专利名称：废气净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废气净化系统，所述废气净化系统具有连续再生型柴油颗粒过滤器，从而净化从发动机排出的废气。
背景技术：
关于从柴油机排出的粒状物(PMParticulate Matter，以下称为PM)的排出量，对NOX、CO及HC等的管制每年都被强化。伴随着这种管制的强化，仅改良发动机并不能相应对。因此，下述技术被开发使用被称为柴油颗粒过滤器(DPFDiesel Particulate Filter，以下称为DPF)的过滤器来捕集从发动机排出的PM，从而降低排出到外部的PM的量。
直接捕集所述PM的DPF有陶瓷制的整体蜂窝型壁流式的过滤器及将陶瓷或金属做成纤维状的纤维型过滤器等。使用所述DPF的废气净化系统与其他废气净化系统一样，被设置在发动机的排气通道之中，从而净化由发动机产生的废气。
DPF中，一旦过滤器捕集PM，排压便与捕集量成比例上升。因此，有必要通过使其燃烧等来除去被DPF捕集的PM，从而再生DPF。关于所述再生方法提出有各种各样的方法，有电加热器加热型、燃烧器加热型，逆洗型等。
但是，在使用这些再生方法时，是接受来自外部的能量供给来进行PM的燃烧。因此，存在带来油耗恶化的问题、再生时控制困难的问题、需要交叉进行PM捕集和PM燃烧(DPF再生)的双系统的DPF系统的问题。因此，产生系统过大并且复杂的问题。
为了解决这些问题，提出有使用来自发动机的排气热能氧化PM、从而再生DPF的技术。在所述技术中，通过使用氧化催化剂使PM的氧化温度下降。因此，不必接受来自外部的能量。使用所述技术的DPF系统由于DPF的再生工作基本上是连续进行而被称为连续再生型DPF系统。所述系统具有成为更加简化的单系统DPF系统的优点和对DPF再生的控制被简化的优点。
图8示出了NO2再生型DPF系统1X的一个例子。所述NO2再生型DPF系统1X是通过NO2(二氧化氮)氧化PM从而再生DPF的系统。在此系统中，在普通的壁流式过滤器3Ab的上游配置有氧化废气中的NO(一氧化氮)的氧化催化剂3Aa。因此，氧化催化剂3Aa下游的废气中的MOX几乎全部都成为NO2。使用所述NO2氧化由下游一侧的过滤器3Ab捕集的PM，从而成为CO2(二氧化碳)。由此，除去PM。所述NO2由于O2而能障低，所以PM氧化温度(DPF再生温度)低。因此，可以在没有外部能量供应的情况下，通过废气中的热能连续使PM燃烧。
此外，图8的E是柴油机，2是排气通道，4是燃油泵系统，5是电子控制箱，7是蓄电池，8是消音器，9是燃油箱。
此外，图9示出了改良图8的NO2再生型DPF系统之后的改良系统1Y。所述改良系统1Y在壁流式过滤器3B的多孔壁面30上涂布有氧化催化剂32A的多孔催化剂涂层31。根据所述结构，在壁流式过滤器3B的壁表面上进行NO的氧化和使用由所述氧化所产生的NO2的PM的氧化。根据所述结构，系统被简化。
并且，图10示出了另外的系统1Z。在所述系统1Z中，在壁流式过滤器3C的多孔壁面30上涂布有氧化催化剂32A和氧化物等的PM氧化催化剂32B的多孔催化剂涂层31。根据所述结构，积蓄在过滤器3C上的PM在低温下燃烧，从而DPF被连续再生。
并且，在这些带催化剂的DPF系统中，通过利用由催化剂及NO2所引起的PM的氧化反应，与普通的过滤器相比降低了PM氧化开始温度。因此，可以连续再生DPF。
但是，即使降低PM氧化开始温度，还是需要350℃左右的排气温度。因此，在低负载运转及怠速运转等下，由于排气温度低，所以不产生PM的氧化及DPF的自我再生。因此，在所述怠速或低负载等发动机运转状态持续的情况下，即使PM积蓄，也不会进入PM被氧化的状态。因此，导致排压上升、油耗的恶化。此外，还存在发生发动机停止等故障的可能性。
因此，在这些连续再生型DPF系统中设定再生DPF所必需的条件。通过从发动机运转条件计算出对过滤器的PM积蓄量或者从与PM积蓄量对应的过滤器压损中推测出PM积蓄量，来进行是否满足所述条件的判断。并且，在满足所述条件时，进行用于再生DPF的控制。通过所述控制，强制使排气温度上升，从而强制使积蓄的PM燃烧来除去PM。
并且，为了强制使PM燃烧，在连续再生型DPF系统中使用共轨喷射等的电子控制式燃料喷射系统，来进行用于下述DPF再生的控制。
首先，进行延迟多级喷射。所述喷射是在主喷射的前阶段进行的少喷射量的多级喷射和主喷射的过度延迟的组合。通过所述喷射，使排气温度上升到氧化催化剂的活性温度以上。
在由所述延迟多级喷射所引起的排气温度上升以后，返回到普通的喷射控制，从而通过后喷射或排气管内喷射等向排气管内追加轻油等燃料(HC)。使用配置在上游一侧的氧化催化剂使所述燃料燃烧。通过所述燃烧，使流入配置在下游一侧的过滤器中的废气的温度升温到被积蓄的PM强制燃烧的温度以上。由此，强制燃烧并除去积蓄在DPF内的PM。
此外，其他的方法也被提出。在所述方法中，在由多级喷射进行废气升温的同时，并用排气节流法。通过所述并用，使发动机的排压上升，从而增加在进气行程残留的废气，并且，使废气升温。通过所述废气的高温化，使喷射燃料的着火性能和燃烧性能提高。由此使排气温度上升。
采用所述方法的柴油机排气净化装置在日本专利文献特开平04-81513号公报中被提出。在所述装置中，在捕集过滤器(DPF)的下游一侧设置排气节流阀。并且，在再生过滤器的过程中控制排气节流阀的阀开度，使排气温度保持在预定的再生温度范围内，即DPF的入口排气温度达到预定温度。
但是，在用于再生使用这些排气节流阀和多级喷射的现有技术中的DPF的控制中，在进行用于再生的控制运转时，存在扭矩变动变大的问题。此外，在所述控制中，存在产生白烟的问题。
即，在用于所述再生的控制运转时，通过并用排气节流阀的多级喷射使排气温度上升到氧化催化剂的活性温度以上，此后，返回普通的喷射控制。因此，在返回所述的普通喷射控制时，产生由排压的急速变化引起的扭矩变动和由喷射时间的大变化引起的扭矩变动。此外，由于进入氧化催化剂的废气温度比进行普通喷射时低，所以有时必须从普通喷射控制再次返回到并用排气节流阀的多级喷射。但是，在这种情况下也产生扭矩的变动。
此外，在从并用排气节流阀的多级喷射向普通喷射控制切换时，有时由于喷射量的变化而引起HC、白烟的产生。
发明内容
本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种废气净化系统，所述废气净化系统在连续再生型DPF中，在用于再生DPF的控制运转中，扭矩的变动少，还可防止白烟的产生。
用于实现上述目的的废气净化系统具有设置在内燃机的排气通路上捕集粒状物的过滤器、设置在所述过滤器上游一侧的氧化催化剂、设置在所述氧化催化剂上游一侧或所述过滤器下游一侧的排气节流阀、设置在所述氧化催化剂的入口的第一排气温度传感器、设置在所述氧化催化剂和所述过滤器之间的第二排气温度传感器、使过滤器再生的控制装置，其中，具有如下结构所述控制装置在进行使过滤器再生的控制时，当由所述第一排气温度传感器检测出的排气温度为预定的第一判定温度以下时，关闭所述排气节流阀并进行延迟多级喷射控制，从而使废气升温，在由所述第一排气温度传感器检测出的排气温度升温到预定的第二判定温度以上之后，进行阶段性地或连续地打开所述排气节流阀的控制，使由所述第二排气温度传感器检测出的排气温度达到预定的第三判定温度以上。
根据所述结构，在用于再生DPF的控制中，在氧化催化剂入口的排气温度低于氧化催化剂的活性温度等的第一判定温度时，进行如下的过程。即，在使排气温度升温时，通过排气节流，可以使最初进行喷射的喷射时期的不点火界限大幅延迟。并且，可以增加喷射量。由此，使初期产生的火焰变大。由此，可以使其后传播火焰的能力提高，从而可以使包括稀薄混合气在内都完全燃烧。因此，可以防止白烟的产生及不点火的产生，从而可以高效并大幅提高排气温度。
并且，即使氧化催化剂入口的排气温度为氧化催化剂的活性温度等的第二判定温度以上的情况，也不返回普通的喷射控制，而是继续并用排气节流的延迟多级喷射，并阶段性地或连续地调整排气节流阀的开度。由此，控制燃烧室内的燃烧状态。通过控制所述燃烧状态，调整在氧化催化剂中使其燃烧的HC对废气中的供应量。根据所述供应量来控制DPF入口的排气温度。因此，可以回避排压的急剧变化、喷射时期的急剧变化及喷射量的急剧变化。并且，可以防止输出扭矩的变动及白烟的发生。
并且，在上述废气净化系统中，具有如下结构当所述氧化催化剂的入口排气温度升温到所述第二判定温度以上之后，在由所述第二排气温度传感器检测出的排气温度达到所述第三判定温度以上的情况下，阶段性地或连续地关闭所述排气节流阀。
此外，具有如下结构当所述氧化催化剂的入口排气温度升温到所述第二判定温度以上之后，在由所述第二排气温度传感器检测出的排气温度达到比所述第三判定温度高的预定的第四判定温度以上的情况下，解除所述排气节流阀及延迟多级喷射控制。
根据所述结构，可以限制排气温度的上升。因此，可以避免积蓄在DPF中的PM失控燃烧，同时，可以节约用于排气温度上升的燃料。
此外，在上述废气净化系统中，具有如下结构在所述DPF的再生控制时，当由所述第一排气温度传感器检测出的排气温度高于所述第一判定温度时，进行打开所述排气节流阀的延迟多级喷射控制，从而使废气升温，使得由所述第二排气温度传感器检测出的排气温度比所述第三判定温度高。
根据所述结构，在有必要强制再生DPF时，当发动机运转状态下的排气温度比预定的第一判定温度还高时，通过不进行排气节流的延迟多级喷射来升温废气。因此，与每次强制再生DPF都进行排气节流的系统相比，显著减少了油耗。因此，可以在低油耗下高效燃烧除去积蓄在DPF中的PM。
此外，第一判定温度和第二判定温度是与由第一排气温度传感器检测出的排气温度和氧化催化剂的活性温度相关的温度。这些判定温度由于测量地点的关系及记录的关系而与实际的氧化催化剂的温度不同，因此严格来说，与氧化催化剂的活性温度不同。但是，为了简化控制，最好使第一判定温度是比氧化催化剂的活性温度稍高的温度。此外，最好使第二判定温度是氧化催化剂的活性温度。
此外，第三判定温度也是与由第二排气温度传感器检测出的排气温度和氧化催化剂的活性温度相关的温度。该判定温度也由于测量地点的关系及记录的关系而与实际的PM燃烧开始温度不同，因此严格来说，与PM的燃烧开始温度不同。但是，为了简化控制，最好使第三判定温度为积蓄在过滤器中的粒状物开始燃烧的排气温度。
并且，使用载持有氧化催化剂、PM氧化催化剂、氧化催化剂和PM氧化催化剂中的任一的过滤器形成所述过滤器。根据所述结构，与没有载持有催化剂的情形相比，可以使积蓄在过滤器内的粒状物开始燃烧的排气温度变低。因此，可以提高油耗。
并且，根据本发明的废气净化系统，即使在现有技术中，由于排气温度低，所以不能强制燃烧积蓄在过滤器中的PM的怠速或低负载领域的运转状态下，可以进行用于高效再生PM的PM燃烧。即，通过并用排气节流的延迟多级喷射和根据排气节流的开度调整而进行的排气温度调整，谋求喷射燃料的着火性能及燃烧性能的提高。由此，可以在避免扭矩变动的产生及极端的白烟的产生的同时，进行不仅对氧化催化剂上游一侧的排气温度的变化，并且对下游一侧的排气温度的变化也可敏感应对的废气升温控制。因此，在废气升温所需的燃料少的状态下，可以高效地对废气大幅升温。并且，可以进行用于高效再生PM的PM燃烧。
因此，成为具有连续再生型DPF的废气净化系统，所述废气净化系统在用于再生DPF的再生控制时，扭矩的变动少，并且还可以防止白烟的产生。
图1为根据本发明的实施方式的废气净化系统的结构图；图2为根据本发明的实施方式的废气净化系统的的发动机部分的结构示意图；图3为根据本发明的实施方式的控制系统图；图4为根据本发明的再生控制流程的示意图；图5为图4的一部分的控制流程的示意图；图6为根据本发明的再生控制中的多级喷射的一个例子的示意图；图7为实施例的氧化催化剂温度和废气的过滤器入口温度的示意图；图8为表示现有技术的废气净化系统的一个例子的系统结构图；图9为表示现有技术的废气净化系统的另一个例子的系统结构图；图10为表示现有技术的废气净化系统的另一个例子的系统结构图。
具体实施例方式
以下，参考
根据本发明的实施方式的废气净化系统。此处，例示有具有连续再生型DPF(柴油颗粒过滤器)的废气净化系统，所述连续再生型DPF由氧化催化剂(DOC)和催化剂过滤器(CSF)的组合而构成。
图1及图2示出了该实施方式的废气净化系统1的结构。在所述废气净化系统1中，在连接在柴油机E的排气歧管的排气通道(排气管)2上设置有连续再生型DPF3。所述连续再生型DPF3的结构为在上游一侧具有氧化催化剂3Aa，在下游一侧具有带催化剂过滤器3Ab。
所述氧化催化剂3Aa是在多孔陶瓷的蜂窝式结构等载体上载有铂(Pt)等氧化催化剂所形成的。此外，带催化剂过滤器3Ab由整体蜂窝型壁流式的过滤器形成，所述整体蜂窝型壁流式的过滤器交错封闭多孔陶瓷的蜂窝式通道的入口与出口。在所述过滤器的一部分上载有铂等氧化催化剂或氧化铈等PM氧化催化剂。在所述带催化剂过滤器3Ab中，废气G中的PM(粒状物)被多孔的陶瓷壁捕集(trap)。
在所述连续再生型DPF3的下游一侧的排气通道2上设置有用于进行排气节流的排气节流阀(排气制动器)31。并且，为了推出带催化剂过滤器3Ab的PM的堆积量，在连接连续再生型DPF3前后的导通管上设置有差压传感器21。此外，为了进行用于再生带催化剂过滤器3Ab的控制，在废气净化系统1上具有设置在氧化催化剂3Aa的上游一侧的氧化催化剂入口排气温度传感器(第一排气温度传感器)22和位于氧化催化剂3Aa的下游一侧并设置在带催化剂过滤器3Ab的上游一侧的过滤器入口排气温度传感器(第二排气温度传感器)23。
这些传感器的输出值被输入到控制装置(电控箱ECU发动机控制单元)5。所述控制装置5进行发动机E运转的整体控制，同时进行带催化剂过滤器3Ab的再生控制。此外，根据从所述控制装置5输出的控制信号，控制进气门11等，所述进气门11被设置在发动机E的燃油喷射阀15、排气节流阀31或进气通道6上，用于调整进气歧管的进气量。
所述燃油喷射阀15连接共轨喷射系统(图中未示)，所述共轨喷射系统暂时存储被燃油泵(图中未示)升压后的高压燃料。并且，为了发动机的运转，PTO的开关的ON/OFF、起动电路切断开关的ON/OFF、车速、冷却水温度，发动机转数，负载(加速踏板的开度)等信息也被输入到控制装置5。
在所述结构中，进入空气A在进入通道6中经由涡轮增压器17的压缩机17a和中冷器12，由进气门11调整进气量之后，进入气缸13内的燃烧室14。在所述燃烧室14上设置有燃油喷射阀15。通过来自所述燃油喷射阀15的燃油喷射，燃料和进入空气A混合。所述混合气通过活塞18的压缩自然发火而燃烧，从而产生废气G。所述废气G经由排气通道2的涡轮增压器17的涡轮机17b，进入连续再生型DPF3。废气G在连续再生型DPF3中成为被净化后的废气Gc，并通过排气节流阀31经由消音器8被排放到大气中。
接着，说明用于再生所述废气净化系统1中的DPF的控制。用于再生所述DPF的控制通过图3所示的控制系统，按照图4及图5所示的控制流程来进行。所述控制流程显示为从主控制流程中反复调用执行的控制流程。
即，若伴随着发动机的起动而控制发动机整体的主控制程序开始，则被从所述主控制程序调用的图4的控制流程开始。并且，若执行所述控制流程之后返回主控制程序，则再次被从主控制程序调用。并且，直到主控制流程结束为止，反复执行所述图4的控制流程。
并且，若所述图4的控制流程开始，则在步骤S11中，在预定的时间(与进行“再生控制开始”判断的时间间隔相关的时间)期间进行普通的运转控制。在所述普通的运转控制中，不进行用于再生的强制燃料喷射等，而是根据由所要求的发动机转数及负载决定的燃料喷射、EGR控制、进气节流、排气节流等，来控制发动机。
在接着的步骤S12中，进行是否为“再生控制开始”的判断。所述判断根据差压传感器21的差压ΔP是否超过预定的差压判定值(用于DPF再生开始)ΔP0来判断。所述差压判定值ΔP0是表示在带催化剂过滤器3Ab中的PM的积蓄量达到界限从而有必要再生的差压的值。
在所述步骤S12的“再生控制开始”的判断中，当差压ΔP没有超过差压判定值ΔP0时，即在不是“再生控制开始”的情况下，返回步骤S11，从而进行普通的运转控制，并且反复进行，直到差压ΔP超过差压判定值ΔP0为止。
并且，在所述步骤S12的“再生控制开始”的判断中，当差压ΔP超过差压判定值ΔP0时，进入步骤S20。在所述步骤S20中，进行对氧化催化剂3Aa的入口排气温度T1的检查。当排气温度T1不是预定的第一判定温度Ta’时，进入步骤S30，从而进行第一DPF再生控制。所述预定的第一判定温度Ta’是与氧化催化剂3Aa的活化相关的温度，一般来说是氧化催化剂3Aa的活性温度Ta，但也可以是其他的温度，例如比活性温度Ta稍高的温度(例如210℃)等。
在所述第一DPF再生控制中，排气节流阀31保持全开的状态进行后喷射。在所述后喷射中向排气通道2内提供HC(燃料)，并且使用氧化催化剂3Aa使所述HC燃烧。由此，使带催化剂过滤器3Ab的入口排气温度T2上升到被积蓄的PM的强制燃烧温度以上，从而强制燃烧PM将其除去。
并且，在所述步骤S30中，在预定的时间(与进行“再生控制终止”判断的时间间隔相关的时间)期间进行步骤S31的第一DPF再生控制。并且，在接着的步骤S32中，进行是否为“再生控制终止”的判断。所述判断根据差压传感器21的差压ΔP是否超过预定的差压判定值(用于PM再生终止)ΔP1来判断。所述差压判定值ΔP1是表示在带催化剂过滤器3Ab中的PM的积蓄量减少从而可以再次开始PM捕集的状态的差压的值。
在所述步骤S32中，当判断为不是“再生控制终止”时，返回到步骤S20，从而一边反复进行步骤S31的第一DPF再生控制，一边进行PM的燃烧去除。并且，在步骤S32中，当判断为是“再生控制终止”时，进入“返回”，从而返回到主控制流程。
此外，在步骤S20的对氧化催化剂3Aa的入口排气温度T1的检查中，当由氧化催化剂入口排气温度传感器22检测出的排气温度T1低于预定的第一判定温度Ta’(此处为210℃)时，进入从步骤S40到步骤S50，从而进行第二DPF的再生控制。在步骤S40中，在预定的时间(与进行“排气温度T1的判断”的时间间隔相关的时间)期间进行步骤S41的并用排气节流阀的延迟多级喷射控制。进行所述控制，直到在接着的步骤S42的对氧化催化剂3Aa的入口排气温度T1的检查中，排气温度T1达到第二判定温度Ta(活性温度，例如200℃)以上为止。并且，在第二判定温度Ta以上的情况下，进行步骤S50的过滤器入口排气温度T2的调整控制，从而进行PM的强制燃烧。在所述步骤S50中，根据图5所示的控制流程，进行延迟多级喷射和排气节流阀31的开关控制。
即，在步骤S40的并用排气节流阀的延迟多级喷射控制中，使排气温度T1上升到第二判定温度Ta以上。其后，在步骤S50中调整排气节流阀的开度，使排气温度T1维持在第二判定温度Ta以上，并且向氧化催化剂3Aa提供使废气升温所需的HC。由此，过滤器入口排气温度T2达到PM强制燃烧温度以上。
在所述步骤S50中，在步骤S51进行带催化剂过滤器3Ab的入口排气温度T2是否低于预定的第三判定温度(PM强制燃烧下限温度，例如500℃)Tb1的判断。在所述判断中，当由过滤器入口排气温度传感器23所检测出的排气温度T2低于第三判定温度Tb1时，在步骤S52使排气节流阀31仅打开预定角度(Δα)(α＝α+Δα)，并在预定的时间(与进行“排气温度T2的判断”的时间间隔相关的时间)期间进行延迟多级喷射控制，从而进入步骤S56。此外，当排气温度T2为第三判定温度Tb1以上时，在步骤S53进行排气温度T2是否为预定的第四判定温度(PM强制燃烧上限温度，例如650℃)Tb2的判断。
在所述步骤S53中，当排气温度T2低于第四判定温度Tb2时，在步骤S54使排气节流阀31关闭预定角度(Δα)(α＝α-Δα)，并在预定的时间(与进行“排气温度T2的判断”的时间间隔相关的时间)期间进行延迟多级喷射控制，从而进入步骤S56。此外，当排气温度T2为第四判定温度Tb2以上时，在步骤S55解除排气节流及延迟多级喷射控制，从而进入步骤S56。
此外，所述第三判定温度Tb1和第四判定温度Tb2都是与积蓄在带催化剂过滤器3Ab上的PM的强制燃烧开始温度有关的温度。并且，所述温度是由承载在带催化剂过滤器3Ab上的催化剂的种类而决定的温度。第三判定温度Tb1是足以使积蓄在带催化剂过滤器3Ab上的PM开始燃烧的温度的下限排气温度。第四判定温度Tb2是可以防止积蓄在带催化剂过滤器3Ab上的PM开始失控燃烧的排气温度，及在排气温度、燃料消耗和PM燃烧去除的关系中高效地燃烧并除去PM的上限排气温度。
在步骤S56中进行是否为“再生控制终止”判断。所述判断与步骤S32的判断相同。当在步骤S56中判断为不是“再生控制终止”时，返回到步骤S51。并且一边反复进行步骤S51～步骤S56，一边继续进行控制，使得排气温度T2为Tb1≤T2＜Tb2，从而进行PM的燃烧去除。并且，当PM的燃烧去除被进行，带催化剂过滤器3Ab的再生充分，从而在步骤S56的判断中判断为是“再生控制终止”时，进入“返回”，从而返回到主控制流程。
并且，若返回主控制流程，则反复调用图4的控制流程，从而重复从图4的“开始”到“返回”的控制，直到发动机停止为止。
接着，说明本发明的并用排气节流阀的延迟多级喷射控制。在以下说明中，说明如图6所示的三级(辅助喷射两次，主喷射一次)的多级喷射，但也可以为更多级的喷射。
在发动机E的运转中，为了使排气温度上升，要进行打开排气节流阀31的排气节流。由此，发动机出口的排气歧管压力上升。通过所述排压上升，排气行程的废气排出量急剧减少，从而排气效率锐减。
在接下来的进气行程中，残留在气缸13的燃烧室14内的废气量急剧增加。但是，用于喷油时间的延迟，废气的温度在某种程度上上升。因此，在进气行程中在燃烧室14内残留有高温并且大量的废气。
在接下来的压缩、燃烧行程中，燃烧室14内的温度进一步提高。此时，若进行多级喷射的最初一个阶段的喷射，则即使是极度的延迟喷射也可以得到可靠的着火。从而可以进一步发展到可靠的燃烧。因此，即使通过极度的延迟喷射来增加喷射量，由于被转换为扭矩的燃烧能量极少，所以可以以低扭矩变动得到大的初期燃烧。此外，通过可靠燃烧所述第一阶段喷射中的被增加的燃料，即使在膨胀行程的中途，燃烧室14内也可以保持高温。
此时，若进一步增加喷射量从而进行第二阶段的喷射，则即使所述喷油时间是低压的膨胀行程的后期，也会产生着火燃烧。由于此加热，废气被升温，进而燃烧室14内成为高温。但是，此燃烧能量不会影响扭矩的产生。
接着，在第二阶段的喷射燃料活跃燃烧期间进行第三阶段的喷射。即使在所述第三阶段的喷射(主喷射)中进一步增加喷射量，也不会带来扭矩的产生，从而可以进一步增强为大火焰。在此排气门打开期间左右燃烧的主喷射燃料对废气的升温有显著且大的影响。
接着，例示有发动机转数为800rpm左右的具体的喷射例子。例如，在排气温度达到600℃以上的情况下，发动机转数为800rpm左右时，由排气节流引起的排压上升为70kPa以上。此外，最初的第一阶段的喷油时期为上止点后20°～30°，最初的第二阶段的喷油时期为上止点后35°～50°。所述第二阶段喷射的喷油量与第一阶段对比为30％到100％左右的增量喷射。
接着，说明用于通过排气节流阀31的阶段性的开关控制来调整过滤器入口排气温度T2的控制。
通过上述并用排气节流阀的延迟多级喷射，即使对于在燃烧行程的初期残留有大量高温废气并且被延迟了的喷射，也可以得到可靠的着火燃烧，从而排气温度显著上升。
此处，若打开排气节流阀31，则由于排压的减少，燃烧室14内的高温残留废气渐渐减少，所以喷射燃料的着火燃烧能力下降，从而被喷射的燃料的未燃烧率增加。因此，在废气中，作为燃料的HC渐渐增加。在这种情况下，随着流入废气中的HC增加，氧化催化剂3Aa的入口排气温度T1下降。但是，由于流入氧化催化剂3Aa的HC的量增加，所以若排气温度T1为活性温度Ta以上，则HC在氧化催化剂3Aa中燃烧。因此，氧化催化剂3Aa的尾流的过滤器入口排气温度T2上升。
相反，若关闭排气节流阀31，则由于排压的增加，燃烧室14内的高温残留废气渐渐增加，所以喷射燃料的着火燃烧能力渐渐上升，从而被喷射的燃料的未燃烧率减少。因此，在废气中，作为燃料的HC渐渐减少。在这种情况下，随着流入废气中的HC减少，氧化催化剂3Aa的入口排气温度T1上升。但是，由于流入氧化催化剂3Aa的HC的量减少，所以即使排气温度T1为活性温度Ta以上，在氧化催化剂3Aa中燃烧的HC量也减少。因此，氧化催化剂3Aa的尾流的过滤器入口排气温度T2下降。
利用该机构来控制氧化催化剂3Aa的入口排气温度T1和提供给氧化催化剂3Aa的HC量，从而控制氧化催化剂3Aa中的HC的燃烧。由此，可以控制氧化催化剂3Aa的尾流的过滤器入口排气温度T2。
此外，对所述排气节流阀31开度的调整既可以阶段性地进行，也可以连续地进行。此外，还可以进行反馈控制，使过滤器入口的排气温度T2与目标值一致，或在目标范围内。此外，还可以进行下述控制预先将来自试验等的与发动机转数及负载等相关的排气节流的开度进行映象数据化(マツプデ一タ化)，从而参照所述映象数据来决定排气节流的开度。
在图7中，作为实施例，进行了在发动机转数为850rpm的怠速运转时并用排气节流的过度延迟多级喷射。在此实施例中，示出了在对用于PM强制再生的排气节流阀进行阶段性开关控制时的氧化催化剂温度和过滤器温度的变化。
在该实施例中，采用三级的多级喷射。并且，若进行排气节流，则排压上升，从而氧化催化剂在开始排气节流之后的1分钟左右达到活性温度。但是，在进行排气节流从而保持关闭排气节流阀状态的情况下，由于HC的供应量不足，所以过滤器内的温度不会上升到PM的强制燃烧温度。
其后，若解除排气节流从而进行排气节流阀的开度控制，则排压剧减，气缸内燃烧的燃料比例下降，从而对氧化催化剂的HC供应量增加。因此，过滤器入口温度急速上升，从而上升到PM强制燃烧开始温度以上。另一方面，氧化催化剂的入口的排气温度下降。因此，明确了通过调整排气节流阀的开度，可以控制氧化催化剂温度、氧化催化剂入口排气温度及过滤器入口排气温度。
根据以上结构的废气净化系统1，在差压传感器21的差压上升并超过设定量，从而连续再生型DPF装置3的带催化剂过滤器3Ab的PM积蓄量达到有必要再生的量时，可以如下所述进行带催化剂过滤器3Ab的再生。
当排气温度T1为第一判定温度Ta’(氧化催化剂3Aa的活性温度Ta以上的温度)以上时，可以通过打开了排气节流阀31的第一DPF再生控制进行带催化剂过滤器3Ab的再生。并且，当排气温度为极低的温度等情况下，如怠速等低负载、低转数的发动机运转时那样排气温度T1低于第一判定温度Ta’时，通过对过滤器入口排气温度T2的调整控制，可以进行带催化剂过滤器3Ab的再生。所述调整控制是进行作为第二DPF再生控制的并用排气节流阀的延迟多级喷射控制和通过排气节流阀的开关控制来调整开度的控制。
因此，即使在怠速运转等低负载、低转数时排气温度极低的发动机运转状态下，通过进行并用排气节流的多级延迟喷射和排气节流的开度调整，可以同时调整氧化催化剂3Aa的入口排气温度T1和带催化剂过滤器3Ab的入口温度T2。并且，使废气高效升温，从而强制燃烧并除去PM，由此，可以再生带催化剂过滤器3Ab。
因此，可以避免由于持续的不能再生的运转状态而带来的PM对带催化剂过滤器3Ab的过度积蓄。此外，可以防止由所述过度积蓄引起的PM的失控燃烧从而导致的带催化剂过滤器3Ab的熔损。此外，由于可以抑制由带催化剂过滤器3Ab的筛孔堵塞引起的排压上升，所以可以回避由高排压引起的发动机熄火等问题的产生，并可以提高油耗。
进而，通过并用排气节流的延迟多级喷射，在排气温度T1为氧化催化剂3Aa的活性温度Ta以下的状态下，可以回避废气中高浓度HC的产生。因此，可以防止HC对氧化催化剂3Aa的积蓄，从而可以防止由积蓄在氧化催化剂3Aa上的HC的剧烈燃烧产生的高温。因此，可以防止由所述高温的产生而引起的催化剂的劣化及熔损。
并且，由于根据排气温度T1而反别使用没有并用排气节流的第一DPF再生控制和并用排气节流的延迟多级喷射的第二DPF再生控制，所以可以减少排压的上升时间，从而防止油耗的恶化等。
此外，上述中说明了在带催化剂过滤器3Ab上载有氧化催化剂和PM氧化催化剂的连续再生型DPF3，但本发明也可以适用于在过滤器上载有氧化催化剂或PM氧化催化剂的连续再生型DPF、未载有催化剂过滤器的连续再生型DPF。
工业实用性本发明提供一种废气净化系统，所述废气净化系统在连续再生型DPF中，在用于再生DPF的控制时，扭矩的变动少，还可防止白烟的产生。
因此，本发明可以在具有连续再生型DPF的废气净化系统中使用，从而可以高效净化来自搭载有所述废气净化系统的车辆等的废气，从而能够防止大气污染。
权利要求
1.一种废气净化系统，其具有设置在内燃机的排气通路上捕集粒状物的过滤器、设置在所述过滤器上游一侧的氧化催化剂、设置在所述氧化催化剂上游一侧或所述过滤器下游一侧的排气节流阀、设置在所述氧化催化剂的入口的第一排气温度传感器、设置在所述氧化催化剂和所述过滤器之间的第二排气温度传感器、使过滤器再生的控制装置，其特征在于，所述控制装置在进行使过滤器再生的控制时，当由所述第一排气温度传感器检测出的排气温度为预定的第一判定温度以下时，关闭所述排气节流阀并进行延迟多级喷射控制，从而使废气升温，在由所述第一排气温度传感器检测出的排气温度升温到预定的第二判定温度以上之后，进行阶段性地或连续地打开所述排气节流阀的控制，使由所述第二排气温度传感器检测出的排气温度达到预定的第三判定温度以上。
2.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，当所述氧化催化剂的入口排气温度升温到所述第二判定温度以上之后，在由所述第二排气温度传感器检测出的排气温度达到所述第三判定温度以上的情况下，阶段性地或连续地关闭所述排气节流阀。
3.如权利要求1或2所述的废气净化系统，其特征在于，当所述氧化催化剂的入口排气温度升温到所述第二判定温度以上之后，在由所述第二排气温度传感器检测出的排气温度达到比所述第三判定温度高的预定的第四判定温度以上的情况下，解除所述排气节流阀及延迟多级喷射控制。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的废气净化系统，其特征在于，在所述DPF的再生控制时，当由所述第一排气温度传感器检测出的排气温度高于所述第一判定温度时，进行打开所述排气节流阀的延迟多级喷射控制，从而使废气升温，使得由所述第二排气温度传感器检测出的排气温度比所述第三判定温度高。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的废气净化系统，其特征在于，使所述第一判定温度为所述氧化催化剂的活性温度以上的温度，并且使所述第二判定温度为所述氧化催化剂的活性温度。
6.如权利要求1～5中的任一项所述的废气净化系统，其特征在于，使所述第三判定温度为积蓄在所述过滤器中的粒状物开始燃烧的排气温度。
7.如权利要求1～5中的任一项所述的废气净化系统，其特征在于，以载持有氧化催化剂、PM氧化催化剂、氧化催化剂和PM氧化催化剂中的任一的过滤器形成所述过滤器。
全文摘要
本发明提供一种废气净化系统，所述废气净化系统在连续再生型DPF(3)中，在用于DPF再生的再生控制运转时，扭矩的变动少，还可防止白烟的产生，为此，结构如下在进行过滤器(3Ab)上游一侧设置有氧化催化剂(3Aa)的连续再生型DPF(3)的再生控制时，在氧化催化剂(3Aa)的入口排气温度(T1)是氧化催化剂的活性温度(Ta)以下时，关闭设置在排气通道(2)的排气节流阀(3 1)，从而进行延迟多级喷射控制，在使废气升温并且氧化催化剂(3Aa)的入口排气温度(T1)升温到氧化催化剂的活性温度(Ta)以上之后，阶段性地、或连续地打开排气节流阀(31)，使过滤器(3Ab)的入口排气温度(T2)达到PM强制燃烧下限温度(Tb1)以上。
文档编号F02D41/04GK1795320SQ20048001473
公开日2006年6月28日 申请日期2004年5月27日 优先权日2003年5月28日
发明者我部正志, 田代欣久 申请人:五十铃自动车株式会社