專利名稱：微粒過濾器再生裝置及帶有該裝置的引擎廢氣清潔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型一般涉及對于微粒過濾器的再生裝置，用來進(jìn)行引擎特別是柴油機引擎的廢氣后處理。本實用新型還一般涉及使用這種微粒過濾器再生裝置的引擎廢氣清潔裝置。
背景技術(shù)：
柴油機微粒過濾器是微粒物收集裝置，包括由陶瓷等制成的蜂巢整體料。柴油機微粒過濾器一般用來從柴油機引擎排放的廢氣去除微粒物(以下稱為“微粒”)。在工作期間，微粒逐漸積累在柴油機微粒過濾器中。最后，積累的微粒物的量超過允許量并發(fā)生阻塞。微粒濾波器一旦被阻塞，這將引起排氣壓力上升，且引擎的工作受到不利影響。結(jié)果是，必須周期地從微粒濾波器去除積累的微粒物，使不發(fā)生阻塞。
一種已知用于從柴油機微粒過濾器去除微粒的再生過程，在日本公開專利出版物No.7-034853公開。這一專利公開的再生過程提出升高廢氣的溫度到正常溫度之上，并將廢氣饋送到過濾器，這樣加熱并燃燒積累的微粒物。
這一專利公開了通過測量過濾器前后處的廢氣通道內(nèi)的壓力差，計算柴油機微粒過濾器兩端的壓力差，確定使柴油機微粒過濾器再生的時間，并基于計算的壓力差和廢氣流率(這可基于吸入空氣流率等計算)估計積累的微粒物量。當(dāng)估計的積累微粒物量達(dá)到規(guī)定的量時，系統(tǒng)確定這是使過濾器再生的時間。
當(dāng)確定是使柴油機微粒過濾器再生的時間時，通過執(zhí)行使廢氣溫度升高到正常值以上并加熱積累的微粒物到或超過燃燒溫度之上的控制，而使柴油機微粒過濾器再生。
就以上來看，對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員從這一公開明顯可見，需要一種改進(jìn)的微粒過濾器再生裝置。本實用新型即是針對業(yè)內(nèi)這一需要和其它需要，從這一公開這些需要對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員是明顯的。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通過比較積累的微粒物的量與規(guī)定值確定再生微粒過濾器的再生定時時，則出現(xiàn)了以下的問題。
由于直到在微粒過濾器中已經(jīng)積累一定量的微粒物之前不會開始再生，為了使微粒物完全燃燒需要相當(dāng)量的時間。如果在再生期間，引擎移動到廢氣溫度正常低的工作區(qū)，且不能被提高到允許微粒物燃燒的溫度，微粒的燃燒將停止且再生將中斷。然后，當(dāng)積累的微粒物量達(dá)到相同的規(guī)定值時，過濾器將恢復(fù)收集微粒且再生將被重復(fù)，但有這樣的情形，即燃燒將再次在再生過程中途停止。當(dāng)再生過程反復(fù)中斷時，微粒過濾器內(nèi)的微粒物的分布變得不均勻。這時，當(dāng)在微粒物不均勻積累條件下開始再生時，微粒過濾器的加熱在微粒物集中的部分變得過高，且微粒過濾器的耐久性或服務(wù)壽命降低。
因而，本實用新型的目的是要增加再生執(zhí)行的頻率，以便促進(jìn)完全的再生，并在所有時間保持在微粒過濾器中積累的微粒物量為低水平，并防止微粒過濾器由微粒物不均勻分布引起的熱載荷。本實用新型基于與廢氣溫度相關(guān)的條件，通過確定再生微粒過濾器的定時實現(xiàn)了這些目的。
根據(jù)本實用新型的微粒過濾器再生裝置，確定是使微粒過濾器再生的時間，并執(zhí)行控制以便當(dāng)廢氣溫度等于或高于規(guī)定溫度時燃燒微粒物。
最好是檢測積累在微粒過濾器中的微粒量(以下稱為“積累微粒量”)，并當(dāng)檢測的積累微粒量達(dá)到規(guī)定量或當(dāng)廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時，確定是使微粒過濾器再生的時間。
這樣，因為再生是在積累微粒量仍然比較小時開始的，因而在再生開始之后微粒物可在短時間段內(nèi)完全燃燒。其結(jié)果是，再生進(jìn)行時由于車輛轉(zhuǎn)移到低行進(jìn)速度等所至的再生中斷的頻率能夠被降低，并能夠防止微粒物變得不均勻分布。
就以上來看，提供了一種微粒過濾器再生裝置，該裝置基本上包括再生定時確定部分及再生控制部分。再生定時確定部分配置為確定再生定時，以便至少當(dāng)廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時，通過燃燒已積累在微粒過濾器中的微粒物而啟動微粒過濾器的再生。再生控制部分通過操作連接到所述再生定時確定部分，并配置為基于由再生當(dāng)時確定部分確定的再生定時，執(zhí)行對燃燒微粒物的控制。
本實用新型還包括構(gòu)成一包括這種微粒過濾器再生裝置的引擎廢氣清潔裝置的想法。
從以下參照所附圖示公開的本實用新型優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明，本實用新型的這些和其它目的，特性，方式和優(yōu)點對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員將更為明顯。


現(xiàn)在參見形成這一原始公開一部分的附圖圖1是根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的柴油機引擎的框圖；圖2是一流程圖，表示根據(jù)本實用新型對于圖1中所示柴油機引擎所使用柴油機微粒過濾器的再生定時確定程序；圖3是一流程圖，表示對于根據(jù)本實用新型圖1中所示柴油機引擎中使用的柴油機微粒過濾器的再生控制程序；圖4是一流程圖，表示對于根據(jù)本實用新型圖1中所示柴油機引擎中使用的柴油機微粒過濾器的再生結(jié)束確定程序；圖5示出再生期間積累的微粒量與廢氣溫度(過濾器入口處的廢氣溫度)的變化；圖6的曲線圖表示柴油機微粒過濾器的再生區(qū)；以及圖7是根據(jù)本實用新型第二實施例再生控制程序的流程圖，該程序用于圖1所示柴油機引擎中安裝的柴油機微粒過濾器。
具體實施方式
現(xiàn)在將參照附圖說明本實用新型所選實施例。對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員從這一公開明顯的是，本實用新型實施例的以下描述只是為說明而提供的，不是要限制作為所附權(quán)利要求及它們的等價物所定義的本實用新型。
首先參見圖1，其示出根據(jù)本實用新型第一實施例的直接噴射柴油機引擎1的示意圖。柴油機引擎1最好用于汽車。柴油機引擎1在業(yè)內(nèi)是熟知的。由于柴油機引擎在業(yè)內(nèi)的熟知的，在此將不詳細(xì)討論或解釋柴油機引擎1的精確結(jié)構(gòu)。
空氣濾清器(未示出)安裝在空氣吸入通道2的入口部分，以便從吸入柴油機引擎1的吸入空氣去除灰塵和顆粒。可變噴嘴渦輪增壓器3與柴油機引擎1配合操作。渦輪增壓器3包括安裝在空氣濾清器下游的空氣吸入通道2中的壓縮機部分3a，及安裝在排氣通道9中的渦輪部分3b。已通過空氣濾清器的吸入的空氣由壓縮機部分3a壓縮并饋送到中間冷卻器4。中間冷卻器4安裝在壓縮機3a的下游，使得從壓縮機部分3a釋放的吸入的空氣由中間冷卻器4冷卻。節(jié)氣門6直接安裝在輔助箱5的上游。這樣，來自中間冷卻器4被冷卻的吸入空氣，在分布到柴油機引擎1歧管部分的各汽缸之前，通過節(jié)氣門6并進(jìn)入輔助箱5。
關(guān)于引擎的主體，柴油機引擎1包括有多個燃油噴嘴7的一個汽缸頭。燃油噴嘴7固定在汽缸頭上，面向每一汽缸燃燒腔體的上部分接近中心。柴油機引擎1的燃油系統(tǒng)包括一共用的軌道8。由油泵(未示出)泵送的燃油以通常的方式通過共用軌道8傳送到噴嘴7。噴嘴7響應(yīng)從電子控制單元或“ECU”21發(fā)送的燃油噴射信號操作。噴嘴7被配置和安排在幾個階段執(zhí)行燃油噴射。除了用于控制柴油機引擎1的扭矩的主噴射之外，噴嘴7執(zhí)行用于降低產(chǎn)生的微粒量的引導(dǎo)噴射(pilot injection)，及用于當(dāng)柴油機微粒過濾器12被再生時增加廢氣溫度的后噴射。引導(dǎo)噴射比在主噴射更早的定時進(jìn)行，而后噴射比在主噴射更遲的定時進(jìn)行。
同時，渦輪增壓器3的渦輪部分3b安裝在排氣通道9中歧管部分的下游。渦輪增壓器3的渦輪部分3b有可移動的葉片，其中可移動的葉片的葉片角度根據(jù)工作狀態(tài)由來自電子控制單元21的增壓控制信號控制。
柴油機微粒過濾器12安裝在微粒部分3b的下游，以便對廢氣進(jìn)行后處理。在廢氣通過柴油機微粒過濾器12時，從廢氣去除廢氣中的微粒。用于使廢氣再循環(huán)(EGR)的EGR管10連接在排氣通道9與空氣吸入通道2之間(即在這實施例中是輔助箱(surge tank)5)，且EGR控制閥11安裝在EGR管10中。根據(jù)EGR控制閥11的開度，廢氣的適當(dāng)?shù)牧勘辉傺h(huán)到空氣吸入通道2，EGR控制閥響應(yīng)來自電子控制單元21的EGR控制信號操作。
本實施例中柴油機引擎1的廢氣清潔裝置，包括柴油機微粒過濾器12和再生裝置，再生裝置包括如以下討論的電子控制單元21和傳感器31-37。柴油機微粒過濾器12有一由陶瓷等制成的蜂巢整體料。柴油機微粒過濾器12的基本結(jié)構(gòu)在業(yè)內(nèi)是熟知的。由于柴油機微粒過濾器在業(yè)內(nèi)是熟知的，柴油機微粒過濾器12的精確結(jié)構(gòu)在此將不予詳細(xì)討論或說明。
電子控制單元21如以下所討論，最好包括帶有控制燃油注入的再生微粒過濾器控制程序的微計算機。電子控制單元21還可包括其它傳統(tǒng)的組件，諸如輸入接口電路，輸出接口電路，及存儲裝置，諸如ROM(只讀存儲器)裝置及RAM(隨機存儲器)裝置。電子控制單元21的微計算機被編程以便控制微粒過濾器12的再生。存儲器電路存儲處理的結(jié)果，且控制程序通過處理器電路運行。電子控制單元21按通常的方式可操作連接到傳感器31-37。電子控制單元21內(nèi)部的RAM存儲操作標(biāo)志的狀態(tài)和各種控制數(shù)據(jù)。電子控制單元21的內(nèi)部ROM存儲各種所需的和/或所希望的操作。從這一公開對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明顯的是，電子控制單元21的精確的結(jié)構(gòu)和算法可以是可執(zhí)行本實用新型功能的硬件和軟件的任意組合。換言之，在本說明書和權(quán)利要求中所使用的“裝置加功能”各語句應(yīng)當(dāng)包括可用來執(zhí)行“裝置加功能”語句的功能的任何結(jié)構(gòu)或硬件和/或算法或軟件。
再生裝置的傳感器31-37向電子控制單元21發(fā)送信號，用于使柴油機微粒過濾器12再生。廢氣溫度傳感器31和32的配置和排布是為了分別檢測柴油機微粒過濾器12的入口和出口處的廢氣溫度Texhin和Texhout。廢氣溫度傳感器31的配置和排布是為了產(chǎn)生指示柴油機微粒過濾器12入口處的廢氣溫度Texhin的信號，該信號被發(fā)送到電子控制單元21。廢氣溫度傳感器32的配置和排布是為了產(chǎn)生指示柴油機微粒過濾器12出口處的廢氣溫度Texhout的信號，該信號被發(fā)送到電子控制單元21。
過濾器壓力差傳感器33的配置并排布是為檢測跨越柴油機微粒過濾器12的壓力差(以下稱為“過濾器壓力差”)ΔPdpf。過濾器壓力差傳感器33的配置產(chǎn)生表示過濾器壓力差的信號，該信號被發(fā)送到電子控制單元21。
空氣流量計34的配置和排布是為了檢測空氣吸入通道2中的空氣流量。空氣流量計34配置為產(chǎn)生表示空氣吸入通道2的吸入空氣流率的信號，該信號被發(fā)送到電子控制單元21。
曲軸角度傳感器35的配置和排布是為了檢測柴油機引擎1的曲軸的曲軸角度。曲軸角度傳感器35配置為產(chǎn)生表示曲軸角度的信號，該信號被發(fā)送到電子控制單元21。
加速器位置傳感器36配置和排布是為了檢測加速器踏板壓下量。加速器位置傳感器36配置為產(chǎn)生表示加速器踏板壓下量的信號，該信號被發(fā)送到電子控制單元21。
節(jié)氣門開度傳感器37的配置和排布是為了檢測節(jié)氣閥門6的節(jié)氣門開度。節(jié)氣門開度傳感器37配置為產(chǎn)生表示節(jié)氣門開度的信號，該信號被發(fā)送到電子控制單元21。
車速傳感器38的配置和排布是為了檢測車速。車速傳感器38配置為產(chǎn)生指示車速的信號，該信號被發(fā)送到電子控制單元21。
現(xiàn)在將參照圖2到4的流程圖說明電子控制單元21與柴油機微粒過濾器12相關(guān)的操作。
首先，電子控制單元21執(zhí)行圖2所示的流程圖的步驟，以確定柴油機微粒過濾器12的再生定時，即是否是使再生柴油機微粒過濾器12的時間。只有電子控制單元21確定是再生的時間，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S9，并執(zhí)行使柴油機微粒過濾器12再生的處理。而且在這實施例中，圖2中所示流程圖的步驟S1和S3到S7步驟構(gòu)成再生定時確定部分，這從以下說明將變得明顯。
在步驟S1，電子控制單元21讀入過濾器壓力差ΔPdpf及廢氣流率Qexh，并基于過濾器壓力差ΔPdpf檢測的值和廢氣流率Qexh，估計積累的微粒量PM，即在柴油機微粒過濾器12中積累的微粒量。通過參照一個映射估計積累的微粒量PM，該映射中根據(jù)過濾器壓力差ΔPdpf及廢氣流率Qexh分配積累的微粒量PM值。廢氣流率Qexh可基于通過空氣流量計34檢測的吸入空氣流率Qa計算。
在步驟S2，電子控制單元21檢驗再生標(biāo)志F是否為0。如果確定再生標(biāo)志F為0，電子控制單元21進(jìn)到步驟S3。如果再生標(biāo)志不為0，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S9。當(dāng)引擎1發(fā)動時，再生標(biāo)志F設(shè)置為0。當(dāng)是使柴油機微粒過濾器12再生的時間時，再生標(biāo)志F設(shè)置為1。
在步驟S3，電子控制單元21確定積累的微粒量PM，是否已達(dá)到規(guī)定值PM1。而且，在本實施例中，圖2所示的流程圖步驟3構(gòu)成積累的微粒量部分，配置為檢測已經(jīng)積累在微粒過濾器12內(nèi)的微粒物量。如果確定該規(guī)定的值已經(jīng)達(dá)到，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S8。另一方面，如果確定規(guī)定的值PM1沒有達(dá)到，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S4。規(guī)定值PM1事先作為指示在柴油機微粒過濾器12中積累的微粒物最大允許量的值建立。
在步驟S4，電子控制單元21讀入行進(jìn)距離D，該距離是從前一再生處理結(jié)束起車輛已行進(jìn)的距離。行進(jìn)距離D可通過對由車速傳感器38檢測的車速VSP與行進(jìn)距離計算程序的控制周期Δtvsp的乘積積分計算(D＝∑(VSP×Δtvsp))。
在步驟S5，電子控制單元21確定，從前一再生處理結(jié)束起行進(jìn)距離D是否已達(dá)到規(guī)定的距離D1。如果規(guī)定的距離D1已經(jīng)達(dá)到，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S8。另一方面，如果規(guī)定的距離D1尚未達(dá)到，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S6。步驟S5作為備份而提供。就是說，如果因為積累的微粒量PM不精確的估計，在步驟S3再生定時確定是錯誤的，則再生處理將視行進(jìn)距離執(zhí)行。
在步驟S6，電子控制單元21確定，從前一再生處理結(jié)束起行進(jìn)距離D是否已達(dá)到第二規(guī)定的距離D2(＜D1)。如果規(guī)定的距離D2已經(jīng)達(dá)到，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S7，并如果規(guī)定的距離D2尚未達(dá)到，則返回主程序。第二規(guī)定的距離D2不足夠大而需要立即去除積累在柴油機微粒過濾器12中的微粒物，但是其設(shè)置為一個距離，取決于稍后所討論的廢氣溫度條件，對此能夠確定最好繼續(xù)進(jìn)行并去除微粒物。
在步驟S7，電子控制單元21讀入在柴油機微粒過濾器12的入口處的廢氣溫度Texhin(以下稱為“過濾器入口廢氣溫度”)，并確定該值是大于還是等于規(guī)定的溫度Texh1。如果由電子控制單元21確定過濾器入口廢氣溫度大于或等于規(guī)定溫度Texh1，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S8。如果電子控制單元21確定過濾器入口廢氣溫度小于規(guī)定溫度Texh1，則電子控制單元21返回主程序。
在步驟S8，再生標(biāo)志F設(shè)置為1。在標(biāo)志S9，柴油機微粒過濾器12被如下所述再生。
當(dāng)電子控制單元21確定是使柴油機微粒過濾器12再生的時間時，則遵從圖3的流程圖步驟，并設(shè)置對裝置(以下稱為“再生控制裝置”)，設(shè)置一裝置控制量增加/降低值dCONT，該裝置被控制以升高廢氣溫度并從而燃燒且去除積累的微粒物。本實施例的再生控制裝置包括噴嘴7，渦輪增壓器3，EGR控制閥11，及吸入空氣節(jié)氣閥門6。通過設(shè)置值dCONT，至少以下量之一被調(diào)節(jié)噴嘴7的主噴射定時；噴嘴7的后噴射定時；噴嘴7的后噴射量；渦輪增壓器3的葉片角度；EGR控制閥11的開度；及吸入空氣節(jié)氣閥門6的開度。以下表示出dCONT項及當(dāng)廢氣溫度升高時再生控制裝置如何被控制的描述。
表1

該裝置控制量增加/降低值dCONT在步驟s11設(shè)置。值dCONT設(shè)置為一個值，用來增加或降低裝置控制量基值CONT。從根據(jù)工作狀態(tài)(即噴油量Tp和引擎轉(zhuǎn)速Ne)分配值dCONT的一映射讀取該裝置控制量增加/降低值dCONT。再生控制裝置(有時是單個裝置，有時是多個裝置)，值dCONT對于這些裝置被設(shè)置，根據(jù)工作狀態(tài)而不同。為了獲得使積累微粒物達(dá)到規(guī)定的燃燒溫度或更高的廢氣溫度，根據(jù)工作狀態(tài)對于一個或多個再生控制裝置設(shè)置值dCONT。
在步驟S12，電子控制單元21向裝置控制量基值CONT添加裝置控制量增加/降低值dCONT，以確定最終裝置控制量CONT(＝CONT+dCONT)。步驟S11和S12構(gòu)成廢氣溫度升高部分。
除了如上所述燃燒積累在柴油機微粒過濾器12中的微粒物之外，電子控制單元21根據(jù)圖4的流程圖結(jié)束再生。
在步驟S21，電子控制單元21讀取廢氣流率Qexh和柴油機微粒過濾器12的溫度Tdpf(以下稱為“過濾器溫度”)，并基于廢氣流率Qexh和過濾器溫度Tdpf，估計柴油機微粒過濾器12的再生速度ΔPM(以下稱為“過濾器再生速度”，并指示每單位時間燃燒的微粒物量)。過濾器再生速度ΔPM的估計通過參照一映射實現(xiàn)，該映射根據(jù)廢氣流率Qexh和過濾器溫度Tdpf分配過濾器再生速度ΔPM。使用在柴油機微粒過濾器12的入口和出口處的廢氣溫度Texhin和Texhout的平均值，計算過濾器溫度Tdpf(Tdpf＝k×(Texhin+Texhout)/2，其中k是一系數(shù))。
在步驟S22，電子控制單元21從在步驟S1估計的積累微粒量PM減去通過燃燒去除的微粒量，計算剩余的微粒量PM(＝PM-ΔPM×Δt，其中Δt是控制循環(huán)的周期)。
在步驟S23，電子控制單元21確定積累的微粒量PM是否已降低到第二規(guī)定量PM2(＜PM1)。如果確定第二規(guī)定量PM2已經(jīng)達(dá)到，則電子控制單元21進(jìn)到步驟S24。如果電子控制單元21確定第二規(guī)定量PM2尚未達(dá)到，則電子控制單元21返回主程序。第二規(guī)定量PM2作為指示已經(jīng)完全去除微粒的值事先設(shè)置。
在步驟S24，電子控制單元21設(shè)置再生標(biāo)志為0，并通過執(zhí)行后繼的處理把廢氣溫度返回到正常溫度。
現(xiàn)在使用圖5的時序圖解釋剛才描述的操作，該圖表示積累的微粒量PM與過濾器入口廢氣溫度Texhin之間的關(guān)系。
從引擎1排出的微粒不斷積累在柴油機微粒過濾器12中。在某個時間點，電子控制單元21確定，是使柴油機微粒過濾器12再生的時間，因為從上一個再生結(jié)束起行進(jìn)的距離D已經(jīng)達(dá)到第二規(guī)定距離D2，且過濾器入口廢氣溫度Texhin已達(dá)到規(guī)定的溫度Texh1(步驟S7)。
在時間t1，電子控制單元21開始這種類型的再生，其中通過對根據(jù)工作條件選擇的特定的再生控制裝置的裝置控制量基值CONT，設(shè)置增加/降低值dCONT，升高廢氣溫度(步驟S9)。從當(dāng)過濾器入口廢氣溫度Texhin達(dá)到規(guī)定溫度Texh1時直到廢氣溫度實際升高，允許經(jīng)過某一時間。當(dāng)預(yù)期車速VSP的增加不是瞬時的且廢氣溫度高的工作狀態(tài)將繼續(xù)時，這樣作以確認(rèn)廢氣溫度確實升高。當(dāng)廢氣溫度升高時，柴油機微粒過濾器12被加熱，且積累的微粒物很快開始燃燒。
在時間t2，電子控制單元21確定積累的微粒量PM已降低到第二規(guī)定量PM2，并結(jié)束柴油機微粒過濾器12的再生(步驟S23)。然后，電子控制單元21輸出作為裝置控制量CONT的基值，并使廢氣溫度返回正常溫度。
然后，過濾器入口廢氣溫度Texhin再次達(dá)到規(guī)定溫度Texh1。即使積累的微粒量PM尚未達(dá)到第一規(guī)定量PM1，電子控制單元21也再次設(shè)置一裝置控制量增加/降低值dCONT，并只要從前一再生結(jié)束起行進(jìn)的距離D已達(dá)到第二規(guī)定距離D2，則在時間t3以相同的方式執(zhí)行再生。
這一實施例最好提供以下效果。
首先，當(dāng)過濾器入口廢氣溫度Texhin等于或大于規(guī)定溫度Texh1時，即使積累的微粒量PM尚未達(dá)到最大允許量的第一規(guī)定量PM1，這一實施例也執(zhí)行再生處理。這樣，因為再生是在積累的微粒物量仍然比較小時開始的，微粒物能夠在再生開始后短時間周期內(nèi)完全燃燒。其結(jié)果是，可被降低在再生進(jìn)行中由于車輛轉(zhuǎn)移到怠速區(qū)或低行進(jìn)速度(20到30km/h)區(qū)所至的再生中斷的頻率，這時廢氣溫度固有的低且很難升高廢氣溫度到燃燒微粒物所需的溫度，且可防止微粒物不斷不均勻分布。這樣，柴油機微粒過濾器12能夠被保護(hù)。
第二，本實施例抑制了再生期間出現(xiàn)的燃油經(jīng)濟(jì)性降低。如果在廢氣溫度固有低的工作區(qū)必須對柴油機微粒過濾器12進(jìn)行再生，如圖5中虛線所指，廢氣溫度必須被升高以達(dá)到燃燒微粒物所需的溫度tTexh的溫度升高量ΔTexh很大。即使這不涉及再生過程的中斷，但這也是不希望有的。反之，使用這一實施例，當(dāng)廢氣溫度在或高于規(guī)定溫度Texh1時，過濾器12被再生。其結(jié)果是，廢氣溫度必須被升高的量很小。
第三，與柴油機微粒過濾器12再生定時只通過比較積累微粒量PM與規(guī)定量PM1而確定的情形(圖5中的虛線)相比，本實施例增加了執(zhí)行再生的頻率。其結(jié)果是，積累的微粒量PM在所有時候可保持在很小的量，這樣降低了引擎1的廢氣流阻力并改進(jìn)了燃油的經(jīng)濟(jì)性。
就剛才所述的效果而言，現(xiàn)在將使用圖6等溫線圖說明規(guī)定的溫度Texh1的設(shè)置。
圖6中，雙點鏈線指示根據(jù)車速VSP的實際工作區(qū)。在車速增加時，即引擎1的工作狀態(tài)進(jìn)入較高的轉(zhuǎn)速和較高的負(fù)荷區(qū)，廢氣溫度一般趨向增加。需要接近550℃或更高的廢氣溫度以便燃燒積累的微粒物，并使柴油機微粒過濾器12再生。當(dāng)廢氣低于這一溫度時，通過如上所述設(shè)置裝置控制量增加/降低值dCONT來升高廢氣溫度。雖然是通過檢測何時過濾器入口廢氣溫度Texhin等于或高于規(guī)定溫度Texh1確定再生定時，但還有一自然再生區(qū)，在此區(qū)微粒物能夠被燃燒而無需升高廢氣溫度。在該區(qū)域，裝置控制量增加/降低值dCONT基本上設(shè)置為0。規(guī)定溫度Texh1設(shè)置為這樣一個溫度，在該溫度通過再生柴油機微粒過濾器12獲得的效果(即防止微粒物不均勻的分布并降低排氣阻力)能夠平衡由于執(zhí)行再生過程造成的燃油經(jīng)濟(jì)性和可駕駛性的降低。
在以上的說明中，雖然是通過檢測過濾器入口處廢氣溫度Texhin確定廢氣溫度是否大于或等于規(guī)定溫度Texh1，但也可基于車速及引擎1的工作狀態(tài)確定廢氣溫度是否大于或等于規(guī)定溫度Texh1，因為廢氣溫度對于車速VSP和引擎1的工作狀態(tài)(即燃油噴射量Tp和引擎速度Ne)相關(guān)。
通過以圖7的流程圖替代圖3的流程圖，可獲得本實用新型的另一實施例，使得在再生期間廢氣溫度已升高之后，計算實際廢氣溫度和目標(biāo)廢氣溫度之間的差并執(zhí)行反饋控制，以使廢氣溫度匹配目標(biāo)廢氣溫度。
在步驟S31，類似于圖3所示流程圖步驟S11，電子控制單元21設(shè)置裝置控制量增加/降低值dCONT，用于根據(jù)工作狀態(tài)調(diào)節(jié)裝置控制量基值CONT。
在步驟S32，電子控制單元21讀入在過濾器入口處的廢氣溫度Texhin。
在步驟S33，根據(jù)目標(biāo)廢氣溫度tTexh(例如600℃)與溫度Texhin之間的差，電子控制單元21設(shè)置反饋系數(shù)Kfb。當(dāng)目標(biāo)廢氣溫度tTexh與入口廢氣溫度Texhin相同時，反饋系數(shù)Kfb設(shè)置為1，并隨著這兩個溫度之間的差(tTexh-Texhin)增加而增加(反饋系數(shù)不能為負(fù)數(shù))。
在步驟S34，裝置控制量增加/降低dCONT乘以Kfb，以便調(diào)節(jié)dCONT(dCONT＝dCONT×Kfb)。
在步驟步驟S35，電子控制單元21把裝置控制量增加/降低值dCONT添加到裝置控制量基值CONT，以便確定最終裝置控制量CONT(＝CONT+dCONT)。在這個實施例中，步驟S31到S35構(gòu)成再生控制部分。
通過提供帶有這種反饋功能的柴油機微粒過濾器12的再生裝置，再生期間柴油機微粒過濾器12能夠精確升高到設(shè)置溫度，這樣能夠使微粒很好的燃燒。
這里用來描述裝置的組件，部分或部件術(shù)語“配置”，包括被構(gòu)造和/或被編程以執(zhí)行所需功能的硬件和/或軟件。此外，在權(quán)利要求中作為“裝置加功能”所表達(dá)的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)包括能夠用來執(zhí)行本實用新型該部分功能的任何結(jié)構(gòu)。
程度的術(shù)語，諸如這里使用的“基本上”，“大約”和“近似地”，意思是被修改項的偏差的合理量，使得最終結(jié)果沒有明顯變化。例如，這些術(shù)語可以解釋為包含修改項至少±5％的偏差，如果這一偏差不會否定它修改的詞語的意義。
本申請要求日本專利申請No.2002-367231的優(yōu)先權(quán)。日本專利申請No.2002-367231的全部公開在這里結(jié)合以資對比。
雖然只是選取了所選擇的實施例說明本實用新型，但業(yè)內(nèi)專業(yè)人員從這一公開明顯可見，在不背離如權(quán)利要求定義的本實用新型的范圍之下，能夠作出各種變化和修改。此外，根據(jù)本實用新型實施例的以上說明只是為說明提供的，而不是為限制按所附權(quán)利要求及其等價物定義的本實用新型。這樣，本實用新型的范圍不限于所公開的實施例。
權(quán)利要求1.一種微粒過濾器再生裝置，其特征在于，包括一個再生定時確定部分，配置為確定再生定時，以便至少當(dāng)廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時，通過燃燒已積累在微粒過濾器中的微粒物啟動微粒過濾器再生；以及再生控制部分，可通過操作連接到所述再生定時確定部分，并配置為基于由再生定時確定部分確定的再生定時執(zhí)行對燃燒微粒物的控制。
2.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到規(guī)定量時，或者積累的微粒量小于規(guī)定量且廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時。
3.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到第一規(guī)定量時，或者積累的微粒量達(dá)到小于第一規(guī)定量的第二規(guī)定量且廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時。
4.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到規(guī)定量時，或者廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時。
5.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到規(guī)定量時，或者已達(dá)到規(guī)定的行進(jìn)距離之后廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時。
6.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到規(guī)定量時，或者已達(dá)到規(guī)定的第一行進(jìn)距離時。
7.權(quán)利要求6中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分還配置為確定再生定時，當(dāng)已達(dá)到小于第一規(guī)定行進(jìn)距離的第二規(guī)定行進(jìn)距離且廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時，使微粒過濾器再生。
8.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生控制部分還配置為執(zhí)行至少一個再生控制裝置的控制，以便把廢氣溫度升高到原本正?，F(xiàn)有的溫度之上。
9.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分包括一傳感器，檢測微粒過濾器上游的廢氣溫度。
10.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分配置為，基于車速確定廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度，以使微粒過濾器再生。
11.權(quán)利要求1中所述的微粒過濾器再生裝置，其中再生定時確定部分配置為，基于引擎的至少一種工作狀態(tài)確定廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度，以使微粒過濾器再生。
12.一種引擎廢氣清潔裝置，其特征在于，包括一個微粒過濾器，安裝在引擎的排氣通道并配置為從廢氣收集微粒物；以及一個微粒過濾器再生裝置，配置為使微粒過濾器再生，微粒過濾器再生裝置包括再生定時確定部分，配置為確定再生定時，以便至少當(dāng)廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時，通過燃燒已積累在微粒過濾器中的微粒物使微粒過濾器再生；以及再生控制部分，通過操作連接到所述定時確定部分，并配置為基于由再生定時確定部分確定的再生定時，執(zhí)行對燃燒微粒物的控制。
13.權(quán)利要求12中所述的引擎廢氣清潔裝置，其中再生定時確定部分包括一傳感器，檢測微粒過濾器上游的廢氣溫度。
14.權(quán)利要求12中所述的引擎廢氣清潔裝置，其中再生定時確定部分配置為，基于車速確定廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度，以使微粒過濾器再生。
15.權(quán)利要求12中所述的引擎廢氣清潔裝置，其中再生定時確定部分配置為，基于引擎的至少一種工作狀態(tài)確定廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度，以使微粒過濾器再生。
16.權(quán)利要求12中所述的引擎廢氣清潔裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到規(guī)定量時，或者積累的微粒量小于規(guī)定量且廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時。
17.權(quán)利要求12中所述的引擎廢氣清潔裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到第一規(guī)定量時，或者積累的微粒量達(dá)到小于第一規(guī)定量的第二規(guī)定量且廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時。
18.權(quán)利要求12所述的引擎廢氣清潔裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到規(guī)定量時，或者廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時。
19.權(quán)利要求12所述的引擎廢氣清潔裝置，其中再生定時確定部分包括積累的微粒量部分，配置為檢測已積累在微粒過濾器內(nèi)的微粒物量，以及再生定時確定部分還配置為確定再生定時以使微粒過濾器再生，當(dāng)積累的微粒量達(dá)到規(guī)定量時，或者已達(dá)到規(guī)定的行進(jìn)距離之后廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時。
20.一種微粒過濾器再生裝置，其特征在于，包括再生定時確定裝置，用于確定再生定時，以便至少當(dāng)廢氣溫度等于或大于規(guī)定溫度時，通過燃燒已積累在微粒過濾器中的微粒物啟動微粒過濾器再生；以及再生控制裝置，通過操作連接到所述再生定時確定裝置，并用于基于由再生定時確定裝置確定的再生定時，執(zhí)行對燃燒微粒物的控制。
專利摘要本實用新型涉及一種微粒過濾器再生裝置，配置為防止再生過程中斷結(jié)果所至微粒物的不均勻分布，并保護(hù)微粒過濾器。當(dāng)廢氣溫度Texhin已達(dá)到或超過規(guī)定溫度Texh1時，通過確定在時間t1是使微粒過濾器再生的時間，增加執(zhí)行再生的頻率。此外，當(dāng)積累的微粒物量達(dá)到或超過規(guī)定值PM1時，微粒過濾器再生裝置確定這是使微粒過濾器再生的時間。通過升高廢氣的溫度并燃燒積累的微粒物，使微粒過濾器再生。
文檔編號F02D41/02GK2707969SQ20032013040
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者近藤光德, 川島純一, 筒本直哉, 大竹真, 井上尊雄, 古賀俊雅 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社