CN100412328C - 内燃机排气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机排气净化装置，该排气净化装置包括排气净化机构、燃料添加装置和电子控制装置。所述排气净化机构设置在排气通道中并且捕集颗粒物质。所述燃料添加装置向通过所述排气净化机构的排气添加燃料。所述电子控制装置检测所述排气净化机构的上游部分与下游部分之间的压力差。在燃料添加装置向排气添加燃料的同时，电子控制装置比较在预定时间点检测到的压力差与压力差基准值。当所述压力差超过所述压力差基准值时，电子控制装置将燃料添加方式设定为间歇燃料添加。结果，排气净化装置减少了残留在排气净化机构中的颗粒物质的量。

Description

内燃机排气净化装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机排气净化装置，所述内燃机排气净化装置向设置在排气通道中的排气净化部件添加燃料。

背景技术

诸如车辆柴油机之类的内燃机已经采用这样的排气净化机构，所述排气净化机构通过使用设置在排气通道中的过滤器捕集排气中的颗粒物质(PM)而净化排气。在这样的排气净化机构中，在过滤器由于所捕集到的颗粒物质的累积而被阻塞之前，过滤器需要通过除去累积在过滤器中的颗粒物质而再生。

日本未审定专利公报No.2003-20930公开了一种清除过滤器中的颗粒物质的排气净化装置。在上述公报的排气净化装置中，过滤器承载促进颗粒物质氧化的催化剂，并且燃料被添加到流入过滤器的排气中。在过滤器中捕集到的颗粒物质通过添加燃料而被氧化(燃烧)，过滤器这样被再生。

当如上所述添加燃料时，如果燃料保持被添加到排气净化机构中，则在该机构的上游部分燃料继续被燃烧。因而，高温排气被连续地送到该机构的下游部分。因此，排气净化机构的温度趋向于朝下游端增加。因而，颗粒物质可能残留在该机构的上游部分。即，颗粒物质趋向于部分地保持未燃烧。

另一方面，当向排气中间歇地添加燃料时，高温排气被防止连续地送到排气净化机构的下游部分。这抑止了排气净化机构的温度分布不均匀。因此，减少了部分地残留在排气净化机构中的颗粒物质的量。

尽管间歇燃料添加抑止了颗粒物质部分地残留在排气净化机构中，但是与进行连续燃料添加的情况相比，促进了颗粒物质的氧化。因此，如果间歇燃料添加没有适当地执行，则排气净化机构的温度可能过度升高。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种内燃机排气净化装置，所述排气净化装置通过适当地执行间歇燃料添加而减少残留在排气净化机构中的颗粒物质的量。

为了实现上述和其它目的并且根据本发明的意图，提供了这样一种内燃机排气净化装置，该排气净化装置包括排气净化机构、燃料添加装置、检测部分、比较部分以及设定部分。所述排气净化机构设置在内燃机的排气通道中。所述排气净化机构捕集排气中的颗粒物质。所述燃料添加装置向通过所述排气净化机构的排气添加燃料。所述检测部分检测所述排气净化机构的上游部分与下游部分之间的压力差。在所述燃料添加装置向排气添加燃料的同时，所述比较部分比较在预定时间点通过所述检测部分检测到的压力差与已对应于所述预定时间点设定的压力差基准值。当所述比较部分判定所述压力差超过所述压力差基准值时，所述设定部分将所述燃料添加装置的燃料添加方式设定为间歇燃料添加。

本发明还提供了一种用于净化内燃机的排气的方法。该方法包括：通过设置在所述内燃机的排气通道中的排气净化机构捕集排气中的颗粒物质；向通过所述排气净化机构的排气添加燃料；检测所述排气净化机构的上游部分与下游部分之间的压力差；在进行燃料添加的同时，比较在预定时间点检测到的压力差与已对应于所述预定时间点设定的压力差基准值；以及当判定所述压力差超过所述压力差基准值时，将燃料添加方式设定为间歇燃料添加。

附图说明

图1是示出应用了根据本发明第一实施例的内燃机排气净化装置的内燃机及其外围结构的示意图；

图2是示出根据第一实施例的烧掉(burn-up)控制的程序的流程图；

图3是示出根据第一实施例比较压力差的时间点的时间图；

图4是示出根据第二实施例的判定例程(routine)的程序的流程图；

图5是示出根据第二实施例比较压力差的时间点的时间图；

图6是示出根据第三实施例比较压力差的程序的流程图；

图7是示出根据第三实施例比较压力差的时间点的时间图；

图8是示出根据第四实施例计算灰的经验值(ash learned value)的程序的流程图；

图9是示出根据第四实施例比较压力差的程序的流程图；

图10是示出根据第五实施例的烧掉控制的程序的流程图；

图11是示出根据第六实施例的计算压力差平均值的程序的流程图；

图12是示出根据第七实施例的排气净化装置结构的示意图；

图13是示出根据各个实施例的变形例的压力差基准值与进气量之间关系的说明性示意图。

具体实施方式

(第一实施例)

下面参照图1至3说明根据本发明第一实施例的内燃机排气净化装置。

图1示出应用了根据第一实施例的排气净化装置的内燃机(发动机)10的结构。内燃机10是包括共轨燃料喷射装置和涡轮增压器11的柴油机。发动机10包括进气通道12、燃烧室13以及排气通道14。

进气通道12形成内燃机10的进气系统，在进气通道12的最上游部分，设有空气滤清器15。从空气滤清器15朝下游侧，在进气通道12中设有空气流量计16、合并在涡轮增压器11中的压缩机17、中间冷却器18以及进气节气门19。进气通道12在设置在进气节气门19下游的进气歧管20处分支，并且通过进气口21与内燃机10的各个燃烧室13连接。

在形成内燃机10排气系统一部分的排气通道14中，排气口22与各个燃烧室13连接。排气口22通过排气歧管23与涡轮增压器11的排气涡轮24相连。在排气通道14中排气涡轮24下游的部分，设有排气净化机构。排气净化机构以从上游端的顺序包括NO_X催化转化器25、DPNR转化器26以及氧化催化转换器27。

NO_X催化转化器25承载存储还原型NO_X催化剂。当排气中的氧浓度高时，NO_X催化剂存储排气中的NO_X，当排气中的氧浓度低时，NO_X催化剂放出存储的NO_X。如果在其附近存在足够量的用作还原剂的未燃燃料成分，则NO_X催化剂还原放出的NO_X以净化排气。NO_X催化转化器25构成排气中的颗粒物质从其中通过的排气净化催化剂。

DPNR转化器26由多孔材料制成，并且捕集排气中的颗粒物质。与NO_X催化转化器25一样，DPNR转化器26承载存储还原型NO_X催化剂。DPNR转化器26的NO_X催化剂还原放出的NO_X以净化排气。由NO_X催化剂触发的反应氧化并除去捕集到的颗粒物质。DPNR转化器26构成排气净化部件。

氧化催化转换器27承载氧化催化剂。氧化催化剂氧化排气中的HC和CO并净化排气。

在排气通道14中DPNR转化器26的上游部分和下游部分，分别设有第一气体温度传感器28和第二气体温度传感器29。第一气体温度传感器28检测输入气体温度thci，即流入DPNR转化器26的排气的温度。第二气体温度传感器29检测输出气体温度thco，即通过DPNR转化器26后的排气的温度。在排气通道14中还设有检测部分，即第一实施例中的压力差传感器30。压力差传感器30检测DPNR转化器26的上游部分和下游部分之间的压力差ΔP。此外，在DPNR转化器26和氧化催化转换器27之间的排气通道14中设有检测排气中空燃比的A/F传感器32。

内燃机10还包括用于使一部分排气返回到进气通道12中的空气中的排气再循环装置(EGR装置)。该EGR装置包括将排气通道14与进气通道12连接的EGR通道33。EGR通道33的最上游部分与排气通道14中排气涡轮24上游的部分连接。在EGR通道33中从上游端以此顺序依次设有EGR催化剂34、EGR冷却器35以及EGR阀36。EGR催化剂34改质(reform)再循环的排气。EGR冷却器35冷却改质后的排气。EGR阀36调整被改质和冷却后的排气的流速。EGR通道33的最下游部分与进气通道12中进气节气门19下游的部分连接。

在内燃机10的每个燃烧室13中设有喷射器40，以喷射待燃烧的燃料到燃烧室13中。喷射器40利用高压燃料管41与共轨42连接。高压燃料通过燃料泵43供给到共轨42。通过连接到共轨42上的轨道压力传感器44检测共轨42中的高压燃料的压力。

燃料泵43能够通过低压燃料管45供给低压燃料到燃料添加阀46中。燃料添加阀46设置在特定气缸的排气口22中并且向排气涡轮24喷射燃料。这样，燃料添加阀46添加燃料到排气中。

负责内燃机10中各种控制的电子控制装置50包括：执行与发动机10的控制相关的各种计算处理的CPU；存储控制所需程序和数据的ROM；暂时存储CPU的计算结果的RAM；以及从外部输入信号和向外部输出信号的输入端口和输出端口。除上述传感器之外，电子控制装置50的输入端口与用于检测发动机10的转速NE的发动机转速传感器51、用于检测加速踏板的下压度的加速踏板传感器52以及用于检测进气节气门19的开度的节气门传感器53相连。电子控制装置50的输出端口与用于驱动进气节气门19、喷射器40、燃料泵43、燃料添加阀46以及EGR阀36的驱动电路相连。

基于来自上述传感器的检测信号，电子控制传感器50掌握发动机10的工作状态。根据所掌握的工作状态，电子控制装置50向连接到输出端口的各装置的驱动电路输出指令信号。电子控制装置50执行各种控制程序，如喷射器40的燃料喷射正时和燃料喷射量的控制、进气节气门19的开度控制以及基于EGR阀36的开度控制的EGR控制。

作为控制的一部分，电子控制装置50从燃料添加阀46添加燃料到排气中。在以下控制，即PM再生控制(PM清除控制)、NO_X还原控制以及S释放(S release)控制期间，燃料添加阀46添加燃料到排气中。

执行PM再生控制以燃烧通过DPNR转化器26捕集到的颗粒物质并排出二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。这消除了DPNR转化器26的堵塞。在PM再生控制中，燃料添加阀46连续地添加燃料到排气中，由此氧化排气中和催化剂上所添加的燃料。由氧化产生的热用以使催化剂床层温度升高(例如，升高到600℃至700℃)。因此，PM被燃烧。

执行NO_X还原控制以通过NO_X催化转化器25和DPNR转化器26的NO_X催化剂将存储的NO_X还原为氮气(N₂)、二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)并将它们释放。在NO_X还原控制期间，燃料添加阀46以一定时间间隔间歇地添加燃料到排气中，从而NO_X催化剂周围的排气的氧浓度暂时低，并且包含大量的未燃燃料成分。换句话说，间歇地执行浓混合气脉冲(richspike)。这促进了NO_X从NO_X催化剂的释放及NO_X的还原。即，NO_X被还原和净化。

执行S释放控制以恢复当通过NO_X催化剂存储硫的氧化物(SO_X)时降低的NO_X存储性能。当S释放控制开始时，与PM再生控制中一样，燃料添加阀46连续地添加燃料到排气中，由此使催化剂床层温度升高(如，升高到从600℃至700℃范围内的温度)。此后，与NO_X还原控制中一样，燃料添加阀46间歇地添加燃料到排气中以执行浓混合气脉冲。这促进了SO_X从NO_X催化剂的释放及SO_X的还原。因此，恢复了NO_X存储性能。

在内燃机10中，在PM再生控制期间，或在S释放控制期间催化剂床层温度升高时，喷射器40可以进行后喷射(二次喷射，after injection)。后喷射是在主喷射之后进行的喷射，在后喷射中燃料被喷射到燃烧室13中从而在燃烧室13中燃烧。通过后喷射喷射的燃料大部分没有在燃烧室13中燃烧就被排出到排气通道中。后喷射通过增加排气中的未燃燃料成分的量促进催化剂床层温度的升高。燃料添加阀46、后喷射等构成添加装置。

如上所述，第一实施例通过从设置在排气通道中的燃料添加阀46添加燃料到排气中，或通过根据环境从喷射器40执行后喷射，维持内燃机10的排气净化性能。

当通过执行上述PM再生控制燃料保持被添加到NO_X催化转化器25和DPNR转化器26中时，燃料在各转化器25、26的上游部分继续被燃烧。因而，高温排气被连续地送到各转化器25、26的下游部分。因此，NO_X催化转化器25和DPNR转化器26的温度朝下游部分升高。因而，颗粒物质倾向于残留在DPNR转化器26的上游部分。即，颗粒物质倾向于部分地保持未燃烧。当燃料被连续地添加时，设置在DPNR转化器26上游的NO_X催化转化器25的温度倾向于保持为低。因此，颗粒物质容易收集在NO_X催化转化器25的前端部。结果，可能发生堵塞。

在第一实施例中，增加了烧掉控制作为对通过燃料添加阀46向排气中添加燃料的控制。在烧掉控制中，燃料间歇地从燃料添加阀46添加到排气中。因此，获得了以下优点。

即，当间歇地添加燃料到排气中时，防止了高温排气被连续地送到NO_X催化转化器25和DPNR转化器26的下游部分。这抑止了各转换器25或26的温度分布不均匀。结果，部分地残留在DPNR转化器26中的颗粒物质的量减少，并且在NO_X催化转化器25的前端部收集到的颗粒物质的量也减少。

如果颗粒物质残留在DPNR转化器26中，则当下次执行PM再生控制时残留的颗粒物质可能突然燃烧。由于当执行烧掉控制时残留在DPNR转化器26中的颗粒物质的量减少，所以颗粒物质的突然燃烧也被抑止。

尽管间歇燃料添加减少了部分地残留在DPNR转化器26中的颗粒物质的量和在NO_X催化转化器25的前端部收集到的颗粒物质的量，但是与通过执行PM再生控制燃料连续添加的情况相比较，促进了颗粒物质的氧化。因此，如果间歇燃料添加不适当地执行，则DPNR转化器26的温度可能过度升高。

随着由DPNR转化器26捕集到的颗粒物质的量通过PM再生控制的燃料添加而减少，DPNR转化器26上游部分与下游部分之间的压力差减小。因此，基于压力差估计颗粒物质的残留量。

第一实施例包括在执行PM再生控制的燃料添加的同时比较在预定时间点的压力差与压力差基准值的比较部分，所述压力差基准值为对应于该预定时间点的压力差的基准值。第一实施例还包括将燃料添加方式切换为间歇燃料添加的切换部分，换句话说，当比较部分确定在预定时间点的压力差比压力差基准值大时，执行烧掉控制。即，当在以间歇燃料添加之外的方式添加燃料时颗粒物质的量没有充分减少时，第一实施例将燃料添加方式切换为间歇燃料添加。

下面参照图2和图3说明根据本发明第一实施例的烧掉控制状态。

图2中所示的一系列处理表示烧掉控制的程序并且通过电子控制装置50以预定时间间隔重复执行。

当例程开始时，电子控制装置50在步骤S110判断PM再生控制是否正在执行。当通过单独的处理估计的DPNR转化器26中的PM累积量PMsm达到PM再生基准值PMstart时，执行PM再生控制。使用以下公式(1)计算估计累积量PMsm。

PMsm←Max[PMsm+PMe-PMc，“0”](1)

PMsm：PM累积量

PMe：PM排出量

PMc：PM的氧化量

PM排出量PMe为从内燃机10的燃烧室排出的颗粒物质的量。PM排出量PMe根据预先通过试验获得的映射图，即PM排出量计算映射图计算出，所述PM排出量计算映射图包括发动机转速NE和发动机负载(从喷射器40的燃料喷射量)作为参数。

氧化量PMc为通过DPNR转化器26捕集到的颗粒物质通过氧化而被净化的量。氧化量PMc根据预先通过试验获得的映射图，即氧化量计算映射图计算出，所述氧化量计算映射图包括DPNR转化器26的床层温度(在该实施例中，通过第二气体温度传感器29检测到的输出气体温度thco)和通过空气流量计16检测到的进气量作为参数。

在公式(1)右边的PM累积量PMsm为在上次处理中已经计算出的PM累积量PMsm的值。在右边的Max为在括号中的数值中提取最大值的操作。因此，如果“PMsm+PMe-PMc”为正值，则该值用作当前的PM累积量PMsm。如果“PMsm+PMe-PMc”为负值，则0用作PM累积量PMsm。如果由于内燃机10的工作状态PM排出量PMe持续大于氧化量PMc(PM排出量PMe＞氧化量PMc)，则估计的PM累积量PMsm逐渐增加。另一方面，当添加燃料时，PM排出量PMe变得小于氧化量PMc(PM排出量PMe＜氧化量PMc)，并且估计的PM累积量PMsm逐渐减少。

在步骤S110中，如果判定PM再生控制没有在执行，即，如果步骤S110的结果为否，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定PM再生控制正在执行，即，如果步骤S110的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S120。在步骤S120中，电子控制装置50判断当前的PM累积量PMsm是否小于或等于阈值A。阈值A被设定为用于判断当前的PM累积量PMsm是否足够小的一个值，所述足够小是指即使执行烧掉控制的间歇燃料添加，DPNR转化器26中的颗粒物质也不会突然氧化和燃烧，并且DPNR转化器26中也不会发生热降解。阈值A为比PM再生基准值PMstart小并且通过预先进行的试验最优化的值。

如果判定当前的PM累积量PMsm大于阈值A，即，如果步骤S120的结果为否，则电子控制装置50判定大量的颗粒物质仍残留在DPNR转化器26中，并且如果燃料被间歇地添加则在DPNR转化器26中颗粒物质可能突然燃烧。因而，电子控制装置50在不执行烧掉控制的情况下暂时中止例程。此时，PM再生控制的连续燃料添加继续执行。

另一方面，如果DPNR转化器26中的颗粒物质的量通过继续PM再生控制而减少，并且判定当前的PM累积量PMsm小于或等于阈值A，即，如果步骤S120的结果为是，则电子控制装置50认为间歇燃料添加不会导致DPNR转化器26中的颗粒物质的突然燃烧。因此，电子控制装置50转到步骤S130并且判断ΔP/Ga的值，即压力差ΔP与进气量Ga之比，是否大于压力差基准值Dp。压力差基准值Dp为根据当颗粒物质的实际累积量等于阈值A时的压力差ΔP设定的并且通过预先进行的试验最优化的值。

当估计颗粒物质的残留量时，通过使用压力差ΔP与排气的流速之比(ΔP/排气的流速)提高估计精度。由于进气量Ga与排气的流速成正比，使用压力差ΔP与进气量Ga之比(ΔP/Ga)不会降低精度。代替比较ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp，压力差ΔP可以用作排气的压力差并与一个随着排气流速(或进气量GA)的增加而增加的值相比较。例如，压力差ΔP可以与Dp×GA的值相比较。此外，压力差ΔP可以简单地与预定基准值相比较。

如果判定ΔP/GA的值小于或等于压力差基准值Dp，即，如果步骤S130的结果为否，则电子控制装置50判定颗粒物质通过执行PM再生控制而确实被燃烧。因此，电子控制装置50在不执行烧掉控制的情况下暂时中止例程。此时，PM再生控制的连续燃料添加继续执行。

另一方面，如果判定ΔP/GA值大于压力差基准值Dp，即，如果步骤S130的结果为是，则电子控制装置50判定颗粒物质没有被充分燃烧并且可能有残留。因此，电子控制装置50转到步骤S140并且执行烧掉控制。即，燃料添加方式从PM再生控制的连续燃料添加切换为间歇燃料添加，并且例程被暂时中止。当PM累积量PMsm变为0时，当压力差ΔP充分降低从而判定颗粒物质的残留量充分降低时，或者燃料通过间歇燃料添加而添加预定次数时，烧掉控制优选地终止。

图3示出当执行烧掉控制处理时比较压力差的时间点。在图3中，在t0时刻PM累积量PMsm已达到PM再生基准值PMstart，并且PM再生控制已在执行。

如图3所示，DPNR转化器26中的颗粒物质的量通过PM再生控制的连续燃料添加而减少，并且PM累积量PMsm逐渐减少。在PM累积量PMsm大于阈值A期间，即从时刻t0到时刻t1，连续燃料添加被设定为燃料添加方式。当在t1时刻PM累积量PMsm变为小于或等于阈值A时，将ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp相比较。如果判定ΔP/Ga的值大于压力差基准值Dp，则在t1时刻将燃料添加方式切换为间歇燃料添加。在t1时刻之后，通过执行间歇燃料添加，残留在DPNR转化器26中的颗粒物质的氧化被促进并且在NO_X催化转化器25的前端部收集到的颗粒物质的量也减少。

本实施例具有以下优点：

(1)在PM再生控制的燃料添加的执行期间，如果在预定时间点的压力差大于压力差基准值Dp，则燃料添加方式被切换为间歇燃料添加，所述压力差基准值Dp对应于所述预定时间点的压力差的基准值。即，当在燃料以间歇燃料添加之外的方式添加时颗粒物质的量没有充分减少时，第一实施例将燃料添加方式切换为间歇燃料添加。因此，间歇燃料添加被适当地执行，由此减少了残留在DPNR转化器26中的颗粒物质的量。

如果颗粒物质残留在DPNR转化器26中，则当下次添加燃料时残留的颗粒物质可能突然燃烧。在第一实施例中由于残留在DPNR转化器26中的颗粒物质的量减少，颗粒物质的突然燃烧也被抑止。

(2)在PM累积量PMsm变得小于或等于预定阈值A的时间点，将压力差与压力差基准值Dp相比较。即，用于比较压力差的时间点基于PM累积量PMsm而设定。因此，当颗粒物质的累积量减少一定量时，执行压力差的比较。结果，避免了可能导致DPNR转化器26的温度过度升高的状态。例如，避免了由间歇燃料添加导致的大量颗粒物质的突然氧化。

(第二实施例)

下面参照图4和图5说明根据本发明第二实施例的内燃机排气净化装置。

在第一实施例中，在执行PM再生控制时，在PM累积量变得小于或等于阈值A的时间点进行压力差的比较。第二实施例与第一实施例的不同之处在于，除了上述用于比较的时间点之外，在燃料添加方式被切换为烧掉控制的间歇添加之后进行压力差的比较。下面主要讨论与第一实施例的不同之处。

图4中所示的一系列处理表示用于判断是否执行压力差比较的判定例程的程序。该程序通过电子控制装置50以预定时间间隔重复执行。

当例程开始时，在步骤S210电子控制装置50判断PM再生控制是否正在执行。在步骤S210中执行的处理与在图2中所示的步骤S110中所执行的处理相同。

如果在步骤S210判定PM再生控制正在执行，即，如果步骤S210的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S220。在步骤S220，电子控制装置50判断当前的PM累积量PMsm是否小于或等于阈值A。在步骤S220中执行的处理与在图2中所示的步骤S120中所执行的处理相同。如果判定当前的PM累积量PMsm大于阈值A，即，如果步骤S220的结果为否，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定当前的PM累积量PMsm小于或等于阈值A，即，如果步骤S220的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S230。在步骤S230，电子控制装置50以与在图2中所示的步骤S130执行的处理相同的方式执行压力差的比较，并且暂时中止例程。

如果在步骤S210判定PM再生控制没有在执行，即，如果步骤S210的结果为否，则电子控制装置50转到步骤S240并判断烧掉控制是否正在执行。如果判定烧掉控制没有在执行，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定烧掉控制正在执行，即，如果步骤S240的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S250。在步骤S250，电子控制装置50判断当前的PM累积量PMsm是否小于或等于阈值B。阈值B设定为比阈值A小的值。如果判定当前的PM累积量PMsm大于阈值B，即，如果步骤S250的结果为否，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定当前的PM累积量PMsm小于或等于阈值B，即，如果步骤S250的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S230。在步骤S230，如果判定ΔP/Ga的值小于或等于压力差基准值Dp，则电子控制装置50判定颗粒物质的残留量通过烧掉控制的执行而正在减少，并且暂时中止例程。

图5示出当执行上述判定例程时用于比较压力差的时间点。在图5中，PM累积量PMsm在t0时刻已达到PM再生基准值PMstart，并且PM再生控制已在执行。

如图5所示，DPNR转化器26中颗粒物质的量通过PM再生控制的连续燃料添加而减少，并且PM累积量PMsm逐渐减少。在PM累积量PMsm大于阈值A期间，即从t0时刻到t1时刻，连续燃料添加被设定为燃料添加方式。当在t1时刻PM累积量PMsm变得小于或等于阈值A时，将ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp进行比较。如果判定ΔP/Ga的值大于压力差基准值Dp，则在t1时刻将燃料添加方式切换为间歇燃料添加。此后，残留在DPNR转化器26中的颗粒物质的量通过烧掉控制的间歇添加而减少，并且PM累积量PMsm逐渐减少。在PM累积量PMsm变得小于或等于阈值B的时间点，再次将ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp进行比较。然后电子控制装置50判断颗粒物质的残留量是否减少。

如上所述，即使在燃料添加方式被切换为间歇燃料添加之后，第二实施例也执行压力差的比较。因此，电子控制装置50能够判断颗粒物质的残留量是否通过间歇燃料添加而减少。

(第三实施例)

下面参照图6和图7说明根据本发明第三实施例的内燃机排气净化装置。

在第一实施例中，在烧掉控制开始之前进行ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp的比较。第三实施例与第一实施例的不同之处在于，除了上述比较之外，即使在烧掉控制开始之后也进行ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp的比较。下面主要讨论与第一实施例的不同之处。

图6中所示的一系列处理表示压力差的比较程序。该程序通过电子控制装置50以预定时间间隔重复执行。

当程序开始时，在步骤S310电子控制装置50判断PM再生控制是否正在执行。在步骤S310中执行的处理与在图2中所示的步骤S110中所执行的处理相同。

如果在步骤S310判定PM再生控制正在执行，即，如果步骤S310的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S320。在步骤S320，电子控制装置50判断ΔP/Ga的值是否大于压力差基准值DpA。步骤S320中的处理与图2中所示的步骤S130中的处理相同。压力差基准值DpA与压力差基准值Dp的值相同。如果判定ΔP/Ga的值小于或等于压力差基准值DpA，即，如果步骤S320的结果为否，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定ΔP/Ga的值大于压力差基准值DpA，即，如果步骤S320的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S330。在步骤S330，电子控制装置50以与图2中所示的步骤S140的处理相同的方式将燃料添加方式切换为烧掉控制的间歇燃料添加，并暂时中止例程。

如果在步骤S310判定PM再生控制没有在执行，即，如果步骤S310的结果为否，则电子控制装置50转到步骤S340并判断烧掉控制是否正在执行。如果判定烧掉控制没有在执行，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定烧掉控制正在执行，即，如果步骤S340的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S350。在步骤S350，电子控制装置50判断使用当前检测到的压力差ΔP的ΔP/Ga的值是否大于压力差基准值DpB。压力差基准值DpB具有比压力差基准值DpA小的值。更优选地，压力差基准值DpB具有用于判定颗粒物质的残留量充分减少的值。如果判定ΔP/Ga的值大于压力差基准值DpB，即，如果步骤S350的结果为是，则电子控制装置50判定颗粒物质的残留量没有充分减少，并转到步骤S330。在步骤S330，电子控制装置50继续执行烧掉控制并暂时中止例程。

另一方面，如果判定ΔP/Ga的值小于或等于压力差基准值DpB，即，如果步骤S350的结果为否，则电子控制装置50暂时中止例程。在步骤S350，当判定ΔP/Ga的值小于或等于压力差基准值DpB时，电子控制装置50判定颗粒物质的残留量通过间歇燃料添加确实减少，并终止烧掉控制。

图7示出当执行比较程序时用于比较压力差的时间点。在图7中，在t0时刻PM累积量PMsm已达到PM再生基准值PMstart，并且PM再生控制已开始。

如图7所示，DPNR转化器26中颗粒物质的量通过PM再生控制的连续燃料添加而减少，并且ΔP/Ga的值逐渐减少。在PM累积量PMsm大于阈值A期间，即从t0时刻到t1时刻，连续燃料添加被设定为燃料添加方式。当在t1时刻PM累积量PMsm变得小于或等于阈值A时，将ΔP/Ga的值与压力差基准值DpA进行比较。如果判定ΔP/Ga的值大于压力差基准值DpA，则在t1时刻将燃料添加方式切换为间歇燃料添加。此后，残留在DPNR转化器26中的颗粒物质的量通过烧掉控制的间歇添加而减少，并且ΔP/Ga的值逐渐减小。当在t3时刻ΔP/Ga的值变得小于或等于压力差基准值DpB时，电子控制装置50判定颗粒物质的残留量通过间歇燃料添加确实减少，并终止烧掉控制。

如上所述，根据第三实施例，电子控制装置50能够判定颗粒物质的残留量通过间歇燃料添加确实减少。这防止了间歇燃料添加过度地继续进行。

如果在第二实施例中说明的步骤S250的处理中判定PM累积量PMsm小于或等于阈值B，则可以执行根据第三实施例的步骤S350的处理，即，将ΔP/Ga的值与压力差基准值DpB进行比较。

(第四实施例)

下面参照图8和图9说明根据本发明第四实施例的内燃机排气净化装置。

当颗粒物质通过添加燃料而被氧化和燃烧时，部分颗粒物质变成不可燃物质，如灰。当不可燃物质残留在DPNR转化器26中时，不可燃物质的残留量影响压力差ΔP。这可能会降低当如上所述比较压力差和作出判定时的判定精度。在第四实施例中，灰的残留量被估计。基于估计值，第三实施例中的压力差基准值DpA、DpB被修正。

图8中所示的一系列处理表示用于计算对应于灰的残留量的灰的经验值gD的程序。该程序通过电子控制装置50以预定时间间隔重复执行。这一系列处理构成不可燃物质估计部分。

当例程开始时，在步骤S410电子控制装置50判断是否刚好在烧掉控制终止之后。如果判定不是刚好在烧掉控制终止之后，即，如果步骤S410的结果为否，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定是刚好在烧掉控制终止之后，即，如果步骤S410的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S420。在步骤S420，电子控制装置50读出当前的压力差ΔP。然后，在步骤S430，电子控制装置50计算在上次烧掉控制终止之后立即读出的压力差ΔP与在当前的烧掉控制终止之后立即读出的压力差ΔP之差以获得灰的经验值gD。然后电子控制装置50暂时中止当前的处理。

图9中所示的一系列处理表示当使用第四实施例中计算出的灰的经验值gD执行第三实施例中说明的比较压力差的程序的情况时的程序。在图9中，与图6中相同的处理被给予相同的附图标记。

如图9中所示，在步骤S520，电子控制装置50将ΔP/Ga的值与通过增加灰的经验值gD到压力差基准值DpA而获得的值，即，增加由残留灰引起的压力差增量的压力差基准值，进行比较。在步骤S530，电子控制装置50将ΔP/Ga的值与通过以同样的方式增加灰的经验值gD到压力差基准值DpB所获得的值进行比较。如上所述，由于每个压力差基准值基于灰的经验值gD而被修正，所以即使不可燃物质残留在DPNR转化器26中，也可适当确保当比较压力差并作出判定时的判定精度。因此，燃料添加方式适当地被切换为间歇燃料添加。在步骤S520和S530中修正压力差基准值的程序构成修正部分。

代替使用灰的经验值gD修正压力差基准值，也可以使用灰的经验值gD对压力差ΔP进行修正。在这种情况下也可获得相同的优点。例如，在步骤S520，使用从压力差ΔP中减去灰的经验值gD而获得的值，即，通过由残留灰引起的压力差增量修正的压力差，计算ΔP/Ga的值。同样在步骤S530中，可以使用从压力差ΔP中减去灰的经验值gD而获得的值计算ΔP/Ga的值。

使用灰的经验值gD对压力差基准值和压力差进行修正也可同样应用到第一和第二实施例中。

(第五实施例)

下面参照图10说明根据本发明第五实施例的内燃机排气净化装置。

随着内燃机进气量的减少，即，随着排气流速的降低，压力差ΔP趋向于变化较大的量。当压力差ΔP变化较大的量时，压力差比较的判定结果趋向于变化。因此，判定结果的可靠性降低。

因此，根据第五实施例，如果进气量Ga大于或等于预定量Gamin，则电子控制装置50如在第一实施例的程序中一样比较ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp。

即，如图10中的一系列处理所示，在第一实施例中说明的步骤S130的处理之前增加判断进气量Ga是否大于或等于预定量Gamin的处理(步骤S610)。因此，如果进气量Ga小于预定量Gamin，即，如果步骤S610的结果为否，则电子控制装置50在不比较ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp的情况下暂时中止烧掉控制处理。

另一方面，如果判定进气量Ga大于或等于预定量Gamin，即，如果步骤S610的结果为是，则电子控制装置50比较ΔP/Ga的值与压力差基准值Dp。

如上所述，在第五实施例中，由于电子控制装置50在进气量Ga大于或等于预定量Gamin时进行压力差的比较，所以可抑制判定结果的可靠性降低。

通过在进气量Ga大于或等于预定量Gamin时检测压力差ΔP可以获得相同的优点。

进气量Ga与预定量Gamin的比较也可同样应用到第二至第四实施例中。

(第六实施例)

下面参照图11说明根据本发明第六实施例的内燃机排气净化装置。

在第六实施例中，电子控制装置50计算在从比较压力差的时间点到经过预定时间期间检测到的压力差的平均值。电子控制装置50使用计算出的平均值作为第一至第五实施例中的压力差ΔP。

图11中所示的一系列处理表示第六实施例中用于计算压力差ΔP的平均值的程序。该程序通过电子控制装置50以预定时间间隔重复执行。

当例程开始时，在步骤S710电子控制装置50判断PM再生控制是否正在执行。步骤S710的处理与图2中所示的步骤S110的处理相同。如果判定PM再生控制没有在执行，即，如果步骤S710的结果为否，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定PM再生控制正在执行，即，如果步骤S710的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S720。在步骤S720，电子控制装置50判断当前PM累积量PMsm是否小于或等于阈值A。如果判定PM累积量PMsm大于阈值A，即，如果步骤S720的结果为否，则电子控制装置50暂时中止例程。

另一方面，如果判定PM累积量PMsm小于或等于阈值A，即，如果步骤S720的结果为是，换句话说，如果是执行上述压力差比较的时间点，则电子控制装置50转到步骤S730。在步骤S730，电子控制装置50计算上次读出的压力差ΔP和当前读出的压力差ΔP的平均值。该平均值被用作压力差ΔP的临时值。

然后电子控制装置50转到步骤S740并且判断PM累积量PMsm是否小于或等于判定值D。判定值D设定为小于阈值A的值。如果判定PM累积量PMsm大于判定值D，则电子控制装置50暂时中止例程。压力差ΔP的平均值通过重复执行该程序而更新，直到PM累积量PMsm变得小于或等于判定值D。

另一方面，如果在步骤S740判定PM累积量PMsm小于或等于判定值D，即，如果步骤S740的结果为是，则电子控制装置50转到步骤S750。在步骤S750，电子控制装置50将当前计算的平均值固定为压力差ΔP并暂时中止例程。

如上所述，在第六实施例中，电子控制装置50计算从当判定PM累积量PMsm小于或等于阈值A时到当判定PM累积量PMsm小于或等于判定值D时检测到的压力差的平均值，即，从进行压力差比较的时间点到经过预定时间的平均值。因此，可以抑制压力差的变化影响压力差的比较判定。

在第六实施例中，电子控制装置50更新压力差的平均值，直到PM累积量PMsm变得小于或等于判定值D。然而，电子控制装置50可以从进行压力差比较的时间点到经过预定的时间更新压力差的平均值。

代替在步骤S730的处理中计算平均值，可以对检测到的压力差进行平滑处理以计算压力差的平滑值。在这种情况下也可获得相同的优点。

(第七实施例)

下面参照图12说明根据本发明第七实施例的内燃机排气净化装置。

第七实施例与第一实施例的不同之处在于，代替第一实施例中如NO_X催化转化器25和DPNR转化器26的两个转化器，排气净化装置配备有如图12所示的DPNR转化器126。与第一实施例相同，通过第一气体温度传感器28检测输入气体温度thci，即流入DPNR转化器126的排气的温度。通过第二气体温度传感器29检测输出气体温度thco，即通过DPNR转化器126后的排气的温度。压力差传感器30检测DPNR转化器126的上游部分和DPNR转化器126的下游部分之间的压力差ΔP。

对于这种结构，当燃料保持添加到DPNR转化器126时，燃料在DPNR转化器126的上游部分持续燃烧。因而，高温排气被连续地送到DPNR转化器126的下游部分。因此，DPNR转化器126的温度可能朝下游部分增加。因而，颗粒物质趋向于残留在DPNR转化器126的下游部分。当燃料被连续地添加时，DPNR转化器126的下游部分的温度趋向于保持为低。因此，颗粒物质很容易收集在DPNR转化器126的前端部。结果，可能发生阻塞。

另一方面，当间歇地添加燃料到排气中时，高温排气被防止连续地送到DPNR转化器126的下游部分。这抑止了DPNR转化器126的温度分布不均匀。因此，部分地残留在DPNR转化器126中的颗粒物质的量减少并且收集在DPNR转化器126的前端部的颗粒物质的量也适当减少。

因此，在第七实施例中也执行如在第一实施例中说明的烧掉控制处理。因而第七实施例具有与第一实施例相同的优点。

同样，根据第七实施例的排气净化装置也可以以与第二至第六实施例相同的方式实施，以获得与各实施例对应的优点。

上述实施例可以如下进行修改。

如上所述，随着内燃机进气量的减少，在各实施例中压力差的比较判定中获得的的判定结果趋向于变化。因此，结果的可靠性降低。因而，如图13所示，各实施例中的压力差基准值可以随着进气量的减少而设定为较大的值。在这种情况下，随着进气量的减少，执行间歇燃料添加的可能性变小。这适当防止了燃料添加方式由于在压力差比较中作出错误的判定而被切换为间歇燃料添加。

代替通过空气流量计16检测进气量Ga，排气的流速可以基于内燃机10的工作状况如发动机转速NE和燃料喷射量而计算出。计算出的排气流速可以用于代替进气量Ga。

NO_X催化转化器25可以是其他催化转化器，或者DPNR转化器26、126可以是仅具有捕集颗粒物质功能的过滤器。在这些情况下，本发明可以以同样的方式应用。

Claims (15)

1. 一种用于内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置包括：

设置在所述内燃机的排气通道中的排气净化机构，其中所述排气净化机构捕集排气中的颗粒物质；

用于向通过所述排气净化机构的排气添加燃料的燃料添加装置；

检测所述排气净化机构的上游部分与下游部分之间的压力差的检测部分；

其特征在于还包括：

比较部分，其中，在所述燃料添加装置向排气添加燃料的同时，所述比较部分比较在预定时间点通过所述检测部分检测到的所述压力差与已对应于所述预定时间点设定的压力差基准值；以及

设定部分，其中，当所述比较部分判定所述压力差超过所述压力差基准值时，所述设定部分将所述燃料添加装置的燃料添加方式设定为间歇燃料添加，

其中，所述预定时间点包括当所述排气净化机构中颗粒物质的估计累积量变为等于或小于阈值的时间点。

2. 根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，所述预定时间点为第一时间点，并且所述压力差基准值为第一压力差基准值，并且其中，在所述设定部分将所述燃料添加方式设定为所述间歇燃料添加后，所述比较部分比较在与所述第一时间点不同的第二时间点通过所述检测部分检测到的压力差与已对应于所述第二时间点设定的第二压力差基准值。

3. 根据权利要求2所述的排气净化装置，其特征在于，当在所述第二时间点检测到的压力差变得等于或小于所述第二压力差基准值时，所述设定部分结束所述间歇燃料添加。

4. 根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，当在将所述燃料添加方式设定为所述间歇燃料添加后所述排气净化机构中颗粒物质的估计累积量变为零时，所述设定部分结束所述间歇燃料添加。

5. 根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，在将所述燃料添加方式设定为所述间歇燃料添加后，所述设定部分将所述间歇燃料添加的燃料添加设定为被执行预定次数。

6. 根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于还包括估计部分和修正部分，其中所述估计部分基于当所述间歇燃料添加结束时检测到的压力差估计所述排气净化机构中不可燃物质的量，并且其中所述修正部分基于通过所述估计部分估计的所述不可燃物质的量修正通过所述检测部分检测到的压力差。

7. 根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于还包括估计部分和修正部分，其中所述估计部分基于当所述间歇燃料添加结束时检测到的压力差估计所述排气净化机构中不可燃物质的量，并且其中所述修正部分基于通过所述估计部分估计的所述不可燃物质的量修正所述压力差基准值。

8. 根据权利要求6或7所述的排气净化装置，其特征在于，所述估计部分基于当在前的间歇燃料添加结束时检测到的压力差和当前的间歇燃料添加结束时的压力差估计所述不可燃物质的量。

9. 根据权利要求1至7中任一项所述的排气净化装置，其特征在于，当所述内燃机的进气量等于或大于预定量时，所述比较部分比较所述压力差与所述压力差基准值。

10. 根据权利要求1至7中任一项所述的排气净化装置，其特征在于，当所述内燃机的进气量等于或大于预定量时，所述检测部分检测所述排气净化机构的上游部分与下游部分之间的压力差。

11. 根据权利要求1至7中任一项所述的排气净化装置，其特征在于，所述压力差基准值随着所述内燃机的进气量的减少而增大。

12. 根据权利要求1至7中任一项所述的排气净化装置，其特征在于，所述压力差包括在从所述时间点到经过预定时间的期间检测到的压力差的平均值。

13. 根据权利要求1至7中任一项所述的排气净化装置，其特征在于，所述压力差包括通过使在从所述时间点到经过预定时间的期间检测到的压力差经平滑处理而获得的值。

14. 根据权利要求1至7中任一项所述的排气净化装置，其特征在于，所述排气净化机构包括排气中的颗粒物质从中通过的排气净化催化剂和设置在所述排气净化催化剂的下游并捕集所述颗粒物质的排气净化部件，并且其中所述检测部分检测所述排气净化部件的上游部分与下游部分之间的压力差。

15. 一种用于净化内燃机的排气的方法，其特征在于包括：

通过设置在所述内燃机的排气通道中的排气净化机构捕集排气中的颗粒物质；

向通过所述排气净化机构的排气添加燃料；

检测所述排气净化机构的上游部分与下游部分之间的压力差；

其特征在于还包括：

在进行燃料添加的同时，比较在预定时间点检测到的压力差与已对应于所述预定时间点设定的压力差基准值；以及

当判定所述压力差超过所述压力差基准值时，将燃料添加方式设定为间歇燃料添加，

其中，所述预定时间点包括当所述排气净化机构中颗粒物质的估计累积量变为等于或小于阈值的时间点。

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