专利名称：同时减少氮氧化合物－微粒的装置的再生控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及柴油发动机汽车的废气净化。更具体地说，本发明涉及一种控制同时减小氮氧化合物(NOX)-微粒装置再生(regeneration)的方法及装置，其中该同时减小氮氧化合物-微粒装置具有一稀薄氮氧化合物收集器(LNT)和一个催化剂微粒过滤器(CPF)。本申请要求于2005年12月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0120264的优先权和权益，在此结合其全部内容作为参考。
背景技术：
氮氧化合物和微粒是柴油发动机汽车的主要空气污染物。因此，柴油发动机有严格的排放标准。
已研究出了几种符合柴油发动机排放标准的技术。例如，可以延迟燃油喷射正时。另外，增加废气再循环(EGR)可以减少氮氧化合物排放。另外，改善柴油发动机的燃烧特性也可以减小微粒。
这种为了符合柴油发动机排放标准的技术被归类为一种发动机改进技术以及一种后处理技术。该减小柴油发动机主要废气的后处理技术的例子有(1)用于在微粒中净化高沸点碳氢化合物的氧化催化剂，(2)在过氧环境下分解或减少氮氧化合物的De NOX催化剂，及(3)过滤微粒的柴油微粒过滤器(DPF)。
在这种后处理技术中，还包括一种同时减少氮氧化合物-微粒装置，其具有一稀薄氮氧化合物收集器(LNT)和一催化剂微粒过滤器(CPF)。关于该同时减少氮氧化合物-微粒装置，一般认为稀薄氮氧化物收集器和柴油微粒过滤器的同时再生是不可能的。另外，稀薄氮氧化物收集器的再生需要在富集的空燃比范围内进行，因而稀薄氮氧化物收集器的再生会引起大量的微粒。
柴油微粒过滤器系统有一个优点就是可以充分收集微粒，从而可以显著减小微粒的排放。然而，通过后燃来进行所收集微粒的再生控制的装置和/或算法并没有进行充分研究。因此，在现有技术中柴油微粒过滤器的周期仍然是一个问题，因为在过滤器再生期间可能产生的过热会损坏柴油微粒过滤器。另外，在除去氮氧化合物的大规模增加废气再循环期间，会产生大量的微粒。因此，在这种情况下，柴油微粒过滤器的催化剂载体的微粒收集上限就会很容易达到饱和，而这在柴油微粒过滤器的主动再生期间也可能引起柴油微粒过滤器催化剂载体的损坏。
具体地，根据传统的再生技术，柴油微粒过滤器的内部温度通过发动机燃油后喷射来升高废气温度而被维持在550℃。另外，柴油微粒过滤器的再生是在一再生条件下进行的，该条件不依赖于所收集的微粒量。然而，当柴油微粒过滤器的内部温度不能严格控制在1000℃以下时，SiC载体就会被柴油微粒过滤器内部温度的突然升高所损坏。因此，常规下，即使SiC材料的过滤器具有10克/升的微粒收集能力，但是为了安全和使用寿命起见，柴油微粒过滤器再生还是在小于6克/升的条件下进行的。另外，柴油微粒过滤器的内部温度被控制为低于700℃。
然而，从这种缓和再生(mild regeneration)过程中，只能获得较低的柴油微粒过滤器的再生效率。另外，在这种情况下，柴油微粒过滤器的中心区域被集中再生，因此在边缘区域通常还会留有微粒。因此，在重复再生过程之后，留在柴油微粒过滤器边缘区域上的微粒会突然超过SiC的再生极限，并且在这种情况下无法控制的燃烧会使载体损坏。另外，通过增加柴油微粒过滤器内部温度可以提高柴油微粒过滤器再生效率并阻止燃油消耗率恶化。当后喷射燃油量增加或者调整喷射正时以增加柴油微粒过滤器内部温度时，设置在柴油微粒过滤器前面的稀薄氮氧化物收集器很容易变坏。
由于存在这种缺陷的可能性，即便催化剂微粒过滤器具有10克/升的微粒收集能力，但当收集的微粒量达到4-5克/升时就进行再生了，这等于收集能力的一半或者更少。因此，频繁执行再生，从而显著恶化了燃油消耗率。
上述背景技术部分公开的信息仅仅是用来帮助对本发明背景的理解，因此其可以包括那些不构成本领域普通技术人员所公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明力图提供一种控制同时减小氮氧化合物-微粒装置的再生的方法及装置，其中该同时减小氮氧化合物-微粒装置具有一稀薄氮氧化合物收集器和一个催化剂微粒过滤器，其可以通过根据收集的微粒量来实施不同的再生控制来提高再生效率，并防止催化剂微粒过滤器载体损坏和稀薄氮氧化物收集器恶化。
根据本发明的一个典型装置，是一种用于同时减少氮氧化合物-微粒装置的再生控制装置，该同时减少氮氧化合物-微粒的装置包括一用于除去发动机氮氧化合物的稀薄氮氧化合物收集器和一用于收集发动机微粒的催化剂微粒过滤器。
该同时减少氮氧化合物-微粒装置的典型再生控制装置包括一第一废气温度传感器，用来检测发动机废气的温度；一第二废气温度传感器，用来检测该同时减少氮氧化合物-微粒装置中稀薄氮氧化物收集器和催化剂微粒过滤器之间的废气温度；一催化剂微粒过滤器温度传感器，用来检测催化剂微粒过滤器的内部温度；一压差传感器，用来检测该同时减少氮氧化合物-微粒装置上的压力差；一氧气传感器，用来检测发动机废气的氧气密度；一氮氧化合物传感器，用来检测废气中的氮氧化合物密度；和一控制单元，其接收来自传感器的信号并根据所接收到的信号来执行该同时减少氮氧化合物-微粒装置的再生控制，其中该控制单元执行指令以执行一典型的控制该同时减少氮氧化合物-微粒装置的再生的方法。
根据本发明的一实施例的典型方法是一种用于同时减少氮氧化合物-微粒装置的再生控制方法，该同时减少氮氧化合物-微粒装置包括一用于除去发动机氮氧化合物(NOX)的稀薄氮氧化合物收集器(LNT)和一用于收集发动机微粒(PM)的催化剂微粒过滤器(CPF)。
该用于同时减少氮氧化合物-微粒装置的典型再生控制方法包括检测该同时减少氮氧化合物-微粒装置的废气压力差ΔP；确定该压力差是否高于一第一预定压力差；当该压力差ΔP高于第一预定压力差时，确定发动机的废气温度是否处在一预定的温度范围内；当发动机的废气温度不在该预定的温度范围中时，以一预定第三喷射量和一预定第三燃油喷射滞后角来执行一第三后喷射；当发动机的废气温度处于该预定的温度范围内时，确定是否满足了一预定缓和再生的结束条件；当满足该缓和再生结束条件时，确定是否满足了一预定强再生的开始条件；当满足该强再生开始条件时，执行一常规主燃油喷射、第三后喷射、和一以第四喷射量以及第四燃油喷射滞后角进行的第四后喷射；确定是否满足了一预定强再生的结束条件；和当满足该强再生结束条件时，结束该第三后喷射和第四后喷射。
该预定温度范围为600℃到700℃。
该第四喷射量和第四燃油喷射滞后角被设为能使催化剂微粒过滤器内部温度超过800℃的水平。
该第一预定压力差可以超过对应于一半催化剂微粒过滤器收集能力的压力差。
该第一预定压力差可以是一对应于6克/升的微粒收集量的压力差。
该预定缓和再生结束条件包括一条件，即压力差低于第二预定压力差。
该第二预定压力差是一对应于4克/升微粒收集量的压力差。
该预定强再生开始条件包括一条件，即催化剂微粒过滤器内部温度稳定在高于发动机废气温度但不超出一个预定温度差。
该预定温度差约为20℃。
该预定强再生结束条件包括一条件，即该压力差低于第三预定压力差。
该第三预定压力差是对应于1克/升微粒收集量的压力差。
该第四喷射量大于第三喷射量，且第四燃油喷射滞后角大于第三燃油喷射滞后角。
另外，该典型方法可以包括检测发动机废气中所含排放的氮氧化合物的量；当所排放的氮氧化合物地量超过一预定水平时，执行稀薄氮氧化物收集器的再生控制。
执行稀薄氮氧化物收集器的再生控制包括以一第一喷射量以及预定的第一燃油喷射滞后角进行发动机的第一后喷射；确定是否满足了预定稀薄氮氧化物收集器再生条件；当满足了预定稀薄氮氧化物收集器再生条件时，继续进行稀薄氮氧化物收集器再生直到达到一预定再生结束条件为止。
该预定稀薄氮氧化物收集器再生条件包括发动机的废气温度高于一预定温度；根据从氧气传感器接收到的信号来确定空/燃比处于一富集范围内。
该预定温度约为250℃。
该稀薄氮氧化物收集器再生结束条件包括一条件，即在满足了稀薄氮氧化物收集器再生条件之后已经经过了一预定量的时间。
执行稀薄氮氧化物收集器再生控制还包括在不满足预定稀薄氮氧化物收集器再生条件时进行一预定废气温度升高过程。
该预定废气温度升高过程包括延迟发动机的一主喷射正时；以一预定第二喷射量和一预定第二燃油喷射滞后角来进行发动机的一第二后喷射。
该第二喷射量可以大于第一喷射量；第二燃油喷射滞后角可以大于第一燃油喷射滞后角。
排放的氮氧化合物量可以检测作为穿过该同时减少氮氧化合物-微粒装置的废气中所含氮氧化合物的量。
图1是根据本发明一典型实施例的用来控制一同时减少氮氧化合物-微粒装置再生的装置的示意图。
图2是一流程图，示出了根据本发明一典型实施例的用来控制一同时减少氮氧化合物-微粒装置再生的装置的电力方案。
图3是一曲线图，示出了在一同时减少氮氧化合物-微粒装置中压力差和所收集的微粒量之间的典型关系。
图4是一流程图，示出了根据本发明一典型实施例的用来控制一同时减少氮氧化合物-微粒装置再生的方法。
图5是一详细流程图，示出了根据本发明一典型实施例的用来控制一同时减少氮氧化合物-微粒装置再生的方法的稀薄氮氧化物收集器控制过程。
图6是一详细流程图，示出了根据本发明一典型实施例的用来控制一同时减少氮氧化合物-微粒装置再生的方法的催化剂微粒过滤器双步骤再生控制过程。
具体实施例方式
下面参考附图详细介绍本发明的一个典型实施例。
图1是根据本发明一典型实施例的用于同时减少氮氧化合物-微粒装置的控制再生的装置的示意图。此外，图2是一流程图，示出了根据本发明一典型实施例的用来同时减少氮氧化合物-微粒装置的控制再生的装置的电力方案。
如图1所示，在一根据本发明一典型实施例的同时减少氮氧化合物-微粒系统中，同时减少氮氧化合物-微粒装置100安装在发动机160的排放侧。另外，一柴油氧化催化剂(DOC)180设置在该同时减少氮氧化合物-微粒装置100的下游侧。
在该同时减少氮氧化合物-微粒装置100中，一稀薄氮氧化合物收集器(LNT)110设置在上游侧，一催化剂微粒过滤器(CPF)115设置在下游侧。
在本发明的一典型实施例中，稀薄氮氧化物收集器110可通过例如一种能通过吸收除去氮氧化合物的吸附剂-催化剂(absorber-catalyst)来实现。这种吸附剂-催化剂可以在稀薄燃烧范围内吸收氮氧化合物，并且在超过理论空/燃比的富集燃烧范围内能够减少氮氧化合物的吸收。
如图1所示，根据本发明一典型实施例的同时减少氮氧化合物-微粒装置100的再生控制系统包括一检测发动机160和同时减少氮氧化合物-微粒装置100的操作状态的传感器系统110和一个根据该传感器系统110所检测到的数据来控制该同时减少氮氧化合物-微粒装置100再生的控制单元150。
该传感器系统110包括一检测发动机160的废气温度的第一废气温度传感器120、一检测在稀薄氮氧化物收集器110和催化剂微粒过滤器115之间流动的废气温度的第二废气温度传感器125和一检测催化剂微粒过滤器115内部温度的催化剂微粒过滤器温度传感器130。
另外，传感器系统110还包括一压差传感器135、一氧气传感器140、和一氮氧化合物传感器145。该压差传感器135测量进口侧(即，稀薄氮氧化物收集器110的进口侧)和出口侧(该同时减少氮氧化合物-微粒装置100的催化剂微粒过滤器115的出口侧)之间的压力差(即，压力下降)。该氧气传感器140检测发动机160废气中的氧气密度。氮氧化合物传感器145检测废气中的氮氧化合物密度。
该压差传感器135通过压差检测管105与同时减少氮氧化合物-微粒装置100的进口侧和出口侧相连，并通过压差传感器135检测供给压力的压力差ΔP。
该压差传感器135检测到的压差ΔP与催化剂微粒过滤器115收集到的微粒量有关。压差ΔP与催化剂微粒过滤器115收集到的微粒量之间的典型关系在图3中示出。通常，当收集到的微粒量变大时，同时减少氮氧化合物-微粒装置100的进出口侧的压力差就会变大，因为废气无法顺利地穿过。因此，催化剂微粒过滤器115所收集的微粒量可以根据压差传感器135检测到的压力差ΔP来估计。因此，在下文说明中，措辞“压力差”，例如“1克/升的压力差”，是用来表示所收集到的微粒的相应量。
氮氧化合物传感器145安装在催化剂微粒过滤器115的下游侧，并且其检测穿过同时减少氮氧化合物-微粒装置100的废气中的氮氧化合物密度。
催化剂微粒过滤器温度传感器130与催化剂微粒过滤器115的内部相连，以检测催化剂微粒过滤器115的内部温度。
氧气传感器140安装在发动机160和同时减少氮氧化合物-微粒装置100之间，并检测发动机160排出废气中的氧气密度。
第一废气温度传感器120安装在发动机160和同时减少氮氧化合物-微粒装置100之间，并检测发动机160废气的温度。
第二废气温度传感器125连接在同时减少氮氧化合物-微粒装置100中的稀薄氮氧化物收集器110和催化剂微粒过滤器115之间，并检测流经第二废气温度传感器125的废气温度。
控制单元150从该传感器系统110接收数据，并根据所接收的数据来进行该同时减少氮氧化合物-微粒装置100的再生控制。
该控制单元可以通过一个或多个执行一预定程序的微处理器来实现，该程序包括执行下述根据本发明一实施例的控制该同时减少氮氧化合物-微粒装置100的再生方法的各步骤的一系列指令。
下面，参考附图4至6详细介绍根据本发明一实施例的同时减少氮氧化合物-微粒装置100的再生控制方法。
图4是一流程图，示出了根据本发明一实施例的同时减少氮氧化合物-微粒装置100的再生控制方法。
如图4所示，根据本发明一实施例的同时减少氮氧化合物-微粒装置100的再生控制方法包括稀薄氮氧化物收集器的再生控制步骤S410和催化剂微粒过滤器的一双步骤再生控制过程S420。
下面，具体参考图5和图6来介绍稀薄氮氧化物收集器110的再生控制步骤S410和催化剂微粒过滤器115的一双步骤再生控制过程S420。首先，参考图5详细介绍根据本发明一典型实施例的稀薄氮氧化物收集器110的再生控制步骤S410。
图5是一详细流程图，示出了根据本发明一实施例的同时减少氮氧化合物-微粒装置100的再生控制方法的稀薄氮氧化物收集器的再生控制步骤S410。
如图5所示，首先在步骤S510中，控制单元150根据从氮氧化合物传感器145接收的信号来检测废气中排放氮氧化合物的量。
根据本发明的一个典型实施例，该氮氧化合物传感器145安装在同时减少氮氧化合物-微粒装置100之后。因此，根据本发明的一典型实施例，在步骤S510中，对流过同时减少氮氧化合物-微粒装置100的废气测量氮氧化合物的量。然而，应当理解本发明的保护范围并不限于此。氮氧化合物传感器145可以安装在另一个不同的位置上，而本发明的宗旨可以应用在这种变型实施例上。
然后在步骤S520中，控制单元150确定在步骤S510中检测到的排放氮氧化合物的量是否超过了一预定水平。
当所排放氮氧化合物的量未超过了该预定水平时，根据本发明典型实施例的稀薄氮氧化物收集器110的再生控制步骤S410就完成了。
当所排放氮氧化合物的量超过该预定水平时，按照下述步骤执行稀薄氮氧化物收集器110的再生控制。
当进行稀薄氮氧化物收集器110的再生控制时，在步骤S530中以一预定第一喷射量和一预定第一燃油喷射滞后角度来执行柴油发动机160的第一后喷射。
该第一后喷射是用来将废气温度升高至一个适当的稀薄氮氧化物收集器110再生温度。即，普通柴油机的废气温度大约为200℃，而一般稀薄氮氧化物收集器110的适宜再生温度约为250℃到450℃，尽管该温度根据稀薄氮氧化物收集器的不同而不同。因此，通常需要升高废气的温度，以使稀薄氮氧化物收集器110可以被加热到适宜的再生温度，为此目的可执行第一后喷射。
该第一后喷射被控制在第一喷射量和第一喷射正时，该第一喷射正时相对于柴油发动机的适宜主喷射正时来说滞后了第一燃油喷射滞后角。该第一燃油喷射滞后角以及该第一喷射量可以根据所用柴油发动机160的特性来设成适当的值，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
在第一后喷射步骤S530之后，控制单元150在步骤S540中确定是否满足了一个预定的稀薄氮氧化物收集器再生条件。
该预定的稀薄氮氧化物收集器再生条件被设成是适于稀薄氮氧化物收集器110再生的条件。例如，该预定的稀薄氮氧化物收集器再生条件可以包括(1)柴油发动机160的废气温度高于一预定温度；和(2)根据从氧气传感器接收到的信号所确定的空/燃比处于富集范围(richrange)。
该预定温度可以由本领域普通技术人员根据稀薄氮氧化物收集器110的适当再生温度来确定。例如，该预定温度可以被设为大约250℃。
当步骤S540中未满足预定的稀薄氮氧化物收集器再生条件时，在步骤S550中执行一预定的废气温度升高步骤。
该预定的废气温度升高步骤S550包括延迟柴油发动机160的主喷射正时的步骤S552；和以一预定第二喷射量和一预定第二燃油喷射滞后角来执行柴油发动机的第二后喷射步骤S554。执行上述步骤S552和S554，以使可以更快速地升高废气温度，且空/燃比可以更迅速地变到富集范围内。
例如，第二喷射量可以被设为高于第一喷射量，第二燃油喷射滞后角可以被设成大于第一燃油喷射滞后角。
当在步骤S540中满足了预定稀薄氮氧化物收集器的延迟步骤时，在步骤S560中进行稀薄氮氧化物收集器110的再生。
这种稀薄氮氧化物收集器110的再生S560持续进行，直到满足了一预定稀薄氮氧化物收集器再生完成条件为止(指步骤S570)。
例如，稀薄氮氧化物收集器再生完成条件可以是在满足稀薄氮氧化物收集器再生条件之后经过了一预定量的时间之后。更具体地说，该预定量时间可以设成是几秒量级的。另外，该预定量时间可以由本领域普通技术人员根据稀薄氮氧化物收集器的规格例如所用稀薄氮氧化物收集器110的容量来进行优化，。
当在步骤S570中满足了稀薄氮氧化物收集器再生条件时，控制单元150停止从步骤S530开始的第一后喷射以及从步骤S554开始的第二后喷射，因此，终止稀薄氮氧化物收集器110的再生。
在上文中，参照图5详细描述了根据本发明一典型实施例的稀薄氮氧化物收集器110的再生控制过程S410。下面，将参照图6来详细描述根据本发明一典型实施例的催化剂微粒过滤器115的双步骤再生控制过程S410。
图6是根据本发明典型实施例的同时减少氮氧化合物-微粒装置的再生控制方法的催化剂微粒过滤器的双步骤再生控制过程S420。
如图6所示，首先在步骤S610中，控制单元150根据从压差传感器135处接收到的信号来检测催化剂微粒过滤器115上的压力差ΔP。
根据本发明的一典型实施例，与压差传感器压差传感器135相连的压差检测管105连接到该同时减少氮氧化合物-微粒装置100的前面和后面。因此，可以有效地测量同时减少氮氧化合物-微粒装置100的压力差ΔP。然而，应理解本发明的范围不限于此。压差检测管105之一可以连接到该同时减少氮氧化合物-微粒装置100内的稀薄氮氧化物收集器110和催化剂微粒过滤器115之间，在这种情况下，可以测量催化剂微粒过滤器115上的压力差。
然后，在步骤S620中，控制单元150确定在步骤S610检测到的压力差ΔP是否超过了一预定压力差。
该第一预定压力差是一个参考值，参考值用来确定是否需要催化剂微粒过滤器115的再生，而该第一预定压力差可以由本领域普通普通技术人员根据发动机160的排放特性来设定为一个适当的值。例如，根据本发明的一典型实施例，该压力差被设为一个对应于6克/升微粒收集量的值。该值被设为超过催化剂微粒过滤器的典型收集能力的一半，该典型收集能力大约为10克/升。该第一预定压力差的较高值意味着，根据本发明的一典型实施例的催化剂微粒过滤器115再生控制，即便以较高水平的微粒收集量开始催化剂微粒过滤器115的缓和再生，也可以维持催化剂微粒过滤器115的寿命。
当在步骤S620中该压力差ΔP超过一第一预定压力差时，控制单元150在步骤S630确定该第一废气温度传感器120检测到的废气温度是否在一预定温度范围内。
该预定温度范围被设为一适于抑制产生废气中未燃烧的HC且适于除去催化剂微粒过滤器115收集到的微粒的温度范围。例如，根据本发明的一个典型实施例，该预定温度范围被设成约为600℃到700℃。但是不应当理解成本发明的范围就限制为此范围。
当在步骤S630中废气温度没达到该预定温度范围时，控制单元150在步骤S635中执行第三后喷射。
该第三后喷射是用来升高废气温度从而使废气温度可以升高至该预定温度范围。该第三后喷射被控制为第三喷射量和一延迟喷射正时，该延迟喷射正时相对于发动机160的适宜主喷射正时延迟了第三燃油喷射滞后角。该第三燃油喷射滞后角以及该第三喷射量可以根据所用柴油发动机160的特性由本领域普通技术人员来设成适当的值。
该第三燃油喷射滞后角可以被设成充分接近主喷射正时。这是为了通过将后喷射燃油在发动机燃烧室和排气管中进行燃烧以防止后喷射燃油在同时减少氮氧化合物-微粒装置100中燃烧。
当通过第三后喷射过程S635将废气温度升高至预定温度范围时，催化剂微粒过滤器115在步骤S640中经历缓和再生。
通常，未燃烧的HC会在稀薄氮氧化物收集器110中经历氧化反应，此时可以升废气温度。然而，根据本发明的一个典型实施例，抑制了该废气中的未燃烧HC，因而也抑制了未燃烧HC的氧化反应的温度升高。因此，到达催化剂微粒过滤器115的废气与稀薄氮氧化物收集器之前的温度基本相同。另外，废气中所含氧气的量通过第三后喷射来减少，因此，也抑制了催化剂微粒过滤器115中收集到的微粒的氧化引起的温度升高效果。
为了只通过缓和再生步骤S640就能进行催化剂微粒过滤器115的完全再生，需要相当长的再生周期。然而，当缓和再生过程持续时间过长时，后喷射燃料就会引起润滑剂稀释、燃油英里数恶化以及发动机寿命缩短。
因此，S640的缓和再生过程优选不能太长。为此，根据本发明的一典型实施例，在步骤S650中，控制单元150确定在执行缓和再生过程S640的同时压力差ΔP是否低于第二预定压力差。
例如，根据本发明一典型实施例的第二预定压差被设为一个对应于催化剂微粒过滤器115的4克/升微粒收集量的值。然而，应当理解本发明的范围不限于此。本领域普通技术人员可以根据本发明的典型实施例，考虑所用柴油发动机160以及催化剂微粒过滤器115的特性来将该第二预定压力差设为另外一个不同的值。
当该压差ΔP尚未低于该第二预定压力差时，该控制单元150继续以步骤S655中的第三燃油喷射滞后角和第三然后喷射量来进行第三后喷射过程。
当压力差ΔP低于了该第二预定压力差时，在步骤S660中通过例如结束第三后喷射来结束该缓和再生过程。
另外，在该缓和再生过程中，废气温度相对较低，因此微粒的再生效率也相对较低。此外，催化剂微粒过滤器115再生的这种缓和再生主要发生在催化剂微粒过滤器载体的中央部分上。因此，当重复这种缓和再生时，会在催化剂微粒过滤器115中引起突然的非受控燃烧。这种非受控燃烧可能会损坏催化剂微粒过滤器115。
因此，优选要防止这种非可控燃烧，并且让再生过程发生在催化剂微粒过滤器115的整个面积上。为此，本发明的典型实施例在催化剂微粒过滤器115的温度稳定时进行一种短期但强的催化剂微粒过滤器115再生过程。
即，首先在步骤S665中，控制单元150通过第一废气温度传感器120来检测发动机输出侧的废气温度T1，通过催化剂微粒过滤器温度传感器130来检测催化剂微粒过滤器内部温度T2。
然后在步骤S670中，控制单元150通过判断是否超过一预定温度差来判断催化剂微粒过滤器内部温度T2是否稳定在一个高于废气温度T2的温度上。
例如，根据本发明一典型实施例的预定温度差被设为大约为20℃。然而，应当理解本发明的保护范围不限于此。
当通过判断未超出预定温度差来确定催化剂微粒过滤器内部温度T2稳定在一个高于废气温度T1的温度上时，控制单元150在步骤S675中进行和第三后喷射一样的第四后喷射和一个常规主燃油喷射。
以上述第三喷射量和第三燃油喷射滞后角来进行第三后喷射，以第四燃油喷射滞后角和第四喷射量来进行第四后喷射。例如，该第四燃油喷射滞后角可以被设为大于第三燃油喷射滞后角，且该第四喷射量可以被设为大于该第三喷射量。
根据本发明一典型实施例，该第四喷射量和第四燃油喷射滞后角被设为使催化剂微粒过滤器内部温度超过800℃。
通过步骤S675的后喷射控制，可以在步骤S680中执行一强再生。
在该强再生中，废气中所含的未燃HC在稀薄氮氧化物收集器110中进行氧化反应。此时，稀薄氮氧化物收集器110中的废气温度由此而升高，从而供给催化剂微粒过滤器115的废气温度也升高。剩下的在稀薄氮氧化物收集器110中未完全燃烧的HC流入催化剂微粒过滤器115中并与催化剂发生反应，并且相应地催化剂微粒过滤器内部温度进一步升高。
通过这种操作，催化剂微粒过滤器115可以具有均一的、较高的内部温度，因此催化剂微粒过滤器115中收集到的微粒可以在催化剂微粒过滤器115的整个区域内进行再生。因此，催化剂微粒过滤器115中在缓和再生之后剩余的微粒可以被完全除去。另外，通过强再生的高热量，可以获得除去有毒的硫的脱硫效果。
在步骤S690中，控制单元150确定在该强再生过程中压力差ΔP是否低于一第三预定压力差。
例如，根据本发明一典型实施例的第三预定压力差被设为对应于催化剂微粒过滤器115中1克/的微粒收集量的值。然而，应当理解本发明范围不限于此。本领域普通技术人员可以根据本发明的典型实施例，考虑所用柴油发动机160以及催化剂微粒过滤器115的特性来将该第三预定压力差设为另外一个不同的值。
当该压差ΔP尚未低于该第三预定压力差时，该控制单元150通过第三后喷射和第四后喷射来继续步骤S675的强再生过程。
当该压差ΔP低于该第三预定压力差时，在步骤S695中通过例如结束第三和第四后喷射来结束该强再生过程，。
在上述说明中，详细描述了包括根据压力差来进行包括缓和再生和强再生的催化剂微粒过滤器115双步骤再生过程。
除此之外，根据本发明一典型实施例，在各预定的行程中执行强再生。因此，可以提高催化剂微粒过滤器115的再生效率，并在催化剂微粒过滤器115的周边也能达到收集微粒的效果。
为此，在步骤S620中当压差ΔP低于第一预定压力差时，控制单元150确定之前强再生过程中累积的行程是否超过一预定行程(指步骤S625)。
例如，根据本发明一典型实施例的预定距离被设为1000公里。然而，应当理解本发明的范围不限于此。本领域普通技术人员可以根据本发明的典型实施例，考虑所用柴油发动机160以及同时减少氮氧化合物-微粒装置100的特性来将该预定距离设成另外一个适当的值。
当之前强再生过程累积的行程超过该预定距离时，就执行步骤S675来进行强再生过程S680。
当之前强再生过程累积的行程未超过了该预定距离时，就结束根据本发明一典型实施例的催化剂微粒过滤器再生过程。
如上文所述，根据本发明一典型实施例，依据催化剂微粒过滤器所收集到的微粒量，催化剂微粒过滤器通过一双步骤再生过程来进行再生，双步骤再生过程包括在低于700℃的催化剂微粒过滤器内部温度下进行的缓和再生以及在超过800℃的催化剂微粒过滤器内部温度下进行的强再生。
因此，可以提高再生效率并改善柴油发动机车辆的耗油率。
另外，催化剂微粒过滤器的寿命也可以加长。
尽管本发明是对目前被认为最实用的典型实施例进行描述的，但应理解本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明涵盖了包括在所附权利要求限定的宗旨和范围内的各种改型和等效结构。
权利要求
1.一种用于同时减少氮氧化合物-微粒的装置的再生控制方法，该同时减少氮氧化合物-微粒装置包括用于除去发动机氮氧化合物的稀薄氮氧化合物收集器和用于收集发动机微粒的催化剂微粒过滤器，该方法包括检测该同时减少氮氧化合物-微粒装置的废气压力差ΔP；确定该压力差是否高于第一预定压力差；当该压力差ΔP高于第一预定压力差时，确定发动机的废气温度是否处在一预定的温度范围内；当发动机的废气温度不在该预定的温度范围中时，以一预定第三喷射量和一预定第三燃油喷射滞后角来执行第三后喷射；当发动机的废气温度处于该预定的温度范围内时，确定是否满足了预定缓和再生的结束条件；当满足该缓和再生结束条件时，确定是否满足了预定强再生的开始条件；当满足该强再生开始条件时，执行一常规主燃油喷射、第三后喷射、和以第四喷射量以及第四燃油喷射滞后角进行的第四后喷射；确定是否满足了预定强再生的结束条件；和当满足该强再生结束条件时，结束该第三后喷射和第四后喷射。
2.如权利要求1的方法，其特征在于该预定温度范围为600℃到700℃。
3.如权利要求1的方法，其特征在于该第四喷射量和第四燃油喷射滞后角被设为能使催化剂微粒过滤器内部温度超过800℃的水平。
4.如权利要求1的方法，其特征在于该第一预定压力差超过对应于一半催化剂微粒过滤器收集能力的压力差。
5.如权利要求4的方法，其特征在于该第一预定压力差是对应于6克/升催化剂微粒过滤器的微粒收集量的压力差。
6.如权利要求1的方法，其特征在于该预定缓和再生结束条件包括压力差低于第二预定压力差的条件。
7.如权利要求6的方法，其特征在于该第二预定压力差是对应于4克/升微粒收集量的压力差。
8.如权利要求1的方法，其特征在于该预定强再生开始条件包括一条件，即催化剂微粒过滤器内部温度稳定在高于发动机废气温度但不超出一个预定温度差。
9.如权利要求8的方法，其特征在于该预定温度差约为20℃。
10.如权利要求1的方法，其特征在于该预定强再生结束条件包括该压力差低于第三预定压力差的条件。
11.如权利要求10的方法，其特征在于该第三预定压力差是对应于1克/升微粒收集量的压力差。
12.如权利要求1的方法，其特征在于该预定温度范围为600℃到700℃；及该第四喷射量和第四燃油喷射滞后角被设为能使催化剂微粒过滤器内部温度超过800℃的水平。
13.如权利要求12的方法，其特征在于该第一预定压力差为高于对应于催化剂微粒过滤器一半收集能力的压力差；该预定缓和再生结束条件包括该压力差低于第二预定压力差的条件；该预定强再生开始条件包括一条件，即催化剂微粒过滤器内部温度稳定在高于发动机废气温度但不超出一个预定温度差；和该预定强再生结束条件包括该压力差低于第三预定压力差的条件。
14.如权利要求13的方法，其特征在于该第一预定压力差为对应于6克/升微粒收集能力的压力差；该第二预定压力差是对应于4克/升微粒收集量的压力差；该第三预定压力差是对应于1克/升微粒收集量的压力差。
15.如权利要求1的方法，其特征在于该第四喷射量大于第三喷射量，且第四燃油喷射滞后角大于第三燃油喷射滞后角。
16.如权利要求1的方法，其特征在于检测发动机废气中所含氮氧化合物的量；和当所排放的氮氧化合物的量超过一预定水平时，执行稀薄氮氧化合物收集器的再生控制。
17.如权利要求16的方法，其特征在于执行稀薄氮氧化合物收集器的再生控制包括以一第一喷射量以及第一燃油喷射滞后角进行第一后喷射；确定是否满足了预定稀薄氮氧化合物收集器再生条件；当满足了预定稀薄氮氧化合物收集器再生条件时，继续进行稀薄氮氧化合物收集器再生直到达到一预定再生结束条件为止。
18.如权利要求17的方法，其特征在于该预定稀薄氮氧化合物收集器再生条件包括发动机的废气温度高于一预定温度；及根据从氧气传感器接收到的信号来确定空/燃比处于一富集范围内。
19.如权利要求18的方法，其特征在于该预定温度约为250℃。
20.如权利要求17的方法，其特征在于该稀薄氮氧化合物收集器再生结束条件包括一条件，即在满足了稀薄氮氧化合物收集器再生条件之后已经经过了一预定量的时间。
21.如权利要求17的方法，其特征在于执行稀薄氮氧化合物收集器再生控制还包括在不满足预定稀薄氮氧化合物收集器再生条件时进行一预定废气温度升高过程。
22.如权利要求21的方法，其特征在于该预定废气温度升高过程包括延迟发动机的一主喷射正时；和以一预定第二喷射量和一预定第二燃油喷射滞后角来进行发动机的一第二后喷射。
23.如权利要求22的方法，其特征在于该第二喷射量大于第一喷射量；和第二燃油喷射滞后角大于第一燃油喷射滞后角。
24.如权利要求16的方法，其特征在于排放的氮氧化合物量检测作为穿过该同时减少氮氧化合物-微粒装置的废气的所含氮氧化合物的量。
25.一种用于同时减少氮氧化合物-微粒装置的再生控制装置，该同时减少氮氧化合物-微粒装置包括用于除去氮氧化合物的稀薄氮氧化合物收集器和用于收集微粒的催化剂微粒过滤器，其中氮氧化合物和微粒是发动机排放出来的，该装置包括一第一废气温度传感器，用来检测发动机废气的温度；一第二废气温度传感器，用来检测流经该同时减少氮氧化合物-微粒装置中稀薄氮氧化合物收集器和催化剂微粒过滤器之间的废气温度；一催化剂微粒过滤器温度传感器，用来检测催化剂微粒过滤器的内部温度；一压差传感器，用来检测该同时减少氮氧化合物-微粒装置上的压力差；一氧气传感器，用来检测发动机废气的氧气密度；一氮氧化合物传感器，用来检测废气中的氮氧化合物密度；和一控制单元，其接收来自传感器的信号并根据所接收到的信号来执行该同时减少氮氧化合物-微粒装置的再生控制，其中该控制单元执行用于进行权利要求1所述的方法的指令。
全文摘要
本发明提供了一种控制同时减少氮氧化合物－微粒装置的再生的方法，该同时减少氮氧化合物－微粒装置包括用于除去发动机氮氧化合物(NO
文档编号B01D53/60GK1978035SQ200510131888
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月9日
发明者李津夏 申请人:现代自动车株式会社