廢氣凈化系統的控制方法以及廢氣凈化系統的制作方法

專利名稱：廢氣凈化系統的控制方法以及廢氣凈化系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢氣凈化系統的控制方法以及廢氣凈化系統，在伴隨
著連續再生型DPF裝置或NOx凈化裝置等的廢氣凈化裝置的多次噴射(multi injection)而進行強制再生控制時，能夠防止發生力矩撞擊(torqueshock)，同時能夠減少多次噴射控制用的數據映射(data map)的網格(mesh)數和/或數據映射數以使控制用數據簡化。
背景技術：
與NOx、 CO和HC等一起，對于從柴油發動機排出的粒狀物質(particulate matter:以下稱為PM)的排出量的限制，年年都在加強。通過被稱為柴油微粒過濾器(Diesel Particulate Filter:以下稱為DPF)的過濾器來捕集該PM,降低向外部排出的PM的量的技術正在研發中。其中，存在有擔載著催化劑的連續再生型DPF裝置。
該連續再生型DPF裝置包括從上游側依次配置了擔載著氧化催化劑的氧化催化劑裝置和DPF裝置的廢氣凈化裝置，或者配置了擔載著氧化催化劑的DPF裝置的廢氣凈化裝置等。在該裝置中，當流入過濾器的廢氣的溫度大于或等于大約35(TC時，過濾器所捕集的PM連續燃燒而被凈化，過濾器進行自我再生。但是，在廢氣的溫度低的情況下，因催化劑的溫度下降而氧化催化劑為非活性化，不會促進氧化反應，很難氧化PM從而使過濾器自我再生。因此，由于PM向過濾器的堆積而導致堵塞，從而產生了由堵塞所導致的排壓上升的問題。
因此，在過濾器的堵塞超過規定的量時，在配置于過濾器的上游側的氧化催化劑和/或在過濾器上擔載的氧化催化劑的作用下，使因缸內(筒內)的補充噴射(PostInjection)(后噴射)等而向廢氣中供給的HC (炭化氫)燃燒。由此，利用該燃燒熱，使過濾器入口和過濾器表面的廢氣的溫度上升。通過該高溫的廢氣，使過濾器升溫至在過濾器中蓄積的PM可燃燒的溫度以上，從而燃燒除去PM。
此時，若氧化催化劑處于活性溫度以下，則HC不會被氧化，會變成白煙并排出。因此，例如，如日本的特開2004-353529號公報中所記載的，在該情況下，通過缸內噴射進行多次噴射(延遲多級噴射)以使廢氣的溫度上升，在使氧化催化劑變為大于或等于活性溫度之后，進行補充噴射。通過該多次噴射而使廢氣升溫，從而能夠防止白煙的排出，并且能夠使DPF入口溫度上升。
然而，在多次噴射控制中，由于多次噴射由引燃噴射(pilot injection)、預噴射(pre injection)、主噴身寸(main injection)、延遲噴身寸(after injection)等各階段構成，因此，需要該各階段的噴射的噴射量和噴射時刻(injectiontiming)等噴射控制用數據。因此，會產生這些噴射控制用數據的數量顯著增加，制作該噴射控制用數據的工時和在控制時的計算量、計算時間等都增加的問題。因此，需要將噴射控制用數據的基本映射(basem叩)的網格數(區分數)和環境修正用等的數據映射數減少，從而使控制簡化的技術。
對此，本發明者們知道了，在發動機處于高負荷運轉狀態的情況下，從排氣歧管排出的廢氣溫度上升，從而想到了如下的內容。在強制再生控制中，由于在發動機處于高負荷運轉狀態的情況下，即使不進行多次噴射，由于通常的運轉也使廢氣溫度升高，因此不需要勉強進行多次噴射。因此，在該高負荷運轉狀態下，停止多次噴射而進行通常噴射，從而在多次噴射的噴射控制用數據的數據映射中，高負荷運轉狀態的部分能夠被通常運轉的數據映射所代替。由此，不需要該高負荷運轉狀態下的多次噴射的噴射控制用數據，能夠實現控制用數據的減少。
即，在進行強制再生控制時進入高負荷運轉狀態或正在進行強制再生控制時轉換為高負荷運轉狀態的情況下，通過停止多次噴射并切換為通常噴射的控制，從而可以不進行在高負荷運轉狀態下的多次噴射控制，因此，能夠實現控制性的提高。另外，即使從排氣歧管排出的廢氣溫度上升某種程度，有時使氧化催化劑的下流側的過濾器入口溫度升溫需要時間，因此即使進入高負荷運轉狀態，有時需要繼續進行廢氣升溫控制。
然而，由于有時在行駛中或停車作業中也進行強制再生控制，因此在強制再生控制進行時的發動機的運轉狀態不是一定的。在廢氣升溫控制中，
6運轉狀態包括需要進行多次噴射的低、中負荷運轉狀態的情況、不需進行多次噴射的高負荷運轉狀態的情況、在前兩種狀態之間轉換時的情況等。若在上述轉換是從多次噴射切換為通常噴射或者是相反方向的切換，由于在多次噴射和通常噴射中的扭矩的產生量不同，而且又是處于高負荷運轉狀態，因此會產生這樣的問題，即，因切換時發動機所產生的扭矩發生大的變動而產生力矩撞擊。
另一方面，作為一般的力矩撞擊的對策的一種，例如，如日本的特開
2003-201899號公報所記載的，提案了在進行低發熱率引燃噴射和主噴射模式(第1噴射模式)與除此以外的通常噴射模式(第2噴射模式)之間的燃料噴射模式的切換時，對燃料噴射量的目標值的變化量進行規定的退火控制的壓縮著火式內燃機。然而，該一般進行的退火控制是隨著時間的緩慢的變化，從當前的噴射量和噴射時刻等控制目標量逐漸向新的控制目標量變化的控制，所以不能在數量上減少用于確定控制目標值的控制用數據。專利文獻1:日本特開2004-353529號公報
專利文獻2:日本特開2003-201899號公報(權利要求3，第16列)

發明內容
本發明是為了解決上述的問題而作出的，其目的在于，提供一種廢氣凈化系統的控制方法以及廢氣凈化系統，在連續再生型DPF或NOx凈化裝置等的廢氣凈化裝置的強制再生控制中，既能夠避免產生力矩撞擊即所產生的扭矩的急劇變動的情況，又能夠減少多次噴射控制用的數據映射的網格數和/或數據映射數等的噴射控制用數據數。在用于達成上述目的的廢氣凈化方法中，該廢氣凈化系統在內燃機的排氣通路上，具備在上游側設有擔載著氧化催化劑的氧化催化劑裝置的廢氣凈化裝置，或者，擔載著氧化催化劑的廢氣凈化裝置；以及進行用于恢復上述廢氣凈化裝置的凈化能力的強制再生控制的控制裝置，該控制裝置在進行強制再生控制時，為了使排氣溫度升溫而進行多次噴射控制，該廢氣凈化系統的控制方法的特征在于，當進行上述強制再生控制時，在內燃機的運轉狀態為高負荷運轉狀態的情況下，進行停止了多次噴射的通常噴射控制，并且對應于內燃機的轉速和負荷，將控制用的區域區分為多次噴射控制區域、過渡區域和通常噴射控制區域，在該過渡區域內，使用噴射控制用數據來進行缸內燃料噴射，所述噴射控制用數據是通過對多次噴射控制區域側的多次噴射控制的噴射控制用數據和通常噴射控制區域側的通常噴射控制的噴射控制用數據進行內插運算而得到的。
另外，在上述的廢氣凈化系統的控制方法中，在上述過渡區域的內插運算中，假設存在i-l 1 (i， I為正數)個噴射控制用數據F (i)的情況下，以內燃機的轉速是Nem時的負荷Qm為基礎，當將在該轉速Nem時在多次噴射控制區域側的邊界的負荷設為Qml，將噴射控制用數據設為Fml
(i)，將在該轉速Nem時在通常噴射控制區域側的邊界的負荷設為QnI，將噴射控制用數據設為Fnl (i)時，將通過Ft (i) = ( (Qnl—Qt) XFml(i) + (Qt—Qml) XFnl (i) ) / (Qnl —Qml)計算出的噴射控制用數據Ft (i)作為上述過渡區域內的噴射控制用數據F (0 。
此外，在上述的廢氣凈化系統的控制方法中，采用在各缸的1個周期中所噴射的各個階段的噴射的噴射量和噴射時刻這兩者中的其一或兩者，作為上述過渡區域的噴射控制用數據F (i)。作為上述各階段包括引燃噴射、預噴射、主噴射、延遲噴射等。
此外，在上述的廢氣凈化系統的控制方法中，其特征在于，使用各缸在1個周期中噴射的總燃料噴射量來代替上述負荷。
該高負荷運轉狀態，是指負荷比較大，從缸排出的廢氣的溫度即排氣溫度比規定的溫度高的內燃機的運轉狀態。通過控制，能夠使該高負荷運轉狀態變為下述運轉狀態，即作為內燃機要求的發動機輸出功率的負荷，大于或等于按照內燃機的轉速而確定的規定負荷的運轉狀態。該規定負荷能夠通過實驗和計算等來預先設定，輸入并存儲至控制裝置中。
而且，能夠通過參照基于內燃機的發動機轉速和負荷的數據映射，來判斷是否處于高負荷運轉狀態。另外，可以代替負荷，也能夠使用為了輸出來自油門傳感器的輸出功率、被要求的發動機輸出功率而需要的燃料噴射量、向缸內噴射的總燃料噴射量等。這些噴射量是各缸在1個周期中噴射的量。
根據上述的控制方法，在高負荷運轉狀態下，由于從內燃機的排氣歧管排出的廢氣溫度上升，為了催化劑、廢氣凈化裝置的溫度上升或溫度維持，不需要進行用于提升廢氣溫度的多次噴射，考慮到這些，在進行強制再生控制時，在內燃機的運轉狀態進入到高負荷運轉狀態的情況下，進行停止多次噴射控制并轉換為通常噴射控制的控制。由此，在多次噴射控制的噴射控制用數據的數據映射中，能夠用迸行通常噴射控制的通常運轉(非強制再生控制的運轉狀態)的數據映射等的噴射控制用數據來代替高負荷運轉狀態的部分。因此，不需要多次噴射控制的噴射控制用數據的數據映射等的高負荷運轉狀態的部分。因此，能夠減少用于多次噴射控制的數據映射的網格數等，此外，還能夠減少環境修正用等的數據映射等的數量。另外，在該環境修正用的數據映射中，還有與大氣溫度、大氣壓、發動機水溫、其他輔助類的運行狀況等有關的數據。
此外，在上述的控制方法中，對應于內燃機的負荷，在多次噴射控制區域和通常噴射控制區域之間設置過渡區域，所述多次噴射控制區域是在廢氣溫度低時進行用于使廢氣溫度升溫的多次噴射(多級噴射)控制的區域，所述通常噴射控制區域是與不需要通過多次噴射控制進行升溫的高負荷運轉狀態相對應的區域。在強制再生控制中，由于內燃機的負荷增大，在內燃機的運轉狀態從多次噴射控制區域進入過渡區域時，按過渡區域內的位置進行加權，通過對兩區域的噴射控制用數據進行內插運算，求出過渡區域內的噴射控制用數據。
在該過渡區域內，使用通過內插運算而得到的噴射控制用數據，進行缸內燃料噴射。由此，隨著負荷的變化，缸內燃料噴射逐漸地順暢地從多次噴射切換到通常噴射，因此能夠避免產生力矩撞擊。與此同時，由于不再需要過渡區域的噴射控制用數據，因此從這一點來說也能夠減少數據映射的網格數以及數據映射的數量等的噴射控制用數據的數量。對于該內插運算來說，可以使用各種內插運算方法，但若使用線形內插(基于一元方程式的內插運算)，則內插運算所需的數據數量少，計算也簡單，容易控制。
此外，用于達成上述目的的廢氣凈化系統，該廢氣凈化系統在內燃機的排氣通路上，具備在上游側設有擔載著氧化催化劑的氧化催化劑裝置的廢氣凈化裝置，或者，擔載著氧化催化劑的廢氣凈化裝置；以及進行用
于恢復上述廢氣凈化裝置的凈化能力的強制再生控制的控制裝置，該控制
9裝置在進行強制再生控制時，為了使排氣溫度升溫而進行多次噴射控制，該廢氣凈化系統的控制方法中，當上述控制裝置進行上述強制再生控制時，在內燃機的運轉狀態為高負荷運轉狀態的情況下，進行停止了多次噴射的通常噴射控制，并且對應于內燃機的轉速和負荷，將控制用的區域區分為多次噴射控制區域、過渡區域和通常噴射控制區域，在該過渡區域內，使用噴射控制用數據來進行缸內燃料噴射，所述噴射控制用數據是通過對多次噴射控制區域側的多次噴射控制的噴射控制用數據和通常噴射控制區域側的通常噴射控制的噴射控制用數據進行內插運算而得到的。
另外，在上述的廢氣凈化系統中，上述控制裝置在上述過渡區域的內插運算中，假設存在i-l I個噴射控制用數據F (i)的情況下，以內燃機的轉速是Nem時的負荷Qm為基礎，當將在該轉速是Nem時在多次噴射控制區域側的邊界的負荷設為Qml，將噴射控制用數據設為Fml (i)，將在該轉速是Nem在通常噴射控制區域側的邊界的負荷設為Qnl，將噴射控制用數據設為Fnl (i)時，將通過Ft (i) = ( (Qnl—Qt) XFml (i) + (Qt一Qml) XFnl (i) ) / (Qnl —Qml)計算出的噴射控制用數據Ft (i)作為上述過渡區域內的噴射控制用數據F (i)。
此外，在上述的廢氣凈化系統中，上述控制裝置采用在各缸的1個周期中所噴射的各個階段的噴射的噴射量和噴射時刻這兩者中的其一或兩者，作為上述過渡區域的噴射控制用數據F (i)。
此外，在上述的廢氣凈化系統中，上述控制裝置使用各缸在1個周期中噴射的總燃料噴射量來代替上述負荷。
根據上述的結構的廢氣凈化系統，能夠實施上述的廢氣凈化方法，從而能夠達到相同的效果。此外，在該廢氣凈化裝置中，不僅包括連續再生型DPF，還包括可進行相同的強制再生控制的NOx吸附還原型催化劑或NOx直接還原型催化劑等的NOx凈化裝置。另外，本發明的適用范圍還包括硫中毒的恢復等的強制再生控制等，因此，還包括不僅具有NOx吸附還原型催化劑、NOx直接還原型催化劑，還具有選擇還原型(SCR)催化劑等的廢氣凈化裝置的硫中毒等的強制再生控制等。只要是進行與上述相同的控制的廢氣凈化系統，都在本發明的適用范圍內。
根據本發明的廢氣凈化系統的控制方法以及廢氣凈化系統，在連續再
10生型DPF裝置和NOx凈化裝置等的廢氣凈化裝置的強制再生控制中，由于能夠在與高負荷運轉狀態對應的通常噴射控制區域的部分中使用非強制再
生控制的通常運轉控制的噴射控制用數據，因此能夠減少用于多次噴射控制的噴射控制用數據。
此外，在強制再生控制中，即使內燃機的運轉狀態是從需要進行多次噴射的多次噴射控制區域向不需要進行多次噴射的通常噴射控制區域轉換的情況，由于設置過渡區域，使得缸內燃料噴射平穩地轉換，從而能夠防止產生力矩撞擊。
而且，由于在該過渡區域內使用了內插運算，不再需要過渡區域內的用于多次噴射控制的噴射控制用數據。因此，能夠減少強制再生控制中的多次噴射控制用數據的數據映射的網格數以及環境修正用的數據映射等。


圖1是表示廢氣凈化系統的整體結構的圖。
圖2是示意性地表示區域數據映射的一例的圖。
圖3是表示強制再生控制的控制流程的一例的圖。
圖4是表示噴射控制用數據的計算用的控制流程的一例的圖。
圖5是表示噴射控制用數據的計算用的控制流程的另一個例子的圖。
圖6是示意性地表示缸內燃料噴射的各階段的圖。
附圖標記說明
1廢氣凈化系統
10柴油發動機(內燃機)
12連續再生型DPF裝置(廢氣凈化裝置)
12a氧化催化劑
12b帶催化劑的過濾器
31差壓傳感器
40控制裝置(ECU)
F (i)過渡區域的噴射控制用數據
Fm (i)多次噴射用的噴射控制用數據Fml (i)多次噴射控制區域側的邊界處的噴射控制用數據
Fn (i)通常噴射用的噴射控制用數據
Fnl (i)通常噴射區域側的邊界處的噴射控制用數據
Ft (i)內插的噴射控制用數據
Lm多次噴射控制區域側的邊界
Ln通常噴射區域側的邊界
Ne、 Nem發動機轉速
Q、 Qm發動機負荷
Qml多次噴射控制區域側的邊界的負荷 Qnl通常噴射區域側的邊界的負荷 Rm多次噴射控制區域 Rn通常噴射控制區域 Rt過渡區域 t位置的標示值
具體實施例方式
下面，針對本發明的實施方式的廢氣凈化系統的控制方法以及廢氣凈 化系統，以連續再生型DPF (柴油微粒過濾器)為例，參照附圖進行說明。 圖1示出了該實施方式的廢氣凈化系統1的結構。
該廢氣凈化系統1是通過在柴油發動機(內燃機)10的排氣通路11 中設置廢氣凈化裝置12而構成的。該廢氣凈化裝置12是連續再生型DPF 裝置的一種，構成為在上游側具有氧化催化劑裝置12a，在下流側具有帶催 化劑的過濾器裝置12b。另外，在廢氣凈化裝置12的下流側設有消音器 (silencer) 13。此外，在該廢氣凈化裝置12的上游側設有排氣制動閥(排 氣閘exhaustbrake) 14，在下流側設有排氣節流閥(exhaustthrottle) 15。
該氧化催化劑裝置12a是通過在多孔質的陶瓷的蜂窩結構等擔載體上 擔載白金(pt)等的氧化催化劑而形成的。帶催化劑的過濾器裝置12b是由 對多孔質的陶瓷的蜂窩狀的通道的入口和出口進行了交替封口的整塊蜂窩 型壁流式的過濾器等而形成的。在該過濾器的部分中擔載白金和氧化鈰等 的催化劑。廢氣G中的PM (粒狀物質)被捕集(trap)在多孔質的陶瓷的
12壁上。
而且，為了推測帶催化劑的過濾器裝置12b的PM的堆積量，在廢氣
凈化裝置12的前后所連接的導通管上設有差壓傳感器31。此外，為了帶催 化劑的過濾器裝置12b的再生控制，在氧化催化劑裝置12a的上游側設置 氧化催化劑入口排氣溫度傳感器32，在氧化催化劑裝置12a和帶催化劑的 過濾器裝置12b之間設置過濾器入口排氣溫度傳感器33。
該氧化催化劑入口排氣溫度傳感器32檢測向氧化催化劑裝置12a流入 的廢氣的溫度，即第1廢氣溫度Tgl。此外，過濾器入口排氣溫度傳感器 33檢測向帶催化劑的過濾器裝置12b流入的廢氣的溫度，即第2廢氣溫度 Tg2。
另外，在吸氣通路16上，設有凈氣機17， MAF傳感器(吸入空氣量 傳感器)18，吸氣節流閥(intake throttle) 19等。該吸氣節流閥19調整進 入吸氣歧管吸的吸氣A的量。此夕卜，在EGR通路20上設有EGR冷卻器(EGR cooler) 21和EGR閥22。
這些傳感器的輸出值被輸入至控制裝置(ECU: engine control unit) 40， 該控制裝置40進行整個發動機10的運轉控制，并且進行廢氣凈化裝置12 的再生控制。通過從該控制裝置40輸出的控制信號，控制吸氣節流閥19、 燃料噴射裝置(噴射噴嘴)23、排氣制動陶14、排氣節流閥15、 EGR閥 22等。
該燃料噴射裝置23連接在共軌(common-rail)噴射系統27上，該共 軌噴射系統27可暫時存儲被燃料泵(未圖示)升壓后的高壓的燃料。為了 發動機的運轉，向控制裝置40中輸入來自油門位置傳感器(APS) 34的油 門開度、來自轉速傳感器35的發動機轉速、來自軌道壓傳感器36的共軌 壓力等的信息，還輸入車輛速度、冷卻水溫度等的信息。此外，控制裝置 40輸出通電時間信號，以噴射來自燃料噴射裝置23的規定量的燃料。
此外，在該廢氣凈化裝置12的再生控制中，不僅只是在行駛中自動進 行強制再生，為了能夠在駕駛員隨意停車后進行強制再生，設置了閃爍燈 (DPFlamp) 24、異常顯示燈25和手動再生按鈕(手動再生開關)26。該 閃爍燈24以及異常顯示燈25是當帶催化劑的過濾器裝置12b的PM的捕 集量超過一定量，帶催化劑的過濾器裝置12b堵塞時，喚起駕駛員(driver)注意的警告裝置。
接下來，對該廢氣凈化系統1的控制進行說明。在該控制中，通過通 常的運轉來捕集PM。在該通常的運轉中，監視是否是強制再生開始的時期， 若判斷出是強制再生開始的時期，則進行強制再生控制。該強制再生控制 分為在行駛中進行強制再生控制的行駛自動再生和在駕駛員因警告而停車
后通過按下手動再生按鈕26而開始的手動再生。這些強制再生控制根據行 駛距離和/或DPF差壓的值來適當選擇實施。另外，進行這些強制再生控制 的再生控制裝置組裝在控制裝置40中。
而且，在本實施方式中，該手動再生或行駛自動再生的強制再生，在 標示了氧化催化劑12a的溫度(床層溫度)的催化劑溫度標示溫度低于規 定的第1判斷溫度Tcl時，進行第l廢氣升溫控制，在變為大于或等于規 定的第1判斷溫度Tcl時，進行伴隨著補充噴射的第2廢氣升溫控制。另 外，當標示了帶催化劑的過濾器裝置12b的溫度的過濾器溫度標示溫度變 為大于或等于規定的第2判斷溫度Tc2時進行溫度維持控制。
而且，在本發明中，該第l廢氣溫度控制、第2廢氣溫度控制以及溫 度維持控制中的任一種都如圖2所示的那樣，在與低、中負荷運轉區域對 應的多次噴射控制區域Rm中，進行廢氣升溫用的多次噴射控制，在與高 負荷運轉狀態對應的通常噴射控制區域Rn中，不進行多次噴射控制而是進 行通常噴射控制。此外，在該多次噴射控制區域Rm和通常噴射控制區域 Rn之間設置的過渡區域Rt中，基于通過內插運算求出的噴射控制用數據 進行多次噴射控制。
該內插運算的過程如下。首先，如圖2所示，預先準備將以內燃機的 轉速Ne為橫軸，以負荷Q為縱軸的，區分了多次噴射控制區域Rm、過渡 區域Rt和通常噴射控制區域Rn的區域數據映射，并將其存儲至控制裝置 40中。能夠通過實驗或計算等來判斷是否有需要用多次噴射來進行廢氣的 升溫，從而預先進行設定該區域數據映射。
接下來，根據在強制再生控制中檢測出的發動機的轉速Nem和負荷 Qm，判斷當前(控制時)的發動機的運轉狀態處于圖2所示的區域數據映 射中的哪一個區域。即，在將在轉速是Nem時在多次噴射控制區域(低、 中負荷運轉狀態)Rm側的邊界Lm的負荷設為Qml、在通常噴射區域(高負荷運轉狀態)Rn側的邊界Ln的負荷設為Qnl時，若負荷Qm在負荷Qml 以下，則處于多次噴射控制區域Rm，若負荷Qm超過負荷Qml且在負荷 Qnl以下，則處于過渡區域Rt，若負荷Qm超過負荷Qnl，則處于通常噴射 控制區域Rn。
而且，若處于多次噴射控制區域Rm，則基于根據多次噴射用的控制用 數據映射計算出的噴射控制用數據Fm (i)，進行多次噴射控制。若處于 通常噴射控制區域Rn，則基于根據通常噴射用的控制用數據映射計算出的 噴射控制用數據Fn (i)，進行通常噴射控制。
另一方面，在處于過渡區域Rt的情況下，使用噴射控制用數據F(i)， 進行缸內燃料噴射，所述噴射控制用數據F (i)是通過對發動機IO的轉速 是Nem時在多次噴射控制區域Rm側的邊界Lm的多次噴射的噴射控制用 數據Fml (i)和發動機10的轉速是Nem時在通常噴射區域Rn側的邊界 Ln的通常噴射的噴射控制用數據Fnl (i)進行內插運算而得到的。在此， 假設該噴射控制用數據F (i)存在i-l I個(在此i， I是正數)。該噴 射控制用數據F(i)是，如圖6示意性地表示的那樣的各缸的l個周期(circle) 中噴射的各階段(引燃噴射F1、預噴射F2、主噴射F3、延遲噴射F4等) 的噴射量和噴射時刻等的數據。
該多次噴射的噴射控制用數據Fml (i)是用根據環境修正用數據映射 而得到的修正系數，對根據多次噴射控制用的基本映射而得到的控制用數 據進行修正而得到的。此外，該通常噴射的噴射控制用數據Fnl (i)是用 根據環境修正用數據映射而得到的修正系數，對根據通常噴射控制用的基 本映射而得到的控制用數據進行修正而得到的。
在使用線形內插運算來作為該內插運算的情況下，將用Ft(i) = ( (Qnl 一Qm) XFml (i) + (Qm—Qml) XFnl (0 ) / (Qnl—Qml)來計算出的 噴射控制用數據的量Ft (i)作為過渡區域Rt內的噴射控制用數據F (i)。
此外，在該內插運算中，也可以先計算出過渡區域Rt的位置的標示值 t，并使用該標示值t來進行內插運算。在將通常噴射區域Rn側的邊界Ln 的位置設為0，將多次噴射區域Rm側的邊界Lm的位置設為1時，該位置 的標示值t是用0至1之間的數值來表示與負荷Qm對應的位置的值，并用 t= (Qnl — Qm) / (Qnl—Qml)來計算出標示值t。接下來，使用該t，通過Ft (i) =tXFml (i) + (l—t) XFnl (i)來計算出噴射控制用數據的量Ft (i)，并將其作為過渡區域Rt內的噴射控制用數據F (i)。
另外，作為該過渡區域Rt的噴射控制用數據的量F (i)，優選在各缸 的1個周期中所噴射的各個階段的噴射的噴射量和噴射時刻這兩者，但也 可以僅使用受到力矩撞擊的影響多的階段的噴射控制用數據。
此外，通常，如該圖2所示的區域數據映射，使用在第l廢氣溫度控 制、第2廢氣溫度控制、溫度維持控制中分別不同的圖。但是，為了使控 制更加簡化，也可以使用一個區域圖數據來減少控制用數據映射的數量。
接下來，使用圖3至圖5的控制流程來說明上述控制。該圖3的控制 流程開始后，在步驟Sll中，判斷是否是基于行駛自動再生或手動再生的 強制再生控制。在不是強制再生控制的情況下，不實施該強制再生控制， 退出該流程，進行通常運轉控制。此外，在步驟SU中是強制再生控制的 情況下，前進至步驟S12。
是否是該強制再生控制是通過如下的過程來決定的。基于手動再生的 強制再生控制的情況是在由用于計測廢氣凈化裝置12的前后間的差壓的 差壓傳感器31檢測出的差壓超過規定的判斷用差壓值的情況等下，使作為 警告裝置的閃爍燈(DPFlamp) 23閃爍，從而促使駕駛員進行DPF的手動 再生。當被催促進行手動再生的駕駛員停車并操作手動再生按鈕25時，稱 為強制再生控制。此外，行駛自動再生的強制再生控制的情況是當根據 差壓傳感器31的檢測值等而檢測到帶催化劑的過濾器裝置12b的PM的捕 集量超過一定量時，成為強制再生控制。
在步驟S12中，計算第l判斷溫度Tcl。該第l判斷溫度Tcl，是當第 2廢氣溫度(催化劑溫度標示溫度)Tg2變為該溫度時，作為通過補充噴射 而供給的未燃燃料的HC在氧化催化劑裝置12a的氧化催化劑的作用下被 充分氧化的溫度(例如，20(TC 250'C左右)。該第2廢氣溫度Tg2是由 過濾器入口排氣溫度傳感器33檢測出的廢氣溫度。此外，第1判斷溫度 Tcl也可以使用隨著此時的發動機轉速Nem變化的值。此外，可以代替由 過濾器入口排氣溫度傳感器33檢測出的第2廢氣溫度Tg2，而使用由氧化 催化劑入口溫度傳感器32檢測出的第1廢氣溫度Tgl。
在接下來的步驟S13中，進行第2廢氣溫度(催化劑溫度指標溫度)Tg2的檢驗(check)。當該第2廢氣溫度Tg2比在步驟S12中計算出的第 l判斷溫度Tcl低時，在步驟S14中，在規定的時間(與步驟S13中的第2 廢氣溫度Tg2的檢驗的間隔(interval)相關的時間)Atl內進行第1廢氣 升溫控制。在該步驟S13之后，返回至步驟S12。
此外，根據步驟S13的判斷，若第2廢氣溫度Tg2大于或等于規定的 第1判斷溫度Tcl，則前進至步驟S15。在步驟S15中，計算出第2判斷溫 度Tc2。該第2判斷溫度Tc2是步驟S17中的第2廢氣升溫控制的目標溫 度。通過將第2廢氣溫度(過濾器溫度標示溫度)Tg2維持在該溫度Tc2 以上，從而能夠將由帶催化劑的過濾器裝置12b捕集的PM的燃燒維持在 良好的狀態下。該第2廢氣溫度Tg2是由過濾器入口排氣溫度傳感器33檢 測出的廢氣的溫度。該第2判斷溫度Tc2通常設為比PM的燃燒開始溫度 (例如，35(TC程度)更高的值，例如，50(TC程度。此外，也可以使第2 判斷溫度Tc2的值隨著時間的變化而產生多級的變化。
在接下來的步驟S16中，進行第2廢氣溫度(過濾器溫度標示溫度) Tg2的檢驗。當該第2廢氣溫度Tg2比第2判斷溫度Tc2更低時，前進至 步驟S17進行第2廢氣升溫控制，當第2廢氣溫度Tg2大于或等于第2判 斷溫度Tc2時，前進至步驟S18進行溫度維持控制。
在步驟S17中，在規定的時間(與步驟S16的第2廢氣溫度Tg2的檢 驗的間隔有關的時間)At2內進行第2廢氣升溫控制。
而且，通過第2廢氣升溫控制繼續進行廢氣溫度的升溫，并且通過補 充噴射向廢氣中供給未燃燃料(HC)。用氧化催化劑裝置12a氧化該未燃 燃料，由于該氧化熱，廢氣的溫度能夠進一步升溫。當該升溫后的廢氣的 溫度Tg2變為大于或等于第2判斷溫度Tc2時，由帶催化劑的過濾器裝置 12b捕集的PM燃燒。另外，可以通過該第2廢氣升溫控制，使第2廢氣溫 度Tg2連續升溫至控制目標的溫度Tc2為止，但也可以通過二階段或多階 段來進行升溫。在該步驟S17之后，前進至步驟S19。
而且，根據步驟S16的判斷，在第2廢氣溫度Tg2大于或等于第2判 斷溫度Tc2的情況下，在步驟S18中，在規定的時間(與步驟S16的第2 廢氣溫度Tg2的持續時間的檢驗的間隔有關的時間)At3內進行不伴隨發動 機10的缸內(筒內)噴射中的補充噴射溫度維持控制。
17此外，在步驟S18中，進行PM燃燒累積時間的計時(count)。該計 時僅在第2廢氣溫度Tg2大于或等于規定的第2判斷溫度Tc2的情況下對 PM燃燒累積時間ta進行計時(ta=ta+At3)。在該步驟S18之后，前進至 步驟S19。
在步驟S19中，為了判斷再生控制是否已結束，進行PM燃燒累積時 間ta的檢驗。在該檢驗中，是檢驗PM燃燒累積時間ta是否超過了規定的 判斷時間Tac。即，若超過了規定的判斷時間Tac，則再生控制已結束，前 進至步驟S20，若未超過規定的判斷時間Tac，則再生控制未結束，返回至 步驟S12。而且，在PM燃燒累積時間ta超過規定的判斷時間tac之前，進 行步驟S14的第1廢氣升溫控制、步驟S17的第2廢氣升溫控制或步驟S18 的溫度維持控制。
然后，在步驟S20中，結束強制再生控制，若車輛處于停車狀態，則 排氣制動閥13和排氣節流閥14返回至通常運轉狀態，恢復通常噴射控制。 然后，退出該流程。
在該圖3的控制流程中，當標示了氧化催化劑的溫度(床層溫度)的 催化劑溫度標示溫度Tg2比規定的第1判斷溫度Tcl低時，進行第1廢氣 升溫控制，當變為大于或等于規定的第1判斷溫度Tcl時，進行伴隨著補 充噴射的第2廢氣升溫控制。另外，當標示了帶催化劑的過濾器裝置12b 的溫度的過濾器溫度標示溫度變為大于或等于規定的第2判斷溫度Tc2時， 進行溫度維持控制。
另外，在上述的圖3的控制流程中，作為標示了氧化催化劑12a的溫 度(床層溫度)的催化劑溫度標示溫度，使用了由過濾器入口排氣溫度傳 感器33檢測出的第2廢氣溫度Tg2，作為標示了帶催化劑的過濾器裝置12b 的溫度的過濾器溫度標示溫度，也使用了由過濾器入口排氣溫度傳感器33 檢測出的第2廢氣溫度Tg2。但是，作為指示了氧化催化劑12a的溫度(床 層溫度)的催化劑溫度指標溫度，也可以使用由氧化催化劑入口排氣溫度 傳感器32檢測出的第1廢氣溫度Tgl 。
而且，在本發明中，在上述的步驟S14的第1廢氣升溫控制、步驟S17 的第2廢氣升溫控制和步驟S18的溫度維持控制中，雖然在低、中負荷運 轉區域內進行多次噴射控制，但在高負荷運轉狀態下不進行多次噴射而是進行通常噴射控制。
可以按照圖4以及圖5所示的控制流程進行該控制。在進入第1廢氣
升溫控制、第2廢氣升溫控制和溫度維持控制時需要缸內燃料噴射的噴射 控制用數據F (i)的情況下調出該圖4以及圖5的控制流程，通過該控制 流程計算出該噴射控制用數據F (i)，在計算后返回至調出該控制流程的 位置。
在該圖4的控制流程開始后，在步驟S31中，輸入表示發動機10的運 轉狀態的發動機轉速Nem和負荷Qm。在步驟S32中，輸入發動機10的轉 速是Nem時在多次噴射控制區域Rm側的邊界Lm的負荷Qml和在通常噴 射區域Rn側的邊界Ln的負荷Qnl。
在接下來的步驟S33中，檢驗負荷Qm，判斷其是否小于或等于負荷 Qml。若在該判斷中，負荷Qm小于或等于負荷Qml，則前進至步驟S34， 將i=l I個的噴射控制用數據F (i)設為根據多次噴射的基礎的數據映射 和環境修正用數據映射而計算出的噴射控制用數據Fm (0 ，退出該流程。
在該步驟S33的判斷中，若負荷Qm大于負荷Qml，則前進至步驟S35, 檢驗負荷Qm，判斷其是否大于或等于負荷Qnl。在該判斷中，若負荷Qm 大于或等于負荷Qnl，則前進至步驟S36，將i=l I個的噴射控制用數據 F (i)設為根據通常運轉的通常噴射的基礎的數據映射和環境修正用數據 映射而計算出的噴射控制用數據Fn (i)，退出該流程。
若在該步驟S35的判斷中負荷Qm小于負荷Qnl，則前進至步驟S37。 在該步驟S37中，輸入i=l I個發動機10的轉速是Nem時在多次噴射控 制區域Rm側的邊界Lm的多次噴射的噴射控制用數據Fml (i)和發動機 10的轉速是Nem時在通常噴射區域Rn側的邊界Ln的通常噴射的噴射控 制用數據Fnl (i)。
在接下來的步驟S38中，利用Ft (i) = ( (Qnl—Qm) XFml (i) + (Qm —Qml) XFnl (i) ) / (Qnl—Qml)計算出i=l I個內插的噴射控制的數 據Ft (i)。在接下來的步驟S39中，將沁1 I個的F (0設為Ft (i)， 退出該流程。
另外，在該內插運算中，在使用過渡區域Rt中的位置的標示值t的情 況下，如圖5的控制流程所示，由步驟S38a和步驟S38b來代替步驟S38。
19在步驟S38a中，通過1= (Qnl—Qm) / (Qnl—Qml)來計算出位置的標示 值t。在步驟S38b中，使用該位置的標示值t，通過Ft (i) -txFml (i) +
(l一t) XFnl (i)來計算噴射控制用數據Ft (i)。
根據上述的圖4以及圖5的控制流程，在強制再生控制中，能夠進行 下述這樣的控制。在發動機10的運轉狀態為高負荷運轉狀態的情況下，進 行停止了多次噴射的通常噴射控制。并且，對應于發動機10的轉速Nem 和負荷Qm，將控制用的區域區分為多次噴射控制區域Rm、過渡區域Rt 和通常噴射控制區域Rn。在過渡區域Rt內，使用噴射控制用數據Ft (i)， 進行缸內燃料噴射，所述噴射控制用數據Ft (i)是通過對多次噴射控制區 域Rm側的邊界Lm的多次噴射控制的噴射控制用數據Fml (i)和通常噴 射控制區域Rn側的邊界Ln的通常噴射控制的噴射控制用數據Fnl (i)進 行內插運算而得到的。
此外，在過渡區域Rt的內插中，假設存在i=l I個噴射控制用數據F
(i)的情況下，能夠將通過Ft (i) = ( (Qnl — Qt) XFml (i) + (Qt—Qml) XFnl (i) ) / (Qnl — Qml)計算出的噴射控制用數據Ft (i)作為過渡區域 Rt內的噴射控制用數據F (i)。在此，以發動機10的的轉速是Nem時的 負荷Qm為基礎，當將在轉速Nem時在多次噴射控制區域Rm側的邊界Lm 的負荷設為Qml，將噴射控制用數據設為Fml (i)時，將在轉速是Nem時 在通常噴射控制區域Rn側的邊界Ln的負荷設為Qnl，將噴射控制用數據 設為Fnl (i)。
另外，在上述的實施方式中，作為廢氣凈化系統的廢氣凈化裝置，以 上游側的氧化催化劑裝置12a和下流側的帶催化劑的過濾器12b的組合為 例進行了說明。但是，廢氣凈化裝置也可以是擔載著氧化催化劑的過濾器。 另外，作為向氧化催化劑12a的上游側供給未燃燃料(HC)的方法，說明 了補充噴射。但是，也可以采用排氣管內直接噴射的方法，即，在排氣通 路16上設置未燃燃料供給裝置，從該未燃燃料供給裝置向直接排氣通路16 內噴射未燃燃料。
此外，作為該廢氣凈化裝置，不僅限于連續再生型DPF，也可以采用 進行相同的強制再生控制的NOx吸附還原型催化劑或NOx直接還原型催 化劑等的NOx凈化裝置。另外，本發明的適用范圍可以包括硫中毒的恢復
20等的強制再生控制等。因此，不僅包括具有NOx吸附還原型催化劑和NOx 直接還原型催化劑的廢氣凈化裝置，還可以包括對于具有選擇還原型 (SCR)催化劑等的廢氣凈化裝置的硫中毒的強制再生控制等。
工業實用性
具有上述的優良效果的本發明的廢氣凈化系統的控制方法以及廢氣凈
化系統在內燃機的排氣通路上，具有在上游側擔載著氧化催化劑的氧化 催化劑裝置的廢氣凈化裝置，或者擔載著氧化催化劑的廢氣凈化裝置；進
行強制再生控制的控制裝置，所述強制再生控制用于恢復上述廢氣凈化裝 置的凈化能力。該控制裝置在進行強制再生控制時，為了升高排氣溫度， 能夠非常有效地利用可進行多次噴射控制的廢氣凈化系統。
權利要求
1. 一種廢氣凈化系統的控制方法，該廢氣凈化系統在內燃機的排氣通路上，具備在上游側設有擔載著氧化催化劑的氧化催化劑裝置的廢氣凈化裝置，或者，擔載著氧化催化劑的廢氣凈化裝置；以及進行用于恢復上述廢氣凈化裝置的凈化能力的強制再生控制的控制裝置，該控制裝置在進行強制再生控制時，為了使排氣溫度升溫而進行多次噴射控制，該廢氣凈化系統的控制方法的特征在于，當進行上述強制再生控制時，在內燃機的運轉狀態為高負荷運轉狀態的情況下，進行停止了多次噴射的通常噴射控制，并且對應于內燃機的轉速和負荷，將控制用的區域區分為多次噴射控制區域、過渡區域和通常噴射控制區域，在該過渡區域內，使用噴射控制用數據來進行缸內燃料噴射，所述噴射控制用數據是通過對多次噴射控制區域側的多次噴射控制的噴射控制用數據和通常噴射控制區域側的通常噴射控制的噴射控制用數據進行內插運算而得到的。
2. 如權利要求1所述的廢氣凈化系統的控制方法，其特征在于， 在上述過渡區域的內插運算中，假設存在i=l I個噴射控制用數據F(i)的情況下，以內燃機的轉速是Nem時的負荷Qm為基礎，當將該轉速 是Nem時在多次噴射控制區域側的邊界的負荷設為Qml，將噴射控制用數 據設為Fml(i)，將該轉速是Nem時在通常噴射控制區域側的邊界的負荷 設為Qnl，將噴射控制用數據設為Fnl (i)時，將通過Ft (0 = ( (Qnl— Qt) XFml (i) + (Qt—Qml) XFnl (i) ) / (Qnl — Qml)計算出的噴射控 制用數據Ft (i)作為上述過渡區域內的噴射控制用數據F (i)。
3. 如權利要求2所述的廢氣凈化系統的控制方法，其特征在于， 采用在各缸的1個周期中所噴射的每個階段的噴射的噴射量和噴射時刻這兩者中的其一或兩者，作為上述過渡區域的噴射控制用數據F (i)。
4. 如權利要求2或3所述的廢氣凈化系統的控制方法，其特征在于，使用各缸在1個周期中噴射的總燃料噴射量來代替上述負荷。
5. —種廢氣凈化系統，在內燃機的排氣通路上，具備在上游側設有 擔載著氧化催化劑的氧化催化劑裝置的廢氣凈化裝置，或者，擔載著氧化 催化劑的廢氣凈化裝置；以及進行用于恢復上述廢氣凈化裝置的凈化能力 的強制再生控制的控制裝置，該控制裝置在進行強制再生控制時，為了使 排氣溫度升溫而進行多次噴射控制，該廢氣凈化系統的特征在于，上述控制裝置在進行上述強制再生控制時，在內燃機的運轉狀態為高 負荷運轉狀態的情況下，進行停止了多次噴射的通常噴射控制，并且對應 于內燃機的轉速和負荷，將控制用的區域區分為多次噴射控制區域、過渡 區域和通常噴射控制區域，在該過渡區域內，使用噴射控制用數據來進行 缸內燃料噴射，所述噴射控制用數據是通過對多次噴射控制區域側的多次 噴射控制的噴射控制用數據和通常噴射控制區域側的通常噴射控制的噴射 控制用數據進行內插運算而得到的。
6. 如權利要求5所述的廢氣凈化系統，其特征在于， 上述控制裝置在上述過渡區域的內插運算中，假設存在i=l I個噴射控制用數據F(i)的情況下，以內燃機的轉速是Nem時的負荷Qm為基礎， 當將該轉速是Nem時在多次噴射控制區域側的邊界的負荷設為Qml，將噴 射控制用數據設為Fml (i)，將該轉速是Nem時在通常噴射控制區域側的 邊界的負荷設為Qnl，將噴射控制用數據設為Fnl (i)時，將通過Ft (i)= ((Qnl — Qt) XFml (i) + (Qt—Qml) XFnl (i) ) / (Qn卜Qml)計算 出的噴射控制用數據Ft (i)作為上述過渡區域內的噴射控制用數據F (i)。
7. 如權利要求6所述的廢氣凈化系統，其特征在于， 上述控制裝置采用在各缸的1個周期中所噴射的各個階段的噴射的噴射量和噴射時刻這兩者中的其一或兩者，作為上述過渡區域的噴射控制用 數據F (i)。
8. 如權利要求6或7所述的廢氣凈化系統，其特征在于，上述控制裝置使用各缸在1個周期中噴射的總燃料噴射量來代替上述 負荷。
全文摘要
一種廢氣凈化系統的控制方法以及廢氣凈化系統。在廢氣凈化裝置的強制再生控制中，既能夠避免產生力矩撞擊即所產生的扭矩的急劇變動的情況，又能夠減少多次噴射控制用的數據映射的網格數以及數據映射數等的噴射控制用數據數。在廢氣凈化裝置的強制再生控制中，在內燃機的運轉狀態為高負荷運轉狀態的情況下，進行停止了多次噴射的通常噴射控制，并且對應于內燃機的轉速和負荷，將控制用的區域區分為多次噴射控制區域、過渡區域和通常噴射控制區域，在該過渡區域內，使用通過對多次噴射控制區域側的噴射控制用數據和通常噴射控制區域側的噴射控制用數據進行內插運算而得到的噴射控制用數據。
文檔編號F01N3/02GK101466923SQ20078002210
公開日2009年6月24日 申請日期2007年5月14日 優先權日2006年6月13日
發明者巖下拓朗, 村田哲也, 池田卓史, 益子達夫 申請人:五十鈴自動車株式會社