專利名稱：排氣氣體凈化裝置和具有該排氣氣體凈化裝置的內(nèi)燃機以及微粒過濾器再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在以柴油發(fā)動機為代表的內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中所具有的、具有對排氣氣體中的粒子狀物質(zhì)(Particulate Matter，下面稱為PM)進行捕集的微粒過濾器(下面簡稱為過濾器)的排氣氣體凈化裝置和具有該排氣氣體凈化裝置的內(nèi)燃機以及過濾器再生方法。
背景技術(shù)：
近年，在裝載于汽車等上的內(nèi)燃機中，要求提高排氣的凈化，特別是在柴油發(fā)動機中，在削減CO、HC、NOx的基礎(chǔ)上，還要求除去排氣氣體中所含有的煤等的PM。因此，在發(fā)動機的排氣通路上配置由多孔質(zhì)材等構(gòu)成的過濾器，通過該過濾器，捕集排氣氣體中的PM。
因為該過濾器是由如上述的多孔質(zhì)材等構(gòu)成，所以若過度地增加PM捕集量(下面也有稱為PM堆積量的情況)，則過濾器內(nèi)的流通阻力增大，導(dǎo)致發(fā)動機輸出的下降等。因此，需要適當?shù)爻ケ贿^濾器捕集的PM，對過濾器進行再生，使PM捕集能力恢復(fù)。
作為迄今為止的過濾器再生方式，例如下述的專利文獻1所公開的那樣，已知的是通過批次式地進行向過濾器內(nèi)供給反洗空氣動作、由加熱裝置進行的過濾器加熱動作，來除去PM。
另外，為了使可應(yīng)用于汽車用發(fā)動機等的過濾器的連續(xù)使用成為可能，也提出了下述的專利文獻2所公開的那樣的連續(xù)再生式的過濾器。在該專利文獻2中，并列連接多個過濾器，通過分別用一部分過濾器進行PM的捕集動作，用其它的過濾器進行再生動作，來使發(fā)動機的連續(xù)運轉(zhuǎn)成為可能。
另外，因為在上述連續(xù)再生式的過濾器中，過濾器大型化，所以作為謀求過濾器的小型化的方式，提出了化學(xué)反應(yīng)型再生方式(例如參照下述的專利文獻3)。該化學(xué)反應(yīng)型再生方式是使排氣氣體中的NO氧化成NO2，使用該NO2還原成NO時放出的O(氧)，氧化除去PM。例如，在過濾器中設(shè)置白金等的氧化催化劑，通過利用該氧化催化劑的氧化作用，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)中的過濾器再生成為可能。
但是，在該化學(xué)反應(yīng)型再生方式中，若排氣氣體溫度沒有達到規(guī)定的可進行再生動作的溫度(例如300℃)以上，則不能進行上述化學(xué)反應(yīng)。即，若持續(xù)排氣氣體溫度不足該可進行再生動作的溫度的狀況，則成為大量的PM堆積于過濾器內(nèi)，擔(dān)心過濾器的眼阻塞的狀況。因此，在PM的堆積量達到規(guī)定量以上的情況下，需要通過某種手段，將排氣氣體溫度提高到上述可進行再生動作的溫度以上。
鑒于這點，在具有電子控制蓄壓式燃料噴射裝置(所謂的共軌式噴射器)的發(fā)動機中，在噴射主燃料，膨脹行程開始后，執(zhí)行從噴射器再次噴射燃料的“后噴射”，通過該后噴射燃料的燃燒，使排氣氣體溫度上升(例如，參照下述的專利文獻4)。另外，也有下述情況，即，在進氣系統(tǒng)設(shè)置進氣節(jié)流閥，通過減小其開度，使吸入空氣量減少，使空燃比濃，據(jù)此，使燃燒室內(nèi)的燃燒溫度上升，提高排氣氣體溫度來進行(例如參照下述的專利文獻5)。
另外，在化學(xué)反應(yīng)型再生方式的過濾器中，為了恰當?shù)氐玫缴鲜鲈偕鷦幼鞯拈_始時刻，需要正確地檢測過濾器的PM堆積量。
作為鑒于這點的文獻，提出了下述的專利文獻6以及專利文獻7。在專利文獻6中，通過壓力傳感器，檢測排氣管中的過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差，當該壓力差達到規(guī)定值以上時，判斷為PM堆積量已經(jīng)增多，開始過濾器再生動作。另外，專利文獻6還公開了作為該過濾器再生動作，具體是減小在進氣系統(tǒng)所具有的進氣節(jié)流閥的開度、減小在排氣系統(tǒng)所具有的排氣節(jié)流閥的開度、增加燃料噴射量、延遲燃料噴射時期等。
另外，在專利文獻7中，公開了從圖譜中讀取與發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)的PM生成量以及燃燒速度常數(shù)，通過規(guī)定的演算公式，推定PM堆積量的情況。
專利文獻1特開平8-232639號公報專利文獻2特開平11-236813號公報專利文獻3特開2001-271629號公報專利文獻4特開平8-303290號公報專利文獻5特開平6-137130號公報專利文獻6特開平7-189654號公報專利文獻7特開2002-97930號公報如上所述，通過采取提高排氣氣體溫度的構(gòu)件，來謀求實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)型再生方式的技術(shù)已被公知，但是，迄今為止的這種技術(shù)在下述方面仍留有改進的余地。
首先，在上述的專利文獻4中公開的通過后噴射來使排氣氣體溫度上升的手法中，因為是僅僅能夠用于可任意設(shè)定燃料噴射正時的電子控制式的燃料噴射裝置的技術(shù)，不能用于機械式的燃料噴射裝置，所以通用性低下。
另外，在象上述的專利文獻5公開的那樣，通過使吸入空氣量減少，來使排氣氣體溫度上升的手法中，因為例如在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，排氣氣體溫度極端地低，所以在從該狀態(tài)到?jīng)]有產(chǎn)生發(fā)動機熄火的范圍內(nèi)，即使減小進氣節(jié)流閥的開度，也難以使排氣氣體溫度上升到可進行上述再生動作的溫度。其原因在于，因為隨著進氣節(jié)流閥的開度的減小，進氣壓力逐漸降低，在壓縮行程結(jié)束時刻的燃燒室內(nèi)溫度逐漸降低，所以在沒有產(chǎn)生失火的范圍內(nèi)，不能使排氣氣體溫度上升到可進行再生動作的溫度。
另外，在上述專利文獻6中公開的PM堆積量檢測方法不能認為其可靠性得到了充分的確保。其理由如下所述。首先，壓力傳感器一般耐熱性低，由于該壓力傳感器設(shè)置在高溫環(huán)境下的排氣系統(tǒng)中，所以存在不能輸出正確的檢測值的可能性。另外，因為來自發(fā)動機等的振動作用于(在車輛用發(fā)動機的情況下，來自車身的振動也作用于)對排氣管內(nèi)部和壓力傳感器進行連接的壓力引出管，所以由于該振動，在壓力引出管上產(chǎn)生龜裂的情況下，不能正確地檢測排氣管的內(nèi)壓。另外，特別是在被連接于過濾器上游側(cè)的壓力引出管中，存在著在管內(nèi)，由于PM進入而產(chǎn)生阻塞的可能性，在該情況下，也不能正確地檢測排氣管的內(nèi)壓。
另外，因為過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差的壓力水平非常低，需要微差壓計量，所以作為壓力傳感器，需要高精度、高價的壓力傳感器，實用性欠缺。
此外，即使PM堆積量相同，過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差也因發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀況(特別是排氣氣體的量)而變動。因此，為了了解正確的PM堆積量，必需取得發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機負載等信息，相對于由壓力傳感器檢測的壓力差，根據(jù)這些信息進行補正計算。因此，不僅需要用于取得上述信息的構(gòu)件，還導(dǎo)致了演算動作的復(fù)雜化。但是，即使取得了上述信息，進行了壓力差的補正計算，也如上所述，不能保證檢測出的壓力差正確，補正計算后的PM堆積量不一定正確。
另外，即使是在上述專利文獻7中公開的PM堆積量檢測方法中，也難說其可靠性得到了充分的確保。其原因在于，在發(fā)動機中，因通常的劣化以外的任何故障而產(chǎn)生性能劣化的情況下，存在PM排出量增大的可能性，在該情況下，在通過演算公式推定的PM堆積量與實際的PM堆積量之間產(chǎn)生了差。因此，需要采用上述專利文獻6那樣的差壓檢測等其它的構(gòu)件，保證上述推定的PM堆積量不會偏離實際的PM堆積量太遠。
如上所述，因為在以往的PM堆積量檢測方法中，不能充分確保其可靠性，所以存在對過濾器的PM堆積量進行誤判斷的可能性。例如，在與實際的PM堆積量少的情況無關(guān)，也誤判斷PM堆積量達到規(guī)定量(需要進行過濾器再生動作的量)的狀況下，存在頻繁地進行再生動作，導(dǎo)致該再生動作所需要的能量的增大(例如，通過電加熱器進行過濾器加熱的情況下，消耗電力增大)，或者由于頻繁的過濾器加熱，對過濾器的長壽命化造成不良影響的可能性。反之，在與實際的PM堆積量達到上述規(guī)定量無關(guān)，誤判斷PM堆積量沒有達到規(guī)定量的狀況下，過濾器過度阻塞，伴隨著排氣壓力損失的增加，會導(dǎo)致發(fā)動機輸出的下降、燃料消耗率惡化的情況。
本發(fā)明的目的在于，提供一種可通過更恰當?shù)姆绞?、且更恰當?shù)臅r期，進行微粒過濾器的再生動作的排氣氣體凈化裝置和具有該排氣氣體凈化裝置的內(nèi)燃機以及過濾器再生方法。具體地說，其目的是提供一種不涉及燃料噴射裝置的形式，并能夠切實地使排氣氣體溫度上升，可謀求提高再生動作的可靠性的排氣氣體凈化裝置和具有該排氣氣體凈化裝置的內(nèi)燃機以及過濾器再生方法，以及提供一種能夠正確識別對內(nèi)燃機的排氣氣體中的PM進行捕集的過濾器中的PM堆積量的排氣氣體凈化裝置和具有該排氣氣體凈化裝置的內(nèi)燃機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置的特征在于，具有微粒過濾器、進氣量減少構(gòu)件、排氣加熱構(gòu)件、堆積量檢測構(gòu)件、排氣溫度檢測構(gòu)件、再生動作控制構(gòu)件，該微粒過濾器捕集內(nèi)燃機的排氣中的粒子狀物質(zhì)，同時，在排氣溫度達到在可進行再生動作的溫度的情況下，可進行上述粒子狀物質(zhì)的氧化清除產(chǎn)生的再生；該進氣量減少構(gòu)件為在上述內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)所具有，可減少吸入空氣量；該排氣加熱構(gòu)件為在上述內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)所具有，可對排氣氣體進行加熱；該堆積量檢測構(gòu)件可對上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過規(guī)定量的情況進行檢測；該排氣溫度檢測構(gòu)件可檢測上述內(nèi)燃機的排氣溫度；該再生動作控制構(gòu)件接收上述堆積量檢測構(gòu)件以及上述排氣溫度檢測構(gòu)件的輸出，在上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過上述規(guī)定量，且上述內(nèi)燃機的排氣溫度不足上述可進行再生動作的溫度時，優(yōu)先使上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作中的任意一種執(zhí)行，或者使這兩者同時執(zhí)行。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中，與排氣氣體一同排出的粒子狀物質(zhì)逐漸被微粒過濾器捕集。然后，若排氣溫度沒有達到可進行再生動作的溫度而繼續(xù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)，則在微粒過濾器內(nèi)部的粒子狀物質(zhì)的堆積量逐漸增大，成為擔(dān)心微粒過濾器阻塞的狀況。因此，在微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過規(guī)定量、即，成為擔(dān)心上述阻塞的狀況，且為內(nèi)燃機的排氣溫度不足可進行再生動作的溫度，即，沒有進行微粒過濾器的自然再生的狀況時，再生動作控制構(gòu)件使進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作開始。這些動作有優(yōu)先執(zhí)行一種，然后，再執(zhí)行另一種的情況，也有同時執(zhí)行這兩種的情況。據(jù)此，排氣溫度達到可進行再生動作的溫度，微粒過濾器內(nèi)部的粒子狀物質(zhì)被氧化除去，微粒過濾器被再生。因此，不需要以往的后噴射，即可使排氣溫度上升到可進行再生動作的溫度以上，另外，即使是在發(fā)動機的怠速中，不能使吸入空氣量減少到必要以上的狀況下，也能夠通過排氣加熱構(gòu)件，使排氣溫度上升到可進行再生動作的溫度以上。因此，也能應(yīng)用于具有機械式的燃料噴射裝置的發(fā)動機中，可不涉及燃料噴射裝置的形式，并且可以切實地進行排氣氣體溫度的上升，能夠謀求提高再生動作的可靠性。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述再生動作控制構(gòu)件在上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過上述規(guī)定量，并且上述內(nèi)燃機的排氣溫度不足上述可進行再生動作的溫度時，優(yōu)先使上述吸氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作中的任意一個動作執(zhí)行，然后，在上述內(nèi)燃機的排氣溫度仍未達到上述可進行再生動作的溫度時，使另一個動作執(zhí)行。
例如，在優(yōu)先進行進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的情況下，在僅通過該吸入空氣量減少動作，排氣溫度即可達到可進行再生動作的溫度的情況下，沒有必要進行排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作。因此，可以抑制排氣加熱構(gòu)件消耗的能量(例如電能)的損失。另外，在想要僅通過排氣加熱構(gòu)件(例如電加熱器)進行的排氣氣體加熱動作，使排氣溫度上升到可進行再生動作的溫度，雖然因為該升溫的上升緩慢，所以存在需要延長截止到再生開始的時間的可能性，但是，若優(yōu)先進行吸入空氣量的減少動作，則可以使排氣氣體的升溫與吸入空氣量的減少動作大致同時進行。
另一方面，在優(yōu)先進行排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作的情況下，在僅通過該排氣氣體加熱動作，排氣溫度達到了可進行再生動作的溫度的情況下，沒有必要進行進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作。因此，可以抑制與進氣量的減少相伴的CO、THC的產(chǎn)生量的增加，另外，通過抑制發(fā)動機的泵吸損失，可以抑制燃料消耗率的惡化。另外，雖然僅通過吸入空氣量減少動作，即可在可上升的排氣氣體溫度中存在界限(例如，只能預(yù)期50-100deg程度的升溫)，但是，若優(yōu)先進行排氣氣體加熱動作，則能夠通過該加熱動作，切實且大幅地使排氣溫度上升。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣減少量中預(yù)先設(shè)定規(guī)定的極限值，超過該極限值，吸入空氣量不會減少。
若通過進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作，吸入空氣量逐漸減少，則不能充分獲得在內(nèi)燃機的壓縮上止點的缸內(nèi)壓力，存在混合氣的著火時期大幅延遲，或產(chǎn)生失火的可能性。因此，在可減少的吸入空氣量中預(yù)先設(shè)定規(guī)定的極限值，超過該極限值，吸入空氣量不會減少。據(jù)此，能夠避免在微粒過濾器的再生動作中內(nèi)燃機停止。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣減少量中預(yù)先設(shè)定多個規(guī)定的極限值。
也可以構(gòu)成為，作為上述多個極限值，設(shè)定有第一極限值和第二極限值，該第一極限值相當于排氣氣體中的CO以及THC的濃度達到允許界限時的吸入空氣減少量；該第二極限值相當于因失火，上述內(nèi)燃機達到運轉(zhuǎn)界限時的吸入空氣減少量，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的執(zhí)行中，在吸入空氣減少量達到上述第一極限值的時刻，轉(zhuǎn)換為上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作，然后，在上述內(nèi)燃機的排氣溫度仍未達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，將吸入空氣減少量成為上述第二極限值的情況作為界限，再次開始上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，若開始了微粒過濾器的再生動作，則首先開始進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作，在該吸入空氣減少量達到第一極限值的情況下(在排氣溫度沒有達到可進行再生動作的溫度，吸入空氣減少量達到第一極限值的情況下)，轉(zhuǎn)換成排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作。據(jù)此，能夠一面將排氣氣體中的CO以及THC的濃度抑制在允許界限以下，一面使排氣氣體溫度上升。然后，在其后排氣溫度沒有達到可進行再生動作的溫度的情況下，再次開始進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作。該動作以吸入空氣減少量成為第二極限值為限度來進行。因此，在微粒過濾器的再生動作中，內(nèi)燃機不會停止。
另外，也可以使上述多個極限值相應(yīng)于諸條件而變更。例如，可以構(gòu)成為相應(yīng)于上述內(nèi)燃機的負載以及轉(zhuǎn)速而變更，或構(gòu)成為相應(yīng)于上述內(nèi)燃機所使用的燃料的十六烷值而變更。
即，因為若內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化，或內(nèi)燃機所使用的燃料的十六烷值不同，則與吸入空氣減少量對應(yīng)的CO以及THC的產(chǎn)生量、混合氣的著火時期的延遲量也變化，所以與其相伴，排氣氣體中的CO以及THC的濃度達到允許界限時的吸入空氣減少量、因失火而使內(nèi)燃機達到運轉(zhuǎn)界限時的吸入空氣減少量也成為不同的值。因此，通過相應(yīng)于內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、燃料的十六烷值來變更極限值，能夠在將CO以及THC的產(chǎn)生量抑制在允許范圍內(nèi)的狀態(tài)下，執(zhí)行微粒過濾器的再生動作。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以是上述排氣加熱構(gòu)件由電加熱器構(gòu)成，該電加熱器使用通過上述內(nèi)燃機的輸出而發(fā)電的電力。
再有，也可以構(gòu)成為，在上述內(nèi)燃機的最大輸出以及對上述內(nèi)燃機要求的輸出的差比上述電加熱器所使用的輸出小的情況下，限制或禁止上述電加熱器進行的排氣氣體的加熱動作。
根據(jù)這樣的構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，例如在應(yīng)用于車輛的情況下，不會對其行駛性能、牽引性能造成妨礙，能夠得到所要求的內(nèi)燃機的輸出。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述內(nèi)燃機具有可將排氣側(cè)和進氣側(cè)連通的EGR通路，以及可改變該EGR通路的通路面積的EGR閥，具有使排氣氣體向上述內(nèi)燃機的進氣側(cè)還流的EGR裝置，上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的執(zhí)行中，該吸入空氣減少量越大，上述EGR閥的開度就越小。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，因為在微粒過濾器的再生時，雖然通過進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作，降低了進氣側(cè)的壓力，但與其相應(yīng)地EGR閥的開度也減小，所以可以將排氣還流率維持在一定。其結(jié)果為，能夠良好地維持混合氣的燃燒狀態(tài)。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，監(jiān)視上述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在該運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變動量超過了規(guī)定量時，使上述EGR閥全閉。
這是考慮可在想要在微粒過濾器的再生中，相應(yīng)于進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣減少量，來變更EGR閥的開度的情況下，EGR還流量相對于吸入空氣量減少動作，存在些許的延遲的情況。即，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機扭矩這些內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)較大地變動的狀況下，存在該EGR閥的開度變更動作會對混合氣的燃燒狀態(tài)造成不良影響的可能性。因此，在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變動量超過了規(guī)定量時，使EGR閥全閉，據(jù)此，能夠避免燃燒不良。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述內(nèi)燃機具有利用排氣氣體的流體能，對吸入空氣進行壓縮的渦輪增壓器，作為上述多個極限值，設(shè)定有第一極限值和第二極限值，該第一極限值相當于排氣氣體中的CO以及THC的濃度達到允許界限時的吸入空氣減少量；該第二極限值相當于上述渦輪增壓器的喘振產(chǎn)生時的吸入空氣減少量，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的執(zhí)行中，在吸入空氣減少量達到上述第一極限值的時刻，轉(zhuǎn)換為上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作，然后，在上述內(nèi)燃機的排氣溫度仍未達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，將吸入空氣減少量成為上述第二極限值的情況作為界限，再次開始上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，在具有渦輪增壓器的內(nèi)燃機中，在微粒過濾器的再生動作中，阻止渦輪增壓器的喘振的產(chǎn)生，能夠一面實現(xiàn)穩(wěn)定的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)，一面進行微粒過濾器的再生動作。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述內(nèi)燃機具有利用排氣氣體的流體能，對吸入空氣進行壓縮的渦輪增壓器，并具有廢氣排放閥或者進氣旁通閥，該廢氣排放閥進行開放動作，使排氣氣體繞過上述渦輪增壓器；該進氣旁通閥進行開放動作，使吸入空氣繞過上述渦輪增壓器，另外，作為上述多個極限值，設(shè)定有第一極限值和第二極限值以及第三極限值，該第一極限值相當于排氣氣體中的CO以及THC的濃度達到允許界限時的吸入空氣減少量；該第二極限值相當于在廢氣排放閥或進氣旁通閥為全閉的狀態(tài)下，上述渦輪增壓器的喘振產(chǎn)生時的吸入空氣減少量；該第三極限值相當于在廢氣排放閥或進氣旁通閥被開放的狀態(tài)下，因失火，上述內(nèi)燃機達到運轉(zhuǎn)界限時的吸入空氣減少量，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的執(zhí)行中，在吸入空氣減少量達到上述第一極限值的時刻，轉(zhuǎn)換為上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作，然后，在上述內(nèi)燃機的排氣溫度仍未達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，在廢氣排放閥或進氣旁通閥為全閉的狀態(tài)下，再次開始上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作，在吸入空氣減少量達到上述第二極限值的情況下，在廢氣排放閥或進氣旁通閥為開放的狀態(tài)下，將吸入空氣減少量成為上述第三極限值的情況作為界限，繼續(xù)上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，即使成為渦輪增壓器的喘振產(chǎn)生的狀況，也可以通過開放廢氣排放閥或者進氣旁通閥，解除渦輪增壓，在消除喘振的狀態(tài)下，進一步減少吸入空氣量，使排氣溫度上升到可進行再生動作的溫度。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述堆積量檢測構(gòu)件能夠通過求出以上述微粒過濾器處于標準狀態(tài)情況時的上述內(nèi)燃機的負載以及上述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)的上述微粒過濾器的狀態(tài)，和以當前的上述微粒過濾器中的上述內(nèi)燃機的負載以及上述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)的上述微粒過濾器的狀態(tài)的差，來檢測粒子狀物質(zhì)的堆積量超過了上述規(guī)定量。
在這里所說的微粒過濾器為標準狀態(tài)例如是指在微粒過濾器中沒有堆積PM的狀態(tài)(微粒過濾器為新品時)。即，通過相對于該標準狀態(tài)，作為內(nèi)燃機的負載以及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速處于一定的狀態(tài)下的微粒過濾器的狀態(tài)，求出上述標準狀態(tài)與當前狀態(tài)的差，可以推測當前的微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量，據(jù)此，能夠判斷粒子狀物質(zhì)的堆積量是否超過規(guī)定量。例如，通過檢測、比較微粒過濾器的緊鄰上游側(cè)的壓力，可進行該判斷。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述堆積量檢測構(gòu)件根據(jù)微粒過濾器上游側(cè)壓力，推定粒子狀物質(zhì)的堆積量，同時，通過排氣溫度，推定微粒過濾器內(nèi)部溫度，通過由該微粒過濾器內(nèi)部溫度和微粒過濾器上游側(cè)壓力所決定的補正量，對上述堆積量進行補正。
微粒過濾器上游側(cè)壓力隨著微粒過濾器內(nèi)部溫度升高而逐漸上升。因此，在想要根據(jù)微粒過濾器上游側(cè)壓力來推定粒子狀物質(zhì)的堆積量的情況下，不僅是該壓力，還需要考慮微粒過濾器內(nèi)部溫度。另外，在排氣溫度成為上升狀況的情況下，與該排氣溫度的上升速度相比，實際的微粒過濾器內(nèi)部溫度的上升速度僅延遲微粒過濾器的熱容量的量。因此，考慮這些方面，通過排氣溫度，推定微粒過濾器內(nèi)部溫度，根據(jù)由該微粒過濾器內(nèi)部溫度和微粒過濾器上游側(cè)壓力所決定的補正量，對上述堆積量進行補正。據(jù)此，能夠進行更正確的粒子狀物質(zhì)的堆積量的推定。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述堆積量檢測構(gòu)件是檢測微粒過濾器上游側(cè)壓力的壓力傳感器，上述再生動作控制構(gòu)件在微粒過濾器上游側(cè)壓力達到再生開始壓力時，使再生動作開始，估算從上述微粒過濾器為安裝的新品時開始的上述內(nèi)燃機的燃料噴射量，根據(jù)該估算值，將上述再生開始壓力作為高的值逐漸進行更新。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，在再生動作中未能除去的粒子狀物質(zhì)被積蓄在微粒過濾器內(nèi)，即使再生動作結(jié)束，微粒過濾器的緊鄰上游側(cè)的壓力也比新品時的緊鄰上游側(cè)的壓力高，即使在這種情況下，也可以不受該粒子狀物質(zhì)的影響，以一定間隔執(zhí)行再生動作，另外，可以避免不能結(jié)束再生動作的狀況。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述再生動作控制構(gòu)件在上述微粒過濾器的再生動作結(jié)束的時刻的微粒過濾器上游側(cè)壓力超過規(guī)定壓力的情況下，進行更新，再生目標溫度升高。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，特別可以有效地除去殘留在溫度容易降低的微粒過濾器外周部的粒子狀物質(zhì)，不需提高再生動作的頻度，即可以一定間隔執(zhí)行再生動作。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述堆積量檢測構(gòu)件是檢測微粒過濾器上游側(cè)壓力的壓力傳感器，上述再生動作控制構(gòu)件在微粒過濾器上游側(cè)壓力達到再生結(jié)束壓力時，使再生動作結(jié)束，估算從上述微粒過濾器為安裝的新品時開始的上述內(nèi)燃機的燃料噴射量，根據(jù)該估算值，將上述再生結(jié)束壓力作為高的值逐漸進行更新。
在從再生動作開始到經(jīng)過規(guī)定時間后的時刻結(jié)束再生動作的情況下，存在與充分地進行再生無關(guān)，都繼續(xù)再生動作，進行徒勞的再生動作，或與仍未完全地再生無關(guān)，結(jié)束再生動作的可能性。對此，根據(jù)上述構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，因為是一面考慮在再生動作中未能除去的粒子狀物質(zhì)積蓄在微粒過濾器內(nèi)的情況，一面更新再生結(jié)束壓力，所以可以避免進行徒勞的再生動作，或與仍未完全地再生無關(guān)，而結(jié)束再生動作的狀況，可以謀求提高再生動作的可靠性。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述再生動作控制構(gòu)件在產(chǎn)生了上述微粒過濾器的再生動作中的微粒過濾器上游側(cè)壓力急劇下降的狀況的情況下，進行更新，使再生目標溫度下降。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，能夠避免再生動作的執(zhí)行溫度被維持在高的狀態(tài)，在微粒過濾器內(nèi)部的發(fā)熱增大，導(dǎo)致異常再生，使微粒過濾器破損的狀況。
另外，根據(jù)本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置，也可以構(gòu)成為，上述再生動作控制構(gòu)件在產(chǎn)生了上述微粒過濾器的再生動作中的微粒過濾器上游側(cè)壓力急劇下降的狀況的情況下，停止再生動作。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，能夠切實地避免微粒過濾器的破損。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，在上述內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中具有可關(guān)閉排氣配管的排氣節(jié)流構(gòu)件，上述再生動作控制構(gòu)件在上述內(nèi)燃機停止時，通過上述進氣量減少構(gòu)件隔斷吸入空氣，同時，關(guān)閉上述排氣配管。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，在上述內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中具有可關(guān)閉排氣配管的排氣節(jié)流構(gòu)件，上述再生動作控制構(gòu)件在上述內(nèi)燃機停止時，通過上述進氣量減少構(gòu)件，隔斷吸入空氣，同時，關(guān)閉上述排氣配管，進而執(zhí)行燃料噴射動作。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，可以阻止從進氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)向DPF33導(dǎo)入空氣(氧)，據(jù)此，可以避免微粒過濾器的再生反應(yīng)發(fā)展，導(dǎo)致熔損的狀況。另外，在內(nèi)燃機停止時，通過執(zhí)行燃料噴射動作，汽缸內(nèi)的剩余氧被燃燒，據(jù)此，可以切實地避免微粒過濾器的再生反應(yīng)發(fā)展的情況。
另外，本發(fā)明的內(nèi)燃機是具有上述排氣氣體凈化裝置中的任意一個的內(nèi)燃機，其特征在于，在上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過上述規(guī)定量，并且，上述內(nèi)燃機的排氣溫度不足上述可進行再生動作的溫度時，優(yōu)先使上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作中的任意一種執(zhí)行，或者使這兩種同時執(zhí)行，據(jù)此，使上述微粒過濾器再生。
另外，本發(fā)明的微粒過濾器再生方法是通過上述排氣氣體凈化裝置中的任意一個進行的微粒過濾器再生方法，其特征在于，在上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過上述規(guī)定量，并且，上述內(nèi)燃機的排氣溫度不足上述可進行再生動作的溫度時，優(yōu)先使上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作中的任意一種執(zhí)行，或者使這兩種同時執(zhí)行，據(jù)此，使上述微粒過濾器再生。
或者，本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，具有微粒過濾器、電阻檢測構(gòu)件、堆積量推定構(gòu)件，該微粒過濾器通過使內(nèi)燃機的排氣氣體從一次側(cè)通過到二次側(cè)，來捕集排氣氣體中的粒子狀物質(zhì)，同時，其整體或上述一次側(cè)的至少表面的一部分由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成；該電阻檢測構(gòu)件檢測上述微粒過濾器中的由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的部分的至少兩點間的電阻；該堆積量推定構(gòu)件接收來自上述電阻檢測構(gòu)件的輸出，推定上述微粒過濾器中的粒子狀物質(zhì)的堆積量。
從內(nèi)燃機排出的排氣氣體中所含有的PM由以碳(C)為主成分的煤和未燃燒的燃料油·潤滑油等構(gòu)成，具有“導(dǎo)電性”。在上述構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置中，應(yīng)用于例如由SiC等的陶瓷類材料等的非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的過濾器，通過電阻檢測構(gòu)件，檢測伴隨著該非導(dǎo)電性材料部分的例如兩點間的PM的堆積而產(chǎn)生的電阻的變化。
隨著內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)，過濾器通過使內(nèi)燃機的排氣氣體從一次側(cè)通過到二次側(cè)，逐漸捕集排氣氣體中的PM。即，在過濾器的一次側(cè)表面逐漸堆積導(dǎo)電性的PM。然后，若該PM的堆積量增多，則作為上述電阻的檢測對象的兩點間通過PM導(dǎo)通，若PM堆積量進一步增大，則隨著其堆積厚度逐漸增大，電阻值逐漸下降。因此，通過電阻檢測構(gòu)件檢測該電阻值的變化，堆積量推定構(gòu)件接收其檢測信號，據(jù)此，能夠識別PM的堆積量逐漸增多的情況。
象這樣，在上述構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置中，可以有效地利用PM具有導(dǎo)電性的情況，進行PM堆積量的識別。因此，與通過壓力傳感器檢測過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差，或從圖譜讀取與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的PM生成量等并進行演算的以往的裝置相比，能夠很高地得到PM堆積量檢測動作的可靠性。另外，因為能夠采用將用于檢測電阻的配線(導(dǎo)線)連接到過濾器表面這樣的比較簡單的構(gòu)成，所以實用性高。
另外，根據(jù)上述構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，不需要檢測內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀況(轉(zhuǎn)速以及負載)，即使是在采用了不具備用于檢測這些轉(zhuǎn)速以及負載的構(gòu)件的機械式燃料噴射系統(tǒng)的內(nèi)燃機中，也能正確地識別PM堆積量。另外，因為不會產(chǎn)生用于檢測轉(zhuǎn)速以及負載的傳感器的故障導(dǎo)致的誤動作，所以能夠獲得高可靠性。
另外，在上述說明中，對過濾器整體由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的情況進行了說明，但是，也可以采用下述的構(gòu)成，即，過濾器的大致整體由導(dǎo)電性材料構(gòu)成，僅僅一次側(cè)表面的一部分由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成，通過電阻檢測構(gòu)件，檢測由該非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的部分的至少兩點間的電阻。例如，可以列舉出將非導(dǎo)電性材料應(yīng)用在金屬制過濾器的一次側(cè)表面隔著規(guī)定距離的兩個位置上，將電氣配線連接在該兩個位置，檢測兩點間的電阻的構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述電阻檢測構(gòu)件至少設(shè)置兩組。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，即使某個電阻檢測構(gòu)件的電氣配線產(chǎn)生斷線，也能夠通過其它的電阻檢測構(gòu)件，檢測過濾器上的電阻，能夠確保PM堆積量檢測動作的可靠性。另外，在電阻檢測構(gòu)件上產(chǎn)生上述斷線的情況下，因為通過該電阻檢測構(gòu)件檢測到的電阻值連續(xù)地為無限大，所以通過對它進行識別，可以輕易地識別在電阻檢測構(gòu)件上產(chǎn)生了斷線的情況。
再有，在象上述構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置那樣，至少設(shè)置兩組電阻檢測構(gòu)件的情況下，在多個電阻檢測構(gòu)件檢測到的電阻值均非無限大，且為相互不同的值的情況下，最好將最低地檢測到的電阻值作為真實的電阻值進行識別。這是PM相對于過濾器的堆積偏向一邊情況下(不均勻堆積情況下)的對策，以檢測電阻的各部分中的PM堆積量最多的位置(電阻降低的位置)為基準，確定過濾器再生動作的開始時刻。假設(shè)，在將比由其它的電阻檢測構(gòu)件檢測出的電阻值高地檢測到的電阻值作為真實的電阻值的情況下，存在著在其它的位置(電阻值被低地檢測的位置)，PM過量堆積的可能性，在過濾器再生動作時，導(dǎo)致在該位置溫度過度上升，會擔(dān)心過濾器受到損傷。為了避免這樣的狀況，如上所述，將最低地檢測到的電阻值(PM堆積最多的部分的電阻值)作為真實的電阻值進行識別。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述電阻檢測構(gòu)件檢測上述微粒過濾器中的非導(dǎo)電性材料部分的至少三點彼此間的電阻。
例如，在構(gòu)成為檢測三點(在這里，稱為過濾器上的X點、Y點、Z點)彼此間的電阻的情況下，在與各點連接的電氣配線上沒有產(chǎn)生斷線時，若各點間的電阻值為r1、r2、r3，則r1＝r2＝r3＝r(未產(chǎn)生不均勻堆積的情況)，在各點間檢測到的電阻值為R(X、Y)＝R(Y、Z)＝R(Z、X)＝R＝(2/3)rR(X、Y)為三點中“X點”和“Y點”間的電阻值；R(Y、Z)為三點中“Y點”和“Z點”間的電阻值；R(Z、X)為三點中“Z點”和“X點”間的電阻值。
這樣，在從該狀態(tài)到一個電氣配線產(chǎn)生了斷線的情況下(在與上述“X點”相連的電氣配線上產(chǎn)生了斷線的情況下)，R(X、Y)＝∞R(Z、X)＝∞R(Y、Z)＝r，R(Y、Z)的電阻值突然上升到1.5倍(為未產(chǎn)生斷線情況的1.5倍)。因此，根據(jù)上述構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，通過識別電阻值的急劇上升，可以輕易地識別電氣配線的斷線。
另外，象這樣，即使是在被構(gòu)成為對微粒過濾器中的非導(dǎo)電性材料部分的至少三點彼此間的電阻進行檢測的情況下，也與上述相同，最好將最低地檢測到的電阻值作為真實的電阻值進行識別。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述電阻檢測構(gòu)件可測定作為電阻測定對象的點(連接著上述電氣配線的點)上的微粒過濾器表面溫度。
具體地說，可以列舉出下述構(gòu)成，即，針對作為電阻測定對象的點，連接由與其連接的電氣配線(上述電阻測定用的配線)不同的材料構(gòu)成的電氣配線，通過該兩電氣配線，構(gòu)成閉回路，計量該回路的電壓。例如，在電阻測定用探頭上附加作為熱電偶的功能的構(gòu)成。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，上述電阻的測定是在例如作為熱電偶側(cè)的負極側(cè)的探頭的電阻測定用配線和另一個探頭之間進行的。然后，利用熱電偶側(cè)的探頭，測定作為電阻測定對象的點的溫度，據(jù)此，可以判斷再生動作是否正常進行(是否在合適的溫度下進行再生動作)。另外，在設(shè)置多組電阻檢測構(gòu)件，使之分別具有作為熱電偶的功能的情況下，能夠在再生動作中計量過濾器上的多個位置的溫度，據(jù)此，可以識別過濾器有無溫度不均勻。然后，在產(chǎn)生了該溫度不均勻的情況下，可以判斷產(chǎn)生了PM堆積不均勻(成為需要保養(yǎng)的狀態(tài))。即，通過在電阻檢測構(gòu)件上附加溫度測定功能，可以判斷是否需要進行過濾器的保養(yǎng)。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述堆積量推定構(gòu)件相對于上述電阻檢測構(gòu)件檢測的電阻，進行基于微粒過濾器溫度的補正演算，據(jù)此，推定粒子狀物質(zhì)的堆積量。因為上述電阻值被過濾器溫度左右，所以最好是這樣的構(gòu)成。
即，如圖6所示的過濾器溫度和電阻值的關(guān)系，即使是同樣的PM堆積量，過濾器溫度越高，作為電阻值就越低。考慮到這點，例如R＝aT2+bT+cR電阻值、T過濾器溫度、a、b、c系數(shù)通過使用這一補正公式，進行補正演算，可以高精度地推定粒子狀物質(zhì)的堆積量。
另外，象這樣，在根據(jù)過濾器溫度演算PM堆積量的情況下，作為計量過濾器溫度的構(gòu)件，可以使用上述那樣的與電阻檢測構(gòu)件一體化的熱電偶，也可以使用單獨的溫度傳感器。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，在由上述堆積量推定構(gòu)件推定的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過了規(guī)定的再生開始堆積量時，開始過濾器再生動作，另一方面，在由上述堆積量推定構(gòu)件推定的粒子狀物質(zhì)的堆積量低于規(guī)定的再生結(jié)束堆積量時，停止過濾器再生動作。
在該情況下，雖然預(yù)先設(shè)定了與上述再生開始堆積量相當?shù)碾娮柚狄约芭c再生結(jié)束堆積量相當?shù)碾娮柚担?，最好這些電阻值中，將后者的電阻值設(shè)定得高，對頻繁地反復(fù)過濾器再生動作的開始和停止的這種所謂的振蕩進行抑制。
另外，在以往，在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中的過濾器再生動作一般是監(jiān)視上述壓力傳感器的差壓檢測值，在該值達到規(guī)定值以上的情況下，減少進氣量或使燃料噴射時期、其特性曲線變化，使排氣溫度上升。因為這樣的進氣量的減量、燃料噴射時期、其特性曲線的變化是其自身使過濾器上游側(cè)和下游側(cè)的差壓變化，所以難以通過差壓檢測值，來推定正確的PM堆積量。另外，還會導(dǎo)致內(nèi)燃機的燃料消耗率惡化。根據(jù)上述構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，能夠正確地推定PM堆積量，而不會導(dǎo)致這些問題，另外，還能夠謀求內(nèi)燃機燃料消耗率的改善。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，在過濾器再生動作的執(zhí)行中，在由上述電阻檢測構(gòu)件檢測的電阻值的變化率比規(guī)定的異常判定變化率高的情況下，停止過濾器再生動作。
象這樣，在由電阻檢測構(gòu)件檢測的電阻值的變化率比規(guī)定的異常判定變化率高的情況下，即，在過濾器上的電阻值的變化急劇的情況下，存在產(chǎn)生了過濾器的一部分局部地成為異常高溫的“異常再生”的可能性。若該“異常再生”狀態(tài)持續(xù)，則會擔(dān)心過濾器的熔損，因此，在該電阻值的變化率升高的時刻，結(jié)束過濾器再生動作。據(jù)此，能夠謀求過濾器的長壽命化。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，具有對上述微粒過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差進行檢測的壓力傳感器，具有保養(yǎng)判斷構(gòu)件，該保養(yǎng)判斷構(gòu)件接收來自該壓力傳感器的輸出以及來自上述電阻檢測構(gòu)件的輸出，根據(jù)這些輸出，判斷是否需要對上述微粒過濾器進行保養(yǎng)。
一般來說，作為堆積在微粒過濾器上的物質(zhì)，除了能夠通過再生動作除去的上述PM外，作為不能除去的物質(zhì)，還具有與潤滑油的附著相伴的灰、發(fā)動機磨損粉等。這樣，在僅通過壓力傳感器的差壓檢測進行的堆積狀況的監(jiān)視中，難以判斷壓差上升的要因是由于上述PM造成的，還是由于發(fā)動機磨損粉等造成的，為了對此進行判斷，需要根據(jù)內(nèi)燃機的總運轉(zhuǎn)時間，判斷過濾器清洗等的保養(yǎng)的必要性。對此，根據(jù)上述構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，例如在由壓力傳感器檢測的差壓比較高，且由電阻檢測構(gòu)件檢測的過濾器上的電阻值比較低的情況下，判斷能通過再生動作除去的PM的堆積量多。另一方面，在由壓力傳感器檢測的差壓比較高，且由電阻檢測構(gòu)件檢測的過濾器上的電阻值比較高的情況下，判斷不能通過再生動作除去的物質(zhì)的堆積量多。因此，能夠輕易判斷是通過執(zhí)行再生動作能夠?qū)^濾器進行凈化的狀況，還是需要對微粒過濾器進行保養(yǎng)的狀況。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，在由上述堆積量推定構(gòu)件推定的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過了規(guī)定的再生開始堆積量時，開始過濾器再生動作，另一方面，過濾器再生動作條件由所計量的微粒過濾器表面溫度決定。
根據(jù)這樣構(gòu)成的排氣氣體凈化裝置，在檢測PM堆積量的同時，還可以計量過濾器表面溫度，根據(jù)再生動作開始時的過濾器表面溫度和再生目標溫度的差決定過濾器再生動作的條件(再生動作持續(xù)時間、進氣量的減少量、燃料噴射時期的變化量等)，開始再生動作。據(jù)此，能夠以恰當?shù)臈l件，執(zhí)行過濾器再生動作，能夠?qū)⑴c再生動作相伴的燃料消耗率的惡化等抑制在最小限度。
另外，在本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置中，也可以構(gòu)成為，上述內(nèi)燃機起動時的過濾器溫度在規(guī)定溫度以下時，強制禁止過濾器再生動作。
例如，在利用催化劑反應(yīng)的微粒過濾器中，若在內(nèi)燃機起動時的過濾器溫度在規(guī)定溫度以下(冷態(tài)時)時，執(zhí)行進氣量的減量、燃料噴射時期、其特性曲線的變更等的過濾器再生動作，則由于混合氣的不完全燃燒，CO、THC不與催化劑反應(yīng)，就這樣被排出到大氣中，產(chǎn)生刺激臭。因此，在上述冷態(tài)時，強制禁止過濾器再生動作，抑制混合氣的不完全燃燒，削減CO、THC的排出量。
另外，具有上述的排氣氣體凈化裝置中的任意一種的內(nèi)燃機也在本發(fā)明的技術(shù)思想的范疇內(nèi)。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的排氣氣體凈化裝置以及具有該排氣氣體凈化裝置的內(nèi)燃機，能夠以更恰當?shù)姆绞剑以诟‘數(shù)臅r期進行微粒過濾器的再生動作。
不需要以往的后噴射，即可使排氣溫度上升到可進行再生動作的溫度以上，另外，即使是在發(fā)動機的怠速中，不能使吸入空氣量減少到必要以上的狀況下，也能夠通過排氣加熱構(gòu)件，使排氣溫度上升到可進行再生動作的溫度以上。其結(jié)果為，也能應(yīng)用于具有機械式的燃料噴射裝置的發(fā)動機中，能夠謀求擴大微粒過濾器的通用性，同時，可以切實地進行排氣氣體溫度的上升，能夠謀求提高再生動作的可靠性。
通過壓力傳感器檢測過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差，與從圖譜讀取與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)的PM生成量等并進行演算的以往的裝置相比，能夠很高地得到PM堆積量檢測動作的可靠性。另外，因為能夠采用將用于檢測電阻的配線(導(dǎo)線)連接到過濾器這樣的比較簡單的構(gòu)成，所以可以謀求提高安用性。


圖1是示意地表示有關(guān)實施方式的用于發(fā)動機以及DPF再生的控制系統(tǒng)的概略構(gòu)成的圖。
圖2中圖2(a)是表示發(fā)動機扭矩為規(guī)定值情況的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和DPF緊鄰上游側(cè)的壓力的關(guān)系的圖，圖2(b)是表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速為規(guī)定值情況的發(fā)動機負載和DPF緊鄰上游側(cè)的壓力的關(guān)系的圖。
圖3是表示在進氣節(jié)流優(yōu)先動作中，在進行進氣節(jié)流動作后進行加熱動作的情況下的排氣氣體溫度的時間的變化的圖。
圖4是用于說明進氣節(jié)流優(yōu)先動作和排氣加熱優(yōu)先動作的選擇的圖。
圖5是表示使進氣節(jié)流量變化的情況下的缸內(nèi)壓力的變化狀態(tài)以及各自的混合氣著火正時的圖。
圖6是表示進氣節(jié)流量和排氣氣體中的CO以及THC的濃度的關(guān)系的圖。
圖7是表示有關(guān)第二實施方式的DPF再生動作中的排氣氣體溫度、排氣氣體中的CO以及THC的濃度的時間的變化的圖。
圖8是用于說明與發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機的扭矩相應(yīng)的各極限值的變更動作的圖。
圖9是表示相對于十六烷值彼此不同的兩種燃料的進氣節(jié)流量和排氣氣體中的CO以及THC的濃度的關(guān)系的圖。
圖10是第三實施方式中的相當于圖1的圖。
圖11是表示發(fā)動機主體的輸出和其中的電加熱器所使用的輸出的關(guān)系的圖。
圖12是第三實施方式的變形例中的相當于圖1的圖。
圖13是第四實施方式中的相當于圖1的圖。
圖14是表示EGR閥的開度控制中的進氣節(jié)流裝置的進氣節(jié)流量和EGR閥的開度的關(guān)系的圖。
圖15是表示相對于進氣節(jié)流裝置的進氣節(jié)流量的EGR閥的開度的時間的變化的一個例子的圖。
圖16是表示第四實施方式中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機扭矩、EGR閥的開度、進氣節(jié)流裝置的進氣節(jié)流量的時間的變化的一個例子的圖。
圖17是第五實施方式中的相當于圖1的圖。
圖18是用于說明各極限值的設(shè)定動作的圖。
圖19是表示在有關(guān)第五實施方式的DPF再生動作中的排氣氣體溫度、排氣氣體中的CO以及THC的濃度的時間的變化的圖。
圖20是第五實施方式的變形例中的相當于圖1的圖。
圖21是表示進氣節(jié)流裝置的進氣節(jié)流量和廢氣排放閥的開度的時間的變化的一個例子的圖。
圖22是表示在第六實施方式中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、排氣氣體溫度、DPF的內(nèi)部溫度、DPF的緊鄰上游側(cè)的壓力、PM堆積量的推定值的時間的變化的一個例子的圖。
圖23是表示在第七實施方式中的DPF的緊鄰上游側(cè)的壓力的變化的圖。
圖24是有關(guān)第八實施方式的圖，圖24(a)是表示再生動作開始前的DPF的內(nèi)部的剖視圖，圖24(b)是表示再生動作后的DPF的內(nèi)部的剖視圖，是表示在外周部堆積PM的狀態(tài)的圖。
圖25是表示在第八實施方式中，再生溫度發(fā)生變化的情況下以及沒有發(fā)生變化的情況下的DPF的緊鄰上游側(cè)的壓力的時間的變化的一個例子的圖。
圖26是表示在第九實施方式中的DPF的緊鄰上游側(cè)的壓力的變化的圖。
圖27是表示在第十實施方式中的DPF的緊鄰上游側(cè)的壓力的變化的圖。
圖28是表示在第十實施方式的變形例中的DPF的緊鄰上游側(cè)的壓力的變化的圖。
圖29是第十一實施方式中的相當于圖1的圖。
圖30是表示第十一實施方式中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、排氣節(jié)流量、進氣節(jié)流量的時間的變化的圖。
圖31是表示第十一實施方式的變形例中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、燃料噴射量、排氣節(jié)流量、進氣節(jié)流量的時間的變化的圖。
圖32是從沿著排氣氣體的流動方向的方向看過濾器主體的圖。
圖33是從與排氣氣體的流動方向正交的方向看過濾器主體的圖。
圖34是表示PM堆積前的過濾器主體的概略的剖視圖。
圖35是表示PM堆積后的過濾器主體的概略的剖視圖。
圖36是表示過濾器溫度和電阻值的關(guān)系的圖。
圖37是表示電阻值的時間的變化和再生動作時期的時期流程圖。
圖38是用于說明通過電阻值的變化率來停止過濾器再生動作的動作的相當于圖37的圖。
圖39是第十三實施方式中的相當于圖32的圖。
圖40是第十四實施方式中的相當于圖32的圖。
圖41是表示第十五實施方式中的PM堆積量檢測傳感器的概略構(gòu)成的圖。
符號說明1發(fā)動機主體2進氣系統(tǒng)21進氣配管22進氣歧管23燃料泵24進氣節(jié)流裝置3排氣系統(tǒng)31排氣歧管32排氣配管33DPF(微粒過濾器)34排氣升溫裝置(排氣加熱構(gòu)件)、電加熱器35過濾器主體36PM堆積量檢測傳感器36A PM堆積量檢測傳感器36B PM堆積量檢測傳感器36c電阻檢測傳感器(電阻檢測構(gòu)件)37排氣溫度檢測傳感器(排氣溫度檢測構(gòu)件)38排氣節(jié)流裝置(排氣節(jié)流構(gòu)件)
5控制器(再生動作控制構(gòu)件)61交流發(fā)電機62發(fā)電機71EGR通路72EGR閥8渦輪增壓器81廢氣排放閥82旁通通路具體實施方式
下面，根據(jù)附圖，說明本發(fā)明的實施方式。本實施方式是將本發(fā)明應(yīng)用于具有在牽引車用的柴油發(fā)動機上裝載著柴油微粒過濾器(Diesel Particulate Filter，下面稱為DPF)的排氣氣體凈化裝置的情況。但是，應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)動機并不限于柴油發(fā)動機，也可以是氣體發(fā)動機、汽油發(fā)動機等，另外，針對被裝載于汽車、發(fā)電機等的發(fā)動機，本發(fā)明也能夠應(yīng)用。
在說明本發(fā)明的各實施方式之前，先說明有關(guān)本實施方式的發(fā)動機的基本構(gòu)成的概略。
-發(fā)動機以及DPF再生控制系統(tǒng)的構(gòu)成-圖1是示意地表示有關(guān)本實施方式的用于發(fā)動機以及DPF再生的控制系統(tǒng)的概略構(gòu)成的圖。如該圖1所示，分別為發(fā)動機在發(fā)動機主體1的一側(cè)(圖中下側(cè))連接著進氣系統(tǒng)2，在另一側(cè)(圖中上側(cè))連接著排氣系統(tǒng)3。
進氣系統(tǒng)2具有進氣配管21、進氣歧管22以及燃料泵23。在將空氣經(jīng)由進氣配管21以及進氣歧管22導(dǎo)入發(fā)動機主體1的汽缸內(nèi)(進入行程的汽缸內(nèi))后，在該汽缸的壓縮行程結(jié)束時刻，從燃料泵23向燃燒室(副室)壓送燃料，以此來進行與燃燒室的混合氣的自行著火燃燒相伴的膨脹行程。
然后，作為該進氣系統(tǒng)2的特征，在上述進氣配管21上具有進氣節(jié)流裝置24。具體地說，該進氣節(jié)流裝置24具有蝶形閥以及使該蝶形閥轉(zhuǎn)動，對進氣配管21的流路面積進行變更的執(zhí)行器(均省略圖示)。另外，作為該閥機構(gòu)，并非限于蝶形閥，也可以應(yīng)用節(jié)流閥等各種閥。
另一方面，排氣系統(tǒng)3具有排氣歧管31以及排氣配管32。在上述膨脹行程后的排氣行程中，從汽缸排出到進氣歧管31的排氣氣體在經(jīng)過排氣配管32后，被排放到大氣。另外，在該排氣配管32上具有用于對排氣氣體中含有的PM進行捕集的DPF33。該DPF33是將過濾器主體收容在殼體內(nèi)而成，該過濾器主體是由具有多個單元的蜂巢構(gòu)造構(gòu)成，該多個單元由具有過濾性能的隔壁劃分。具體地說，例如是下述構(gòu)成，即，分別為在一部分的單元中，一個端部被封閉，在其它的單元中，另一個端部被封閉，在排氣氣體透過單元間時捕捉PM。作為構(gòu)成該過濾器主體的材料，是具有耐熱性、耐氧化性、抗熱沖擊性的材料，例如，可以適用多孔質(zhì)堇青石陶瓷、碳化硅、氧化鋁、富鋁紅柱石、氮化硅、燒結(jié)合金等。另外，在該過濾器主體上裝載著白金等的氧化催化劑。然后，該DPF33在排氣氣體溫度超過了規(guī)定溫度(例如，300℃，下面稱為“可進行再生動作的溫度”)的狀況下，進行上述化學(xué)反應(yīng)，氧化除去PM進行再生。
然后，作為該排氣系統(tǒng)3的特征，是在上述排氣配管32中的DPF33的上游側(cè)具有排氣升溫裝置(排氣加熱構(gòu)件)34。該排氣升溫裝置34是由電加熱器構(gòu)成，接受來自未圖示出的發(fā)電機(交流發(fā)電機)的電力而發(fā)熱，能夠?qū)ε艢馀涔?2中流動的排氣氣體進行加熱。具體地說，可以是通過對排氣配管32進行加熱來間接加熱排氣氣體的構(gòu)成，也可以是在排氣配管32內(nèi)部配置加熱線，直接對排氣氣體進行加熱的構(gòu)成。另外，作為該排氣升溫裝置34，也可以適用火焰燃燒器。
再有，在上述DPF33上，安裝著用于檢測在該DPF33內(nèi)部的PM堆積量的PM堆積量檢測傳感器36。另外，在上述排氣升溫裝置34上安裝著用于檢測排氣氣體溫度的排氣溫度檢測傳感器(排氣溫度檢測構(gòu)件)37。該排氣溫度檢測傳感器37可以配置在排氣升溫裝置34的內(nèi)部，也可以安裝在上述DPF33緊鄰上游側(cè)的排氣配管32上。
作為上述PM堆積量檢測傳感器36的PM堆積量的檢測動作，例如由壓力傳感器構(gòu)成PM堆積量檢測傳感器36，通過檢測當前的壓力相對于PM沒有堆積在DPF33的狀態(tài)(DPF33為新品時)下的DPF33緊鄰上游側(cè)的壓力的偏差，可以求出PM堆積量。下面進行具體說明。圖2(a)表示發(fā)動機扭矩為規(guī)定值(某一特定值)的情況下的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和DPF33緊鄰上游側(cè)的壓力的關(guān)系，圖中的線A是PM沒有堆積于DPF33情況下的特性。通過檢測當前的壓力相對于該線A的偏差，能夠檢測PM堆積量。例如，圖中的線B是PM堆積了DPF33的容量中的20％的情況下的特性，線C是PM堆積了30％的情況下的特性。即，在發(fā)動機扭矩為一定的條件下，通過檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速和DPF33緊鄰上游側(cè)的壓力，能夠檢測當前的PM堆積量。具體地說，控制器(再生動作控制構(gòu)件)5接收來自上述PM堆積量檢測傳感器36的壓力信號以及來自未圖示出的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，算出PM堆積量。另外，可以是僅通過PM堆積量檢測傳感器36，即能夠檢測PM堆積量的構(gòu)成。
另外，通過發(fā)動機負載和DPF33緊鄰上游側(cè)的壓力的關(guān)系，也能夠檢測PM堆積量。圖2(b)表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速為規(guī)定值(某一特定值)的情況下的發(fā)動機負載和DPF33緊鄰上游側(cè)的壓力的關(guān)系，圖中的線A是PM沒有堆積于DPF33的情況下的特性。通過檢測當前的壓力相對于該線A的偏差，能夠檢測PM堆積量。例如，圖中的線B是PM堆積了DPF33的容量中的20％的情況下的特性，線C是PM堆積了30％的情況下的特性。即，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為一定的條件下，通過檢測發(fā)動機負載和DPF33緊鄰上游側(cè)的壓力，能夠檢測當前的PM堆積量。
在本發(fā)動機中，具有用于對DPF33的再生動作進行控制的再生用控制器5，來自上述PM堆積量檢測傳感器36的PM堆積量檢測信號(例如上述壓力信號)以及來自上述排氣溫度檢測傳感器37的排氣溫度檢測信號分別傳輸給該控制器5。另外，該控制器5根據(jù)上述接收的PM堆積量檢測信號以及排氣溫度檢測信號，向上述進氣節(jié)流裝置24以及排氣升溫裝置34傳輸控制信號。根據(jù)傳輸?shù)竭M氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流控制信號，進氣節(jié)流裝置24的執(zhí)行器動作，上述蝶形閥轉(zhuǎn)動，得到與該進氣節(jié)流控制信號相應(yīng)的開度。另外，根據(jù)傳輸?shù)脚艢馍郎匮b置34的排氣升溫控制信號，電加熱器被ON/OFF控制，該電加熱器進行的排氣氣體的加熱動作被控制。
上面是有關(guān)本實施方式的發(fā)動機的概略構(gòu)成。接著，說明各實施方式。
(第一實施方式)在本實施方式中，根據(jù)上述DPF33的內(nèi)部的PM堆積量以及排氣氣體溫度，控制進氣節(jié)流裝置24以及排氣升溫裝置34。即，在通過控制器5接收來自上述PM堆積量檢測傳感器36的PM堆積量檢測信號，判斷在DPF33內(nèi)部的PM堆積量超過規(guī)定量，并且，通過控制器5接收來自上述排氣溫度檢測傳感器37的排氣溫度檢測信號，判定排氣氣體溫度沒有達到上述可進行再生動作的溫度的情況下(下面，將這兩個條件成立的情況稱為“排氣升溫控制開始條件成立的情況”)，通過使進氣節(jié)流裝置24以及排氣升溫裝置34中的一個或者兩個動作，來使排氣氣體溫度上升到可進行再生動作的溫度，據(jù)此，在發(fā)動機主體1的運轉(zhuǎn)持續(xù)的狀態(tài)下，進行DPF33的再生動作。下面，對多個具體的動作內(nèi)容進行說明。
-進氣節(jié)流優(yōu)先動作-首先，說明使進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流優(yōu)先的動作。在上述排氣升溫控制開始條件成立的情況下，首先，控制器5向進氣節(jié)流裝置24傳輸進氣節(jié)流控制信號。據(jù)此，進氣節(jié)流裝置24的執(zhí)行器動作，蝶形閥轉(zhuǎn)動，得到與該進氣節(jié)流控制信號相應(yīng)的開度，進氣配管21的流路面積被縮小。其結(jié)果為，吸入空氣量減少，空燃比變濃，燃燒室內(nèi)的燃燒溫度上升，排氣氣體溫度升高。據(jù)此，在排氣氣體溫度達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，沒有進行排氣升溫裝置34的動作，DPF33被再生。
在即使執(zhí)行了上述的使進氣節(jié)流裝置24動作的再生動作后，經(jīng)過了規(guī)定的時間，由排氣溫度檢測傳感器37檢測的排氣氣體溫度仍未達到可進行再生動作的溫度的情況下，進行排氣升溫裝置34的動作。即，控制器5向排氣升溫裝置34傳輸排氣升溫控制信號。據(jù)此，電加熱器為ON，開始該電加熱器進行的排氣氣體的加熱動作。其結(jié)果為，排氣氣體溫度進一步升高，通過上述進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作以及排氣升溫裝置34(電加熱器)進行的加熱動作，排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度，DPF33被再生。
圖3是表示在該進氣節(jié)流優(yōu)先動作中，在進行了進氣節(jié)流裝置24所進行的進氣節(jié)流動作后，進行排氣升溫裝置34所進行的加熱動作的情況下的排氣氣體溫度的時間的變化的圖。從該圖中可知，在進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作剛剛開始(該開始點由圖中的點A表示)后，排氣氣體溫度暫時上升，然后，等候可以僅通過進氣節(jié)流動作使排氣氣體溫度上升的界限(升溫界限)(圖中點B)。然后，進行排氣升溫裝置34進行的加熱動作(加熱動作開始點用圖中的點C表示)，據(jù)此，排氣氣體溫度再次上升，達到可進行再生動作的溫度(目標溫度)，DPF33被再生。
根據(jù)上述的進氣節(jié)流優(yōu)先動作，在通過進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度的情況下，不進行排氣升溫裝置34的動作。因此，可以抑制對電加熱器進行通電產(chǎn)生的能量損失。另外，因為若想要僅通過排氣升溫裝置34進行的加熱，使排氣氣體溫度上升到可進行再生動作的溫度，則電加熱器的升溫的上升緩慢，所以存在需要延長截止到實際上再生開始的時間的可能性，但是，根據(jù)該進氣節(jié)流優(yōu)先動作，通過先行開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，可以迅速地進行排氣氣體的升溫。
-排氣加熱優(yōu)先動作-接著，說明使排氣升溫裝置34進行的排氣加熱優(yōu)先的動作。在上述排氣升溫控制開始條件成立的情況下，首先，控制器5向排氣升溫裝置34傳輸排氣升溫控制信號。據(jù)此，電加熱器為ON，開始由該電加熱器進行的排氣氣體的加熱動作。其結(jié)果為，排氣氣體溫度升高。據(jù)此，在排氣氣體溫度達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，沒有進行進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，DPF33被再生。
另一方面，在即使使上述排氣升溫裝置34動作后，經(jīng)過了規(guī)定的時間，由排氣溫度檢測傳感器37檢測的排氣氣體溫度仍未達到可進行再生動作的溫度的情況下，進行進氣節(jié)流裝置24的動作。即，控制器5向進氣節(jié)流裝置24傳輸進氣節(jié)流控制信號。據(jù)此，進氣節(jié)流裝置24的執(zhí)行器動作，蝶形閥轉(zhuǎn)動，得到與該進氣節(jié)流控制信號相應(yīng)的開度，進氣配管21的流路面積縮小。其結(jié)果為，吸入空氣量減少，空燃比變濃，燃燒室內(nèi)的燃燒溫度上升，排氣氣體溫度進一步升高。據(jù)此，通過上述排氣升溫裝置34進行的加熱動作以及進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度，DPF33被再生。
即使是在該排氣加熱優(yōu)先動作中，也與在上述進氣節(jié)流優(yōu)先動作中使用的圖3所說明的情況相同，經(jīng)過排氣氣體溫度兩個階段的上升過程(排氣升溫裝置34的加熱動作產(chǎn)生的溫度上升以及進氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流動作產(chǎn)生的溫度上升)，排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度，DPF33被再生。
根據(jù)上面的排氣加熱優(yōu)先動作，在通過排氣升溫裝置34進行的加熱動作，排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度的情況下，不進行進氣節(jié)流裝置24的動作。因此，能夠抑制與進氣量的減少相伴的CO、THC產(chǎn)生量的增加，另外，通過抑制發(fā)動機的泵吸損失，可以抑制燃料消耗率的惡化。另外，雖然僅通過進氣節(jié)流動作，可上升的排氣氣體溫度存在界限(例如，只能預(yù)見到50-100deg程度的升溫)，但是，根據(jù)該排氣加熱優(yōu)先動作，通過電加熱器進行的加熱動作，能夠切實且大幅地使排氣氣體溫度上升。
-進氣節(jié)流優(yōu)先動作和排氣加熱優(yōu)先動作的選擇-上述的進氣節(jié)流優(yōu)先動作以及排氣加熱優(yōu)先動作，在發(fā)動機單體中可以預(yù)先設(shè)定進行任意一個動作。即，將發(fā)動機制造成進行進氣節(jié)流優(yōu)先動作或進行排氣加熱優(yōu)先動作的發(fā)動機。另外，也可以是在同一個發(fā)動機中，根據(jù)運轉(zhuǎn)狀況，有選擇地執(zhí)行進氣節(jié)流優(yōu)先動作和排氣加熱優(yōu)先動作。
作為該選擇動作，具體地說，是控制器5接收來自排氣溫度檢測傳感器37的排氣溫度檢測信號，將該檢測出的排氣氣體溫度和上述可進行再生動作的溫度進行比較，在排氣氣體溫度相對于可進行再生動作的溫度略低(例如，其差不足100deg)的情況下，執(zhí)行進氣節(jié)流優(yōu)先動作。在該情況下，僅通過進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，即可使排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度，而不需要排氣升溫裝置34進行的加熱動作。
另一方面，在處于發(fā)動機的負載急劇增加的狀況(例如爬坡行駛時)時，執(zhí)行排氣加熱優(yōu)先動作。其原因在于，因為在發(fā)動機的負載急劇增加的狀況下，若減少進氣量，則存在發(fā)動機失速的可能性，所以使排氣升溫裝置34進行的加熱動作優(yōu)先，據(jù)此，用于確保進氣量。
另外，作為對該進氣節(jié)流優(yōu)先動作和排氣加熱優(yōu)先動作進行選擇的動作，也可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及排氣氣體溫度進行選擇。例如，如圖4所示，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及排氣氣體溫度均低的情況下，選擇排氣加熱優(yōu)先動作，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及排氣氣體溫度都高的情況下，選擇進氣節(jié)流優(yōu)先動作，將這樣的圖譜存儲在控制器5中，按照該圖譜進行上述選擇動作。
-進氣節(jié)流·排氣加熱同時開始動作-該動作在上述排氣升溫控制開始條件成立的情況下，控制器5在向進氣節(jié)流裝置24傳輸進氣節(jié)流控制信號的同時，向排氣升溫裝置34傳輸排氣升溫控制信號。據(jù)此，能夠同時得到進氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流動作產(chǎn)生的排氣氣體溫度的上升和排氣升溫裝置34的加熱動作產(chǎn)生的排氣氣體溫度的上升，排氣氣體溫度迅速地達到可進行再生動作的溫度，DPF33被再生。因此，能夠縮短從排氣升溫控制開始條件成立的時刻截止到DPF33的再生結(jié)束的時間。
-有關(guān)進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流界限-若通過上述進氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流動作，吸入空氣量逐漸減少，則不能充分地得到在發(fā)動機的壓縮上止點的缸內(nèi)壓力(不能得到使混合氣合適的時刻的自我著火成為可能的壓力)，混合氣的著火時間大幅延遲，或者，產(chǎn)生失火。因此，進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流量存在界限。因此，從上述控制器5傳輸?shù)竭M氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流控制信號預(yù)先設(shè)定有控制寬度的上限值(最大節(jié)流量極限值)，以便得到不會導(dǎo)致該進氣節(jié)流量的界限的節(jié)流量。這樣的進氣節(jié)流界限的設(shè)定，在上述進氣節(jié)流優(yōu)先動作、排氣加熱優(yōu)先動作、進氣節(jié)流·排氣加熱同時開始動作的任意一個動作中均可預(yù)先設(shè)定。另外，作為該極限值，具體地說，是作為例如相對于蝶形閥處于全開狀態(tài)時的進氣配管21的流路面積可以得到20％程度的流路面積的閥開度來加以規(guī)定。
圖5是表示使進氣節(jié)流量變化了的情況下的缸內(nèi)壓力的變化狀態(tài)以及各自的混合氣著火正時。從該圖中可知，在沒有進行進氣節(jié)流動作的情況下(圖中的線A)，充分地獲得了在壓縮上止點的缸內(nèi)壓力，混合氣的點火正時也在活塞上止點附近(點火正時a)。與此相對，隨著使進氣節(jié)流量增加，在壓縮上止點的缸內(nèi)壓力逐漸降低(圖中的線B、C)，混合氣的點火正時也逐漸延遲(點火正時b、c)。即，逐漸接近失火界限。因此，在本實施方式中，使進氣節(jié)流量具有界限(極限值)，使混合氣的失火不會產(chǎn)生。
另外，該極限值的設(shè)定可以預(yù)先設(shè)定在如上述那樣的進氣節(jié)流控制信號中(傳輸控制成不會超過失火界限的節(jié)流量的控制信號)，也可以預(yù)先設(shè)定在進氣節(jié)流裝置24的執(zhí)行器上(與進氣節(jié)流控制信號無關(guān)，執(zhí)行器在不超過上述極限值(失火界限)的范圍內(nèi)，調(diào)整蝶形閥的開度)。
(第二實施方式)接著，說明第二實施方式。本實施方式是有關(guān)在上述第一實施方式中規(guī)定了進氣節(jié)流量的界限的“極限值”的變形例。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與第一實施方式相同，所以在這里省略了與第一實施方式共通的部分的說明。
如上所述，若通過進氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流動作，減少吸入空氣量，則混合氣的點火時期產(chǎn)生延遲。其結(jié)果為，產(chǎn)生不完全燃燒，排氣氣體中的CO、THC的產(chǎn)生量逐漸增大。圖6是表示進氣節(jié)流量和排氣氣體中的CO以及THC的濃度的關(guān)系。象這樣，雖然在進氣節(jié)流量比較小的區(qū)域，相對于進氣節(jié)流量的增大量的CO以及THC的濃度的上升比例小，但是，在進氣節(jié)流量比較大的區(qū)域，相對于進氣節(jié)流量的增大量的CO以及THC的濃度的上升比例極端地大。
因此，在本實施方式中，將達到CO以及THC的產(chǎn)生量比較小即可的范圍(下面，將該范圍稱為CO·THC產(chǎn)生量允許范圍圖中的范圍A)中的最大允許量(下面，將該值稱為CO·THC產(chǎn)生量允許界限圖中的點a)的時刻的進氣節(jié)流量作為第一極限值，將存在因與上述著火時期的延遲相伴的失火而產(chǎn)生發(fā)動機停止的可能性的進氣節(jié)流量(下面，將該值稱為發(fā)動機運轉(zhuǎn)界限(失火界限))作為第二極限值預(yù)先加以設(shè)定(參照圖6)。
作為本實施方式中的DPF33的再生動作，在排氣升溫控制開始條件成立的情況下，首先，開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，在排氣氣體溫度沒有達到可進行再生動作的溫度，進氣節(jié)流量達到上述第一極限值的情況下，暫時停止該進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作(維持進氣節(jié)流量)，開始排氣升溫裝置34進行的加熱動作。即，一面將CO以及THC的產(chǎn)生量抑制在CO·THC產(chǎn)生量允許范圍內(nèi)，一面使排氣氣體溫度逐漸上升。然后，在即使使排氣升溫裝置34動作后，并經(jīng)過了規(guī)定時間，由排氣溫度檢測傳感器37檢測的排氣氣體溫度仍未達到可進行再生動作的溫度的情況下，再次開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，將上述第二極限值作為上限，逐漸增大進氣節(jié)流量。
圖7是表示使該動作執(zhí)行的情況下的排氣氣體溫度、排氣氣體中的CO以及THC的濃度的時間的變化的圖。從該圖可知，通過截止到到達第一極限值的進氣節(jié)流動作(進氣節(jié)流動作的開始點用圖中的點a表示)，排氣氣體溫度逐漸上升，同時，排氣氣體中的CO以及THC的濃度也逐漸上升。然后，在進氣節(jié)流量達到第一極限值，轉(zhuǎn)換到排氣升溫裝置34進行的加熱動作的情況下(圖中的點b)，排氣氣體溫度逐漸上升，另一方面，與該加熱相伴的DPF33的氧化催化劑功能得到發(fā)揮，CO以及THC被凈化，其濃度逐漸下降。然后，達到排氣升溫裝置34的加熱能力的界限，通過再次開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作(圖中的點c)，排氣氣體溫度進一步上升，若達到可進行再生動作的溫度，則開始DPF33的再生。另外，在該一系列的動作的途中，在排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度的情況下，通過維持該狀態(tài)，DPF33逐漸被再生。例如，在通過排氣升溫裝置34進行的加熱動作，排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度的情況下，不會開始進氣節(jié)流裝置24進行的進一步的進氣節(jié)流動作，DPF33被再生。
-有關(guān)與發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的極限值的變更-因為若發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化，則相對于進氣節(jié)流量的CO以及THC的產(chǎn)生量、混合氣的著火時期的延遲量也變化，所以上述CO·THC產(chǎn)生量允許范圍、CO·THC產(chǎn)生量允許界限、發(fā)動機運轉(zhuǎn)界限也成為不同的值。因此，上述第一極限值以及第二極限值也根據(jù)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，作為不同的值加以設(shè)定。下面，說明該第一極限值以及第二極限值的變更動作。
圖8是表示根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機的扭矩，對各極限值進行變更的情況。從該圖中可以判斷出，發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機的扭矩越低，第一極限值以及第二極限值越是可以作為高的值加以設(shè)定(進氣節(jié)流量存在余量)，另一方面，發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機的扭矩越高，第一極限值以及第二極限值需要作為低的值加以設(shè)定(進氣節(jié)流量的限制增大)。例如，在即使發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，負載仍然高的情況下，因為與排氣氣體溫度低無關(guān)，吸入空氣量沒有余量，所以存在早期就迎來發(fā)動機運轉(zhuǎn)界限的可能性。因此，在該狀況下，將上述第二極限值設(shè)定得低。據(jù)此，防止發(fā)動機失速。另外，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速低的情況下，即使存在著火延遲，也因為曲軸的角速度低，所以在點火正時的曲軸角度不會偏離活塞上止點很多，成為可燃燒的狀況。因此，可以將上述第一極限值設(shè)定得高。即，是即使增大進氣節(jié)流量，也能夠?qū)O以及THC的產(chǎn)生量抑制在上述允許范圍內(nèi)的狀況。象這樣，通過根據(jù)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化，對各極限值進行變更，能夠一面盡可能地抑制能量損失，一面在能夠避免發(fā)動機失速，且將CO以及THC的產(chǎn)生量抑制在上述允許范圍內(nèi)的狀態(tài)下，執(zhí)行DPF33的再生動作。
-有關(guān)與燃料的十六烷值相應(yīng)的極限值的變更-因為若燃料(柴油發(fā)動機的情況下為柴油)的十六烷值不同，則相對于進氣節(jié)流量的CO以及THC的產(chǎn)生量、混合氣的著火時期的延遲量也變化，所以上述CO·THC產(chǎn)生量允許范圍、CO·THC產(chǎn)生量允許界限、發(fā)動機運轉(zhuǎn)界限也成為不同的值。因此，上述第一極限值以及第二極限值也根據(jù)所使用的燃料的十六烷值，作為不同的值加以設(shè)定。下面，說明該第一極限值以及第二極限值的變更動作。
圖9是表示相對于十六烷值相互不同的兩種(例如十六烷值為“55”的燃料和為“45”的燃料)燃料的進氣節(jié)流量和排氣氣體中的CO以及THC的濃度的關(guān)系。從該圖可判斷出，由于十六烷值低的燃料存在著火延遲增大的傾向，所以與十六烷值高的燃料相比，需要將第一極限值以及第二極限值均作為低的值加以設(shè)定(進氣節(jié)流量的限制增大)。換言之，因為十六烷值高的燃料著火延遲小，所以與十六烷值低的燃料相比，能夠?qū)⒌谝粯O限值以及第二極限值均作為高的值加以設(shè)定(進氣節(jié)流量存在余量)。
象這樣，通過根據(jù)燃料設(shè)定各極限值，可以在能夠避免發(fā)動機失速，且將CO以及THC的產(chǎn)生量抑制在上述允許范圍內(nèi)的狀態(tài)下，執(zhí)行DPF33的再生動作。
(第三實施方式)接著，說明第三實施方式。在本實施方式中，作為排氣升溫裝置34采用電加熱器，對該電加熱器34的供電由交流發(fā)電機直接進行。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述的第一實施方式、第二實施方式相同，所以在這里，省略了與第一實施方式以及第二實施方式共通的部分的說明。
如圖10所示，有關(guān)本實施方式的發(fā)動機在發(fā)動機主體1的側(cè)面安裝著受到曲軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力進行發(fā)電的交流發(fā)電機61，在該交流發(fā)電機61發(fā)電的電力的一部分供給到電加熱器(排氣升溫裝置)34。對該電加熱器34供電的ON/OFF的轉(zhuǎn)換與上述第一實施方式的情況相同，由來自控制器5的排氣升溫控制信號進行。另外，上述交流發(fā)電機61也進行向未圖示出的蓄電池充電用、輔機類驅(qū)動用的發(fā)電。
這樣，本方式的特征在于，是通過來自控制器5的排氣升溫控制信號進行的電加熱器34的ON/OFF控制。
圖11表示發(fā)動機主體1的輸出和其中的被電加熱器34使用的輸出的關(guān)系。圖中的實線表示發(fā)動機主體1的輸出界限(發(fā)動機的最大輸出線)。另外，圖中帶有斜線的區(qū)域是表示在電加熱器34為ON的情況下，由該電加熱器34所使用(所消耗)的發(fā)動機輸出(發(fā)動機輸出中的用于電加熱器34的發(fā)熱的輸出)。
因此，因為在發(fā)動機主體1以比圖中的虛線低的輸出(例如圖中的點A)進行驅(qū)動的情況下(在負載比較低的狀態(tài)下進行驅(qū)動的情況下)，存在被電加熱器34所使用的發(fā)動機輸出量以上的輸出余量，即使使電加熱器34為ON，也不會對行駛性能、牽引性能造成妨礙，能夠進行電加熱器34進行的排氣氣體的加熱動作。即，在該發(fā)動機驅(qū)動狀態(tài)下，若要求對電加熱器34通電(若成為在上述各實施方式中，執(zhí)行電加熱器34進行的加熱動作的時刻)，則排氣升溫控制信號從控制器5傳輸?shù)诫娂訜崞?4，開始加熱動作。
與此相對，因為在發(fā)動機主體1以比圖中的虛線高的輸出(例如圖中的點B)進行驅(qū)動的情況下(在負載比較高的狀態(tài)下進行驅(qū)動的情況下)，輸出的余量部分比被電加熱器34所使用的發(fā)動機輸出量小，所以在該情況下，沒有使電加熱器34為ON，僅通過進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，使排氣氣體溫度逐漸上升。即，在該發(fā)動機驅(qū)動狀態(tài)下，即使要求對電加熱器34通電，也不從控制器5向電加熱器34傳輸排氣升溫控制信號。因此，僅通過進氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流動作，使排氣氣體溫度上升，在該排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度的情況下，進行DPF33的再生。即，不會對行駛性能、牽引性能造成妨礙地進行DPF33的再生。
另外，在上述說明中，在發(fā)動機主體1的輸出的余量部分比被電加熱器34所使用的發(fā)動機輸出量小的情況下，不使電加熱器34為ON，但是，并不受此限制，也可以是多個階段地改變電加熱器34的發(fā)熱量的構(gòu)成，根據(jù)發(fā)動機輸出的余量部分來調(diào)整電加熱器34的發(fā)熱量，盡可能地進行電加熱器34進行的排氣氣體的加熱動作。
-第三實施方式的變形例-上述的第三實施方式是從進行對蓄電池充電用、輔機類的驅(qū)動用發(fā)電的交流發(fā)電機61向電加熱器34進行供電，但是，本變形例如圖12所示，具有用于向電加熱器34供電的專用的發(fā)電機62。該發(fā)電機62也與上述交流發(fā)電機61相同，受到曲軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，進行發(fā)電。
這樣，在本變形例中，通過來自控制器5的排氣升溫控制信號進行的電加熱器34的ON/OFF控制與上述的第三實施方式的情況相同，是根據(jù)要求對電加熱器34進行通電的時刻的發(fā)動機輸出狀態(tài)來進行。
另外，在該情況下，也可以是多個階段改變電加熱器34的發(fā)熱量的構(gòu)成，根據(jù)發(fā)動機輸出的余量部分來調(diào)整電加熱器34的發(fā)熱量，盡可能地進行電加熱器34進行的排氣氣體的加熱動作。
(第四實施方式)接著，說明第四實施方式。本實施方式是在具有EGR(ExhaustGas Recirculation)裝置的情況下，在DPF33再生中的EGR閥的控制動作中具有特征。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述各實施方式相同，所以在這里省略了與上述各實施方式共通的部分的說明。
如圖13所示，與本實施方式相關(guān)的發(fā)動機設(shè)有用于使排氣從排氣系統(tǒng)3向進氣系統(tǒng)2還流的EGR通路71，在該EGR通路71上設(shè)有可調(diào)整開度的EGR閥72。
這樣，作為成為本方式的特征的動作，在進行進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作時，根據(jù)其蝶形閥的節(jié)流量，逐漸減小EGR閥72的開度。
圖14是表示有關(guān)本實施方式的EGR閥72的開度控制中的進氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流量和EGR閥72的開度的關(guān)系。另外，圖15是表示EGR閥72相對于進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流量的開度的時間的變化的一個例子。
EGR氣體根據(jù)進氣側(cè)和排氣側(cè)的差壓以及EGR閥72的開度決定其還流量。如上所述，因為在DPF33再生時進行進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，所以進氣側(cè)的壓力降低。即，在EGR閥72的開度為一定的情況下，進氣側(cè)和排氣側(cè)的差壓增大，排氣還流量增大到必要以上，存在導(dǎo)致燃燒不良的可能性。因此，在本實施方式中，隨著進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流量的增大(進氣側(cè)的壓力降低)，EGR閥72的開度逐漸減小，將排氣還流率維持在一定，據(jù)此，能夠很好地維持混合氣的燃燒狀態(tài)。
另外，在本實施方式中，在DPF33的再生中監(jiān)視發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機扭矩，在這些變動量超過了規(guī)定量的情況下，EGR閥72為全閉。圖16是表示在該情況下的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機扭矩、EGR閥72的開度、進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流量的時間的變化的一個例子。在DPF33的再生中，在想要根據(jù)進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流量來變更EGR閥72的開度的情況下，EGR還流量相對于進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作伴隨有些許延遲。因此，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機扭矩變動大的狀況下，存在該EGR閥72的開度變更動作對混合氣的燃燒狀態(tài)造成不良影響的可能性。因此，如圖16所示，在DPF33的再生中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機扭矩變動大的情況下，判斷為難以使EGR閥72的開度追從進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流量的變化，強制地使EGR閥72為全閉(圖中的時刻A)，使排氣還流量為“0”，避免燃燒不良。然后，若發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機扭矩的變動減小，則再次開始使EGR閥72的開度根據(jù)進氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流量變化的控制(圖中的時刻B)。
(第五實施方式)接著，說明第五實施方式。本實施方式的特征點在于，在具有渦流增壓器的情況下，設(shè)定用于對DPF33的再生動作進行轉(zhuǎn)換的多個“極限值”。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述的各實施方式相同，所以在這里省略了與上述各實施方式共通的部分的說明。
如圖17所示，有關(guān)本實施方式的發(fā)動機具有渦輪增壓器8，利用排氣氣體的流體能，壓縮吸入空氣，提高空氣密度，據(jù)此，謀求增大發(fā)動機輸出。
然后，作為用于對DPF33的再生動作進行轉(zhuǎn)換的“極限值”，首先與上述的第二實施方式同樣地設(shè)定第一極限值。該第一極限值將作為到達CO以及THC的產(chǎn)生量比較小即可的范圍(CO·THC產(chǎn)生量允許范圍)中的最大允許量(CO·THC產(chǎn)生量允許界限)的時刻的進氣節(jié)流量被設(shè)定。另一方面，作為第二極限值，作為達到渦輪增壓器8的喘振產(chǎn)生狀況的時刻的進氣節(jié)流量加以設(shè)定(參照圖18中的第一極限值以及第二極限值)。該喘振與由于逐漸增大進氣節(jié)流量，進入空氣量減少無關(guān)，其產(chǎn)生的原因是通過渦輪增壓器8高地維持壓縮比。即，第二極限值在本實施方式中，作為發(fā)動機運轉(zhuǎn)界限的進氣節(jié)流量來被設(shè)定。
另外，在本方式中的DPF33的再生動作時，進氣節(jié)流量達到第一極限值后的動作與上述的第二實施方式的情況同樣地進行。即，在排氣升溫控制開始條件成立的情況下，首先，開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，在排氣氣體溫度沒有達到可進行再生動作的溫度，進氣節(jié)流量達到上述第一極限值的情況下，暫時停止該進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作(維持進氣節(jié)流量)，開始排氣升溫裝置34進行的加熱動作。即，一面將CO以及THC的產(chǎn)生量抑制在CO·THC產(chǎn)生量允許范圍內(nèi)，一面使排氣氣體溫度逐漸上升。然后，在即使使排氣升溫裝置34動作后并經(jīng)過了規(guī)定時間，由排氣溫度檢測傳感器37檢測的排氣氣體溫度仍未達到可進行再生動作的溫度的情況下，再次開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，將上述第二極限值作為上限(在渦輪增壓器8的喘振沒有產(chǎn)生的范圍)，逐漸增大進氣節(jié)流量。
圖19是表示使該動作執(zhí)行的情況下的排氣氣體溫度、排氣氣體中的CO以及THC的濃度的時間的變化的圖。從該圖可知，通過截止到到達第一極限值的進氣節(jié)流動作(進氣節(jié)流動作的開始點用圖中的點a表示)，排氣氣體溫度逐漸上升，同時，排氣氣體中的CO以及THC的濃度也逐漸上升。然后，在進氣節(jié)流量達到第一極限值，轉(zhuǎn)換到排氣升溫裝置34進行的加熱動作的情況下(圖中的點b)，排氣氣體溫度逐漸上升，另一方面，與該加熱相伴的DPF33的氧化催化劑功能得到發(fā)揮，CO以及THC被凈化，其濃度逐漸下降。然后，達到排氣升溫裝置34的加熱能力的界限，通過再次開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作(圖中的點c)，排氣氣體溫度進一步上升，若達到可進行再生動作的溫度，則開始DPF33的再生。另外，在該一系列的動作的途中，排氣氣體溫度達到可進行再生動作的溫度的情況下，通過維持該狀態(tài)，DPF33逐漸被再生。
-第五實施方式的變形例-作為上述的第五實施方式的變形例，對在渦輪增壓器設(shè)有廢氣排放閥的情況下的極限值的設(shè)定以及與該極限值相應(yīng)的DPF33的再生動作的轉(zhuǎn)換進行說明。
如圖20所示，有關(guān)本變形例的發(fā)動機具有渦輪增壓器8，同時，在排氣配管32上設(shè)有廢氣排放閥81以及旁通通路82，該旁通通路82使排氣氣體隨著該廢氣排放閥81的開放動作相對于渦輪增壓器8旁通。
這樣，作為用于對DPF33的再生動作進行轉(zhuǎn)換的“極限值”，設(shè)定與上述第五實施方式的情況同樣的第一極限值以及第二極限值。該第一極限值作為到達上述CO·THC產(chǎn)生量允許界限的時刻的進氣節(jié)流量被設(shè)定，另外，第二極限值作為在維持著廢氣排放閥81的關(guān)閉狀態(tài)的情況下，成為滑輪增壓器8的喘振產(chǎn)生的狀況的時刻的進氣節(jié)流量被設(shè)定。
然后，在本方式中設(shè)定第三極限值。該第三極限值是作為存在發(fā)動機停止的可能性的進氣節(jié)流量(發(fā)動機運轉(zhuǎn)界限(失火界限))被設(shè)定(參照圖18)，上述發(fā)動機停止是在渦輪增壓器8的喘振產(chǎn)生的情況下(廢氣排放閥81為關(guān)閉狀態(tài)，進氣節(jié)流量達到第二極限值的情況下)，在通過開放廢氣排放閥81，消除了渦輪增壓器8的喘振后，進一步對進氣進行節(jié)流，由于與該進氣節(jié)流動作產(chǎn)生的著火時期的延遲相伴的失火所造成的。
作為本變形例中的DPF33的再生動作，在排氣升溫控制開始條件成立的情況下，首先，在開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，排氣氣體溫度沒有達到可進行再生動作的溫度，進氣節(jié)流量達到上述第一極限值的情況下，暫時停止該進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作(維持進氣節(jié)流量)，開始排氣升溫裝置34進行的加熱動作。即，一面將CO以及THC的產(chǎn)生量抑制在CO·THC產(chǎn)生量允許范圍內(nèi)，一面使排氣氣體溫度逐漸上升。然后，在即使使排氣升溫裝置34動作后并經(jīng)過了規(guī)定時間，由排氣溫度檢測傳感器37檢測的排氣氣體溫度仍未達到可進行再生動作的溫度的情況下，再次開始進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流動作，維持廢氣排放閥81的封閉狀態(tài)(進行渦輪增壓)，直至進氣節(jié)流量達到上述第二極限值，使進氣節(jié)流量逐漸增大。然后，在排氣氣體溫度沒有達到可進行再生動作的溫度，進氣節(jié)流量達到第二極限值的情況下，在開放廢氣排放閥81，消除渦輪增壓器8的喘振的狀態(tài)下，將上述第三極限值作為上限，進一步增大進氣節(jié)流量。
圖21是表示使該情況下的進氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流量和廢氣排放閥81的開度的時間的變化的一個例子。另外，因為若象這樣開放廢氣排放閥81，則渦輪增壓器8中的排氣氣體的膨脹做功消失，所以能夠在高地維持排氣氣體溫度的狀態(tài)下送入DPF33，據(jù)此，能夠使被導(dǎo)入DPF33的排氣氣體的溫度早期地上升到可進行再生動作的溫度。另外，在上述的變形例中，使排氣系統(tǒng)3具有旁通通路82以及廢氣排放閥81，通過開放廢氣排放閥81，避免渦輪喘振，能進一步進行進氣節(jié)流。作為替代，也可以使進氣系統(tǒng)2具有繞過渦輪增壓器8的旁通通路以及開閉該旁通通路的進氣旁通閥，通過開放該進氣旁通閥，可以避免渦輪喘振，能進一步進行進氣節(jié)流。
(第六實施方式)接著，說明第六實施方式。本實施方式的特征在于PM堆積量的推定動作。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述各實施方式相同，所以在這里省略了與上述各實施方式共通的部分的說明。
在通過壓力傳感器構(gòu)成上述PM堆積量檢測傳感器36的情況下，所檢測到的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力隨著DPF33的內(nèi)部溫度升高逐漸上升。因此，在想要根據(jù)DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力推定PM堆積量的情況下，不僅要考慮該壓力，還要考慮DPF33的內(nèi)部溫度。另外，在成為發(fā)動機的負載、轉(zhuǎn)速變化，排氣氣體溫度上升的狀況的情況下，與該排氣氣體溫度的上升速度相比，實際的DPF33的內(nèi)部溫度的上升速度遲緩。其原因是DPF33本身有熱容量。
在本實施方式中，考慮到象這樣DPF33的內(nèi)部溫度對DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力的影響，以及與排氣氣體溫度的上升相比，實際的DPF33的內(nèi)部溫度的上升遲緩，針對通過實際檢測的值(DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力以及排氣氣體溫度的值)所算出的PM堆積量的推定值，以與這些壓力以及溫度的值相應(yīng)的補正量，對PM堆積量的推定值進行補正。
圖22是表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速、排氣氣體溫度(檢測到的值)、DPF33的內(nèi)部溫度、DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力(檢測到的值)、PM堆積量的推定值的時間的變化的一個例子。如該圖所示，若發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升，則排氣氣體溫度以及DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力急速上升。與其相對，DPF33的內(nèi)部溫度的上升緩慢。再有，在這里所檢測的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力受到DPF33的內(nèi)部溫度的影響，與真實的壓力值稍許不同。即，作為比真實的壓力值低的壓力被檢測，在僅通過該壓力值推定PM堆積量的情況下，推測出比實際的堆積量少的堆積量。
因此，在這里，根據(jù)檢測到的排氣氣體溫度的變化狀況，推定DPF33的內(nèi)部溫度，通過該DPF33的內(nèi)部溫度和檢測到的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力，決定對PM堆積量的推定值的補正量。即，在圖2中，實線所示的PM堆積量的推定值根據(jù)檢測到的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力算出，通過利用規(guī)定的補正量對它進行補正，算出在圖22中虛線所示的PM堆積量的推定值。據(jù)此，能夠進行推定考慮了上述DPF33的內(nèi)部溫度對DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力的影響，以及與排氣氣體溫度的上升相比，實際的DPF33的內(nèi)部溫度的上升遲緩的情況后的更正確的PM堆積量。
另外，在上述的第六實施方式中，是根據(jù)檢測到的排氣氣體溫度的變化狀況，推定DPF33的內(nèi)部溫度，但也可以根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、扭矩的變化狀況，推定DPF33的內(nèi)部溫度。
(第七實施方式)接著，說明第七實施方式。本實施方式的特征在于對DPF33的再生動作的開始時期進行設(shè)定的控制。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述的各實施方式相同，所以在這里省略了與上述各實施方式共通的部分的說明。
若反復(fù)DPF33中的PM的捕集動作以及再生動作，則在再生動作中未被除去的PM逐漸積蓄在DPF33內(nèi)。這是潤滑油的灰、發(fā)動機的磨損粉等。由于它們的存在，即使長時間進行再生動作，DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力也不會回復(fù)(下降)到新品時的緊鄰上游側(cè)的壓力。在以這樣的狀況，將DPF33的再生開始壓力設(shè)定為一定值的情況下，存在下述課題。
即，在從再生動作開始到經(jīng)過了規(guī)定時間的時刻，使再生動作結(jié)束的情況下，在再生動作結(jié)束的時刻，DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力已經(jīng)比新品時的壓力高，與上述再生開始壓力的差減小。每反復(fù)一次DPF33的PM捕集動作以及再生動作，該差就減小。因此，從再生動作的結(jié)束時刻開始到DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力達到上述再生開始壓力為止的時間間隔縮短，執(zhí)行再生動作的頻度提高。圖23的虛線是表示該再生動作的執(zhí)行頻度逐漸提高的狀況。
另一方面，在從再生動作開始到DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力下降到某個規(guī)定壓力(再生結(jié)束壓力)的時刻使再生動作結(jié)束的情況下，如上所述，因為每反復(fù)一次DPF33的PM捕集動作以及再生動作，再生結(jié)束時刻的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力就升高，所以即使長時間進行再生動作，DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力也不會下降到上述再生結(jié)束壓力，在這樣的狀況下，不能結(jié)束再生動作。
因此，在本方式中，估算從DPF33為安裝的新品時開始的發(fā)動機的燃料噴射量，根據(jù)該估算值，將上述再生開始壓力以及再生結(jié)束壓力都作為逐漸升高的值逐漸進行更新。圖23中的雙點劃線是表示該再生開始壓力以及再生結(jié)束壓力的設(shè)定值。另外，圖中的實線是表示再生動作的執(zhí)行狀況(DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力的變化狀況)。從該圖中可以判斷出，根據(jù)本實施方式，可以以一定間隔執(zhí)行再生動作，另外，不會導(dǎo)致再生動作不能結(jié)束的狀況。
(第八實施方式)接著，說明第八實施方式。本實施方式的特征在于對DPF33的再生溫度(目標溫度)的設(shè)定。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述的各實施方式相同，所以在這里省略了與上述各實施方式共通的部分的說明。
在DPF33被再生的情況下，其內(nèi)部溫度分布為中央部為高溫(可進行再生動作的溫度以上)，另外，外周部因為暴露于外氣，所以溫度比較低。因此，存在外周部沒有達到可進行再生動作的溫度，產(chǎn)生再生不良的可能性。若這樣的狀態(tài)發(fā)展，則高密度的PM堆積在外周部，在再生動作中等，該PM被氧化，成為非常高的溫度，存在DPF33被熔損的可能性。圖24(a)是表示再生動作開始前的DPF33的內(nèi)部的剖視圖，圖24(b)是表示再生動作后的DPF33的內(nèi)部的剖視圖，表示PM堆積在外周部的狀態(tài)。
因此，在本實施方式中，檢測在再生動作結(jié)束時刻的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力，在該壓力高于規(guī)定值的情況下，判斷在DPF33的外周部產(chǎn)生再生不良，PM堆積在該外周部，將下一次的再生動作中的再生溫度(目標溫度)設(shè)定為高于本次的再生溫度(例如僅高50deg)。據(jù)此，在下一次的再生動作中，在DPF33的外周部的溫度升高，該溫度達到可進行再生動作的溫度的情況下，能夠除去該外周部的PM。在此時的再生動作結(jié)束時刻的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力仍高于規(guī)定值的情況下，將下一次的再生動作中的再生溫度(目標溫度)設(shè)定得更高。就這樣，逐漸更新再生溫度，直至達到DPF33的外周部的PM能被再生動作除去的溫度。
圖25是表示上述那樣的對再生溫度進行變更的情況和不進行變更的情況下的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力的時間的變化的一個例子的圖。在該圖中，實線表示沒有對再生溫度進行變更的情況下的壓力的變化，虛線表示對再生溫度進行變更的情況下的壓力的變化。象這樣，在沒有變更再生溫度的情況下，在DPF33的外周部的PM的堆積量逐漸增大，與此相伴，再生動作結(jié)束時的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力也逐漸上升。對此，在本實施方式中，通過變更再生溫度，能夠有效地除去DPF33的外周部的PM(再生動作結(jié)束時的DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力被維持得較低)，能夠不提高再生動作的頻度，以一定間隔執(zhí)行再生動作。
(第九實施方式)接著，說明第九實施方式。本實施方式的特征在于對DPF33的再生結(jié)束時期的設(shè)定。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述的各實施方式相同，所以在這里省略了與上述各實施方式共通的部分的說明。
在DPF33的再生動作中，因為進行進氣節(jié)流動作、電加熱器進行的加熱動作，所以發(fā)動機的燃料消耗率惡化。因此，最好盡可能地縮短該再生動作的執(zhí)行時間。
在本實施方式中，如上述的第七實施方式，估算從DPF33為安裝的新品時開始的發(fā)動機的燃料噴射量等，根據(jù)該估算值，將再生結(jié)束壓力作為逐漸升高的值逐漸進行更新。圖26中的虛線是表示從再生動作開始經(jīng)過規(guī)定時間的時刻結(jié)束了再生動作的情況下的壓力變化狀態(tài)。象這樣，在根據(jù)時間，設(shè)定了再生結(jié)束時期的情況下，可以導(dǎo)致下述狀況，即，與充分地進行再生無關(guān)，繼續(xù)再生動作，進行徒勞的再生動作的狀況(圖26的時期T1)，或與仍未完全地再生無關(guān)，結(jié)束再生動作(圖26的時期T2)的狀況。
對此，根據(jù)本實施方式，可以根據(jù)DPF33的再生狀況，改變再生動作執(zhí)行時間，與再生結(jié)束大致同時地結(jié)束再生動作(進氣節(jié)流動作、電加熱器進行的加熱動作)(參照圖26中的實線)。因此，可以避免進行徒勞的再生動作或與仍未完全地進行再生無關(guān)地結(jié)束再生動作的狀況，可以謀求提高再生動作的可靠性。
(第十實施方式)接著，說明第十實施方式。本實施方式的特征在于，將在上述第八實施方式中較高地設(shè)定的DPF33的再生溫度(目標溫度)設(shè)定得較低(返回)的動作。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述的各實施方式相同，所以在這里省略了與上述各實施方式共通的部分的說明。
在產(chǎn)生了DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力急劇下降的狀況的情況下，即，在短時間內(nèi)PM的除去結(jié)束的情況下，擔(dān)心在DPF33的內(nèi)部的發(fā)熱增大，導(dǎo)致異常再生，DPF33破損。因此，在本實施方式中，監(jiān)視DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力，在產(chǎn)生了該壓力急劇下降的狀況的情況下，將在上述第八實施方式中較高地設(shè)定的DPF33的再生溫度(目標溫度)設(shè)定得較低。
具體地說，在再生動作的執(zhí)行時間極端短的情況下、在DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力變化梯度(下降梯度)急劇的情況下(圖27的區(qū)域T)，判斷殘留在DPF33的外周部的PM被除去，逐漸較低地設(shè)定DPF33的再生溫度(目標溫度)。作為該動作，可以每執(zhí)行一次再生動作，下降一個規(guī)定溫度(例如50deg)。也可以一次就下降到可進行再生動作的溫度(300℃)。
-第十實施方式的變形例-下面，說明上述的第十實施方式的變形例。在本實施方式中，在產(chǎn)生了DPF33的緊鄰 上游側(cè)的壓力急劇于降的狀況的情況下，即使再生動作仍未結(jié)束，也終止該再生動作。據(jù)此，可以切實地避免在DPF33的內(nèi)部的異常再生，避免DPF33的破損。
在圖28中，在圖中的時刻T1再生動作開始，在再生發(fā)展，DPF33的緊鄰上游側(cè)的壓力逐漸(比較緩慢地)下降后，產(chǎn)生了該壓力急劇下降的狀況(壓力從圖中的時刻T2急劇下降)。因此，在圖中的時刻T3結(jié)束再生動作(禁止進氣節(jié)流動作、電加熱器進行的加熱動作)，據(jù)此，避免DPF33的破損。
(第十一實施方式)接著，說明第十一實施方式。本實施方式涉及用于避免發(fā)動機停止時，DPF33的再生反應(yīng)發(fā)展，DPF33熔損的對策。因為其它的構(gòu)成以及控制動作與上述的各實施方式相同，所以在這里省略了與上述各實施方式共通的部分的說明。
如圖29所示，有關(guān)本實施方式的發(fā)動機在DPF33的下游側(cè)的排氣配管32上具有排氣節(jié)流裝置(排氣節(jié)流構(gòu)件)38。具體地說，該排氣節(jié)流裝置38與進氣節(jié)流裝置24同樣，具有蝶形閥、使該蝶形閥轉(zhuǎn)動，對排氣配管32的流路面積進行變更的執(zhí)行器(均省略圖示)，該執(zhí)行器由控制器5控制。另外，作為該閥機構(gòu)，并非限于蝶形閥，也可以應(yīng)用節(jié)流閥等的各種閥。
這樣，在本方式中，如圖30(表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速、排氣節(jié)流量、進氣節(jié)流量的時間的變化的圖)所示，在發(fā)動機停止時，使進氣節(jié)流裝置24的節(jié)流量為最大(全閉)，同時使排氣節(jié)流裝置38的節(jié)流量也為最大(全閉)。據(jù)此，阻止空氣(氧)從進氣系統(tǒng)2以及排氣系統(tǒng)3導(dǎo)入DPF33，據(jù)此，禁止DPF33的再生反應(yīng)發(fā)展。據(jù)此，避免DPF33的熔損。
-第十一實施方式的變形例-下面，說明上述的第十一實施方式的變形例。在本實施方式中，如圖31(表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速、燃料噴射量、排氣節(jié)流量、進氣節(jié)流量的時間的變化的圖)所示，在發(fā)動機停止時，不僅使進氣節(jié)流裝置24的節(jié)流量為最大(全閉)，且使排氣節(jié)流裝置38的節(jié)流量也為最大(全閉)，還在發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降到規(guī)定轉(zhuǎn)速(例如700rpm程度)的時刻，執(zhí)行(圖中的時刻T)在該發(fā)動機停止動作中停止的燃料噴射。據(jù)此，使殘存在汽缸內(nèi)的氧燃燒，避免氧導(dǎo)入DPF33，據(jù)此，禁止DPF33的再生反應(yīng)發(fā)展，避免DPF33的熔損。作為此時的燃料噴射量，最好設(shè)定得比發(fā)動機停止動作即將開始前的燃料噴射量多，切實地進行殘存的氧的燃燒。另外，作為使排氣節(jié)流裝置38的節(jié)流量為最大的時刻，是在進氣節(jié)流裝置24的節(jié)流量為最大后，可以是剛剛執(zhí)行了發(fā)動機停止時的燃料噴射后，也可以是與使排氣節(jié)流裝置38的節(jié)流量為最大的時刻相同。
(第十二實施方式)接著，說明第十二實施方式。該第十二實施方式除下述方面外，都與參照圖1所說明的第一實施方式相同，因此，盡量省略這樣的共通的部分的說明，主要對不同點進行說明。
首先，對收容在DPF33的殼體內(nèi)的過濾器主體的具體的構(gòu)成、PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成進行說明。
-過濾器主體35-對過濾器主體35的具體的構(gòu)成闡述如下。如圖32(從沿著排氣氣體的流動方向的方向看過濾器主體35的圖)以及圖33(從與排氣氣體的流動方向正交的方向看過濾器主體35的剖視圖)所示，過濾器主體35為大致圓筒狀，具有外周壁35a和格子狀地一體形成于該外周壁35a的內(nèi)周側(cè)的隔壁35b。然后，通過該隔壁35b，形成多個流通路35c、35d、...，作為蜂巢構(gòu)造體被構(gòu)成。
作為各流通路35c、35d、...，交互地配置著通過密封材料35e僅封閉排氣氣體流出側(cè)的一次側(cè)流通路35c，和通過密封材料35e僅封閉排氣氣體流入側(cè)的二次側(cè)流通路35d。通過該構(gòu)成，流入到一次側(cè)流通路35c的排氣氣體在通過隔壁35b，流入到二次側(cè)流通路35d后，由排氣配管32排出。即，其構(gòu)成為，該排氣氣體在通過隔壁35b時，該排氣氣體中所含有的PM被過濾器主體35的一次側(cè)捕捉。圖33的箭頭是表示在各流通路35c、35d、...的排氣氣體的流動，黑箭頭是含有PM的排氣氣體，即，在一次側(cè)流通路35c流動的排氣氣體。另外，空心箭頭是PM被捕集除去后的排氣氣體，即，在二次側(cè)流通路35d流動的排氣氣體。
作為構(gòu)成上述過濾器主體35的材料，是具有耐熱性、耐氧化性、抗熱沖擊性的材料，采用多孔質(zhì)堇青石陶瓷、碳化硅、氧化鋁、富鋁紅柱石、氮化硅等的非導(dǎo)電性材料。另外，在該過濾器主體35上裝載著白金等的氧化催化劑。據(jù)此，該DPF33在排氣氣體溫度超過了規(guī)定溫度(例如，300℃，下面稱為“可進行再生動作的溫度”)的狀況下，進行上述化學(xué)反應(yīng)，氧化除去PM，進行再生。
-PM堆積量檢測傳感器36-本實施方式的特征在于用于檢測上述過濾器主體35內(nèi)部的PM堆積量的PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成。下面，說明該PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成。
圖34是表示過濾器主體35的概略的剖視圖(相當于圖33的圖)。如該圖34所示，在過濾器主體35的上述一次側(cè)流通路35c的內(nèi)面的兩個位置(圖中的X點以及Y點)連接著電氣配線(導(dǎo)線)36a、36b，在該各電氣配線36a、36b上連接著電阻檢測傳感器36e。即，構(gòu)成為可通過該電阻檢測傳感器36c，檢測上述一次側(cè)流通路35c的內(nèi)面的兩個位置X、Y(上述電氣配線36a、36b所連接的位置)之間的電阻值。然后，在這里檢測出的電阻值的信息被傳輸給后述的再生用控制器5所具有的堆積量推定構(gòu)件。
作為上述電氣配線36a、36b的相對于上述一次側(cè)流通路35c的內(nèi)面的連接位置X、Y，設(shè)定在保留有下述程度的距離的位置，該距離是在PM逐漸堆積于該一次側(cè)流通路35c的內(nèi)面時，在PM堆積到需要進行DPF的再生動作的程度(例如，PM附著了一次側(cè)流通路35c的內(nèi)面的70％的程度)的狀態(tài)下，如圖35所示，成為PM遍及電氣配線36a、36b的兩個位置的連接位置X、Y之間連續(xù)附著的狀況，即，成為上述兩個位置的連接位置X、Y彼此通過PM電氣性導(dǎo)通的狀況的程度的距離。換言之，因為在該距離過短的情況下，在PM稍有附著的狀況下，上述兩點X、Y就會電氣性導(dǎo)通，反之，在該距離過長的情況下，即使PM的附著量達到需要進行DPF再生動作的量，上述兩點X、Y也不會電氣性導(dǎo)通，所以設(shè)定成不會導(dǎo)致這些狀況的距離。
另外，在上述排氣配管32的DPF33的上游側(cè)，具有排氣升溫裝置(排氣加熱構(gòu)件)34(參照圖1)。該排氣升溫裝置34由電加熱器構(gòu)成，接受來自未圖示出的發(fā)電機(交流發(fā)電機)的電力而發(fā)熱，可加熱在排氣配管32流動的排氣氣體。具體地說，可以是通過加熱排氣配管32，間接地加熱排氣氣體的構(gòu)成，也可以是在排氣配管32內(nèi)部配置加熱器線，直接地加熱排氣氣體的構(gòu)成。另外，作為該排氣升溫裝置34，也可以適用火焰燃燒器。
另外，在上述排氣升溫裝置34上安裝著用于檢測排氣氣體溫度的排氣溫度檢測傳感器(排氣溫度檢測構(gòu)件)37。該排氣溫度檢測傳感器37可以配置在排氣升溫裝置34的內(nèi)部，也可以安裝在上述DPF33的緊鄰上游側(cè)的排氣配管32上。
在本發(fā)動機上具有用于控制DPF33的再生動作的再生用控制器5，來自上述PM堆積量檢測傳感器36的PM堆積量檢測信號(以電阻為基礎(chǔ)的信號)、來自上述排氣溫度檢測傳感器37的排氣溫度檢測信號分別傳輸?shù)皆摽刂破?。如上所述，在再生用控制器5上具有堆積量推定構(gòu)件，根據(jù)由電阻檢測傳感器36c檢測到的電阻值，算出過濾器主體35的一次側(cè)流通路35c表面的PM堆積量。具體地說，因為上述電阻值由過濾器溫度左右，所以通過溫度傳感器等的構(gòu)件(未圖示出)檢測過濾器主體35的溫度，針對由電阻檢測傳感器36c檢測到的電阻值，進行以過濾器主體35的溫度為基礎(chǔ)的補正演算，據(jù)此，可以高精度地推定PM堆積量。
即，如圖6的過濾器溫度和電阻值的關(guān)系所示，即使是同樣的PM堆積量，過濾器溫度越高，作為電阻值越低?？紤]到這點，例如，R＝aT2+bT+cR電阻值、T溫度、a、b、c系數(shù)使用這一補正公式，進行補正演算，可以高精度地推定PM堆積量。
然后，該控制器5根據(jù)上述推定的PM堆積量以及來自排氣溫度檢測傳感器37的排氣溫度檢測信號，對上述進氣節(jié)流裝置24以及排氣升溫裝置34傳輸控制信號。即，進氣節(jié)流裝置24的執(zhí)行器根據(jù)傳輸?shù)竭M氣節(jié)流裝置24的進氣節(jié)流控制信號動作，上述蝶形閥轉(zhuǎn)動，得到與該進氣節(jié)流控制信號相應(yīng)的開度。另外，根據(jù)傳輸?shù)脚艢馍郎匮b置34的排氣升溫控制信號，電加熱器被ON/OFF控制，該電加熱器進行的排氣氣體的加熱動作被控制。
-DPF再生控制動作-接著，就上述那樣構(gòu)成的系統(tǒng)中的DPF再生控制動作進行說明。
在本實施方式中，根據(jù)上述DPF33的內(nèi)部的PM堆積量以及排氣氣體溫度，對進氣節(jié)流裝置24以及排氣升溫裝置34進行控制。即，控制器5接收來自上述PM堆積量檢測傳感器36的電阻信號，通過該控制器5所具有的堆積量推定構(gòu)件，推定PM堆積量。然后，在判斷為該PM堆積量超過規(guī)定量，并且通過控制器5接受來自上述排氣溫度檢測傳感器37的排氣溫度檢測信號，判斷排氣氣體溫度未達到上述可進行再生動作的溫度的情況下(下面，將這兩個條件成立的情況稱為“排氣升溫控制開始條件成立的情況”)，通過使進氣節(jié)流裝置24以及排氣升溫裝置34中的一個或者兩個動作，來使排氣氣體溫度上升到可進行再生動作的溫度。據(jù)此，在發(fā)動機主體1的運轉(zhuǎn)持續(xù)的狀態(tài)下，進行DPF33的再生動作。下面，對多個具體的動作內(nèi)容進行說明。
-進氣節(jié)流優(yōu)先動作-進氣節(jié)流裝置24進行的進氣節(jié)流優(yōu)先的動作與上述第一實施方式大致相同。在上述排氣升溫控制開始條件成立的情況下，首先，控制器5向進氣節(jié)流裝置24傳輸進氣節(jié)流控制信號。據(jù)此，進氣節(jié)流裝置24的執(zhí)行器動作，蝶形閥轉(zhuǎn)動，得到與該進氣節(jié)流控制信號相應(yīng)的開度，進氣配管21的流路面積被縮小。其結(jié)果為，吸入空氣量減少，空燃比變濃，燃燒室內(nèi)的燃燒溫度上升，排氣氣體溫度升高。據(jù)此，在排氣氣體溫度達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，沒有進行排氣升溫裝置34的動作，DPF33被再生。
圖37是表示在該情況下，由電阻檢測傳感器36c檢測的電阻值的時間的變化和再生動作時期的時期流程圖。首先，不執(zhí)行再生動作，而是運轉(zhuǎn)發(fā)動機，隨著PM的堆積，電阻值逐漸降低，若該電阻值低于規(guī)定的再生開始極限值(圖中的時刻A)，則開始再生動作。因為在該再生動作剛剛開始后，過濾器主體35的溫度仍未達到可進行再生動作的溫度，所以電阻值雖然持續(xù)降低，但若過濾器主體35的溫度達到可進行再生動作的溫度，則PM被除去，電阻值逐漸上升。然后，若該電阻值超過規(guī)定的再生結(jié)束極限值(圖中的時刻B)，則結(jié)束再生動作。另外，作為該再生結(jié)束極限值被設(shè)定的電阻值設(shè)定得比作為再生開始極限值被設(shè)定的電阻值高，避免頻繁地反復(fù)過濾器再生動作的開始和停止的狀況。
另外，在該再生動作中，在由電阻檢測傳感器36c檢測的電阻值的變化率(每單位時間的電阻值的上升量)比規(guī)定的異常判定變化率高的情況下(圖38中斜度α比規(guī)定角度大的情況下)，強制停止過濾器再生動作。其原因在于，因為在象這樣，電阻值的變化劇烈的情況下，存在產(chǎn)生過濾器主體35的一部分成為局部地異常高溫的“異常再生”的可能性，若該“異常再生”狀態(tài)繼續(xù)，則擔(dān)心DPF33的熔損，所以在該電阻值的變化率增高的時刻，使再生動作結(jié)束。據(jù)此，能夠謀求DPF33的長壽命化。
如上述所作說明，在本實施方式中，將電氣配線36a、36b連接于過濾器主體35的一次側(cè)流通路35c的表面的兩個位置X、Y，通過該兩點X、Y之間的電阻，識別PM堆積量。即，因為隨著PM堆積量增大，堆積厚度增大，電阻值逐漸降低，所以通過識別該電阻值的變化，能夠檢測PM堆積量。因此，與通過壓力傳感器檢測過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差，或從圖譜中讀取與發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的PM生成量等并進行演算的以往的裝置相比，能夠得到PM堆積量檢測動作的高可靠性。另外，因為是將用于檢測電阻的配線(導(dǎo)線)連接到過濾器的比較簡單的構(gòu)成，所以還能夠謀求提高實用性。
(第十三實施方式)接著，說明第十三實施方式。本實施方式的PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成與上述的第一實施方式的傳感器不同。因此，在這里，僅對PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成進行說明。
在上述的第一實施方式中，是將具有一對電氣配線36a、36b的PM堆積量檢測傳感器36僅配設(shè)一組的構(gòu)成，但在本實施方式中，如圖39所示，是將具有該一對電氣配線36a、36b的PM堆積量檢測傳感器36A、36B配設(shè)有兩組的構(gòu)成。另外，作為各PM堆積量檢測傳感器36A、36B各自的電氣配線36a、36b的相對于過濾器主體35的連接位置，以距該過濾器主體35的中心點等距離地被設(shè)定。
在這樣地配設(shè)兩組PM堆積量檢測傳感器36A、36B的情況下，假設(shè)即使在一個PM堆積量檢測傳感器36A的電氣配線36a、36b上產(chǎn)生斷線，也可以通過另一個PM堆積量檢測傳感器36B，檢測過濾器主體35上的兩點之間的電阻，能夠確保PM堆積量檢測動作的可靠性。
另外，在本方式的構(gòu)成中，在一個PM堆積量檢測傳感器36A的電氣配線36a、36b上產(chǎn)生了斷線的情況下，由該PM堆積量檢測傳感器36A檢測的電阻值持續(xù)地為無限大。因此，通過識別該狀態(tài)，可以輕易地識別在該一個PM堆積量檢測傳感器36A的電氣配線36a、36b上產(chǎn)生了斷線，使來自該PM堆積量檢測傳感器36A的輸出信號無效。
另外，在本實施方式中，因為設(shè)置兩組PM堆積量檢測傳感器36A、36B，所以分別檢測過濾器主體35上的兩點間的電阻。因此，在由它們檢測出的電阻值為相互不同的值的情況下，將低側(cè)的電阻值作為真實的電阻值進行識別，根據(jù)它推定PM堆積量。這是在PM相對于過濾器主體35的堆積偏向一邊的情況下(不均勻堆積的情況下)的對策，以檢測電阻的各部分中的PM堆積量最多的位置為基準，確定過濾器再生動作的開始時刻。例如，在檢測出由一個PM堆積量檢測傳感器36A檢測到的電阻值比由另一個PM堆積量檢測傳感器36B檢測到的電阻值高的情況下，若將由該一個PM堆積量檢測傳感器36A檢測到的電阻值作為真實的電阻值進行識別，則存在著在作為另一個PM堆積量檢測傳感器36B的檢測對象的位置，PM過度堆積的可能性。在該情況下，在過濾器進行再生動作時，會擔(dān)心導(dǎo)致在該位置溫度過度上升，過濾器主體35受到損傷。為了避免這樣的狀況，如上所述，將檢測為最低的電阻值(PM堆積最多部分的電阻值)作為真實的電阻值進行識別。
另外，在本實施方式中，雖然構(gòu)成為配設(shè)兩組由一對電氣配線36a、36b構(gòu)成的PM堆積量檢測傳感器36A、36B，但也可以構(gòu)成為配設(shè)三組以上。在該情況下，最好也與上述同樣，將檢測為最低的電阻值作為真實的電阻值進行識別，避免再生動作時過濾器主體35受到損傷。
(第十四實施方式)接著，說明第十四實施方式。本實施方式的PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成與上述的第一實施方式以及第十三實施方式的傳感器不同。因此，這里也僅對PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成進行說明。
在本實施方式中，如圖40所示，是檢測過濾器主體35上的三個點(圖中的點X、點Y、點Z)相互之間的電阻而構(gòu)成。即，這些三個點分別連接著電氣配線(導(dǎo)線)36a、36b、36d，通過電阻檢測傳感器36c、36c、36c，檢測這些電氣配線36a、36b、36d相互之間的電阻。
根據(jù)本實施方式的構(gòu)成，首先，若在與各點(X、Y、Z)連接的電氣配線上沒有產(chǎn)生斷線時，使各點間的電阻值為r1、r2、r3，則r1＝r2＝r3＝r(未產(chǎn)生不均勻堆積的情況)，在各點間檢測到的電阻值為R(X、Y)＝R(Y、Z)＝R(Z、X)＝R＝(2/3)rR(X、Y)為三點中“X點”和“Y點”間的電阻值；R(Y、Z)為三點中“Y點”和“Z點”間的電阻值；R(Z、X)為三點中“Z點”和“X點”間的電阻值。
另一方面，在與各點連接的電氣配線中的一個產(chǎn)生了斷線時(在與上述“X點”相連的電氣配線上產(chǎn)生了斷線時)，R(X、Y)＝∞R(Z、X)＝∞
R(Y、Z)＝rR(Y、Z)的電阻值突然上升到1.5倍(為未產(chǎn)生斷線情況的1.5倍)。因此，通過識別該電阻值的急劇上升，可以輕易地識別配線的斷線。
另外，象這樣，即使是在其構(gòu)成為檢測過濾器主體35上的三點的相互間的電阻的情況下，也與上述同樣，將檢測為最低的電阻值作為真實的電阻值進行識別。
(第十五實施方式)接著，說明第十五實施方式。本實施方式的PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成也與上述的上述各實施方式的傳感器不同。因此，在這里也僅對PM堆積量檢測傳感器36的構(gòu)成進行說明。
有關(guān)本實施方式的PM堆積量檢測傳感器36象上述的第一實施方式、第十三實施方式那樣，具有檢測兩點間的電阻的功能。另外，在此基礎(chǔ)上，還具有檢測上述電氣配線36a的連接位置的過濾器主體35上的溫度的功能。
具體地說，如圖41所示，是下述構(gòu)成，即，針對作為電阻測定對象的一個點(上述X點)，連接與和其連接的電氣配線36a材料不同的電氣配線36e，通過該兩電氣配線36a、36e構(gòu)成閉回路，將電壓檢測傳感器36f連接到該回路。作為各電氣配線36a、36b、36e的具體材料，作為電阻檢測用的配線的電氣配線36a、36b是由阿留邁合金(Ni和Al的合金)構(gòu)成，作為電壓檢測用的配線的電氣配線36e是由鉻鎳合金(Ni和Cr的合金)構(gòu)成。即，利用電阻檢測用的電氣配線36a，構(gòu)成熱電偶。
根據(jù)本實施方式的構(gòu)成，通過測定作為電阻測定對象的點的溫度，可以判斷再生動作是否正常進行(是否以恰當?shù)臏囟冗M行再生動作)。
另外，在象上述的第十三實施方式那樣，設(shè)置多組PM堆積量檢測傳感器36A、36B，并使之分別具有作為熱電偶的功能的情況下，通過在再生動作中計量各處的溫度，可以識別過濾器主體35有無溫度不均勻，在產(chǎn)生了該溫度不均勻的情況下，可以判斷為產(chǎn)生了PM的堆積不均勻。據(jù)此，能夠判斷是否需要對DPF33進行保養(yǎng)。另外，針對圖41所示的PM堆積量檢測傳感器36，即使相對于右側(cè)的電氣配線36b，也可以通過與左側(cè)同樣地構(gòu)成熱電偶，計量多個位置的溫度。
另外，在象這樣根據(jù)過濾器溫度演算PM堆積量的情況下，作為計量過濾器溫度的構(gòu)件，可以使用利用了上述那樣的PM堆積量檢測傳感器36的熱電偶，也可以使用其它的溫度傳感器。
(第十六實施方式)接著，說明第十六實施方式。本實施方式是在有關(guān)上述的各實施方式的PM堆積量檢測傳感器36的基礎(chǔ)上，還具有檢測DPF33的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差的壓力傳感器(省略圖示)。即，控制器5接收來自PM堆積量檢測傳感器36的輸出以及來自壓力傳感器的輸出。另外，在該控制器5上，具有根據(jù)上述各輸出判斷是否需要對DPF33進行保養(yǎng)的保養(yǎng)判斷構(gòu)件。
一般來說，作為堆積在DPF33上的物質(zhì)，除了能夠通過再生動作除去的上述PM外，作為不能除去的物質(zhì)，還具有與潤滑油的附著相伴的灰、發(fā)動機磨損粉等。這樣，在僅通過壓力傳感器的差壓檢測進行的堆積狀況的監(jiān)視中，難以判斷差壓上升的要因是由上述PM造成的，還是由發(fā)動機磨損粉等造成的，為了對此進行判斷，需要根據(jù)發(fā)動機的總運轉(zhuǎn)時間，判斷DPF清洗等的保養(yǎng)的必要性。
對此，根據(jù)本實施方式的構(gòu)成，例如在由壓力傳感器檢測的差壓比較高，且由電阻檢測傳感器36c檢測的電阻值比較低的情況下，可以判斷為能通過再生動作除去的PM的堆積量多。另一方面，在由壓力傳感器檢測的差壓比較高，且由電阻檢測傳感器36c檢測的過濾器上的電阻值比較高的情況下，可以判斷為不能通過再生動作除去的物質(zhì)的堆積量多。因此，能夠通過保養(yǎng)判斷構(gòu)件，輕易判斷是通過執(zhí)行再生動作能夠?qū)^濾器進行凈化的狀況，還是需要對DPF33進行保養(yǎng)的狀況。
(第十七實施方式)接著，說明第十七實施方式。本實施方式根據(jù)開始再生動作的時刻的過濾器表面溫度，預(yù)先決定過濾器再生動作條件。
即，在檢測PM堆積量的同時，也計量過濾器表面溫度，根據(jù)再生動作開始時的過濾器表面溫度和再生目標溫度的差，預(yù)先決定作為過濾器再生動作的條件的再生動作持續(xù)時間、進氣量的減少量、電加熱器進行的加熱量等，開始再生動作。據(jù)此，能夠以恰當?shù)臈l件執(zhí)行過濾器再生動作，能夠?qū)⑴c再生動作相伴的燃料消耗率的惡化等抑制在最小限度。
(第十八實施方式)接著，說明第十八實施方式。本實施方式是在發(fā)動機起動時的過濾器溫度在規(guī)定溫度以下時，強制禁止過濾器再生動作。
在DPF33中，在發(fā)動機起動時的過濾器溫度在規(guī)定溫度以下(冷態(tài)時)時，若執(zhí)行進氣量的減少、燃料噴射時期、其特性曲線的變更等的過濾器再生動作，則由于混合氣的不完全燃燒，CO、THC不在催化劑中反應(yīng)，就這樣被排出到大氣中，產(chǎn)生刺激臭。因此，在本實施方式中，在該冷態(tài)時，強制禁止過濾器再生動作，抑制混合氣的不完全燃燒，削減CO、THC的排出量。具體地說，在發(fā)動機冷卻水溫度在50℃以下的情況下，禁止過濾器再生動作，在該發(fā)動機冷卻水溫度超過50℃，并且上述排氣升溫控制開始條件成立時，開始過濾器再生動作。
-其它的實施方式-雖然上述說明的各實施方式以及變形例是針對具有1個DPF33的發(fā)動機進行的說明，但是，本發(fā)明也可以用于并聯(lián)或串聯(lián)連接有多個DPF的發(fā)動機。
另外，雖然在上述各實施方式中，主要對通過進氣量的減量以及電加熱器進行的加熱，使DPF33再生的情況進行了說明，但是，除此之外，也可以適用于減小排氣系統(tǒng)所具有的排氣節(jié)流閥的開度、使燃料噴射量增量、使燃料噴射時期延遲的情況等。
另外，在本發(fā)明中，并非限定在過濾器主體35的整體由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的情況下，也可以采用下述構(gòu)成，即，過濾器33的大致整體由導(dǎo)電性材料構(gòu)成，僅僅一次側(cè)流通路35c的表面的一部分由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成，檢測由該非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的部分的至少兩點間的電阻。
本發(fā)明不脫離其精神或主要的特征，就可以以其它各種形式實施。因此，上述的實施例只不過是所有方面的單純的例子，不構(gòu)成限定性的解釋。本發(fā)明的范圍是通過權(quán)利要求書的范圍所示，說明書正文中沒有任何限制。再有，屬于與權(quán)利要求書等同的范圍的變形、變更都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
另外，本申請要求以在日本2005年2月28日提出的特愿2005-054243號以及2005年4月27日提出的特愿2005-129836號為基礎(chǔ)的優(yōu)先權(quán)。其內(nèi)容在此提及，被記載于本申請。另外，本說明書中引用的文獻在此提及，其全部具體地被記載。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明不僅適用于柴油發(fā)動機，也適用于氣體發(fā)動機、汽油發(fā)動機等各種形式的發(fā)動機。另外，本發(fā)明也適用于裝載在汽車、發(fā)電機等上的發(fā)動機。
權(quán)利要求
1.一種排氣氣體凈化裝置，其特征在于，具有微粒過濾器、進氣量減少構(gòu)件、排氣加熱構(gòu)件、堆積量檢測構(gòu)件、排氣溫度檢測構(gòu)件、再生動作控制構(gòu)件，該微粒過濾器捕集內(nèi)燃機的排氣中的粒子狀物質(zhì)，同時，在排氣溫度達到在可進行再生動作的溫度的情況下，可進行上述粒子狀物質(zhì)的氧化清除產(chǎn)生的再生；該進氣量減少構(gòu)件為在上述內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)所具有，可減少吸入空氣量；該排氣加熱構(gòu)件為在上述內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)所具有，可對排氣氣體進行加熱；該堆積量檢測構(gòu)件可對上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過規(guī)定量的情況進行檢測；該排氣溫度檢測構(gòu)件可檢測上述內(nèi)燃機的排氣溫度；該再生動作控制構(gòu)件接收上述堆積量檢測構(gòu)件以及上述排氣溫度檢測構(gòu)件的輸出，在上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過上述規(guī)定量，且上述內(nèi)燃機的排氣溫度不足上述可進行再生動作的溫度時，優(yōu)先使上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作中的任意一種執(zhí)行，或者使這兩者同時執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述再生動作控制構(gòu)件在上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過上述規(guī)定量，并且上述內(nèi)燃機的排氣溫度不足上述可進行再生動作的溫度時，優(yōu)先使上述進行量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作中的任意一個動作執(zhí)行，然后，在上述內(nèi)燃機的排氣溫度仍未達到上述可進行再生動作的溫度時，使另一個動作執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣減少量中預(yù)先設(shè)定規(guī)定的極限值，超過該極限值，吸入空氣量不會減少。
4.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣減少量中預(yù)先設(shè)定多個規(guī)定的極限值。
5.如權(quán)利要求4所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，作為上述多個極限值，設(shè)定有第一極限值和第二極限值，該第一極限值相當于排氣氣體中的CO以及THC的濃度達到允許界限時的吸入空氣減少量；該第二極限值相當于因失火，上述內(nèi)燃機達到運轉(zhuǎn)界限時的吸入空氣減少量，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的執(zhí)行中，在吸入空氣減少量達到上述第一極限值的時刻，轉(zhuǎn)換為上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作，然后，在上述內(nèi)燃機的排氣溫度仍未達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，將吸入空氣減少量成為上述第二極限值的情況作為界限，再次開始上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作。
6.如權(quán)利要求4所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述多個極限值相應(yīng)于上述內(nèi)燃機的負載以及轉(zhuǎn)速而變更。
7.如權(quán)利要求4所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述多個極限值相應(yīng)于上述內(nèi)燃機所使用的燃料的十六烷值而變更。
8.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述排氣加熱構(gòu)件由電加熱器構(gòu)成，該電加熱器使用通過上述內(nèi)燃機的輸出而發(fā)電的電力。
9.如權(quán)利要求8所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，在上述內(nèi)燃機的最大輸出和對上述內(nèi)燃機的所要求輸出的差比上述電加熱器所使用的輸出小的情況下，限制或禁止上述電加熱器進行的排氣氣體的加熱動作。
10.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述內(nèi)燃機具有可將排氣側(cè)和進氣側(cè)連通的EGR通路，以及可改變該EGR通路的通路面積的EGR閥，具有使排氣氣體向上述內(nèi)燃機的進氣側(cè)還流的EGR裝置，上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的執(zhí)行中，該吸入空氣減少量越大，上述EGR閥的開度就越小。
11.如權(quán)利要求10所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，監(jiān)視上述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在該運動狀態(tài)的變動量超過了規(guī)定量時，使上述EGR閥全閉。
12.如權(quán)利要求4所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述內(nèi)燃機具有利用排氣氣體的流體能，對吸入空氣進行壓縮的渦輪增壓器，作為上述多個極限值，設(shè)定有第一極限值和第二極限值，該第一極限值相當于排氣氣體中的CO以及THC的濃度達到允許界限時的吸入空氣減少量；該第二極限值相當于上述渦輪增壓器的喘振產(chǎn)生時的吸入空氣減少量，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的執(zhí)行中，在吸入空氣減少量達到上述第一極限值的時刻，轉(zhuǎn)換為上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作，然后，在上述內(nèi)燃機的排氣溫度仍未達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，將吸入空氣減少量成為上述第二極限值的情況作為界限，再次開始上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作。
13.如權(quán)利要求4所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述內(nèi)燃機具有利用排氣氣體的流體能，對吸入空氣進行壓縮的渦輪增壓器，并具有廢氣排放閥或者進氣旁通閥，該廢氣排放閥進行開放動作，使排氣氣體繞過上述渦輪增壓器；該進氣旁通閥進行開放動作，使吸入空氣繞過上述渦輪增壓器，另外，作為上述多個極限值，設(shè)定有第一極限值和第二極限值以及第三極限值，該第一極限值相當于排氣氣體中的CO以及THC的濃度達到允許界限時的吸入空氣減少量；該第二極限值相當于在廢氣排放閥或進氣旁通閥為全閉的狀態(tài)下，上述渦輪增壓器的喘振產(chǎn)生時的吸入空氣減少量；該第三極限值相當于在廢氣排放閥或進氣旁通閥被開放的狀態(tài)下，因失火，上述內(nèi)燃機達到運轉(zhuǎn)界限時的吸入空氣減少量，在上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作的執(zhí)行中，在吸入空氣減少量達到上述第一極限值的時刻，轉(zhuǎn)換為上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作，然后，在上述內(nèi)燃機的排氣溫度仍未達到上述可進行再生動作的溫度的情況下，在廢氣排放閥或進氣旁通閥為全閉的狀態(tài)下，再次開始上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作，在吸入空氣減少量達到上述第二極限值的情況下，在廢氣排放閥或進氣旁通閥為開放的狀態(tài)下，將吸入空氣減少量成為上述第三極限值的情況作為界限，繼續(xù)上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作。
14.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述堆積量檢測構(gòu)件能夠通過求出以上述微粒過濾器處于標準狀態(tài)情況時的上述內(nèi)燃機的負載以及上述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)的上述微粒過濾器的狀態(tài)，和以當前的上述微粒過濾器中的上述內(nèi)燃機的負載以及上述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)的上述微粒過濾器的狀態(tài)的差，來檢測粒子狀物質(zhì)的堆積量超過了上述規(guī)定量。
15.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述堆積量檢測構(gòu)件根據(jù)微粒過濾器上游側(cè)壓力，推定粒子狀物質(zhì)的堆積量，同時，通過排氣溫度，推定微粒過濾器內(nèi)部溫度，通過由該微粒過濾器內(nèi)部溫度和微粒過濾器上游側(cè)壓力所決定的補正量，對上述堆積量進行補正。
16.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述堆積量檢測構(gòu)件是檢測微粒過濾器上游側(cè)壓力的壓力傳感器，上述再生動作控制構(gòu)件在微粒過濾器上游側(cè)壓力達到再生開始壓力時，使再生動作開始，估算從上述微粒過濾器為安裝的新品時開始的上述內(nèi)燃機的燃料噴射量，根據(jù)該估算值，將上述再生開始壓力作為高的值逐漸進行更新。
17.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述再生動作控制構(gòu)件在上述微粒過濾器的再生動作結(jié)束的時刻的微粒過濾器上游側(cè)壓力超過規(guī)定壓力的情況下，進行更新，使再生目標溫度升高。
18.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述堆積量檢測構(gòu)件是檢測微粒過濾器上游側(cè)壓力的壓力傳感器，上述再生動作控制構(gòu)件在微粒過濾器上游側(cè)壓力達到再生結(jié)束壓力時，使再生動作結(jié)束，估算從上述微粒過濾器為安裝的新品時開始的上述內(nèi)燃機的燃料噴射量，根據(jù)該估算值，將上述再生結(jié)束壓力作為高的值逐漸進行更新。
19.如權(quán)利要求17所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述再生動作控制構(gòu)件在產(chǎn)生了上述微粒過濾器的再生動作中的微粒過濾器上游側(cè)壓力急劇下降的狀況的情況下，進行更新，使再生目標溫度降低。
20.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述再生動作控制構(gòu)件在產(chǎn)生了上述微粒過濾器的再生動作中的微粒過濾器上游側(cè)壓力急劇下降的狀況的情況下，停止再生動作。
21.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，在上述內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中具有可關(guān)閉排氣配管的排氣節(jié)流構(gòu)件，上述再生動作控制構(gòu)件在上述內(nèi)燃機停止時，通過上述進氣量減少構(gòu)件隔斷吸入空氣，同時，關(guān)閉上述排氣配管。
22.如權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，在上述內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中具有可關(guān)閉排氣配管的排氣節(jié)流構(gòu)件，上述再生動作控制構(gòu)件在上述內(nèi)燃機停止時，通過上述進氣量減少構(gòu)件，隔斷吸入空氣，同時，關(guān)閉上述排氣配管，進而執(zhí)行燃料噴射動作。
23.一種內(nèi)燃機，是具有上述權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置的內(nèi)燃機，其特征在于，在上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過上述規(guī)定量，并且，上述內(nèi)燃機的排氣溫度不足上述可進行再生動作的溫度時，優(yōu)先使上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作中的任意一種執(zhí)行，或者使這兩種同時執(zhí)行。
24.一種微粒過濾器再生方法，是通過上述權(quán)利要求1或2所述的排氣氣體凈化裝置進行的微粒過濾器再生方法，其特征在于，在上述微粒過濾器內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過上述規(guī)定量，并且，上述內(nèi)燃機的排氣溫度不足上述可進行再生動作的溫度時，優(yōu)先使上述進氣量減少構(gòu)件進行的吸入空氣量減少動作、上述排氣加熱構(gòu)件進行的排氣氣體加熱動作中的任意一種執(zhí)行，或者使這兩種同時執(zhí)行，據(jù)此，使上述微粒過濾器再生。
25.一種排氣氣體凈化裝置，其特征在于，具有微粒過濾器、電阻檢測構(gòu)件、堆積量推定構(gòu)件，該微粒過濾器通過使內(nèi)燃機的排氣氣體從一次側(cè)通過到二次側(cè)，來捕集排氣氣體中的粒子狀物質(zhì)，同時，其整體或上述一次側(cè)的至少表面的一部分由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成；該電阻檢測構(gòu)件檢測上述微粒過濾器中的由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的部分的至少兩點間的電阻；該堆積量推定構(gòu)件接收來自上述電阻檢測構(gòu)件的輸出，推定上述微粒過濾器中的粒子狀物質(zhì)的堆積量。
26.如權(quán)利要求25所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述電阻檢測構(gòu)件至少設(shè)置兩組。
27.如權(quán)利要求25或26所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述電阻檢測構(gòu)件檢測上述微粒過濾器中的非導(dǎo)電性材料部分的至少三點彼此間的電阻。
28.如權(quán)利要求25或26所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述電阻檢測構(gòu)件可測定作為電阻測定對象的點上的微粒過濾器表面溫度。
29.如權(quán)利要求25或26所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述堆積量推定構(gòu)件相對于上述電阻檢測構(gòu)件檢測的電阻，進行基于微粒過濾器溫度的補正演算，據(jù)此，推定粒子狀物質(zhì)的堆積量。
30.如權(quán)利要求25或26所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，在由上述堆積量推定構(gòu)件推定的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過了規(guī)定的再生開始堆積量時，開始過濾器再生動作，另一方面，在由上述堆積量推定構(gòu)件推定的粒子狀物質(zhì)的堆積量低于規(guī)定的再生結(jié)束堆積量時，停止過濾器再生動作。
31.如權(quán)利要求25或26所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，在過濾器再生動作的執(zhí)行中，在由上述電阻檢測構(gòu)件檢測的電阻值的變化率比規(guī)定的異常判定變化率高的情況下，停止過濾器再生動作。
32.如權(quán)利要求25或26所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，具有對上述微粒過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差進行檢測的壓力傳感器，具有保養(yǎng)判斷構(gòu)件，該保養(yǎng)判斷構(gòu)件接收來自該壓力傳感器的輸出以及來自上述電阻檢測構(gòu)件的輸出，根據(jù)這些輸出，判斷是否需要對上述微粒過濾器進行保養(yǎng)。
33.如權(quán)利要求28所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，在由上述堆積量推定構(gòu)件推定的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過了規(guī)定的再生開始堆積量時，開始過濾器再生動作，另一方面，過濾器再生動作條件由所計量的微粒過濾器表面溫度決定。
34.如權(quán)利要求28所述的排氣氣體凈化裝置，其特征在于，上述內(nèi)燃機起動時的過濾器溫度在規(guī)定溫度以下時，強制禁止過濾器再生動作。
35.一種內(nèi)燃機，其特征在于，具有上述權(quán)利要求25或26所述的排氣氣體凈化裝置。
全文摘要
在排氣氣體凈化裝置的一個實施方式中，在DPF(33)內(nèi)的粒子狀物質(zhì)的堆積量超過規(guī)定量，并且發(fā)動機的排氣氣體溫度未達到可進行再生動作溫度時，執(zhí)行在發(fā)動機的進氣配管(21)中所具有的進氣節(jié)流裝置(24)所進行的吸入空氣量減少動作，或是執(zhí)行在DPF(33)的上游側(cè)配置的電加熱器(34)所進行的加熱動作，使排氣氣體溫度上升到可進行再生動作的溫度，開始DPF(33)的再生動作。
文檔編號F02D21/08GK101091038SQ20068000145
公開日2007年12月19日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者原道彥, 西村章廣, 岡田周輔, 北崎真人 申請人:洋馬株式會社