柴油顆粒過濾器的再生的制作方法

專利名稱：柴油顆粒過濾器的再生的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油顆粒過濾器的再生。
背景技術(shù)：
日本專利局1993年公布的Tokkai Hei 05-44437公開一種處理從車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣里的顆粒物質(zhì)的設(shè)備。
該設(shè)備包括一個(gè)捕集柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的顆粒物質(zhì)的柴油顆粒過濾器(DPF)。當(dāng)在DPF上沉積預(yù)定數(shù)量的顆粒物質(zhì)時(shí)，通過操作進(jìn)氣節(jié)流閥提高DPF的溫度以便提高廢氣溫從而燃燒掉顆粒物質(zhì)。這種處理稱為DPF的再生處理。

發(fā)明內(nèi)容
盡管DPF中沉積著大量顆粒物質(zhì)，仍可能中斷再生處理。在DPF中，當(dāng)中斷再生時(shí)，顆粒物質(zhì)保持在DPF上游部分床層溫度(bedtemperature)低的外周邊上并且不能再次燃燒。如果多次重復(fù)中斷，在一部分DPF可能沉積量大大超過最大的沉積。從而，在再生期間DPF內(nèi)的溫度梯度會(huì)變大并對(duì)過濾器的熱阻產(chǎn)生不希望有的影響。
中斷再生的主要原因是，在DPF的再生期間，廢氣的溫度低于再生DPF所需的溫度。為了再生DPF，要求車輛在再生所需的整個(gè)時(shí)間階段內(nèi)按幾乎相同的狀態(tài)連續(xù)運(yùn)行。
車輛的行駛模式包括例如在市區(qū)內(nèi)的高速行駛、低速行駛，以及例如在郊區(qū)內(nèi)的位于高速行駛和低速行駛中間的行駛模式。如果均勻地在這些不同的行駛模式期間進(jìn)行DPF的再生，會(huì)不可避免地增加DPF再生中斷的機(jī)會(huì)。
從而，本發(fā)明的一個(gè)目的是減少DPF再生的中斷，并且由此，提高成功完成DPF再生的比率。
為了達(dá)到上面的目的，本發(fā)明提供一種用于捕集車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的顆粒物質(zhì)的過濾器的再生設(shè)備。該再生設(shè)備包括一個(gè)傳感器，其檢測車輛行駛狀態(tài)；一個(gè)廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)，其提高廢氣的溫度；以及一個(gè)可編程控制器，其編程為從車輛行駛狀態(tài)確定車輛行駛模式并且根據(jù)車輛行駛模式控制該廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)以把廢氣溫度提高到目標(biāo)溫度。
本發(fā)明還提供一種捕集車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的顆粒物質(zhì)的過濾器的再生方法。該發(fā)動(dòng)機(jī)包括一個(gè)提高廢氣溫度的廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)。該方法包括確定車輛行駛狀態(tài)，從車輛行駛狀態(tài)確定車輛行駛模式，以及根據(jù)車輛行駛模式控制該廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)以把廢氣溫度提高到目標(biāo)溫度。
本發(fā)明的細(xì)節(jié)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)在本說明書的剩余部分中描述并且在各附圖中示出。


圖1是一種依據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化設(shè)備的示意圖。
圖2是一個(gè)方塊圖，說明該廢氣凈化部件相對(duì)于車輛行駛模式識(shí)別的結(jié)構(gòu)。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器執(zhí)行的DPF再生方式確定例程的流程圖。
圖4是說明該發(fā)動(dòng)機(jī)控制器執(zhí)行的DPF再生例程的流程圖。
圖5是說明該發(fā)動(dòng)機(jī)控制器在低速行駛模式下執(zhí)行的DPF再生子例程的流程圖。
圖6A和6B是說明車輛行駛模式和由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器確定的再生方式之間的關(guān)系的直方圖。
圖7A-7D說明直方圖建立過程。
圖8是DPF的透視圖，示出當(dāng)由于現(xiàn)有技術(shù)中斷再生時(shí)DPF中的顆粒物質(zhì)沉積狀態(tài)。
圖9是DPF的縱剖面圖，示出現(xiàn)有技術(shù)中DPF再生重復(fù)中斷期間顆粒物質(zhì)沉積量的分布。
圖10說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的顆粒物質(zhì)沉積量、廢氣溫度和DPF床層溫度之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，車輛的多氣缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1帶有排氣通道2和進(jìn)氣通道3。進(jìn)氣通道3帶有對(duì)每個(gè)氣缸分配進(jìn)氣的集氣管部分3a。排氣通道2和集氣管部分3a通過廢氣再循環(huán)(EGR)通道4連接。
在EGR通道4中設(shè)置一個(gè)隔膜型EGR閥6。根據(jù)來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31的負(fù)載信號(hào)(duty signal)通過壓力限制閥和隔膜型致動(dòng)器操作EGR閥6。
發(fā)動(dòng)機(jī)1帶有一個(gè)共用軌道燃料噴射部件10。燃料噴射部件10帶有供給泵14、共用軌道(存儲(chǔ)器(accumulator))16以及為每個(gè)氣缸設(shè)置的噴嘴17。經(jīng)供給泵14增壓的燃料經(jīng)共用軌道16分配到每個(gè)噴嘴17。
噴嘴17帶有針閥、噴嘴腔、引導(dǎo)到該噴嘴腔的燃料供給通道、護(hù)圈、液壓活塞以及回復(fù)彈簧。
三通閥是選擇性地連接共用軌道16以及至燃料供給通道的一個(gè)排出口的閥，并且在斷開狀態(tài)下通過經(jīng)由該燃料供給通道和噴嘴腔的該共用軌道16的高壓燃料壓力把該針閥保持在密封位置上。在接通狀態(tài)下，通過釋放對(duì)該排出口的壓力，提起該針閥并且該噴嘴腔中的燃料噴射到氣缸中。通過壓縮點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)1燃燒氣缸中噴射的燃料。
噴嘴17的燃料噴射定時(shí)由該三通閥從斷開到接通的轉(zhuǎn)換定時(shí)來決定，而燃料噴射量由該三通閥接通狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間決定。若共用軌道16的壓力相同，則燃料噴射量隨接通狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的增加而增加。通過來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31的信號(hào)轉(zhuǎn)換該三通閥的接通和斷開。
從美國6,247,311號(hào)專利已知這種類型的共用軌道燃料噴射部件10。
在EGR通道4下游的排氣通道2中設(shè)置一個(gè)變?nèi)轀u輪增壓器21的渦輪22。該變?nèi)轀u輪增壓器21還帶有一個(gè)安裝在進(jìn)氣通道3中的壓縮器23。渦輪22把廢氣的流動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)能量，并且利用該轉(zhuǎn)動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)同一個(gè)軸上的壓縮器23。
在渦輪22的渦形入口(scroll inlet)處安裝一個(gè)由致動(dòng)器25驅(qū)動(dòng)的可變噴嘴24。
致動(dòng)器25包括一個(gè)隔膜致動(dòng)器26以及一個(gè)用于調(diào)整對(duì)該隔膜致動(dòng)器26的控制壓力的壓力限制閥27，并且該致動(dòng)器改變噴嘴開度從而可以在發(fā)動(dòng)機(jī)1的低轉(zhuǎn)速區(qū)中獲得預(yù)定的渦輪增壓壓力。具體地，在低轉(zhuǎn)速下，噴嘴開度變窄從而提高引入渦輪22中的廢氣的流速，而在高轉(zhuǎn)速下，噴嘴開度變寬，從而廢氣無阻力地引入到渦輪22中的廢氣。
壓力限制閥27根據(jù)來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31的負(fù)載信號(hào)調(diào)整隔膜致動(dòng)器26的壓力，從而把可變噴嘴24的開度調(diào)整到噴嘴目標(biāo)開度。
在集氣管部分3a的入口中形成一個(gè)由致動(dòng)器43驅(qū)動(dòng)的進(jìn)氣節(jié)流閥42。
致動(dòng)器43包括一個(gè)根據(jù)控制壓力驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣節(jié)流閥42的隔膜致動(dòng)器44，并且包括一個(gè)根據(jù)來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31的負(fù)載信號(hào)調(diào)整對(duì)隔膜致動(dòng)器44的控制壓力以使進(jìn)氣節(jié)流閥42具有目標(biāo)開度的壓力限制閥45。
在渦輪22下游的排氣通道2中安裝一個(gè)捕集廢氣中的顆粒物質(zhì)的柴油顆粒過濾器(DPF)41。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31包括一個(gè)帶有中央處理機(jī)(CPU)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)以及輸入/輸出接口(I/O接口)的微計(jì)算機(jī)。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31控制EGR閥6的開度，噴嘴17的燃料噴射定時(shí)和燃料噴射量，渦輪增壓器21的可變噴嘴24的開度，以及進(jìn)氣節(jié)流閥42的開度。通過這些控制，不時(shí)地燃燒DPF 41上沉積的顆粒物質(zhì)，并把DPF 41再生到可以重新捕集顆粒物質(zhì)的狀態(tài)。
為了進(jìn)行上面的控制，把來自各種傳感器的檢測信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31中。這些傳感器包括加速踏板壓下傳感器32，其檢測車輛具有的加速踏板的壓下量；曲柄角傳感器33，其檢測發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速Ne和曲柄角；冷卻劑溫度傳感器34，其檢測發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷卻水溫度，氣流計(jì)35，其檢測進(jìn)氣通道2的進(jìn)氣量Qa；壓差傳感器36，其檢測DPF 41的上、下游壓差ΔP；溫度傳感器37，其檢測DPF 41的入口處的廢氣溫度T1；溫度傳感器38，其檢測過濾器41的出口處的廢氣溫度T2；以及檢測車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)速度的車速傳感器51。
當(dāng)DPF 41的顆粒物質(zhì)沉積量達(dá)到預(yù)定量時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31啟動(dòng)對(duì)DPF 41的再生，燃燒DPF 41上沉積的顆粒物質(zhì)，并且由此從DPF 41上去掉沉積的顆粒物質(zhì)。
如前面說明的那樣，在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中，如果DPF的再生期間廢氣溫度變成低于再生DPF所需的溫度，會(huì)中斷再生并且顆粒物質(zhì)局部地沉積在DPF上。
參照?qǐng)D8，DPF再生的中斷造成不能在DPF的床層溫度低的上游周邊部分中燃燒的顆粒物質(zhì)保留下來。
該部分是不再生部分，如果如圖9中所示那樣反復(fù)地中斷再生，會(huì)因此局部地沉積大量的顆粒物質(zhì)。
參照?qǐng)D10，當(dāng)DPF的顆粒物質(zhì)沉積量增加時(shí)，達(dá)到DPF允許的最大溫度的廢氣溫度下降。
換言之，如果顆粒物質(zhì)沉積量增加，DPF的床層溫度會(huì)在較低的廢氣溫度下達(dá)到允許的最大溫度。
當(dāng)局部地沉積大量顆粒物質(zhì)時(shí)，DPF內(nèi)的溫度梯度變大，并且由此，某一部分的床層溫度會(huì)超過允許的最大溫度，并且會(huì)對(duì)DPF的熱阻具有不希望得到的影響。
為了避免現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中這種固有的問題，本發(fā)明進(jìn)行如下的控制。
DPF 41捕集的顆粒物質(zhì)開始燃燒的溫度約為攝氏350度，而顆粒物質(zhì)劇烈燃燒的溫度為攝氏650度或更高。
DPF 41所需的再生時(shí)間為五到十分鐘。
在以下的說明中，高速行駛期間DPF 41所需的再生時(shí)間需要五分鐘。
如前面說明那樣，車輛的行駛模式包括例如在市區(qū)中的高速行駛，低速行駛，以及例如在郊區(qū)中的處于高速行駛和低速行駛之間的中間行駛模式。如果在這些不同的行駛模式期間均勻地進(jìn)行DPF的再生，會(huì)不可避免地增加DPF再生中斷的可能。
從而，為了減少DPF 41再生中斷的可能，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31根據(jù)車輛的行駛模式改變DPF 41的再生方式。
參照?qǐng)D2，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31帶有一個(gè)行駛數(shù)據(jù)記錄器52，用來識(shí)別車輛的行駛模式。行駛數(shù)據(jù)記錄器52具有存儲(chǔ)由車速傳感器51檢測到的車速的時(shí)間變化的功能。
從行駛數(shù)據(jù)記錄器52中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31分析車速數(shù)據(jù)并且確定車輛的目前行駛模式。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31還根據(jù)確定的行駛模式進(jìn)行DPF 41的再生處理。
接著，參照?qǐng)D3說明由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31執(zhí)行的DPF再生方式確定例程。
在車輛運(yùn)行期間，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31按五分鐘的間隔執(zhí)行該例程。
為了和DPF 41在高速行駛期間所需的再生時(shí)間相等，把該例程的執(zhí)行間隔設(shè)置成五分鐘。
在步驟S1，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31首先讀出行駛數(shù)據(jù)記錄器52存儲(chǔ)的行駛數(shù)據(jù)。
在步驟S2，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31通過圖7A-7D中示出的方法從行駛數(shù)據(jù)計(jì)算最近100公里的運(yùn)行距離的車速頻率。
這里，出于解釋的目的，假定通過數(shù)據(jù)記錄器52存儲(chǔ)圖7A中所示的時(shí)間和車速之間的關(guān)系。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31把車輛運(yùn)行時(shí)間劃分成五分鐘的間隔，并從圖7B中示出的五分鐘運(yùn)行距離L1-L4計(jì)算圖7C中示出的五分鐘平均車速。在該圖中，從左開始平均車速為每小時(shí)38公里(公里/小時(shí))、25公里/小時(shí)、15公里/小時(shí)和23公里/小時(shí)。
接著，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31按10公里為單位把車速分類到平均車速區(qū)中，并且如圖7D中所示顯示在一百公里駕駛中每個(gè)平均車速區(qū)會(huì)出現(xiàn)多少次的直方圖。
該直方圖的水平軸是平均車速，其垂直軸是一百公里駕駛中平均車速區(qū)的歷經(jīng)次數(shù)。如果里程數(shù)超過一百公里，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31刪除最老的平均車速數(shù)據(jù)，如圖7D的陰影區(qū)所示，并且利用新的平均車速數(shù)據(jù)更新該直方圖。
從而，該直方圖總是表示最近每一百公里駕駛中的車速區(qū)分布。
在該直方圖1，如果用一條折線連接每種平均車速經(jīng)歷的次數(shù)，可得到一個(gè)線圖。
為了分析該線圖，預(yù)先準(zhǔn)備圖6A和6B中示出的圖。
在圖6A中，水平軸代表平均車速而垂直軸代表每一百公里駕駛中平均車速區(qū)的頻率。
當(dāng)車輛高速行進(jìn)時(shí)，該線圖按模式A中所示那樣變化。
當(dāng)車輛按低速通過市區(qū)時(shí)，線圖按模式B中所示那樣變化。當(dāng)車輛通過郊區(qū)時(shí)，線圖按模式C中所示那樣變化。
另一方面，如圖6B中所示，根據(jù)車速區(qū)設(shè)置DPF 41的再生方式標(biāo)志M1-M3。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在最新的線圖上計(jì)算和頻率＝2等同的車速區(qū)，并且從圖6B的圖中讀出與頻率＝2的車速區(qū)對(duì)應(yīng)的再生方式標(biāo)志。
再次參照?qǐng)D3，上面的處理等同于步驟S4-S7的處理。
具體地，在步驟S4中確定代表最近一百公里駕駛距離的行駛模式，并且通過步驟S5-S7中之一設(shè)定根據(jù)該行駛模式的再生方式標(biāo)志。
在設(shè)定再生方式標(biāo)志后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31終止該例程。
本發(fā)明的廢氣排放凈化部件根據(jù)再生方式標(biāo)志M1-M3確定DPF 41的再生方式。
再生方式標(biāo)志M1-M3和DPF 41的再生方式之間的關(guān)系在表1中示出。
表1

在表1中，當(dāng)再生方式標(biāo)志是用于低速行駛模式的M3時(shí)，把用于再生DPF 41的目標(biāo)廢氣溫度設(shè)置為攝氏400度，并且把用作為啟動(dòng)再生的標(biāo)準(zhǔn)的顆粒物質(zhì)沉積量置為少量。具體地，如果壓差ΔP超過預(yù)定壓差P3，則啟動(dòng)DPF 41的再生。
當(dāng)再生方式標(biāo)志是用于中速行駛模式的M2時(shí)，把用于再生DPF 41的目標(biāo)廢氣溫度設(shè)置為攝氏550度，并且把用作為啟動(dòng)再生的標(biāo)準(zhǔn)的顆粒物質(zhì)沉積量設(shè)置為中量。具體地，如果壓差ΔP超過預(yù)定壓差P2，則啟動(dòng)DPF 41的再生。
當(dāng)再生方式標(biāo)志是用于高速行駛模式的M1時(shí)，把用于再生DPF 41的目標(biāo)廢氣溫度設(shè)置為攝氏550度，并且把用作為啟動(dòng)再生的標(biāo)準(zhǔn)的顆粒物質(zhì)沉積量置為大量。具體地，如果壓差ΔP超過預(yù)定壓差P1，則啟動(dòng)DPF 41的再生。
在上面的設(shè)置中，各個(gè)預(yù)定壓差的關(guān)系是P1＞P2＞P3。
可以通過任何現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法提高廢氣溫度，例如推遲噴嘴17的燃料噴射定時(shí)，減小進(jìn)氣節(jié)流閥42的開度，通過噴嘴17執(zhí)行后噴射，以及推遲后噴射定時(shí)。
再生方式標(biāo)志M1和再生方式標(biāo)志M2在對(duì)DPF 41的再生方式的影響方面的不同在于，用作為再生啟動(dòng)條件的顆粒物質(zhì)沉積量不同。
對(duì)于圖6A中示出的中速行駛模式(B)，適用于再生DPF 41的廢氣溫度狀況的持續(xù)時(shí)間與高速行駛模式(A)相比要短的概率高。
在用于中速行駛模式(B)的再生方式中，充當(dāng)DPF 41的再生啟動(dòng)條件的顆粒物質(zhì)沉積量小于用于高速行駛模式(其提高DPF 41的再生頻率)的再生方式中的沉積量，從而，每次其再生時(shí)間短于用于高速行駛模式(A)的再生方式中的再生時(shí)間。
由于這樣的設(shè)置，可以減小由于中速行駛模式中DPF 41的溫度下降而中斷再生的概率。
另一方面，當(dāng)再生方式標(biāo)志是用于低速行駛模式(C)的情況下，出于防止從再生啟動(dòng)時(shí)間開始增加DPF 41的顆粒物質(zhì)沉積的目的，確定對(duì)把目標(biāo)廢氣溫度設(shè)置成攝氏400度以及對(duì)再生啟動(dòng)沉積量的設(shè)置。
由于低速行駛模式(C)中廢氣溫度低，難以在連續(xù)五分鐘的運(yùn)轉(zhuǎn)中完成燃燒掉所有沉積在DPF 41上的顆粒物質(zhì)。從而，在用于低速行駛模式(C)的再生方式中，把廢氣溫度保持在不會(huì)增加DPF 41的顆粒物質(zhì)沉積量的攝氏400度的目標(biāo)廢氣溫度上，并且在車輛轉(zhuǎn)換到中速行駛模式(B)或高速行駛模式(A)后，進(jìn)行DPF 41的再生。這樣，在低速行駛模式(C)下，簡單地通過抑制顆粒物質(zhì)的增加，從而實(shí)際上不進(jìn)行DPF 41的再生，就可以把由于廢氣溫度下降(這在低速行駛模式(C)中是尤其常見的)造成的中斷DPF 41再生的可能降為零。
另一方面，在低速行駛模式(C)下，為了不會(huì)由于廢氣溫度的提高而增加DPF 41的顆粒物質(zhì)沉積量，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在控制廢氣溫度的同時(shí)并行地控制流入DPF 41的顆粒物質(zhì)的量。可以通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的煙霧產(chǎn)生量來減少流入到DPF 41中的顆粒物的質(zhì)量。
作為抑制煙霧產(chǎn)生量的方法，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何方法，例如通過減小EGR閥6的開度減少EGR量，減少噴嘴17的先導(dǎo)噴射(pilot injection)量，延長先導(dǎo)噴射間隔，以及通過渦流控制閥加強(qiáng)渦流。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4說明由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31為實(shí)現(xiàn)表1中所規(guī)定的DPF 41的再生而執(zhí)行的DPF再生例程。當(dāng)終止圖3的再生方式設(shè)定例程時(shí)開始該例程。
首先，在步驟S11，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31判定再生方式標(biāo)志是否為用于低速行駛模式的M3。
如果再生方式標(biāo)志不是M3，在步驟S13，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31判定再生方式標(biāo)志是否為用于中速行駛模式的M2。
當(dāng)再生方式標(biāo)志不是M2時(shí)，則該再生方式標(biāo)志是用于高速行駛模式的M1。
在此情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在步驟S17判定由壓差傳感器36檢測到的壓差ΔP是否超過預(yù)定壓差P1。當(dāng)壓差ΔP未超過預(yù)定壓差P1時(shí)，DPF 41不必再生。在此情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在步驟S20中進(jìn)行不考慮DPF 41的再生的常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制，并且終止該例程。當(dāng)在步驟S17中壓差ΔP超過預(yù)定壓差P1時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在步驟S18通過應(yīng)用上面提及的廢氣溫度提高方法中的一種來執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制以便廢氣溫度提高到攝氏550度的目標(biāo)廢氣溫度。
在下一步驟S19中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31判定從開始對(duì)DPF 41再生，即從第一次執(zhí)行步驟S18，后經(jīng)過的時(shí)間是否已達(dá)到五分鐘。當(dāng)該經(jīng)過時(shí)間達(dá)到五分鐘時(shí)，終止該例程。
當(dāng)該經(jīng)過時(shí)間未達(dá)到五分鐘時(shí)，重復(fù)步驟S18和S19的處理。
這樣，當(dāng)再生方式標(biāo)志是用于高速行駛模式的M1時(shí)，若判定DPF 41需要再生，將進(jìn)行五分鐘的再生處理。
在步驟S13中，當(dāng)再生方式標(biāo)志是用于中速行駛模式的M2時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在步驟S14中判定由壓差傳感器36檢測的壓差ΔP是否超過預(yù)定壓差P2。當(dāng)壓差ΔP未超過預(yù)定壓差P2時(shí)，DPF 41不必再生。在此情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在上述步驟S20中進(jìn)行不考慮DPF 41的再生的常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制，并且終止該例程。
當(dāng)步驟S14中壓差ΔP超過預(yù)定壓差P2時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在步驟S15中執(zhí)行把廢氣溫度提高到攝氏550度的目標(biāo)廢氣溫度的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。
該控制與步驟S18中的控制相同。
在下一步驟S16中，判定從開始對(duì)DPF 41再生，即從第一次執(zhí)行步驟S15，后經(jīng)過的時(shí)間是否已達(dá)到預(yù)定時(shí)間。這里，該預(yù)定時(shí)間是DPF 41所需的再生時(shí)間。
盡管在用于高速行駛模式的再生方式中把DPF 41所需的再生時(shí)間設(shè)定為五分鐘，在用于中速行駛模式的再生方式中把再生啟動(dòng)條件的預(yù)定壓差P2設(shè)置為低于用于高速行駛模式的預(yù)定壓差P1，從而當(dāng)再生開始時(shí)顆粒物質(zhì)沉積量較少。因此，在比五分鐘短的時(shí)間內(nèi)完成再生。由此該預(yù)定時(shí)間為某個(gè)比五分鐘小的值，但是由于它取決于預(yù)定壓差P2，所以希望用實(shí)驗(yàn)方法設(shè)定它。
當(dāng)在步驟S16中經(jīng)過時(shí)間達(dá)到該預(yù)定時(shí)間時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31終止該例程。當(dāng)經(jīng)過時(shí)間未達(dá)到該預(yù)定時(shí)間時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31重復(fù)步驟S15和S16的處理。
這樣，當(dāng)再生方式標(biāo)志是用于中速行駛模式的M2時(shí)，如果判定DPF41需要再生，將在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行再生處理。
在步驟S11中，當(dāng)再生方式標(biāo)志是用于低速行駛模式的M1時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在步驟S12中執(zhí)行圖5中所示的用于低速行駛模式的DPF再生子例程。
參照?qǐng)D5，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31首先判定由壓差傳感器36在步驟S31中檢測的壓差ΔP是否超過預(yù)定壓差P3。當(dāng)壓差ΔP未超過預(yù)定壓差P3時(shí)，DPF 41的顆粒物質(zhì)沉積量少。
在此情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在步驟S36中進(jìn)行不考慮DPF 41的再生的常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制，并且終止該例程。步驟S36的處理與步驟S20的處理相同。
當(dāng)在步驟S31中壓差ΔP超過預(yù)定壓差P3時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31處理步驟S32-S35。
在步驟S32中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31通過應(yīng)用前面提到的廢氣溫度提高方法中的一種進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制，以便把廢氣溫度提高到攝氏400度的目標(biāo)廢氣溫度。
在下一個(gè)步驟S33中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31通過應(yīng)用上面提到的方法中的一種執(zhí)行抑制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1的煙霧產(chǎn)生量的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。
在下一個(gè)步驟S34中判定發(fā)動(dòng)器控制器31是否正在增大壓差ΔP。為了判定壓差ΔP是否正在增大，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在RAM中存儲(chǔ)壓差ΔP。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31通過將由壓差傳感器36檢測的壓差ΔP與存儲(chǔ)值相比較來判定壓差ΔP是否正在增大。當(dāng)壓差ΔP正在增大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31重復(fù)步驟S33和S34的處理，直至壓差ΔP停止增加。
如果廢氣溫度升高，DPF 41中的顆粒物質(zhì)會(huì)燃燒，但是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1的顆粒物質(zhì)產(chǎn)生量也會(huì)增加。從而，在步驟S32-S34中，通過與升高廢氣溫度的控制并行地進(jìn)行減少煙霧產(chǎn)生量的控制，經(jīng)過燃燒從DPF 41去掉的顆粒物質(zhì)的量和新流入DPF 41的顆粒物質(zhì)的量是平衡的。
從而，如果壓差ΔP的增加停止，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31在步驟S35中判定從第一次執(zhí)行步驟S32后經(jīng)過的時(shí)間是否達(dá)到五分鐘。當(dāng)該經(jīng)過時(shí)間達(dá)到五分鐘時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31終止該子例程。結(jié)果，還終止圖4的DPF再生例程。
當(dāng)該經(jīng)過時(shí)間未達(dá)到五分鐘時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器31重復(fù)步驟S32-S35的處理，直至該經(jīng)過時(shí)間達(dá)到五分鐘。
這樣，當(dāng)再生方式標(biāo)志為用于低速行駛模式的M3并且確定DPF 41需要再生時(shí)，進(jìn)行五分鐘的不增加顆粒物質(zhì)沉積量的處理。
如上面所述，本發(fā)明根據(jù)車輛行駛模式改變DPF 41的再生方式。從而，所進(jìn)行的再生適應(yīng)于行駛模式并且由于廢氣溫度下降而中斷DPF 41再生的概率較小。
2003年1月16日在日本申請(qǐng)的Tokugan 2003-007939的內(nèi)容收錄在此作為參考資料。
盡管上面通過參照本發(fā)明的一些實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不受限于上面說明的各實(shí)施例。根據(jù)上面的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)想到對(duì)上面說明的各實(shí)施例的修改和變型。
例如，依據(jù)該實(shí)施例，高速行駛期間DPF 41所需的再生時(shí)間假定為五分鐘。但是，由于取決于對(duì)預(yù)定壓差P1的設(shè)置以及DPF 41的技術(shù)條件高速行駛期間DPF 41所需的再生時(shí)間是不同的，所以最好實(shí)驗(yàn)地確定DPF 41所需的再生時(shí)間。
另外，依據(jù)該實(shí)施例，把DPF再生方式設(shè)置例程以及DPF再生例程的執(zhí)行間隔設(shè)置為等于高速行駛期間DPF 41所需的再生時(shí)間。這是基于每個(gè)例程中計(jì)算以及判定所需的時(shí)間基本為零的假設(shè)。然而，可能在考慮計(jì)算和判定所需的時(shí)間的情況下確定例程的執(zhí)行間隔。
在上面的實(shí)施例中，控制所需的參數(shù)是利用傳感器檢測的，但是，本發(fā)明可應(yīng)用于任何利用所要求的參數(shù)進(jìn)行所要求的控制的再生設(shè)備，而與如何獲得參數(shù)無關(guān)。另外，在上面的實(shí)施例中，控制器是通過單個(gè)微計(jì)算機(jī)構(gòu)建的，但是也可以通過多個(gè)微計(jì)算機(jī)構(gòu)建它。
本發(fā)明的主張獨(dú)占的財(cái)產(chǎn)權(quán)以及特權(quán)的實(shí)施例定義如下
權(quán)利要求
1.一種用于過濾器(41)的再生設(shè)備，該過濾器用于捕集車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的顆粒物質(zhì)，該再生設(shè)備包括一個(gè)廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)，用于提高廢氣的溫度；以及一個(gè)可編程控制器(31)，其被編程為執(zhí)行以下功能從車輛的運(yùn)行狀況確定車輛的行駛模式(S4-S7)；以及根據(jù)所述車輛行駛模式控制所述廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)以把廢氣溫度提高到目標(biāo)溫度(S15，S18，S32)。
2.如權(quán)利要求1所述的再生設(shè)備，其中，所述控制器(31)還被編程為根據(jù)預(yù)定車輛行駛距離內(nèi)每單位時(shí)間的平均車速來確定所述行駛模式(S3，S4)。
3.如權(quán)利要求2所述的再生設(shè)備，其中，所述控制器(31)還被編程為把所述預(yù)定車輛行駛距離內(nèi)的多個(gè)相繼的平均速度存儲(chǔ)作為樣本，把這些樣本分類到預(yù)定的車速區(qū)中，并且根據(jù)保持有特定數(shù)量的所述樣本的特定車速區(qū)來確定所述行駛模式(S3，S4)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的再生設(shè)備，其中，該再生設(shè)備還包括一個(gè)用于檢測所述過濾器(41)中的顆粒物質(zhì)積累量的傳感器(36)，并且所述控制器(31)還被編程為判定該顆粒物質(zhì)積累量是否超過根據(jù)所述行駛模式設(shè)定的預(yù)定量(S14，S17，S31)，以及當(dāng)該顆粒物質(zhì)積累量超過該根據(jù)行駛模式設(shè)定的預(yù)定量時(shí)，控制所述廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)以把廢氣溫度提高到根據(jù)該行駛模式設(shè)定的目標(biāo)溫度(S15，S18，S32)。
5.如權(quán)利要求4所述的再生設(shè)備，其中，所述行駛模式包括與第一特定車速區(qū)對(duì)應(yīng)的低速模式以及與第二特定車速區(qū)對(duì)應(yīng)的高速模式，其中，該第二特定車速區(qū)要比第一特定車速區(qū)快，并且所述控制器(31)還被編程為把低速模式的目標(biāo)溫度設(shè)置成低于高速模式的目標(biāo)溫度(S18，S32)。
6.如權(quán)利要求5所述的再生設(shè)備，其中，所述控制器(31)還被編程為把應(yīng)用于低速模式的預(yù)定量設(shè)置為比應(yīng)用于高速模式的預(yù)定量小。
7.如權(quán)利要求6所述的再生部分，其中，該再生設(shè)備還包括一個(gè)用于減少柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的煙霧產(chǎn)生量的煙霧減少機(jī)構(gòu)(6，17)，并且該控制器(31)還被編程為當(dāng)在低速模式中控制廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)以提高廢氣溫度時(shí)，控制該煙霧減少機(jī)構(gòu)(6，17)以減少煙霧產(chǎn)生量(S33)。
8.如權(quán)利要求7所述的再生設(shè)備，其中，所述控制器(31)還被編程為控制所述煙霧減少機(jī)構(gòu)(6，17)，以便抵消由于控制所述廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)以把廢氣溫度提高到目標(biāo)溫度而造成的顆粒物質(zhì)積累量的增加(S33，S34)。
9.如權(quán)利要求6所述的再生設(shè)備，其中，所述行駛模式還包括位于低速模式和高速模式之間的中速模式，并且所述控制器(31)還被編程為把應(yīng)用于該中速模式的預(yù)定量設(shè)置為比應(yīng)用于所述低速模式的預(yù)定量大以及比應(yīng)用于所述高速模式的預(yù)定量小(S14)。
10.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的再生設(shè)備，其中，所述控制器(31)還被編程為在控制所述廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)以把廢氣溫度提高到目標(biāo)溫度后，控制該廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)以在預(yù)定時(shí)間內(nèi)把廢氣溫度維持在該目標(biāo)溫度(S16，S19，S35)。
11.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的再生設(shè)備，其中，該再生設(shè)備還包括一個(gè)用于檢測車速作為車輛行駛狀態(tài)的傳感器(51)。
12.一種用于過濾器(41)的再生方法，該過濾器用于捕集車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的顆粒物質(zhì)，其中，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括一個(gè)用于提高廢氣的溫度的廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)，該方法包括從車輛行駛狀態(tài)確定車輛行駛模式(S4-S7)；以及控制該廢氣溫度提高機(jī)構(gòu)(17，42)以使廢氣溫度提高到根據(jù)所述車輛行駛模式的目標(biāo)溫度(S15，S18，S32)。
全文摘要
提供一種用于過濾器的再生設(shè)備，該過濾器捕集車輛柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的顆粒物質(zhì)。車速傳感器檢測車速，并且控制器從該車速確定車輛行駛模式。在過濾器的通過燃燒消除掉捕集的顆粒物質(zhì)的再生中，控制器把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣溫度控制到根據(jù)行駛模式而不同的目標(biāo)溫度上。從而，由于廢氣溫度下降而中斷過濾器再生的可能性較小，并且確保過濾器的再生。
文檔編號(hào)F01N3/02GK1517524SQ20041000224
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月16日
發(fā)明者近藤光德, 一, 川島純一, 哉, 筒本直哉, 大竹真, 雄, 井上尊雄, 雅, 古賀俊雅 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社