專利名稱：尾氣凈化系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尾氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用于主要是對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣進(jìn)行后處理的微粒過(guò)濾器，更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種處理在微粒過(guò)濾器上積聚的灰分的技術(shù)。本發(fā)明還涉及一種內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化方法。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)微粒過(guò)濾器是一種由陶瓷等制成的蜂窩單塊(honeycombmonolith)構(gòu)成的微粒捕獲裝置，通常用于除去從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中散發(fā)出來(lái)的微粒物質(zhì)(以下稱之為微粒)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過(guò)程中，微粒逐漸積聚在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器上。有些時(shí)候，當(dāng)積聚的微粒量超過(guò)了可允許的量時(shí)，就堵塞了柴油機(jī)微粒過(guò)濾器，使得排氣氣壓增高，由此給發(fā)動(dòng)機(jī)的效能帶來(lái)不利的影響。為此，定期燃燒所積聚的微粒，從而防止微粒過(guò)濾器發(fā)生堵塞。
微粒是排氣中的微粒物質(zhì)的統(tǒng)稱，除了可燃燒成分例如煙灰之外還含有不可燃燒的成分。這種不可燃燒的物質(zhì)中的一種代表成分是硫酸鈣，它是發(fā)動(dòng)機(jī)油的燃燒添加劑的產(chǎn)物。不可燃燒的物質(zhì)例如硫酸鈣從發(fā)動(dòng)機(jī)中散發(fā)出來(lái)作為微粒成分，并積聚在微粒過(guò)濾器上。與例如煙灰的其它微粒物質(zhì)不同，該不可燃燒的物質(zhì)不能通過(guò)為了使微粒燃燒而進(jìn)行的再生處理來(lái)除去，而是在再生之后仍以粉末狀殘余(以下稱之為灰分)保留在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器上。過(guò)量的灰分積聚在柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器上不僅會(huì)提高排氣壓力，而且會(huì)減少有效的過(guò)濾面積，并因此降低柴油機(jī)微粒過(guò)濾器的能力。因此當(dāng)微粒的積聚量超過(guò)可接受的值時(shí)，就必須采用特別的步驟例如更換柴油機(jī)微粒過(guò)濾器的步驟。
在這方面，作為對(duì)付灰分的措施，已知有一種方法，它假設(shè)每經(jīng)過(guò)預(yù)定的行車?yán)锍叹蜁?huì)在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器上積聚預(yù)定量的灰分，因此每次機(jī)動(dòng)車行駛了該預(yù)定的行車?yán)锍讨缶蛷牟裼蜋C(jī)微粒過(guò)濾器上除去微粒，如在未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公開No.2000-234509所述。

發(fā)明內(nèi)容
上述認(rèn)為在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器上積聚的灰分量與機(jī)動(dòng)車的行車?yán)锍讨g存在大致恒定的比例關(guān)系的方法存在以下問(wèn)題。
對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致灰分產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)油耗是不同的。即使在同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗也會(huì)依發(fā)動(dòng)機(jī)的操作歷史(或者機(jī)動(dòng)車的行駛歷史)的變化而變化。因此，對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)和不同的機(jī)動(dòng)車來(lái)說(shuō)，在機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)預(yù)定行車?yán)锍痰男旭傔^(guò)程中，從發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)出來(lái)并積聚在柴油微粒過(guò)濾器上的灰分的量是不同的。
另外，單位量的發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)生的灰分量依發(fā)動(dòng)機(jī)油中含有的導(dǎo)致灰分的成分(也就是引起灰分的成分)的濃度變化而變化。但是，導(dǎo)致灰分的成分的濃度依發(fā)動(dòng)機(jī)油種類的變化而變化。為此，在機(jī)動(dòng)車預(yù)定行車?yán)锍痰倪^(guò)程中積聚的灰分的量依發(fā)動(dòng)機(jī)油種類的變化而變化。
因此，為了根據(jù)機(jī)動(dòng)車的行車?yán)锍潭鴾?zhǔn)確的估算在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器上積聚的灰分量，必須在這種估算中反映出不同的發(fā)動(dòng)機(jī)或者不同的機(jī)動(dòng)車之間在發(fā)動(dòng)機(jī)油耗上的差別以及實(shí)際使用的發(fā)動(dòng)機(jī)種類。但是考慮所有的這些因素使得計(jì)算操作難以進(jìn)行，并因此沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。作為簡(jiǎn)單的防止灰分過(guò)量積聚的安全方法，根據(jù)最大的可能來(lái)估算機(jī)動(dòng)車單位行車?yán)锍痰幕曳址e聚量，這在大多數(shù)情況下將會(huì)導(dǎo)致過(guò)早的更換柴油機(jī)微粒過(guò)濾器。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化系統(tǒng)，它可以不用根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油耗等的變化而容易和準(zhǔn)確的估算在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器上積聚的灰分量(以下稱之為灰分積聚量)，并可以準(zhǔn)確確定采取措施對(duì)付灰分積聚的時(shí)間。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中并且捕獲排氣中的微粒的微粒過(guò)濾器、檢測(cè)在微粒過(guò)濾器的入口和出口之間的過(guò)濾器壓差的傳感器、以及控制微粒過(guò)濾器再生的控制器，該控制器被編程為，以為了燃燒在微粒過(guò)濾器上積聚的微粒并由此再生微粒過(guò)濾器而進(jìn)行控制、確定微粒過(guò)濾器的再生是否完成、與傳感器合作來(lái)在緊接著確定了微粒過(guò)濾器再生完成之后就檢測(cè)過(guò)濾器壓差、并根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差來(lái)估算灰分積聚量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中并且捕獲排氣中的微粒的微粒過(guò)濾器；再生控制部件，該部件為燃燒在微粒過(guò)濾器上積聚的微粒并由此再生微粒過(guò)濾器而進(jìn)行控制；再生完成確定部件，確定微粒過(guò)濾器的再生是否完成；過(guò)濾器壓差檢測(cè)部件，在緊接著確定了微粒過(guò)濾器再生完成之后就檢測(cè)作為在微粒過(guò)濾器的入口和出口之間的壓差的過(guò)濾器壓差；以及灰分積聚量估算部件，根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差來(lái)估算在微粒過(guò)濾器上積聚的灰分量。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中并且捕獲排氣中的微粒的微粒過(guò)濾器；以及控制器，用于控制微粒過(guò)濾器的再生，該控制器被編程為，以為了燃燒在微粒過(guò)濾器上積聚的微粒并由此再生微粒過(guò)濾器而進(jìn)行控制，在緊接著微粒過(guò)濾器再生之后就檢測(cè)在微粒過(guò)濾器的入口和出口之間的過(guò)濾器壓差，并且根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差來(lái)確定對(duì)付在微粒過(guò)濾器上積聚的灰分而采取措施的時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化方法，該內(nèi)燃機(jī)具有設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中并且捕獲排氣中的微粒的微粒過(guò)濾器，該方法包括為燃燒在微粒過(guò)濾器上積聚的微粒并由此再生微粒過(guò)濾器而進(jìn)行控制，確定微粒過(guò)濾器再生是否完成，在緊接著確定了微粒過(guò)濾器再生完成之后就檢測(cè)在微粒過(guò)濾器的入口和出口之間的過(guò)濾器壓差，以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差來(lái)估算灰分積聚量，也就是在微粒過(guò)濾器上積聚的灰分的量。


圖1是裝有本發(fā)明一實(shí)施方案的尾氣凈化系統(tǒng)的柴油機(jī)的示意圖；圖2是再生控制程序的流程圖；圖3是灰分積聚量估算程序的流程圖；圖4是表示灰分積聚量與尾氣流速Q(mào)exh以及柴油機(jī)微粒過(guò)濾器的入口和出口之間的壓差ΔPdpf之間的關(guān)系的曲線圖；圖5是表示報(bào)警燈控制程序的流程圖；圖6是表示微粒積聚量的估算程序的流程圖；圖7是表示灰分積聚量ASH響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)油中導(dǎo)致灰分的成分的濃度變化而產(chǎn)生的變化的曲線圖；圖8是表示柴油機(jī)微粒過(guò)濾器的入口和出口之間的壓差響應(yīng)于灰分積聚量的變化而產(chǎn)生的變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖1，由1表示直接射油式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為發(fā)動(dòng)機(jī))。
發(fā)動(dòng)機(jī)1包括進(jìn)氣通道2，該通道在其入口部分處具有一個(gè)空氣清潔器(未顯示)，利用該清潔器來(lái)除去吸入空氣中含有的灰塵?？諝馇鍧嵠鞯南掠卧O(shè)置可變噴嘴渦輪增壓器(以下簡(jiǎn)稱為渦輪增壓器)3的壓縮機(jī)部分3a。經(jīng)過(guò)空氣清潔器的吸入空氣由壓縮機(jī)部分3a壓縮，并繼續(xù)向前送。壓縮機(jī)部分3a的下游設(shè)置有中間冷卻器4，由該冷卻器將從壓縮機(jī)部分3a向前送的吸入空氣進(jìn)行冷卻。另外，緊接著緩沖罐5的上游設(shè)置節(jié)流閥6，從而使得冷卻的吸入空氣流過(guò)節(jié)流閥6而進(jìn)入緩沖罐5，并然后通過(guò)歧管部分(未顯示)而送到各氣缸(未顯示)中。
射油器由7表示，它固定在氣缸蓋(未顯示)上，從而分別面對(duì)氣缸的燃燒室的上部中央部分。發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃料系統(tǒng)包括公共線路(rail)8，從而由燃料泵(未顯示)泵送的燃料被通過(guò)該公共線路8分別提供給射油器7。射油器7響應(yīng)于從電控制單元(以下稱之為ECU)21提供給它的燃料射油控制信號(hào)而動(dòng)作。通過(guò)射油器7來(lái)對(duì)燃料進(jìn)行的射油是由多個(gè)分開的部分構(gòu)成的，并且分開進(jìn)行。也就是，除了控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的扭矩的主射油之外，射油器7進(jìn)行用于減少微粒的前射油和用于升高在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12再生(將在后文描述)時(shí)的排氣溫度的后射油。前射油在主射油之前進(jìn)行，后射油在主射油之后進(jìn)行。
另一方面，在歧管部分的下游位置，排氣通道9設(shè)有渦輪增壓器3的渦輪部分3b。渦輪部分3b的可動(dòng)葉片的葉片角根據(jù)增壓進(jìn)氣(supper charging)壓力控制信號(hào)來(lái)控制。在渦輪部分3b的下游位置設(shè)置柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12。當(dāng)排氣通過(guò)柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12時(shí)，通過(guò)該柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12來(lái)除去排氣中含有的微粒。另外在排氣通道9和進(jìn)氣通道2(此處是緩沖罐5)之間設(shè)有排氣再循環(huán)(以下稱之為EGR)管路10并與它們連接。EGR管路10設(shè)有EGR控制閥11。EGR控制閥11響應(yīng)于EGR控制信號(hào)而操作，從而與EGR控制閥11的打開程度相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)量的排氣就再循環(huán)至進(jìn)氣通道2。
輸入到ECU21的信號(hào)來(lái)自用于檢測(cè)在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的入口處和出口處的排氣溫度Texhin和Texhout的傳感器31和32、用于檢測(cè)柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的入口和出口之間的壓差ΔPdpf(以下稱之為過(guò)濾器壓差)的傳感器33、氣流計(jì)34、曲柄角傳感器35、加速器打開程度傳感器36、機(jī)動(dòng)車速傳感器37以及用于檢測(cè)在靠近傳感器31的位置處的排氣壓力Pexh的傳感器38。根據(jù)這些信號(hào)，ECU21進(jìn)行控制，用于再生柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12，同時(shí)估算灰分積聚量ASH，也就是在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12上積聚的灰分量，并督促駕駛員更換柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12。為此在機(jī)動(dòng)車的旅客艙中設(shè)置報(bào)警燈51。
然后ECU21進(jìn)行控制，以控制柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的再生，這將參考圖2的流程圖來(lái)描述。
在步驟S1，確定再生時(shí)間確定標(biāo)志F是否為0，也就是指示進(jìn)行柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12再生的時(shí)間確定的標(biāo)志F是否為0。如果再生時(shí)間確定標(biāo)志F是0，該控制進(jìn)入到步驟S2。如果再生時(shí)間確定標(biāo)志F不是0，控制進(jìn)入到步驟S5。同時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)1起動(dòng)時(shí)，再生時(shí)間確定標(biāo)志F被設(shè)定為0，在要進(jìn)行柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的再生的時(shí)候，該F被設(shè)定為1。
在步驟S2，讀出過(guò)濾器壓差ΔPdpf和尾氣流速Q(mào)exh，并根據(jù)ΔPdpf和Qexh來(lái)估算微粒積聚量PM，也就是在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12上積聚的微粒的量。根據(jù)圖6所示的流程圖(將在下文詳細(xì)描述)進(jìn)行PM的估算?？梢愿鶕?jù)氣流計(jì)34所檢測(cè)的吸入空氣量Qa、燃料流速Q(mào)f、在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的入口處的排氣溫度Texh、以及排氣壓力Pexh來(lái)計(jì)算Qexh?？梢酝ㄟ^(guò)查圖而不是用傳感器38進(jìn)行實(shí)際測(cè)量來(lái)估算Pexh。在步驟S3，確定微粒積聚量PM是否達(dá)到預(yù)定量PM1。如果在步驟S3的回答是肯定的，則控制進(jìn)入到步驟S4。如果在步驟S3的回答是否定的，該控制返回。PM1是表示可允許的微粒積聚量上限的預(yù)定值。在步驟S4，再生確定標(biāo)志F設(shè)定為1。
在步驟S5，為了升高排氣的溫度并由此燃燒微粒，確定各種發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置(以下稱之為再生時(shí)的受控裝置)的裝置控制量增加和減少值dCONT。在這方面，再生時(shí)的受控裝置中包括射油器7、渦輪增壓器3、EGR控制閥11以及進(jìn)氣節(jié)流閥6。通過(guò)確定dCONT，調(diào)整一個(gè)或者多個(gè)主燃料射油周期、射油器7的后射油周期和后射油量、渦輪增壓器3的葉片角、EGR控制閥11的打開程度以及進(jìn)氣節(jié)流閥6的打開程度。以下顯示了在要升高排氣溫度的情況下的dCONT及其控制。
表1

確定裝置控制量增加和減少值dCONT，根據(jù)該值對(duì)在常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制中使用的裝置控制量基本值CONT進(jìn)行增加和減少。從其中dCONT由發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件(例如燃料射油量Tp以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne)確定的圖中讀出dCONT。設(shè)定了dCONT的再生時(shí)的一個(gè)受控裝置或者多個(gè)受控裝置根據(jù)操作條件的變化而變化(有兩種情況，一種是對(duì)一個(gè)裝置來(lái)設(shè)定dCONT，一種是對(duì)多個(gè)裝置來(lái)設(shè)定dCONT)。為了獲得能夠使積聚的微粒有效燃燒的排氣溫度(例如600℃)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件來(lái)關(guān)于一個(gè)或多個(gè)在再生時(shí)的受控裝置設(shè)定dCONT。在步驟S6，將裝置控制量增加和減少值dCONT加到裝置控制量基本值CONT上，以確定最終的裝置控制量CONT(＝CONT+dCONT)。
在步驟S7，讀出尾氣流速Q(mào)exh和柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的溫度Tdpf(以下稱之為過(guò)濾溫度)。從Qexh和Tdpf估算微粒燃燒速度ΔPM(表示在單位時(shí)間內(nèi)燃燒的微粒量)。通過(guò)參考其中ΔPM由Qexh和Tdpf確定的圖而進(jìn)行ΔPM的估算。從在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的入口處和出口處的排氣溫度Texhin和Texhout的平均值(Tpdf＝k×(Texhin+Texhout)/2，其中k是系數(shù))來(lái)計(jì)算過(guò)濾溫度Tdpf。在步驟S8，計(jì)算柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的微粒殘留比例rPM。通過(guò)從步驟S2中估算的積聚微粒量PM中減去燃燒的微粒量，獲得微粒殘留比例rPM(rPM＝PM/(PM-(ΔPM×Δt))，其中Δt是一個(gè)計(jì)算循環(huán))。在步驟S9，確定rPM是否降低至預(yù)定值R1。如果在步驟S9的回答是肯定的，則控制進(jìn)入到步驟S10。如果在步驟S9的回答是否定的，則控制返回。值R1是預(yù)先確定的，從而指示微粒減少到足以再生柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12。在步驟S10，再生時(shí)間確定標(biāo)志F設(shè)定為0。然后，隨著過(guò)程繼續(xù)向前，排氣溫度返回到正常溫度。
如果確定通過(guò)如上所述的控制來(lái)再生柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12(步驟S9)，ECU21根據(jù)圖3的流程圖估算灰分積聚量ASH。ASH是由微粒燃燒得到的粉末殘余，灰分的主要物質(zhì)是作為如前所述的微粒中不可燃燒的成分的硫酸鈣、發(fā)動(dòng)機(jī)1的滑動(dòng)部分磨損導(dǎo)致的金屬粉末、以及排氣歧管或渦輪機(jī)外殼的灰塵。
在步驟S21，確定是否是正好在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12再生之后的時(shí)間。如果在步驟S21的回答是肯定的，該控制進(jìn)入到步驟S22。如果在步驟S21的回答是否定的，該控制返回。當(dāng)再生時(shí)間確定標(biāo)志F已經(jīng)設(shè)定為0、并且在再生時(shí)間確定標(biāo)志F已經(jīng)從1變?yōu)?之后還沒(méi)有經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間或者行車?yán)锍踢€沒(méi)有達(dá)到預(yù)定量時(shí)，則確定剛好是在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12再生之后的時(shí)間。
在步驟S22，讀出尾氣流速Q(mào)exh。在步驟S23，確定所讀出的尾氣流速Q(mào)exh是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值(也就是尾氣流速是否足夠)。這種確定的目的在于確認(rèn)在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的入口和出口之間產(chǎn)生了適合于測(cè)量的壓差。如果在步驟S23的回答是肯定的，該控制進(jìn)入到步驟S24。如果在步驟S23的回答是否定的，該控制返回。
在步驟S24，計(jì)數(shù)值C以1為單位增加。計(jì)數(shù)值C起初設(shè)定為0，并且在每次按照如上方式估算灰分估算量ASH時(shí)以1為單位增加。即使在發(fā)動(dòng)機(jī)1停止之后也繼續(xù)保持計(jì)數(shù)值C。在步驟S25，讀出過(guò)濾器壓差ΔPdpf和行車?yán)锍藾。在機(jī)動(dòng)車裝運(yùn)或者最后一次更換柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12時(shí)將行車?yán)锍藾設(shè)定為0，并通過(guò)機(jī)動(dòng)車速度VSP的積分(D＝∑(VSP×Δt)，其中Δt是計(jì)算循環(huán))來(lái)計(jì)算D。在步驟S26，根據(jù)讀出的過(guò)濾器壓差ΔPdpf和尾氣流速Q(mào)exh來(lái)估算灰分積聚量ASH。通過(guò)參考其中ASH由ΔPdpf和Qexh確定的圖(圖4)而進(jìn)行ASH的估算。通過(guò)該圖，在恒定的尾氣流速Q(mào)exh下，隨著過(guò)濾器壓差ΔPdp增大，ASH被估算為一個(gè)較大的值。為了更準(zhǔn)確的估算，根據(jù)過(guò)濾器入口排氣溫度Texhin和排氣壓力Pexh來(lái)校正從圖中讀出的ASH。將估算的ASH與那時(shí)的相關(guān)行車?yán)锍檀鎯?chǔ)起來(lái)。在步驟S27，確定計(jì)數(shù)值C是否已經(jīng)到達(dá)預(yù)定值“n”。如果在步驟S27的回答是肯定的，該控制進(jìn)入到步驟S28。如果在步驟S27的回答是否定的，該控制返回。設(shè)定預(yù)定值“n”，從而能夠獲得通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法(以下將詳細(xì)描述)而估算灰分積聚量ASH所必要的準(zhǔn)確度。
在步驟S28，最后“n”組行車?yán)锍藾i和灰分積聚量ASHi(I＝1-n)要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過(guò)程，并計(jì)算其近似線。作為一個(gè)示例，用最小二乘法對(duì)行車?yán)锍藾和灰分積聚量ASH之間線性關(guān)系的近似用以下等式來(lái)表達(dá)。同時(shí)D0和ASH0分別是D和ASH的平均值。
ASH＝α×D+β……(1)α＝{∑(D-D0)×∑(ASH-ASH0)}/∑{(D-D0)2}β＝ASH0-α×D0當(dāng)完成灰分積聚量ASH的估算和統(tǒng)計(jì)過(guò)程時(shí)，ECU21確定比設(shè)定的參考值大的灰分量積聚在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12上，并督促駕駛員更換柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12。
在圖5的流程圖的步驟S31，讀出灰分積聚量ASH。根據(jù)行車?yán)锍藾由上述等式(1)來(lái)計(jì)算ASH，從而指示當(dāng)前的灰分積聚量ASH。在步驟S32，確定所估算的ASH是否達(dá)到作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)定量A1。如果確定ASH已經(jīng)達(dá)到A1，控制進(jìn)入到步驟S33。如果沒(méi)有，該控制返回。在步驟S33，設(shè)置在機(jī)動(dòng)車箱內(nèi)的報(bào)警燈51打開(參考圖1)。
圖6表示圖2的流程圖的步驟S2的細(xì)節(jié)。在步驟S201，讀出過(guò)濾器壓差ΔPdpf和尾氣流速Q(mào)exh。根據(jù)ΔPdpf和Qexh來(lái)估算微粒積聚量PM。通過(guò)參考其中PM由ΔPdpf和Qexh確定的圖而進(jìn)行PM的估算。在步驟202，讀出灰分積聚量ASH。類似于上述等式(1)而計(jì)算灰分積聚量ASH。在步驟S203，通過(guò)從估算的PM中減去ASH而估算最后的微粒積聚量PM′(＝PM-ASH)。在圖2的流程圖的步驟S3中，根據(jù)如此估算的最后微粒積聚量PM，而確定再生柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的再生時(shí)間。
在該實(shí)施方案中，圖2的流程圖的步驟S1和S2以及圖6的整個(gè)流程圖構(gòu)成再生時(shí)間確定部件，圖2的流程圖的步驟S5和S6構(gòu)成再生控制部件，圖2的流程圖的步驟S7至S9構(gòu)成再生完成確定部件，圖3的流程圖的步驟S25和傳感器33構(gòu)成過(guò)濾器壓差檢測(cè)部件，圖3的流程圖的步驟S24、S26至S28構(gòu)成灰分積聚量估算部件，圖5的整個(gè)流程圖構(gòu)成報(bào)警部件。
通過(guò)該實(shí)施方案，可以獲得以下效果。
首先，該實(shí)施方案適合于燃燒積聚的微粒，然后檢測(cè)在柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12剛剛再生之后的過(guò)濾器壓差ΔPdpf，并根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差ΔPdpf而估算灰分積聚量ASH。因此，不需要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和種類，可以準(zhǔn)確的估算灰分積聚量ASH。
第二，該實(shí)施方案適合于每次在剛剛再生了柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12之后檢測(cè)過(guò)濾器壓差ΔPdpf，并將所檢測(cè)到的ΔPdpf存儲(chǔ)起來(lái)，通過(guò)“n”組數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)過(guò)程得到的近似方程來(lái)估算當(dāng)前的灰分積聚量ASH。通過(guò)這樣做，根據(jù)過(guò)濾器壓差ΔPdpf估算的灰分積聚量ASH的誤差可以變小，因此可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候更換柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12。
圖7表示灰分積聚量ASH和機(jī)動(dòng)車的行車?yán)锍藾之間的關(guān)系，其中根據(jù)該實(shí)施方案估算的灰分積聚量ASH由實(shí)線(也就是通過(guò)統(tǒng)計(jì)過(guò)程近似的)所顯示。同樣的行車?yán)锍痰幕曳址e聚量依發(fā)動(dòng)機(jī)油中導(dǎo)致灰分的成分的濃度變化而變化，并隨著該濃度降低而變小，如圖中的兩點(diǎn)的點(diǎn)劃線A所示。因此，通過(guò)準(zhǔn)確的估算灰分積聚量ASH，如果發(fā)動(dòng)機(jī)油的導(dǎo)致灰分的成分濃度低，則可以延長(zhǎng)要更換柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的行車?yán)锍?。如果不能確定無(wú)疑的準(zhǔn)確估算灰分積聚量ASH，通過(guò)最大濃度的導(dǎo)致灰分的成分的發(fā)動(dòng)機(jī)油耗來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)微粒過(guò)濾器12的更換，如點(diǎn)劃線C所示。這樣導(dǎo)致柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12的更換有相當(dāng)大的裕度，因?yàn)檫€沒(méi)有到要更換過(guò)濾器的時(shí)間，因此這種更換是不經(jīng)濟(jì)的。
第三，通過(guò)該實(shí)施方案，通過(guò)近似方程估算當(dāng)前的灰分積聚量ASH。通過(guò)從根據(jù)過(guò)濾器壓差ΔPdpf估算的微粒積聚量PM中減去當(dāng)前的灰分積聚量ASH而獲得的值被估算為最后的微粒積聚量PM′。通過(guò)這樣做，與簡(jiǎn)單的根據(jù)過(guò)濾器壓差ΔPdpf估算微粒積聚量PM′的情況相比，可以高度準(zhǔn)確的估算微粒積聚量PM′，因此可以在更適當(dāng)?shù)臅r(shí)候更換柴油機(jī)微粒過(guò)濾器12。這是因?yàn)樵诨曳址e聚的條件下，在同樣的尾氣流速Q(mào)exh和同樣的微粒積聚量PM下產(chǎn)生的過(guò)濾器壓差ΔPdpf如圖8所示提高了。
日本專利公開P2003-001973(2003年1月8日提交)的全文在此引入作為參考。
盡管已經(jīng)參考了本發(fā)明的特定實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在上述教導(dǎo)下作出上述實(shí)施方案的改進(jìn)和變化。例如，當(dāng)就通過(guò)將灰分積聚量ASH與行車?yán)锍藾之間的關(guān)系進(jìn)行近似而估算當(dāng)前的灰分積聚量ASH的情況描述上述實(shí)施方案時(shí)，行車?yán)锍藾可以由發(fā)動(dòng)機(jī)油耗Coil來(lái)代替，從而可以通過(guò)將灰分積聚量ASH與Coil之間的關(guān)系進(jìn)行近似來(lái)估算當(dāng)前的灰分積聚量ASH。本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣通道(9)中并且捕獲尾氣中的微粒的微粒過(guò)濾器(12)；檢測(cè)在微粒過(guò)濾器(12)的入口和出口之間的過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)的傳感器(33)；以及控制微粒過(guò)濾器(12)再生的控制器(21)；該控制器(21)被編程為為燃燒在微粒過(guò)濾器(12)上積聚的微粒并由此再生微粒過(guò)濾器(12)而進(jìn)行控制；判斷微粒過(guò)濾器(12)的再生是否完成；與傳感器(33)合作，在緊接著判斷出微粒過(guò)濾器(12)的再生完成之后，檢測(cè)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)；以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)估算灰分積聚量(ASH)。
2.如權(quán)利要求1的尾氣凈化系統(tǒng)，其中所述控制器(21)被編程為根據(jù)多個(gè)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)估算灰分積聚量(ASH)，該多個(gè)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)是在不同的微粒過(guò)濾器(12)再生時(shí)刻導(dǎo)致的，但是每個(gè)該過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)都是在剛剛判斷出微粒過(guò)濾器(12)的再生完成之后檢測(cè)獲得的。
3.如權(quán)利要求2的尾氣凈化系統(tǒng)，其中所述控制器(21)被編程為根據(jù)所述多個(gè)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)計(jì)算與灰分積聚量(ASH)相關(guān)的近似線，并從所計(jì)算出的近似線估算當(dāng)前的灰分積聚量(ASH)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的尾氣凈化系統(tǒng)，還包括報(bào)警裝置(51)，當(dāng)所估算的灰分積聚量(ASH)達(dá)到預(yù)定值(A1)時(shí)該報(bào)警裝置就打開，以督促駕駛員更換微粒過(guò)濾器(12)。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的尾氣凈化系統(tǒng)，其中所述控制器(21)被編程為估算顆粒積聚量(PM′)，并根據(jù)所估算的微粒積聚量(PM′)確定微粒過(guò)濾器(12)需要再生時(shí)的時(shí)間。
6.如權(quán)利要求5的尾氣凈化系統(tǒng)，其中微粒積聚量(PM′)是用所估算的灰分積聚量(ASH)校正所估算的微粒積聚量(PM)而獲得的最后微粒積聚量，而所估算的微粒積聚量(PM)是根據(jù)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)估算得到的。
7.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣通道(9)中并且捕獲尾氣中的微粒的微粒過(guò)濾器(12)；再生控制部件(S5，S6)，該部件對(duì)使在微粒過(guò)濾器(12)上積聚的微粒燃燒從而再生微粒過(guò)濾器(12)進(jìn)行控制；再生完成確定部件(S7-S9)，確定微粒過(guò)濾器(12)的再生是否完成；過(guò)濾器壓差檢測(cè)部件(S25，33)，在判斷出微粒過(guò)濾器(12)再生完成之后，立即檢測(cè)作為在微粒過(guò)濾器(12)的入口和出口之間的壓差的過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)；以及灰分積聚量估算部件(S24，S26-S28)，根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)估算作為在微粒過(guò)濾器(12)上積聚的灰分量的灰分積聚量(ASH)。
8.一種用于內(nèi)燃機(jī)(1)的尾氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣通道(9)中并且捕獲尾氣中的微粒的微粒過(guò)濾器(12)；以及控制器(21)，用于控制微粒過(guò)濾器(12)的再生；該控制器(21)被編程為對(duì)使在微粒過(guò)濾器(12)上積聚的微粒燃燒從而再生微粒過(guò)濾器(12)進(jìn)行控制；在微粒過(guò)濾器(12)再生之后，立即檢測(cè)在微粒過(guò)濾器(12)的入口和出口之間的壓差；以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)確定對(duì)在微粒過(guò)濾器(12)上積聚的灰分采取措施的時(shí)間。
9.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的尾氣凈化方法，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)具有設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣通道(9)中并且捕獲尾氣中的微粒的微粒過(guò)濾器(12)，該方法包括對(duì)使在微粒過(guò)濾器(12)上積聚的微粒燃燒從而再生微粒過(guò)濾器(12)進(jìn)行控制；確定微粒過(guò)濾器(12)的再生是否完成；在確定了微粒過(guò)濾器(12)的再生完成之后，立即檢測(cè)在微粒過(guò)濾器(12)的入口和出口之間的過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)；以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)估算作為在微粒過(guò)濾器(12)上積聚的灰分量的灰分積聚量(ASH)。
10.如權(quán)利要求9的尾氣凈化方法，其中估算灰分積聚量(ASH)包括根據(jù)多個(gè)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)估算灰分積聚量(ASH)，該多個(gè)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)是在不同的微粒過(guò)濾器(12)再生時(shí)刻導(dǎo)致的，但是每個(gè)該過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)都是在剛剛判斷出微粒過(guò)濾器(12)的再生完成之后檢測(cè)獲得的。
11.如權(quán)利要求10的尾氣凈化方法，其中估算灰分積聚量(ASH)包括根據(jù)多個(gè)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)計(jì)算與灰分積聚量(ASH)相關(guān)的近似線，并從所計(jì)算的近似線估算當(dāng)前的灰分積聚量(ASH)。
12.如權(quán)利要求9-11任一項(xiàng)的尾氣凈化方法，還包括當(dāng)所估算的灰分積聚量(ASH)達(dá)到預(yù)定值(A1)時(shí)打開報(bào)警裝置(51)，以督促駕駛員更換微粒過(guò)濾器(12)。
13.如權(quán)利要求9-12任一項(xiàng)的尾氣凈化方法，其中還包括估算顆粒積聚量(PM′)，并根據(jù)所估算的微粒積聚量(PM′)確定要使微粒過(guò)濾器(12)再生的時(shí)間。
14.如權(quán)利要求13的尾氣凈化方法，其中所估算的微粒積聚量(PM′)是用所估算的灰分積聚量(ASH)校正所估算的微粒積聚量(PM)而獲得的最后微粒積聚量，而所估算的微粒積聚量(PM)是根據(jù)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)估算得到的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種尾氣凈化系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括微粒過(guò)濾器(12)；檢測(cè)過(guò)濾器壓差的傳感器(33)；以及控制微粒過(guò)濾器(12)再生的控制器(21)。該控制器(21)被編程為對(duì)燃燒在微粒過(guò)濾器(12)上積聚的微粒而進(jìn)行控制，確定微粒過(guò)濾器(12)的再生是否完成，與傳感器(33)合作來(lái)在緊接著確定了微粒過(guò)濾器(12)再生完成之后就檢測(cè)過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)，以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)濾器壓差(ΔPdpf)來(lái)估算灰分積聚量(ASH)。
文檔編號(hào)F02D41/02GK1517521SQ20041000146
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者井上尊雄, 一, 川島純一, 哉, 筒本直哉, 大竹真, 德, 近藤光德, 雅, 古賀俊雅 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社