本發(fā)明涉及排氣凈化裝置的再生裝置。

背景技術(shù)：

作為內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，已知將排氣氣體中的粒子狀物質(zhì)(以下，稱作PM)捕獲的微粒過濾器(以下，稱作過濾器)，和將排氣氣體中的氮化物(以下，稱作NOx)還原凈化的NOx吸收還原型催化劑。

這些過濾器和NOx吸收還原型催化劑需要進行定期使凈化能力恢復(fù)的再生處理。一般的再生處理通過如下進行：對配置在這些過濾器和NOx吸收還原型催化劑的上游側(cè)的氧化催化劑通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)未燃燃料，通過氧化反應(yīng)熱將排氣溫度升溫到再生所需的高溫(例如，參照專利文獻1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1:(日本)特開2012-215084號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

上述這樣的再生處理時的遠(yuǎn)后噴射是在從壓縮上死點起推遲大約120度的定時(timing)進行的。但是，在壓縮上死點后的約120度附近，缸內(nèi)壓由于排氣閥開閥而大致成為零，遠(yuǎn)后噴射的供應(yīng)燃料不進行缸內(nèi)燃燒。因此，難以有效地使引擎出口的排氣溫度上升，氧化催化劑對于再生處理成為必須。

另一方面，為了使通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料可靠地進行缸內(nèi)燃燒，考慮在壓縮上死點后盡早進行遠(yuǎn)后噴射。但是，例如在壓縮上死點后約15度的較早定時通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料的燃燒能量會變?yōu)榕ぞ?，因此排氣氣體的升溫幅度可能會減小。

為了消除這些情況，例如，優(yōu)選在從壓縮上死點起推遲大約40～50度左右的定時進行遠(yuǎn)后噴射。但是，由于在壓縮上死點后的40～50度附近，缸內(nèi)壓與壓縮上死點相比降低約一半左右，因此有可能無法使通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料可靠地進行缸內(nèi)燃燒。

本發(fā)明所公開的系統(tǒng)的目的在于使通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料進行缸內(nèi)燃燒從而有效地使排氣溫度上升。

用于解決課題的手段

所公開的系統(tǒng)是一種設(shè)置在內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中的排氣凈化裝置的再生裝置，其特征在于，包括：噴射器，對上述內(nèi)燃機的缸內(nèi)噴射燃料；電熱塞，通過通電而發(fā)熱，從而將上述缸內(nèi)升溫；以及再生控制部件，執(zhí)行再生處理，所述再生處理是控制上述噴射器的燃料噴射以及上述電熱塞的通電，從而使上述排氣凈化裝置的凈化能力恢復(fù)的處理；上述再生控制部件在上述再生處理時，通過至少包含遠(yuǎn)后噴射的多段噴射來控制上述噴射器的燃料噴射，并且將上述電熱塞按規(guī)定的占空比通電，從而使通過上述遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料進行缸內(nèi)燃燒。

附圖說明

圖1是表示本實施方式的柴油引擎的吸排氣系統(tǒng)的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖2是用于說明本實施方式的再生控制的一個燃燒循環(huán)中的缸內(nèi)的熱發(fā)生率、缸內(nèi)壓以及燃料噴射定時的圖。

圖3是表示本實施方式的通電量圖的一例的示意圖。

圖4是用于說明本實施方式的再生控制的流程圖。

具體實施方式

以下，基于附圖來說明本發(fā)明的一個實施方式的排氣凈化裝置的再生裝置。對于相同部件附加相同附圖標(biāo)記，它們的名稱以及功能也相同。因此，對于它們不重復(fù)進行詳細(xì)的說明。

圖1是表示本實施方式的柴油引擎(以下，簡稱引擎)10的吸排氣系統(tǒng)的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，符號11表示對缸內(nèi)直噴燃料的噴射器，符號12表示朝向缸內(nèi)的電熱塞，符號30表示缸內(nèi)壓傳感器，符號31表示引擎轉(zhuǎn)速傳感器，符號32表示油門開度傳感器，符號50表示電子控制單元(以下，稱作ECU)。

吸氣岐管10A上連接有用于對缸內(nèi)導(dǎo)入吸氣的吸氣通道13。該吸氣通道13中，從吸氣上游側(cè)起依次設(shè)有空氣過濾器14、增壓器的壓縮機15A、中冷器16、吸氣溫度傳感器17等。此外，吸氣岐管10A上設(shè)有增壓壓力傳感器18。

排氣岐管10B上連接有用于從缸內(nèi)導(dǎo)出排氣的排氣通道20。在該排氣通道20中，從排氣上游側(cè)起依次設(shè)有增壓器的渦輪15B、排氣溫度傳感器21、排氣凈化裝置40、NOx傳感器22等。

在殼體40A內(nèi)，從排氣上游側(cè)起依次配置NOx吸收還原型催化劑41、過濾器42而構(gòu)成排氣凈化裝置40。此外，在過濾器42的上游側(cè)以及下游側(cè)設(shè)有用于檢測過濾器42的前后壓差的壓差傳感器43。

例如，在蜂窩結(jié)構(gòu)體等陶瓷制承載體表面承載堿金屬等而形成NOx吸收還原型催化劑41。該NOx吸收還原型催化劑41在排氣為稀燃環(huán)境時吸收排氣中的NOx，并且在排氣為濃燃環(huán)境時將由排氣中包含的還原劑(HC等)所吸收的NOx還原凈化。

例如，將由多孔性質(zhì)的隔墻劃分的多個單元沿著排氣流動方向配置，并將這些單元的上游側(cè)和下游側(cè)交替進行孔封閉而形成過濾器42。過濾器42將排氣中的PM捕獲在隔墻的細(xì)孔或表面，并且在PM堆積推定量達(dá)到規(guī)定量時，執(zhí)行將其燃燒除去的所謂過濾器再生。

ECU50用于進行引擎10的各種控制，包括公知的CPU和ROM、RAM、輸入端口、輸出端口等而構(gòu)成。此外，ECU50還起到再生控制部件的作用，再生控制部件執(zhí)行使NOx或Sox從NOx吸收還原型催化劑41脫離的催化劑再生控制，以及從過濾器42將堆積的PM燃燒除去的過濾器再生控制。以下，說明這些再生控制的細(xì)節(jié)。

[再生控制的開始條件]

若基于引擎10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和NOx傳感器22的傳感器值等而推定的NOx吸收量或SOx吸附量達(dá)到規(guī)定的上限閾值，則將催化劑再生標(biāo)記F_LNT設(shè)為開啟(ON)(F_LNT＝1)，從而開始催化劑再生控制。

在基于由壓差傳感器43檢測的過濾器42的前后壓差而推定的PM堆積量達(dá)到規(guī)定的上限閾值的情況下，或者若車輛的行駛距離從前次過濾器再生結(jié)束起達(dá)到規(guī)定的行駛距離，則將過濾器再生標(biāo)記F_DPF設(shè)為開啟(F_DPF＝1)，從而開始過濾器再生控制。

[再生控制時的燃料噴射]

如圖2的(c)所示，通過在至少包含主噴射的多噴射中執(zhí)行在從壓縮上死點推遲了約40～50度左右的定時噴射規(guī)定量的燃料的遠(yuǎn)后噴射，從而控制再生控制中的燃料噴射?；谂艢鉁囟葌鞲衅?1的檢測值來反饋控制該遠(yuǎn)后噴射的燃料噴射量，以使流入NOx吸收還原型催化劑41或過濾器42的排氣溫度被維持在催化劑再生或過濾器再生所需的規(guī)定的目標(biāo)溫度(例如，約550～650℃)。

[電熱塞的通電控制]

在再生控制中，執(zhí)行使通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料進行缸內(nèi)燃燒的電熱塞12的通電控制。在本實施方式中，基于圖3所示的引擎10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(負(fù)荷QN)，通過參照的通電量圖M來進行通電控制。該通電量圖M上規(guī)定了預(yù)先通過實驗等求出的需要電熱塞12的升溫輔助的引擎10負(fù)荷QN所對應(yīng)的通電區(qū)域A、和使缸內(nèi)氣體溫度上升到通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料進行缸內(nèi)燃燒的規(guī)定溫度所需的電熱塞12的通電量(占空比D)的關(guān)系。通電量圖M上的占空比D被設(shè)定為引擎10的負(fù)荷QN越是處于低負(fù)荷側(cè)則越增加。

若開始再生控制，則ECU50判定從引擎轉(zhuǎn)速傳感器31和油門開度傳感器32取得的引擎10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否在通電量圖M上的通電區(qū)域A內(nèi)。然后，若運轉(zhuǎn)狀態(tài)在通電區(qū)域A內(nèi)，則從通電量圖M讀取與此時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的占空比D，并且按讀取出的占空比D對電熱塞12進行通電。由此，遠(yuǎn)后噴射被可靠地進行缸內(nèi)燃燒，引擎10的出口排氣溫度被急速地升溫到催化劑再生或過濾器再生所需的規(guī)定的目標(biāo)溫度。

另外，圖3中僅示出了一個通電量圖M，但也可以單獨準(zhǔn)備NOx凈化用、SOx凈化用、過濾器再生用的3種通電量圖。此外，也可以對引擎10的各氣缸分別準(zhǔn)備通電量圖。

[占空比的增加校正]

在低溫環(huán)境下等吸氣溫度降低的狀態(tài)下，或如果產(chǎn)生增壓器15的響應(yīng)延遲等，則即使按基于通電量圖M而設(shè)定的占空比D對電熱塞12進行通電，也有可能無法使通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料可靠地進行缸內(nèi)燃燒。

為了消除這樣的現(xiàn)象，在由吸氣溫度傳感器17檢測到的實際吸氣溫度低于規(guī)定的目標(biāo)吸氣溫度的情況下，或者在由增壓壓力傳感器18檢測到的實際吸氣壓低于規(guī)定的目標(biāo)吸氣壓的情況下，ECU50將使電熱塞12通電的占空比D校正增加。增加校正量α基于預(yù)先通過實驗等生成的實際吸氣溫度和目標(biāo)吸氣溫度的偏差或者實際吸氣壓和目標(biāo)吸氣壓的偏差，根據(jù)參照的未圖示的校正量圖或近似式等求出即可。

[通電量圖的學(xué)習(xí)校正]

即使按根據(jù)通電量圖M設(shè)定的占空比D對電熱塞12進行通電，若受到電熱塞12的經(jīng)年老化或特性變化等的影響，則如圖2的(a)所示，通過遠(yuǎn)后噴射的缸內(nèi)燃燒而產(chǎn)生的實際的熱發(fā)生率有可能背離作為目標(biāo)的熱發(fā)熱率。

為了消除這樣的現(xiàn)象，ECU50執(zhí)行學(xué)習(xí)校正，即在再生控制中基于從缸內(nèi)壓傳感器30的傳感器值推定的遠(yuǎn)后噴射的實際熱發(fā)生率和目標(biāo)熱發(fā)生率的偏差ΔQ來計算占空比D的學(xué)習(xí)校正值，并以計算出的學(xué)習(xí)校正值來更新通電量圖M上的占空比D。

[再生控制的結(jié)束條件]

若基于引擎10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或NOx傳感器22的傳感器值等而推定的NOx吸收量或SOx吸附量降低到規(guī)定的下限閾值，則將催化劑再生標(biāo)記F_LNT設(shè)為關(guān)閉(F_LNT＝0)，從而結(jié)束催化劑再生控制。

在基于由壓差傳感器43檢測出的過濾器42的前后壓差而推定的PM堆積量降低到規(guī)定的下限閾值的情況下，將過濾器再生標(biāo)記F_DPF關(guān)閉(F_DPF＝0)，從而結(jié)束過濾器再生控制。

此外，在從再生控制開始起累計的累積時間達(dá)到規(guī)定的上限時間的情況下，或者在從再生控制開始起累計的遠(yuǎn)后噴射的累積噴射量達(dá)到規(guī)定的上限噴射量的情況下，也結(jié)束這些催化劑再生控制和過濾器再生控制。

接著，基于圖4說明本實施方式的再生控制的流程。

在步驟S100中，判定再生控制的開始條件是否成立。在NOx吸收量或SOx吸附量達(dá)到規(guī)定的上限閾值的情況下，進入步驟S110，催化劑再生標(biāo)記F_LNT被開啟(F_LNT＝1)。此外，在PM堆積量達(dá)到規(guī)定的上限閾值的情況下，進入步驟S110，過濾器再生標(biāo)記F_DPF被開啟(F_DPF＝1)。

在步驟S120中，判定從引擎轉(zhuǎn)速傳感器31或油門開度傳感器32取得的引擎10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否在通電量圖M上的通電區(qū)域A的范圍內(nèi)。在引擎10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)在通電區(qū)域A中的情況下(是)，為了執(zhí)行升溫輔助而進入步驟S130。另一方面，在引擎10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)不在通電區(qū)域A中的情況下(否)，不進行升溫輔助而進入步驟S160。

在步驟S130中，判定由吸氣溫度傳感器17檢測出的實際吸氣溫度是否低于規(guī)定的目標(biāo)吸氣溫度。在實際吸氣溫度不低于目標(biāo)吸氣溫度的情況下(否)，進入步驟S140，電熱塞12被按從通電量圖M讀取的占空比D通電。

另一方面，在實際吸氣溫度低于目標(biāo)吸氣溫度的情況下(是)，進入步驟S150，以從通電量圖M讀取的占空比D加上與實際吸氣溫度和目標(biāo)吸氣溫度的偏差對應(yīng)的增加校正量α所得的值將電熱塞12通電。

在步驟S160中，在從壓縮上死點推遲約40～50度左右的定時開始噴射規(guī)定量的燃料的遠(yuǎn)后噴射。

在步驟S170中，判定從缸內(nèi)壓傳感器30的傳感器值推定的遠(yuǎn)后噴射的實際熱發(fā)生率是否低于目標(biāo)熱發(fā)生率。在實際熱發(fā)生率低于目標(biāo)熱發(fā)生率的情況下(是)，進入步驟S180，執(zhí)行學(xué)習(xí)校正，即基于實際熱發(fā)生率和目標(biāo)熱發(fā)生率的偏差ΔQ而運算占空比D的學(xué)習(xí)校正值，并且通過學(xué)習(xí)校正值更新通電量圖M上的占空比D。

在步驟S190中，判定再生控制的結(jié)束條件是否成立。在NOx吸收量或SOx吸附量降低到規(guī)定的下限閾值的情況下、PM堆積量降低到規(guī)定的下限閾值的情況下、再生控制的累積時間達(dá)到規(guī)定的上限時間的情況下、或者遠(yuǎn)后噴射的累積噴射量達(dá)到規(guī)定的上限噴射量的情況下(是)，進入步驟S200，將催化劑再生標(biāo)記F_LNT或者過濾器再生標(biāo)記F_DPF設(shè)為關(guān)閉(F_LNT＝0，F(xiàn)_DPF＝0)，電熱塞12的通電以及遠(yuǎn)后噴射結(jié)束。

接著，說明本實施方式的再生裝置的作用效果。

本實施方式的再生裝置構(gòu)成為，在NOx吸收還原型催化劑41或過濾器42的再生處理時，在從壓縮上死點推遲約40～50度左右的定時執(zhí)行遠(yuǎn)后噴射，并且通過電熱塞12的升溫輔助，遠(yuǎn)后噴射的供應(yīng)燃料有效地被缸內(nèi)燃燒。因此，不必使用可變閥定時機構(gòu)等追加的裝置或氧化催化劑而能夠使排氣溫度急速上升，并且能夠有效地抑制裝置大型化或成本上升。

此外，構(gòu)成為，在低溫環(huán)境下等吸氣溫度低于目標(biāo)吸氣溫度的情況下，根據(jù)實際吸氣溫度和目標(biāo)吸氣溫度的偏差而將對電熱塞12通電的占空比D校正增加。因此，即使在低溫環(huán)境下，能夠使通過遠(yuǎn)后噴射供應(yīng)的燃料可靠地進行缸內(nèi)燃燒，并且能夠可靠地進行NOx吸收還原型催化劑41或過濾器42的再生處理。

此外，構(gòu)成為，在再生控制中基于通過遠(yuǎn)后噴射的實際熱發(fā)生率和目標(biāo)熱發(fā)生率的偏差ΔQ而對通電量圖M上的占空比D進行學(xué)習(xí)校正。因此，能夠有效地排除電熱塞12的經(jīng)年老化和特性變化、個體差異等影響。

另外，本發(fā)明不限定于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍，可以適當(dāng)變形后實施。

例如，NOx催化劑不限定于NOx吸收還原型催化劑41，也可以是將從尿素水生成的氨作為還原劑的NOx選擇還原型催化劑。在NOx選擇還原型催化劑的情況下，作為再生處理，構(gòu)成為進行SOx凈化即可。