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    用于 柴油机 排气 处理 装置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN200410038725.6

    申请日:

    2004.04.02

    公开号:

    CN1534172A

    公开日:

    2004.10.06

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):F01N 3/023申请日:20040402授权公告日:20071219终止日期:20150402|||授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: F01N3/021; F01N3/023; F01N11/00 主分类号: F01N3/021; F01N3/023; F01N11/00
    申请人: 日产自动车株式会社;
    发明人: 古贺俊雄; 川岛纯一; 筒本直哉; 大竹真; 近藤光德; 井上尊雄
    地址: 日本神奈川县
    优先权: 2003.04.02 JP 099207/2003
    专利代理机构: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 代理人: 冯赓宣
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200410038725.6

    授权公告号:

    |||100356039||||||

    法律状态公告日:

    2016.05.25|||2007.12.19|||2004.12.22|||2004.10.06

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    在过滤器(41)的在先再生处理期间,控制器(31)确定该在先再生处理是否被中断,或者该在先再生处理是否没有中断地被完成。在过滤器(41)的在先再生处理中,在该在先再生处理没有中断地被完成之后的运行期间,过滤器(41)中捕获的柴油机微粒物质的量,以过滤器(41)中的压力损失为基础计算,但是,在过滤器(41)的在先再生处理中,在该在先再生处理被中断之后的运行期间,过滤器(41)中捕获的柴油机微粒物质的量以排出的柴油机微粒物质的量为基础计算。

    权利要求书

    1: 一种柴油机(1)的排气处理装置,包括: 过滤器(41),该过滤器设置在柴油机(1)的排气通道(2)中,捕获排气中的柴 油机微粒物质(DPM);和 控制器(31),该控制器被配置成: 在过滤器(41)的在先再生处理期间,确定该在先再生处理是否被中断,或 者该在先再生处理是否没有中断地被完成;和 在过滤器(41)的在先再生处理中,在该在先再生处理没有中断地被完成之 后的运行期间,以过滤器(41)的压力损失为基础估算过滤器(41)中捕获的柴油机 微粒物质的量,并在过滤器(41)的在先再生处理过程中,在该在先再生处理被中 断之后的运行期间,以排出的柴油机微粒物质的量为基础估算过滤器(41)中捕获 的柴油机微粒物质的量。
    2: 如权利要求1所述的排气处理装置,其中,控制器(31)进一步被配置成: 以所估算的捕获的柴油机微粒物质的量为基础确定是否已经达到过滤器 (41)的再生正时;和 当确定已经达到过滤器(41)的再生正时时,执行过滤器(41)的再生处理。
    3: 如权利要求2所述的排气处理装置,其中,控制器(31)进一步被配置成 执行完全再生处理,该完全再生处理是过滤器(41)中捕获的柴油机微粒物质被完 全燃烧的再生处理。
    4: 如权利要求2所述的排气处理装置,其中,由控制器(31)执行的过滤器 再生处理包括: 完全再生处理,其中过滤器(41)中捕获的柴油机微粒物质被完全燃烧;和 平衡点再生处理,其中流入过滤器(41)中的柴油机微粒物质的量和在过滤 器(41)中燃烧的柴油机微粒物质的量相互平衡,使得过滤器(41)中捕获的柴油机 微粒物质的量保持在一个恒定水平。
    5: 如权利要求4所述的排气处理装置,其中控制器(31)进一步被配置成: 记录表示过滤器(41)的再生处理已经被中断的信息和表示过滤器(41)的再 生处理没有中断地被完成的信息;和 在过滤器(41)的在先再生处理期间,当由记录的信息确定过滤器(41)的再生 处理是被中断还是过滤器(41)的再生处理没有中断地被完成时,如果平衡点再生 处理已经被中断,那么避免记录表示过滤器(41)的再生处理已经被中断的信息。
    6: 如权利要求5所述的排气处理装置,其中控制器(31)进一步被配置成: 当过滤器(41)的在先再生处理是平衡点再生处理时,确定该在先再生处理 之前的再生处理是否是完全再生处理; 当该在先再生处理之前的再生处理是完全再生处理时,由记录的信息确定 在在先再生处理之前的完全再生处理期间,该在先的再生处理之前的再生处理 是被中断还是该在先再生处理之前的完全再生处理没有中断地被完成;和 在该在先平衡点再生处理之前的完全再生处理中,当该在先平衡点再生处 理之前的完全再生处理没有中断地被完成时,在该在先平衡点再生处理之后的 运行期间,以检测的过滤器(41)的压力损失为基础估算过滤器(41)中捕获的柴油 机微粒物质的量,并且在该在先平衡点再生处理之前的完全再生处理过程中, 当该在先平衡点再生处理之前的完全再生处理被中断时,在该在先平衡点再生 处理之后的运行期间,以排出的柴油机微粒物质的量为基础估算过滤器(41)中捕 获的柴油机微粒物质的量。
    7: 一种用于柴油机(1)的排气处理方法,该柴油机(1)在排气通道(2)中包括 一个过滤器(41),该过滤器(41)捕获在排气中的柴油机微粒物质(DPM),该方法 包括: 在过滤器(41)的在先再生处理期间,确定该在先的再生处理是被中断还是 该在先再生处理没有中断地被完成;和 在过滤器(41)的在先再生处理中,在该在先再生处理没有中断地被完成之 后的运行期间,以过滤器(41)中的压力损失为基础估算过滤器(41)中捕获的柴油 机微粒物质的量,并且在过滤器(41)的在先的再生处理中,在该在先再生处理被 中断之后的运行期间,以排出的柴油机微粒物质的量为基础估算过滤器(41)中捕 获的柴油机微粒物质的量。
    8: 如权利要求7所述的方法,进一步包括: 以估算的捕获的柴油机微粒物质的量为基础,确定是否已经达到过滤器(41) 的再生正时;和 当确定已经达到过滤器(41)的再生正时时,执行过滤器(41)的再生处理。
    9: 一种柴油机(1)的排气处理装置,包括: 一个过滤器(41),该过滤器设置在柴油机(1)的排气通道(2)中,用于捕获排 气中的柴油机微粒物质(DPM); 一个装置,在过滤器(41)的在先再生处理期间,该装置用于确定该在先再 生处理是被中断还是该在先再生处理没有中断地被完成;和 一个装置,在过滤器(41)的在先再生处理中,在该在先再生处理没有中断 地被完成之后的运行期间,该装置用于以过滤器(41)中的压力损失为基础估算过 滤器(41)中捕获的柴油机微粒物质的量,并且在过滤器(41)的在先再生处理中, 该在先再生处理被中断之后的运行期间,该装置用于以排出的柴油机微粒物质 的量为基础估算过滤器(41)中捕获的柴油机微粒物质的量。

    说明书


    用于柴油机的排气处理装置和方法

        【技术领域】

        本发明涉及柴油机中的排气净化。

        背景技术

        在2001年由日本专利局公布的JP2001-280118A中,为了处理从柴油机中排出的柴油机微粒物质(DPM),一个用于捕获DPM的过滤器被放置于排气通道中,当一预定量的DPM已经在过滤器中聚积时,会使过滤器的温度升高,以致于在过滤器中捕获的DPM燃烧(过滤器再生处理)。

        【发明内容】

        为了燃烧过滤器中捕获的DPM,过滤器的温度必须升到高温。例如,DPM在大约350℃开始燃烧,并在650℃或更高温度剧烈燃烧。在车辆高速运行时,能够达到用于过滤器再生所需的温度,并且不需要应用升温方法过滤器就可以再生(自然再生),但是在车辆低速运行时,不能达到这个温度。因此,在自然不可能发生的某一区域中,要用升温方法来升高排气温度。

        但是,运行状态并不是总适合于获得用于过滤器再生所需的温度,因此当再生处理已经开始后,运行状态从车辆高速状态剧变到车辆低速状态时,过滤器的再生被中断,在过滤器中留下未燃烧的DPM。这是由于,在一种运行状态中,例如车辆低速状态下,其中排气温度较低,甚至当应用了升温方法时,过滤器温度仍然不能升高到用于过滤器再生所需地温度,因此DPM不能连续地燃烧。

        图2A和图2B示出了过滤器内DPM的分布。如图2B所示,当过滤器的再生处理被中断时,DPM不均匀地分布。这是由于,在一个以圆筒状形成并在轴心位置与排气通道(该排气通道比过滤器的外圆周窄小)相连接的过滤器中,在径向方向出现一个宽的温度分布,由此,在轴心位置温度最高,向外圆周方向逐渐降低,因此未燃烧的DPM量沿过滤器的外圆周方向增加。另一方面,当完全再生处理(其中过滤器中捕获的DPM被完全燃烧)没有中断地执行时,DPM被燃烧,并且均匀地消散,直到过滤器的外圆周,如图2A所示,因此DPM不会不均匀地分布。

        还存在其它的装置,其中,在常规运行期间过滤器中的压力损失ΔP被检测,并通过将检测到的过滤器压力损失与一个阈值相比校,确定是否已经达到过滤器再生正时。当过滤器中捕获的DPM量增加时,用于燃烧这些DPM所需的过滤器温度升高(见图3),因此过滤器中捕获的DPM的一个临界质量由过滤器所允许的最高温度确定,该阈值被确定为当捕获的DPM量达到该临界质量时的压力损失。

        但是,根据这种确定方法,当由于如前所述的再生处理中的中断,而使DPM不均匀地分布时,在常规运行期间捕获的DPM量估算值比实际量低,因此当捕获的DPM已经超过临界质量时,才确定已经达到再生正时。因此,再生处理开始,过滤器温度升高到超过过滤器所允许的最高温度,导致对过滤器的寿命可能的损害。

        参照图4对此进一步描述,图4示出了过滤器中捕获的DPM量与压力损失之间关系的特征。如实线示出的,在过滤器在先的完全再生处理不被中断地完成之的,在常规运行期间,DPM逐渐被捕获。因此在常规运行期间,一个时间点被确定为过滤器的再生正时,在该时间点时,与捕获的DPM的临界质量相对应的过滤器压力损失ΔP达到阈值SL。但是,在在先的完全再生处理中断之后,在常规运行期间,过滤器内的DPM的不均匀分布会导致捕获的DPM的特征从实线移动到虚线。在这种情况下,如果在过滤器的压力损失ΔP达到阈值SL之后才执行过滤器再生,那么捕获一个从虚线到实线的量X被过量,在过滤器再生处理期间,过滤器的温度相应地过度上升。

        因此,本发明的一个目的是保证,在正常操作期间,捕获的DPM的量的计算精确度,不会在在先的过滤器再生处理中断之后恶化,因此保证在当前的过滤器再生处理期间,过滤器的温度不会超过所允许的最高温度。

        为了达到上述目的,本发明提供了一种柴油机的排气处理装置,包括在柴油机排气通道中设置一个过滤器,该过滤器捕获排气中的DPM;和一个控制器,该控制器被配置成便于在过滤器在先的再生处理期间,确定在先的再生处理是被中断还是在先的再生处理没有中断地被完成;并且在过滤器在先的再生处理中,在先的再生处理没有中断地被完成之后的运行期间,以过滤器中的压力损失为基础估算过滤器中捕获的DPM量,在过滤器的在先的再生处理过程中,在先的再生处理中断之后的运行期间,以排出的DPM量为基础估算过滤器中捕获的DPM量。

        根据本发明的一个方面,本发明提供了一种用于柴油机的排气处理的方法,该方法包括在排气通道中设置一个过滤器,该过滤器捕获排气中的DPM,包括在过滤器在先的再生处理期间,确定在先的再生处理是被中断还是在先的再生处理没有中断地被完成;并且在过滤器在先的再生处理中,在先的再生处理没有中断地被完成之后的运行期间,以过滤器中的压力损失为基础估算过滤器中捕获的DPM量,在过滤器的在先的再生处理过程中,在先的再生处理被中断之后的运行期间,以被排出的DPM量为基础估算过滤器中捕获的DPM量。

        本发明的细节以及其它特征和优点在说明书的余下部分阐述,并在附图中示出。

        【附图说明】

        图1是根据本发明包括排气处理装置的柴油机的示意图。

        图2A和图2B示出了过滤器中的柴油机微粒物质分布,其中图2A展现了完全再生后的柴油机微粒物质分布,图2B示出了被中断再生后柴油机微粒物质分布。

        图3是一张示出了捕获的柴油机微粒物质的量和滤床温度之间关系的特性曲线图。

        图4是一张示出了过滤器中的压力损失和捕获的柴油机微粒物质的量之间关系的特性曲线图。

        图5A是由一台发动机控制器执行的操作流程框图。

        图5B是由这台发动机控制器执行的操作流程框图。

        图6是捕获的柴油机微粒物质的量与过滤器压力损失之间关系的特性曲线图。

        图7是每一预定时间周期内柴油机微粒物质排放量与发动机转速和燃料喷射量之间关系的特性曲线图。

        图8是一张运行区域图。

        图9是柴油机微粒物质再生速度与排气流量和排气温度之间关系的特性曲线图。

        【具体实施方式】

        参照附图图1,柴油机1包括一个排气再循环(EGR)膜片阀6,该阀设置于EGR通道4中,该通道4将排气通道2和进气通道3的收集器3a连接,该阀6依照从压力控制阀(附图中未示出)产生的控制压力移动。压力控制阀由一个从发动机控制器31发出的工作(duty)控制信号驱动,因此获得一个与运行状态一致的预定EGR速度。

        柴油机1包括一个共轨燃料喷射装置10。燃料喷射装置10主要由燃料箱(图中未示出)、供给泵14、共轨(蓄压腔)16和设置在每个气缸中的喷嘴17组成。由供给泵14加压的燃料首先在蓄压腔16中聚积,然后将蓄压腔16中的高压燃料分配给每个气缸中的喷嘴17。

        喷嘴17(燃料喷射阀)由针阀、喷嘴腔、通向喷嘴腔的燃料供给通道、支承件(retainer)、液压活塞和复位弹簧等组成。在燃料供给通道上的某一点,设置一个三通阀(电磁阀)与液压活塞相连,该阀在图中未示出。当三通阀关闭时,针阀处于落座状态,但当三通阀导通时,针阀上升从而燃料从喷嘴顶端的喷射孔被喷出?;痪浠八?,燃料喷射开始正时根据三通阀从关闭变到导通的正时进行调整,而燃料喷射量根据导通时间长度被调整。如果蓄压腔16中的压力恒定,那么燃料喷射量随着导通时间延长而增加。

        一个可调流量(capacity)涡轮增压器21设置在EGR通道4开口部分的排气通道2的下游。在可调流量涡轮增压器21中,涡轮22同轴连接在压缩机23上,该涡轮22将排气的热能转换成转动能,该压缩机23压缩进气空气。一个由致动器25驱动的可调喷嘴24设置在涡轮22的涡卷入口处被提供。为了在低速旋转区域获得预定增压,可调喷嘴24由发动机控制器31控制到一个喷嘴开度(倾斜状态),该喷嘴开度在低速旋转侧提高流入涡轮22的排气流速,并且可调喷嘴由发动机控制器31控制到一个喷嘴开度(完全张开状态),该喷嘴开度使得排气在高速旋转侧没有任何阻力地导入涡轮22。

        致动器25由膜片致动器26和压力控制阀27组成,该膜片致动器26根据控制压力驱动该可调喷嘴24运动,该压力控制阀27调节膜片致动器26的压力控制。产生一个工作控制信号使可调喷嘴24的开度调节到一个目标喷嘴开度,并且将该工作控制信号输送给压力控制阀27。

        由致动器43驱动的进气节流阀42设置在收集器3a的入口处。该致动器43由膜片致动器44和压力控制阀45组成,该膜片致动器44根据控制压力变化驱动进气节流阀42运动,该压力控制阀45调节膜片致动器44的控制压力。产生一个工作控制信号来关闭进气节流阀42到一个目标开度,并且将该工作控制信号输送给该压力控制阀45。

        将从加速器降低量传感器32、检测发动机转速和曲轴转角的传感器33、水温传感器34和空气流量计35发出的信号输入到发动机控制器31中。以这些信号为基础,发动机控制器31以协调方式执行EGR控制和增压控制,以获得一个目标EGR率和一个目标增压。

        过滤器41安装在排气通道2中,该过滤器41捕获包含在排气中的DPM。当在过滤器41中捕获的DPM量达到一个预定值时,排气温度升高,使得通过燃烧除去过滤器41中捕获的DPM。

        为了检测在过滤器41中的压力损失(过滤器41的上游气流和下游气流的压差),一个压差传感器36安装在压差检测通道40中,该通道40为过滤器41的旁路。

        由压差传感器36检测到的过滤器41中的压力损失ΔP、温度传感器37检测到的过滤器入口温度T1和温度传感器38检测到的过滤器出口温度T2一起被传送到发动机控制器31中。发动机控制器31由一个或多个微处理器、存储器和一个输入/输出接口等构成。根据传送的信息发动机控制器31执行完全再生处理,该完全再生处理是这样一种再生处理,其中过滤器41中捕获的DPM量被完全燃烧。

        基本上,在常规运行期间,发动机控制器31通过将由检测器36检测到的过滤器41中的压力损失ΔP和一个阈值作比较,从而确定是否达到过滤器41的再生正时。如图3所示,当过滤器41中捕获的DPM量增加时,燃烧DPM的过滤器温度升高,因此,过滤器41中捕获的DPM量的一个临界质量可以由过滤器41所允许的最高温度确定。将捕获的DPM量处于临界质量时的压力损失确定为阈值(见图4)。

        为了通过燃烧除去过滤器41中捕获的DPM,过滤器41必须被升高到高温。例如,DPM在约350℃开始燃烧,在650℃或更高温度剧烈燃烧。在车辆高速行驶时,能够达到过滤器41完全再生处理所需的温度,并且过滤器41不需要应用升温方法就可以被再生(自然再生),但是车辆低速行驶时,不能达到这个温度。因此,在自然再生不可能发生的某一区域中,要用升温方法来升高排气温度。

        但是,在某些情形下完全再生处理被中断,例如当完全再生处理已经开始后,运行状态从车辆高速状态剧变到车辆低速状态时,在过滤器41内留下未燃烧的DPM。这时未燃烧的状态称为不均匀的DPM分布(见图2B)。这是由于,在某一运行状态中,例如在车辆低速状态下,排气温度较低,甚至当应用了升温方法时,过滤器温度仍然不能升高到过滤器41完全再生处理所需的温度。因此DPM不能连续不断地燃烧。

        在不均匀的DPM分布之后的常规运行期间,该不均匀的DPM分布是由于在先的完全再生处理中的中断造成的,估算出捕获的DPM量低于实际的量,因此当捕获的DPM量已经超过临界质量时,才被确定为已经达到再生正时。此时当前的完全再生处理开始,过滤器41的温度升高到高于所允许的最高温度,从而可能导致对过滤器41的寿命的损害。

        因此,在这个实施方案中:

        (1)确定在过滤器41在先的完全再生处理期间,该在先的完全再生处理是被中断还是该在先的完全再生处理没有中断地被完成;

        (2)在一确定的结果(该结果表明在该在先的再生处理中,在先的再生处理是没有中断地完成的)之后的常规运行期间,过滤器41中捕获的DPM量以压力损失ΔP为基础进行估算,而在确定的结果(该结果表明在该在先的再生处理中,该在先的再生处理被中断)之后的常规运行期间,过滤器41中捕获的DPM量以排气中排出的DPM量为基础进行计算;和

        (3)在在先的完全再生处理之后的常规运行期间,以所估算的捕获的DPM量为基础,确定是否已经达到过滤器41的再生正时。

        这些由发动机控制器31执行的控制操作的内容将在下面参照操作程序框图详细描述。

        图5A和图5B是由发动机控制器31执行的操作流程。这些流程按时间顺序表示出来,并且不按固定周期执行。

        发动机控制器31的处理被分为图5A所示的常规运行处理和图5B所示的过滤器41的再生处理。进一步地,过滤器41的再生处理分为完全再生处理(图5B中的步骤S8-S32)和平衡点再生处理(图5B中的步骤S21-S32),该完全再生处理是将过滤器41中捕获的DPM量完全烧掉的再生处理,该平衡点再生处理是这样一种再生处理,其中进入过滤器41中的DPM量和在过滤器41中燃烧的DPM量相平衡,从而过滤器41中捕获的DPM量保持在一个恒定水平。

        首先,描述常规运行期间的处理。在柴油机1的操作开始时的步骤S1中,中断标记F被设为初始值“0”,然后在步骤S2中,检测该中断标记F。当中断标记处于“0”时,这表明或者(i)在先的再生处理是完全再生处理,并且该完全再生处理没有中断地被完成,或者(ii)平衡点再生处理作为在先的再生处理被执行。另一方面,如果中断标记F处于“1”,这表明或者(iii)在先的再生处理是完全再生处理,并且该完全再生处理中断了,或者(iv)在该在先的再生处理之前的再生处理是中断了的完全再生处理,并且平衡点再生处理作为在先的再生处理被执行。

        当中断标记F处于“0”时,操作前进到步骤S3,此处在过滤器41中捕获的DPM量PMα以传感器36检测到的过滤器41中的压力损失ΔP为基础进行计算(估算)。例如,捕获的DPM量PMα通过参考图6所示的曲线图确定。

        另一方面,当中断标记F处于“1”时,操作前进到步骤S4和S5,此处一种不是以-基于过滤器41的压力损失ΔP的方法,被用来计算(估算)捕获的DPM量。这是因为,当中断标记处于“1”时,如果以过滤器41的压力损失ΔP为基础计算捕获的DPM量,那么计算精确度下降。有各种公知的不以过滤器41的压力损失ΔP为基础的计算方法,并且可以使用这些公知的方法。作为一个简单的实例,在步骤S4中图7所示的曲线以柴油机转速Ne和燃料喷射量Qf为基础来确定,从而确定每个预定时间周期内排出的DPM量ΔPM,据此该值用于由下列公式(1)计算常规运行期间排出的DPM量PMe:

        PMe=PMe(在先的)+ΔPM×T?????????????????????????...(1)

        其中:PMe(在先的)是在先的PMe的值;和

        ??????T是计算周期。

        公示(1)用于计算在常规运行期间每个预定时间周期内排出的DPM量ΔPM。当常规运行周期增长时,常规运行期间排出的DPM量PMe升高。

        在步骤S5中,过滤器41中捕获的DPM量PMα根据下列公示(2)计算:

        PMα=PMe+PMβ???????????????????????????????????...(2)

        其中PMβ是过滤器41中残留的DPM量。

        在公式(2)中在过滤器41中加入残留的DPM量PMβ的原因如下。当中断标记F处于“1”时,操作前进到步骤S4和S5。如前所述,当中断标记处于“1”时,它表示或者(iii)在先的再生处理是完全再生处理,并且该完全再生处理中断了,或者(iv)在先的再生处理之前的再生处理是中断了的完全再生处理,并且平衡点再生处理作为在先的再生处理执行。因此在这些情况下,DPM仍然保留在过滤器41中。

        在步骤S6中,捕获的DPM量PMα与一预定值PMx比较,该预定值PMx作为一个用作确定再生正时的参考值。如果捕获的DPM量PMα小于预定值PMx,则还没有达到过滤器41的再生正时,因此操作返回到步骤S2,继续正常的运行。

        如果捕获的DPM量PMα等于或超过预定值PMx,则确定已经达到过滤器41的再生正时,操作从步骤S6前进至图5B中的步骤S7。

        在步骤S7中,检测柴油机1的运行状态是否处于图8所示的完全再生区域(CRR)。为了通过燃烧除去过滤器41中捕获的DPM,过滤器41的温度必须升高到高温(例如大约350℃开始DPM的燃烧,并且至少在650℃剧烈燃烧),因此CRR是这样一个区域,在该区域中,达到过滤器41再生所需的温度,这样过滤器41中捕获的DPM可以被完全燃烧。CRR包括两个区域,一个区域中不需要应用升温方法即能够达到用于过滤器41再生所需的温度(自然再生区域),另一个区域中不用升温方法不能达到过滤器41再生所需的温度。一些众所周知的方法可以用作升温方法,例如通过使主燃烧正时延迟或进行预喷射来升温。

        平衡点再生区域(BPRR)是这样一个区域,在该区域中排气中包含的DPM能够这样燃烧,以致于即使应用了升温方法还不能达到过滤器41再生所需的温度时,过滤器41中捕获的DPM量既不会增加也不会降低,换句话说,是这样一个区域,在该区域中,在流入过滤器41中的DPM量和燃烧的DPM量之间达到了平衡。实际上,当接近怠速时,排气温度变得太低,以至于存在一个不可能再生的区域,在该区域中甚至平衡点再生处理不能执行。

        当运行状态处于CRR时,操作前进至图5B中步骤S8-S20所示的完全再生处理,当运行状态处于平衡点再生区域时,操作前进至图5B中步骤S21-S32所示的平衡点再生处理。

        首先,描述完全再生处理。在步骤S8中,开始完全再生处理。在这个操作开始的正时处,计时器被激活。计时器用于测量再生处理周期。

        在步骤S9中,计时器的值TM与一预定值TM1相比较。该预定值TM1被预先设定为一个时间,在该时间过滤器41的再生结束。如果计时器的值TM等于或超过预定值TM1,则在步骤S10中确定过滤器41中捕获的DPM被完全燃烧,因此在步骤S11,S12和S13中,中断标记F被设为“0”,在过滤器41中残留的DPM量PMβ被设为零,并且操作返回到常规运行期间的操作,或者换句话说返回到图5A所示的步骤S2中。

        另一方面,在计时器的值TM达到预定值TM1之前,如果运行状态从CRR转变到不可能再生区域,计时器的值TM的测量被暂停。这时,计时器的值TM小于预定值TM1,因此操作前进至步骤S14,在此处确定再生处理已经被中断。然后在步骤S15中检测中断标记F。如果中断标记F此时处于“0”,那么或者(i)在先的再生处理是完全再生处理,并且该完全再生处理没有中断地被完成,或者(ii)平衡点再生处理作为在先的再生处理被执行。

        在(i)的情况下,在先的完全再生处理之后没有DPM留在过滤器41中。过滤器41中任何残留的DPM都是由于当前的完全再生处理的中断造成的。因此,此时在当前的完全再生处理中只有由于中断造成的残留DPM保留在过滤器41中。因此当F处于“0”时,操作前进至步骤S16,在此处以过滤器41的压力损失ΔP为基础计算过滤器41中残留的DPM量PMβ。

        在(ii)的情况下,在先的平衡点再生处理之后,DPM保留在过滤器41中,并且由于当前的完全再生处理中的中断保留在过滤器41中的DPM加在其上。但是应当指出,在平衡点再生处理中的中断不会导致DPM不均匀地分布。因此,操作同样前进至步骤S16,在此处以过滤器41的压力损失ΔP为基础计算过滤器41中残留的DPM量PMβ。图6中所示的曲线图可用于计算这些残留的DPM量PMβ。

        另一方面,如果中断标记F处于“1”,这表明或者(iii)在先的再生处理是完全再生处理,并且该完全再生处理中断了,或者(iv)在先的再生处理之前的再生处理是中断了的完全再生处理,并且平衡点再生处理作为在先的再生处理被执行。

        在(iii)的情况下,作为在先的完全再生处理中断的结果,DPM保留在过滤器41中。如果当前的完全再生处理也被中断,那么由于当前的完全再生处理中的中断产生的残留DPM量,被附加到因在先的完全再生处理中断而产生的残留DPM中。更进一步地,在这种情况下,在两种完全再生处理中断之后情况下,DPM都保持一种不均匀分布的状态,因此DPM的两种不均匀分布重叠。因此,在过滤器41中残留DPM量不能以压力损失ΔP为基础计算。

        同样地在(iv)的情况下,作为在先的平衡点再生处理之前完全再生处理中断的结果,DPM保留在过滤器41中,并且这些残留的DPM没有被在先的平衡点再生处理除去。如果当前的完全再生处理也被中断,由当前的完全再生处理中断产生的残留DPM量,被附加到因在先的平衡点再生处理之前的完全再生处理中断而产生的残留DPM中。更进一步地,在这种情况下,在两种情况下完全再生处理中的中断之后,DPM保持一种不均匀分布的状态,因此DPM的两种不均匀分布重叠。因此,在过滤器41中的残留DPM量不能以压力损失ΔP为基础计算。

        因此,此时操作前进至步骤S17和S18,在此处利用一种方法计算残留的DPM量,该方法不是以压力损失ΔP为基础的方法。更特别的是,在步骤S17中,以过滤器41中捕获的DPM的再生速度为基础计算残留的DPM量PMβ。例如,通过参考图9中所示的曲线图,由排气流量Qexh和排气温度Texh(过滤器入口温度T1)来确定DPM再生速度,并且得到的值与再生处理周期(计时器的值TM)相乘,直到再生处理中断?;痪浠八?,直到再生处理中断,再生的DPM量PMr根据下列公式(3)计算:

        PMr=DPM再生速度×计时器的值?????????????????...(3)

        排气流量Qexh通过参考预定曲线图由柴油机转速和燃料喷射量确定。

        在步骤S17中,残留DPM量PMβ由捕获的DPM量PMα减去直到再生处理中断所再生的DPM量PMr算出(在图5A中的步骤S3、S4或S5中计算)。

        在步骤S19中,中断标记F被设为“1”以表明完全再生处理已被中断,然后操作前进至步骤S20,在此处执行被中断的再生处理之后的再生处理。再生处理根据运行状态分为三类。如果在完全再生处理中断后,运行状态直接变化到CRR,为了重复完全再生处理,操作前进至图5B中的步骤S8。如果在完全再生处理中断后,运行状态直接变化到平衡点再生处理区域,则为了执行平衡点再生处理,操作前进至图5B中的步骤S21。如果在完全再生处理中断后,运行状态保持在不可能再生区域,为了执行常规运行操作,操作前进至图5A中的步骤S2。

        接下来,描述平衡点再生处理。这种处理基本上与完全再生处理相同。在步骤S21中,平衡点再生处理开始。在这个处理开始正时处,一个计时器被激活。计时器用于测量平衡点再生处理周期。

        在步骤S22中,计时器的值TM与一预定值TM1相比较,该预定值TM1表示过滤器41的再生结束的时间。如果计时器的值等于或超过预定值TM1,那么操作前进至步骤S23,在此处确定过滤器41中捕获的DPM已经被完全燃烧。因此在步骤S24、S25和S26中,中断标记F被设为“0”,过滤器41中残留的DPM量PMβ被设为零,并且操作返回至常规运行期间的操作,或者换句话说,返回到图5A中的步骤S2。

        只要运行状态保持在平衡点再生区域,完全再生处理不能完成。但是考虑到平衡点再生处理开始后,运行状态可能直接变化到CRR这样一个事实,从而设有步骤S23至S26的操作。

        另一方面,如果在计时器的值TM达到预定值TM1之前,运行状态从平衡点再生区域转变到不可能再生区域,那么计时器的值TM的测量被暂停。此时,计时器的值TM小于预定值TM1,因此,操作前进至步骤S27,在此处确定平衡点再生处理已经被中断。然后在步骤S28中检测中断标记F。如果中断标记F处于“0”,这表明或者(i’)在先的再生处理是完全再生处理,并且该完全再生处理没有中断地被完成,或者(ii’)在先的再生处理之前的再生处理是完全再生处理,该完全再生处理没有中断地被完成,并且平衡点再生处理作为在先的再生处理被执行。

        在(i’)的情况下,在先的完全再生处理之后没有DPM保留在过滤器41中。在过滤器41中任何残留的DPM都是由于当前的平衡点再生处理的中断造成的。因此,此时只有由于当前的平衡点再生处理的中断造成的残留DPM保留在过滤器41中。在平衡点再生处理中断不会导致DPM的不均匀分布。因此当中断标记处于“0”时,操作前进至步骤S29,在此处以过滤器41的压力损失ΔP为基础计算过滤器41中残留DPM量PMβ。在(ii’)的情况下,在先的平衡点再生处理之前的完全再生处理之后,没有DPM保留在过滤器41中。但是,在先的平衡点再生处理之后,DPM保留在过滤器41中,并且作为当前的平衡点再生处理中断的结果,DPM也保留在过滤器41中。甚至当平衡点再生处理被连续中断两次,DPM也不会不均匀分布。因此这时操作相同地前进至步骤S29,在此处,以过滤器41的压力损失ΔP为基础计算过滤器41中的残留的DPM量PMβ。图6中所示的曲线图用于计算了些残留DPM量PMβ。

        另一方面,如果中断标记处于“1”,这表明或者(iii’)在先的再生处理是完全再生处理,并且该完全再生处理被中断,或者(iv’)在先的再生处理之前的操作为被中断的完全再生处理,并且平衡点再生处理作为在先的再生处理被执行。

        在(iii’)的情况下,作为在先的完全再生处理中断的结果,DPM保留在过滤器41中。如果当前的平衡点再生处理也被中断,那么由于当前的平衡点再生处理的中断导致的残留DPM量将附加到由于在先的完全再生处理中断而产生的残留DPM中。更进一步地,在这种情况下,在先的完全再生处理之后,DPM保持不均匀分布状态。因此,过滤器41中残留的DPM量不能以压力损失ΔP为基础计算。

        相同地在(iv’)的情况下,作为在先的再生处理之前的完全再生处理中断的结果,DPM保留在过滤器41中,并且该残留的DPM没有被在先的平衡点再生处理除去。如果当前的平衡点再生处理也被中断,那么由于当前的平衡点再生处理中断导致的残留的DPM量将附加到因在先的平衡点再生处理之前的完全再生处理的中断而产生的残留DPM中去。更进一步地,在这种情况下,由于在先的平衡点再生处理之前的完全再生处理中断导致DPM保持不均匀分布状态。因此,过滤器41中残留的DPM量不能以压力损失ΔP为基础计算。

        因此,此时操作前进至步骤S30和S31,在此处利用一种方法计算残留的DPM量,该方法不是以压力损失ΔP为基础的方法。更特别的是,在步骤S30中,以过滤器41中捕获的DPM的再生速度为基础计算残留的DPM量PMr。例如,通过参考具有在图9中所示内容的曲线图,由排气流量Qexh和排气温度Texh(=过滤器入口温度T1)来确定DPM再生速度,并且得到的值与再生处理周期(计时器的值TM)相乘,直到再生处理中的中断?;痪浠八?,直到再生处理中断,再生的DPM量PMr根据上述公式(3)计算。

        在步骤S31中,残留DPM量PMβ由捕获的DPM量PMα减去直到再生处理中断所再生的DPM量PMr得出(在图5A中的步骤S3、S4或S5中计算)。

        在这种情况下,平衡点再生处理被执行,因此在步骤S30中计算的再生的DPM量PMr基本上为零。因此,在步骤S31中计算的残留的DPM量PMβ基本上等于在平衡点再生处理开始时捕获的DPM量PMα。虽然如此,通过执行步骤S28-S31的操作来计算残留的DPM量,残留的DPM量的计算精确度可以得到提高。

        在步骤S32中,执行被中断的再生处理之后的再生处理。再生处理根据此时的运行状态被分为三类。如果在平衡点再生处理中断之后,运行状态直接变化到CRR,那么为了执行完全再生处理,操作前进至图5B中的步骤S8。如果在平衡点再生处理中断之后,运行状态直接返回到平衡点再生区域,那么为了重复平衡点再生处理,操作前进至图5B中的步骤S21。如果在平衡点再生处理中断之后,运行状态直接保持在不可能再生区域,那么为了执行常规运行操作,操作前进至图5A中的步骤S2。

        因此,平衡点再生处理基本上与完全再生处理相同。但是在平衡点再生处理中,没有一个步骤与完全再生处理期间的步骤S19相对应?;痪浠八?,当平衡点再生处理被中断时,中断标记F不是被设为“1”。这样的原因如下。众所周知,在完全再生处理中断之后,过滤器41中DPM的不均匀分布是由于过滤器41的轴心与外部圆周之间巨大的温度差异造成的。但是在平衡点再生处理期间,过滤器41中捕获的DPM不是剧烈燃烧,因此在过滤器41的轴心和外部圆周之间没有巨大的温度差异。因此,没有出现在过滤器41内DPM的不均匀分布。因此在平衡点再生处理中断之后,不将中断标记F设为“1”的原因就是,作为中断的结果,不会出现过滤器41内DPM的不均匀分布。

        现在将描写这个具体实施方案的效果。

        当过滤器41在先的再生处理是完全再生处理,并且在先的完全再生处理开始后运行状态转变至不可能再生区域使得在先的完全再生处理被中断时,出现过滤器41内DPM的不均匀分布。如果过滤器41中捕获的DPM量PMα以过滤器41的压力损失ΔP为基础计算(估算),该压力损失ΔP由传感器36检测,在先的完全再生处理中断之后的常规运行期间,捕获的DPM量的计算值比实际量低,因此再生正时的确定被延迟。因此,当捕获的DPM量已经超过它的临界质量后才执行再生处理,导致在当前的完全再生处理期间过滤器的温度升高到超出其所允许的最高温度,并导致对过滤器41的寿命可能的损害。

        在这个实施方案中,过滤器41中捕获的DPM量以排出的DPM量为基础计算(估算),而不是以过滤器41中的压力损失ΔP为基础计算(图5A中的步骤S2、S4和S5),因此在先的完全再生处理中断之后的常规运行期间,捕获的DPM量的计算精确度比过滤器41中捕获的DPM量以压力损失ΔP为基础计算的情况要高。因此,过滤器41的再生正时的确定没有被延迟,并且能够防止过滤器41的温度升高到超出所允许的最高温度。

        其间,当在常规运行期间,根据排出的DPM量计算过滤器中捕获的DPM量PMα时,过滤器41的再生正时以计算出的捕获的DPM量PMα为基础确定,并且过滤器41的在先的完全再生处理没有中断的结束(图5A中的步骤S6和图5B中的步骤S7-S13),根据过滤器41的压力损失ΔP确定在之后的常规运行期间是否已经达到再生正时,该压力损失ΔP由传感器36检测(图5A中的步骤S2、S3和S6)。根据以压力损失ΔP为基础计算捕获的DPM量的方法,柴油机的反压力可以安全地防止超过一固定压力。

        因此根据这个实施方案,在当前的完全再生处理期间,甚至当过滤器41中的DPM因过滤器41的在先完全再生处理中断造成不均匀分布时,过滤器的温度可以防止超过所允许的最高温度,同时柴油机的背压能被安全地防止超过一固定压力。因此,过滤器41的寿命可以得到提高。

        还根据这个实施方案,当运行状态从CRR转变到平衡点再生区域,从而完全再生处理不能执行时,执行平衡点再生处理,用来防止DPM迅速地在过滤器41中被捕获达到一个临界质量。

        当完全再生处理中断时,由于过滤器41中大的温度分布的差异,造成DPM在整个过滤器41中不均匀分布,但是当平衡点再生处理中断时,过滤器41中的温度差异较小,DPM不会在整个过滤器41中不均匀分布。因此,如果当完全再生处理中断时,与当平衡点再生处理中断时类似,中断标记设为“1”(表明过滤器41的再生处理已经被中断的信息被存储起来),那么在之后的常规运行期间,再生正时不能够由过滤器的压力损失ΔP来确定,该压力损失ΔP由传感器36检测,即使实际上DPM不是不均匀分布。但是根据这个实施方案,当平衡点再生处理被中断时(图5B中的步骤S27-S32),中断标记F不设为“1”(表明过滤器41的再生处理已经被中断的信息没有被存储起来),因此在平衡点再生处理中断之后的常规运行期间,再生正时可以由过滤器41的压力损失ΔP确定,该压力损失ΔP由传感器36检测(图5A中的步骤S2和S3),这样的结果是,可以肯定地防止柴油机的背压等于或超过一固定值。

        进一步地,根据这个实施方案,当过滤器41的在先再生处理是平衡点再生处理时,确定这之前的再生处理是否是完全再生处理,当从确定结果得知在先的再生处理之前的再生处理是完全再生处理时,由中断标记F的值(信息储存装置的信息)确定在先的再生处理之前的完全再生处理是否被中断或没有中断地被完成。如果从判断结果确定在先的再生处理之前的完全再生处理没有中断地完成,那么在先的平衡点再生处理之后的常规运行期间,过滤器41中捕获的DPM量由过滤器41中的压力损失ΔP为基础计算(估算),该压力损失ΔP由传感器36检测,相反,如果确定在先的再生处理之前的完全再生处理被中断,那么在先的平衡点再生处理之后的常规运行期间,过滤器41中捕获的DPM量由排出的DPM量为基础计算(估算)。因此甚至在在先的平衡点再生处理之后的常规运行期间,捕获的DPM量仍能够以高的精确度计算出来。

        应当指出:在这个实施方案中,虽然过滤器的再生处理描述为包括完全再生处理和平衡点再生处理,但是平衡点再生处理可以不被提供。

        日本专利申请P2003-99207(2003年4月2日提交)的全部内容在此引用作为参考。

        尽管上述通过参考本发明的某一实施方案对本发明进行了描述,但是本发明不限于上面描述的实施方案。对于本领域的技术人员来说,根据以上的教导,可以对上面描述的实施方案作出各种修改和改进。本发明的范围以所附的权利要求为基准来确定。

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