專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的再生控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的再生控制器，它通過加熱排氣凈化裝置來消除排氣凈化裝置中捕獲的顆粒物。
背景技術(shù)：
日本早期公開專利No.2003-20930描述了用于在過濾器中積累的顆粒物(PM)量超過預(yù)定量時(shí)，燃燒過濾器中積累的PM的技術(shù)，其中所述過濾器布置在柴油機(jī)的排氣通道中。通過加熱過濾器并將空燃比間歇地調(diào)整到稀側(cè)來燃燒過濾器中積累的PM。在這種現(xiàn)有技術(shù)中，通過根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)動(dòng)機(jī)排放的PM量與過濾器中氧化的PM量循環(huán)相加，來估計(jì)過濾器中積累的PM量。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，實(shí)際PM排放量和PM氧化量可能不一樣，其間存在差別。特別是，估計(jì)PM積累量可能小于實(shí)際PM積累量。當(dāng)實(shí)際積累量大于估計(jì)積累量時(shí)，對(duì)所積累的PM進(jìn)行的消除工作可能不充分。如果重復(fù)進(jìn)行這種不充分的消除工作，就可能積累過大量的PM。在此情況下，超過計(jì)劃量的大量PM可能迅速燃燒。結(jié)果可能使過濾器過熱。這可能造成過濾器的熱損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制器，可以減小顆粒物的估計(jì)積累量與實(shí)際積累量之間的差別，同時(shí)適當(dāng)?shù)叵e累在排氣凈化裝置中的顆粒物。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種再生控制器，用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)排氣通道中設(shè)置的排氣凈化裝置進(jìn)行再生。所述排氣凈化裝置包括上游凈化部分和下游凈化部分。所述再生控制器包括差別檢測(cè)器，用于檢測(cè)排氣壓力差和排氣溫度差中的至少一項(xiàng)，所述排氣壓力差存在于所述排氣凈化裝置上游的第一位置與所述排氣凈化裝置下游的第二位置之間，所述排氣溫度差存在于第三位置與所述第三位置下游的第四位置之間，所述第三位置位于所述排氣凈化裝置的下游凈化部分的上游。計(jì)算部分計(jì)算所述排氣凈化裝置中顆粒物的估計(jì)積累量。加熱控制部分在所述估計(jì)積累量大于參考積累量時(shí)對(duì)所述排氣凈化裝置進(jìn)行加熱，以從所述排氣凈化裝置中消除所述顆粒物。校正控制部分在由于所述加熱而使所述估計(jì)積累量落在校正判斷參考范圍內(nèi)、并且所述至少一項(xiàng)差別大于校正參考值時(shí)，根據(jù)所述至少一項(xiàng)差別對(duì)所述估計(jì)積累量進(jìn)行校正。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種再生控制器，用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)排氣通道中設(shè)置的排氣凈化裝置進(jìn)行再生。所述排氣凈化裝置包括布置在所述排氣通道中的上游凈化機(jī)構(gòu)和下游凈化機(jī)構(gòu)。所述再生控制器包括差別檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述下游凈化機(jī)構(gòu)的上游位置與下游位置之間的排氣壓力差和排氣溫度差中的至少一項(xiàng)。計(jì)算部分計(jì)算所述排氣凈化裝置中顆粒物的估計(jì)積累量。加熱控制部分在所述估計(jì)積累量大于參考積累量時(shí)對(duì)所述排氣凈化裝置進(jìn)行加熱，以從所述排氣凈化裝置中消除所述顆粒物。校正控制部分在由于所述加熱而使所述估計(jì)積累量落在校正判斷參考范圍內(nèi)、并且所述至少一項(xiàng)差別大于校正參考值時(shí)，根據(jù)所述至少一項(xiàng)差別對(duì)所述估計(jì)積累量進(jìn)行校正。
根據(jù)下列說明書，結(jié)合以示例方式對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行說明的附圖，可以更清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。


通過參考對(duì)現(xiàn)有優(yōu)選實(shí)施例的下列說明并結(jié)合附圖，可以對(duì)本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)有最佳的理解。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例用于車輛柴油機(jī)的控制系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1所示ECU執(zhí)行的再生模式執(zhí)行判斷的流程圖；圖3是圖1所示ECU執(zhí)行的再生控制的流程圖；圖4示出了校正參考值對(duì)照表MAPdp；圖5示出了附加校正量對(duì)照表MAPadd；
圖6和圖7是第一實(shí)施例中再生控制的時(shí)間圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的再生控制的流程圖；圖9示出了附加校正量對(duì)照表MAPtad；圖10和圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的再生控制的流程圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的排氣凈化裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將討論根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例用于內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的再生控制器。圖1是控制系統(tǒng)的示意圖，它包括車輛柴油機(jī)所用的再生控制器。本發(fā)明的再生控制器的應(yīng)用不限于柴油機(jī)。就是說，本發(fā)明的再生控制器也可以用于稀燃汽油機(jī)。
柴油機(jī)2包括多個(gè)汽缸，這些汽缸包括第一到第四汽缸#1、#2、#3和#4。在汽缸#1到#4的每個(gè)中，燃燒室4通過進(jìn)氣口8和進(jìn)氣管10連接到緩沖罐12。通過進(jìn)氣閥6使每個(gè)進(jìn)氣口8開啟和關(guān)閉。緩沖罐12連接到中間冷卻器14和增壓器(例如排氣渦輪增壓器16)。經(jīng)過空氣凈化器18供給的新鮮空氣由排氣渦輪增壓器16的壓縮機(jī)16a壓縮。緩沖罐12帶有排氣再循環(huán)(EGR)通道20的EGR氣體供應(yīng)端口20a。節(jié)流閥22布置在進(jìn)氣通道13中緩沖罐12與中間冷卻器14之間。進(jìn)氣量傳感器24(進(jìn)氣量檢測(cè)器)和進(jìn)氣溫度傳感器26布置在壓縮機(jī)16a與空氣凈化器18之間。
在汽缸#1到#4的每個(gè)中，燃燒室4連接到排氣口30和排氣管32。通過排氣閥28使每個(gè)排氣口30開啟和關(guān)閉。排氣渦輪增壓器16的排氣渦輪機(jī)16b布置在排氣管32與排氣通道34之間。排氣從排氣管32中靠近第四汽缸#4的位置送入排氣渦輪機(jī)16b中。
排氣通道34中布置有三個(gè)排氣凈化機(jī)構(gòu)，即催化轉(zhuǎn)化器36、38和40，它們每個(gè)都容納有排氣凈化催化劑。第一催化轉(zhuǎn)化器36設(shè)在最上游處，容納有NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a。當(dāng)正常工作的柴油機(jī)2的排氣處在氧化氣氛中(稀)時(shí)，NOx存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a中。當(dāng)排氣處在還原氣氛中(化學(xué)當(dāng)量或者空燃比低于化學(xué)當(dāng)量條件)時(shí)，NOx存儲(chǔ)還原氧化劑36a中存儲(chǔ)的NOx被還原為NO，從NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a中分離出來，并用HC和CO進(jìn)一步還原。以此方式消除NOx。
第二催化轉(zhuǎn)化器38布置在第一催化轉(zhuǎn)化器36的下游，容納了具有單塊結(jié)構(gòu)的過濾器38a。過濾器38a的壁具有孔，使排氣可以通過。過濾器38a的多孔壁表面涂有NOx存儲(chǔ)還原催化劑層。過濾器38a用作NOx存儲(chǔ)還原催化劑層的基體。NOx存儲(chǔ)還原催化劑層以與NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a相同的方式消除NOx。排氣中所含的顆粒物(PM)積累在過濾器38a的壁中。PM首先由NOx暴露在較高溫度下的氧化氣氛中時(shí)釋放出的活性氧進(jìn)行氧化。然后由周圍的過量氧對(duì)PM進(jìn)行完全的氧化。以此方式，從過濾器38a中不僅消除了NOx，而且消除了PM。第一催化轉(zhuǎn)化器36與第二催化轉(zhuǎn)化器38一體形成。
設(shè)在最下游處的第三催化轉(zhuǎn)化器40容納有用于通過氧化而消除HC和CO的氧化催化劑40a。第一排氣溫度傳感器44布置在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a與過濾器38a之間。第二排氣溫度傳感器46布置在過濾器38a與氧化催化劑40a之間靠近過濾器38a處，空燃比傳感器48布置在氧化催化劑40a附近。
空燃比傳感器48是例如采用固體電解質(zhì)的傳感器?？杖急葌鞲衅?8根據(jù)排氣成分來檢測(cè)排氣的空燃比，并產(chǎn)生與空燃比成線性比例的電壓信號(hào)。第一排氣溫度傳感器44和第二排氣溫度傳感器46分別檢測(cè)它們各自位置處的排氣溫度thci和thco。
壓差傳感器50連接到將過濾器38a的上游側(cè)與下游側(cè)相連的管道。壓差傳感器50檢測(cè)過濾器38a的上游側(cè)與下游側(cè)之間的壓力差ΔP，以檢測(cè)過濾器38a的堵塞程度，即過濾器38a中PM的積累程度。
排氣管32具有EGR通道20所用的EGR氣體入口20b，所述EGR氣體入口20b位于第一汽缸#1附近，或者說，距離將排氣送入排氣渦輪機(jī)16b的第四汽缸#4較遠(yuǎn)。用于對(duì)EGR氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)化的鐵(iron)EGR催化劑52、用于對(duì)EGR氣體進(jìn)行冷卻的冷卻器54以及EGR閥56從EGR氣體入口20b開始以此順序布置在EGR通道20中。EGR催化劑52還用于防止冷卻器54堵塞。根據(jù)EGR閥56的開啟程度，對(duì)將要經(jīng)過EGR氣體供應(yīng)端口20a再次供給到進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR氣體量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
燃料噴射閥58布置在汽缸#1到#4的每個(gè)中，將燃料直接噴射到相應(yīng)的燃燒室4中。每個(gè)燃料噴射閥58通過燃料供應(yīng)管58a連接到共軌60。電控的可變排量燃料泵62將高壓燃料供給共軌60。共軌60中的高壓燃料通過各個(gè)燃料供應(yīng)管58a分配到相應(yīng)的燃料噴射閥58。燃料壓力傳感器64對(duì)共軌60中的燃料壓力進(jìn)行檢測(cè)。
燃料泵62通過燃料供應(yīng)管66向燃料添加閥68供給低壓燃料。燃料添加閥68布置在第四汽缸#4的排氣口30中，向排氣渦輪機(jī)16b噴射燃料。燃料添加閥68以催化劑控制模式向排氣添加燃料。
電子控制單元(ECU)70包括數(shù)字式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，數(shù)字式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括CPU、ROM、RAM和驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。從進(jìn)氣量傳感器24、進(jìn)氣溫度傳感器26、第一排氣溫度傳感器44、第二排氣溫度傳感器46、空燃比傳感器48、壓差傳感器50、EGR閥56中包括的EGR開啟程度傳感器、燃料壓力傳感器64、節(jié)流閥開啟程度傳感器22a、加速器開啟程度傳感器74、冷卻劑溫度傳感器76、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器80和汽缸差異傳感器82向ECU 70提供檢測(cè)信號(hào)。加速器開啟程度傳感器74檢測(cè)加速器踏板72被壓下的量(加速器開啟程度ACCP)。冷卻劑溫度傳感器76檢測(cè)柴油機(jī)2的冷卻劑溫度THW。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器80檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE或曲軸78的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。汽缸差異傳感器82檢測(cè)曲軸78的旋轉(zhuǎn)相位或進(jìn)氣凸輪的旋轉(zhuǎn)相位以辨別汽缸。
ECU 70根據(jù)這些檢測(cè)信號(hào)來確定發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)來對(duì)燃料噴射閥58的燃料噴射(數(shù)量和時(shí)間)進(jìn)行控制。ECU 70執(zhí)行的控制用于調(diào)整EGR閥56的開啟程度、用電動(dòng)機(jī)22b調(diào)整節(jié)流閥的開啟程度、調(diào)整燃料泵62的排量。此外，ECU 70執(zhí)行的催化劑控制包括再生模式、硫成分分解釋放模式(下文中稱為脫硫模式)、NOx還原模式和正?？刂颇Ｊ?。下面將對(duì)催化劑控制進(jìn)行說明。
ECU 70執(zhí)行的燃燒模式是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)從兩種燃燒模式中選擇的，即正常燃燒模式和低溫燃燒模式。在低溫燃燒模式下，ECU 70根據(jù)低溫燃燒模式所用的EGR閥開啟程度對(duì)照表，通過采用大量再循環(huán)的排氣來減緩燃燒溫度的增加，使NOx和煙霧同時(shí)減少。低溫燃燒模式是在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)載以及發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速或中等轉(zhuǎn)速的時(shí)候執(zhí)行的。在低溫燃燒模式下，ECU 70執(zhí)行的空燃比反饋控制包括根據(jù)空燃比傳感器48檢測(cè)到的空燃比AF對(duì)節(jié)流閥開啟程度TA進(jìn)行的調(diào)整。除了低溫燃燒模式外的另一種燃燒模式是正常燃燒模式。在正常燃燒模式下，ECU 70根據(jù)正常燃燒模式所用的EGR閥開啟程度對(duì)照表，執(zhí)行正常EGR控制(包括不涉及排氣再循環(huán)的控制)。
下面將對(duì)催化劑控制進(jìn)行說明。
在再生模式下，當(dāng)排氣凈化催化劑中PM的估計(jì)積累量達(dá)到再生參考值時(shí)，ECU 70對(duì)第二催化轉(zhuǎn)化器38的過濾器38a中積累的PM進(jìn)行特別的加熱。PM被加熱到氧化和分解產(chǎn)生CO2和H2O，并以CO2和H2O的形式釋放。在再生模式下，ECU 70在空燃比大于化學(xué)當(dāng)量空燃比的狀態(tài)下，利用燃料添加閥68反復(fù)地添加燃料以將催化劑床加熱(例如，600到700℃)。在動(dòng)力沖程或排氣沖程期間，ECU 70還可以用相應(yīng)的燃料噴射閥58在每個(gè)燃燒室4中進(jìn)行燃料噴射(后噴射)。在特定條件(下文中將會(huì)說明)下，ECU 70還通過執(zhí)行間歇燃料添加過程而執(zhí)行燃盡加熱。在間歇燃料添加過程中，ECU 70在不加入燃料的時(shí)間段中執(zhí)行空燃比降低過程?？杖急冉档瓦^程通過從燃料添加閥68間歇地加入燃料，將空燃比降低到與化學(xué)當(dāng)量空燃比一樣或比其略低。在此實(shí)施例中，空燃比降低過程使得空燃比略低于化學(xué)當(dāng)量空燃比。在某些情況下，用燃料噴射閥58進(jìn)行的后噴射可以與間歇燃料添加過程結(jié)合進(jìn)行。在再生模式下，堵塞在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a前表面的PM被消除，積累在過濾器38a中的、積累量高于估計(jì)積累量的PM被燃燒和還原。
脫硫模式是在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和過濾器38a受到硫成分毒化、它們的排氣凈化能力(例如NOx存儲(chǔ)能力)降低時(shí)執(zhí)行的。脫硫模式將硫成分從NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和過濾器38a分解和釋放，使得從NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和過濾器38a除去硫成分并使之從硫中毒的情況恢復(fù)。在脫硫模式下，ECU 70通過從燃料添加閥68反復(fù)添加燃料來加熱催化劑床(例如到650℃)。ECU 70還通過從燃料添加閥68間歇地添加燃料來執(zhí)行空燃比降低過程，該過程將空燃比降低到與化學(xué)當(dāng)量空燃比一樣或比其略低。在第一實(shí)施例中，空燃比降低過程使空燃比略低于化學(xué)當(dāng)量空燃比。在脫硫模式下，也可以用燃料噴射閥58執(zhí)行后噴射。這個(gè)過程類似于再生模式中在特定條件下執(zhí)行的間歇燃料添加過程，也具有燃盡PM的效果。
在NOx還原模式中，堵塞在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和過濾器38a中的NOx被還原為N2、CO2和H2O，并以N2、CO2和H2O的形式釋放。在NOx還原模式中，ECU 70以較長(zhǎng)時(shí)間間隔間歇地從燃料添加閥68添加燃料，使催化劑床的溫度被設(shè)定得相對(duì)較低(例如250到500℃)。在這樣相對(duì)較低的催化劑床溫度下，空燃比被降低到與化學(xué)當(dāng)量空燃比一樣或比其略低。
除了上述的三種催化劑控制模式之外的催化劑控制模式是正?？刂颇Ｊ?。在正常控制模式中，ECU 70不用燃料添加閥68進(jìn)行燃料添加過程，也不用燃料噴射閥58進(jìn)行后噴射。
現(xiàn)在將討論ECU 70在再生模式中執(zhí)行的過程。圖2的流程圖示出了再生模式執(zhí)行判斷，圖3的流程圖示出了再生控制，這些流程圖中每個(gè)都作為預(yù)定時(shí)間循環(huán)中的中斷來執(zhí)行。圖2中的再生模式執(zhí)行判斷結(jié)果確定了是否開始圖3中的再生控制。
首先說明再生模式執(zhí)行判斷(圖2)。
在步驟S102，ECU 70計(jì)算顆粒物排放量PMe，它是圖2中一個(gè)控制循環(huán)期間從柴油機(jī)2的每個(gè)燃燒室4排放的PM總量。在此實(shí)施例中，ECU 70通過參考預(yù)先由實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的對(duì)照表，來計(jì)算顆粒物排放量PMe。所述的對(duì)照表將排放量與例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載(例如燃料噴射閥58的燃料噴射量)聯(lián)系起來。ECU 70根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載來計(jì)算顆粒物排放量PMe。
在步驟S104，ECU 70計(jì)算積累或捕獲在過濾器38a中的PM的氧化量PMc。氧化量PMc是在此過程的一個(gè)控制循環(huán)中通過氧化而消除的捕獲的PM量。在第一實(shí)施例中，ECU 70通過參考預(yù)先由實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的對(duì)照表來計(jì)算氧化量PMc。所述的對(duì)照表將氧化量與過濾器38a的催化劑床溫度(例如第二排氣溫度傳感器46檢測(cè)到的排氣溫度thco)和進(jìn)氣量GA聯(lián)系起來。ECU 70根據(jù)排氣溫度thco和進(jìn)氣量GA來計(jì)算氧化量PMc。
在步驟S106，ECU 70用表達(dá)式1計(jì)算估計(jì)PM積累量PMsm。
PMsm←Max[PMsm+PMe-PMc，0] (1)在表達(dá)式1中，右側(cè)的估計(jì)積累量PMsm是此過程的前面循環(huán)中計(jì)算得到的值。Max表示從括號(hào)中的值里取出最大值的運(yùn)算符。例如，當(dāng)PMsm+PMe-PMc是正數(shù)時(shí)，將PMsm+PMe-Pmc所得的值作為表達(dá)式左側(cè)的估計(jì)積累量PMsm。當(dāng)PMsm+PMe-PMc是負(fù)數(shù)時(shí)，將零(克)設(shè)定為表達(dá)式左側(cè)的估計(jì)積累量PMsm。
在步驟S108，ECU 70檢查估計(jì)積累量PMsm是否大于或等于再生參考值PMstart(對(duì)應(yīng)于參考積累量)，并判斷是否啟動(dòng)再生模式。當(dāng)PMsm小于PMstart時(shí)(步驟S108為否定)，ECU 70暫時(shí)終止此過程。PMsm小于PMstart的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖6的時(shí)間圖中所示時(shí)間t0之前的狀態(tài)。
當(dāng)由于柴油機(jī)2的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)而使PMe大于PMc的狀態(tài)延續(xù)時(shí)，重復(fù)進(jìn)行步驟S102、S104和S106。這樣將逐漸增大估計(jì)積累量PMsm。但是，只要PMsm小于PMstart(步驟S108為否定)，ECU 70就暫時(shí)終止此過程。
當(dāng)估計(jì)積累量PMsm增大并滿足PMsm≥PMstart時(shí)(步驟108為肯定)，ECU 70判斷脫硫模式中用于消除PM的加熱是否已經(jīng)停止。當(dāng)脫硫模式中的PM消除加熱已經(jīng)停止時(shí)(步驟S110為否定)，ECU 70暫時(shí)終止此過程。當(dāng)脫硫模式中的PM消除加熱正在進(jìn)行時(shí)(步驟S110為肯定)，ECU 70啟動(dòng)再生控制(步驟S112，圖6中的t0)。在此情況下，循環(huán)進(jìn)行圖3所示再生控制。
下面將參考圖3對(duì)再生控制進(jìn)行說明。在圖2的再生模式執(zhí)行判斷之后，ECU 70執(zhí)行再生控制。因此，再生控制是以與再生模式執(zhí)行判斷相同的循環(huán)來執(zhí)行的。
在步驟S122，ECU 70判斷以前的循環(huán)中計(jì)算出的估計(jì)積累量PMsm是否在校正判斷參考范圍內(nèi)(小于或等于校正判斷參考范圍的最大值BUpm)。如圖6所示，最大值BUpm遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于再生參考值PMstart，但略大于終止判斷值PMend(例如0克)。
當(dāng)PMsm大于BUpm時(shí)(步驟S122為否定，圖6中t0到t1)，ECU70在步驟S146設(shè)定(指示)PM消除加熱開始，并暫時(shí)終止此過程。在PM消除加熱中，燃料添加閥68重復(fù)地以上述方式添加燃料。這使催化劑暴露在空燃比高于化學(xué)當(dāng)量空燃比的氣氛中，并升高了催化劑床的溫度(排氣溫度thci)(例如600到700℃)。之后，顆粒物排放量PMe小于氧化量PMc，估計(jì)積累量PMsm逐漸降低。
只要PMsm大于BUpm(步驟S122為否定)，上述通過燃料添加來消除PM的過程就繼續(xù)進(jìn)行。
估計(jì)積累量PMsm逐漸減小并接近終止判斷值PMend。當(dāng)估計(jì)積累量PMsm減小并滿足PMsm≤BUpm時(shí)(步驟S122為肯定)，ECU 70確定當(dāng)前是否正在執(zhí)行除了脫硫模式之外的模式，以及是否已經(jīng)請(qǐng)求了除了脫硫模式以外的模式(步驟S124)。
當(dāng)脫硫模式正在執(zhí)行時(shí)，或者已經(jīng)請(qǐng)求了脫硫模式時(shí)(步驟S124為否定)，ECU 70停止PM消除加熱(步驟S138)并暫時(shí)終止此過程。停止PM消除加熱是因?yàn)槊摿蚰Ｊ街袝?huì)進(jìn)行與燃盡加熱類似的過程。
當(dāng)正在進(jìn)行除了脫硫模式之外的模式，并且沒有請(qǐng)求脫硫模式的時(shí)候(步驟S124為肯定)，ECU 70參考圖4所示校正參考值對(duì)照表MAPdp，確定相應(yīng)于進(jìn)氣量GA的校正參考值Dp(步驟S126)。ECU 70判斷過濾器38a的上游側(cè)與下游側(cè)之間壓力差ΔP與進(jìn)氣量GA之間的比率ΔP/GA是否大于或等于校正參考值Dp(步驟S128)。比率ΔP/GA對(duì)應(yīng)于排氣壓力差。因此，參考值Dp用作比率ΔP/GA的最小值。通過確定參考值Dp，確保了對(duì)過濾器38a堵塞程度的判斷精度。
用壓力差ΔP對(duì)排氣流量的比率代替比率ΔP/GA來精確地反映實(shí)際驅(qū)動(dòng)狀態(tài)更好。不過，進(jìn)氣量GA與排氣流量直接成比例。因此，使用比率ΔP/GA并不影響控制精度。
也可以用壓力差ΔP與校正參考值(例如Dp×GA)進(jìn)行比較，而不是用比率ΔP/GA與值Dp進(jìn)行比較，其中所述校正參考值(例如Dp×GA)根據(jù)排氣流量(或進(jìn)氣量GA)設(shè)定得較大。在此情況下，壓力差ΔP對(duì)應(yīng)于排氣壓力差。
當(dāng)ΔP/GA小于Dp時(shí)(步驟S 128為否定)，過濾器38a沒有被PM堵塞，估計(jì)積累量PMsm沒有偏離實(shí)際積累量。在此情況下，ECU 70在步驟S140判斷估計(jì)積累量PMsm是否小于或等于終止判斷值PMend。在再生控制的初始階段，PMsm小于PMend(步驟S140中為否定)。因此，PM消除加熱繼續(xù)進(jìn)行(步驟S146)。在此情況下，如圖6所示，在時(shí)間t1之后，根據(jù)采用表達(dá)式1進(jìn)行的計(jì)算，估計(jì)積累量PMsm繼續(xù)逐漸減小。
當(dāng)ΔP/GA小于Dp的狀態(tài)繼續(xù)(步驟S 128為否定)、估計(jì)積累量PMsm減小并滿足PMsm≤PMend(0克)時(shí)(步驟S140為肯定，圖6中的t2)，ECU 70停止PM消除加熱(步驟S142)并結(jié)束再生模式(步驟S144)。之后，ECU 70暫時(shí)終止此過程。這樣就結(jié)束了對(duì)主要捕獲在過濾器38a中的PM的消除過程。當(dāng)估計(jì)積累量PMsm再次增大到滿足PMsm≥PMstart時(shí)(圖2中步驟S108為肯定)，再生控制再次以上述方式開始(步驟S122)，除非由脫硫模式停止再生控制(步驟S110為肯定)。
下面將對(duì)過濾器38a被PM堵塞、并且估計(jì)積累量PMsm偏離了實(shí)際積累量的情況進(jìn)行說明。在此情況下，在步驟S122的判斷得到肯定而步驟S124的判斷得到肯定之后，比率ΔP/GA大于或等于校正參考值Dp(步驟S128為肯定)。
在步驟S130，ECU 70對(duì)步驟S128中的判斷得到肯定的次數(shù)進(jìn)行判斷，即比率ΔP/GA連續(xù)被判斷為大于或等于值Dp的次數(shù)是否小于或等于停止判斷數(shù)Np(例如二)。當(dāng)判斷數(shù)小于停止判斷數(shù)Np時(shí)(步驟S130為肯定)，例如第一次執(zhí)行完步驟S130中的判斷時(shí)，ECU 70參考圖5所示附加校正量對(duì)照表MAPadd，確定與比率ΔP/GA相應(yīng)的增加校正量PMadd(步驟S132)。
比率ΔP/GA反映了估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量的程度。附加校正對(duì)照表MAPadd表示了與比率ΔP/GA相當(dāng)?shù)?、或者與上述偏離程度相符的附加校正量PMadd。比率ΔP/GA與附加校正量PMadd之間的關(guān)系是通過實(shí)驗(yàn)確定的。
ECU 70采用表達(dá)式(2)獲得或者校正估計(jì)積累量PMsm。
PMsm←PMsm+PMadd(2)在此情況下，估計(jì)積累量PMsm增大到接近或等于實(shí)際積累量的值(t11)。
在步驟S136，ECU 70從PM消除加熱切換到燃盡加熱，并暫時(shí)終止此過程。當(dāng)燃盡加熱啟動(dòng)時(shí)，堵塞在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a前表面的PM被消除，積累在過濾器38a中的大于估計(jì)積累量PMsm的PM被燃盡。這減小了估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量的程度。估計(jì)積累量PMsm每次都減少到小于或等于最大值BUpm，最大值BUpm略大于終止判斷值PMend。因此即使估計(jì)積累量PMsm偏離了實(shí)際積累量，燃盡加熱也能防止大量PM迅速燃燒的情況。
在PMsm大于BUpm的時(shí)間段內(nèi)(步驟S122為否定)進(jìn)行燃盡式PM消除加熱(步驟S146)。當(dāng)再次滿足PMsm≤BUpm(步驟S122為肯定，圖7中的t12)、ΔP/GA小于Dp(步驟S 128為否定)、PMsm大于PMend(步驟S140為否定)時(shí)，如圖7中實(shí)線所示，PM消除加熱繼續(xù)進(jìn)行(步驟S146)。當(dāng)滿足PMsm≤PMend時(shí)(步驟S140為肯定)，停止PM消除加熱(步驟S142)，結(jié)束再生模式(步驟S144，圖7中的t13)。
當(dāng)滿足ΔP/GA≥Dp時(shí)(步驟S 128為肯定)，ECU 70判斷步驟S 128中的判斷數(shù)是否小于或等于停止判斷數(shù)Np(二)(步驟S130)。例如，當(dāng)?shù)诙螆?zhí)行步驟S 128中的判斷時(shí)(步驟S130為肯定)，ECU 70再次根據(jù)比率ΔP/GA判斷附加校正量PMadd(步驟S132)，并用更新過的附加校正量PMadd對(duì)估計(jì)積累量PMsm進(jìn)行校正(步驟S134)。這樣，如圖7中虛線所示，估計(jì)積累量PMsm再次增大到大于最大值BUpm的值(t12)。
ECU 70繼續(xù)進(jìn)行燃盡加熱(步驟S136)，并暫時(shí)終止此過程。繼續(xù)的燃盡加熱進(jìn)一步減小了估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量的程度。
在PMsm大于BUpm的時(shí)間段內(nèi)(步驟S122為否定)，ECU 70繼續(xù)進(jìn)行燃盡加熱(步驟S146)。當(dāng)再次滿足PMsm≥BUpm時(shí)(步驟S122為肯定，圖7中的t14)，以及當(dāng)ΔP/GA小于Dp(步驟S128為否定)且PMsm大于PMend(步驟S140為否定)時(shí)，ECU 70繼續(xù)燃盡式PM消除加熱(步驟S146)。當(dāng)滿足PMsm≤PMend時(shí)(步驟S140為肯定，圖7中的t15)，ECU 70停止PM消除加熱(步驟S142)并結(jié)束再生模式(步驟S144)。
當(dāng)滿足ΔP/GA≥Dp時(shí)(步驟S128為肯定，t13)，涉及比率ΔP/GA的判斷已經(jīng)是第三次執(zhí)行(步驟S130為否定)，在此情況下，ECU 70執(zhí)行的過程與ΔP/GA小于Dp時(shí)所執(zhí)行的過程一樣。當(dāng)如圖7中虛線所示滿足PMsm≤PMend時(shí)(步驟S 140為肯定，圖7中的t15)，ECU 70停止PM消除加熱(步驟S142)并結(jié)束再生模式(步驟S144)。
壓差傳感器50和進(jìn)氣量傳感器24用作差別檢測(cè)器。執(zhí)行步驟S122到S134的ECU 70用作估計(jì)積累量的校正控制部分。
第一實(shí)施例具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(a)隨著第二催化轉(zhuǎn)化器38的過濾器38a中PM堵塞程度的增加，排氣的流阻增大，過濾器38a上游側(cè)與下游側(cè)之間的排氣壓力差ΔP/GA也增大。當(dāng)估計(jì)積累量PMsm未偏離實(shí)際積累量時(shí)，排氣壓力差ΔP/GA相應(yīng)于估計(jì)積累量PMsm。因此，當(dāng)估計(jì)積累量PMsm落在校正判斷參考范圍內(nèi)時(shí)，如果壓差傳感器50檢測(cè)到的排氣壓力差ΔP/GA是相應(yīng)于校正判斷參考范圍的值(≤BUpm)，則估計(jì)積累量PMsm是精確的。
當(dāng)排氣壓力差ΔP/GA大于校正判斷參考范圍時(shí)，實(shí)際積累量大于估計(jì)積累量PMsm。如果這種狀態(tài)持續(xù)下去，則即使在仍有殘留PM的情況下，也結(jié)束再生模式。當(dāng)積累了這種殘留PM消除時(shí)，估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量的程度逐漸增大。這可能造成大于計(jì)劃量的PM迅速燃燒。結(jié)果是過濾器38a可能過熱，并造成過濾器38a的熱損壞。
在第一實(shí)施例中，當(dāng)滿足PMsm≤BUpm時(shí)，ECU 70將比率ΔP/GA與校正參考值Dp進(jìn)行比較，以確定估計(jì)積累量PMsm是否偏離實(shí)際積累量。當(dāng)滿足ΔP/GA≥Dp時(shí)，ECU 70參考附加校正量對(duì)照表MAPadd來確定與比率ΔP/GA相應(yīng)的附加校正量PMadd，并用附加校正量PMadd對(duì)估計(jì)積累量PMsm進(jìn)行校正。隨著比率ΔP/GA增大，附加校正量PMadd也增大。這使得估計(jì)積累量PMsm接近或等于實(shí)際積累量。
由此，使估計(jì)積累量PMsm與實(shí)際積累量之間的差別減至最小，使得積累在過濾器38a中的PM得到適當(dāng)?shù)南?。這防止了大量PM的迅速燃燒。
(b)通常，排氣流的流動(dòng)均勻性隨著排氣流量改變，檢測(cè)排氣壓力和排氣溫度的傳感器精度下降。因此，根據(jù)排氣流量來設(shè)定校正參考值較好。在第一實(shí)施例中，ECU 70參考圖4所示的校正參考對(duì)照表MAPdp來確定校正參考值Dp。校正參考值對(duì)照表MAPdp中的校正參考值Dp設(shè)定為隨著進(jìn)氣量GA的增大而變小。隨著進(jìn)氣量GA增大，排氣流量也增大。這提高了排氣流量的流動(dòng)均勻性。因此，隨著進(jìn)氣量GA的增大，校正參考值Dp減小；隨著進(jìn)氣量GA的減小，校正參考值Dp增大。這樣可以高精度地確定對(duì)估計(jì)積累量PMsm進(jìn)行校正的時(shí)間，從而獲得了更精確的附加校正量PMadd。因此，更精確地校正了估計(jì)積累量PMsm，以更高精度將估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量的程度減至最小。
(c)用進(jìn)氣量傳感器24檢測(cè)到的進(jìn)氣量GA代替了排氣流量。這樣可以容易地設(shè)定適當(dāng)?shù)男Ｕ齾⒖贾礑p，并易于以高精度的定時(shí)獲得高精度的附加校正量PMadd。
(d)用最大值BUpm限定的校正判斷參考范圍設(shè)定在由再生模式即將結(jié)束之前的估計(jì)積累量PMsm限定的范圍內(nèi)。通過執(zhí)行用于PM消除的正常加熱充分減少了實(shí)際PM積累量。因此，即使同時(shí)進(jìn)行燃盡加熱以燃盡所有的PM，也可以防止燃盡加熱迅速地燃燒大量PM的狀態(tài)出現(xiàn)。這樣，即使采用這樣的特定加熱，過濾器38a也不會(huì)過熱，不會(huì)發(fā)生過濾器38a的熱損壞。因此，適當(dāng)?shù)叵朔e累的顆粒物。
(e)當(dāng)經(jīng)過校正的估計(jì)積累量PMsm再次落在校正判斷參考范圍內(nèi)、并滿足ΔP/GA≥Dp時(shí)，ECU 70重復(fù)對(duì)估計(jì)積累量PMsm進(jìn)行校正。這樣，即使在以前的循環(huán)中對(duì)估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量的補(bǔ)償不足，對(duì)估計(jì)積累量PMsm的重復(fù)校正也幾乎完全消除了估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量的程度。
(f)不可燃材料例如灰燼的存在可能造成滿足ΔP/GA≥Dp的狀態(tài)持續(xù)。在此情況下，對(duì)估計(jì)積累量PMsm進(jìn)行反復(fù)校正以延長(zhǎng)再生模式可能降低燃料效率。因此，ECU 70對(duì)估計(jì)積累量PMsm的校正次數(shù)進(jìn)行了限制，以防燃料效率降低。在此實(shí)施例中，停止判斷數(shù)Np設(shè)定為二，使得估計(jì)積累量PMsm的校正不會(huì)連續(xù)執(zhí)行三次。
(g)脫硫模式具有與燃盡加熱相同的效果。因此，即使在估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量時(shí)，偏離也可以在脫硫模式中減小或消除。因此，ECU 70在脫硫模式中不執(zhí)行估計(jì)積累量PMsm的校正。由此，再生模式(特別是燃盡加熱)不會(huì)經(jīng)常執(zhí)行，防止了燃料效率降低。
下面將參考圖8對(duì)根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例用于內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的再生控制進(jìn)行說明。
在第二實(shí)施例中，過濾器38a(對(duì)應(yīng)于下游排氣凈化機(jī)構(gòu))的上游側(cè)與下游側(cè)之間的排氣溫度差ΔTHC(thco-thci)用于替代排氣壓力差ΔP/GA。即，ECU 70判斷ΔTHC是否大于或等于校正參考值Dth。校正參考值Dth是例如200到300℃之間的值。圖8的步驟S125、S127、S129和S131分別取代了圖3的步驟S126、S128、S130和S132。其他部分與第一當(dāng)步驟S124的判斷得到肯定時(shí)，ECU 70根據(jù)表達(dá)式3獲得排氣溫度差ΔTHC。
ΔTHC←thco-thci(3)ECU 70判斷排氣溫度差ΔTHC是否大于或等于校正參考值Dth(步驟S127)。當(dāng)ΔTHC小于Dth(步驟S127為否定)且PMsm大于PMend(步驟S140為否定)時(shí)，ECU 70繼續(xù)進(jìn)行PM消除加熱(步驟S146)。當(dāng)滿足PMsm≤PMend時(shí)(步驟S140為肯定)，ECU 70停止PM消除加熱(步驟S142)并結(jié)束PM再生控制模式(步驟S144)。在這些步驟中，PMsm的改變?nèi)鐖D6的時(shí)間圖所示。
當(dāng)滿足ΔTHC≥Dth時(shí)(步驟S127為肯定)，ECU 70檢查反復(fù)進(jìn)行PM消除加熱期間，步驟S127的判斷得到肯定的次數(shù)是否小于或等于停止判斷數(shù)Np(例如二)(步驟S129)。例如，當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)行步驟S127時(shí)，ECU 70將S129的結(jié)果判斷為肯定。在此情況下，ECU 70參考圖9所示附加校正量對(duì)照表MAPtad，確定與排氣溫度差ΔTHC對(duì)應(yīng)的附加校正量PMadd(步驟S131)。
當(dāng)NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a前表面的堵塞造成估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量時(shí)，通過燃料添加閥68添加的用于進(jìn)行PM消除加熱的燃料很難在經(jīng)過NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a時(shí)燃燒，而是在過濾器38a處以集中模式燃燒。這種情況與NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a的前表面未堵塞時(shí)相比，增大了排氣溫度差ΔTHC。換句話說，排氣溫度差ΔTHC反映了由NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a前表面的堵塞引起的估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量的情況。附加校正量對(duì)照表MAPtad存儲(chǔ)了與排氣溫度差ΔTHC相應(yīng)的附加校正量PMadd。隨著排氣溫度差ΔTHC增大，偏離程度也更大。因此，附加校正量PMadd隨著排氣溫度差ΔTHC的增大而增大。排氣溫度差ΔTHC與附加校正量PMadd的關(guān)系是通過實(shí)驗(yàn)獲得的。
ECU 70根據(jù)表達(dá)式2采用附加校正量PMadd來校正估計(jì)積累量PMsm(步驟S134)。如圖7的時(shí)間圖所示，這使估計(jì)積累量PMsm增大到接近或等于實(shí)際積累量。
ECU 70從PM消除加熱切換到燃盡加熱(步驟S136)。即使在開始燃盡加熱時(shí)估計(jì)積累量PMsm偏離了實(shí)際積累量，估計(jì)積累量PMsm也小于或等于最大值BUpm，最大值BUpm略大于終止判斷值PMend。因此，即使進(jìn)行燃盡加熱，也不會(huì)使大量PM迅速燃燒。從而使過濾器38a不會(huì)過熱。
在PMsm大于BUpm的時(shí)間段內(nèi)(步驟S 122為否定)，ECU 70通過進(jìn)行燃盡加熱來消除PM(步驟S146)。當(dāng)再次滿足PMsm≤BUpm(步驟S122為肯定)且步驟S124的判斷為肯定時(shí)，ECU 70計(jì)算排氣溫度差ΔTHC(步驟S125)。如果ΔTHC小于校正參考值Dth(步驟S127為否定)且PMsm大于PMend(步驟S140為否定)，則ECU 70繼續(xù)進(jìn)行PM消除加熱(步驟S146，圖7中的實(shí)線)。如果滿足PMsm≤PMend(步驟S140為肯定)，則ECU 70停止PM消除加熱(步驟S142)并結(jié)束PM再生控制模式(步驟S144)。
當(dāng)再次滿足ΔTHC≥Dth(步驟S127為肯定)時(shí)，ECU 70檢查步驟S127的判斷得到肯定的次數(shù)是否小于或等于停止判斷數(shù)Np(二)(步驟S129)。由于目前的判斷數(shù)為二，所以ECU 70再次根據(jù)ΔTHC計(jì)算附加校正量PMadd(步驟S131)，更新附加校正量PMadd，并用更新的附加校正量PMadd對(duì)估計(jì)積累量PMsm進(jìn)行再次校正(步驟S134)。如圖7中虛線所示，這使估計(jì)積累量PMsm再次增大到比校正判斷參考范圍的最大值BUpm更大的值。
ECU 70繼續(xù)燃盡加熱(步驟136)并暫時(shí)終止此過程。繼續(xù)進(jìn)行的燃盡加熱進(jìn)一步消除了估計(jì)積累量PMsm與實(shí)際積累量的偏差。
在PMsm大于BUpm期間(步驟S122為否定)，ECU 70繼續(xù)進(jìn)行燃盡加熱(步驟S146)。即使再次滿足PMsm≤BUpm(步驟S122為肯定)，只要滿足ΔTHC≥Dth(步驟S127為肯定)，ECU 70就將步驟S129的結(jié)果判斷為否定。即使?jié)M足ΔTHC≥Dth或者ΔTHC小于Dth，ECU 70也前進(jìn)到步驟S140。
如果燃盡加熱繼續(xù)進(jìn)行，并且滿足PMsm≤PMend(步驟S140為肯定)，則ECU 70停止PM消除加熱(步驟S142)并結(jié)束PM再生控制模式(步驟S144)。
第一排氣溫度傳感器44和第二排氣溫度傳感器46用作差別檢測(cè)器。執(zhí)行圖8中的步驟S122到S134的ECU 70作為對(duì)估計(jì)積累量進(jìn)行校正的校正控制部分。
第二實(shí)施例具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(a)當(dāng)NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a(上游排氣凈化機(jī)構(gòu))在過濾器38a被PM堵塞之前被PM堵塞時(shí)，在再生控制期間，排氣只經(jīng)過NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a的有限部分。因此，NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a的反應(yīng)熱不足，下游過濾器38a中不均勻地產(chǎn)生反應(yīng)熱。
因此，在第二實(shí)施例中，用過濾器38a的上游側(cè)與下游側(cè)之間的排氣溫度差thco-thci代替排氣壓力差ΔP/GA。當(dāng)溫度差大于或等于校正參考值Dth時(shí)，ECU 70對(duì)估計(jì)積累量PMsm進(jìn)行校正。這使得估計(jì)積累量PMsm與實(shí)際積累量接近或相同。
由此，使估計(jì)積累量PMsm與實(shí)際積累量之間的差別最小化，以適當(dāng)?shù)叵e累的PM。這防止了大量PM迅速燃燒。
(b)第二實(shí)施例還具有第一實(shí)施例中所述(d)到(g)的優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)在將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例用于內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的再生控制進(jìn)行說明。
在第三實(shí)施例中，進(jìn)行圖10和圖11的流程圖代替圖3的流程圖。圖10和圖11的流程圖是通過將圖3和圖8的流程圖相結(jié)合得到的。即，當(dāng)排氣壓力差ΔP/GA的判斷(步驟S128)或排氣溫度差ΔTHC的判斷(步驟S 127)中任意一個(gè)為肯定時(shí)，進(jìn)行步驟S150、S152、S131、S132、S134和S136。其他步驟參考圖3或圖8。
當(dāng)滿足ΔP/GA≥Dp(步驟S128為肯定)或ΔTHC≥Dth(步驟S127為肯定)時(shí)，ECU 70對(duì)步驟S127和S128的判斷得到肯定的次數(shù)是否小于或等于停止判斷數(shù)Np進(jìn)行判斷(步驟S150)。
如果肯定判斷的次數(shù)小于或等于Np(步驟S150為肯定)，則ECU70檢查當(dāng)前的步驟S150是否來自S128的肯定判斷(步驟S152)。如果當(dāng)前的步驟S150是由步驟S128的肯定判斷而來的(步驟S152為肯定)，則ECU 70參考圖5的附加校正對(duì)照表MAPadd并確定相應(yīng)于排氣壓力差ΔP/GA的附加校正量PMadd(步驟S132)。如果當(dāng)前的步驟S150是由步驟S128的否定判斷和步驟S127的肯定判斷而來的(步驟S152為否定)，則ECU 70參考圖9的附加校正對(duì)照表MAPtad并確定相應(yīng)于排氣溫度差ΔTHC的附加校正量PMadd(步驟S131)。
ECU 70用附加校正量PMadd根據(jù)表達(dá)式2對(duì)估計(jì)積累量PMsm進(jìn)行校正(步驟S134)。這使估計(jì)積累量PMsm增大到接近或等于實(shí)際積累量。
ECU 70在對(duì)估計(jì)積累量進(jìn)行校正之后從PM消除加熱切換到燃盡加熱(步驟S136)并暫時(shí)終止此過程。燃盡加熱消除了堵塞NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a前表面的PM，燃盡了過濾器38a中積累的大于估計(jì)積累量PMsm的大量PM，并逐漸減小估計(jì)積累量PMsm與實(shí)際積累量之間的偏差。即使在燃盡加熱開始時(shí)估計(jì)積累量PMsm偏離實(shí)際積累量，估計(jì)積累量PMsm也小于或等于校正判斷參考范圍的最大值BUpm，而最大值BUpm略大于終止判斷值PMend。因此，燃盡加熱不會(huì)迅速燃燒大量PM，過濾器38a不會(huì)過熱。
壓力差傳感器50、進(jìn)氣量傳感器24、第一排氣溫度傳感器44和第二排氣溫度傳感器46作為差別檢測(cè)器。執(zhí)行步驟S122、S124、S125、S126、S128、S150、S152、S131和S132中的再生控制(圖10和圖11)的ECU 70作為校正控制部分。
第三實(shí)施例具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(a)獲得了第一和第二實(shí)施例中所述的優(yōu)點(diǎn)。特別是，除了過濾器38a的上游側(cè)與下游側(cè)之間的排氣壓力差ΔP/GA以外，還使用了過濾器38a的上游側(cè)與下游側(cè)之間的排氣溫度差ΔTHC。因此，最小化了估計(jì)積累量PMsm與實(shí)際積累量之間的差別，以適當(dāng)?shù)叵e累的PM。這樣可靠地防止了大量PM迅速燃燒。
現(xiàn)在將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例用于內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的再生控制進(jìn)行說明。
在第四實(shí)施例中，參考圖12，用單一過濾器138a取代了第一實(shí)施例中所述的兩個(gè)催化轉(zhuǎn)化器，即第一催化轉(zhuǎn)化器和第二催化轉(zhuǎn)化器，其中單一過濾器138a具有涂有NOx存儲(chǔ)還原催化劑層的基體。壓力差傳感器150檢測(cè)過濾器138a的上游側(cè)與下游側(cè)之間的壓力差ΔP。第一排氣溫度傳感器144檢測(cè)過濾器138a中排氣的溫度(排氣溫度thci)。第二排氣溫度傳感器46、空燃比傳感器48、第三催化轉(zhuǎn)化器40和氧化催化劑40a與第一實(shí)施例中相應(yīng)的部件相同，并被賦予了與那些部件相同的標(biāo)號(hào)。
壓力差傳感器150檢測(cè)排氣凈化裝置的上游側(cè)與下游側(cè)之間的排氣壓力差ΔP/GA。第一排氣溫度傳感器144檢測(cè)過濾器138a中排氣的溫度。第二排氣溫度傳感器46檢測(cè)過濾器138a出口附近的排氣溫度。因此，第一和第二排氣溫度傳感器144和46檢測(cè)排氣凈化裝置較下游部分的排氣溫度差ΔTHC(thco-thci)。
執(zhí)行第一到第三實(shí)施例之一中所述的再生模式執(zhí)行判斷和再生控制。
第四實(shí)施例具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(a)根據(jù)第四實(shí)施例的催化劑布置也最小化了估計(jì)積累量PMsm與實(shí)際積累量之間的差別，以適當(dāng)?shù)叵e累的PM。這樣防止了大量PM迅速燃燒。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明可以用許多其他具體形式來實(shí)施。特別是，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明可以用下列形式來實(shí)施。
(1)在上述實(shí)施例中，在涉及排氣壓力差ΔP/GA的判斷或涉及排氣溫度差ΔTHC的判斷得到肯定的時(shí)進(jìn)行燃盡加熱。但是，也可以繼續(xù)進(jìn)行普通的PM消除加熱而不是切換到這種特殊的加熱。
(2)上述實(shí)施例中的最大值BUpm可以是與終止判斷值PMend相同的值。
(3)在上述實(shí)施例中，可以根據(jù)柴油機(jī)2的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(例如根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和燃料噴射量)使用對(duì)照表對(duì)排氣流量進(jìn)行計(jì)算，而不是采用進(jìn)氣量傳感器24檢測(cè)進(jìn)氣量GA。在各種過程中，可以用ΔP/排氣流量作為排氣壓力差。此外，校正參考值對(duì)照表MAPdp可以根據(jù)排氣流量來產(chǎn)生。
這些示例和實(shí)施例應(yīng)當(dāng)理解為示例性而不是限制性的，本發(fā)明不限于此處給出的具體細(xì)節(jié)，而是可以在權(quán)利要求的范圍及其等同物中進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種再生控制器，用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)排氣通道中設(shè)置的排氣凈化裝置進(jìn)行再生，其中，所述排氣凈化裝置包括上游凈化部分和下游凈化部分，所述再生控制器包括差別檢測(cè)器，用于檢測(cè)排氣壓力差和排氣溫度差中的至少一項(xiàng)，所述排氣壓力差為所述排氣凈化裝置上游的第一位置與所述排氣凈化裝置下游的第二位置之間的排氣壓力差，所述排氣溫度差為第三位置與所述第三位置下游的第四位置之間的排氣溫度差，所述第三位置位于所述排氣凈化裝置的所述下游凈化部分的上游；計(jì)算部分，用于計(jì)算所述排氣凈化裝置中顆粒物的估計(jì)積累量；加熱控制部分，用于在所述估計(jì)積累量大于參考積累量時(shí)對(duì)所述排氣凈化裝置進(jìn)行加熱，以從所述排氣凈化裝置中消除所述顆粒物；和校正控制部分，用于在由于所述加熱而使所述估計(jì)積累量落在校正判斷參考范圍內(nèi)、并且所述排氣壓力差和所述排氣溫度差中至少一項(xiàng)大于校正參考值時(shí)，根據(jù)所述排氣壓力差和所述排氣溫度差中至少一項(xiàng)對(duì)所述估計(jì)積累量進(jìn)行校正。
2.一種再生控制器，用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)排氣通道中設(shè)置的排氣凈化裝置進(jìn)行再生，其中，所述排氣凈化裝置包括布置在所述排氣通道中的上游凈化機(jī)構(gòu)和下游凈化機(jī)構(gòu)，所述再生控制器包括差別檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述下游凈化機(jī)構(gòu)的上游位置與下游位置之間的排氣壓力差和排氣溫度差中的至少一項(xiàng)；計(jì)算部分，用于計(jì)算所述排氣凈化裝置中顆粒物的估計(jì)積累量；加熱控制部分，用于在所述估計(jì)積累量大于參考積累量時(shí)對(duì)所述排氣凈化裝置進(jìn)行加熱，以從所述排氣凈化裝置中消除所述顆粒物；和校正控制部分，用于在由于所述加熱而使所述估計(jì)積累量落在校正判斷參考范圍內(nèi)、并且所述排氣壓力差和所述排氣溫度差中至少一項(xiàng)大于校正參考值時(shí)，根據(jù)所述排氣壓力差和所述排氣溫度差中至少一項(xiàng)對(duì)所述估計(jì)積累量進(jìn)行校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，其中，所述校正控制部分將校正值加到所述估計(jì)積累量，所述校正值隨著所述排氣壓力差和所述排氣溫度差中至少一項(xiàng)的增大而增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，其中，所述校正控制部分根據(jù)排氣流量確定所述校正參考值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的再生控制器，其中，所述校正控制部分隨著所述排氣流量的增大而減小所述校正參考值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，還包括用于檢測(cè)進(jìn)氣量的傳感器，所述校正控制部分使用代替所述排氣流量的所述檢測(cè)到的進(jìn)氣量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，其中，所述校正判斷參考范圍包括下述值，所述值等于所述加熱即將結(jié)束之前所述排氣凈化裝置中顆粒物的積累量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，其中，所述校正判斷參考范圍的最大值等于所述加熱結(jié)束時(shí)所述排氣凈化裝置中顆粒物的積累量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，其中，當(dāng)使用所述校正過的估計(jì)積累量通過重新計(jì)算而獲得的估計(jì)積累量再次落在所述校正判斷參考范圍內(nèi)、并且所述排氣壓力差和所述排氣溫度差中至少一項(xiàng)大于所述校正參考值時(shí)，所述校正控制部分重復(fù)對(duì)所述估計(jì)積累量進(jìn)行校正。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的再生控制器，其中，當(dāng)所述排氣壓力差和所述排氣溫度差中至少一項(xiàng)大于所述校正參考值的狀態(tài)繼續(xù)、并且所述估計(jì)積累量的校正次數(shù)達(dá)到停止判斷數(shù)時(shí)，所述校正控制部分停止執(zhí)行對(duì)所述估計(jì)積累量的校正，直到當(dāng)前進(jìn)行的加熱結(jié)束。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，其中，所述再生控制器設(shè)有脫硫模式，用于通過從所述排氣凈化裝置中釋放出硫成分而使所述排氣凈化裝置從硫中毒的情況恢復(fù)，并且所述校正控制部分在所述再生控制器處于脫硫模式時(shí)或請(qǐng)求了脫硫模式時(shí)停止對(duì)所述估計(jì)積累量進(jìn)行校正。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，其中，所述排氣凈化裝置是催化轉(zhuǎn)化器，所述催化轉(zhuǎn)化器包括涂有NOx存儲(chǔ)還原催化劑層的基體，所述基體形成為對(duì)排氣中所含的顆粒物進(jìn)行過濾。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任意一項(xiàng)所述的再生控制器，其中，所述排氣凈化裝置包括NOx存儲(chǔ)還原催化劑裝置；和過濾器，所述過濾器布置在所述NOx存儲(chǔ)還原催化劑裝置的下游并具有NOx存儲(chǔ)還原催化劑層，用于對(duì)排氣中所含的顆粒物進(jìn)行過濾。
14.一種電子控制單元，用作根據(jù)權(quán)利要求1或2的所述計(jì)算部分、所述加熱控制部分和所述校正控制部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的排氣凈化裝置(36、38)的再生控制器，它對(duì)排氣凈化裝置中積累的顆粒物進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜紵?。再生控制器包括ECU(70)，ECU判斷顆粒物的估計(jì)積累量(PMsm)是否偏離實(shí)際積累量。在估計(jì)積累量小于或等于最大值(BUpm)且排氣壓力差(ΔP/GA)大于校正參考值(Dp)時(shí)，ECU將與排氣壓力差對(duì)應(yīng)的校正值加到估計(jì)積累量。這樣使估計(jì)積累量接近實(shí)際積累量。
文檔編號(hào)F01N13/02GK1930381SQ200580007769
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者松野繁洋, 大坪康彥, 橫井辰久, 松岡廣樹, 稻葉孝好 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 株式會(huì)社電裝