用於內燃機的廢氣排放控制裝置的製作方法
2023-07-26 14:50:26
專利名稱：用於內燃機的廢氣排放控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用於內燃機的廢氣排放控制裝置，具體地，本發明涉及一種用於防止布置於柴油機排氣通道中的顆粒過濾器過熱熔化的技術。
背景技術：
從安裝於交通工具(諸如公共汽車和卡車)上的柴油機中排出的廢氣除HC、CO和NOX之外還包含大量顆粒物質(簡寫為PM)。
因此，已研發了一種技術並已將其投入實際使用中，其中作為引擎排氣系統中柴油機的後處理器布置了用於捕獲PM的柴油機顆粒過濾器(簡寫為DPF)，並且用外部熱源加熱所捕獲的PM，使之燃燒並去除。
近年來，已經研發了一種連續的再生DPF，所述再生DPF通過提供氧化催化劑可在DPF上連續地處理PM，所述氧化催化劑供應了用於氧化和去除DPF上遊側上的PM的氧化劑。
順便提及的是，在DPF中，即使在沒有外部熱源用於加熱的情況下，如果DPF的溫度升高到一確定值以上，PM也可自然消耗、燃燒和去除。例如，當交通工具以其柴油機高負荷驅動的狀態爬上向上的斜坡時，DPF的溫度達到了該確定值，或者升高到接近於該確定值(略低於該確定值)，那麼PM在高氧濃度下會自然燃燒或具有燃燒的高可能性。
為此，當突然地將柴油機從高負荷驅動狀態切換到怠速運轉狀態時(例如當在爬上向上的斜坡後立即停住交通工具的情況下)，迅速減少了燃燒氣體從而降低了廢氣的流速，並且減少了帶走的熱量，因此導致了這樣一個問題，即，當PM燃燒時，由於燃燒熱量致使DPF溫度急劇地升高，以致於使DPF由於過熱近乎於熔化。此外，在相同的條件下，即使當PM處於燃燒之前的狀態，帶走的熱量減少了並且氧濃度升高了，也會導致這樣一個問題，即，當PM將要燃燒時，由於燃燒熱量也會致使DPF溫度急劇地升高，以致於DPF由於過熱近乎於熔化。
因此，設想當將柴油機從高負荷驅動狀態切換到怠速運轉狀態時，在不考慮PM沉積量和DPF溫度的情況下增加引擎轉速，以便於防止廢氣流速降低並保持帶走的熱量。
然而，即使在幾乎不考慮DPF過熱的情形下，例如當PM的沉積量較小時，或者當DPF的溫度不是很高時，由於存在這樣的危險，即，燃料消耗增多或者DPF過度冷卻，因此增加引擎轉速也是低效率的。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種用於內燃機的廢氣排放控制裝置，所述廢氣排放控制裝置可有效且可靠地防止位於柴油機排氣通道中的顆粒過濾器由於過熱而導致的熔化。
為了實現上述目的，本發明的第一方面提供了一種用於內燃機的廢氣排放控制裝置，所述廢氣排放控制裝置包括用於捕獲廢氣中顆粒物質的顆粒過濾器，所述顆粒過濾器布置於內燃機的排氣系統中；用於檢測顆粒過濾器所捕獲的顆粒物質的沉積量相關值的沉積量檢測裝置；用於檢測顆粒過濾器的溫度相關值的溫度檢測裝置；用於當內燃機處於怠速驅動狀態時將內燃機的旋轉速度控制為目標怠速旋轉速度的怠速旋轉速度控制裝置；以及校正裝置，所述校正裝置用於根據沉積量檢測裝置和溫度檢測裝置的檢測結果將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度以便於防止顆粒過濾器過熱。
也就是說，當內燃機處於怠速驅動狀態時，由怠速旋轉速度控制裝置控制目標怠速旋轉速度。如果存在顆粒過濾器過熱的危險，校正裝置根據沉積量檢測裝置和溫度檢測裝置的檢測結果將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度。
因此，當交通工具在爬上一段向上的斜坡後立即停止時，換句話說，當內燃機在高載荷驅動後立即改變為怠速驅動時，廢氣的流速降低並且減少了帶走的熱量，因此具有這樣的結果，即，當由於高載荷驅動導致顆粒過濾器(DPF)所捕獲的顆粒物質(PM)燃燒時，DPF的溫度急劇升高。但是根據PM的沉積量相關值和DPF的溫度相關值將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，以便於防止廢氣的流速降低並保持帶走的熱量，從而可有效可靠地防止DPF由於過熱而導致的熔化。另外，在相同的條件下，甚至當PM恰恰處於燃燒之前的狀態時，帶走的熱量降低了並且氧濃度增加了，因此具有這樣的結果，即，當PM將要燃燒時，由於燃燒熱也會導致DPF的溫度急劇升高。但是如果根據PM的沉積量相關值和DPF的溫度相關值將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，就可適當地防止廢氣的流速降低，保持帶走的熱量，從而可有效可靠地防止DPF由於過熱而導致的熔化。
本發明的第二方面其特徵在於，當沉積量檢測裝置所檢測的顆粒物質的沉積量相關值較大時，所述校正裝置將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度。
因此，當PM的沉積量相關值較大時，增加了PM的燃燒所產生的燃燒熱的量，因此DPF更有可能過熱。然而，當PM的沉積量相關值較大時，目標怠速旋轉速度被校正為更高的旋轉速度，從而可保持帶走的熱量以便於具有適當的廢氣流速以防止DPF過熱。另一方面，當PM的沉積量不是這麼大時，將目標怠速旋轉速度的校正量抑制為所要求的最小值以便於防止加大燃料消耗和DPF過度冷卻，從而可有效可靠地防止DPF由於過熱而導致的熔化。
另外，本發明的第三方面其特徵在於，當溫度檢測裝置所檢測的顆粒過濾器的溫度相關值超出了預定值時，所述校正裝置將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，或者當溫度相關值處於預定值或在預定值之下時，所述校正裝置約束或抑制目標怠速旋轉速度的校正。
因此，當DPF的溫度相關值大時DPF有可能過熱。當DPF的溫度相關值超過預定值時，將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，從而可保持帶走的熱量以便於具有適當的廢氣流速以避免DPF過熱。另一方面，當DPF的溫度相關值處於預定值或低於預定值時，不將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，以防止加大燃料消耗和DPF的過度冷卻，從而可有效可靠地防止DPF由於過熱而導致的熔化。
另外，本發明的第四方面其特徵在於，當沉積量檢測裝置所檢測的顆粒物質的沉積量相關值較大時，將預定值設定為較低溫度。因此，當PM的沉積量相關值和DPF的溫度相關值較大時，DPF有可能過熱，但是作為用於區別DPF的溫度相關值的臨界值的預定值被降低到較低溫度。從而，根據PM的沉積量相關值，當DPF的溫度相關值超過預定值時，將目標怠速旋轉速度校正為較高的旋轉速度，以便於保持帶走的熱量以具有合適的廢氣流速。另一方面，根據PM的沉積量相關值，當DPF的溫度相關值低於或等於預定值時，不將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，以防止加大燃料消耗和DPF的過度冷卻，從而可有效可靠地防止DPF由於過熱而導致的熔化。
圖1是表示本發明的一個實施例所涉及的用於內燃機的廢氣排放控制裝置的結構的示意圖；圖2是表示該實施例所涉及的用於DPF熔化防止控制的控制程序的圖表；圖3是表示DPF熔化防止控制的控制結果的一個實施例的時間圖表；圖4是該實施例所涉及的DPF熔化防止控制的控制流程圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發明所涉及的用於內燃機的廢氣排放控制裝置的優選實施例進行描述。
圖1是表示本發明的一個實施例所涉及的用於內燃機的廢氣排放控制裝置的示意圖。
使用直列式布置的四汽缸柴油機(在下文中為了簡便起見稱作引擎)作為引擎1。
引擎1的燃料供給系統由公共軌道系統構成。該系統為每個汽缸裝配了噴射器(燃料噴嘴)2，所述噴射器(燃料噴嘴)2與公共軌道(未示出)相通。每個噴射器2都與電子控制單元(ECU)40相連接，並且根據來自於ECU40的燃料噴射指令打開或關閉噴射閥，從而公共軌道中的高壓燃料可以期望的時間間隔被噴射到各個燃燒腔室中。也就是說，噴射器2可為主燃燒形成主噴射、燃料的輔助噴射(後噴射)以及燃料噴射的剩餘。由於公共軌道系統是公知的，因此省略對於公共軌道系統結構的詳細描述。
通過吸氣歧管6使吸管8與引擎1的吸入孔相連接，並且為吸管8裝配空氣過濾器9。
另一方面，通過排氣歧管10使得排氣管12與排氣口相連接。
EGR通道14從排氣歧管10處延伸，EGR通道14的終端與吸氣歧管6相連接。並且將電磁的EGR閥16插在EGR通道14上。
將後處理單元20插在排氣管12中。後處理單元20為廢氣排放控制裝置，所述廢氣排放控制裝置包括催化轉化器和用於淨化包含在廢氣中的有害成分(HC、CO、NOX)和PM(顆粒物質)的柴油機顆粒過濾器(DPF)。這裡，後處理單元20為所謂的在DPF24上遊具有氧化催化劑26的連續的再生類型的柴油機顆粒過濾器(連續再生型DPF)22。
連續的再生類型的DPF22通過與氧化催化劑26產生氧化劑(NO2)並將該氧化劑(NO2)供應給DPF24的連續的氧化反應來淨化沉積在DPF24上的PM。
此外，用於感測作為DPF24的溫度Tdpf的溫度相關值的廢氣溫度的廢氣溫度傳感器32和用於感測氧化催化劑26的溫度Tcat的廢氣溫度傳感器34被分別從DPF24處布置於排氣管12的上遊和下遊部分上(溫度檢測裝置58)。
而且，用於感測作為PM沉積量相關值的從DPF24處上遊和下遊排氣壓力的排氣壓力傳感器36和排氣壓力傳感器38被分別布置於排氣管12相對於DPF24的上遊和下遊部分上(沉積量檢測裝置56)。
ECU40是用於控制本發明所涉及的內燃機的總廢氣排放控制裝置的控制單元，包括引擎1。
在ECU40的輸入側上，連接有各種傳感器，包括廢氣溫度傳感器32、34；排氣壓力傳感器36、38；用於感測引擎轉速Ne的Ne傳感器；以及空氣—燃料比傳感器44。
提供了用於感測加速器踏板的壓下量的傳感器46(未示出)，從而可從壓下量和引擎轉速Ne中設定對於引擎1的燃料供應量(燃料噴射量設定裝置64)，並且可控制供應到引擎的燃料量(燃料噴射控制裝置62)。
該傳感器46還用作感測引擎1是否處於怠速驅動狀態的傳感器(怠速感測裝置50)。在怠速驅動狀態中，ECU40將引擎轉速Ne控制為目標怠速旋轉速度Ni(怠速旋轉速度控制裝置54)。目標怠速旋轉速度Ni並不局限於固定值，而是在引擎1的怠速驅動狀態下可根據引擎的驅動狀態設定目標怠速旋轉速度Ni(怠速旋轉速度設定裝置52)。
另一方面，在ECU40的輸出側上，連接有各種裝置，包括噴射器和EGR閥16。根據各種輸入信息，設定了空氣—燃料比、燃料噴射量、燃料噴射時限以及吸入空氣量，並作為指示值將其輸出。
下面將參照圖4來描述正常驅動中燃料噴射控制(除了下面將更為詳細地描述的DPF24的防止熔化控制以外)。
在不同於怠速驅動的正常驅動中，根據傳感器42所感測的引擎轉速Ne和傳感器46所感測的加速器踏板的壓下量，在燃料噴射量設定裝置64中設定了燃料噴射量時限和噴射周期。並且燃料噴射控制裝置62根據燃料噴射量設定裝置64所設定的燃料噴射量時限和噴射周期來控制燃料噴嘴驅動器66。另一方面，在怠速驅動中(其中由怠速感測裝置50檢測加速器踏板的壓下量)，燃料噴射量設定裝置64根據來自於怠速旋轉速度控制裝置54的輸出而設定燃料噴射量時限和噴射周期，以使得旋轉速度可為怠速旋轉速度設定裝置52所設定的目標怠速旋轉速度Ni。並且燃料噴射控制裝置62根據由燃料噴射量設定裝置64所設定的怠速驅動期間的燃料噴射量時限和噴射周期來控制燃料噴嘴驅動器66。
下面將描述本發明所涉及的用於內燃機的廢氣排放控制裝置的操作。
從內燃機中所排出的廢氣中的PM被DPF24所捕獲。在連續的再生類型的DPF22中，當催化劑溫度Tcat和DPF溫度Tdpf高於或等於預定溫度T0(例如，350℃)並且氧化催化劑26處於活性狀態中時，發生了下面的現象。也就是說，由於氧化反應，使用氧化催化劑26使CO和HC被氧化和去除，並且作為氧化劑產生了NO2，所述NO2即，廢氣中的氮組分N的氧化物。並且由氧化催化劑26所產生的NO2被供應給DPF24，而且由DPF24所捕獲的PM被NO2氧化。也就是說，在連續的再生類型的DPF22中，由氧化催化劑26所產生的作為氧化劑的NO2連續地氧化和去除由DPF24所捕獲的PM。
在DPF24所捕獲的PM未被連續氧化的狀態中，外部熱源加熱DPF24，因此PM被強有力地去除。也就是說，DPF24被強有力地再生。在這種情況中，外部熱源可為加熱器。在這裡，通過主噴射用於主燃燒的燃料並以膨脹衝程輔助地噴射燃料(後噴射)來升高廢氣溫度以便於加熱DPF24。
在連續的再生類型的DPF22中，當廢氣溫度很高並且DPF具有非常高的溫度時，其中DPF溫度Tdpf高於預定溫度T1(例如，550℃)，諸如當交通工具的引擎處於高載荷驅動的狀態下爬上向上斜坡時，以與NO2無關的方式使由DPF24所捕獲的PM被加熱，並且自然燃燒或具有高可燃性。
然而，在由於加熱而使得PM自然燃燒或者PM具有高可燃性的情況中，當引擎1從高載荷驅動切換到低載荷驅動時，諸如當交通工具爬上向上的斜坡並在到達向上的斜坡的端部後立刻停止時，由於燃燒氣體的減少，廢氣的流速突然降低，並且降低了帶走的熱量，這就帶來DPF24過熱以致熔化的危險。
下面將參照圖4描述本發明所涉及的DPF熔化防止控制的控制程序塊。當沉積量檢測裝置56所測定的PM沉積量相關值Qpm大於或等於預定值，並且溫度檢測裝置58所測定的DPF溫度Tdpf超過根據PM沉積量相關值所設定的預定值(溫度)時，校正裝置60將怠速旋轉速度設定裝置52所設定目標怠速旋轉速度Ni設定為更高的旋轉速度。然後，怠速旋轉速度控制裝置54向燃料噴射量設定裝置64輸出信息以便於獲得校正的目標怠速旋轉速度。
在本發明中，有效地防止了DPF24由於過熱而導致的熔化。下面將描述本發明所涉及的用於DPF24的熔化防止控制。
圖2是本發明所涉及的DPF熔化防止控制的控制程序的流程圖。下面將參照該流程圖描述該控制程序。
在步驟S10，作出由DPF24所捕獲的PM的沉積量或者說PM沉積量相關值Qpm是否大於預定值Q1(例如7g/L)(Qpm＞Q1)的判斷。
在這裡，從排出壓力傳感器36和38所測定的排出壓力之間的壓差可容易地獲得PM沉積量相關值Qpm。也就是說，如果PM沉積在DPF24上，廢氣阻力較大以便於增強DPF24上遊側上的排出壓力並減弱DPF24下遊側上的排出壓力，從而在引擎1處於相同的驅動狀態期間，由排出壓力傳感器36和38所測定的排出壓力之間的壓差和PM沉積量相關值Qpm幾乎是成比例的。
獲得了由排出壓力傳感器36和38所測定的排出壓力之間的壓差，並且考慮了引擎的驅動狀態，從而易於測定PM沉積量相關值Qpm(沉積量檢測裝置56)。
在用於測定PM沉積量相關值的沉積量檢測裝置56的構造中，根據在DPF所捕獲的PM的連續再生方面有影響的DPF的溫度頻率可估算出PM沉積量相關值Qpm。也就是說，根據這樣的頻率，即，溫度檢測裝置58所測定的DPF溫度低於DPF所捕獲的PM可燃燒的溫度，當溫度頻率裝置所確定的頻率高時，可以確定DPF所捕獲的PM沉積量是巨大的。
然而，在PM燃燒中，在廢氣中存在大量的NOX的狀態下產生了用以與PM中的碳(C)起反應的大量的NO2，從而有助於激活PM的燃燒反應。因此，確定引擎的廢氣中所包含的NOX/煙炱的比率，並且NOX/煙炱比率是低的，就校正從DPF的溫度中所確定的溫度頻率以使其增加，從而可更準確地估算DPF所捕獲的PM的沉積量。
如果步驟S10的判斷結果是正(是)的，並且確定出PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q1，程序繼續進行到步驟S12。
在步驟S12，作出PM沉積量相關值Qpm是否大於預定量Q2(例如10g/L)(Qpm＞Q2)的判斷。如果判斷結果是負(否)的，並且確定出PM沉積量相關值Qpm小於或等於預定量Q2，也就是，當PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q1並且小於或等於預定量Q2時，程序繼續進行到步驟S14。
在步驟S14，作出DPF24的溫度或者說DPF溫度Tdpf是否大於預定溫度T3(預定值，例如650℃)的判斷。在這裡，由廢氣溫度傳感器32檢測作為DPF溫度Tdpf的溫度相關值的廢氣溫度，並且從廢氣溫度(溫度檢測裝置58)中獲得了DPF溫度Tdpf，以便於確定DPF溫度Tdpf是否大於預定溫度T3。
如果步驟S14的判斷結果是正(是)的，並且確定出DPF溫度Tdpf大於預定溫度T3，程序繼續進行到步驟S16。
在步驟S16，作出引擎1是否處於怠速驅動期間的判斷。如果該判斷結果是正(是)的，並且確定出引擎1是處於怠速驅動期間，程序繼續進行到步驟S18，在步驟S18，在引擎1的穩定的怠速驅動狀態中，由怠速旋轉速度控制裝置所設定的目標怠速旋轉速度Ni被設定為預定值Ni1(例如，900rpm)，該預定值Ni1大於正常值Ni0(例如，750rpm)和所要求的最小值(校正裝置60)。在這種情況下，可逐漸地增加目標怠速旋轉速度Ni。
也就是說，如果PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q1並且小於或等於預定量Q2，並且DPF溫度Tdpf高於預定溫度T3，那麼就具有這樣的高可能性，即，PM會自然燃燒導致DPF24過熱並熔化。因此，在這種情況中，將目標怠速旋轉速度Ni設定為大於正常值Ni0的預定值Ni1以便於增強廢氣流速和帶走的熱量並抑制DPF24溫度上的升高。從而，可以可靠地防止DPF24由於過熱而導致的熔化。此外，由於將目標怠速旋轉速度Ni的增加量抑制到所要求的最小值，在沒有由於廢氣流而導致加大燃料消耗或DPF24過度冷卻的情況下，可有效地防止DPF24由於過熱而導致的熔化。
在步驟S16，如果判斷結果為負(否)的話，並確定出引擎1沒有處於怠速驅動期間，程序直接返回。
另一方面，如果在步驟S10判斷結果為負(否)的話，PM沉積量相關值Qpm小於或等於預定量Q1，或者在步驟S14判斷結果為負(否)的，並確定出DPF溫度Tdpf小於或等於預定溫度T3，儘管PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q1並且小於或等於預定量Q2，也不存在PM會自然燃燒以致於DPF24過熱並熔化的可能性，而與引擎是否處於怠速驅動期間無關。因此，在沒有增加目標怠速旋轉速度Ni的情況下，程序直接返回(禁止校正)。
從而，在沒有無效地增加目標怠速旋轉速度Ni以加大燃料消耗和用廢氣氣流過度冷卻DPF24的情況下，可更有效地防止DPF24由於過熱而導致熔化。
在圖3中，在怠速驅動期間PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q1並且小於或等於預定量Q2的情況下，在時間表中表示出了當執行DPF熔化防止控制(實線)時、當目標怠速旋轉速度Ni為正常值Ni0(虛線)時以及當將其控制在預定值Ni1(短劃線)時的DPF溫度Tdpf、PM沉積量相關值Qpm、以及引擎轉速Ne的時間變化。
如圖3中所示的，執行DPF熔化防止控制以便於在怠速驅動期間在短時間內將目標怠速旋轉速度Ni增加到預定值Ni1，從而將DPF溫度Tdpf抑制為遠低於熱阻溫度Tmax(例如，1200℃)，並且可靠而有效地防止DPF24由於過熱而導致熔化。另外，當PM沉積量相關值Qpm下降到低於預定量Q1時，如圖3中所示的，結束DPF熔化防止控制，從而使得目標怠速旋轉速度Ni恢復為正常值Ni0，以便於防止由於廢氣氣流而導致DPF溫度Tdpf在無意中的降低。
如果步驟S12的判斷結果是正(是)的，並且確定出PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q2，程序繼續進行到步驟S24。
在步驟S24，作出PM沉積量相關值Qpm是否大於預定量Q3(例如15g/L)(Qpm＞Q3)的判斷。如果判斷結果是負(否)的，並且確定出PM沉積量相關值Qpm小於或等於預定量Q3，也就是，PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q2並且小於或等於預定量Q3，程序繼續進行到步驟S26。
在步聚S26，如步驟S14那樣，通過從廢氣溫度中獲得DPF溫度Tdpf，作出DPF溫度Tdpf是否高於預定溫度T2(預定值，例如600℃)的判斷。
在這裡，將預定溫度T2(例如600℃)，也就是用於判斷的臨界值設定為低於預定溫度T3(例如650℃)。這是因為如果不將用於判斷的臨界值設定為低的情況下，當PM沉積量相關值Qpm較大時更有可能產生燃燒熱，換句話說，DPF24更有可能過熱，從而具有DPF易於熔化的高可能性。
如果步驟S26的判斷結果是正(是)的，並且確定出DPF溫度Tdpf高於預定溫度T2，程序繼續進行到步驟S28。
在步驟S28，作出引擎是否處於怠速驅動期間的判斷。如果該判斷結果是正(是)的，並且確定出引擎1是處於怠速驅動期間，程序繼續進行到步驟S30，在步驟S30，其中目標怠速旋轉速度Ni被設定為作為所要求的最小值的預定值Ni2(例如，1000rpm)，該預定值Ni2大於預定值Ni1(校正裝置)。在這種情況下，可逐漸地增加目標怠速旋轉速度Ni。
也就是說，如果PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q2並且小於或等於預定量Q3，並且DPF溫度Tdpf高於預定溫度T2，那麼就具有這樣的高可能性，即，PM會自然燃燒導致DPF24過熱並熔化。因此，在這種情況中，將目標怠速旋轉速度Ni設定為高於預定值Ni1的預定值Ni2，從而，增加了廢氣流速以便於增加帶走的熱量並抑制DPF24的溫度上升。從而，可有效可靠地防止DPF24由於過熱而導致的熔化。
在步驟S28，如果判斷結果為負(否)的話，並確定出引擎1沒有處於怠速驅動期間，程序直接返回。
另一方面，如果在步驟S26判斷結果為負(否)的話，並確定出PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q2並小於或等於預定量Q3，而DPF溫度Tdpf低於或等於預定溫度T2，也不存在PM會自然燃燒以使得DPF24過熱並熔化的可能性，而與引擎是否處於怠速驅動期間無關。因此，在該情況中在沒有增加目標怠速旋轉速度Ni的情況下程序直接返回(禁止校正)。從而，在不加大燃料消耗或過度冷卻DPF24的情況下，有效地防止DPF24由於過熱而導致熔化。
如果步驟S24的判斷結果是正(是)的，並且確定出PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q3，程序繼續進行到步驟S36。
在步驟S36，如步驟S14和S26那樣，通過從廢氣溫度中獲得DPF溫度Tdpf，作出DPF溫度Tdpf是否高於預定溫度T1(預定值，例如550℃)的判斷。
在這裡，將作為用於判斷的臨界值的預定溫度T1(例如550℃)設定為低於預定溫度T2(例如600℃)，這是因為如上所述，當PM沉積量相關值Qpm增加時DPF24更有可能過熱，如果不將作為用於判斷的臨界值的DPF溫度Tdpf設定得較低的話，DPF24具有易於熔化的高可能性。
如果步驟S36的判斷結果是負(否)的，並且確定出DPF溫度Tdpf低於或等於預定溫度T1，程序直接返回。另一方面，如果步驟S36的判斷結果是正(是)的話，並且確定出DPF溫度Tdpf高於預定溫度T1，程序繼續進行到步驟S38。
在步驟S38，作出引擎1是否處於怠速驅動期間的判斷。如果該判斷結果是正(是)的，並且確定出引擎1是處於怠速驅動期間，程序繼續進行到步驟S40，在步驟S40，其中目標怠速旋轉速度Ni被設定為作為所要求的最小值的預定值Ni3(例如，1200rpm)，該預定值Ni3大於預定值Ni2(校正裝置)。在這種情況下，可逐漸地增加目標怠速旋轉速度Ni。
也就是說，如果PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q3，並且DPF溫度Tdpf高於預定溫度T1，那麼就具有這樣的高可能性，即，PM會自然燃燒因此導致DPF24過熱並熔化。因此，在這種情況中，將目標怠速旋轉速度Ni設定為高於預定值Ni2的預定值Ni3，從而，增加了廢氣流速以便於增加帶走的熱量，並抑制DPF24的溫度上升。從而，可有效可靠地防止DPF24由於過熱而導致的熔化。
在步驟S38，如果判斷結果為負(否)的話，並確定出引擎1沒有處於怠速驅動期間，程序直接返回。
另一方面，如果在步驟S36判斷結果為負(否)的話，並確定出PM沉積量相關值Qpm大於預定量Q3，並且DPF溫度Tdpf低於或等於預定溫度T1，也不存在PM會自然燃燒以使得DPF24過熱並熔化的可能性，而與引擎是否處於怠速驅動期間無關。因此，在該情況中在沒有增加目標怠速旋轉速度Ni的情況下，程序直接返回(禁止校正)。從而，在不加大燃料消耗或過度冷卻DPF24的情況下，有效地防止DPF24由於過熱而導致熔化。
因此已描述了一個實施例，但是本發明不局限於上述實施例。
例如，假定這樣一個例子，即，在上述實施例中在交通工具以引擎1處於高載荷驅動的狀態下爬上向上的斜坡之後立刻進行怠速驅動，但是本發明不局限於該例子，並且本發明可適用於這樣的例子，即，由於後噴射而強有力地再生DPF24以便於增加DPF溫度Tdpf，並且突然進行怠速驅動。
在上述實施例中，將來自於廢氣溫度傳感器32的廢氣溫度作為DPF溫度Tdpf的溫度相關值來測定，但是也可使用來自於廢氣溫度傳感器34的廢氣溫度信息，或者可在DPF24中設置溫度傳感器以便於直接測定DPF24的溫度。
在上述實施例中，當DPF溫度Tdpf低於或等於預定溫度T1、T2和T3時，約束但可抑制目標怠速旋轉速度Ni上的增加。
另外，在上述實施例中，在如圖2中所示的DPF熔化防止控制的控制程序中，在PM沉積量相關值Qpm與預定量之間的比較以及DPF溫度Tdpf與預定溫度之間的比較之後，作出引擎1是否處於怠速驅動狀態下的判斷，但是本發明不局限於此。在首先作出引擎1是否處於怠速驅動期間的判斷之後，可作出PM沉積量相關值Qpm與預定量之間的比較以及DPF溫度Tdpf與預定溫度之間的比較。
權利要求
1.一種用於內燃機的廢氣排放控制裝置，所述廢氣排放控制裝置包括用於捕獲廢氣中顆粒物質的顆粒過濾器(24)，所述顆粒過濾器布置於內燃機的排氣系統中；用於檢測顆粒過濾器所捕獲的顆粒物質的沉積量相關值的沉積量檢測裝置(56)；用於檢測顆粒過濾器的溫度相關值的溫度檢測裝置(58)；用於檢測內燃機是否處於怠速驅動狀態的怠速檢測裝置(50)；怠速旋轉速度控制裝置(54)，該怠速旋轉速度控制裝置(54)用於當內燃機處於怠速驅動狀態時將內燃機的旋轉速度控制為目標怠速旋轉速度；以及校正裝置(60)，所述校正裝置(60)用於根據沉積量檢測裝置(56)、溫度檢測裝置(58)和怠速檢測裝置(50)的檢測結果將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，從而抑制顆粒過濾器(24)的過熱。
2.如權利要求1所述的用於內燃機的廢氣排放控制裝置，其特徵在於，當沉積量檢測裝置(56)所檢測的顆粒物質的沉積量相關值較大時，所述校正裝置(60)將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度。
3.如權利要求1或2所述的用於內燃機的廢氣排放控制裝置，其特徵在於，當溫度檢測裝置(58)所檢測的顆粒過濾器的溫度相關值超出了預定值時，所述校正裝置(60)將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，或者當溫度相關值處於預定值或低於預定值時，所述校正裝置約束或抑制目標怠速旋轉速度的校正。
4.如權利要求3所述的內燃機的廢氣排放控制裝置，其特徵在於，當沉積量檢測裝置(56)所檢測的顆粒物質的沉積量相關值較大時，將預定值設定為較低溫度。
5.如權利要求1所述的內燃機的廢氣排放控制裝置，其特徵在於，當怠速檢測裝置(50)檢測出內燃機處於怠速驅動狀態時，所述校正裝置(60)根據沉積量檢測裝置(56)和溫度檢測裝置(58)的檢測結果將目標怠速旋轉速度校正為更高的旋轉速度，以便於抑制顆粒過濾器過熱。
6.如權利要求1所述的內燃機的廢氣排放控制裝置，其特徵在於，當沉積量檢測裝置(56)所檢測的顆粒物質的沉積量相關值大於預定值，並且溫度檢測裝置(58)所檢測的顆粒物質的溫度相關值高於根據所檢測的顆粒物質的沉積量相關值所設定的預定值時，所述校正裝置(60)根據沉積量檢測裝置(56)所檢測的顆粒物質的沉積量相關值將目標怠速旋轉速度設定為更高的旋轉速度。
全文摘要
一種廢氣排放控制裝置，所述廢氣排放控制裝置具有用於檢測由柴油機顆粒過濾器(DPF)捕獲的顆粒物質(PM)的沉積量相關值(Qpm)的沉積量檢測裝置、用於檢測顆粒過濾器的溫度相關值(Tdpf)的溫度檢測裝置，以及用於根據沉積量檢測裝置的檢測結果和溫度檢測裝置的檢測結果(S10、S12、S14、S24、S26、S36)將目標怠速旋轉速度(Ni)校正為更高的旋轉速度(Nil、Ni2、Ni3)的校正裝置(S18、S30、S40)。
文檔編號F01N13/02GK1442605SQ0310514
公開日2003年9月17日 申請日期2003年3月4日 優先權日2002年3月4日
發明者渡邊哲也, 西原節雄, 田中多聞 申請人:三菱自動車工業株式會社