专利名称：废气排放控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于柴油机的废气排放控制装置。
背景技术：
从柴油机中排出的废气包含主要由碳构成的颗粒(烟灰)，并且已经提出了各种能够抑制这种烟灰被排放到大气中的技术。
作为这些技术中的一种，连续再生类型的废气排放控制装置是公知的，其中氧化催化剂和柴油机颗粒过滤器(DPF)从上游侧接连地设置在柴油机的排气管中。
在这种废气排放控制装置中，废气中的NO被氧化催化剂氧化以产生，并且捕获在DPF中的烟灰(碳)被由氧化催化剂所产生的NO2氧化(，)。在这种废气排放控制装置中，废气中主要包含的NO被氧化和被转换为NO2，NO2具有作为氧化剂的较强功能，并且烟灰由于NO2的这种氧化功能而在较低的废气温度下燃烧。
因此，利用废气自身的温度即可除去沉积的烟灰和使DPF连续再生，无需使用其他的加热装置，诸如电子加热器或者燃烧器。
常规的废气排放控制装置可由于催化作用在较低的废气温度下燃烧和去除烟灰。这样，其废气排放控制作用取决于氧化催化剂的氧化能力。由于这种氧化能力通常取决于包围氧化催化剂的废气温度，因此当废气温度低于使烟灰燃烧所需的预定温度时烟灰不能被充分去除并且残余的烟灰会积累在DPF上。这会出现在发动机的低载荷区域中。
如果烟灰过度地沉积在DPF中，那么还存在发动机的输出降低以及由于在烟灰燃烧过程中出现异常的高温而使DPF熔化的危险。因此，需要利用一些方式去除沉积的烟灰，并且人们通常已经提出和采用的这样用于去除烟灰的方法包括一种强制再生方法和一种辅助连续再生方法。
强制再生方法包括将废气温度提高到由于后喷射等以及利用氧气使烟灰强制燃烧而导致的烟灰氧气燃烧所需的温度范围。但是，由于消耗过多的燃料，因此这种方法在燃料消耗方面处于劣势，为了实用必须对其进行改进。
辅助连续再生方法包括，通过将废气温度提高到能够利用废气节流阀使氧化催化剂的NO2转换效率达到最大以及氧化催化剂的催化能力表现为最大的最大转换温度范围来达到辅助连续再生的功能。但是，对于这种方法，由于废气温度中的变化是轻微的，因此当废气温度大大低于最大转换温度范围时，需要较长的时间来提高温度，大大地加剧燃料消耗。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种能够在不大大加剧燃料消耗的情况下使过滤器再生的废气排放控制装置。
本发明所涉及的废气排放控制装置具有设置在发动机的废气通道中的过滤器以捕获废气中的颗粒，以及设置在废气通道中并在过滤器的上游侧的催化剂以将废气中的NO转换为NO2，其中利用由催化剂转换的NO2使沉积在过滤器上的颗粒燃烧，从而控制发动机的废气排放。
为了达到上述目的，该废气排放控制装置包括用于检测沉积在过滤器上的颗粒沉积量的沉积量检测装置；用于检测发动机的操作状态的操作状态检测装置；用于检测催化剂的温度或者在过滤器上游侧的废气温度的温度检测装置；用于控制废气温度或者催化剂温度以提高催化剂转换二氧化氮的效率的再生辅助装置；用于控制废气温度或者过滤器温度使之高于提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度的强制再生装置；以及控制装置，如果所述控制装置根据由操作状态检测装置检测的信息确定以下情况作为第一确定条件，即一种包含颗粒在二氧化氮的作用下进行不完全燃烧的特定操作状态持续一段预定时间或者更长，那么所述控制装置启动再生辅助装置，如果所述控制装置确定由沉积量检测装置所检测的颗粒的沉积量超过预定值作为第二确定条件，那么所述控制装置启动强制再生装置，其中当控制装置确定第一确定条件和第二确定条件同时形成时，控制装置根据由温度检测装置所检测的温度启动强制再生装置或者再生辅助装置。
在该废气排放控制装置中，当控制装置确定用于启动再生辅助装置的第一确定条件和用于启动强制再生装置的第二确定条件同时形成时，控制装置根据由温度检测装置所检测的温度启动强制再生装置或者再生辅助装置。
当第一确定条件和第二确定条件同时形成时，启动再生辅助装置或者强制再生装置，以便能够根据发动机的操作情况进行最佳控制。即，可进行有效的过滤器再生过程。
理想的是，当第一确定条件和第二确定条件同时形成时，如果由温度检测装置检测的温度高于或者等于一个低于能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度的预定温度，控制装置启动再生辅助装置，如果由温度检测装置检测的温度低于该预定温度，控制装置启动强制再生装置。
这里，当第一确定条件和第二确定条件同时形成时，并且如果由温度检测装置检测的温度高于或者等于一个低于能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度的预定温度，控制装置启动再生辅助装置，这是因为在废气温度或者催化剂温度和提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度之间存在小的差值。因此，利用较低的耗能，花费较短的时间来控制(升高)该温度，并且由于催化剂的催化作用而能够连续再生颗粒。
另外，如果由温度检测装置检测的温度高于或者等于一个低于能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度的预定温度，当控制装置启动强制再生装置时，废气温度会过高以致于使过滤器熔掉。但是，对于本发明，能够防止过滤器熔化。
另外，如果由温度检测装置检测的温度低于一个低于能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度的预定温度，控制装置启动强制再生装置时，控制装置启动强制再生装置，在废气温度或者催化剂温度和提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度之间存在大的差值，其中利用较高的耗能，花费较长的时间来控制(升高)该温度。因此，废气温度或者催化剂温度被控制(升高)到高于能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度的用于氧气燃烧过滤器的温度以燃烧颗粒，从而与再生辅助装置相比可降低耗能。
理想的是，如果第一确定条件形成并且控制装置根据由操作状态检测装置检测的信息确定发动机处于加速状态，那么控制装置抑止再生辅助装置的启动。
在该加速状态，过剩空气系数λ被控制到较小，换言之，空气燃料比被控制为高百分率，从而使废气温度升高以使催化剂的催化作用达到最大或者得到增强。因此，希望由于颗粒的连续再生而能够促进燃烧。因此，在加速状态下能够利用抑止再生辅助装置的启动来防止能耗浪费。
理想的是，如果由沉积量检测装置所检测的颗粒的沉积量超过预定值，并且发动机处于特定的操作状态，那么控制装置确定第二确定条件形成。
即，如果由沉积量检测装置所检测的颗粒的沉积量超过预定值，并且发动机处于包含颗粒在二氧化氮的作用下进行不完全燃烧的特定操作状态，那么确定第二确定条件形成，并且启动强制再生装置。
当发动机处于包含颗粒在二氧化氮的作用下进行不完全燃烧的特定操作状态，启动强制再生装置以控制(升高)废气温度或者过滤器的温度使之高于能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度，因此在沉积在过滤器上的颗粒在二氧化氮的作用下进行充分燃烧的操作状态下或者在颗粒连续燃烧的可连续再生的区域中能够避免强制再生控制。因此，增加启动间隔，减少启动频率，并且防止能耗浪费。
理想的是，温度检测装置设置在过滤器的上游侧且设置在催化剂的下游侧，并且检测通过催化剂的废气温度。
由于温度检测装置设置在过滤器的上游侧且设置在催化剂的下游侧，并且检测通过催化剂的废气温度，因此能够精确地测量废气温度或者催化剂温度和能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度之间的差值。因此，能够降低在过滤器再生中的能耗并且防止过滤器熔化。
理想的是，如果第一确定条件形成并且能够根据操作状态检测装置检测的信息确定发动机处于减速状态以及吸气节流阀或者废气节流阀在关闭的阀的一侧，那么控制装置抑止再生辅助装置的启动。
即，即使在第一确定条件形成的状态下，由于在减速状态下吸气节流阀或者废气节流阀被控制在关闭的阀的一侧而使吸气量受到限制，因此能够防止废气温度下降，使催化剂充分地转换二氧化氮，并且促进沉积在过滤器上的颗粒在二氧化氮的作用下进行燃烧。因此，在减速状态下，能够利用再生辅助装置抑止对废气温度或者催化剂温度的控制(温度升高启动)来防止能耗浪费。
图1是表示本发明的一个实施例所涉及的柴油机的总体结构的示意图；图2是用于说明本发明的一个实施例所涉及的用于柴油机的废气排放控制装置的作用的图表；图3是用于说明本发明的一个实施例所涉及的用于柴油机的废气排放控制装置的作用的图表；图4是用于说明本发明的一个实施例所涉及的用于柴油机的废气排放控制装置的作用的图表；图5是用于说明本发明的一个实施例所涉及的用于柴油机的废气排放控制装置的作用的流程图；图6是用于说明本发明的一个实施例所涉及的用于柴油机的废气排放控制装置的作用的流程图；
图7是用于说明本发明的一个实施例所涉及的用于柴油机的废气排放控制装置的作用的流程图；以及图8是用于说明本发明的一个实施例所涉及的用于柴油机的废气排放控制装置的作用的控制框图。
具体实施例方式
优选实施例的详细描述下面将参照附图对本发明的一个实施例所涉及的用于柴油机的废气排放控制装置进行描述。图1是表示装有该废气排放控制装置的柴油机的总体结构的示意图。图2至图4是表示用于控制的控制图的图表。另外，图5至图7是用于说明该作用的流程图。另外，图8是用于说明该作用的控制框图。
如图1中所示，在该实施例中的柴油机包括发动机主体40、吸气系统2、废气系统3、废气再循环系统(EGR系统)44和控制单元(控制器)14。
吸气系统2包括吸气管20、压缩机21、内冷却器22和节流阀(吸气节流阀)23，因此利用压缩机21将机动车外部的空气强制供给到吸气管20中，被供给的空气受到内冷却器22的冷却并且被引入到发动机主体40中。设置在吸气管20内的节流阀23具有可利用致动器24改变的开孔，以通过操作该节流阀23使流入到发动机主体40中的空气量增加或者减小，从而调节废气温度。
发动机主体40是一种具有燃烧室41、燃料喷射阀42和活塞43的常规内燃机。从燃料喷射阀42喷射的燃料和流入的空气在燃烧室41内混合，因此利用活塞43获取其推动力并且将废气从废气系统3排出。
EGR系统44包括EGR阀46和EGR冷却器45，因此废气经通向吸气系统2的EGR通道47部分地在循环以抑止二氧化氮，并且提高燃料利用率。即，从燃烧室41排出的废气通过EGR通道47被部分地获取并且被再次引入到燃烧室41中。利用从燃料喷射阀43喷射的新燃料使废气燃烧以使燃烧放慢，并且减少在高温下产生的二氧化氮。如果废气的再循环量太大，那么为增大黑烟的量燃烧室的温度会急剧地下降。EGR阀46以最佳的方式控制再循环的量。
废气系统3包括废气管(废气通道)30、涡轮31、氧化催化剂(废气排放催化剂)11和柴油机颗粒过滤器(DPF)12，因此废气驱动与压缩机21整体转动的涡轮31，并且被输送到废气管30。并且，废气被引入到装有氧化催化剂11和DPF12的壳体13中以燃烧和去除烟灰(颗粒)。
另外，废气活门(废气节流阀)32设置在废气管30内并处于壳体13的上游侧。可利用致动器33改变其开孔。由于活门32调节流入到壳体13中的废气量，因此可使烟灰燃烧量增大或者减小，从而可利用燃烧热量调节壳体13的温度。
壳体13分别具有上游侧和与废气管30相连的下游侧，并且在内部包括氧化催化剂(催化剂)11、DPF12、第一压力传感器51、第二压力传感器52和温度传感器(温度检测装置)53。在图1中，温度传感器53检测氧化催化剂11的下游侧和DPF12的上游侧的废气温度。温度传感器53可检测氧化催化剂11的温度。从上游侧流入的废气中的烟灰被DPF12捕获，并且在氧化催化剂11的作用下，由一氧化氮转换的二氧化氮所捕获的烟灰燃烧并且被去除，而且无害的废气被输送到在下游侧的废气管30。
壳体13具有一种隔热结构以防止壳体13的外围表面的温度由于在壳体13周围的外部冷空气的作用下而降低，从而防止DPF12中的烟灰产生灰渣。
氧化催化剂11包括蜂窝状支撑件，蜂窝状支撑件具有包括作为主要成分的Pt(铂)的氧化催化成分，氧化催化剂11被设置在壳体13内的废气通道的上游侧以将包含在柴油机废气中的一氧化氮以较大的量转换成具有高氧化功能的二氧化氮，通过二氧化氮的这种氧化功能，即使在温度较低(高于或者等于可使烟灰自身点燃的下限温度的温度)的情况下也能够使作为被捕获在DPF12中的烟灰的主要成分的碳(C)利用废气自身的温度被燃烧和去除。
氧化催化剂11是一种在废气温度约为280℃时能够使二氧化氮的转换效率(或者置换效率)达到最大的材料。因此，在正常驱动过程中，强制废气温度在270℃和350℃之间，在不实施强制再生或者再生辅助控制的情况下仅利用催化作用即可使烟灰燃烧，以使DPF连续再生。
DPF12是一种由堇青石或者碳化硅制成的多孔陶瓷过滤器，DPF12被设置在壳体13内的废气通道中的氧化催化剂11的下游侧，以利用细小的孔来捕获废气中的烟灰。
第一压力传感器51和第二压力传感器52分别检测在DPF12的前面和后面的压力。第一压力传感器51设置在氧化催化剂11和DPF12之间，第二压力传感器52设置在DPF的下游侧。每一个传感器51、52的检测结果P1、P2被输出到控制单元14，并且利用设置在控制单元14中的算术运算部分66(见图8)计算在DPF12的前面压力和后面压力的压力差(P1-P2)。
温度传感器53检测DPF12的入口附近的温度Te，并且温度传感器53被设置在氧化催化剂11和DPF12之间，以将检测结果输出到控制单元14。
如图8中所示，控制单元14具有输入/输出装置(未示出)、用于存储控制程序的存储部分62以及算术运算部分66。
如图1和图8中所示，该控制单元(控制装置)14与压力传感器51和52、温度传感器53、发动机转速传感器54、加速器位置传感器55、机动车速度传感器56相连。至少发动机转速传感器54和加速器位置传感器55构成用于该发动机的操作状态检测装置。
另外，控制单元14设有燃料喷射量设定装置61，其用于根据来自于发动机转速传感器54和加速器位置传感器55的信息设定燃料喷射量Q。控制单元14根据各个传感器的检测结果控制在废气管30内的废气流量或者从燃料喷射阀42喷射的燃料喷射量Q，以使在DPF12中捕获的烟灰被充分燃烧和去除。
控制单元14的存储部分62存储如图2至图4所示的控制图M1至M3，因此能够根据目前的操作状态或者到目前为止的操作历史估算DPF12的烟灰沉积量，或者根据各个传感器的检测信息估算DPF12目前是否处于一种连续再生状态。
控制图M1用于根据目前的操作状态估算烟灰沉积量E1(第一估算量)，如图2中所示，其中对于烟灰沉积量，DPF的前面和后面的压力差(P1-P2)与DPF入口温度Te和发动机速度Ne相关。根据该控制图M1，可从发动机速度Ne、DPF入口温度Te以及DPF的前面和后面的压力差(P1-P2)获得烟灰沉积量。
控制图M2用于根据操作历史估算烟灰沉积量E2(第二估算量)，如图3中所示，其中在以前的时间在强制再生结束后的累积的烟灰沉积量与发动机速度Ne和燃料喷射量Q相关。烟灰沉积量可被定义为燃料喷射量Q的一个递增函数，以及发动机速度Ne的一个递减函数。
因此，控制图M1和控制图M2用作沉积量估算装置(沉积量检测装置)62a，其用以估算或者检测沉积在DPF12上的烟灰沉积量。
控制图M3用于根据检测时的操作情况确定DPF12目前是否处于一种连续再生状态，其中连续再生区域与由发动机速度Ne以及根据发动机速度Ne和加速器位置(载荷)θ设定的燃料喷射量Q所限定的操作状态相关。
连续再生区域指的是，在不执行强制再生或者再生辅助控制的情况下，在氧化催化剂11的作用下使DPF12连续再生的操作状态，并且连续再生区域被限制在以发动机速度Ne和燃料喷射量Q为坐标轴的平面内的一个特定区域中。例如，在燃料喷射量Q增大并超过上述区域，而且发动机速度Ne不变的情况下，被供给到燃烧室41中的氧气(空气)量相对于供给的燃料量Q是不足的，从而很可能出现烟灰，因此烟灰的产生量大于烟灰的燃烧量。相反，在燃料喷射量Q减少的情况下，燃烧室41内的温度下降，这样，尽管烟灰的产生量小，但是烟灰不燃烧，因此DPF不能连续地再生。
另外，如图8中所示，控制单元14设有用于使DPF12强制再生的强制再生装置63以及连续再生辅助装置64，该连续再生辅助装置用于使废气温度升高到能够使DPF12连续再生的温度。
如果由控制图M1或者控制图M2估算的或者检测的烟灰沉积量超过一个预定量(例如，25克)，那么强制再生装置63控制DPF12的强制再生。特别是，废气温度在烟灰氧气燃烧所需的温度范围中临时升高，并且在不依赖催化作用的情况下强制性地使烟灰氧气燃烧。结合延迟主喷射时间、EGR系统44的启动(废气的再循环)以及后喷射或者排气行程喷射进行废气强制再生控制。
即，利用延迟主喷射时间来推延燃烧室41中的燃烧，以使在高温下的燃烧气体被排出以增加废气温度。另外，通过启动EGR系统44使温度高于新空气的废气流入到燃烧室41中以使废气再循环，因此能够增加废气温度。另外，如果利用在发动机主体40的膨胀冲程中的后喷射使燃料被喷射到燃烧室41中，那么被喷射的燃料到达氧化催化剂11处并且被氧化。
并且，废气温度被升高到比在控制下的连续再生过程中更高的温度范围(例如500℃-550℃)，沉积在DPF12上的烟灰被氧气直接氧化(氧气燃烧)。另外，没有被氧化催化剂11消耗的燃料附着在DPF12上的烟灰上以启动烟灰燃烧。
在发动机没有处于加速或者减速状态(下面称之为一种预定的操作状态)的正常驱动过程中，当在连续再生区域外的操作状态(即，颗粒在二氧化氮的作用下进行不完全燃烧的特定操作状态)持续一段预定的时间(例如，30分钟)或者更长时，连续再生辅助装置64控制废气温度使之升高到连续再生区域(连续再生辅助控制)。
特别是，连续再生辅助控制包括将废气温度升高到能够使氧化催化剂11的二氧化氮转换效率达到最大的最大转换温度范围，包括利用控制单元14来关紧吸气节流阀23，打开废气闸阀71或者使废气节流阀32的孔变窄到一些程度。通过使吸气节流阀23或者废气节流阀32的孔变窄来抑止新空气的吸气量以使废气温度升高。
根据加速位置θ或者机动车速度V的时间变化来确定发动机是否处于加速状态或者减速状态。即，如果加速位置θ或者机动车速度V的时间变化超过一个预定的正值，则确定发动机在加速，或者如果加速位置θ或者机动车速度V的时间变化在一个预定的负值以下或者等于0，则确定发动机在减速。
因此，在该实施例中，操作状态检测装置是由发动机转速传感器54、加速器位置传感器55和机动车速度传感器56构成的。
另外，存在由强制再生装置63执行强制再生控制的条件(下面称之为强制再生条件)和由连续再生辅助装置64执行连续再生辅助控制的条件(下面称之为再生辅助条件，或者检测预定操作状态的操作条件)同时形成的一些情况，这取决于发动机的操作状态。
即，由控制图M1或者控制图M2估算或者检测烟灰沉积量超过一个预定值，并且如果确定发动机的操作状态处于预定操作状态，那么形成强制再生条件和再生辅助条件。
为了在这种情况下进行适当的控制，该废气排放控制装置设有选择装置65，如图8中所示，当强制再生条件和再生辅助条件形成时，选择装置65用于选择执行哪种控制。这里，当强制再生条件和再生辅助条件同时形成时，选择装置65根据由温度传感器53检测的在DPF12的入口附近的温度Te选择任何一种控制以执行这种控制或者抑止其他控制。
特别是，如果由温度传感器53检测的温度Te超过一个预定值(例如，200℃)时，那么选择连续再生辅助装置64执行连续再生辅助控制。
如果温度Te低于预定值，选择装置65选择强制再生装置63执行强制再生控制。即，如果温度Te低于预定值，由于连续再生辅助控制需要花费较长的时间升高废气温度，加剧燃料消耗。因此，在这样的情况下，执行温度升高的效果好的强制再生控制，并且缩短温度升高时间以防止加剧燃料消耗。另外，如果温度大于或者等于预定值，抑止过度的温度升高控制以防止DPF12熔化。
由于本发明的一个实施例所涉及的废气排放控制装置是以上述方式构成的，因此根据图5至图7的流程图进行DPF12的再生控制。
即，在进行DPF再生控制中，首先，如图5中所示，控制单元14输入来自于各种类型的传感器的检测结果(步骤S1)。并且在步骤S10确定是否满足再生辅助条件(再生辅助确定)以及在步骤S20确定是否满足强制再生条件(强制再生确定)。
通过利用控制图M3确定发动机是否处于连续再生区域中来进行步骤S10的再生辅助确定。即，如图6中所示，控制单元14首先在步骤S11根据发动机速度Ne和燃料喷射量Q确定DPF目前是否处于连续再生状态。如果DPF处于连续再生状态，那么标志1在步骤S12设定为0，并且程序转到步骤30。
相反，如果它在连续再生区域以外，定时器在步骤S13计数。接着，在步骤S14监测定时器。如果定时器不超过30分钟，那么标志1在步骤S12设定为0，并且程序转到步骤30。
如果过度利用氧化催化剂11进行的废气排放控制功能的操作状态持续一段时间(例如，30分钟)，那么在步骤S15和步骤S16从加速方面检查操作状态。即，如果在步骤S15由于加速位置θ或者机动车速度V的时间变化超过一个预定的负值而确定发动机在加速，那么可以推测，由于废气温度的升高而促进烟灰消耗。这样，抑止这种控制直至加速结束。另外，如果在步骤S16加速偏差θ在一个预定的负值以下或者等于0，或者机动车速度V的时间变化在一个预定的负值以下，那么确定发动机在减速。在这种情况下，在步骤S17关闭节流阀23并且完全打开EGR通道47，从而抑止废气温度下降。
代替步骤S17，可至少关闭节流阀23以抑止废气温度下降。或者除了步骤S17，可降低过剩空气系数λ。另外，代替步骤S17，可关闭节流阀23并且完全打开EGR通道以抑止废气温度下降。
如果加速位置θ或者机动车速度V的时间变化在一个预定范围内，那么确定发动机处于正常操作状态，标志1在步骤S18设定为1，接着程序转到步骤S20。
在上述再生辅助确定中，如果过度利用氧化催化剂11进行的废气排放控制功能的操作状态持续一段时间(例如，30分钟)或者更长，并且发动机既没有加速也没有减速，那么用于再生辅助控制的标志1在步骤S18设定为1。但是，另外，如果过度利用氧化催化剂11进行的废气排放控制功能的操作状态持续一段时间(例如，30分钟)或者更长，那么用于再生辅助控制的标志1可在步骤S18被直接设定为1，因此确定作为用于再生辅助控制的确定条件的第一确定条件形成。
以这样的一种方式在步骤S20进行强制再生确定，即，首先根据利用控制图M1和M2估算的烟灰沉积量E1和E2确定强制再生条件。接着，根据目前的操作条件确定是否能够连续再生。即，如图7中所示，控制单元14首先在步骤S21计算第一沉积量E1。另外，持续转到步骤S21以计算第二沉积量E2。
如果在步骤S23沉积量E1和E2中的至少一个超过一个预定值，那么在步骤S24确定目前的操作条件是否处于连续再生区域。在进行上述确定，需要考虑即使在步骤S23形成强制再生条件，由于在操作条件中随后变化而也会使操作条件转移到连续再生区域的可能性。利用控制图M3进行这种确定。例如该预定值设为25克。
如果在步骤S24确定操作条件在连续再生区域外，在步骤S25将标志2设定为1并且持续转到步骤S30。
在上述强制再生确定中，如果在步骤S23确定沉积量E1和E2中的至少一个超过预定值，并且在步骤S24操作条件在连续再生区域外，用于强制再生控制的标志2在步骤S25设定为1。但是，如果在步骤S23确定沉积量E1和E2中的至少一个超过预定值，假设作为用于强制再生控制的确定条件的第二确定条件形成，并且用于强制再生控制的标志2在步骤S25可直接设定为1，从而形成作为用于强制再生控制的确定条件的第二确定条件。
另一方面，如果操作条件在连续再生区域内，确定不需要强制再生，其中标志2在步骤S26被设定为0，并且持续转到步骤S30。
接着，控制单元14根据在步骤S10和S20设定的标志选择用于DPF再生控制的方法。
即，如果标志1和2在步骤S30都设定为1，并且再生辅助条件和强制再生条件形成，确定DPF入口温度Te是否在一个预定温度之上。该预定温度例如被设定为200℃。如果Te超过该预定温度，那么在步骤S70进行再生辅助控制。相反，如果Te低于该预定温度，那么在步骤S80进行强制再生控制。
如果标志1和2中的任何一个在步骤S30设定为1，那么根据确定结果选择再生辅助控制或者强制再生控制。即，如果在步骤S50仅标志1设定为1，则在步骤S70进行再生辅助控制。另外，如果在步骤S60仅标志2设定为1，那么在步骤S80进行强制再生控制以燃烧和去除烟灰。
当进行强制再生控制时，假设DPF12上的烟灰被完全燃烧和去除，因此第二沉积量在步骤S90被设定为0。
当标志1和2都设定为0时，抑止控制并且保持正常操作状态。
因此，对于该实施例所涉及的废气排放控制装置，预设用于控制支路的参考温度(预定温度)，并且当再生辅助条件和强制再生条件形成时根据废气温度和预定温度之间的对比判断进行哪种控制。这样，能够在燃料消耗方面有效地进DPF再生。
即，如果DPF入口温度Te(废气温度)高于预定温度，那么在使氧化催化剂11转换二氧化氮的效率达到最大的温度(目标温度)和当前的废气温度之间存在小的差值，并且可花费较短的时间来升高温度。因此，进行再生辅助控制，而不进行强制再生控制，从而在不会由于过度燃料喷射而加剧燃料消耗的情况下进行连续再生。
相反，如果在接近预定温度的温度范围中进行强制再生控制，那么存在废气温度过高以致于使氧化催化剂11或者DPF熔化的危险。因此，在这样的环境下有效地实施再生辅助控制。
如果DPF入口温度Te低于预定温度，在目标温度和当前的废气温度之间存在较大的差值，因此在再生辅助控制下升高该温度需要花费较长的时间，导致燃料消耗加剧。因此，在强制再生控制下通过迅速升高废气温度而使烟灰燃烧，并且即使考虑后喷射，与再生辅助控制相比，燃料消耗也得到改善。
同时，温度传感器53设置在氧化催化剂11的下游侧和DPF12的上游侧以检测在与氧化催化剂11反应后的废气温度，从而可更准确地测量控制所需的在氧化催化剂11附近的温度。因此，在DPF再生控制中，可进一步提高在燃料消耗方面的效率，并且能够真正防止DPF12的熔化。
在进行强制再生确定中，如果对于两种具有不同性能的烟灰利用估算沉积量E1和E2，至少一个估算沉积量超过一个预定值(例如，25克)，那么进行强制再生。这样，可将传感器失灵的影响抑止到最小。
即，第一估算量E1是当确定能否进行强制再生时根据由各种传感器输入的检测详细估算的烟灰沉积量，可正确地反映当前的操作情况，不会受到在确定时间之前的操作状态历史的影响。相反，第二估算量E2是从先前的操作情况结束时的时间到确定目前是否进行强制再生的时间的操作历史中作为积累值计算的烟灰沉积量。这样，即使各种传感器中的任何一个在确定时间失效并且丧失功能，也能够根据所获得的累积值为确定是否进行强制再生提供材料。
另外，当确定连续再生的可能性时，并且由于在确定强制再生后改变发动机的操作状态，因此能够连续再生，标志2设定为0，并且抑止强制再生控制。这样，强制再生间隔可被延长。因此，降低强制再生的频率，以使DPF12的载荷减轻，并且防止用于强制再生的浪费燃料消耗。
本发明不限于上述实施例，并且可在不脱离本发明的保护范围的情况下进行各种变型。
例如，再生辅助控制不限于如在上述实施例中的用于升高(控制)废气温度的方法。可利用电子加热器或者气体燃烧器启动氧化催化剂11来进行再生辅助控制，并且在用于增强二氧化氮转换效率的温度范围中升高氧化催化剂11的温度。另外，强制再生控制方法还依赖于诸如电子加热器或者气体燃烧器的任何装置，只要它能够将废气温度升高到烟灰氧气燃烧所需的温度即可。
在上述实施例中，温度检测装置使用温度传感器53检测在氧化催化剂11的下游侧和DPF12的上游侧的废气温度，或者检测氧化催化剂11的温度。用于检测氧化催化剂的温度的方法不限于上述实施例的方法。使用与图4中相同的参数(发动机速度Ne、燃料喷射量Q)，可预先绘制利用这些参数限定的操作状态和废气温度或者氧化催化剂11的温度之间的关系。根据这个关系，可估算废气温度或者氧化催化剂的温度。
另外，在上述实施例中，在用于再生辅助确定的步骤S18，如果根据由于颗粒在二氧化氮的作用下进行不完全燃烧的特定操作状态持续一段预定时间或者更长而确定形成第一确定条件，标志1设定为1，并且在用于强制再生确定的步骤S25，如果由于颗粒的沉积量穿过一个预定值而确定形成第一确定条件，标志2设定为1，因此如果仅标志1和2中的任何一个被设定为1，根据设定标志由选择装置65(步骤S30、S50和S60)选择再生辅助控制或者强制再生控制并且进行实施。但是，也可采用其他的变型。
即，强制再生装置63将再生辅助装置64可分别具有强制再生确定和再生辅助确定的功能。如果确定条件形成，可独立地启动强制再生控制和再生辅助控制，并且如果标志1和2都设定为1，即，确定第一和第二确定条件同时形成，可根据废气的温度条件由选择装置65选择它们中的任何一个，并且抑止另外一个。
权利要求
1.一种废气排放控制装置，其具有设置在发动机的废气通道中的过滤器以捕获废气中的颗粒，以及设置在废气通道中并在过滤器的上游侧的催化剂以将废气中的NO转换NO2，其中利用由催化剂转换的NO2使沉积在过滤器上的颗粒燃烧，所述废气排放控制装置包括用于检测沉积在过滤器上的颗粒沉积量的沉积量检测装置；用于检测发动机的操作状态的操作状态检测装置；用于检测催化剂的温度或者在过滤器上游侧的废气温度的温度检测装置；用于控制废气温度或者催化剂温度以提高催化剂转换二氧化氮的效率的再生辅助装置；用于控制废气温度或者过滤器温度使之高于提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度的强制再生装置；以及控制装置，如果所述控制装置根据由操作状态检测装置检测的信息确定以下情况作为第一确定条件，即，一种包含颗粒在二氧化氮的作用下进行不完全燃烧的特定操作状态持续一段预定时间或者更长，那么所述控制装置启动再生辅助装置，如果所述控制装置确定由沉积量检测装置所检测的颗粒的沉积量超过预定值作为第二确定条件，那么所述控制装置启动强制再生装置；其中，当控制装置确定第一确定条件和第二确定条件同时形成时，控制装置根据由温度检测装置所检测的温度启动强制再生装置或者再生辅助装置。
2.如权利要求1所述的废气排放控制装置，其特征在于，当第一确定条件和第二确定条件同时形成时，如果由温度检测装置检测的温度高于或者等于一预定温度，该预定温度低于能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度，控制装置启动再生辅助装置，如果由温度检测装置检测的温度低于该预定温度，控制装置启动强制再生装置。
3.如权利要求1所述的废气排放控制装置，其特征在于，如果第一确定条件形成并且控制装置根据由操作状态检测装置检测的信息确定发动机处于加速状态，那么控制装置抑止再生辅助装置的启动。
4.如权利要求1所述的废气排放控制装置，其特征在于，如果由沉积量检测装置所检测的颗粒的沉积量超过预定值，并且根据由操作状态检测装置检测的信息确定发动机处于所述的特定操作状态，那么控制装置确定第二确定条件形成。
5.如权利要求1所述的废气排放控制装置，其特征在于，温度检测装置设置在过滤器的上游侧且设置在催化剂的下游侧，并且检测通过催化剂的废气温度。
6.如权利要求1所述的废气排放控制装置，其特征在于，如果第一确定条件形成，并且能够根据操作状态检测装置检测的信息确定发动机处于减速状态、以及吸气节流阀或者废气节流阀在关闭的阀的一侧，那么控制装置抑止再生辅助装置的启动。
7.一种废气排放控制装置，其具有设置在发动机的废气通道中的过滤器以捕获废气中的颗粒，以及设置在废气通道中并在过滤器的上游侧的催化剂以将废气中的NO转换NO2，其中利用由催化剂转换的NO2使沉积在过滤器上的颗粒燃烧，所述废气排放控制装置包括用于检测沉积在过滤器上的颗粒沉积量的沉积量检测装置；用于检测发动机的操作状态的操作状态检测装置；用于检测催化剂的温度或者在过滤器上游侧的废气温度的温度检测装置；再生辅助装置，如果根据由操作状态检测装置检测的信息确定以下情况作为第一确定条件，即，一种包含颗粒在二氧化氮的作用下进行不完全燃烧的特定操作状态持续一段预定时间或者更长，那么再生辅助装置能够控制废气温度或者催化剂温度以提高催化剂转换二氧化氮的效率；强制再生装置，如果确定由沉积量检测装置所检测的颗粒的沉积量超过预定值作为第二确定条件，那么强制再生装置控制废气温度或者过滤器温度使之高于提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度；以及控制装置，当第一确定条件和第二确定条件同时形成时，如果由温度检测装置检测的温度高于或者等于一预定温度，该预定温度低于能够提高催化剂转换二氧化氮的效率的温度，控制装置启动再生辅助装置，如果由温度检测装置检测的温度低于该预定温度，控制装置启动强制再生装置。
全文摘要
本发明涉及一种控制装置，如果所述控制装置根据由操作状态检测装置检测的信息确定一种包含颗粒在二氧化氮的作用下进行不完全燃烧的特定操作状态持续一段预定时间或者更长作为第一确定条件，那么所述控制装置启动再生辅助装置并且控制废气温度或者催化剂温度以提高催化剂转换二氧化氮的效率，从而连续地再生颗粒。如果所述控制装置确定由沉积量检测装置所检测的颗粒的沉积量超过预定值作为第二确定条件，那么所述控制装置启动强制再生装置并且控制废气温度或者过滤器温度使之高于启动再生辅助装置时的温度，从而强制地再生过滤器。当控制装置确定第一确定条件和第二确定条件同时形成时，控制装置根据由温度检测装置所检测的温度启动强制再生装置或者再生辅助装置。
文档编号F01N13/02GK1425849SQ0215671
公开日2003年6月25日 申请日期2002年12月12日 优先权日2001年12月12日
发明者森本学, 大桥一也, 寺田干夫 申请人:三菱自动车工业株式会社