機(jī)29A壓縮，由中冷器28冷卻，隨后通過進(jìn)氣閥21被吸入燃燒室20A。
渦輪增壓器29的渦輪29B和DPF 10設(shè)置在排氣通道30上。從燃燒室20A排入排氣通道30中的排氣驅(qū)動渦輪29B旋轉(zhuǎn)。在把微粒物捕獲到DPF 10中之后，排氣被排入大氣中。
通過排氣再循環(huán)通道(EGR通道)33，排氣通道30中的一部分排氣回流到吸入空氣中。EGR通道33連接渦輪29B上游的排氣通道30和進(jìn)氣閥21下游的進(jìn)入通道32。調(diào)整排氣再循環(huán)流量(EGR流量)的排氣再循環(huán)閥(EGR閾)22設(shè)置在EGR通道33上。
DPF 10捕獲包含在排氣通道30中的排氣中的微粒物，并通過在預(yù)定的再生溫度，燃燒捕獲的微粒物再生。已知的陶瓷多孔濾清器可被用作DPF 10。
通過響應(yīng)從發(fā)動機(jī)控制器16輸出的信號，控制噴油器23的燃油噴射量和燃油噴射正時，升高排氣溫度，實(shí)現(xiàn)DPF 10的再生。升高排氣溫度的燃油噴射控制包括諸如后噴射和噴射正時延遲之類眾所周知的方法。
發(fā)動機(jī)控制器16由微計算機(jī)構(gòu)成，微計算機(jī)包括中央處理器(CPU)，只讀存儲器(ROM)，隨機(jī)存取存儲器(RAM)，時鐘，和輸入/輸出接口(I/O接口)?？刂破骺捎啥鄠€微計算機(jī)構(gòu)成。
為了控制DPF 10的再生，來自檢測吸入空氣量的空氣流量計34，檢測DPF 10的入口和出口之間的壓差的差壓傳感器12，檢測DPF 10上游的排氣溫度的溫度傳感器13，檢測DPF 10下游的排氣溫度的溫度傳感器14，和根據(jù)排氣中的氧濃度，檢測供給燃燒室20A的空氣/燃油混合物的空/燃比的空/燃比傳感器(A/F傳感器)15的檢測數(shù)據(jù)，分別作為信號被輸入發(fā)動機(jī)控制器16。通用排氣氧傳感器或者不太貴的氧傳感器可被用作A/F傳感器15。
下面，參考圖2，說明由發(fā)動機(jī)控制器16執(zhí)行的再生DPF 10的控制例程。在柴油發(fā)動機(jī)20開始工作時，發(fā)動機(jī)控制器16同時啟動該例程。一旦該例程結(jié)束，就開始該例程的下一次執(zhí)行，從而在柴油發(fā)動機(jī)工作的時候，該例程實(shí)際上不斷被執(zhí)行。
首先，在步驟S101中，發(fā)動機(jī)控制器16根據(jù)差壓傳感器12檢測的壓差，估計DPF 10中的捕獲微粒物的數(shù)量PMi。
隨后，在步驟S102中，發(fā)動機(jī)控制器16確定捕獲的微粒物的數(shù)量PMi是否已達(dá)到再生DPF 10的基準(zhǔn)捕獲量PMα。事先通過實(shí)驗(yàn)，確定再生DPF 10的基準(zhǔn)捕獲量PMα。
如果捕獲的微粒物的數(shù)量PMi還未達(dá)到再生DPF 10的基準(zhǔn)捕獲量PMα，那么發(fā)動機(jī)控制器16從步驟S101重復(fù)該過程。
當(dāng)捕獲的微粒物的數(shù)量PMi已達(dá)到再生DPF 10的基準(zhǔn)捕獲量PMα?xí)r，發(fā)動機(jī)控制器16在步驟S103中，根據(jù)捕獲的微粒物的數(shù)量PMi，確定目標(biāo)DPF入口溫度Td。
通過查尋事先保存在ROM中，并具有圖3中所示特征曲線的圖，實(shí)現(xiàn)所述確定。根據(jù)該圖，目標(biāo)DPF入口溫度Td隨著捕獲的微粒物的數(shù)量PMi的增大而降低。如果捕獲的微粒物的數(shù)量PMi較大，那么DPF 10的再生操作燃燒的微粒物的數(shù)量增大，從而由于燃燒熱的結(jié)果，DPF 10的溫度有可能過度升高。
通過把目標(biāo)DPF入口溫度Td設(shè)置成隨著捕獲的微粒物的數(shù)量PMi的增大而降低，能夠防止溫度的這種過度升高。
圖中的虛線表示隨著捕獲微粒物的數(shù)量PMi的增大，逐漸降低的目標(biāo)DPF入口溫度Td的特征曲線。但是實(shí)際上，目標(biāo)DPF入口溫度Td可被設(shè)置成按照步進(jìn)方式變化，如圖中的實(shí)線所示。最好把步數(shù)設(shè)置成大于三。如果目標(biāo)DPF入口溫度Td被設(shè)置成按照步進(jìn)方式變化，那么它可以只采取圖中的幾個值，例如Td1、Td2和Td3，從而簡化DPF 10的溫度控制。
隨后，在步驟S104中，開始升高排氣溫度的操作，以便實(shí)現(xiàn)目標(biāo)DPF入口溫度Td。借助燃油噴射控制，例如燃油噴射正時的延遲，或者在正常燃油噴射之后噴射額外的燃油的后噴射，執(zhí)行這種操作。在再生設(shè)備包括加熱器的情況下，可利用加熱器升高排氣溫度。
隨后，在步驟S105中，發(fā)動機(jī)控制器16按照下述等式(1)，根據(jù)溫度傳感器13檢測的DPF 10上游的排氣溫度T1，和溫度傳感器14檢測的DPF 10下游的排氣溫度T2，估計DPF 10的床(bed)溫Tbed。
Tbed-b1·T1+b2·T2(1)這里，b1、b2＝實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)。
隨后，在步驟S106中，發(fā)動機(jī)控制器16計算有效再生時間Te。
通過執(zhí)行圖6中所示的子例程，實(shí)現(xiàn)該計算。
有效再生時間Te是期間DPF 10的床溫Tbed超過目標(biāo)床溫Tx的時間的累積值。目標(biāo)床溫Tx被設(shè)置成可靠地進(jìn)行DPF 10的再生的溫度，或者換句話說，可靠地燃燒微粒物的溫度。目標(biāo)床溫Tx根據(jù)捕獲的微粒物的數(shù)量PMi而變化。
例如，當(dāng)捕獲的微粒物的數(shù)量PMi是4.0克/升時，目標(biāo)床溫Tx是580攝氏度。當(dāng)捕獲的微粒物的數(shù)量PMi是2.0克/升時，目標(biāo)床溫Tx是600攝氏度。
參見圖4，在對應(yīng)于tx1-tx4的時間段中，DPF 10的床溫Tbed超過目標(biāo)床溫Tx。
在圖6的步驟S201中，通過利用構(gòu)成發(fā)動機(jī)控制器16的微計算機(jī)的時鐘功能，發(fā)動機(jī)控制器16測量自從床溫Tbed超過目標(biāo)床溫Tx以來過去的時間。
在接下來的步驟S202中，發(fā)動機(jī)控制器16利用下述等式(2)，計算其間床溫Tbed超過目標(biāo)床溫Tx的持續(xù)時間的累積值。
Te＝tx1+tx2+tx3+tx4+…(2)在步驟S202的處理之后，發(fā)動機(jī)控制器結(jié)束該子例程，另外還結(jié)束步驟S106的處理。
每當(dāng)DPF 10的床溫Tbed在步驟S105中被更新，發(fā)動機(jī)控制器16就按照這種方式，重新計算有效再生時間Te。
隨后，在步驟S107中，發(fā)動機(jī)控制器16參考事先保存在ROM中的，具有圖5中所示特征曲線的圖，以便根據(jù)DPF 10的床溫Tbed和有效再生時間Te，確定燃燒微粒物的數(shù)量PMr。如該圖中所示，當(dāng)DPF 10的床溫Tbed升高，和有效再生時間Te延長時，燃燒微粒物的數(shù)量PMr增大。
隨后，在步驟S108中，發(fā)動機(jī)控制器16利用下述等式(3)，根據(jù)燃燒微粒物的數(shù)量PMr和在步驟S101中計算的捕獲微粒物的數(shù)量PMi，計算DPF 10中的殘留微粒物PMx的數(shù)量。
PMx＝PMi-PMr(3)隨后，在步驟S109中，發(fā)動機(jī)控制器16比較燃燒微粒物的數(shù)量PMr和燃燒微粒物的預(yù)定目標(biāo)量ΔPM。如果燃燒微粒物的數(shù)量PMr未達(dá)到燃燒微粒物的目標(biāo)量ΔPM，那么發(fā)動機(jī)控制器16重復(fù)從步驟S106開始向前的過程。應(yīng)注意在該重復(fù)時段中，在DPF 10中捕獲的微粒物繼續(xù)被燃燒。
當(dāng)在步驟S109中，燃燒微粒物的數(shù)量PMr達(dá)到燃燒微粒物的目標(biāo)量ΔPM時，在步驟S110中，發(fā)動機(jī)控制器16比較DPF 10中的殘留微粒物的數(shù)量PMx和殘留微粒物的目標(biāo)量PMd。殘留微粒物的目標(biāo)量PMd對應(yīng)于結(jié)束再生操作時，殘留在DPF 10中的微粒物的允許量。事先根據(jù)車輛的行駛條件，通過實(shí)施例確定該值。當(dāng)行駛條件適合于DPF 10的再生時，殘留微粒物的目標(biāo)量PMd被設(shè)置成0.0克/升。換句話說，DPF 10應(yīng)被完全再生。在除上述之外的條件下，如果基準(zhǔn)捕獲量PMα被設(shè)置成4.0克/升，那么殘留微粒物的目標(biāo)量PMd可被設(shè)置成2.0克/升，為基準(zhǔn)捕獲量PMα的一半。
如果殘留微粒物的數(shù)量PMx未達(dá)到殘留微粒物的目標(biāo)量PMd，那么發(fā)動機(jī)控制器16重復(fù)從步驟S103開始向前的過程。這種情況下，在步驟S103中，根據(jù)殘留微粒物的數(shù)量PMx，而不是DPF 10中的捕獲微粒物的數(shù)量PMi，重新設(shè)置目標(biāo)DPF入口溫度Td。隨后根據(jù)新設(shè)置的目標(biāo)DPF入口溫度Td，在步驟S104中執(zhí)行升高排氣溫度的操作。
另外在步驟S105中，重新估計DPF 10的床溫Tbed，從而重新估計的DPF 10的床溫Tbed被用于重復(fù)步驟S106-S109的處理。
借助該過程，每次在DPF 10中捕獲的燃燒微粒物的數(shù)量PMr達(dá)到燃燒微粒物的目標(biāo)量ΔPM時，在不同的目標(biāo)DPF入口溫度Td下，執(zhí)行DPF10的再生操作，并且不斷執(zhí)行該再生操作，直到殘留微粒物的數(shù)量PMx達(dá)到殘留微粒物的目標(biāo)量PMd為止。
當(dāng)在步驟S110中，殘留微粒物的數(shù)量PMx達(dá)到殘留微粒物的目標(biāo)量PMd時，完成DPF 10的再生。這種情況下，在步驟S111中，發(fā)動機(jī)控制器16終止在步驟S104中開始的，升高排氣溫度的操作。在步驟S111的處理之后，發(fā)動機(jī)控制器16終止該例程。
應(yīng)注意的是，如上所述，發(fā)動機(jī)控制器16在終止當(dāng)前例程之后，立即開始執(zhí)行下一例程。
通過按照上述方式，在柴油發(fā)動機(jī)20工作的時候，不斷執(zhí)行圖2中所示的例程，每當(dāng)DPF 10中的捕獲微粒物的數(shù)量PMi達(dá)到基準(zhǔn)捕獲量PMα?xí)r，就執(zhí)行DPF 10的再生操作。
根據(jù)如上所述的發(fā)明，DPF床溫Tbed超過目標(biāo)床溫Tx的時間被累加為有效再生時間Te，并根據(jù)有效再生時間Te確定燃燒的微粒物的數(shù)量PMr。從而能夠精確地知道由升高排氣溫度的操作燃燒的燃燒微粒物PMr的數(shù)量，和DPF 10中的殘留微粒物的數(shù)量PMx。
參見圖7A-7C，說明與DPF再生控制例程的執(zhí)行相應(yīng)的DPF入口溫度，DPF床溫Tbed和殘留微粒物的數(shù)量PMx的變化。
每個圖中的實(shí)線表示當(dāng)執(zhí)行上述DPF再生控制例程時的變化，而每個圖中的虛線表示當(dāng)目標(biāo)DPF入口溫度Td被設(shè)置成固定值時，執(zhí)行DPF的再生的情況。
在時間t0，當(dāng)開始DPF的再生時，在步驟S103中，目標(biāo)DPF入口溫度Td被設(shè)置成第一目標(biāo)值Td1。如圖7A中所示，第一目標(biāo)值Td1是三個候選目標(biāo)值Td1、Td2和Td3中的最低者，應(yīng)用最低目標(biāo)值Td1的原因在于當(dāng)在步驟S102中，確定DPF 10的再生時，DPF 10中的捕獲微粒物的數(shù)量PMi較大。
由于升高排氣溫度的燃油噴射控制的結(jié)果，在時間t1，DPF入口溫度達(dá)到第一目標(biāo)值Td1。控制器16隨后控制燃油噴射，停止進(jìn)一步升高排氣的溫度，同時繼續(xù)捕獲微粒物的燃燒。由于目標(biāo)DPF入口溫度Td被設(shè)置成最低的目標(biāo)值Td1，因此雖然由于DPF 10中的捕獲微粒物的燃燒熱的緣故，DPF床溫Tbed可能超過目標(biāo)床溫Tx，達(dá)到稍高于目標(biāo)床溫Tx的溫度Tbed1，它也不會升高到遠(yuǎn)高于目標(biāo)床溫Tx。
在時間t2，當(dāng)燃燒微粒物的數(shù)量PMr已達(dá)到燃燒微粒物的目標(biāo)量ΔPM時，發(fā)動機(jī)控制器16把目標(biāo)DPF入口溫度Td升高到高于在先值Td1的第二目標(biāo)值Td2。控制器16隨后控制燃油噴射，以便升高排氣的溫度，直到DPF入口溫度達(dá)到第二目標(biāo)值Td2為止。在時間t2之后，由于殘留微粒物的數(shù)量PMx已減小，因此殘留微粒物的燃燒所產(chǎn)生的熱量小于在時段t1-t2中產(chǎn)生的熱量，從而盡管目標(biāo)DPF入口溫度Td2較高，DPF床溫Tbed仍然保持在溫度Tbed1。在達(dá)到目標(biāo)DPF入口溫度Td2之后，發(fā)動機(jī)控制器16控制燃油噴射，從而停止進(jìn)一步升高排氣的溫度。
在時間t3，當(dāng)燃燒微粒物的數(shù)量PMr再次達(dá)到燃燒微粒物的目標(biāo)量ΔPM時，發(fā)動機(jī)控制器16隨后把目標(biāo)DPF入口溫度Td升高到候選目標(biāo)值Td1、Td2和Td3中最大的第三目標(biāo)值Td3。
控制器16隨后控制燃油噴射，以便升高排氣的溫度，直到DPF入口溫度達(dá)到新的目標(biāo)DPF入口溫度Td3為止。由于從時間t2以來，殘留微粒物的數(shù)量PMx進(jìn)一步減小，因此雖然應(yīng)用目標(biāo)DPF入口溫度Td的最高目標(biāo)值Td3，DPF床溫Tbed仍然停留在目標(biāo)床溫Tx附近。
在時間t3之后，殘留微粒物進(jìn)一步被燃燒，當(dāng)殘留微粒物的數(shù)量PMx最終變成0時(如圖7C中所示)，完成DPF 10的再生。
如果和本發(fā)明不同，在整個再生時期內(nèi)，目標(biāo)DPF入口溫度Td被保存為固定值Td2，那么一旦捕獲的微粒物開始燃燒，DPF 10的床溫就急劇升高。即使在達(dá)到溫度Tbed1之后，DPF 10的床溫仍然繼續(xù)升高，如圖7B中所示，最后達(dá)到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目標(biāo)床溫Tx的床溫Tbed2。這么高的床溫存在使DPF 10中包含的催化劑過早惡化的危險。
在達(dá)到溫度Tbed2之后，由于通過燃燒，殘留微粒物的數(shù)量PMx減少，因此DPF 10的床溫降低。在時間t3之后，目標(biāo)DPF入口溫度Td的固定值Td2變得低于根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的目標(biāo)值Td3。由于在該階段，殘留微粒物的數(shù)量PMx已變小，因此燃燒殘留微粒物產(chǎn)生的熱量也少。在該階段應(yīng)用的固定目標(biāo)DPF入口溫度Td2使完成再生所需的時間長于本發(fā)明完成再生所需的時間。
根據(jù)上述說明可明白，通過隨著殘留微粒物的數(shù)量PMx的減小，逐漸升高目標(biāo)DPF入口溫度Td，能夠防止DPF 10的床溫過度升高，同時縮短再生周期。從而，本發(fā)明使再生操作所消耗的能量降至最低。
下面，參考圖8-10，說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。
本實(shí)施例的硬件組成和第一實(shí)施例相同。根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)動機(jī)控制器16也執(zhí)行圖2中的例程。但是，在本實(shí)施例中，圖2中的步驟S106的處理內(nèi)容不同于第一實(shí)施例。
在第一實(shí)施例的步驟S106中，通過執(zhí)行圖6的子例程，有效再生時間Te被計算成DPF 10的床溫Tbed超過目標(biāo)床溫Tx的時間的累積值。
如上所述，目標(biāo)床溫Tx是微粒物被可靠燃燒的溫度，但是即使當(dāng)DPF10的床溫Tbed未達(dá)到目標(biāo)床溫Tx，只要床溫Tbed超過允許微粒物燃燒的溫度，那么一部分微粒物可被燃燒。從而在本實(shí)施例中，考慮到在該溫度區(qū)中燃燒的微粒物的數(shù)量，計算殘留微粒物的數(shù)量。
參見圖8，在達(dá)到目標(biāo)床溫Tx的過程中，DPF 10的床溫Tbed經(jīng)過連續(xù)的溫度Ta、Tb、Tc、Td…。這里，溫度Ta表示允許DPF 10中微粒物的燃燒的最低溫度。在該溫度升高過程中，按照下述方式表述時間。即，從溫度Ta升高到Tb的時間被表述成ta1，從溫度Tb升高到Tc的時間被表述成tb1，從溫度Tc升高到Td的時間被表述成tc1。
床溫Tbed落入的區(qū)域也用諸如tc2、tb2和ta2之類的時段表示。從而根據(jù)溫度區(qū)和溫度區(qū)的持續(xù)時間，能夠明白床溫Tbed的變化，根據(jù)下述等式(4)，累加計算有效再生時間Te，以便被用作有效再生時間Te(通過把溫度區(qū)的持續(xù)時間乘以圖6中所示的、和該溫度區(qū)對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)K獲得的值)。
Te＝Ka·ta+Kb·tb+Kc·tc+Kd·td+…+tx這里，ta＝∑tan，tb＝∑tbn，tc＝∑tcn，td＝∑tdn，tx＝∑txn，Ka＝從溫度ta到tb的溫度區(qū)的加權(quán)系數(shù)K，Kb＝從溫度Tb到Tc的溫度區(qū)的加權(quán)系數(shù)K，Kc＝從溫度Tc到Td的溫度區(qū)的加權(quán)系數(shù)K，Kd＝從溫度Td到Tx的溫度區(qū)的加權(quán)系數(shù)K，n＝從1開始的整數(shù)參見圖9，加權(quán)系數(shù)K表示在某一溫度區(qū)中，單位時間的燃燒微粒物的數(shù)量，最大值為1.0。當(dāng)床溫Tbed升高，和捕獲的微粒物的數(shù)量PMi增大時，加權(quán)系數(shù)K取較大的值。在床溫Tbed等于或大于目標(biāo)床溫Tx的區(qū)域中，加權(quán)系數(shù)K達(dá)到1.0。
為了便于上述計算，圖6中所示的加權(quán)系數(shù)K的特征圖預(yù)先被保存在發(fā)動機(jī)控制器16的ROM中。
在圖2的例程中的步驟S106中，代替第一實(shí)施例的圖6中的子例程，發(fā)動機(jī)控制器16執(zhí)行圖10中所示的子例程。
首先，在步驟S301中，發(fā)動機(jī)控制器16確定當(dāng)前的溫度區(qū)，并測量從當(dāng)前溫度區(qū)開始以來過去的時間。換句話說，發(fā)動機(jī)控制器16測量圖8中的時段ta1、tb1、tc1，…，tx1。
在接下來的步驟S302中，發(fā)動機(jī)控制器16通過根據(jù)DPF 10的床溫Tbed和捕獲微粒物的數(shù)量PMi，查閱對應(yīng)于圖9的圖，確定適合于當(dāng)前溫度區(qū)的加權(quán)系數(shù)K。換句話說，發(fā)動機(jī)控制器16確定等式(4)中的Ka、Kb、Kc、Kd…。
在接下來的步驟S303中，發(fā)動機(jī)控制器16通過執(zhí)行等式(4)的計算，計算有效再生時間Te。
在步驟S303的處理之后，發(fā)動機(jī)控制器16結(jié)束該子例程，從而結(jié)束圖2中的步驟S106的處理。
總之，本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于代替等式(2)，發(fā)動機(jī)控制器16利用上面的等式(4)計算有效再生時間Te。換句話說，即使DPF 10的床溫Tbed等于或低于目標(biāo)床溫Tx，只要床溫Tbed超過允許微粒物燃燒的最低溫度Ta，在基于與對應(yīng)溫度區(qū)對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)K的有效再生時間Te的計算中，使用該相應(yīng)溫度區(qū)的持續(xù)時間。
通過根據(jù)按照這種方式計算的有效再生時間Te，計算在等于或小于目標(biāo)床溫Tx的溫度區(qū)中，燃燒微粒物的數(shù)量PMi，隨后計算殘留微粒物的數(shù)量PMx，能夠以較高的精度知道在DPF 10的再生操作中，殘留微粒物的數(shù)量PMx的變化。
Tokugan 2003-325040(在日本的申請日為2003年9月17日)和Tokugan 2003-359635(在日本的申請日為2003年10月20日)的內(nèi)容作為參考包含于此。
雖然上面參考本發(fā)明的一些實(shí)施例說明了本發(fā)明，不過本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例。在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到上述實(shí)施例的各種修改和變化。
其中要求獨(dú)占性或獨(dú)占權(quán)的本發(fā)明的實(shí)施例被定義成如下所述。
權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)微粒濾清器(10)的再生設(shè)備，所述柴油機(jī)微粒濾清器(10)捕獲包含在柴油發(fā)動機(jī)(20)的排氣中的微粒物，所述設(shè)備包括升高排氣的溫度，以便燃燒在濾清器(10)中捕獲的微粒物的機(jī)構(gòu)(23)，所述機(jī)構(gòu)(23)被配置成當(dāng)在濾清器(10)中捕獲的微粒物的數(shù)量減少時，把排氣的溫度升到更高的溫度。
2.按照權(quán)利要求1所述的再生設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括檢測在濾清器(10)中捕獲的微粒物的數(shù)量的傳感器(12)，和一個可編程控制器(16)，所述可編程控制器(16)被編程為設(shè)置目標(biāo)排氣溫度，以致當(dāng)在濾清器(10)中捕獲的微粒物的數(shù)量減少時，目標(biāo)排氣溫度被升高，并控制所述機(jī)構(gòu)(23)把排氣溫度升高到目標(biāo)排氣溫度(S104)。
3.按照權(quán)利要求2所述的再生設(shè)備，其中發(fā)動機(jī)控制器(16)還被編程為在柴油機(jī)微粒濾清器(10)的再生過程中，按照步進(jìn)方式升高目標(biāo)排氣溫度三次以上。
4.按照權(quán)利要求2所述的再生設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括檢測濾清器(10)的溫度的傳感器(13)，發(fā)動機(jī)控制器(16)還被編程為累積計算濾清器的溫度超過目標(biāo)溫度的時間，作為有效再生時間(S106)，并估計濾清器(10)中燃燒微粒物的數(shù)量(S107)。
5.按照權(quán)利要求4所述的再生設(shè)備，其中發(fā)動機(jī)控制器(16)還被編程為當(dāng)濾清器溫度未超過目標(biāo)溫度時，確定濾清器溫度是否超過允許微粒物燃燒的溫度，所述允許微粒物燃燒的溫度溫度低于目標(biāo)溫度，并結(jié)合濾清器溫度超過目標(biāo)溫度的時間，計算把通過濾清器溫度超過允許微粒物燃燒的溫度的時間乘以預(yù)定系數(shù)獲得的值，作為有效再生時間(S106)。
6.按照權(quán)利要求5所述的再生設(shè)備，其中發(fā)動機(jī)控制器(16)還被編程為根據(jù)濾清器(10)的溫度，確定系數(shù)。
7.按照權(quán)利要求5所述的再生設(shè)備，其中發(fā)動機(jī)控制器(16)還被編程為根據(jù)在濾清器(10)中捕獲的微粒物的數(shù)量，確定系數(shù)。
8.按照權(quán)利要求4-7任一所述的再生設(shè)備，其中發(fā)動機(jī)控制器(16)還被編程為把當(dāng)所述機(jī)構(gòu)開始升高排氣溫度時，在濾清器(10)中捕獲的微粒物的數(shù)量記為初始捕獲量，通過從初始捕獲量中減去燃燒微粒物的數(shù)量，計算濾清器(10)中殘留微粒物的數(shù)量，并當(dāng)殘留微粒物的數(shù)量已降低到預(yù)定目標(biāo)量時，控制所述機(jī)構(gòu)(23)停止升高排氣的溫度。
9.按照權(quán)利要求1-7任一所述的再生設(shè)備，其中柴油發(fā)動機(jī)(20)還包括燃燒室(20A)，所述機(jī)構(gòu)(23)包括把燃油噴入燃燒室(20A)、并根據(jù)來自發(fā)動機(jī)控制器(16)的信號改變?nèi)加蛧娚淞亢腿加蛧娚湔龝r的噴油器(23)。
10.一種柴油機(jī)微粒濾清器(10)的再生方法，所述柴油機(jī)微粒濾清器(10)捕獲包含在柴油發(fā)動機(jī)(20)的排氣中的微粒物，發(fā)動機(jī)(20)包括升高排氣的溫度以便燃燒在濾清器(10)中捕獲的微粒物的機(jī)構(gòu)(23)，所述方法包括控制所述機(jī)構(gòu)(23)，從而當(dāng)在濾清器(10)中捕獲的微粒物的數(shù)量減少時，把排氣的溫度升到更高的溫度。
全文摘要
為了再生捕獲柴油發(fā)動機(jī)(20)的排氣中所含微粒物的柴油機(jī)微粒濾清器(10)，控制器(16)通過噴油器(23)的燃油噴射控制，升高排氣的溫度，從而燃燒在濾清器(10)中捕獲的微粒物。當(dāng)在濾清器(10)中捕獲的微粒物的數(shù)量減少時，控制器(16)控制噴油器(23)把排氣的溫度升到更高的溫度，從而實(shí)現(xiàn)有效再生，同時防止濾清器(10)的溫度變得過高。
文檔編號F01N3/035GK1598255SQ20041007873
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月17日
發(fā)明者近藤光德, 川島純一, 筒本直哉, 大竹真, 井上尊雄, 上野昌一郎, 古賀俊雅 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社