專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置和排氣凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于凈化來自內(nèi)燃機(jī)的排氣的排氣凈化裝置和排氣凈化方法。
背景技術(shù)：
一種用于如柴油發(fā)動機(jī)的內(nèi)燃機(jī)的典型排氣凈化裝置在排氣通道中具有用于收集排氣中所含微粒(“PM”)的收集器并進(jìn)行再生控制，在所述再生控制中所收集的微粒被燃燒并去除以使收集器再生。在再生控制中，根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作狀況來估計(jì)收集器收集到的微粒量(收集量)。當(dāng)滿足預(yù)定的再生要求(其包括估計(jì)收集量不小于預(yù)定值)時，與驅(qū)動發(fā)動機(jī)的噴油閥分開設(shè)置的加油閥在收集器上游的部分中向排氣添加燃油。所添加的燃油在收集器處燃燒并產(chǎn)生熱。所產(chǎn)生的熱將收集器的溫度增大到去除微粒的溫度(約600℃)。所以，微粒被燃燒并去除，使得收集器再生。
例如，日本早期公開專利文獻(xiàn)No.2002-227688公開了一種與這樣的排氣凈化裝置有關(guān)的技術(shù)。根據(jù)該文獻(xiàn)，例如氧化催化劑的排氣凈化催化劑設(shè)置在收集器上游。以合適的時間間隔使排氣空燃比反復(fù)地變濃和變稀，以燃燒并去除微粒。
除日本早期公開專利文獻(xiàn)No.2002-227688之外，日本早期公開專利文獻(xiàn)No.2002-332822和No.2003-20930也是與本發(fā)明有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)。
往往在排氣凈化催化劑的上游端收集未燃燒的燃油。很難完全燃燒收集到的未燃燒燃油，并且未燃燒燃油作為沉積物殘留下來。其原因如下。排氣凈化催化劑和收集器的溫度分布是這樣的，即溫度在催化劑的上游端較低，并向著下游端升高。因此，從應(yīng)該防止收集器的溫度超過收集器能夠收集微粒的溫度范圍的上限值的角度出發(fā)，排氣凈化催化劑的溫度不能升高超出一定的限度。溫度可以升高到燃燒所添加燃油的水平，但不能升高到燃燒沉積物的水平。因此，雖然燃燒了所添加的燃油，但是沉積物未燃燒就殘留下來。
殘留的沉積物降低了排氣凈化催化劑的反應(yīng)性，并使得微粒留在收集器中不燃燒。結(jié)果，當(dāng)收集器再生期間通過向排氣添加燃油而使排氣空燃比加濃時，收集器中殘留的未燃燒微粒被快速燃燒。這可能過分地升高收集器的溫度。這個問題在排氣凈化催化劑不設(shè)置在收集器上游的情況中也存在。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置和排氣凈化方法，其能夠減少收集器中未燃燒微粒的量，由此防止收集器的溫度在隨后的再生中過分升高。
為實(shí)現(xiàn)以上和其他目的并根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。該裝置包括收集器、供油設(shè)備、判斷部分和控制部分。收集器位于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中并收集排氣中的微粒。供油設(shè)備向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油以燃燒并去除所述收集器所收集的微粒，由此使所述收集器再生。判斷部分判斷所述收集器中的微粒是否已經(jīng)被燃燒并去除?？刂撇糠衷谒雠袛嗖糠峙袛嗨鍪占髦械奈⒘Ｒ呀?jīng)被燃燒并去除之后，使得所述供油設(shè)備向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油。
本發(fā)明還提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化方法。該方法包括通過位于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中的收集器收集排氣中的微粒；判斷所述收集器中的微粒是否已經(jīng)被燃燒并去除；以及在判斷所述收集器中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除之后，向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油。
從結(jié)合附圖作為示例舉例說明本發(fā)明原理的以下說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。


通過結(jié)合附圖參考以下對本優(yōu)選實(shí)施例的說明，可以最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的視圖；圖2(A)是示出第一和第二催化轉(zhuǎn)化器的相對位置的視圖；圖2(B)至2(D)是示出催化轉(zhuǎn)化器的溫度分布的曲線圖；圖3是示出催化劑再生控制例程的流程圖；圖4是由示出估計(jì)收集量PMsm的變化的時序圖；圖5是示出另一實(shí)施例中用于確定判斷值Dp的圖的曲線圖；以及圖6是示出另一實(shí)施例中用于確定增大校正值PMadd的圖的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考圖1至4描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1圖示了作為柴油發(fā)動機(jī)10的內(nèi)燃機(jī)和應(yīng)用本發(fā)明的排氣凈化裝置的構(gòu)造。內(nèi)燃機(jī)10包括進(jìn)氣通道12、燃燒室13和排氣通道14作為主要部件?？諝鉃V清器15位于進(jìn)氣通道12的最上游部分?？諝鉃V清器15濾清被抽入進(jìn)氣通道12中的空氣。在空氣濾清器15的下游方向上，用于檢測進(jìn)氣通道12中空氣流率的空氣流量計(jì)16、渦輪增壓器17中所包括的壓縮機(jī)17A、中冷器18和進(jìn)氣節(jié)氣門19設(shè)置在進(jìn)氣通道12中。進(jìn)氣通道12在位于進(jìn)氣節(jié)氣門19下游的進(jìn)氣歧管20處分支，并連接到發(fā)動機(jī)10的每個燃燒室13。
噴油閥21設(shè)置在每個燃燒室13中以噴射燃油來在燃燒室13中燃燒。每個噴油閥21通過供油管路22從燃油箱23接受燃油。在供油管路22中設(shè)有燃油泵24和共軌25。燃油泵24從燃油箱23抽入燃油，隨后加壓并排出燃油。共軌25是蓄積高壓燃油的高壓燃油管。每個氣缸的噴油閥21都連接到共軌25。
另一方面，在排氣通道14中設(shè)有排氣歧管26和渦輪增壓器17的渦輪17B。排氣歧管26收集來自氣缸的排氣。
發(fā)動機(jī)10還包括用于再循環(huán)部分排氣的排氣再循環(huán)(EGR)設(shè)備50。EGR設(shè)備50包括連接進(jìn)氣通道12與排氣通道14的EGR通道27。EGR通道27的上游部分連接到排氣通道14中位于排氣歧管26和渦輪17B之間的部分。在EGR通道27中，EGR冷卻催化劑28、EGR冷卻器29和EGR閥30從上游側(cè)按此順序設(shè)置。EGR冷卻催化劑28凈化再循環(huán)排氣。EGR濾清器29冷卻再循環(huán)排氣。EGR閥30調(diào)節(jié)再循環(huán)排氣的流率。EGR通道27的下游部分連接到進(jìn)氣通道12中位于節(jié)氣門19和進(jìn)氣歧管20之間的部分。
抽入進(jìn)氣通道12中的空氣在被空氣濾清器15凈化之后被引導(dǎo)到渦輪增壓器17的壓縮機(jī)17A。壓縮機(jī)17A壓縮所引導(dǎo)的空氣并將被壓縮的空氣排出到中冷器18。已壓縮和加熱的空氣由中冷器18冷卻。然后，空氣通過進(jìn)氣節(jié)氣門19和進(jìn)氣歧管20被分配到氣缸的燃燒室13。通過控制進(jìn)氣節(jié)氣門19的開度來調(diào)節(jié)進(jìn)氣通道12中的空氣流率。由空氣流量計(jì)16檢測空氣流率或進(jìn)氣流率。
在每個燃燒室13中，在氣缸的壓縮沖程期間從相關(guān)聯(lián)的噴油閥21噴射燃油。由通過進(jìn)氣通道12抽入的空氣和從噴油閥21噴射的燃油構(gòu)成的空氣燃油混合氣在燃燒室13中燃燒。產(chǎn)生高溫高壓的燃燒氣體，其使得活塞51往復(fù)運(yùn)動。所以，作為輸出軸的曲軸52被旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生發(fā)動機(jī)10的驅(qū)動力(輸出轉(zhuǎn)矩)。發(fā)動機(jī)10具有NE傳感器42，用于檢測作為曲軸52轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE。NE傳感器42包括附裝到曲軸52的轉(zhuǎn)子和位于轉(zhuǎn)子附近的電磁拾波器。轉(zhuǎn)子隨著曲軸52的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子圓周上形成的每個突起經(jīng)過拾波器時，拾波器輸出一個脈沖信號(NE脈沖)。基于每單位時間從NE傳感器輸出的NE脈沖數(shù)量來計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE。
排氣由于氣缸的燃燒室13中的燃燒而產(chǎn)生，并通過排氣歧管26被引導(dǎo)到渦輪增壓器17的渦輪17B。被引導(dǎo)的排氣流驅(qū)動渦輪17B，渦輪17B驅(qū)動設(shè)置在進(jìn)氣通道12中的壓縮機(jī)17A，以使得壓縮機(jī)17A進(jìn)行上述空氣壓縮。
部分排氣被引導(dǎo)進(jìn)入EGR通道27。被引導(dǎo)進(jìn)入EGR通道27的排氣被EGR冷卻催化劑28凈化并被EGR冷卻器29冷卻。然后，排氣與進(jìn)氣通道12中位于進(jìn)氣節(jié)氣門19下游的部分中的空氣一起再循環(huán)。通過控制EGR閥30的開度來調(diào)節(jié)再循環(huán)排氣的流率。
發(fā)動機(jī)10如上所述地構(gòu)成?，F(xiàn)在將描述用于凈化來自發(fā)動機(jī)10的排氣的排氣凈化裝置11。排氣凈化裝置11包括加油閥31和三個排氣凈化催化劑，后者是三個排氣催化轉(zhuǎn)化器(第一催化轉(zhuǎn)化器32、第二催化轉(zhuǎn)化器33和第三催化轉(zhuǎn)化器34)。加油閥31作為供油設(shè)備，用于向排氣通道14供應(yīng)未燃燒燃油。
最上游的第一催化轉(zhuǎn)化器32對應(yīng)于排氣凈化催化劑。第一催化轉(zhuǎn)化器32位于渦輪17B的下游并支持存儲還原NOx催化劑。第一催化轉(zhuǎn)化器32通過吸留排氣中的氮氧化物(NOx)并供應(yīng)作為還原劑的未燃燒燃油，由此還原所存儲的氮氧化物(NOx)來凈化排氣。
第二催化轉(zhuǎn)化器33位于第一催化轉(zhuǎn)化器32的下游。第二催化轉(zhuǎn)化器33作為收集器，用于收集排氣中的微粒。第二催化轉(zhuǎn)化器33由多孔材料制成，其允許排氣中的氣體成分穿過，但阻擋排氣中的微粒PM。第二催化轉(zhuǎn)化器33支持存儲還原NOx催化劑。在本實(shí)施例中，第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33一體形成。
第三催化轉(zhuǎn)化器34位于第二催化轉(zhuǎn)化器33的下游。第三催化轉(zhuǎn)化器34支持氧化催化劑，其將排氣中的烴(HC)和一氧化碳(CO)氧化以凈化排氣。
加油閥31位于排氣歧管26的會聚部分中。加油閥31通過燃油通道35連接到燃油泵24。加油閥31從燃油泵24接受燃油，并將作為還原劑的燃油噴到排氣中。所添加的燃油暫時使排氣成為還原氣氛，從而使存儲在第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33中的氮氧化物NOx被還原。同時，第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒PM被燃燒。
排氣溫度傳感器36位于排氣通道14中第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33之間的部分中。排氣溫度傳感器36檢測通過該部分的排氣的溫度，或?qū)⒁魅氲诙呋D(zhuǎn)化器33中的排氣的溫度。而且，排氣溫度傳感器37位于排氣通道14中第二催化轉(zhuǎn)化器33下游的部分中。排氣溫度傳感器37檢測通過該部分的排氣的溫度，或剛剛通過第二催化轉(zhuǎn)化器33的排氣的溫度。另外，壓差傳感器38連接到排氣通道14。壓差傳感器38作為檢測部分，用于檢測第二催化轉(zhuǎn)化器33上游部分中的排氣壓力和第二催化轉(zhuǎn)化器33下游部分中的排氣壓力之間的壓力差ΔP。壓差傳感器38檢測到的壓力差ΔP用于檢測第二催化轉(zhuǎn)化器33中的堵塞。而且，氧氣傳感器39、40分別位于排氣通道14中第一催化轉(zhuǎn)化器32上游的部分以及排氣通道14中第二催化轉(zhuǎn)化器33和第三催化轉(zhuǎn)化器34之間的部分中。氧氣傳感器39、40每個都檢測排氣中的氧氣濃度。
上述發(fā)動機(jī)10和排氣凈化裝置11由電子控制單元(ECU)41控制。電子控制單元41包括執(zhí)行與發(fā)動機(jī)10的控制相關(guān)的各種計(jì)算過程的CPU、存儲控制所需的程序和數(shù)據(jù)的ROM、存儲CPU的計(jì)算結(jié)果的RAM、以及從外輸入和向外輸出信號的輸入輸出端口。
除了上述傳感器之外，電子控制單元41的輸入端口還連接到用于檢測加速踏板踩壓程度的加速踏板傳感器43、用于檢測共軌25中壓力的共軌傳感器44、以及用于檢測進(jìn)氣節(jié)氣門19的開度的節(jié)氣門傳感器45。
電子控制單元41的輸出端口連接到進(jìn)氣節(jié)氣門19、噴油閥21、燃油泵24、加油閥31和EGR閥30?；趤碜赃@些傳感器的檢測結(jié)果，電子控制單元41控制連接到輸出端口的設(shè)備，由此控制發(fā)動機(jī)10的各種操作。這些操作包括噴油閥21進(jìn)行的噴油正時控制和噴油量控制、以及與排氣凈化相關(guān)的控制。
作為與排氣凈化相關(guān)的控制部分，電子控制單元41控制排氣凈化催化劑。在此控制中，使用四個催化劑控制模式，即催化劑再生控制模式、硫釋放控制模式、NOx還原控制模式和正?？刂颇Ｊ?。電子控制單元41選擇并執(zhí)行這些模式中對應(yīng)于催化轉(zhuǎn)化器32至34狀態(tài)的一種模式。
在催化劑再生控制模式中，燃燒由第二催化轉(zhuǎn)化器33收集的微粒PM。微粒隨后變?yōu)槎趸己退⑴懦觥４呋瘎┰偕刂颇Ｊ皆谥辽俚诙呋D(zhuǎn)化器33收集的微粒PM重量(估計(jì)收集量PMsm)達(dá)到并超過預(yù)定值(啟動判斷值PMstart)的條件下啟動，并在估計(jì)收集量PMsm降到零或接近零的值(結(jié)束判斷值PMend)的條件下結(jié)束。
在另一過程中使用下式(1)來計(jì)算估計(jì)收集量PMsm。
PMsm←Max[PMsm+PMe-PMc，″0″] (1)式(1)右側(cè)的估計(jì)收集量PMsm是在前次執(zhí)行中已經(jīng)計(jì)算出的量PMsm的值。
PMe表示單次執(zhí)行中從發(fā)動機(jī)10的所有燃燒室13排放的微粒PM的量，或發(fā)動機(jī)排放量。例如，基于定義發(fā)動機(jī)排放量PMe與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE和負(fù)載(在本實(shí)施例中，來自噴油閥21的燃油噴射量)之間關(guān)系的預(yù)先存儲的圖來計(jì)算發(fā)動機(jī)排放量PMe。
PMc表示單次執(zhí)行的時間段期間在第二催化轉(zhuǎn)化器33中氧化的微粒量，或氧化量。例如，基于定義氧化量PMc與第二催化轉(zhuǎn)化器33的催化劑載體溫度(在本實(shí)施例中，由排氣溫度傳感器37檢測到的排氣溫度)和進(jìn)氣量GA之間關(guān)系的圖來計(jì)算氧化量PMc。
右側(cè)的Max是取得其后的括號中多個值的最大值的運(yùn)算符。因此，如果“PMsm+PMe-PMc”具有正值，則其用作估計(jì)收集量PMsm。如果“PMsm+PMe-PMc”具有負(fù)值，則零用作估計(jì)收集量PMsm。電子控制單元41計(jì)算估計(jì)收集量PMsm的過程對應(yīng)于估計(jì)部分所執(zhí)行的過程，該估計(jì)部分根據(jù)發(fā)動機(jī)10的工作狀況估計(jì)收集器中的微粒量。
當(dāng)選擇催化劑再生控制模式時，在空燃比高于理論配比空燃比的狀態(tài)下反復(fù)從加油閥31添加燃油，使得催化劑溫度(催化劑載體溫度)升高(600到700℃)。該過程稱為正常催化劑再生，從而與下面將討論的燒盡催化劑再生區(qū)別開來。
如果通過基于估計(jì)收集量PMsm供應(yīng)未燃燒燃油而燃燒并去除微粒PM，則值小于實(shí)際收集量的估計(jì)收集量PMsm可能防止微粒PM完全燃燒，并使得部分微粒PM未燃燒殘留下來。出現(xiàn)這種偏差的一個原因是在第一催化轉(zhuǎn)化器32的上游端中未燃燒燃油的收集。因?yàn)殡y以完全燃燒收集到的未燃燒燃油，所以部分未燃燒燃油作為沉積物殘留下來。其原因如下。如圖2(B)中的實(shí)線所示，如圖2(A)所示布置的第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度分布是溫度向著下游側(cè)升高。因此，從應(yīng)該防止第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度超過第二催化轉(zhuǎn)化器33能夠收集微粒的溫度范圍的上限值的角度，第一催化轉(zhuǎn)化器32的上游端的溫度不能升高超出一定的限度。溫度可以升高到燃燒所添加燃油的水平，但不能升高到燃燒沉積物的水平。因此，雖然燃燒了所添加的燃油，但是沉積物未燃燒就殘留下來。
沉積物使得微粒PM在第二催化轉(zhuǎn)化器33中未燃燒殘留下來，這導(dǎo)致估計(jì)收集量PMsm與實(shí)際收集量的偏差。于是重要的是去除沉積物。為了燃燒并去除沉積物，有效的是升高第一催化轉(zhuǎn)化器32上游端的溫度。但是，如圖2(B)中的雙點(diǎn)劃線所示，雖然簡單地增大未燃燒燃油的供應(yīng)量升高了第一催化轉(zhuǎn)化器32上游端處的溫度，但是第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度也升高了。這可能過分地升高第二催化轉(zhuǎn)化器33下游部分中的溫度。因此，該方法是不實(shí)際的。
與此相反，即使在判斷通過正常催化劑再生已經(jīng)燃燒并去除了第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒PM之后，在本實(shí)施例中也向排氣通道14供應(yīng)(間歇添加)未燃燒燃油。這就完全燃燒并去除了未燃燒殘留下來的微粒PM。用于完全燃燒微粒PM的過程稱為燒盡(BU)催化劑再生。
在燒盡催化劑再生中，執(zhí)行供油循環(huán)，其包括用于供油的供應(yīng)周期和停止供油的停止或休止周期。所以，控制加油閥31來向排氣通道14間歇供應(yīng)未燃燒燃油。該燃油的間歇添加允許反復(fù)執(zhí)行將空燃比設(shè)定為理論配比空燃比或稍小于理論配比空燃比的空燃比的過程，其中在這些執(zhí)行之間存在不進(jìn)行燃油添加的時間段。在本實(shí)施例中，空燃比被加濃為稍小于理論配比空燃比的值。
初始供油循環(huán)中的供應(yīng)周期期間供應(yīng)的未燃燒燃油被燃燒并產(chǎn)生熱。該熱被用來升高第一催化轉(zhuǎn)化器32上游端的溫度，這相應(yīng)地延遲了第二催化轉(zhuǎn)化器33中的溫度升高。所以，如圖2(C)所示，暫時出現(xiàn)第一催化轉(zhuǎn)化器32的溫度高于第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度的狀態(tài)。一般而言，在殘留大量微粒PM的狀態(tài)下連續(xù)供應(yīng)未燃燒燃油會產(chǎn)生這樣的溫度分布，其中溫度向著下游端更高。但是在本實(shí)施例中，因?yàn)楣┯脱h(huán)被重復(fù)，第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度分布將如圖2(D)所示。就是說，在從上游端到下游端的任何位置處溫度大致相同。
燒盡催化劑再生包括兩種模式第一燒盡催化劑再生和第二燒盡催化劑再生。在第一燒盡催化劑再生中，估計(jì)收集量PMsm被校正，使得所供應(yīng)的未燃燒燃油量稍多于用于完全燃燒第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留未燃燒的微粒PM所需的量。相反，在第二燒盡催化劑再生中，與第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留未燃燒的微粒PM的量無關(guān)地供應(yīng)預(yù)定量的未燃燒燃油。在一種催化劑再生模式中，進(jìn)行第一和第二燒盡催化劑再生中之一。基于排氣通道14中第二催化轉(zhuǎn)化器33上游的排氣壓力和第二催化轉(zhuǎn)化器33下游的排氣壓力之間的壓力差ΔP來確定應(yīng)該執(zhí)行哪一種再生。當(dāng)壓力差ΔP大于或等于預(yù)定值(判斷值Dp)時，就認(rèn)為相對較大量的微粒PM在第二催化轉(zhuǎn)化器33中未燃燒殘留下來，使得壓力損失很大。相反，當(dāng)壓力差ΔP小于判斷值Dp時，就認(rèn)為相對較小量的微粒PM在第二催化轉(zhuǎn)化器33中未燃燒殘留下來，使得壓力損失很小。在前一情況下，執(zhí)行第一燒盡催化劑再生。在后一情況下，執(zhí)行第二燒盡催化劑再生。
硫釋放控制模式指的是這樣的模式，其中當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器32、33中的NOx存儲還原催化劑被硫氧化物SOx毒化并且NOx存儲能力降低時，從第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33中釋放硫氧化物SOx。
NOx還原控制模式指的是這樣的模式，其中第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33中的NOx存儲還原催化劑所存儲的氮氧化物NOx被還原成氮?dú)釴2、二氧化碳CO2和水H2O并被釋放。在此模式中，以相對較長的時間間隔從加油閥31進(jìn)行燃油添加，使得催化劑溫度變得相對較低(例如250到500℃)。未執(zhí)行催化劑再生控制模式、硫釋放控制模式和NOx還原控制模式中任一個的狀態(tài)對應(yīng)于其中加油閥31不向排氣添加還原劑的正?？刂颇Ｊ健?br> 現(xiàn)在將討論如上所述形成的優(yōu)選實(shí)施例中的操作。圖3的流程圖示出了由電子控制單元41執(zhí)行的過程之一。具體而言，圖3示出了在催化劑再生控制模式中已經(jīng)啟動了正常催化劑再生之后所執(zhí)行的催化劑再生控制例程。
在催化劑再生控制例程中，電子控制單元41在步驟100處判斷是否滿足從正常催化劑再生轉(zhuǎn)變到燒盡催化劑再生的要求。該要求是“估計(jì)收集量PMsm不大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm”。轉(zhuǎn)變判斷值BUpm充分地小于啟動判斷值PMstart，并稍大于結(jié)束判斷值PMend。轉(zhuǎn)變判斷值BUpm被設(shè)成例如0.35g。
換言之，步驟100是這樣的步驟，用于基于估計(jì)收集量PMsm來判斷現(xiàn)在是否是結(jié)束由正常催化劑再生燃燒并去除微粒的時間或者恰恰在此之前的時間。隨著第二催化轉(zhuǎn)化器33中微粒PM的蓄積的進(jìn)行，收集量增加，并且隨著微粒PM的燃燒和去除的進(jìn)行，收集量降低。當(dāng)收集量變成零或接近零的值(在步驟100處得到肯定結(jié)果)時，就判斷第二催化轉(zhuǎn)化器33收集到的微粒PM已經(jīng)完全或接近完全燃燒了。
如果在步驟100處不滿足該判斷要求(PMsm＞BUpm)，則過程進(jìn)行到步驟110。在步驟110，判斷估計(jì)收集量PMsm是否已經(jīng)在當(dāng)前的催化劑再生控制模式中被校正了(是否有校正歷史)。估計(jì)收集量PMsm的校正將在下面討論。如果步驟110的結(jié)果是否定的(沒有校正歷史)，則過程進(jìn)行到步驟120，在該處執(zhí)行正常催化劑再生。如上所述，在正常催化劑再生中，在空燃比高于理論配比空燃比的狀態(tài)下反復(fù)從加油閥31添加燃油。在步驟120中，催化劑溫度升高(例如600到700℃)，使得由第二催化轉(zhuǎn)化器33收集到的微粒被燃燒和去除。結(jié)果，第二催化轉(zhuǎn)化器33被再生。所以，式(1)中的氧化量PMc超過發(fā)動機(jī)排放量PMe(PMe＜PMc)，并且估計(jì)收集量PMsm逐漸減小。在步驟120結(jié)束之后，催化劑再生控制例程暫時中止。
隨著估計(jì)收集量PMsm的逐漸降低，步驟100的結(jié)果變成肯定的(PMsm≤BUpm)。就是說，滿足從正常催化劑再生轉(zhuǎn)變到燒盡催化劑再生的要求，并且過程進(jìn)行到步驟130。在步驟130，判斷應(yīng)該執(zhí)行第一和第二燒盡催化劑再生中的哪一個。通過將壓力差ΔP和判斷值Dp彼此進(jìn)行比較來進(jìn)行判斷。在本實(shí)施例中，壓力差ΔP不會不加改變地使用。相反，使用壓力差ΔP和進(jìn)氣量GA的比例值ΔP/GA。使用該比例的原因是為了消除進(jìn)氣量GA對壓力差ΔP的影響。就是說，隨著進(jìn)氣量GA的增加，第二催化轉(zhuǎn)化器33處的壓力損失增大，并且壓力差ΔP相應(yīng)增大。因此，通過使用壓力差ΔP除以進(jìn)氣量GA的值ΔP/GA，與進(jìn)氣量GA無關(guān)地精確進(jìn)行比較。在本實(shí)施例中，判斷值Dp具有不變的值。
更合適的是將進(jìn)氣量GA變成排氣流率，并且將通過用壓力差ΔP除以排氣流率得到的值與判斷值Dp進(jìn)行比較。但是，因?yàn)檫M(jìn)氣量GA與排氣流率成正比，所以使用值ΔP/GA不會不利地影響精度。
如果步驟130的結(jié)果是肯定的，或者滿足式ΔP/GA≥Dp，則認(rèn)為第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留下來未燃燒的微粒PM的量相對較大。在此情況下，在步驟140至160中執(zhí)行第一燒盡催化劑再生。具體而言，在步驟140，判斷第一燒盡催化劑再生中估計(jì)收集量PMsm的校正次數(shù)是否不大于預(yù)定的停止判斷次數(shù)Np(例如兩次)。當(dāng)步驟140的結(jié)果是肯定時，過程進(jìn)行到步驟150，在該處將估計(jì)收集量PMsm替換成為預(yù)定增大轉(zhuǎn)換值UPpm。就是說，估計(jì)收集量PMsm被校正。增大轉(zhuǎn)換值UPpm是大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm的不變的值。這樣，最初不大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm的估計(jì)收集量PMsm增加到大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm的增大轉(zhuǎn)換值UPpm。然后在步驟160，基于已經(jīng)被校正的估計(jì)收集量PMsm來進(jìn)行第一燒盡催化劑再生。就是說，執(zhí)行供油循環(huán)，其包括供應(yīng)周期和供應(yīng)停止周期。換言之，控制加油閥31來間歇地向排氣通道14供應(yīng)未燃燒燃油。當(dāng)間歇供應(yīng)未燃燒燃油時，第一催化轉(zhuǎn)化器32上游端上的沉積物和第二催化轉(zhuǎn)化器33收集到的微粒PM都被燃燒并去除。
在步驟160之后，在步驟170判斷估計(jì)收集量PMsm是否大于結(jié)束判斷值PMend。如果步驟170的結(jié)果是否定的(PMsm≤PMend)，則第一燒盡催化劑再生在步驟180結(jié)束。之后，催化劑再生控制例程暫時中止。相反，如果步驟170的結(jié)果是肯定的(PMsm＞PMend)，則催化劑再生控制例程暫時中止。
如果估計(jì)收集量PMsm由于步驟150處的校正而大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm，并且在步驟160處的第一燒盡催化劑再生之后估計(jì)收集量PMsm大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm，則在隨后的催化劑再生控制例程的執(zhí)行中步驟100的結(jié)果將是否定的。但是，步驟110的結(jié)果將是肯定的。在這樣一種情況下，過程進(jìn)行到步驟160，在該處執(zhí)行第一燒盡催化劑再生。在步驟160之后，執(zhí)行步驟170并且過程進(jìn)行到返回。或者，在執(zhí)行步驟170和180之后，過程進(jìn)行到返回。
如果估計(jì)收集量PMsm已經(jīng)由于前次執(zhí)行中的步驟160的第一燒盡催化劑再生而降低到不大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm的值，則執(zhí)行步驟130至180。在這些步驟的過程中，再次將估計(jì)收集量PMsm替換成為增大轉(zhuǎn)換值UPpm，并執(zhí)行第一燒盡催化劑再生。這樣，估計(jì)收集量PMsm被校正，使得所供應(yīng)的未燃燒燃油的量稍多于完全燃燒第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留下來未燃燒的微粒PM所需的量。
但是，在步驟150處對估計(jì)收集量PMsm的校正不會執(zhí)行大于停止判斷數(shù)Np的次數(shù)。這是因?yàn)楫?dāng)步驟140的結(jié)果為否定時的過程不進(jìn)行到步驟150。在這樣一種情況下(步驟140處的否定結(jié)果)，過程不執(zhí)行步驟150(校正估計(jì)收集量PMsm)就進(jìn)行到步驟160，并執(zhí)行第一燒盡催化劑再生。從步驟160開始的步驟與上述相同。
相反，當(dāng)步驟130的結(jié)果不是肯定時(ΔP/GA＜Dp)，就認(rèn)為第二催化轉(zhuǎn)化器33中相對少量的微粒PM殘留下來未燃燒。在這樣一種情況下，在步驟190判斷是否滿足這樣的條件，即在當(dāng)前催化劑再生控制模式中沒有執(zhí)行第一燒盡催化劑再生的歷史。如果結(jié)果是肯定的(沒有執(zhí)行歷史)，則在步驟200執(zhí)行第二燒盡催化劑再生。就是說，通過執(zhí)行包括供應(yīng)周期和停止周期在內(nèi)的供油循環(huán)達(dá)預(yù)定次數(shù)(例如三次)，則與第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留未燃燒的微粒PM的量無關(guān)地，預(yù)定量的未燃燒燃油從加油閥31間歇供應(yīng)到排氣通道14。隨著未燃燒燃油的間歇供應(yīng)，第一催化轉(zhuǎn)化器32上游端上的沉積物和由第二催化轉(zhuǎn)化器33收集的微粒PM都被燃燒并去除。在第二燒盡催化劑再生中限制供油循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)，以防止不必要地持續(xù)供應(yīng)未燃燒燃油。
在步驟200之后，第二燒盡催化劑再生在步驟180處結(jié)束，并且催化劑再生控制例程暫時中止。當(dāng)步驟190的結(jié)果是否定的時，即當(dāng)有表示當(dāng)前催化劑再生控制模式中已經(jīng)執(zhí)行了第一燒盡催化劑再生的歷史時，過程進(jìn)行到步驟160。
在催化劑再生控制例程中，由電子控制單元41執(zhí)行的步驟100對應(yīng)于由判斷部分執(zhí)行的過程，該判斷部分判斷收集器中的微粒是否已經(jīng)被燃燒并去除。由電子控制單元41執(zhí)行的步驟160至200對應(yīng)于由控制部分執(zhí)行的過程，該控制部分在判斷部分判斷收集器中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除之后使得供油設(shè)備向排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油。由電子控制單元41執(zhí)行的步驟130對應(yīng)于由比較部分執(zhí)行的過程，該比較部分比較在判斷部分判斷收集器中的微粒已經(jīng)燃燒并去除的時間點(diǎn)處由檢測部分檢測到的排氣壓力之間的差與預(yù)定值。
當(dāng)根據(jù)催化劑再生控制例程執(zhí)行每個步驟時，在啟動正常催化劑再生之后估計(jì)收集量PMsm例如如圖4所示地變化。如果在時間t1之前估計(jì)收集量PMsm大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm并且沒有對估計(jì)收集量PMsm進(jìn)行校正的歷史，則催化劑再生控制例程的過程按步驟100、110、120的順序執(zhí)行并隨后返回。就是說，執(zhí)行正常催化劑再生。從加油閥31向排氣連續(xù)添加未燃燒燃油，使得第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留下來未燃燒的微粒PM被燃燒，并且估計(jì)收集量PMsm被減小。
所以，估計(jì)收集量PMsm在時間t1降低到轉(zhuǎn)變判斷值BUpm并且步驟100的結(jié)果變成肯定的。然后，在隨后的催化劑再生控制例程的執(zhí)行中執(zhí)行步驟130及隨后的步驟。此時，如果第二催化轉(zhuǎn)化器33中有相對大量的微粒PM殘留下來，并且值ΔP/GA不小于判斷值Dp，則過程按步驟130、140、150、160、170的順序執(zhí)行并隨后返回。在這些步驟的過程中，已經(jīng)被暫時減小到轉(zhuǎn)變判斷值BUpm的估計(jì)收集量PMsm被增大到大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm的增大轉(zhuǎn)換值UPpm。然后，基于已經(jīng)增大了的估計(jì)收集量PMsm，執(zhí)行第一燒盡催化劑再生。由加油閥31向排氣間歇添加未燃燒燃油，使得第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度升高，以燃燒第一催化轉(zhuǎn)化器32上游端上的沉積物和第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留的微粒PM。因此，估計(jì)收集量PMsm被再次減小。
由于步驟150的執(zhí)行，在時間t1之后執(zhí)行的催化劑再生控制例程中步驟100的結(jié)果將是否定的。在這樣一種情況下，因?yàn)椴襟E110的結(jié)果是肯定的，所以過程按步驟100、110、160、170的順序執(zhí)行并隨后返回。因此在時間t1之后，已經(jīng)被增大到增大轉(zhuǎn)換值UPpm的估計(jì)收集量PMsm將被減小。
當(dāng)估計(jì)收集量PMsm在時間t2處降低到轉(zhuǎn)變判斷值BUpm并且步驟100的結(jié)果再次變成肯定，則在隨后的催化劑再生控制例程執(zhí)行中執(zhí)行步驟130和隨后的步驟。此時，如果第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留下非常少量的微粒PM，并且值ΔP/GA小于判斷值Dp，則過程按步驟130、190、160、170的順序執(zhí)行并隨后返回。在此情況下，估計(jì)收集量PMsm不被校正，并且估計(jì)收集量PMsm如圖4中的雙點(diǎn)劃線所示進(jìn)一步從轉(zhuǎn)變判斷值BUpm減小。當(dāng)步驟170的結(jié)果在時間t3處變成肯定的時，過程按步驟170、180的順序執(zhí)行并隨后返回，并且第二燒盡催化劑再生結(jié)束。
相反，在步驟100的結(jié)果為肯定的時間點(diǎn)t2處，如果有較大量的微粒PM殘留在第二催化轉(zhuǎn)換器33中，并且值ΔP/GA不小于判斷值Dp，以與如上所述在時間t1到時間t2的時間段中相同的順序執(zhí)行該過程。結(jié)果，估計(jì)收集量PMsm如實(shí)線所示地在時間t2處增大到增大轉(zhuǎn)換值UPpm。此后，估計(jì)收集量PMsm減小。
在步驟100的結(jié)果為肯定時的時間點(diǎn)t4處，即使值ΔP/GA不小于判斷值Dp，步驟140的結(jié)果由于次數(shù)為Np的以前的校正而是否定的。因此在此情況下，過程按步驟140、160、170的順序執(zhí)行并隨后返回，并且估計(jì)收集量PMsm不被校正。估計(jì)收集量PMsm在時間t4之后繼續(xù)減小。當(dāng)步驟170的結(jié)果在時間t5處變成肯定時，過程按步驟170、180的順序執(zhí)行并隨后返回，并且第一燒盡催化劑再生結(jié)束。
上述實(shí)施例提供以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)供應(yīng)到排氣用于燃燒并去除微粒PM的未燃燒燃油可能聚集在第一催化轉(zhuǎn)化器32的上游端上。因?yàn)殡y以完全燃燒所收集的未燃燒燃油，所以部分未燃燒燃油作為沉積物殘留下來。沉積物降低了第一催化轉(zhuǎn)化器32的反應(yīng)性，并使得微粒PM留在收集器中不燃燒。
在本實(shí)施例中，如果在第二催化轉(zhuǎn)化器33再生期間判斷第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒PM已經(jīng)被燃燒并去除，則之后繼續(xù)供應(yīng)未燃燒燃油。所供應(yīng)的未燃燒燃油允許第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留下來未燃燒的微粒PM被完全燃燒和去除。因此，消除了直到第二催化轉(zhuǎn)化器33的隨后再生都保持未燃燒的微粒PM所產(chǎn)生的缺點(diǎn)。就是說，在隨后的再生中，防止第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度由于微粒PM的突然燃燒而過分升高。
(2)隨著微粒PM在第二催化轉(zhuǎn)化器33中的蓄積，微粒PM的收集量增大。另一方面，隨著通過未燃燒燃油的作用而被燃燒并去除的微粒PM的量的增大，減小了微粒PM的收集量。當(dāng)收集量降低到零時，就認(rèn)為第二催化轉(zhuǎn)化器33收集到的微粒PM已經(jīng)被完全燃燒了。
在本實(shí)施例中，基于發(fā)動機(jī)10的工作狀態(tài)計(jì)算第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒收集量(估計(jì)收集量PMsm)，并且將估計(jì)收集量PMsm與稍大于零的轉(zhuǎn)變判斷值BUpm進(jìn)行比較。如果估計(jì)收集量PMsm不大于轉(zhuǎn)變判斷值BUpm，則預(yù)測到微粒PM將很快被完全燃燒并去除。
(3)通過基于供油循環(huán)向排氣通道14中間歇供應(yīng)未燃燒燃油，由于在初始供應(yīng)周期中供應(yīng)的未燃燒燃油的燃燒而產(chǎn)生的熱被消耗來升高第一催化轉(zhuǎn)化器32的上游端的溫度，使得第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度升高相應(yīng)延遲。因此，如圖2(C)所示，緊接在初始供油循環(huán)中的供應(yīng)周期之后，第一催化轉(zhuǎn)化器32的溫度暫時高于第二催化轉(zhuǎn)化器33的溫度。然后，通過重復(fù)供油循環(huán)，溫度分布處于如圖2(D)所示的狀態(tài)，其中在第一催化轉(zhuǎn)化器32和第二催化轉(zhuǎn)化器33的上游和下游方向上溫度全都大致相同。結(jié)果，第一催化轉(zhuǎn)化器32中的沉積物和第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留未燃燒的微粒PM都被燃燒并去除，同時防止第二催化轉(zhuǎn)化器33由于熱而被惡化。與此相反，如果簡單地增大所供應(yīng)的未燃燒燃油的量，則第一催化轉(zhuǎn)化器32上游端處的溫度升高，使得沉積物可以被去除。但是，在上游端的下游的部分中的溫度過分升高，并由此第二催化轉(zhuǎn)化器33可能由于熱而惡化。
(4)當(dāng)判斷第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒PM已經(jīng)被燃燒并去除時(步驟100處的結(jié)果肯定)，比較值ΔP/GA和判斷值Dp。根據(jù)比較結(jié)果，切換用于向排氣通道14供應(yīng)未燃燒燃油的方式。因此，與其中以單一方式向排氣通道14供應(yīng)未燃燒燃油的情況相比，以與第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留未燃燒的微粒PM的量相應(yīng)的方式去除微粒PM。
(5)結(jié)合以上項(xiàng)(4)，當(dāng)滿足ΔP/GA≥Dp時(步驟130處的結(jié)果肯定)，認(rèn)為在判斷第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒已被燃燒并去除之后，一定量的微粒PM殘留在第二催化轉(zhuǎn)化器33中。在此情況下，進(jìn)行第一燒盡催化劑再生(步驟160)，使得供應(yīng)這樣的未燃燒燃油，其量稍大于完全燃燒第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留的微粒所需的量。換言之，未燃燒燃油的供應(yīng)持續(xù)達(dá)這樣的時間段，其稍長于完全燃燒第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留的微粒的供油循環(huán)的持續(xù)時間。所供應(yīng)的未燃燒燃油允許第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留的微粒PM被可靠地燃燒并去除。
(6)另一方面，當(dāng)滿足不等式ΔP/GA＜Dp時(步驟130處的結(jié)果否定)，認(rèn)為在判斷第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒已被燃燒并去除之后，很少量的微粒PM殘留在第二催化轉(zhuǎn)化器33中。在此情況下，進(jìn)行第二燒盡催化劑再生(步驟200)，使得與殘留微粒PM的量無關(guān)地供應(yīng)預(yù)定量的未燃燒燃油。所供應(yīng)的未燃燒燃油允許第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留的微粒PM被燃燒并去除。
(7)在第二燒盡催化劑再生(步驟200)中，將執(zhí)行供油循環(huán)的次數(shù)限制為預(yù)定數(shù)(例如三次)。因此，限制了供應(yīng)的未燃燒燃油量，使得未燃燒燃油供應(yīng)的不必要持續(xù)不會降低燃油經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明可以用以下形式實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明可以應(yīng)用于除柴油發(fā)動機(jī)之外的其他發(fā)動機(jī)。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于稀燃汽油發(fā)動機(jī)，如果該發(fā)動機(jī)具有與本文所述系統(tǒng)相似的催化劑系統(tǒng)。
在圖3的步驟130處可以使用可變值來代替用于判斷值Dp的不變值。在此情況下，可以使用如圖5所示的定義進(jìn)氣量GA和判斷值Dp之間關(guān)系的圖。在此圖中，判斷值Dp在進(jìn)氣量GA很大的區(qū)域中很小，并且隨著進(jìn)氣量GA的減小而增大。這是因?yàn)榭諝饬髁坑?jì)16的檢測精度可能隨著進(jìn)氣量GA的減小而惡化。因此，通過使用從該圖獲得的判斷值Dp，防止了錯誤檢測。
作為圖3中的步驟150的過程，估計(jì)收集量PMsm可以以不同于上述的方式被校正。例如，將估計(jì)收集量PMsm替換成根據(jù)殘留未燃燒的微粒PM的量而變化的量。
值ΔP/GA是基于壓力所估計(jì)的微粒PM的收集量的替換。值ΔP/GA越大，則微粒PM的收集量變得越大。因此，如果用于校正估計(jì)收集量PMsm的值是增大校正值PMadd，則增大校正值PMadd可能如圖6所示隨著值ΔP/GA的增大而增大。在步驟150處，增大校正值PMadd被增加到前次循環(huán)的估計(jì)收集量PMsm，并且結(jié)果被設(shè)定為(當(dāng)前的)估計(jì)收集量PMsm。這樣獲得的估計(jì)收集量PMsm更接近于實(shí)際收集量。
代替在圖3的步驟130處比較值ΔP/GA與判斷值Dp，壓力差ΔP可以與隨著排氣流率(或進(jìn)氣量GA)的增大而增大的值進(jìn)行比較。例如，壓力差ΔP可以與判斷值Dp和進(jìn)氣量GA的乘積進(jìn)行比較。
本發(fā)明可以應(yīng)用于這樣的排氣凈化裝置，其中在第二催化轉(zhuǎn)化器33上游的部分中未設(shè)置第一催化轉(zhuǎn)化器32。在此情況下，未燃燒燃油在第二催化轉(zhuǎn)化器33的上游端上聚集，并作為沉積物殘留下來。沉積物使得微粒PM在第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留未燃燒。但是，如上述實(shí)施例中那樣，在判斷第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除之后進(jìn)行燒盡催化劑再生，使得第二催化轉(zhuǎn)化器33中殘留未燃燒的微粒PM被完全燃燒并去除。
在排氣凈化裝置中，當(dāng)?shù)诙呋D(zhuǎn)化器33中微粒PM的蓄積增加時，所蓄積的微粒PM阻礙排氣的流動，或增大排氣的流動阻力。所以，排氣通道14中第二催化轉(zhuǎn)化器33上游的排氣壓力與第二催化轉(zhuǎn)化器33下游的排氣壓力之間的壓力差ΔP增大。壓力差ΔP隨著通過未燃燒燃油燃燒并去除微粒PM的進(jìn)行而減小，并且第二催化轉(zhuǎn)化器33中蓄積的微粒PM的量減小。在此方面，代替使用估計(jì)收集量PMsm，可以使用壓力差ΔP來判斷第二催化轉(zhuǎn)化器33中的微粒PM已經(jīng)被燃燒并去除。在此情況下，壓力差ΔP與預(yù)定值進(jìn)行比較，并且當(dāng)壓力差ΔP小于該預(yù)定值時判斷微粒PM的燃燒和去除已經(jīng)完成。
另外，可以基于估計(jì)收集量PMsm和壓力差ΔP兩者來判斷第二催化轉(zhuǎn)化器33中微粒PM的燃燒和去除的完成。
在第二燒盡催化劑再生(步驟200)中，可以根據(jù)壓力差ΔP改變執(zhí)行供油循環(huán)的次數(shù)。
本示例和實(shí)施例應(yīng)認(rèn)為是說明性而非限制性的，并且本發(fā)明并不限于這里給出的細(xì)節(jié)，而可以在所附權(quán)利要求的范圍和等價(jià)方案內(nèi)修改。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于包括收集器，其位于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中并收集排氣中的微粒；供油設(shè)備，其向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油以燃燒并去除所述收集器所收集的微粒，由此使所述收集器再生；判斷部分，其判斷所述收集器中的微粒是否已經(jīng)被燃燒并去除；和控制部分，其在所述判斷部分判斷所述收集器中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除之后，使得所述供油設(shè)備向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于包括估計(jì)部分，所述估計(jì)部分基于所述內(nèi)燃機(jī)的工作狀況來估計(jì)所述收集器中的微粒量，其中所述判斷部分基于所述估計(jì)部分估計(jì)的所述收集器中的所述微粒量來判斷所述收集器中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于包括位于所述排氣通道中在所述收集器上游的部分中的排氣凈化催化劑，其中所述供油設(shè)備向所述排氣通道中位于所述排氣凈化催化劑上游的部分供應(yīng)未燃燒燃油。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述控制部分使得所述供油設(shè)備根據(jù)供油循環(huán)來向所述排氣通道間歇供應(yīng)未燃燒燃油，所述供油循環(huán)包括其中執(zhí)行未燃燒燃油供應(yīng)的周期和其中不執(zhí)行未燃燒燃油供應(yīng)的周期。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于包括檢測部分，所述檢測部分檢測所述排氣通道中位于所述收集器上游的部分中的排氣壓力與所述排氣通道中位于所述收集器下游的部分中的排氣壓力之間的壓力差，其中所述判斷部分基于所述檢測部分檢測到的所述排氣壓力差來判斷所述收集器中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于包括比較部分，所述比較部分比較在所述判斷部分判斷所述收集器中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除時的時間點(diǎn)處由所述檢測部分檢測到的排氣壓力差與預(yù)定值，其中所述控制部分根據(jù)所述比較部分的比較結(jié)果切換所述供油設(shè)備向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油的方式。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于包括檢測部分，其檢測所述排氣通道中位于所述收集器上游的部分中的排氣壓力與所述排氣通道中位于所述收集器下游的部分中的排氣壓力之間的壓力差；和比較部分，其比較在所述判斷部分判斷所述收集器中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除時的時間點(diǎn)處由所述檢測部分檢測到的排氣壓力差與預(yù)定值，其中所述控制部分根據(jù)所述比較部分的比較結(jié)果切換所述供油設(shè)備向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油的方式。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述比較部分判斷所述排氣壓力差等于或大于預(yù)定值時，所述控制部分使得所述供油設(shè)備向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油，所供應(yīng)的未燃燒燃油的量大于完全燃燒所述收集器中殘留未燃燒的微粒所需的量，并且其中，當(dāng)所述比較部分判斷所述排氣壓力差小于所述預(yù)定值時，所述控制部分使得所述供油設(shè)備與所述收集器中殘留未燃燒的微粒量無關(guān)地向所述排氣通道供應(yīng)預(yù)定量的未燃燒燃油。
9.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述比較部分判斷所述排氣壓力差等于或大于預(yù)定值時，所述控制部分使得所述供油設(shè)備在比完全燃燒所述收集器中殘留未燃燒的微粒所需的時間段更長的時間段期間向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油，并且其中，當(dāng)所述比較部分判斷所述排氣壓力差小于所述預(yù)定值時，所述控制部分使得所述供油設(shè)備在與所述收集器中殘留未燃燒的微粒量無關(guān)的預(yù)定時間段期間向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油。
10.一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化方法，其特征在于包括通過位于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中的收集器收集排氣中的微粒；判斷所述收集器中的微粒是否已經(jīng)被燃燒并去除；以及在判斷所述收集器中的微粒已經(jīng)被燃燒并去除之后，向所述排氣通道供應(yīng)未燃燒燃油。
全文摘要
在一種排氣凈化裝置中，加油閥(31)向柴油發(fā)動機(jī)(10)的排氣通道(14)供應(yīng)未燃燒燃油，以燃燒并去除催化轉(zhuǎn)化器(33)中收集到的微粒。即使在電子控制單元(41)判斷催化轉(zhuǎn)化器(33)中的微粒已被燃燒并去除之后，還從加油閥(31)執(zhí)行對未燃燒燃油的供應(yīng)。這減少了催化轉(zhuǎn)化器(33)中殘留未燃燒的微粒量。
文檔編號F01N13/02GK1771382SQ20058000020
公開日2006年5月10日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者大坪康彥, 宮崎雅生, 橫井辰久, 松岡廣樹, 松野繁洋, 稻葉孝好 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社電裝