專利名稱：尾氣凈化系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尾氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用于主要是對柴油發(fā)動機(jī)的排氣進(jìn)行后處理的微粒過濾器，更具體的說，本發(fā)明涉及一種處理在微粒過濾器上積聚的灰分的技術(shù)。本發(fā)明還涉及一種內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化方法。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)微粒過濾器是一種由陶瓷等制成的蜂窩單塊(honeycombmonolith)構(gòu)成的微粒捕獲裝置，通常用于除去從柴油發(fā)動機(jī)中散發(fā)出來的微粒物質(zhì)(以下稱之為微粒)。在發(fā)動機(jī)的操作過程中，微粒逐漸積聚在柴油機(jī)微粒過濾器上。有些時候，當(dāng)積聚的微粒量超過了可允許的量時，就堵塞了柴油機(jī)微粒過濾器，使得排氣氣壓增高，由此給發(fā)動機(jī)的效能帶來不利的影響。為此，定期燃燒所積聚的微粒，從而防止微粒過濾器發(fā)生堵塞。
微粒是排氣中的微粒物質(zhì)的統(tǒng)稱，除了可燃燒成分例如煙灰之外還含有不可燃燒的成分。這種不可燃燒的物質(zhì)中的一種代表成分是硫酸鈣，它是發(fā)動機(jī)油的燃燒添加劑的產(chǎn)物。不可燃燒的物質(zhì)例如硫酸鈣從發(fā)動機(jī)中散發(fā)出來作為微粒成分，并積聚在微粒過濾器上。與例如煙灰的其它微粒物質(zhì)不同，該不可燃燒的物質(zhì)不能通過為了使微粒燃燒而進(jìn)行的再生處理來除去，而是在再生之后仍以粉末狀殘余(以下稱之為灰分)保留在柴油機(jī)微粒過濾器上。過量的灰分積聚在柴油機(jī)顆粒過濾器上不僅會提高排氣壓力，而且會減少有效的過濾面積，并因此降低柴油機(jī)微粒過濾器的能力。因此當(dāng)微粒的積聚量超過可接受的值時，就必須采用特別的步驟例如更換柴油機(jī)微粒過濾器的步驟。
在這方面，作為對付灰分的措施，已知有一種方法，它假設(shè)每經(jīng)過預(yù)定的行車?yán)锍叹蜁诓裼蜋C(jī)微粒過濾器上積聚預(yù)定量的灰分，因此每次機(jī)動車行駛了該預(yù)定的行車?yán)锍讨缶蛷牟裼蜋C(jī)微粒過濾器上除去微粒，如在未經(jīng)審查的日本專利申請公開No.2000-234509所述。

發(fā)明內(nèi)容
上述認(rèn)為在柴油機(jī)微粒過濾器上積聚的灰分量與機(jī)動車的行車?yán)锍讨g存在大致恒定的比例關(guān)系的方法存在以下問題。
對于不同的發(fā)動機(jī)來說，導(dǎo)致灰分產(chǎn)生的發(fā)動機(jī)油耗是不同的。即使在同樣的發(fā)動機(jī)中，發(fā)動機(jī)油耗也會依發(fā)動機(jī)的操作歷史(或者機(jī)動車的行駛歷史)的變化而變化。因此，對于不同的發(fā)動機(jī)和不同的機(jī)動車來說，在機(jī)動車經(jīng)過預(yù)定行車?yán)锍痰男旭傔^程中，從發(fā)動機(jī)散發(fā)出來并積聚在柴油微粒過濾器上的灰分的量是不同的。
另外，單位量的發(fā)動機(jī)油產(chǎn)生的灰分量依發(fā)動機(jī)油中含有的導(dǎo)致灰分的成分(也就是引起灰分的成分)的濃度變化而變化。但是，導(dǎo)致灰分的成分的濃度依發(fā)動機(jī)油種類的變化而變化。為此，在機(jī)動車預(yù)定行車?yán)锍痰倪^程中積聚的灰分的量依發(fā)動機(jī)油種類的變化而變化。
因此，為了根據(jù)機(jī)動車的行車?yán)锍潭鴾?zhǔn)確的估算在柴油機(jī)微粒過濾器上積聚的灰分量，必須在這種估算中反映出不同的發(fā)動機(jī)或者不同的機(jī)動車之間在發(fā)動機(jī)油耗上的差別以及實際使用的發(fā)動機(jī)種類。但是考慮所有的這些因素使得計算操作難以進(jìn)行，并因此沒有實用價值。作為簡單的防止灰分過量積聚的安全方法，根據(jù)最大的可能來估算機(jī)動車單位行車?yán)锍痰幕曳址e聚量，這在大多數(shù)情況下將會導(dǎo)致過早的更換柴油機(jī)微粒過濾器。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化系統(tǒng)，它可以不用根據(jù)發(fā)動機(jī)油耗等的變化而容易和準(zhǔn)確的估算在柴油機(jī)微粒過濾器上積聚的灰分量(以下稱之為灰分積聚量)，并可以準(zhǔn)確確定采取措施對付灰分積聚的時間。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中并且捕獲排氣中的微粒的微粒過濾器、檢測在微粒過濾器的入口和出口之間的過濾器壓差的傳感器、以及控制微粒過濾器再生的控制器，該控制器被編程為，以為了燃燒在微粒過濾器上積聚的微粒并由此再生微粒過濾器而進(jìn)行控制、確定微粒過濾器的再生是否完成、與傳感器合作來在緊接著確定了微粒過濾器再生完成之后就檢測過濾器壓差、并根據(jù)所檢測的過濾器壓差來估算灰分積聚量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中并且捕獲排氣中的微粒的微粒過濾器；再生控制部件，該部件為燃燒在微粒過濾器上積聚的微粒并由此再生微粒過濾器而進(jìn)行控制；再生完成確定部件，確定微粒過濾器的再生是否完成；過濾器壓差檢測部件，在緊接著確定了微粒過濾器再生完成之后就檢測作為在微粒過濾器的入口和出口之間的壓差的過濾器壓差；以及灰分積聚量估算部件，根據(jù)所檢測的過濾器壓差來估算在微粒過濾器上積聚的灰分量。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中并且捕獲排氣中的微粒的微粒過濾器；以及控制器，用于控制微粒過濾器的再生，該控制器被編程為，以為了燃燒在微粒過濾器上積聚的微粒并由此再生微粒過濾器而進(jìn)行控制，在緊接著微粒過濾器再生之后就檢測在微粒過濾器的入口和出口之間的過濾器壓差，并且根據(jù)所檢測的過濾器壓差來確定對付在微粒過濾器上積聚的灰分而采取措施的時間。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化方法，該內(nèi)燃機(jī)具有設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道中并且捕獲排氣中的微粒的微粒過濾器，該方法包括為燃燒在微粒過濾器上積聚的微粒并由此再生微粒過濾器而進(jìn)行控制，確定微粒過濾器再生是否完成，在緊接著確定了微粒過濾器再生完成之后就檢測在微粒過濾器的入口和出口之間的過濾器壓差，以及根據(jù)所檢測的過濾器壓差來估算灰分積聚量，也就是在微粒過濾器上積聚的灰分的量。


圖1是裝有本發(fā)明一實施方案的尾氣凈化系統(tǒng)的柴油機(jī)的示意圖；圖2是再生控制程序的流程圖；圖3是灰分積聚量估算程序的流程圖；圖4是表示灰分積聚量與尾氣流速Q(mào)exh以及柴油機(jī)微粒過濾器的入口和出口之間的壓差ΔPdpf之間的關(guān)系的曲線圖；圖5是表示報警燈控制程序的流程圖；圖6是表示微粒積聚量的估算程序的流程圖；圖7是表示灰分積聚量ASH響應(yīng)于發(fā)動機(jī)油中導(dǎo)致灰分的成分的濃度變化而產(chǎn)生的變化的曲線圖；圖8是表示柴油機(jī)微粒過濾器的入口和出口之間的壓差響應(yīng)于灰分積聚量的變化而產(chǎn)生的變化的曲線圖。
具體實施例方式
首先參考圖1，由1表示直接射油式柴油發(fā)動機(jī)(以下簡稱為發(fā)動機(jī))。
發(fā)動機(jī)1包括進(jìn)氣通道2，該通道在其入口部分處具有一個空氣清潔器(未顯示)，利用該清潔器來除去吸入空氣中含有的灰塵?？諝馇鍧嵠鞯南掠卧O(shè)置可變噴嘴渦輪增壓器(以下簡稱為渦輪增壓器)3的壓縮機(jī)部分3a。經(jīng)過空氣清潔器的吸入空氣由壓縮機(jī)部分3a壓縮，并繼續(xù)向前送。壓縮機(jī)部分3a的下游設(shè)置有中間冷卻器4，由該冷卻器將從壓縮機(jī)部分3a向前送的吸入空氣進(jìn)行冷卻。另外，緊接著緩沖罐5的上游設(shè)置節(jié)流閥6，從而使得冷卻的吸入空氣流過節(jié)流閥6而進(jìn)入緩沖罐5，并然后通過歧管部分(未顯示)而送到各氣缸(未顯示)中。
射油器由7表示，它固定在氣缸蓋(未顯示)上，從而分別面對氣缸的燃燒室的上部中央部分。發(fā)動機(jī)1的燃料系統(tǒng)包括公共線路(rail)8，從而由燃料泵(未顯示)泵送的燃料被通過該公共線路8分別提供給射油器7。射油器7響應(yīng)于從電控制單元(以下稱之為ECU)21提供給它的燃料射油控制信號而動作。通過射油器7來對燃料進(jìn)行的射油是由多個分開的部分構(gòu)成的，并且分開進(jìn)行。也就是，除了控制發(fā)動機(jī)1的扭矩的主射油之外，射油器7進(jìn)行用于減少微粒的前射油和用于升高在柴油機(jī)微粒過濾器12再生(將在后文描述)時的排氣溫度的后射油。前射油在主射油之前進(jìn)行，后射油在主射油之后進(jìn)行。
另一方面，在歧管部分的下游位置，排氣通道9設(shè)有渦輪增壓器3的渦輪部分3b。渦輪部分3b的可動葉片的葉片角根據(jù)增壓進(jìn)氣(supper charging)壓力控制信號來控制。在渦輪部分3b的下游位置設(shè)置柴油機(jī)微粒過濾器12。當(dāng)排氣通過柴油機(jī)微粒過濾器12時，通過該柴油機(jī)微粒過濾器12來除去排氣中含有的微粒。另外在排氣通道9和進(jìn)氣通道2(此處是緩沖罐5)之間設(shè)有排氣再循環(huán)(以下稱之為EGR)管路10并與它們連接。EGR管路10設(shè)有EGR控制閥11。EGR控制閥11響應(yīng)于EGR控制信號而操作，從而與EGR控制閥11的打開程度相對應(yīng)的適當(dāng)量的排氣就再循環(huán)至進(jìn)氣通道2。
輸入到ECU21的信號來自用于檢測在柴油機(jī)微粒過濾器12的入口處和出口處的排氣溫度Texhin和Texhout的傳感器31和32、用于檢測柴油機(jī)微粒過濾器12的入口和出口之間的壓差ΔPdpf(以下稱之為過濾器壓差)的傳感器33、氣流計34、曲柄角傳感器35、加速器打開程度傳感器36、機(jī)動車速傳感器37以及用于檢測在靠近傳感器31的位置處的排氣壓力Pexh的傳感器38。根據(jù)這些信號，ECU21進(jìn)行控制，用于再生柴油機(jī)微粒過濾器12，同時估算灰分積聚量ASH，也就是在柴油機(jī)微粒過濾器12上積聚的灰分量，并督促駕駛員更換柴油機(jī)微粒過濾器12。為此在機(jī)動車的旅客艙中設(shè)置報警燈51。
然后ECU21進(jìn)行控制，以控制柴油機(jī)微粒過濾器12的再生，這將參考圖2的流程圖來描述。
在步驟S1，確定再生時間確定標(biāo)志F是否為0，也就是指示進(jìn)行柴油機(jī)微粒過濾器12再生的時間確定的標(biāo)志F是否為0。如果再生時間確定標(biāo)志F是0，該控制進(jìn)入到步驟S2。如果再生時間確定標(biāo)志F不是0，控制進(jìn)入到步驟S5。同時，在發(fā)動機(jī)1起動時，再生時間確定標(biāo)志F被設(shè)定為0，在要進(jìn)行柴油機(jī)微粒過濾器12的再生的時候，該F被設(shè)定為1。
在步驟S2，讀出過濾器壓差ΔPdpf和尾氣流速Q(mào)exh，并根據(jù)ΔPdpf和Qexh來估算微粒積聚量PM，也就是在柴油機(jī)微粒過濾器12上積聚的微粒的量。根據(jù)圖6所示的流程圖(將在下文詳細(xì)描述)進(jìn)行PM的估算?？梢愿鶕?jù)氣流計34所檢測的吸入空氣量Qa、燃料流速Q(mào)f、在柴油機(jī)微粒過濾器12的入口處的排氣溫度Texh、以及排氣壓力Pexh來計算Qexh。可以通過查圖而不是用傳感器38進(jìn)行實際測量來估算Pexh。在步驟S3，確定微粒積聚量PM是否達(dá)到預(yù)定量PM1。如果在步驟S3的回答是肯定的，則控制進(jìn)入到步驟S4。如果在步驟S3的回答是否定的，該控制返回。PM1是表示可允許的微粒積聚量上限的預(yù)定值。在步驟S4，再生確定標(biāo)志F設(shè)定為1。
在步驟S5，為了升高排氣的溫度并由此燃燒微粒，確定各種發(fā)動機(jī)控制裝置(以下稱之為再生時的受控裝置)的裝置控制量增加和減少值dCONT。在這方面，再生時的受控裝置中包括射油器7、渦輪增壓器3、EGR控制閥11以及進(jìn)氣節(jié)流閥6。通過確定dCONT，調(diào)整一個或者多個主燃料射油周期、射油器7的后射油周期和后射油量、渦輪增壓器3的葉片角、EGR控制閥11的打開程度以及進(jìn)氣節(jié)流閥6的打開程度。以下顯示了在要升高排氣溫度的情況下的dCONT及其控制。
表1

確定裝置控制量增加和減少值dCONT，根據(jù)該值對在常規(guī)發(fā)動機(jī)控制中使用的裝置控制量基本值CONT進(jìn)行增加和減少。從其中dCONT由發(fā)動機(jī)操作條件(例如燃料射油量Tp以及發(fā)動機(jī)速度Ne)確定的圖中讀出dCONT。設(shè)定了dCONT的再生時的一個受控裝置或者多個受控裝置根據(jù)操作條件的變化而變化(有兩種情況，一種是對一個裝置來設(shè)定dCONT，一種是對多個裝置來設(shè)定dCONT)。為了獲得能夠使積聚的微粒有效燃燒的排氣溫度(例如600℃)，根據(jù)發(fā)動機(jī)操作條件來關(guān)于一個或多個在再生時的受控裝置設(shè)定dCONT。在步驟S6，將裝置控制量增加和減少值dCONT加到裝置控制量基本值CONT上，以確定最終的裝置控制量CONT(＝CONT+dCONT)。
在步驟S7，讀出尾氣流速Q(mào)exh和柴油機(jī)微粒過濾器12的溫度Tdpf(以下稱之為過濾溫度)。從Qexh和Tdpf估算微粒燃燒速度ΔPM(表示在單位時間內(nèi)燃燒的微粒量)。通過參考其中ΔPM由Qexh和Tdpf確定的圖而進(jìn)行ΔPM的估算。從在柴油機(jī)微粒過濾器12的入口處和出口處的排氣溫度Texhin和Texhout的平均值(Tpdf＝k×(Texhin+Texhout)/2，其中k是系數(shù))來計算過濾溫度Tdpf。在步驟S8，計算柴油機(jī)微粒過濾器12的微粒殘留比例rPM。通過從步驟S2中估算的積聚微粒量PM中減去燃燒的微粒量，獲得微粒殘留比例rPM(rPM＝PM/(PM-(ΔPM×Δt))，其中Δt是一個計算循環(huán))。在步驟S9，確定rPM是否降低至預(yù)定值R1。如果在步驟S9的回答是肯定的，則控制進(jìn)入到步驟S10。如果在步驟S9的回答是否定的，則控制返回。值R1是預(yù)先確定的，從而指示微粒減少到足以再生柴油機(jī)微粒過濾器12。在步驟S10，再生時間確定標(biāo)志F設(shè)定為0。然后，隨著過程繼續(xù)向前，排氣溫度返回到正常溫度。
如果確定通過如上所述的控制來再生柴油機(jī)微粒過濾器12(步驟S9)，ECU21根據(jù)圖3的流程圖估算灰分積聚量ASH。ASH是由微粒燃燒得到的粉末殘余，灰分的主要物質(zhì)是作為如前所述的微粒中不可燃燒的成分的硫酸鈣、發(fā)動機(jī)1的滑動部分磨損導(dǎo)致的金屬粉末、以及排氣歧管或渦輪機(jī)外殼的灰塵。
在步驟S21，確定是否是正好在柴油機(jī)微粒過濾器12再生之后的時間。如果在步驟S21的回答是肯定的，該控制進(jìn)入到步驟S22。如果在步驟S21的回答是否定的，該控制返回。當(dāng)再生時間確定標(biāo)志F已經(jīng)設(shè)定為0、并且在再生時間確定標(biāo)志F已經(jīng)從1變?yōu)?之后還沒有經(jīng)過預(yù)定時間或者行車?yán)锍踢€沒有達(dá)到預(yù)定量時，則確定剛好是在柴油機(jī)微粒過濾器12再生之后的時間。
在步驟S22，讀出尾氣流速Q(mào)exh。在步驟S23，確定所讀出的尾氣流速Q(mào)exh是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值(也就是尾氣流速是否足夠)。這種確定的目的在于確認(rèn)在柴油機(jī)微粒過濾器12的入口和出口之間產(chǎn)生了適合于測量的壓差。如果在步驟S23的回答是肯定的，該控制進(jìn)入到步驟S24。如果在步驟S23的回答是否定的，該控制返回。
在步驟S24，計數(shù)值C以1為單位增加。計數(shù)值C起初設(shè)定為0，并且在每次按照如上方式估算灰分估算量ASH時以1為單位增加。即使在發(fā)動機(jī)1停止之后也繼續(xù)保持計數(shù)值C。在步驟S25，讀出過濾器壓差ΔPdpf和行車?yán)锍藾。在機(jī)動車裝運或者最后一次更換柴油機(jī)微粒過濾器12時將行車?yán)锍藾設(shè)定為0，并通過機(jī)動車速度VSP的積分(D＝∑(VSP×Δt)，其中Δt是計算循環(huán))來計算D。在步驟S26，根據(jù)讀出的過濾器壓差ΔPdpf和尾氣流速Q(mào)exh來估算灰分積聚量ASH。通過參考其中ASH由ΔPdpf和Qexh確定的圖(圖4)而進(jìn)行ASH的估算。通過該圖，在恒定的尾氣流速Q(mào)exh下，隨著過濾器壓差ΔPdp增大，ASH被估算為一個較大的值。為了更準(zhǔn)確的估算，根據(jù)過濾器入口排氣溫度Texhin和排氣壓力Pexh來校正從圖中讀出的ASH。將估算的ASH與那時的相關(guān)行車?yán)锍檀鎯ζ饋怼Ｔ诓襟ES27，確定計數(shù)值C是否已經(jīng)到達(dá)預(yù)定值“n”。如果在步驟S27的回答是肯定的，該控制進(jìn)入到步驟S28。如果在步驟S27的回答是否定的，該控制返回。設(shè)定預(yù)定值“n”，從而能夠獲得通過統(tǒng)計方法(以下將詳細(xì)描述)而估算灰分積聚量ASH所必要的準(zhǔn)確度。
在步驟S28，最后“n”組行車?yán)锍藾i和灰分積聚量ASHi(I＝1-n)要進(jìn)行統(tǒng)計過程，并計算其近似線。作為一個示例，用最小二乘法對行車?yán)锍藾和灰分積聚量ASH之間線性關(guān)系的近似用以下等式來表達(dá)。同時D0和ASH0分別是D和ASH的平均值。
ASH＝α×D+β……(1)α＝{∑(D-D0)×∑(ASH-ASH0)}/∑{(D-D0)2}β＝ASH0-α×D0當(dāng)完成灰分積聚量ASH的估算和統(tǒng)計過程時，ECU21確定比設(shè)定的參考值大的灰分量積聚在柴油機(jī)微粒過濾器12上，并督促駕駛員更換柴油機(jī)微粒過濾器12。
在圖5的流程圖的步驟S31，讀出灰分積聚量ASH。根據(jù)行車?yán)锍藾由上述等式(1)來計算ASH，從而指示當(dāng)前的灰分積聚量ASH。在步驟S32，確定所估算的ASH是否達(dá)到作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)定量A1。如果確定ASH已經(jīng)達(dá)到A1，控制進(jìn)入到步驟S33。如果沒有，該控制返回。在步驟S33，設(shè)置在機(jī)動車箱內(nèi)的報警燈51打開(參考圖1)。
圖6表示圖2的流程圖的步驟S2的細(xì)節(jié)。在步驟S201，讀出過濾器壓差ΔPdpf和尾氣流速Q(mào)exh。根據(jù)ΔPdpf和Qexh來估算微粒積聚量PM。通過參考其中PM由ΔPdpf和Qexh確定的圖而進(jìn)行PM的估算。在步驟202，讀出灰分積聚量ASH。類似于上述等式(1)而計算灰分積聚量ASH。在步驟S203，通過從估算的PM中減去ASH而估算最后的微粒積聚量PM′(＝PM-ASH)。在圖2的流程圖的步驟S3中，根據(jù)如此估算的最后微粒積聚量PM，而確定再生柴油機(jī)微粒過濾器12的再生時間。
在該實施方案中，圖2的流程圖的步驟S1和S2以及圖6的整個流程圖構(gòu)成再生時間確定部件，圖2的流程圖的步驟S5和S6構(gòu)成再生控制部件，圖2的流程圖的步驟S7至S9構(gòu)成再生完成確定部件，圖3的流程圖的步驟S25和傳感器33構(gòu)成過濾器壓差檢測部件，圖3的流程圖的步驟S24、S26至S28構(gòu)成灰分積聚量估算部件，圖5的整個流程圖構(gòu)成報警部件。
通過該實施方案，可以獲得以下效果。
首先，該實施方案適合于燃燒積聚的微粒，然后檢測在柴油機(jī)微粒過濾器12剛剛再生之后的過濾器壓差ΔPdpf，并根據(jù)所檢測的過濾器壓差ΔPdpf而估算灰分積聚量ASH。因此，不需要考慮發(fā)動機(jī)油耗和種類，可以準(zhǔn)確的估算灰分積聚量ASH。
第二，該實施方案適合于每次在剛剛再生了柴油機(jī)微粒過濾器12之后檢測過濾器壓差ΔPdpf，并將所檢測到的ΔPdpf存儲起來，通過“n”組數(shù)據(jù)的統(tǒng)計過程得到的近似方程來估算當(dāng)前的灰分積聚量ASH。通過這樣做，根據(jù)過濾器壓差ΔPdpf估算的灰分積聚量ASH的誤差可以變小，因此可以在適當(dāng)?shù)臅r候更換柴油機(jī)微粒過濾器12。
圖7表示灰分積聚量ASH和機(jī)動車的行車?yán)锍藾之間的關(guān)系，其中根據(jù)該實施方案估算的灰分積聚量ASH由實線(也就是通過統(tǒng)計過程近似的)所顯示。同樣的行車?yán)锍痰幕曳址e聚量依發(fā)動機(jī)油中導(dǎo)致灰分的成分的濃度變化而變化，并隨著該濃度降低而變小，如圖中的兩點的點劃線A所示。因此，通過準(zhǔn)確的估算灰分積聚量ASH，如果發(fā)動機(jī)油的導(dǎo)致灰分的成分濃度低，則可以延長要更換柴油機(jī)微粒過濾器12的行車?yán)锍獭Ｈ绻荒艽_定無疑的準(zhǔn)確估算灰分積聚量ASH，通過最大濃度的導(dǎo)致灰分的成分的發(fā)動機(jī)油耗來確定發(fā)動機(jī)微粒過濾器12的更換，如點劃線C所示。這樣導(dǎo)致柴油機(jī)微粒過濾器12的更換有相當(dāng)大的裕度，因為還沒有到要更換過濾器的時間，因此這種更換是不經(jīng)濟(jì)的。
第三，通過該實施方案，通過近似方程估算當(dāng)前的灰分積聚量ASH。通過從根據(jù)過濾器壓差ΔPdpf估算的微粒積聚量PM中減去當(dāng)前的灰分積聚量ASH而獲得的值被估算為最后的微粒積聚量PM′。通過這樣做，與簡單的根據(jù)過濾器壓差ΔPdpf估算微粒積聚量PM′的情況相比，可以高度準(zhǔn)確的估算微粒積聚量PM′，因此可以在更適當(dāng)?shù)臅r候更換柴油機(jī)微粒過濾器12。這是因為在灰分積聚的條件下，在同樣的尾氣流速Q(mào)exh和同樣的微粒積聚量PM下產(chǎn)生的過濾器壓差ΔPdpf如圖8所示提高了。
日本專利公開P2003-001973(2003年1月8日提交)的全文在此引入作為參考。
盡管已經(jīng)參考了本發(fā)明的特定實施方案描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實施方案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在上述教導(dǎo)下作出上述實施方案的改進(jìn)和變化。例如，當(dāng)就通過將灰分積聚量ASH與行車?yán)锍藾之間的關(guān)系進(jìn)行近似而估算當(dāng)前的灰分積聚量ASH的情況描述上述實施方案時，行車?yán)锍藾可以由發(fā)動機(jī)油耗Coil來代替，從而可以通過將灰分積聚量ASH與Coil之間的關(guān)系進(jìn)行近似來估算當(dāng)前的灰分積聚量ASH。本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(1)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動機(jī)(1)的排氣通道(9)中并且捕獲尾氣中的微粒的微粒過濾器(12)；檢測在微粒過濾器(12)的入口和出口之間的過濾器壓差(ΔPdpf)的傳感器(33)；以及控制微粒過濾器(12)再生的控制器(21)；該控制器(21)被編程為為燃燒在微粒過濾器(12)上積聚的微粒并由此再生微粒過濾器(12)而進(jìn)行控制；判斷微粒過濾器(12)的再生是否完成；與傳感器(33)合作，在緊接著判斷出微粒過濾器(12)的再生完成之后，檢測過濾器壓差(ΔPdpf)；以及根據(jù)所檢測的過濾器壓差(ΔPdpf)來估算灰分積聚量(ASH)。
2.如權(quán)利要求1的尾氣凈化系統(tǒng)，其中所述控制器(21)被編程為根據(jù)多個過濾器壓差(ΔPdpf)來估算灰分積聚量(ASH)，該多個過濾器壓差(ΔPdpf)是在不同的微粒過濾器(12)再生時刻導(dǎo)致的，但是每個該過濾器壓差(ΔPdpf)都是在剛剛判斷出微粒過濾器(12)的再生完成之后檢測獲得的。
3.如權(quán)利要求2的尾氣凈化系統(tǒng)，其中所述控制器(21)被編程為根據(jù)所述多個過濾器壓差(ΔPdpf)來計算與灰分積聚量(ASH)相關(guān)的近似線，并從所計算出的近似線估算當(dāng)前的灰分積聚量(ASH)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項的尾氣凈化系統(tǒng)，還包括報警裝置(51)，當(dāng)所估算的灰分積聚量(ASH)達(dá)到預(yù)定值(A1)時該報警裝置就打開，以督促駕駛員更換微粒過濾器(12)。
5.如權(quán)利要求1-4任一項的尾氣凈化系統(tǒng)，其中所述控制器(21)被編程為估算顆粒積聚量(PM′)，并根據(jù)所估算的微粒積聚量(PM′)確定微粒過濾器(12)需要再生時的時間。
6.如權(quán)利要求5的尾氣凈化系統(tǒng)，其中微粒積聚量(PM′)是用所估算的灰分積聚量(ASH)校正所估算的微粒積聚量(PM)而獲得的最后微粒積聚量，而所估算的微粒積聚量(PM)是根據(jù)過濾器壓差(ΔPdpf)估算得到的。
7.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(1)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動機(jī)(1)的排氣通道(9)中并且捕獲尾氣中的微粒的微粒過濾器(12)；再生控制部件(S5，S6)，該部件對使在微粒過濾器(12)上積聚的微粒燃燒從而再生微粒過濾器(12)進(jìn)行控制；再生完成確定部件(S7-S9)，確定微粒過濾器(12)的再生是否完成；過濾器壓差檢測部件(S25，33)，在判斷出微粒過濾器(12)再生完成之后，立即檢測作為在微粒過濾器(12)的入口和出口之間的壓差的過濾器壓差(ΔPdpf)；以及灰分積聚量估算部件(S24，S26-S28)，根據(jù)所檢測的過濾器壓差(ΔPdpf)來估算作為在微粒過濾器(12)上積聚的灰分量的灰分積聚量(ASH)。
8.一種用于內(nèi)燃機(jī)(1)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動機(jī)(1)的排氣通道(9)中并且捕獲尾氣中的微粒的微粒過濾器(12)；以及控制器(21)，用于控制微粒過濾器(12)的再生；該控制器(21)被編程為對使在微粒過濾器(12)上積聚的微粒燃燒從而再生微粒過濾器(12)進(jìn)行控制；在微粒過濾器(12)再生之后，立即檢測在微粒過濾器(12)的入口和出口之間的壓差；以及根據(jù)所檢測的過濾器壓差(ΔPdpf)來確定對在微粒過濾器(12)上積聚的灰分采取措施的時間。
9.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(1)的尾氣凈化方法，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(1)具有設(shè)置在發(fā)動機(jī)(1)的排氣通道(9)中并且捕獲尾氣中的微粒的微粒過濾器(12)，該方法包括對使在微粒過濾器(12)上積聚的微粒燃燒從而再生微粒過濾器(12)進(jìn)行控制；確定微粒過濾器(12)的再生是否完成；在確定了微粒過濾器(12)的再生完成之后，立即檢測在微粒過濾器(12)的入口和出口之間的過濾器壓差(ΔPdpf)；以及根據(jù)所檢測的過濾器壓差(ΔPdpf)來估算作為在微粒過濾器(12)上積聚的灰分量的灰分積聚量(ASH)。
10.如權(quán)利要求9的尾氣凈化方法，其中估算灰分積聚量(ASH)包括根據(jù)多個過濾器壓差(ΔPdpf)來估算灰分積聚量(ASH)，該多個過濾器壓差(ΔPdpf)是在不同的微粒過濾器(12)再生時刻導(dǎo)致的，但是每個該過濾器壓差(ΔPdpf)都是在剛剛判斷出微粒過濾器(12)的再生完成之后檢測獲得的。
11.如權(quán)利要求10的尾氣凈化方法，其中估算灰分積聚量(ASH)包括根據(jù)多個過濾器壓差(ΔPdpf)來計算與灰分積聚量(ASH)相關(guān)的近似線，并從所計算的近似線估算當(dāng)前的灰分積聚量(ASH)。
12.如權(quán)利要求9-11任一項的尾氣凈化方法，還包括當(dāng)所估算的灰分積聚量(ASH)達(dá)到預(yù)定值(A1)時打開報警裝置(51)，以督促駕駛員更換微粒過濾器(12)。
13.如權(quán)利要求9-12任一項的尾氣凈化方法，其中還包括估算顆粒積聚量(PM′)，并根據(jù)所估算的微粒積聚量(PM′)確定要使微粒過濾器(12)再生的時間。
14.如權(quán)利要求13的尾氣凈化方法，其中所估算的微粒積聚量(PM′)是用所估算的灰分積聚量(ASH)校正所估算的微粒積聚量(PM)而獲得的最后微粒積聚量，而所估算的微粒積聚量(PM)是根據(jù)過濾器壓差(ΔPdpf)估算得到的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種尾氣凈化系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括微粒過濾器(12)；檢測過濾器壓差的傳感器(33)；以及控制微粒過濾器(12)再生的控制器(21)。該控制器(21)被編程為對燃燒在微粒過濾器(12)上積聚的微粒而進(jìn)行控制，確定微粒過濾器(12)的再生是否完成，與傳感器(33)合作來在緊接著確定了微粒過濾器(12)再生完成之后就檢測過濾器壓差(ΔPdpf)，以及根據(jù)所檢測的過濾器壓差(ΔPdpf)來估算灰分積聚量(ASH)。
文檔編號F02D41/02GK1517521SQ20041000146
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者井上尊雄, 一, 川島純一, 哉, 筒本直哉, 大竹真, 德, 近藤光德, 雅, 古賀俊雅 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社