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)明涉及一種再生控制器，其進(jìn)行燒盡加熱以完全燃燒排氣凈化裝置中蓄積的微粒，該排氣凈化裝置布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
日本早期公開(kāi)專利文獻(xiàn)No.2003-20930描述了一種技術(shù)，當(dāng)布置于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中的濾清器中所蓄積的微粒(PM)的量超過(guò)預(yù)定量時(shí)燃燒并消除PM。通過(guò)加熱濾清器并將空燃比間歇調(diào)節(jié)到稀側(cè)而燃燒并消除濾清器中蓄積的PM。具體而言，通過(guò)向排氣間歇加入燃油(間歇燃油添加)而將空燃比間歇調(diào)節(jié)到稀側(cè)。在某些情況下，可以通過(guò)間歇增加供應(yīng)到排氣的燃油量(燃油添加的間歇增大)而將空燃比間歇調(diào)節(jié)到稀側(cè)。
在此消除PM的現(xiàn)有技術(shù)方案中，通過(guò)基于PM蓄積量改變?nèi)加凸?yīng)間隔來(lái)調(diào)節(jié)活性氧的量。這樣，通過(guò)氧化消除了PM，同時(shí)防止燃油效率降低。但是，在此現(xiàn)有技術(shù)方案中，在改變?nèi)加凸?yīng)間隔時(shí)未考慮濾清器的溫度。于是，取決于濾清器的堵塞程度或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，濾清器可能會(huì)過(guò)熱。這將導(dǎo)致濾清器的熱惡化。
為了避免這一點(diǎn)，需要基于通過(guò)濾清器的排氣的溫度來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)燃油的間隔。但是，濾清器的溫度不會(huì)緊接著啟動(dòng)對(duì)排氣系統(tǒng)的燃油供應(yīng)之后增高。另外，濾清器的溫度不會(huì)緊接著停止對(duì)排氣系統(tǒng)的燃油供應(yīng)之后降低。就是說(shuō)，在啟動(dòng)或停止燃油供應(yīng)時(shí)和濾清器的溫度改變時(shí)之間存在時(shí)間延遲。這樣的溫度特性取決于濾清器中催化劑的惡化程度而不同。
于是，如果簡(jiǎn)單地基于通過(guò)濾清器的排氣的溫度來(lái)控制對(duì)排氣系統(tǒng)的燃油供應(yīng)，則濾清器可能會(huì)過(guò)熱。例如，雖然假定在濾清器過(guò)熱之前還有時(shí)間而停止了燃油供應(yīng)，但是濾清器的溫度進(jìn)一步增加并且濾清器可能過(guò)熱。
當(dāng)檢測(cè)排氣溫度的傳感器惡化時(shí)，或者當(dāng)從濾清器排出的排氣流動(dòng)不均勻時(shí)，通過(guò)濾清器的排氣的溫度的檢測(cè)響應(yīng)可能延遲，或者通過(guò)濾清器的排氣的溫度的檢測(cè)精度可能降低。在這樣的情況下，基于不同于排氣實(shí)際溫度的檢測(cè)值來(lái)控制燃油供應(yīng)。結(jié)果，在不合適的時(shí)刻啟動(dòng)或停止燃油供應(yīng)。這可能使得濾清器過(guò)熱。
特別地，當(dāng)通過(guò)對(duì)排氣系統(tǒng)的間歇燃油添加或?qū)ε艢庀到y(tǒng)的燃油添加的間歇增加而進(jìn)行完全燃燒PM的燒盡加熱時(shí)，由溫度增加的時(shí)間延遲或溫度的檢測(cè)錯(cuò)誤引起的排氣凈化裝置的過(guò)熱很顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種再生控制器，其在通過(guò)對(duì)排氣系統(tǒng)的間歇燃油添加或?qū)ε艢庀到y(tǒng)的燃油添加的間歇增大而進(jìn)行完全燃燒微粒的燒盡加熱時(shí)防止過(guò)熱。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于排氣凈化裝置的再生控制器，所述排氣凈化裝置布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中。所述再生控制器通過(guò)向所述排氣系統(tǒng)間歇添加燃油或間歇增大添加到所述排氣系統(tǒng)的燃油量而燃燒所述排氣凈化裝置中的微粒。所述再生控制器包括排氣溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)位于所述排氣凈化裝置下游的位置處的排氣溫度。停止時(shí)刻確定部分基于所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所述排氣溫度以及對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定停止對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻。
本發(fā)明的另一方面是一種用于排氣凈化裝置的再生控制器，所述排氣凈化裝置布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中。所述再生控制器通過(guò)向所述排氣系統(tǒng)間歇添加燃油或間歇增大添加到所述排氣系統(tǒng)的燃油量而燃燒所述排氣凈化裝置中的微粒。所述再生控制器包括排氣溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)位于所述排氣凈化裝置下游的位置處的排氣溫度。啟動(dòng)時(shí)刻確定部分基于所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所述排氣溫度以及其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定啟動(dòng)對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻。
本發(fā)明的另一方面是一種用于排氣凈化裝置的再生控制器，所述排氣凈化裝置布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中。所述再生控制器通過(guò)向所述排氣系統(tǒng)間歇添加燃油或間歇增大添加到所述排氣系統(tǒng)的燃油量而燃燒所述排氣凈化裝置中的微粒。所述再生控制器包括排氣溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)位于所述排氣凈化裝置下游的位置處的排氣溫度。停止時(shí)刻確定部分基于所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所述排氣溫度以及對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定停止對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻。啟動(dòng)時(shí)刻確定部分基于所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所述排氣溫度以及其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定啟動(dòng)對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻。
從結(jié)合附圖作為示例舉例說(shuō)明本發(fā)明原理的以下說(shuō)明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。


通過(guò)結(jié)合附圖參考以下對(duì)本優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，可以最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是用于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)的示意圖；圖2是由圖1所示ECU執(zhí)行的再生模式執(zhí)行確定的流程圖；圖3是由圖1所示ECU執(zhí)行的再生控制的流程圖；圖4是由圖1所示ECU執(zhí)行的燒盡加熱的流程圖；圖5至9是第一實(shí)施例中的再生控制的時(shí)序圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例用于設(shè)定添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的增大速度的圖MAPup的示意圖；圖11是第二實(shí)施例中用于設(shè)定添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的減小速度的圖MAPdwn的示意圖；以及圖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
現(xiàn)在將討論根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的再生控制器。圖1是應(yīng)用于車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的包括再生控制器的控制系統(tǒng)的示意圖。本發(fā)明的再生控制器的應(yīng)用并不限于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。就是說(shuō)，本發(fā)明的再生控制器也可以應(yīng)用于稀燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2包括含第一至第四氣缸#1、#2、#3和#4的多個(gè)氣缸。在氣缸#1至#4的每一個(gè)中，燃燒室4經(jīng)由進(jìn)氣端口8和進(jìn)氣歧管10而連接到穩(wěn)壓罐12。每個(gè)進(jìn)氣端口8被進(jìn)氣門6打開(kāi)和關(guān)閉。穩(wěn)壓罐12連接到中冷器14和例如排氣渦輪增壓器16的增壓器。經(jīng)由空氣濾清器18供應(yīng)的新鮮空氣被排氣渦輪增壓器16的壓縮器16a壓縮。穩(wěn)壓罐12具有排氣再循環(huán)(EGR)通道20的EGR供氣端口20a。節(jié)氣門22布置在穩(wěn)壓罐12和中冷器14之間的進(jìn)氣通道13中。進(jìn)氣量傳感器24和進(jìn)氣溫度傳感器26布置在壓縮器16a和空氣濾清器18之間。
在氣缸#1至#4的每一個(gè)中，燃燒室4連接到排氣端口30和排氣歧管32。每個(gè)排氣端口30被排氣門28打開(kāi)和關(guān)閉。排氣渦輪增壓器16的排氣渦輪16b布置在排氣歧管32和排氣通道34之間。排氣從排氣歧管32中靠近第四氣缸#4的位置送入排氣渦輪16b中。
每個(gè)都容納排氣凈化催化劑的三個(gè)排氣凈化機(jī)構(gòu)，即催化轉(zhuǎn)化器36、38和40布置在排氣通道34中。位于最上游的第一催化轉(zhuǎn)化器36(第一排氣凈化裝置)容納NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a。當(dāng)正常工作的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣處于氧化氣氛(稀薄)中時(shí)，NOx存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a中。當(dāng)排氣處于還原氣氛中(理論配比或空燃比低于理論配比的狀況)時(shí)，存儲(chǔ)在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a中的NOx被還原成NO，與NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a分離，并進(jìn)一步使用HC和CO還原。這樣就消除了NOx。
布置在第一催化轉(zhuǎn)化器36下游的第二催化轉(zhuǎn)化器38(第二排氣凈化裝置)容納具有單體結(jié)構(gòu)的濾清器38a。濾清器38a的壁具有允許排氣通過(guò)的氣孔。濾清器38a的孔壁表面涂有一層NOx存儲(chǔ)還原催化劑。濾清器38a作為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。排氣中所含的微粒(PM)蓄積在濾清器38a的壁中。PM首先被當(dāng)NOx在相對(duì)高溫下暴露于氧化氣氛中時(shí)所釋放的活性氧氧化。然后，PM被周圍的過(guò)量氧完全氧化。這樣，不僅NOx而且PM也從濾清器38a中消除了。第一催化轉(zhuǎn)化器36與第二催化轉(zhuǎn)化器38一體形成。
位于最下游的第三催化轉(zhuǎn)化器40容納用于通過(guò)氧化消除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和濾清器38a之間。在濾清器38a和氧化催化劑40a之間，第二排氣溫度傳感器46布置在濾清器38a附近，并且空燃比傳感器48布置在氧化催化劑40a附近。
空燃比傳感器48例如是使用固體電解質(zhì)的傳感器?？杖急葌鞲衅?8基于排氣成分檢測(cè)排氣的空燃比，并產(chǎn)生與空燃比成正比的電壓信號(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)其各自位置處的排氣溫度thci和thco。
壓差傳感器50連接到連接濾清器38a上游側(cè)和下游側(cè)的管道。壓差傳感器50檢測(cè)濾清器38a的上游側(cè)和下游側(cè)之間的壓力差ΔP，以檢測(cè)濾清器38a的堵塞程度，即濾清器38a中PM的蓄積程度。
排氣歧管32具有位于第一氣缸#1附近或遠(yuǎn)離第四氣缸#4的EGR通道20的EGR氣體入口20b，該入口將排氣送入排氣渦輪16b中。
用于重整EGR氣體的鋼EGR催化劑52、用于冷卻EGR氣體的冷卻器54、以及EGR閥56從EGR氣體入口20b按此順序布置在EGR通道20中。EGR催化劑52還用來(lái)防止冷卻器54堵塞。根據(jù)EGR閥56的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)將經(jīng)由EGR氣體供應(yīng)端口20a再次供應(yīng)到進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR氣體的量。
噴油閥58布置在氣缸#1至#4的每一個(gè)中，并將燃油直接噴射到相應(yīng)的燃燒室4中。每個(gè)噴油閥58經(jīng)由供油管58a連接到共軌60。電控的可變排量燃油泵62將高壓燃油供應(yīng)到共軌60中。共軌60中的高壓燃油經(jīng)由每個(gè)供油管58a分配到相應(yīng)的噴油閥58。燃油壓力傳感器64檢測(cè)共軌60中的燃油壓力。
燃油泵62將低壓燃油經(jīng)由供油管66供應(yīng)到加油閥68。加油閥68布置在第四氣缸#4的排氣端口30中以向著排氣渦輪16b噴射燃油。加油閥68在催化劑控制模式下向排氣添加燃油。
電子控制單元(ECU)70包括數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括CPU、ROM、RAM和驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)各個(gè)單元。向ECU70提供來(lái)自進(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中所含的EGR開(kāi)度傳感器、燃油壓力傳感器64、節(jié)氣門開(kāi)度傳感器22a、加速踏板開(kāi)度傳感器74、冷卻劑溫度傳感器76、發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器80和氣缸區(qū)別傳感器82的檢測(cè)信號(hào)。加速踏板開(kāi)度傳感器74檢測(cè)加速踏板72的踩壓量(加速踏板開(kāi)度ACCP)。冷卻劑溫度傳感器76檢測(cè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2的冷卻劑溫度THW。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器80檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度NE或曲軸78的轉(zhuǎn)速。氣缸區(qū)別傳感器82檢測(cè)曲軸78的旋轉(zhuǎn)相位或進(jìn)氣凸輪的旋轉(zhuǎn)相位以區(qū)分氣缸。
ECU70從這些檢測(cè)信號(hào)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)控制噴油閥58的燃油噴射(量和正時(shí))。ECU70執(zhí)行調(diào)節(jié)EGR閥56的開(kāi)度、利用電機(jī)22b調(diào)節(jié)節(jié)氣門開(kāi)度、以及調(diào)節(jié)燃油泵62的排量的控制。另外，ECU70執(zhí)行包括再生模式、硫成分分解釋放模式(下面稱為除硫模式)、NOx還原模式和正?？刂颇Ｊ降拇呋瘎┛刂?。將在后面描述催化劑控制。
ECU70根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)執(zhí)行從兩種燃燒模式(即正常燃燒模式和低溫燃燒模式)中選擇的燃燒模式。在低溫燃燒模式中，ECU70通過(guò)基于用于低溫燃燒模式的EGR閥開(kāi)度圖使用大的排氣再循環(huán)量而減慢燃燒溫度的增高，來(lái)同時(shí)減少NOx和煙。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷低且發(fā)動(dòng)機(jī)速度低或中等的范圍中時(shí)，執(zhí)行低溫燃燒模式。在低溫燃燒模式中，ECU70執(zhí)行空燃比反饋控制，其包括基于由空燃比傳感器48檢測(cè)到的空燃比AF調(diào)節(jié)節(jié)氣門開(kāi)度TA。除低溫燃燒模式之外的燃燒模式是正常燃燒模式。在正常燃燒模式中，ECU70基于用于正常燃燒模式的EGR閥開(kāi)度圖執(zhí)行正常EGR控制(包括不涉及排氣再循環(huán)的控制)。
現(xiàn)在將描述催化劑控制。
在再生模式中，當(dāng)排氣凈化催化劑中PM的估計(jì)蓄積量達(dá)到再生參考值時(shí)，ECU70特別地加熱第二催化轉(zhuǎn)化器38的濾清器38a中蓄積的PM。PM被加熱氧化并分解而產(chǎn)生CO2和H2O，并釋放為CO2和H2O(PM釋放加熱)。在再生模式中，ECU70利用加油閥68反復(fù)添加燃油，以在高于理論配比空燃比的空燃比下加熱(例如600到700℃)催化劑載體。ECU70還可以在工作沖程或排氣沖程期間利用相應(yīng)的噴油閥58在每個(gè)燃燒室4中進(jìn)行燃油噴射(殘噴射)。ECU70還通過(guò)執(zhí)行間歇燃油添加過(guò)程而執(zhí)行燒盡加熱。在間歇燃油添加過(guò)程中，ECU70在不添加燃油的周期之間執(zhí)行空燃比降低過(guò)程?？杖急冉档瓦^(guò)程通過(guò)從加油閥68間歇添加燃油而將空燃比降低(加濃)成與理論配比空燃比相同或稍低。在本實(shí)施例中，空燃比降低過(guò)程使得空燃比稍低于理論配比空燃比。在某些情況下，利用噴油閥58的殘噴射和間歇燃油添加過(guò)程可以組合進(jìn)行。再生模式用來(lái)完全燃燒(燒盡)PM。于是，消除了在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a的前表面處的PM堵塞，并且燃燒了蓄積在濾清器38a中的PM。
當(dāng)NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和濾清器38a被含硫成分毒化并且其例如NOx存儲(chǔ)能力的排氣凈化能力降低時(shí)，執(zhí)行除硫模式。除硫模式從NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和濾清器38a分解并釋放含硫成分，以使得NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和濾清器38a除去含硫成分并使其從硫毒化中恢復(fù)。在除硫模式中，ECU70通過(guò)從加油閥68反復(fù)添加燃油而加熱催化劑載體(例如到650℃)。ECU70還執(zhí)行空燃比降低過(guò)程，該過(guò)程通過(guò)從加油閥68間歇添加燃油而將空燃比降低成與理論配比空燃比相同或稍低。在第一實(shí)施例中，空燃比降低過(guò)程將空燃比加濃成稍低于理論配比空燃比。在除硫模式中，還可以執(zhí)行使用噴油閥58的殘噴射。該過(guò)程類似于在再生模式中執(zhí)行的間歇燃油添加過(guò)程，并且也具有燒盡PM的效果。
在NOx還原模式中，NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和濾清器38a中吸留的NOx被還原成N2、CO2和H2O，并作為N2、CO2和H2O釋放。在NOx還原模式中，ECU70以相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間間隔從加油閥68間歇添加燃油，使得催化劑載體的溫度被設(shè)成相對(duì)較低(例如250到500℃)。在這樣的相對(duì)較低的催化劑載體溫度下，空燃比被降低成與理論配比空燃比相同或稍低。
除上述三種催化劑控制模式之外的催化劑控制是正?？刂颇Ｊ?。在正?？刂颇Ｊ街?，ECU70不進(jìn)行利用加油閥68的燃油添加和利用噴油閥58的殘噴射。
現(xiàn)在將討論在再生模式中由ECU70執(zhí)行的處理。圖2中示出再生模式執(zhí)行確定的流程圖、圖3中示出再生控制的流程圖和圖4中示出燒盡加熱的流程圖每個(gè)都在預(yù)定的時(shí)間周期中作為中斷執(zhí)行。圖2中再生模式執(zhí)行確定的結(jié)果確定了是否啟動(dòng)圖3中的再生控制和圖4中的燒盡加熱。
首先將描述再生模式執(zhí)行確定(圖2)。在步驟S102中，ECU70計(jì)算微粒排放量PMe，其是在圖2的一個(gè)控制周期期間從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2的每個(gè)燃燒室4排放的PM的總量。在本實(shí)施例中，ECU70通過(guò)參考經(jīng)實(shí)驗(yàn)而預(yù)先生成的圖來(lái)計(jì)算微粒排放量PMe。該圖將排放量與例如發(fā)動(dòng)機(jī)速度NE和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷(例如噴油閥58的噴油量)關(guān)聯(lián)起來(lái)。ECU70從發(fā)動(dòng)機(jī)速度NE和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷計(jì)算微粒排放量PMe。
在步驟S104中，ECU70計(jì)算濾清器38a中蓄積或捕獲的PM的氧化量PMc。氧化量PMc是在該過(guò)程的一個(gè)控制周期期間通過(guò)氧化消除的所捕獲PM的量。在本實(shí)施例中，ECU70通過(guò)參考經(jīng)實(shí)驗(yàn)而預(yù)先生成的圖來(lái)計(jì)算氧化量PMc。該圖將氧化量與濾清器38a的催化劑載體溫度(例如由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關(guān)聯(lián)起來(lái)。ECU70從排氣溫度thco和進(jìn)氣量GA計(jì)算氧化量PMc。
在步驟S106中，ECU70使用式1來(lái)計(jì)算估計(jì)PM蓄積量PMsm。
PMsm←Max[PMsm+PMe-PMc，0] (1)在式(1)中，右側(cè)的估計(jì)蓄積量PMsm是在該過(guò)程的前一周期中計(jì)算出的值。Max表示取得括號(hào)中多個(gè)值的最大值的運(yùn)算符。例如，當(dāng)PMsm+PMe-PMc是正值時(shí)，得到的值PMsm+PMe-PMc被設(shè)為式左側(cè)的估計(jì)蓄積量PMsm。當(dāng)PMsm+PMe-PMc是負(fù)值時(shí)，零(克)被設(shè)為式左側(cè)的估計(jì)蓄積量PMsm。
在步驟S108中，ECU70檢查估計(jì)蓄積量PMsm是否大于或等于再生參考值PMstart，并判斷是否啟動(dòng)再生模式。當(dāng)PMsm小于PMstart時(shí)(步驟S108中的“否”)，ECU70暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。PMsm小于PMstart的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖5的時(shí)序圖中所示的時(shí)刻t0之前的狀態(tài)。
當(dāng)PMe大于PMc的狀態(tài)由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)而繼續(xù)時(shí)，重復(fù)步驟S102、S104和S106。這逐漸增大了估計(jì)蓄積量PMsm。但是，只要PMsm小于PMstart(步驟S108中的“否”)，ECU70就暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。
當(dāng)估計(jì)蓄積量PMsm增大并滿足PMsm≥PMstart時(shí)(步驟S108中的“是”)，在步驟S110中，ECU70啟動(dòng)再生控制(圖5中的t0)。在此情況下，循環(huán)執(zhí)行圖3的再生控制。
現(xiàn)在將參考圖3描述再生控制。ECU70在執(zhí)行圖2中的再生模式執(zhí)行確定之后執(zhí)行再生控制。于是，以與再生模式執(zhí)行確定相同的周期執(zhí)行再生控制。
在步驟S122中，ECU70判斷當(dāng)前是否未在執(zhí)行除硫模式并且是否還未請(qǐng)求除硫模式。當(dāng)正在執(zhí)行除硫模式時(shí)或者當(dāng)已請(qǐng)求了除硫模式時(shí)(S122中的“否”)，在除硫模式中燃燒PM。于是，如果正在執(zhí)行除硫模式，則ECU70在步驟S140中停止PM消除加熱，并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。
當(dāng)未在執(zhí)行除硫模式并且還未請(qǐng)求除硫模式時(shí)(S122中的“是”)，ECU70在步驟S124中判斷估計(jì)蓄積量PMsm是否大于結(jié)束判斷值PMend(例如0克)。當(dāng)PMsm大于PMend時(shí)(S124中的“是”)，ECU70在步驟S126中判斷是否滿足圖4所示的進(jìn)行燒盡加熱的條件。
ECU70在滿足條件(1)和(2)中的任一個(gè)時(shí)進(jìn)行燒盡加熱。
(1)估計(jì)蓄積量PMsm小于或等于正常燒盡啟動(dòng)判斷值NBUpm(圖5)，后者稍大于PM結(jié)束判斷值PMend(例如0克)。
(2)比值ΔP/GA大于或等于表示PM堵塞的參考值，并且估計(jì)蓄積量PMsm小于或等于特殊燒盡啟動(dòng)判斷值SBUpm，后者稍大于PM結(jié)束判斷值PMend。特殊燒盡啟動(dòng)判斷值SBUpm大于正常燒盡啟動(dòng)判斷值NBUpm。
當(dāng)條件(1)和(2)中沒(méi)有一個(gè)滿足時(shí)，ECU70在步驟S134中進(jìn)行用于PM消除的正常加熱。具體而言，ECU70從加油閥68反復(fù)添加燃油，以使得排氣的空燃比變得高于理論配比空燃比并且催化劑載體溫度(排氣溫度thci)增高(例如到600至700℃)。該處理使得微粒排放量PMe變得小于氧化量PMc。于是，估計(jì)蓄積量PMsm逐漸減小(參考式1)。所以，估計(jì)蓄積量PMsm在圖5所示的時(shí)刻t0之后持續(xù)減小。
之后，當(dāng)滿足條件(1)時(shí)(S126中的“是”)，ECU70在步驟S128中判斷是否是應(yīng)該增大估計(jì)蓄積量PMsm的時(shí)刻。在本實(shí)施例中，滿足條件(2)的時(shí)刻被設(shè)定為應(yīng)該增大估計(jì)蓄積量PMsm的時(shí)刻。于是，當(dāng)在步驟S126中僅僅滿足條件(1)時(shí)，ECU70判斷步驟S128為否。在步驟S132中，ECU70將PM消除加熱切換到用于燒盡PM的燒盡加熱，并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。這樣，ECU70就啟動(dòng)了圖4所示的燒盡加熱。在燒盡加熱中，消除了在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a的前表面處的PM堵塞，并且燒盡了蓄積在濾清器38a中的PM。在步驟S132中，估計(jì)蓄積量PMsm小于或等于正常燒盡啟動(dòng)判斷值NBUpm，即NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和濾清器38a中PM的量相對(duì)較小。于是，即使進(jìn)行燒盡加熱并且PM快速燃燒也不會(huì)有問(wèn)題。
當(dāng)在步驟S126中滿足條件(2)時(shí)(S126中的“是”)，ECU70在步驟S128中判斷是否是應(yīng)該增大估計(jì)蓄積量PMsm的時(shí)刻。步驟S128中的判斷結(jié)果是“是”。ECU70在步驟S130中增大估計(jì)蓄積量PMsm。結(jié)果如圖6所示，估計(jì)蓄積量PMsm變得大于特殊燒盡啟動(dòng)判斷值SBUpm。在步驟S132中，ECU70將處理切換到燒盡加熱。估計(jì)蓄積量PMsm小于或等于特殊燒盡啟動(dòng)判斷值SBUpm，并且NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和濾清器38a中PM的量相對(duì)較小。于是，即使進(jìn)行燒盡加熱并且PM快速燃燒也不會(huì)有問(wèn)題。如圖6中的時(shí)刻t12所示，當(dāng)在步驟S126中再次滿足進(jìn)行燒盡加熱的條件時(shí)，ECU70在步驟S130中再次增大估計(jì)蓄積量PMsm，如虛線所示。執(zhí)行估計(jì)蓄積量PMsm增大過(guò)程(S130)的次數(shù)被限制為兩次。所以，即使在圖6中的時(shí)刻t13處第三次滿足燒盡加熱進(jìn)行條件，ECU70也判斷步驟S126為“否”。
一旦啟動(dòng)燒盡加熱，則即使燒盡加熱進(jìn)行條件變得不滿足(S126中的“否”)，就是說(shuō)即使例如比值ΔP/GA變得小于表示PM堵塞的參考值，ECU70也繼續(xù)燒盡加熱(S134)。
之后，當(dāng)在步驟S124中判斷估計(jì)蓄積量PMsm小于或等于結(jié)束判斷值PMend時(shí)，ECU70在步驟S136中停止PM消除加熱。這樣，停止了燒盡加熱并完成了再生模式(S138、圖5中的t2、圖6中的t14和t15)。
現(xiàn)在將描述圖4的燒盡加熱。首先，ECU70在步驟S152中判斷添加禁止標(biāo)志Fbucut是否為OFF。當(dāng)添加禁止標(biāo)志Fbucut為OFF時(shí)，ECU70從加油閥68向排氣添加燃油以進(jìn)行燒盡加熱，除非由于例如發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之類的其他條件而禁止了燃油添加。當(dāng)添加禁止標(biāo)志Fbucut為ON時(shí)，ECU70停止從加油閥68的燃油添加。在添加禁止標(biāo)志Fbucut被設(shè)為ON或OFF的情況下，向排氣間歇添加燃油并進(jìn)行燒盡加熱。
當(dāng)添加禁止標(biāo)志Fbucut為OFF(S152中的“是”)時(shí)，ECU70判斷當(dāng)前正在添加燃油。在此情況下，在步驟S154中，ECU70增大(例如遞增)在ECU70的存儲(chǔ)器中設(shè)定的添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud。
在步驟S156中，ECU70判斷添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud是否小于最大值Ut。在控制的初始階段中，添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud小于最大值Ut(S156中的“是”)。在步驟S158中，ECU70判斷第一排氣溫度傳感器44在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a下游的位置處檢測(cè)到的排氣溫度thci是否小于停止確定參考溫度Athc(例如540℃)。
當(dāng)滿足thci＜Athc時(shí)(S158中的“是”)，ECU70在步驟S160中判斷第二排氣溫度傳感器46在濾清器38a下游的位置處檢測(cè)到的排氣溫度thco是否小于停止確定參考溫度Bthc(例如600℃)。
當(dāng)滿足thco＜Bthc時(shí)(S160中的“是”)，ECU70暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。添加禁止標(biāo)志Fbucut被保持為OFF并繼續(xù)燃油添加。該狀態(tài)是在圖7的時(shí)序圖中的時(shí)刻t20之前的狀態(tài)。
當(dāng)在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud變得大于或等于最大值Ut之前排氣溫度thci變得大于或等于停止確定參考溫度Athc時(shí)(S158中的“否”，圖7中的t20)，ECU70在步驟S162中將添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud設(shè)成最大值Ut。ECU70在步驟S164中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)為ON并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。結(jié)果，停止燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t20)對(duì)應(yīng)于停止時(shí)刻。
在下一控制周期中，添加禁止標(biāo)志Fbucut為ON(S152中的“否”)。ECU70在步驟S166中減小(例如遞減)添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud。然后，ECU70在步驟S168中判斷添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud是否大于零。在控制的初始階段中，添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud小于零(S168中的“否”)。在步驟S172中，ECU70判斷排氣溫度thci是否小于停止確定參考溫度Athc。緊接著圖7中的時(shí)刻t20之后，排氣溫度thci大于或等于停止確定參考溫度Athc(S172中的“否”)。在此情況下，ECU70暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。于是，停止燒盡加熱的燃油添加的狀態(tài)繼續(xù)。
現(xiàn)在參考圖7，在時(shí)刻t20之后排氣溫度thci進(jìn)一步增高。但是，濾清器38a下游位置處的排氣溫度thco的變化相對(duì)較小，并且排氣溫度thco小于停止確定參考溫度Bthc的狀態(tài)繼續(xù)。
之后，排氣溫度thci降低并滿足thci＜Athc(S172中的“是”，t21)。排氣溫度thco小于停止確定參考溫度Bthc(S174中的“是”)，并且排氣溫度thci曾經(jīng)增大(S176中的“是”)。在步驟S178中，ECU70判斷添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud是否等于零。在圖7的示例中，添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud大于零(S178中的“否”)。于是，ECU70在步驟S182中加速添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的減小。
具體而言，當(dāng)正常減小期間將添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud遞減一時(shí)，在執(zhí)行步驟S182之后的控制周期中ECU70在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud大于零的時(shí)間段中將添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud遞減大于一值。
于是，在下一和隨后的控制周期中，添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud在如圖7所示添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud大于零的時(shí)間段(t21至t22)中比正常情況更快速地降低。
之后，執(zhí)行步驟S166、S168、S170和S182中的處理，以使得添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud快速達(dá)到零(圖7中的t22)。在此狀態(tài)下，排氣溫度thci小于停止確定參考溫度Athc(S172中的“是”)，排氣溫度thco小于停止確定參考溫度Bthc(S174中的“是”)，步驟S176中的判斷結(jié)果為“是”，并且添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud等于零(S178中的“是”)。于是，ECU70在步驟S180中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)成OFF。結(jié)果，ECU70啟動(dòng)燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t22)對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)時(shí)刻。
在下一控制周期中，添加禁止標(biāo)志Fbucut為OFF(S152中的“是”)。于是，ECU70執(zhí)行步驟S154至S164中的處理。圖7的示例示出了其中在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud變得大于或等于最大值Ut(t23)之前排氣溫度thci變得大于或等于停止確定參考溫度Athc的情況。在此情況下，ECU70在步驟S162中將添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud設(shè)成最大值Ut，并在步驟S164中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)為ON。結(jié)果，停止燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t23)對(duì)應(yīng)于停止時(shí)刻。
在下一控制周期中，添加禁止標(biāo)志Fbucut為ON(S152中的“否”)。于是，ECU70執(zhí)行步驟S166至S182中的處理。在圖7的示例中，在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到零的同時(shí)(t24)排氣溫度thci變得小于停止確定參考溫度Athc。于是，ECU70在步驟S180中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)成OFF，并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。結(jié)果，啟動(dòng)燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t24)對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)時(shí)刻。
在下一控制周期中，添加禁止標(biāo)志Fbucut為OFF(S152中的“是”)。于是，ECU70執(zhí)行步驟S154至S164中的處理。在圖7的示例中，在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到最大值Ut的同時(shí)(t25)排氣溫度thci變得大于或等于停止確定參考溫度Athc。于是，ECU70判斷步驟S156為“否”，在步驟S162中將添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud設(shè)成最大值Ut，并在步驟S164中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)為ON。結(jié)果，停止燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t25)對(duì)應(yīng)于停止時(shí)刻。
在下一控制周期中，添加禁止標(biāo)志Fbucut為ON(S152中的“否”)。于是，ECU70執(zhí)行步驟S166至S182中的處理。在圖7的示例中，在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到零的同時(shí)(t26)排氣溫度thci變得小于停止確定參考溫度Athc。于是，ECU70在步驟S180中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)成OFF，并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。結(jié)果，啟動(dòng)燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t26)對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)時(shí)刻。這樣，ECU70在燒盡加熱中向排氣間歇添加燃油。
圖8示出了在NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a被新的催化劑替換時(shí)的時(shí)序圖。
在時(shí)刻t30之前，排氣溫度thci小于停止確定參考溫度Athc(S158中的“是”)，并且排氣溫度thco小于停止確定參考溫度Bthc(S160中的“是”)。在此狀態(tài)下，ECU70向排氣添加燃油。添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud繼續(xù)增大，使得滿足Cud≥Ut同時(shí)保持滿足thci＜Athc且thco＜Bthc(S156中的“否”，圖8中的t30)。于是，ECU70在步驟S162中將添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud設(shè)成最大值Ut，在步驟S164中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)為ON，并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。結(jié)果，停止燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t30)對(duì)應(yīng)于停止時(shí)刻。
在下一控制周期中，添加禁止標(biāo)志Fbucut為ON(S152中的“否”)。于是，ECU70在步驟S166中減小添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud。在步驟S168中，ECU70判斷添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud是否小于零。在控制的初始階段中，添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud大于零(S168中的“否”)。在步驟S172中，ECU70判斷排氣溫度thci是否小于停止確定參考溫度Athc。緊接著圖8中的時(shí)刻t30之后，排氣溫度thci小于停止確定參考溫度Athc(S172中的“是”)。在步驟S174中，ECU70判斷排氣溫度thco是否小于停止確定參考溫度Bthc。在此情況下，排氣溫度thco小于停止確定參考溫度Bthc(S174中的“是”)。在步驟S176中，ECU70判斷排氣溫度thci和thco中的任一個(gè)是否曾經(jīng)增大到大于或等于停止確定參考溫度Athc和Bthc中相應(yīng)一個(gè)。換言之，ECU70判斷在添加禁止標(biāo)志Fbucut被設(shè)為ON之后步驟S172和S174的任一個(gè)中的判斷曾經(jīng)得到“否”。
在此情況下，排氣溫度thci和thco中沒(méi)有一個(gè)曾經(jīng)增大到大于或等于停止確定參考溫度Athc和Bthc中相應(yīng)一個(gè)(S176中的“否”)。于是，ECU70暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。所以，停止燒盡加熱的燃油添加的狀態(tài)繼續(xù)。
結(jié)果，從NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a排放的排氣溫度進(jìn)一步增高，并滿足thci≥Athc(圖8中的t31)。ECU70判斷步驟S172為“否”并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。此時(shí)，停止燒盡加熱的燃油添加的狀態(tài)繼續(xù)。
之后，濾清器38a下游的排氣溫度不會(huì)改變很大，并且排氣溫度thco小于停止確定參考溫度Bthc的狀態(tài)繼續(xù)。NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a下游的排氣溫度thci達(dá)到其最大溫度，并降低以接近停止確定參考溫度Athc。但是，可能有其中在如圖8所示排氣溫度thci變得小于停止確定參考溫度Athc(t32)之前添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud變得小于或等于零的情況。在此情況下，執(zhí)行步驟S166至170的處理，以在時(shí)刻t32至t33期間保持添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud等于零。而且，因?yàn)榕艢鉁囟萾hci大于或等于停止確定參考溫度Athc(S172中的“否”)，所以保持添加禁止標(biāo)志Fbucut為ON。
然后，排氣溫度thci降低并滿足thci＜Athc(S172中的“是”，圖8中的t33)。排氣溫度thco小于停止確定參考溫度Bthc(S174中的“是”)，并且排氣溫度thci曾經(jīng)增大(S176中的“是”)。ECU70在步驟S178中判斷添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud是否等于零。因?yàn)樘砑訒r(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud等于零(S178中的“是”)，所以ECU70在步驟S180中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)為OFF并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。結(jié)果，啟動(dòng)燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t33)對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)時(shí)刻。
在下一控制周期中，添加禁止標(biāo)志Fbucut為OFF(S152中的“是”)。于是，ECU70執(zhí)行步驟S154至S164中的處理。在圖8的示例中，在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud變得大于或等于最大值Ut的同時(shí)(t34)排氣溫度thci變得大于或等于停止確定參考溫度Athc。在此情況下(S156中的“否”)，ECU70在步驟S162中將添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud設(shè)成最大值Ut，并在步驟S164中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)為ON。結(jié)果，停止燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t34)對(duì)應(yīng)于停止時(shí)刻。
在下一控制周期中，添加禁止標(biāo)志Fbucut為ON(S152中的“否”)。于是，ECU70執(zhí)行步驟S166至S182中的處理。在圖8的示例中，在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到零的同時(shí)(t35)排氣溫度thci變得小于停止確定參考溫度Athc。于是，步驟S172至S178中的判斷得到“是”，并且ECU70在步驟S180中將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)成OFF，并暫時(shí)結(jié)束該過(guò)程。結(jié)果，啟動(dòng)燒盡加熱的燃油添加。該時(shí)刻(t35)對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)時(shí)刻。
在圖8的示例中，后續(xù)時(shí)刻(t36和t38)與上述情況相同。
如果不像本實(shí)施例中這樣而僅僅基于排氣溫度thci和停止確定參考溫度Athc之間的比較來(lái)確定啟動(dòng)時(shí)刻和停止時(shí)刻，則例如虛線所示在時(shí)刻t31之后排氣溫度thci可能進(jìn)一步增大，并且NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a可能過(guò)熱。
圖9示出了這樣的情況，其中NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a進(jìn)一步惡化并且濾清器38a下游位置處的排氣溫度thco增高到大于或等于停止確定參考溫度Bthc。以與NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a下游位置處的排氣溫度thci相關(guān)的確定(圖7和8)相同的方式，ECU70基于添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud和排氣溫度thco而將添加禁止標(biāo)志Fbucut設(shè)為ON或OFF。在這樣設(shè)定添加禁止標(biāo)志Fbucut的情況下，確定了啟動(dòng)時(shí)刻(t41、t45和t47)和停止時(shí)刻(t42、t46和t48)。
如果不像本實(shí)施例中這樣而僅僅基于排氣溫度thco和停止確定參考溫度Bthc之間的比較來(lái)確定啟動(dòng)時(shí)刻和停止時(shí)刻，則例如虛線所示在時(shí)刻t43之后排氣溫度thco可能進(jìn)一步增大，并且濾清器38a可能過(guò)熱。
第一排氣溫度傳感器44和第二排氣溫度傳感器46用作排氣溫度檢測(cè)器。在燒盡加熱中(圖4)，步驟S154至S164中的處理用作停止時(shí)刻確定部分的處理，并且步驟S166至S182中的處理用作啟動(dòng)時(shí)刻確定部分的處理。通過(guò)增大添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud(S154)而使添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到最大值Ut所需的時(shí)間段用作停止確定參考時(shí)間段。通過(guò)減小添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud(S166)而使添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到零所需的時(shí)間段用作啟動(dòng)確定參考時(shí)間段。停止確定參考溫度Athc和Bthc還用作啟動(dòng)確定參考溫度。
第一實(shí)施例具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(1)ECU70基于對(duì)排氣進(jìn)行間歇燃油添加的經(jīng)過(guò)時(shí)間來(lái)確定停止對(duì)排氣的間歇燃油添加的時(shí)刻。具體而言，當(dāng)添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud小于最大值Ut并且排氣溫度thci和thco中任一個(gè)變得高于停止確定參考溫度Athc和Bthc中相應(yīng)一個(gè)時(shí)，ECU70停止對(duì)排氣的間歇燃油添加。這樣，防止了排氣凈化裝置的溫度過(guò)度增高。
即使排氣溫度thci和thco兩者都小于相應(yīng)的停止確定參考溫度Athc和Bthc，在添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到最大值Ut時(shí)，ECU70也停止對(duì)排氣的燃油添加。這限制了其中在添加燃油并且排氣溫度thci和thco在增高的時(shí)間段。于是，防止了排氣凈化裝置的溫度過(guò)度增高。
結(jié)果，即使NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和濾清器38a惡化到不同的程度，或者即使在第一排氣溫度傳感器44和第二排氣溫度傳感器46中出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤，也防止了排氣凈化裝置在燒盡加熱中過(guò)熱。
(2)ECU70基于不對(duì)排氣進(jìn)行間歇燃油添加的經(jīng)過(guò)時(shí)間來(lái)確定啟動(dòng)對(duì)排氣的間歇燃油添加的時(shí)刻。具體而言，當(dāng)排氣溫度thci和thco兩者變得高于相應(yīng)的啟動(dòng)確定參考溫度(使用停止確定參考溫度Athc和Bthc)并且添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到零時(shí)，ECU70啟動(dòng)對(duì)排氣的間歇燃油添加。這是因?yàn)樵谂艢鉁囟萾hci和thco兩者變得小于相應(yīng)的啟動(dòng)確定參考溫度并且添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到零時(shí)，極不可能出現(xiàn)過(guò)熱并且排氣凈化裝置的溫度可能降低很多。這樣，防止了排氣凈化裝置的溫度過(guò)度降低。即使NOx存儲(chǔ)還原催化劑36a和濾清器38a的溫度增高，這也防止了燃油效率降低。
(3)ECU70假定當(dāng)排氣溫度thci和thco兩者變得小于啟動(dòng)確定參考溫度(停止確定參考溫度Athc和Bthc)時(shí)接近合適的添加時(shí)間段的啟動(dòng)時(shí)刻。所以，ECU70執(zhí)行步驟S182中的處理來(lái)加速添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的減小，以使得添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud快速達(dá)到零。結(jié)果，添加時(shí)間段在合適的時(shí)刻啟動(dòng)。這使得ECU70能夠更恰當(dāng)?shù)乜刂婆艢鈨艋b置的溫度。
(4)如圖5和6所示，當(dāng)估計(jì)蓄積量PMsm減小到小于或等于正常燒盡啟動(dòng)判斷值NBUpm或特殊燒盡啟動(dòng)判斷值SBUpm時(shí)，ECU70進(jìn)行燒盡加熱。正常燒盡啟動(dòng)判斷值NBUpm和特殊燒盡啟動(dòng)判斷值SBUpm相對(duì)接近結(jié)束判斷值PMend。換言之，通過(guò)在再生控制中向排氣系統(tǒng)連續(xù)添加燃油，ECU70在接近排氣凈化裝置中蓄積的PM的處理(圖3)的最后階段的階段中進(jìn)行燒盡加熱。在此階段中，估計(jì)蓄積量PMsm足夠小(就是說(shuō)，排氣凈化裝置中蓄積的PM量很小)。于是，即使通過(guò)燒盡加熱快速燃燒PM(圖4)，也防止了排氣凈化裝置過(guò)熱。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的再生控制器。
在第二實(shí)施例中，ECU70根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)改變添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的變化率。除了這一點(diǎn)，第二實(shí)施例的再生控制器具有與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)。
在步驟S154中，ECU70基于圖10所示的圖MAPup來(lái)設(shè)定添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的增大速度。具體而言，根據(jù)每單位時(shí)間從加油閥68添加的燃油量和發(fā)動(dòng)機(jī)速度NE來(lái)設(shè)定添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的增大速度。這樣，ECU70根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)來(lái)改變添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到最大值Ut所需的停止確定參考時(shí)間段。
在步驟S166中，ECU70基于圖11所示的圖MAPdwn來(lái)設(shè)定添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的減小速度。具體而言，根據(jù)負(fù)荷(例如進(jìn)氣量GA)和發(fā)動(dòng)機(jī)速度NE來(lái)設(shè)定添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的減小速度。這樣，ECU70根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)來(lái)改變添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud達(dá)到零所需的啟動(dòng)確定參考時(shí)間段。
除了第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)(1)至(4)之外，第二實(shí)施例具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(5)ECU70根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)來(lái)改變停止確定參考時(shí)間段和啟動(dòng)確定參考時(shí)間段。這使得能夠更恰當(dāng)?shù)乜刂婆艢鈨艋b置的溫度。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的再生控制器。
在第三實(shí)施例中，代替第一實(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，使用如圖12所示的單個(gè)濾清器138a，其具有涂覆一層NOx存儲(chǔ)還原催化劑的基體。壓差傳感器150檢測(cè)濾清器138a的上游側(cè)和下游側(cè)之間的壓力差ΔP。第一排氣溫度傳感器144檢測(cè)濾清器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)施例中的相應(yīng)部件相同，并被賦予與這些部件相同的標(biāo)號(hào)。其他部分與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例相同。
第一排氣溫度傳感器144檢測(cè)濾清器138a中心部分處的排氣溫度thci。第二排氣溫度傳感器46檢測(cè)濾清器138a下游位置處的排氣溫度thco，濾清器138a作為排氣凈化裝置。
第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)也具有與第一和第二實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。就是說(shuō)，即使濾清器138a的每個(gè)部分惡化到不同的程度，或者即使在第一排氣溫度傳感器144和第二排氣溫度傳感器46中出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤，也防止了濾清器138a的每個(gè)部分過(guò)熱。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該很清楚本發(fā)明可以以許多其他具體形式實(shí)現(xiàn)，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。特別地，應(yīng)該理解到本發(fā)明可以以以下形式實(shí)現(xiàn)。
在以上實(shí)施例的每一個(gè)中，ECU70在燒盡加熱中反復(fù)啟動(dòng)和停止對(duì)排氣系統(tǒng)的燃油添加。換言之，ECU70在燒盡加熱中進(jìn)行間歇燃油添加?；蛘?，ECU70可以在燒盡加熱中反復(fù)添加高濃度的燃油和低濃度的燃油。換言之，ECU70可以在燒盡加熱中進(jìn)行燃油添加的間歇增大。
在以上實(shí)施例的每一個(gè)中，正常燒盡啟動(dòng)判斷值NBUpm和特殊燒盡啟動(dòng)判斷值SBUpm大于結(jié)束判斷值PMend?；蛘撸M啟動(dòng)判斷值NBUpm和特殊燒盡啟動(dòng)判斷值SBUpm中之一或兩者可以與結(jié)束判斷值PMend相同。就是說(shuō)，可以在再生控制(圖3)的最后階段中進(jìn)行燒盡加熱(圖4)。
在以上實(shí)施例的每一個(gè)中，ECU70在步驟S182中加速添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud的減小。或者，ECU70可以在步驟S182中直接設(shè)定添加時(shí)間段計(jì)數(shù)值Cud為零。
本示例和實(shí)施例應(yīng)認(rèn)為是說(shuō)明性而非限制性的，并且本發(fā)明并不限于這里給出的細(xì)節(jié)，而可以在所附權(quán)利要求的范圍和等價(jià)方案內(nèi)修改。
權(quán)利要求
1.一種用于排氣凈化裝置的再生控制器，所述排氣凈化裝置布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中，其中所述再生控制器通過(guò)向所述排氣系統(tǒng)間歇添加燃油或間歇增大添加到所述排氣系統(tǒng)的燃油量而燃燒所述排氣凈化裝置中的微粒，所述再生控制器包括排氣溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)位于所述排氣凈化裝置下游的位置處的排氣溫度；和停止時(shí)刻確定部分，用于基于所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所述排氣溫度以及對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定停止對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻。
2.一種用于排氣凈化裝置的再生控制器，所述排氣凈化裝置布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中，其中所述再生控制器通過(guò)向所述排氣系統(tǒng)間歇添加燃油或間歇增大添加到所述排氣系統(tǒng)的燃油量而燃燒所述排氣凈化裝置中的微粒，所述再生控制器包括排氣溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)位于所述排氣凈化裝置下游的位置處的排氣溫度；和啟動(dòng)時(shí)刻確定部分，用于基于所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所述排氣溫度以及其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定啟動(dòng)對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻。
3.一種用于排氣凈化裝置的再生控制器，所述排氣凈化裝置布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中，其中所述再生控制器通過(guò)向所述排氣系統(tǒng)間歇添加燃油或間歇增大添加到所述排氣系統(tǒng)的燃油量而燃燒所述排氣凈化裝置中的微粒，所述再生控制器包括排氣溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)位于所述排氣凈化裝置下游的位置處的排氣溫度；停止時(shí)刻確定部分，用于基于所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所述排氣溫度以及對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定停止對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻；和啟動(dòng)時(shí)刻確定部分，用于基于所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所述排氣溫度以及其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定啟動(dòng)對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的再生控制器，其中所述排氣凈化裝置是布置在所述內(nèi)燃機(jī)的所述排氣系統(tǒng)中的多個(gè)排氣凈化裝置中的一個(gè)；并且所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)位于所述排氣凈化裝置中相應(yīng)一個(gè)下游的位置處的排氣溫度。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的再生控制器，還包括另一個(gè)排氣溫度檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述排氣凈化裝置中的排氣溫度。
6.如權(quán)利要求1、3、4和5中任一項(xiàng)所述的再生控制器，其中當(dāng)至少一個(gè)所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的至少一個(gè)所述排氣溫度大于停止確定參考溫度時(shí)，或者當(dāng)對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的所述經(jīng)過(guò)時(shí)間長(zhǎng)于停止確定參考時(shí)間段時(shí)，所述停止時(shí)刻確定部分停止對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加的增大。
7.如權(quán)利要求6所述的再生控制器，其中所述停止時(shí)刻確定部分根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)來(lái)設(shè)定所述停止確定參考時(shí)間段。
8.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的再生控制器，其中當(dāng)至少一個(gè)所述排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的至少一個(gè)所述排氣溫度中的每一個(gè)都小于啟動(dòng)確定參考溫度，并且對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的所述經(jīng)過(guò)時(shí)間長(zhǎng)于啟動(dòng)確定參考時(shí)間段時(shí)，所述啟動(dòng)時(shí)刻確定部分啟動(dòng)對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加的增大。
9.如權(quán)利要求8所述的再生控制器，其中所述啟動(dòng)時(shí)刻確定部分根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)來(lái)設(shè)定所述啟動(dòng)確定參考時(shí)間段。
10.如權(quán)利要求8和9中任一項(xiàng)所述的再生控制器，其中所述啟動(dòng)時(shí)刻確定部分利用一個(gè)計(jì)數(shù)值來(lái)測(cè)量對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的所述經(jīng)過(guò)時(shí)間，并且當(dāng)一個(gè)或多個(gè)排氣溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的所有的一個(gè)或多個(gè)排氣溫度都低于所述啟動(dòng)確定參考溫度，且其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加或其中沒(méi)有對(duì)所述排氣系統(tǒng)的燃油添加增大的所述經(jīng)過(guò)時(shí)間短于所述啟動(dòng)確定參考時(shí)間段時(shí)，使所述經(jīng)過(guò)時(shí)間的所述計(jì)數(shù)值的變化率加速。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的再生控制器，其中所述再生控制器執(zhí)行通過(guò)向所述排氣系統(tǒng)連續(xù)添加燃油來(lái)消除所述排氣凈化裝置中蓄積的微粒的處理，并且在對(duì)所述排氣系統(tǒng)的連續(xù)燃油添加的所述處理的最后階段或在接近所述最后階段的階段中，通過(guò)對(duì)所述排氣系統(tǒng)的間歇燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加的間歇增大來(lái)燃燒所述排氣凈化裝置中的微粒。
12.如權(quán)利要求1和11中任一項(xiàng)所述的再生控制器，其中所述排氣凈化裝置包括濾清器，用于消除排氣中所含的微粒；和形成在所述濾清器上的一層NOx存儲(chǔ)還原催化劑。
13.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的再生控制器，其中所述排氣系統(tǒng)包括包括NOx存儲(chǔ)還原催化劑的第一排氣凈化裝置；和第二排氣凈化裝置，包括用于消除排氣中所含微粒的濾清器和形成在所述濾清器上的一層NOx存儲(chǔ)還原催化劑，所述第二排氣凈化裝置布置在所述第一排氣凈化裝置的下游。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的再生控制器，其中所述再生控制器估計(jì)所述排氣凈化裝置中的微粒量，并且當(dāng)所述估計(jì)出的微粒量小于或等于預(yù)定量時(shí)，啟動(dòng)對(duì)所述排氣系統(tǒng)的間歇燃油添加或?qū)λ雠艢庀到y(tǒng)的燃油添加的間歇增大。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種再生控制器，其在通過(guò)對(duì)排氣系統(tǒng)的間歇燃油添加或?qū)ε艢庀到y(tǒng)的燃油添加的間歇增大而進(jìn)行完全燃燒微粒的燒盡加熱時(shí)防止過(guò)熱。該再生控制器包括第一和第二排氣溫度傳感器(44、46)，每個(gè)都檢測(cè)位于排氣凈化裝置下游的位置處的排氣溫度。ECU(70)基于對(duì)排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)ε艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的經(jīng)過(guò)時(shí)間，來(lái)確定停止對(duì)排氣系統(tǒng)的燃油添加或?qū)ε艢庀到y(tǒng)的燃油添加增大的時(shí)刻。
文檔編號(hào)F01N3/025GK1764773SQ200580000129
公開(kāi)日2006年4月26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(shù), 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