CN100379954C - 柴油机微粒滤清器的再生控制 - Google Patents

Abstract

捕集包含在柴油发动机(1)的排气中的微粒的柴油机微粒滤清器(41)包括氧化催化剂(41A)，在滤清器(41)的再生期间，氧化催化剂(41A)表现出升温效应。控制器(31)计算开始再生时滤清器(41)中捕集的微粒量作为第一数量，并计算在从滤清器(41)的再生期间燃烧的微粒量作为第二数量(S3、S10、S18)。根据第二数量和第一数量的比值，计算氧化催化剂的劣化因子d。从而氧化催化剂(41A)的劣化被补偿，实现用于再生滤清器(41)的最佳温度环境。

Description

柴油机微粒滤清器的再生控制

技术领域

本发明涉及包含氧化催化剂的柴油机微粒滤清器的劣化的确定，和基于劣化确定的再生控制。

背景技术

日本专利局于2003年公布的JP2003-106140A公开一种诊断承载在柴油机微粒滤清器(DPF)表面上的催化剂的劣化的方法，所述柴油机微粒滤清器捕集包含在柴油发动机的排气中的微粒。

通过用高温排气燃烧捕集的微粒，再生DPF。当氧化催化剂被涂覆到构成DPF的滤清器的床(bed)上时，当在再生期间，沉积在滤清器上的微粒被燃烧时，氧化反应受到促进，导致滤清器的床温升高。作为这种温度升高效果的结果，可降低为了进行DPF再生操作，排气的温度必须被升高的程度。

但是，当滤清器被反复再生时，氧化催化剂劣化。当氧化催化剂劣化时，在DPF的再生期间，不能足够地升高滤清器的床温，从而可能不能完成DPF的再生。

发明内容

在现有技术中，估计由DPF内的可燃烧物质的催化反应产生的热量，并根据该热生成量，确定催化剂的劣化。

但是，难以只估计在DPF内产生的热量中由催化反应产生的热量。

于是，本发明的一个目的是准确地确定设置在DPF中的氧化催化剂的性能的劣化。

本发明的另一目的是在补偿氧化催化剂性能的劣化的时候，有效地执行DPF的再生控制。

为了实现上述目的，本发明提供一种柴油机微粒滤清器的再生控制装置，所述柴油机微粒滤清器捕集包含在柴油发动机的排气中的微粒，通过在预定的温度条件下燃烧捕集的微粒，柴油机微粒滤清器被再生，所述滤清器包含在再生期间实现滤清器的温度升高的氧化催化剂，所述装置包括：可编程的控制器，所述控制器被编程，以便：把滤清器开始再生时的捕集微粒量确定为第一数量；把在从滤清器开始再生以来的预定时段内燃烧的微粒燃烧量确定为第二数量，所述预定时段是滤清器的再生所需的时段；和根据第一数量和第二数量之间的差，确定氧化催化剂的劣化。

本发明还提供一种柴油机微粒滤清器的再生控制方法，所述柴油机微粒滤清器捕集包含在柴油发动机的排气中的微粒，通过在预定的温度条件下，燃烧捕集的微粒，柴油机微粒滤清器被再生，所述滤清器包含在再生期间实现滤清器的温度升高的氧化催化剂，所述方法包括：把开始再生滤清器时的捕集微粒量确定为第一数量；把在从开始再生滤清器以来的预定时段内燃烧的微粒燃烧量确定为第二数量，所述预定时段是滤清器的再生所需的时段；和根据第一数量和第二数量之间的差，确定氧化催化剂的劣化。

本发明还提供一种柴油机微粒滤清器的再生装置，包括把排气的温度升高到适合于燃烧微粒的目标温度的机构，和可编程控制器，所述可编程控制器被编程，以便把开始再生滤清器时的捕集微粒量确定为第一数量，把在从开始再生滤清器以来的预定时段内燃烧的微粒燃烧量确定为第二数量，根据第一数量和第二数量之间的差值，确定代表滤清器再生性能的劣化程度的劣化因子，和根据劣化因子更新目标温度。

本发明还提供一种柴油机微粒滤清器的再生方法，包括把排气的温度升高到适合于燃烧微粒的目标温度，把开始再生滤清器时的捕集微粒量确定为第一数量，把在从开始再生滤清器以来的预定时段内燃烧的微粒燃烧量确定为第二数量，根据第一数量和第二数量之间的差值，确定代表滤清器再生性能的劣化程度的劣化因子，和根据劣化因子更新目标温度。

在说明书的剩余部分中陈述了并在附图中表示了本发明的细节以及其它特征和优点。

附图说明

图1是本发明所适用的排气净化装置的示意图。

图2是图解说明由根据本发明的发动机控制器执行的DPF再生例程的流程图。

图3表示由发动机控制器保存的目标入口温度Tin的特征曲线图。

图4是图解说明根据本发明的有效再生时间的计时图。

图5是图解说明与有效再生时间相关的本发明的第二实施例的计时图。

图6表示由发动机控制器保存的与有效再生时间相关的温度系数的特征曲线图。

图7表示由发动机控制器保存的微粒燃烧量的特征曲线图。

图8图解说明有效再生时间和残留微粒量之间的关系。

图9是图解说明由发动机控制器执行的劣化因子计算例程的流程图。

图10是表示DPF入口温度的变化，以便图解说明根据本发明的目标床温保持时间的计时图。

图11表示由发动机控制器保存的氧化催化剂劣化因子d的特征曲线图。

图12是图解说明由发动机控制器执行的劣化确定例程的流程图。

图13是DPF的基本部分的横截面图。

具体实施方式

参见图1，车辆的多缸柴油发动机1配有排气道2和进气道3。进气道3装有把吸入空气分配给每个气缸的收集器部分3a。排气道2和收集器部分3a由排气再循环(EGR)通道4连接。

膜片式EGR阀6安装在EGR通道4中。限压阀和膜片式作动器根据来自发动机控制器31的任务信号(duty signal)，操纵EGR阀6。

发动机1配有共轨燃油喷射装置10。燃油喷射装置10配有供油泵14，共轨(蓄压器)16和为每个气缸提供的喷油嘴17。由供油泵14加压的燃油通过共轨16被分配给每个喷油嘴17。

喷油嘴17装有针阀，喷油嘴室，通向喷油嘴室的供油通道，保持器，液压活塞和复位弹簧。

三通阀是一种有选择地使共轨16和排油管(drain)与供油通道连接，并在OFF(闭)状态下，通过供油通道和喷油嘴室，借助共轨16的高压燃油压力，把针阀保持在就位位置的阀。在ON(开)状态下，通过向排油管释放该压力，针阀被升高，喷油嘴室中的燃油被喷入气缸中。借助压缩点火，发动机1燃烧气缸中的喷射燃油。

喷油嘴17的燃油喷射正时由三通阀从OFF到ON的转换计时确定，燃油喷射量由三通阀的ON状态的持续时间确定。如果共轨16的压力相同，那么燃油喷射量将随着ON状态的持续时间的增大而增大。根据来自发动机控制器31的信号，转换三通阀的ON和OFF状态。

从美国专利No.6247311，已知这种共轨燃油喷射装置10。

可变容量涡轮增压器21的涡轮(turbine)22设置在EGR通道4下游的排气道2中。可变容量涡轮增压器21还装有安装在进气道3中的压缩机23。涡轮22把排气的流动能量变换成转动能量，并利用该转动能量，驱动同轴的压缩机23。

作动器25驱动的可变喷嘴(variable nozzle)24安装在涡轮22的蜗旋入口。

作动器25包括膜片作动器26和调节膜片作动器26的控制压力的限压阀27，它改变喷嘴开度，从而在发动机1的低转速区中，能够获得预定的涡轮增压压力。具体地说，在低转速下，喷嘴开度变窄，从而引入涡轮22的排气的流速被增大，在高转速下，喷嘴开度变宽，从而排气被无阻力地引入涡轮22。

限压阀27根据来自发动机控制器31的任务信号，调节膜片作动器26的压力，从而可变喷嘴24的开度被调整为目标喷嘴开度。

作动器43驱动的进气节流阀42形成于收集器部分3a的入口中。

作动器43包括根据控制压力，驱动进气节流阀42的膜片作动器44，和根据来自发动机控制器31的任务信号，调整给膜片作动器44的控制压力，从而进气节流阀42具有目标开度的限压阀45。

捕集排气中的微粒的柴油机微粒滤清器(DPF)41安装在涡轮22下游的排气道2中。

发动机控制器31包括微计算机，微计算机配有中央处理器(CPU)，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)和输入/输出接口(I/O接口)。

发动机控制器31控制EGR阀6的开度，喷油嘴17的燃油喷射正时和燃油喷射量，涡轮增压器21的可变喷嘴24的开度，和进气节流阀42的开度。借助这些控制，沉积在DPF 41上的微粒不时被燃烧，DPF 41被再生到能够重新捕集微粒的状态。

为了实现上述控制，来自各种传感器的检测信号被输入发动机控制器31。这些传感器包括检测车辆装备的加速踏板的压下量的加速踏板压下传感器32，检测柴油发动机1的转速Ne和曲轴转角的曲轴转角传感器33，检测发动机1的冷却水温度的冷却液温度传感器34，检测进气道2的吸入空气量Qa的空气流量计35，检测DPF 41上下游的压差DP的压差传感器36，检测DPF 41入口的排气温度T1的温度传感器37，和检测DPF 41出口的排气温度T2的温度传感器38。

当DPF 41的微粒沉积量达到预定量时，发动机控制器31开始再生DPF 41，燃烧沉积在DPF 41上的微粒，从而从DPF 41除去微粒。

参见图13，DPF 41包含充当滤清器主体的床41B，和涂覆在床41B上的氧化催化剂41A。当沉积在DPF 41上的微粒燃烧时，氧化催化剂41A促进氧化反应，从而DPF 41的床温被升高，其结果是微粒的燃烧被加速。

为了再生DPF 41，排气温度必须被升高到DPF 41的目标入口温度。但是，可正比与氧化催化剂41A升高床温的度数，降低目标入口温度，从而能够节省为升高排气温度而消耗的能量。

但是，当反复进行DPF 41的再生时，氧化催化剂41A开始劣化。当氧化催化剂41A劣化时，在如上所述的DPF的再生期间，床温不再可被充分升高，可能导致不完全的DPF再生。

当DPF 41中捕集的微粒的数量达到目标捕集量PMα时，通过升高排气温度，发动机控制器31开始再生DPF 41。此时的捕集微粒量作为第一数量PMi保存在存储器(RAM)中。

同时，累积温度传感器41检测的入口温度T1超过预定参考温度的时间，在累积的时间达到预定时间X的时候，计算DPF 41中的微粒燃烧量PMr。根据微粒燃烧量PMr和保存在存储器中的第一数量PMi，计算DPF 41的再生效率ηPM，并根据再生效率ηPM，确定DPF 41是否正在劣化。发动机控制器31通过报警灯50，把确定结果通知车辆的驾驶员。

下面，参考图2、9和12中的流程图，说明发动机控制器31执行的再生DPF 41的例程，计算劣化因子(factor)d的例程，和确定DPF 41的劣化的例程。

在柴油发动机1开始工作的情况下，开始图2中所示的再生DPF 41的例程。当该例程结束时，开始下一次执行，从而当柴油发动机1工作时，基本上一直在执行该例程。

首先，在步骤S1，发动机控制器31根据压差传感器36检测的压差，估计DPF 41中的捕集微粒量。

随后，在步骤S2，发动机控制器31确定捕集微粒量是否已达到再生DPF 41的参考捕集量PMα。再生DPF 41的参考捕集量PMα事先通过实验确定。

如果捕集微粒量PMi未达到再生DPF 41的参考捕集量PMα，那么发动机控制器31重复自步骤S1的处理。

当捕集微粒量达到再生DPF 41的参考捕集量PMα时，在步骤S3，发动机控制器31把捕集微粒量保存在存储器(RAM)中，作为第一数量PMi。

随后在步骤S4，发动机控制器31把再生标记设置为1，把再生完成标记设置为0，并把计数器值N设置为1。

在步骤S5，发动机控制器31确定计数器值N是否为1。当在步骤S4中的处理之后立即进行步骤S5中的确定时，计数器值N为1，从而在步骤S5中，确定结果是肯定的。但是，一旦在后面说明的步骤S22中，计数器值已被递增，那么计数器值N就变成大于1，从而步骤S5中的确定结果变成否定的。从而，在该例程的执行中，只有当DPF 41中的捕集微粒量首次达到再生的参考捕集量PMα时，步骤S5的确定结果才是肯定的。

当步骤S5中的确定结果是肯定的时，发动机控制器31执行步骤S6-S12的处理。当步骤S5中的确定结果是否定的时，发动机控制器31执行步骤S14-S20的处理。

在步骤S6，发动机控制器31参考具有图3中所示的特征曲线，并事先保存在存储器(ROM)中的图，以便根据保存在存储器(RAM)中的第一数量PMi和氧化催化剂41A的劣化因子d，确定DPF 41的目标入口温度Tin。如图3中所示，目标入口温度Tin随着第一数量PMi的增大而降低。当第一数量PMi增大时，大量的微粒在再生期间燃烧。把目标入口温度Tin设置成随着第一数量PMi的增大而降低的原因是为了防止由微粒的燃烧导致的升温，引起DPF 41的温度过度升高。通过以第一数量Pmi，或者换句话说，再生开始时的捕集微粒量，确定目标入口温度Tin作为参数，能够防止柴油发动机1和DPF 41的规范方面的差异影响目标入口温度Tin。

在下面说明的图9中的例程中计算劣化因子d。这里，使用在图9中的例程的前一次执行中计算的最新值。当劣化因子d为0时，这表示氧化催化剂41没有劣化，不断增大的值表示劣化的进展程度。

参见图3，当第一数量PMi恒定时，目标入口温度Tin随着劣化因子d的增大而升高。当涂覆到DPF 41的床41B上的氧化催化剂41A劣化时，在捕集的微料燃烧时，不能促进氧化反应，从而，难以升高DPF 41的床温。在氧化催化剂41A的劣化逐步发展时，通过升高目标入口温度Tin，能够保证床温的升高。

当劣化因子d为0时，目标入口温度Tin被设置成甚至比在DPF上面不提供氧化催化剂时的情况更低。其原因在于只要氧化催化剂41A不劣化，就能获得通过氧化反应的促进，升高床温的理想效果。

随后，在步骤S7，发动机控制器31升高排气温度，实现目标入口温度Tin。利用燃油喷射装置10的公知控制，例如在正常燃油喷射之后再次喷射燃油的后喷射，和/或燃油喷射正时的延迟，升高排气温度。燃油喷射装置10对应于要求保护的升温机构(mechanism)。

随后，在步骤S8，发动机控制器31根据温度传感器37检测的DPF41的入口温度T1，和温度传感器38检测的DPF 41的出口温度T2，估计DPF 41的床温Tbed。简而言之，入口温度T1和出口温度T2的平均值可被当作床温Tbed。

随后，在步骤S9，发动机控制器31计算有效再生时间Te。有效再生时间Te是DPF 41的床温Tbed超过目标床温Tx的时间的累积值。目标床温Tx被设置成可靠地进行DPF 41的再生的温度，或者换句话说，可靠地燃烧微粒的温度。目标床温Tx取决于目标入口温度Tin，还取决于第一数量PMi，或者换句话说，开始再生处理时的捕集微粒量。

参见图4，床温Tbed随着运转条件的变化而变化。当床温Tbed低于目标床温Tx时，DPF 41捕集的微粒不会完全燃烧，留下一部分微粒未被燃烧。有效再生时间Te表示实际发生微粒的完全燃烧的时间。具体地说，利用下面的等式(1)计算有效再生时间Te。

Te＝Tx1+Tx2+Tx3+Tx4+...         (1)

通过利用有效再生时间Te，从再生时段中排除不完全微粒燃烧的时段，能够高度精确地估计DPF 41中的微粒燃烧量。

应注意的是计算有效再生时间Te的方法并不限于等式(1)。

下面将说明与平均再生时间Te的计算相关的本发明的第二实施例。

如上所述，当床温Tbed低于目标床温Tx时，未燃烧的微粒留下。但是，一部分该微粒并不留下，或者换句话说被烧掉。根据本实施例的计算有效再生时间Te的方法考虑了当床温Tbed低于目标床温Tx时被烧掉的微粒。

参见图5，在低于目标床温Tx的温度范围中，燃烧一部分微粒的最小温度被设置成第一温度Ta。从第一温度Ta到目标床温Tx的温度范围被分成多个区间。这里，利用充当区间边界的第二温度Tb，第三温度Tc和第四温度Td，设置了四个区间。

床温Tbed在第一温度Ta和第二温度Tb之间的温度区间中的时间被表示成ta1、ta2。床温Tbed在第二温度Tb和第三温度Tc之间的温度区间中的时间被表示成tb1、tb2、tb3。床温Tbed在第三温度Tc和第四温度Td之间的温度区间中的时间被表示成tc1、tc2、tc3。第四温度Td和目标床温Tx之间的温度区间中的时间被表示成td1、td2。床温Tbed等于或大于目标床温Tx的时间被表示成tx1。

从而，根据温度区间和在该区间中的停留时间，掌握床温Tbed的变化，通过把图6中所示的，与温度区间对应的加权系数Ka-Kd乘以停留的持续时间而获得的值被用作有效再生时间Te。换句话说，利用下面的等式(2)计算有效再生时间Te。

Te＝Ka·ta+Kb·tb+Kc·tc+Kd·td+...+Tx

这里ta＝∑tan，

tb＝∑tbn，

tc＝∑tcn，

td＝∑tdn，

tx＝∑txn，

Ka＝从温度ta到tb的温度区间的温度系数K，

Kb＝从温度tb到tc的温度区间的温度系数K，

Kc＝从温度tc到td的温度区间的温度系数K，

Kd＝从温度td到tx的温度区间的温度系数K，

n＝从1开始的整数。

床温Tbed等于或大于目标床温Tx时的温度系数Kx为1.0。当床温Tbed低于目标床温Tx时，例如当DPF 41中10％的微粒未被燃烧，90％的微粒被烧掉时，温度系数K为0.9。类似地，当DPF 41中50％的微粒未被燃烧，50％的微粒被烧掉时，温度系数K为0.5。当床温Tbed低于目标床温Tx时，烧掉的微粒的比例随着床温Tbed的降低而降低。因此，这五个温度系数Ka、Kb、Kc、Kd、Kx具有Ka＜Kb＜Kc＜Kd＜Kx的关系，如图6中所示。

为了进行等式(2)所示的计算，具有图6中所示特征曲线的加权系数K的图事先被保存在发动机控制器31的ROM中。温度系数K的具体数值事先通过实验设置。

根据本实施例，考虑到在床温Tbed低于目标床温Tx的温度区间中，被烧掉的微粒的数量，计算有效再生时间Te，从而能够高度精确地估计DPF 41中捕集的微粒的燃烧量。

除了最后一项tx之外，等式(2)右手侧的各个值的总和构成要求保护的补充时间。

返回参见图2，在步骤S10，发动机控制器31参考具有图7中所示的特征曲线，并且事先保存在存储器(ROM)中的图，根据有效再生时间Te和保存在存储器(RAM)中的第一数量PMi，计算从第一数量PMi烧掉的微粒燃烧量PMr，第一数量PMi是DPF 41中捕集的微粒的数量。

参见图7，当第一数量PMi恒定时，微粒燃烧量PMr随着有效再生时间Te的延长而增大。当有效再生时间Te相等时，微粒燃烧量PMr随着第一数量PMi的增大而增大。

随后，在步骤S11，发动机控制器31根据第一数量PMi，和微粒燃烧量PMr，利用下面的等式(3)计算残留微粒量PMx，即残留在DPF 41中的微粒的数量。

PMx＝PMi-PMr

随后，在步骤S12，发动机控制器31比较微粒燃烧量PMr和预定的目标微粒燃烧量ΔPM。在该例程中，随着再生的进行，DPF 41的目标入口温度Tin被升高，如下详细所述。从而，每当微粒燃烧量PMr达到目标微粒燃烧量ΔPM时，重新计算目标入口温度Tin。换句话说，目标微粒燃烧量ΔPM起确定是否要重新计算目标入口温度Tin的参考值的作用。

参见图8，在本实施例中，参考捕集量PMα被设置成4克/升，目标微粒燃烧量ΔPM被设置成其四分之一，即1克/升。目标燃烧量ΔPM根据柴油发动机1和DPF 41的规范(specification)设置，于是并不局限于参考捕集量PMα的四分之一。应注意的是参考捕集量PMα的单位是通过把在DPF 41中捕集的微粒的质量(克)除以DPF 41的容积(升)得到的值。

在步骤S12，当微粒燃烧量PMr未达到目标燃烧量ΔPM时，发动机控制器31重复步骤S9-S12的处理。作为该重复的结果，微粒燃烧量PMr增大，残留微粒量PMx减小。

在步骤S12，当微粒燃烧量PMr达到目标燃烧量ΔPM时，发动机控制器31在步骤S13确定残留微粒量PMx是否已降到目标残留微粒量PMd。目标残留微粒量PMd对应于结束DPF 41的再生时，许可的残留微粒量。根据车辆的行驶条件，事先通过实验设置该值。当行驶条件对应于适合于DPF 41的完全再生的高速行驶条件时，目标残留微粒量PMd为0克/升。另一方面，当行驶条件对应于不适合DPF 41的完全再生的拥堵行驶条件时，在本实施例中，目标残留微粒量PMd被设置成2克/升，它是4克/升的参考捕集量PMα的一半，如图8中所示。换句话说，在拥堵行驶条件下，假定在高速行驶条件下燃烧的微粒的数量的一半将被燃烧。当该条件被满足时，发动机控制器31暂停DPF 41的再生。

当步骤S13中的确定结果是肯定的时，在步骤S21，发动机控制器31把再生标记设置为0，并把再生结束标记设置为1，随后结束该例程。再生标记和再生结束标记保持这种状态，直到在下次执行该例程期间，步骤S2的确定结果变成肯定的为止。当执行下面将描述的图9中所示的劣化因子计算例程时，参考这些标记。

另一方面，当步骤S13的确定结果是否定的时，在步骤S22，发动机控制器31递增计数器值N，随后返回步骤S5。当计数值N已被递增时，计数器值变成为2或更大的值。

从而这种情况下，步骤S5中的确定结果是否定的。当步骤S5中的确定结果是否定的时，发动机控制器31执行步骤S14-S20的处理。

在步骤S14中，发动机控制器31参考具有图3中所示的特征曲线的图(在步骤S6中也参考了该图)，从而根据残留微粒量PMx，确定目标入口温度Tin。这里应注意的是，代替第一数量PMi，残留微粒量PMx被用作图3中的横坐标值。当执行步骤S14时，DPF 41中捕集的微粒的数量小于执行步骤S6时，DPF 41中捕集的微粒的数量。从而，在步骤S14中获得的目标入口温度Tin高于在步骤S6中获得的目标入口温度Tin。每次微粒燃烧量PMr达到目标燃烧量ΔPM时，目标入口温度Tin最好被设置成较高的值，以便促进微粒的燃烧。

步骤S15-S18的处理与步骤S7-S10的处理相同。

在步骤S19，发动机控制器31利用下面的等式(4)，计算残留微粒量PMx。

PMx＝PMi-PMr    (4)

微粒燃烧量PMr是从开始再生到当前时间为止，燃烧的微粒的总量，而不是在步骤S17-S20的处理循环期间燃烧的微粒的数量。在步骤S17中确定的有效再生时间Te也是从开始再生到当前时间为止的累积值。

在步骤S20，发动机控制器31确定是否已关于微粒燃烧量PMr，建立了下面等式(5)的关系。

PMr≥ΔPM·N    (5)

计数器值N表示步骤S9-S12的循环和步骤S17-S20的循环的执行总次数。每次微粒燃烧量PMr达到目标燃烧量ΔPM时，计数器值N被递增。根据微粒燃烧量PMr是否已达到ΔPM·N，进行步骤S20中的关于步骤S17-S20的循环是否应被停止的确定。

这里，在执行步骤S9-S12的循环之后，执行步骤S17-S20的循环的期间，计数器值N为2。如图8中所示，当第一数量PMi，或者换句话说，开始DPF再生时的捕集微粒量被设置成4克/升，目标燃烧量ΔPM被设置成1克/升时，等式(5)的右侧变成4-1×2＝2(克/升)。换句话说，在这种状态下，步骤S20中，发动机控制器31执行的确定变成关于微粒燃烧量PMr是否已达到2克/升的确定。

当步骤S20中的确定是否定的时，继续步骤S17-S20的处理。当步骤S20中的确定是肯定的时，发动机控制器31执行步骤S13的确定。从而，如果残留微粒量PMx未降到目标残留微粒量PMd，那么在步骤S22中，计数器值N被递增，并继续DPF 41的再生。如果残留微粒量PMx已降到目标残留微粒量PMd，那么在步骤S21中，发动机控制器31把再生标记重置为0，并把再生结束标记设置成1，随后结束该例程。应注意在结束该例程之后，发动机控制器31立即开始执行下一例程。

随后，参见图9，将说明计算氧化催化剂41A的劣化因子d的例程。独立于图2的再生例程执行该例程，但是类似于再生例程，从柴油发动机1开始工作开始。另外类似于再生例程，当该例程结束时，开始下一次执行，从而在柴油发动机1工作时，基本上一直在执行该例程。

在步骤S31，发动机控制器31确定再生标记是否为1，并在步骤S32，确定步骤S7的升高排气温度的操作是否完成。进行这些确定是为了确定DPF 41的再生是否正在进行。当步骤S31和S32中的确定结果都是肯定的时，发动机控制器31执行从步骤S33向前的处理。如果步骤S31和S32中的任意一个确定结果是否定的，那么发动机控制器31重复这些确定。

在步骤S33，发动机控制器31把开始DPF 41的再生时计算的目标入口温度Tin保存为参考温度。这里，当DPF 41的入口温度等于或高于参考温度时，认为在DPF 41中捕集的微粒处于可燃烧状态。

随后，在步骤S34，发动机控制器31计算保持时间ti。

参见图10，保持时间ti对应于开始再生以来，温度传感器37检测的DPF 41的入口温度T1等于或超过参考温度的时间的累积值，如图中所示。在图10中，ti＝t1+t2+t3...。

随后，在步骤S35，发动机控制器31确定保持时间ti是否已达到预定时间X。根据所需的再生时间设置预定时间X。这里，预定时间X被设置成10分钟。发动机控制器31重复步骤S33-S35的处理，直到保持时间ti达到预定时间X为止。

计算保持时间ti的原因如下。具体地说，即使执行升高排气温度的操作，DPF 41的入口温度也并不总是满足目标入口温度Tin。例如当车辆下坡行驶，驾驶员释放加速踏板时，排气温度降低，DPF 41的入口温度可能变得低于目标入口温度Tin。通过从保持时间ti的计算中除去这样的时段，只累积其间微粒真正燃烧的时段，提高将在下一步骤S35中执行的第二数量的计算的精度。

在步骤S35，当保持时间ti达到预定时间X时，在步骤S36，发动机控制器31读取直到当前时间为止的微粒燃烧量PMr作为第二数量。这对应于在步骤S10或步骤S18中计算的最新值。

随后，在步骤S37，发动机控制器31从存储器(RAM)读取第一数量PMi。

随后，在步骤S38，发动机控制器31利用下面的等式(6)，计算再生效率ηPM。

$\mathrm{\ηPM}=\frac{\mathrm{PMr}}{\mathrm{PM\α}}\·100---\left(6\right)$

再生效率ηPM表示当保持时间ti达到预定时间X时，已燃烧的DPF41中的微粒。如果氧化催化剂41A根本没有劣化，那么其值应为100％。如果氧化催化剂41A正在劣化，那么再生效率ηPM的值根据劣化程度而降低。

随后，在步骤S39，发动机控制器31确定再生结束标记是否为1，或者换句话说，DPF 41的再生是否完成。如果步骤S39中的确定结果是否定的，那么发动机控制器31重复步骤S39的确定，直到再生结束标记变成1。

当再生结束标记变成1时，在步骤S40中，利用下述等式(7)，发动机控制器31更新再生效率累积值SUMη。

SUMη＝SUMη_(n-1)+ηPM    (7)

其中SUMη_(n-1)＝更新之前的再生效率累积值SUMη。

SUMη的初始值被设置成0。

随后，在步骤S41，发动机控制器31递增累积次数。随后，在步骤S42，发动机控制器31确定累积次数是否已达到预定次数Y。

当步骤S42中的确定结果是否定的时，发动机控制器31重复步骤S31-S42的过程。当步骤S42中的确定结果是肯定的时，在步骤S43中，发动机控制器31利用下面的等式(8)计算平均再生效率ηPMd。

$\mathrm{\ηPMd}=\frac{\mathrm{SUM\η}}{Y}---\left(8\right)$

随后，在步骤S44，发动机控制器31分别把累积次数和再生效率累积值SUMη重置为0，以便计算下一劣化因子d。

随后，在步骤S45，发动机控制器31利用下述等式(9)，计算平均再生效率ηPMd的前一值和当前值之间的变化ΔηPM。

ΔηPM＝ηPMd_(n-1)-ηPMd    (9)

其中ηPMd_(n-1)＝ηPMd的前一值。

当氧化催化剂41A逐渐劣化时，平均再生效率ηPMd逐渐降低。因此，变化ΔηPM变成正值。

随后，在步骤S46，发动机控制器31参考具有图11中所示的特征曲线，并且事先保存在存储器(ROM)中的图，以便根据平均再生效率ηPMd的变化ΔηPM，确定劣化因子d。参见图11，当变化ΔηPM增大时，劣化因子d也增大。

在步骤S46中计算劣化因子d之后，发动机控制器31结束该例程。应注意当该例程结束时，立即开始该例程的下一次执行，如上所述，从而再次从步骤S31开始执行处理。

这样获得的劣化因子d随后用在图2的步骤S6或S14中的目标入口温度Tin的计算中。

下面，参见图12，说明确定DPF 41的劣化的例程。执行该例程，以便利用图9中计算的劣化因子d，确定DPF 41中的催化剂的劣化。当图9的劣化因子计算例程结束时，发动机控制器31执行该例程。但是，应注意的是在当车辆工作的时候，多次执行图9的劣化因子计算例程的情况下，图12的劣化确定例程可被限制为一次执行。

首先，在步骤S51，发动机控制器31读取在图9的劣化因子计算例程的步骤S38中计算的最新再生效率ηPM。

随后，在步骤S52，发动机控制器31确定再生效率ηPM是否已达到预定效率。

当再生效率ηPM未达到预定效率时，在步骤S53中，发动机控制器31确定DPF 41的氧化催化剂41A已劣化，并通过打开报警灯50，通知车辆驾驶员氧化催化剂41A已劣化。如果再生效率ηPM达到预定效率，那么在步骤S54中，发动机控制器31确定DPF 41的氧化催化剂41A没有劣化，使报警灯保持关闭状态。

在步骤S52中根据再生效率ηPM确定氧化催化剂41A的劣化，但是用于该确定的参数并不局限于再生效率ηPM，可以使用指示氧化催化剂41A的劣化的任意参数。更具体地说，可根据平均再生效率ηPMd或者劣化因子d，确定氧化催化剂41A的劣化。

根据上述本发明，在包括氧化催化剂41A的DPF 41中，根据DPF 41的再生效率ηPM计算劣化因子d，并通过参考具有图3中所示的特征曲线的图，根据劣化因子d，确定再生DPF 41的目标入口温度Tin。此外，根据再生效率ηPM确定氧化催化剂41A的劣化。通过按照这种方式，根据DPF 41的实际再生效率ηPM，确定氧化催化剂41A的劣化，能够比估计由DPF内的可燃烧物质的催化反应产生的热量的现有技术更准确地确定氧化催化剂41A的劣化。此外，由于根据DPF 41的实际再生效率ηPM进行确定，能够确定整个DPF 41的再生效率，以及氧化催化剂41A的劣化。

另外在本发明中，当确定目标入口温度Tin时，考虑了根据再生效率ηPM确定的氧化催化剂41A的劣化因子d，从而补偿由氧化催化剂41A的劣化导致的升高DPF 41的床温的效果的弱化，因此始终能够在最佳的温度环境中再生DPF 41。因此，能够缩短DPF 41的所需再生时间。

在日本的申请日为2003年12月15日的Tokugan 2003-416056和Tokugan 2003-416042的内容作为参考包含于此。

虽然上面参考本发明的一些实施例说明了本发明，但是本发明并不局限于上述实施例。在权利要求的范围内，本领域的技术人员将想到上述实施例的各种修改和变化。

例如，在上面的实施例中，根据压差传感器36检测的压差，估计DPF 41的第一数量PMi，或者换句话说，开始DPF再生时的捕集微粒的数量，但是可用另一种方法确定捕集微粒量PMi。

代替可变喷嘴24和/或进气节流阀42，可采用各种装置，例如向排气供给二次空气的装置作为排气氧浓度调节机构。

检测执行图2、9和12中的例程所需的参数的传感器并不局限于上面的实施例中描述的传感器，这些参数可利用任意方法获得。本发明并不依赖于获取参数的方法，可适用于利用参数执行要求保护的控制的任意DPF再生装置或方法。

其中要求保护独占权或专有权的本发明的实施例如下定义。

Claims (17)

1.一种柴油机微粒滤清器(41)的再生控制装置，所述柴油机微粒滤清器(41)捕集包含在柴油发动机(1)的排气中的微粒，通过在预定的温度条件下燃烧捕集的微粒，柴油机微粒滤清器(41)被再生，所述滤清器(41)包含在再生期间实现滤清器(41)的温度升高的氧化催化剂(41A)，所述装置包括：

可编程的控制器(31)，所述控制器被编程，以便：

把滤清器(41)开始再生时的捕集微粒量确定为第一数量(S3)；

把在从滤清器(41)开始再生以来的预定时段内燃烧的微粒燃烧量确定为第二数量(S36)，所述预定时段是滤清器(41)的再生所需的时段；和

根据第一数量和第二数量之间的差，确定氧化催化剂(41A)的劣化(S45，S52-S54)。

2.按照权利要求1所述的控制装置，其中控制装置还包括升高排气的温度的排气升温机构(10)，预定的温度条件是根据预定的目标温度，由排气升温机构(10)实现的排气温度条件。

3.按照权利要求2所述的控制装置，其中控制装置还包括检测排气的温度的传感器(37)，控制器(31)还被编程为根据排气的温度满足预定目标温度的时间的总和，计算第二数量(S34，S35)。

4.按照权利要求3所述的控制装置，其中传感器(37)包括检测滤清器(41)入口的排气温度的传感器(37)。

5.按照权利要求3所述的控制装置，其中控制器(31)还被编程为把第二数量设置成等于直到所述总和达到预定时段的时刻时燃烧的微粒燃烧量(S36)，根据第一数量和第二数量的比值，计算再生效率(S38)，并根据再生效率，确定氧化催化剂(41A)是否已劣化(S46)。

6.按照权利要求5所述的控制装置，其中控制装置还包括发出关于氧化催化剂(41A)劣化的警告的报警单元(50)，控制器(31)还被编程为当再生效率低于预定值时，接通报警单元(S53，S54)。

7.按照权利要求5所述的控制装置，其中控制器(31)还被编程为根据再生效率，计算表示氧化催化剂(41A)的劣化程度的劣化因子(S38-S46)，并根据劣化因子更新预定目标温度(S6，S14)。

8.按照权利要求7所述的控制装置，其中控制器(31)还被编程为根据对滤清器(41)的多次再生所计算的平均再生效率的变化，计算劣化因子(S42-S45)。

9.按照权利要求7所述的控制装置，其中控制器(31)还被编程为当劣化因子增大时，把目标温度设置成更高的值(S6，S14)。

10.按照权利要求2～9任一所述的控制装置，其中控制器(31)还被编程为每次预定数量的微粒被燃烧时，把目标温度设置成更高的值(S14)。

11.按照权利要求10所述的控制装置，其中控制装置还包括检测滤清器(41)的温度的传感器(37，38)，控制器(31)还被编程为累积滤清器(41)的温度等于或高于预定温度的时间作为有效再生时间(S9，S17)，并根据有效再生时间，确定微粒燃烧量是否已达到预定量(S9，S17)。

12.按照权利要求11所述的控制装置，其中控制器(31)还被编程为确定滤清器(41)的温度是否高于微粒的可燃烧温度，所述微粒的可燃烧温度低于目标温度，当滤清器(41)的温度低于目标温度时，累积滤清器(41)的温度高于可燃烧温度的时间和预定系数的乘积，作为补充时间，并根据有效再生时间和补充时间的总和，确定微粒燃烧量是否已达到预定量(S9，S17)。

13.按照权利要求10所述的控制装置，其中控制器(31)还被编程为计算在有效再生时间的累积的开始时滤清器(41)中的残留微粒量(S11，S19)，并当残留微粒量减小时，把目标温度设置成更高值(S14)。

14.按照权利要求2～9任一所述的控制装置，其中控制器(31)还被编程为当第一数量减小时，把目标温度设置成更高值(S6，S14)。

15.按照权利要求2～9任一所述的控制装置，其中排气升温机构(10)包括柴油发动机(1)的燃油喷射装置(10)。

16.按照权利要求2～9任一所述的控制装置，其中控制装置还包括检测滤清器(41)的入口和出口之间的压差的传感器(36)，控制器(31)还被编程为根据压差计算滤清器(41)中的捕集微粒量(S1)。

17.一种柴油机微粒滤清器(41)的再生控制方法，所述柴油机微粒滤清器(41)捕集包含在柴油发动机(1)的排气中的微粒，通过在预定的温度条件下，燃烧捕集的微粒，柴油机微粒滤清器(41)被再生，所述滤清器(41)包含在再生期间实现滤清器(41)的温度升高的氧化催化剂(41A)，所述方法包括：

把开始再生滤清器(41)时的捕集微粒量确定为第一数量(S3)；

把在从开始再生滤清器(41)以来的预定时段内燃烧的微粒燃烧量确定为第二数量(S36)，所述预定时段是滤清器(41)的再生所需的时段；和

根据第一数量和第二数量之间的差，确定氧化催化剂(41A)的劣化(S45，S52-S54)。

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