CN100526619C - 内燃机用的排气控制系统及用于恢复其过滤器的方法 - Google Patents

Abstract

在内燃机(1)的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下，当沉积在过滤器(20)中的颗粒物的量变得等于或大于预定量时(S0)，执行过滤器强制恢复(S106)。在内燃机(1)的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，当内燃机(1)的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域预定时间(T0)或更长的时间时，执行过滤器强制恢复(S110)。

Description

内燃机用的排气控制系统及用于恢复其过滤器的方法

发明领域

本发明涉及一种内燃机用的排气控制系统以及用于恢复其过滤器的方法。

背景技术

从内燃机排出的废气包含主要包括碳的颗粒物。在内燃机的排气系统中设置用来捕获颗粒物的颗粒过滤器(以下被称为“过滤器”)，用以防止颗粒物被排到大气中，这种技术是已知的。

在这种过滤器中，当捕获的颗粒物的量增加时，由于颗粒物阻塞，引起排气压力增大，从而导致发动机性能降低。因此，位于过滤器上游侧的排气温度增加，捕获的颗粒物被氧化并去除，从而恢复了过滤器的排气控制性能(该过程以下将被称为“过滤器强制恢复”)。

已知在由内燃机转速及转矩决定的发动机运行状态的整个范围内包括过滤器强制恢复区域和过滤器连续恢复区域。过滤器强制恢复区域为这样一种运行状态范围，其中排气温度相对较低，且如果未执行过滤器强制恢复，则沉积在过滤器中的颗粒物的量增加。过滤器连续恢复区域为这样一种运行状态范围，其中排气温度相对较高，且即使未执行过滤器强制恢复，沉积在过滤器中的颗粒物的量也减小。

日本专利公开公告No.2003-155919公开了一项技术，在该技术中，在内燃机的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下，过滤器内被捕获的颗粒物的量聚积。在内燃机的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，捕获的颗粒物量的聚积停止，且当捕获的颗粒物的聚积量变为等于或大于预定量时，执行过滤器强制恢复。

在内燃机的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，即使不执行过滤器强制恢复，聚积在过滤器中的颗粒物的量也趋于降低。但是，当花费较长的时间氧化颗粒物时，颗粒物会长时间保留在过滤器中而不被氧化。因此，在氧化颗粒物后会形成相对大量的灰结块，且结块的灰可能会沉积而不能从过滤器中去除。而且，颗粒物的氧化可能变得并不充分。

发明内容

本发明的目的是提供一种内燃机用的排气控制系统以及恢复其过滤器的方法，其能够减小颗粒物长时间保留在过滤器中的可能性；以及因此在内燃机的运行状态属于沉积在过滤器中的颗粒物自然减小的过滤器连续恢复区域的情况下颗粒物的氧化变得不充分或是结块的灰沉积的可能性。

为了实现上述目的，本发明最重要的特点是：在内燃机的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域预定时间段或更长的时间段的情况下，执行过滤器强制恢复。

本发明的第一方面涉及一种内燃机用的排气控制系统，该排气控制系统包括：用来捕获从内燃机排出的气体中的颗粒物的过滤器，该过滤器被设置在内燃机用的排气通道中，且由内燃机的转速和转矩决定的整个范围的发动机运行状态包括：第一运行状态范围，在该范围内，从内燃机排出的气体温度较低，且由所述过滤器捕获的颗粒物未被氧化，而且如果未执行恢复过程，则沉积在所述过滤器中的颗粒物的量增加；以及第二运行状态范围，在该范围内，从内燃机排出的气体温度较高，且由所述过滤器捕获的颗粒物被氧化，而且即使未执行恢复过程，沉积在所述过滤器中的颗粒物的量也会减小。该排气控制系统包括：过滤器强制恢复装置，其用来执行恢复过程，从而恢复所述过滤器的捕获能力，其中该恢复过程通过强制地氧化颗粒物而去除由过滤器捕获的颗粒物；以及沉积量检测装置，其用来检测由过滤器捕获并沉积在过滤器中的颗粒物的量。

在本发明的第一方面中，在内燃机的运行状态属于第一运行状态范围的情况下，当沉积在过滤器中且由沉积量检测装置所检测到的颗粒物的量等于或大于预定量时，过滤器强制恢复装置可以执行恢复过程；且在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，当在内燃机的运行状态持续属于第二运行状态范围期间的持续属于时间段变为等于或大于一预定时间段时，过滤器强制恢复装置可以执行恢复过程。采用这样的设置，可以减小：颗粒物在内燃机的运行状态开始属于第二运行状态范围之后可能会持续保留在过滤器中的可能性；以及颗粒物的氧化可能会变得不充分、或是可能会沉积结块灰的可能性。

在涉及本发明第一方面的方面中，预定时间段可以基于沉积在过滤器中的颗粒物的量而决定，颗粒物的量由在内燃机的运行状态开始属于第二运行状态范围时的沉积量检测装置来检测。

即使在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，如上所述，当由过滤器捕获的颗粒物长时间持续保留在过滤器中时，颗粒物的氧化可能会变得不充分，或者可能会沉积结块灰。在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，当内燃机的运行状态开始属于第二运行状态范围时，直到情况出现为止的持续属于时间段基于沉积在过滤器中的颗粒物的量改变。更具体地说，由于当内燃机的运行状态开始属于第二运行状态范围时，沉积在过滤器中的颗粒物的量变得较多，因此直到颗粒物的氧化为止的时间段变得并不充分，或是直到结块灰沉积为止的时间段变得较短。

从而，在涉及本发明第一方面的方面中，当内燃机的运行状态开始属于第二运行状态范围时，沉积量检测装置检测沉积在过滤器中的颗粒物的量，并且当已经过持续属于时间段时，过滤器强制恢复装置执行恢复过程，其中，从内燃机的运行状态开始属于第二运行状态范围起，该持续属于时间段与沉积颗粒物的量相对应。

在根据本发明的过滤器强制恢复装置执行恢复过程的例子中，进入内燃机的空气量减小，且排气温度增大，从而氧化并去除了沉积在过滤器中的颗粒物。在这个例子中，由于在恢复过程期间，进入内燃机的空气量减小，因此车辆的驾驶性能可能会受到影响。

根据本发明，在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，恢复过程能够在最佳时间执行。结果，可以降低：过滤器强制恢复不必要地提前执行的可能性；和因此进入内燃机的空气量减小增大次数的可能性；以及车辆的驾驶性能受到影响的可能性。类似地，可以降低恢复过程执行时间被延迟的可能性；以及因此部分颗粒物的氧化变得不充分、或是结块灰沉积的可能性。

在本发明的第一方面中，在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，当前一恢复过程之后的内燃机的运行状态属于第二运行状态期间的累积时间段完成时，过滤器强制恢复装置可执行恢复过程。

采用这样的设置，即使在内燃机的运行状态由于改变而交替属于第一运行状态范围和第二运行状态范围的情况下，当在内燃机的运行状态属于第二运行状态期间的累积时间段变得等于或大于预定时间段时，执行恢复过程。因此，可以降低：颗粒物长时间保留在过滤器中的可能性以及颗粒物的氧化变得不充分、或是结块灰沉积的可能性。

本发明的第二方面涉及一种用来恢复内燃机用的排气控制系统的过滤器的方法，该排气控制系统包括：过滤器，用来捕获从内燃机排出的气体的颗粒物，该过滤器被设置在内燃机用的排气通道中；过滤器强制恢复装置，用来执行恢复过程，以便于恢复所述过滤器的捕获能力，其中该恢复过程通过强制地氧化颗粒物而去除被过滤器捕获的颗粒物；以及沉积量检测装置，用来检测由过滤器捕获并沉积在过滤器中的颗粒物的量，且在内燃机中，由内燃机的转速和转矩决定的整个范围的发动机运行状态包括：第一运行状态范围，在该范围内，从内燃机排出的气体温度较低，且由所述过滤器捕获的颗粒物未被氧化，而且如果恢复过程未被执行，则沉积在所述过滤器中的颗粒物的量增加；以及第二运行状态范围，在该范围内，从内燃机排出的气体温度较高，且由所述过滤器捕获的颗粒物被氧化，而且即使未执行恢复过程，沉积在所述过滤器中的颗粒物的量也会减小。该用于恢复过滤器的方法包括以下步骤：在内燃机的运行状态属于第一运行状态范围的情况下，通过使用所述沉积量检测装置检测沉积在所述过滤器中的颗粒物的量；以及在内燃机的运行状态属于第一运行状态范围内的情况下，当沉积在所述过滤器中的颗粒物的检测量变为等于或大于一预定量时，通过使用所述过滤器恢复装置而执行恢复过程。

在本发明的第二方面中，该用于恢复过滤器的方法还包括：在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，当在内燃机的运行状态持续属于第二运行状态范围期间的持续属于时间段变为等于或大于一预定时间段时，通过使用所述过滤器强制恢复装置而执行恢复过程的步骤。

在涉及本发明的第二方面的方面中，该用于恢复过滤器的方法还包括：在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，当前一恢复过程之后的内燃机的运行状态属于第二运行状态范围期间的累积时间段完成时，执行恢复过程的步骤。

在本发明的第一和第二方面中，可以降低颗粒物长时间保留在过滤器中的可能性以及因此颗粒物的氧化变得不充分的可能性，或是颗粒物被氧化之后形成相对较大的结块灰以及因此变得难以从过滤器中去除结块灰的可能性。

用来实现本发明目的的装置可以以尽可能多的组合方式使用。

附图说明

图1为显示内燃机以及根据本发明的排气控制系统的示意图；

图2为显示根据第一实施例的过滤器强制恢复区域与过滤器连续恢复区域之间关系的曲线图；

图3为显示根据第一实施例的过滤器强制恢复程序的流程图；

图4为显示根据第二实施例的过滤器强制恢复程序的流程图。

具体实施方式

以下将参考相应附图说明本发明的示例实施例。

图1为显示内燃机以及根据本发明的排气控制系统的示意图。图1中所示的内燃机为包括四个气缸2的多缸柴油发动机。

内燃机1包括喷油阀3，每个注油阀3将燃油直接喷入到每个气缸2的燃烧室中。每个喷油阀3都与聚积燃油压力的压力聚积腔室(共用导轨)4相连，使得燃油压力变为与预定压力相等。共用导轨4通过燃油供应管5而与燃油泵6相连通。内燃机1包括曲轴位置传感器11，用来检测作为内燃机1的输出轴的曲轴(未示出)的转角。

而且，内燃机1和进气支管8相连。进气支管8的上游部分与进气通道9相连。进气通道9包括进气节气门10，该进气节气门10控制穿过进气通道9并流入内燃机1的进气量。而且，还在进气通道9的上游设置了涡轮增压器15的压缩机外壳15a以及中间冷却器16。中间冷却器16冷却由于压缩机外壳15a内的压缩而引起温度增加的进入空气。而且，还在进气通道9的上游设置了空气流量计37。该空气流量计37输出对应于流入进气通道9中的进气量的电信号。

同时，排气支管18与内燃机1相连。排气支管18与涡轮增压器15的涡轮外壳15b相连。该涡轮外壳15b与排气通道19相连。在下游部分，消声器(未示出)与排气通道19相连。

在排气通道19中设置了捕获从排出气体(例如煤烟)中的颗粒物的过滤器20。

对于过滤器20，可以采用例如：捕获含在排出气体中的颗粒物的壁流式过滤器，其由多孔的基底材料(porous base material)制成；诸如铂(Pt)的氧化催化剂支撑在其中的过滤器；氧化催化剂支撑在其中的过滤器；以及诸如钾(K)和铯(Cs)的氮氧化物(NOx)吸附剂支撑在其中的过滤器。

安装并构造有用于内燃机1的电控单元(以下称为ECU)35。该ECU 35根据运行条件和驾驶员的要求来控制内燃机1的运行状态等。

ECU 35通过电线而与曲轴位置传感器11、空气流量计37以及油门位置传感器33相连接，并从而接收到它们的输出信号。油门位置传感器33输出对应于油门开度的信号，该油门开度与驾驶员所执行的油门踏板32的操作相关联。

因此，ECU 35能够检测到基于油门位置传感器33的输出信号的内燃机1的转矩。类似地，ECU 35能够检测到基于曲轴位置传感器11的输出信号的内燃机1的转速。而且，ECU 35通过电线而与喷油阀3、控制进气量的进气节气门10等相连接，这样ECU 35控制喷油阀3、进气节气门10等。

而且，ECU 35包括CPU、ROM、RAM等。ROM储存程序及图谱(map)，其中该图谱储存用于执行内燃机1的各种控制的数据。储存在ECU的ROM中的程序的例子包括如下文所述的本实施例中的过滤器强制恢复程序。

以下将说明传统过滤器20中的过滤器强制恢复。在过滤器20中，当捕获的颗粒物的量增加时，由于过滤器20的阻塞，因而排出气体的压力可能会增大，而且发动机性能会降低。

因此，例如当沉积在过滤器20中的颗粒物的量增加时，进气节气门10的开度根据ECU 35的命令而减小，且位于过滤器20的上游侧的排气温度增加，从而过滤器捕获的颗粒物被氧化并去除。这样，过滤器20的排气控制性能通过该过滤器强制恢复而被复原。在这种情况下，过滤器恢复装置被构造为包括ECU 35以及进气节气门10。

在本实施例中，过滤器强制恢复根据上述方法而执行。但是，执行过滤器强制恢复的方法并不局限于上述方法。例如，当执行过滤器强制恢复时，供油装置(未示出)可将燃油作为还原剂供给到过滤器20或设置在过滤器20的上游侧的氧化催化剂(未示出)中，从而氧化并去除沉积在过滤器20中的颗粒物。在这种情况下，过滤器恢复装置被构造为包括ECU 35以及燃油供给装置。

在这种情况下，燃油供给装置可以是例如喷油阀(未示出)，其被设置在排气通道19中，并且把燃油直接喷入排出气体中。而且，供油装置可以是喷油阀3，在内燃机的膨胀冲程和排气冲程期间，该喷油阀3执行所谓的辅助喷油(sub-injection)。

已知在内燃机的运行状态所属的整个发动机的运行状态范围内，包括过滤器强制恢复区域和过滤器连续恢复区域。过滤器强制恢复区域为这样的运行状态范围，其中排气温度相对较低，而且如果过滤器强制恢复不运行，则沉积在过滤器中的颗粒物的量增加。过滤器连续恢复区域为这样的运行状态范围，其中排气温度相对较高，且即使过滤器强制恢复不运行，沉积在过滤器中的颗粒物的量也减小。图2示出了过滤器强制恢复区域与过滤器连续恢复区域之间的关系。在本实施例中，过滤器强制恢复区域可被当作第一运行状态范围，过滤器连续恢复区域可被当作第二运行状态范围。

如图2中所示，过滤器强制恢复区域为负载相对较低、且排气温度相对较低的运行状态范围。因此，在过滤器强制恢复区域内，在大多数情况下，被过滤器20捕获的颗粒物的量大于在过滤器20内被氧化的颗粒物的量。从而，当内燃机的运行状态持续属于过滤器强制恢复区域时，沉积在过滤器20内的颗粒物的量逐渐地增加。

过滤器连续恢复区域为负载相对较高、且排气温度较高的运行状态范围。因此，在过滤器连续恢复区域内，在大多数情况下，在过滤器20内被氧化的颗粒物的量大于被过滤器20捕获的颗粒物的量。从而，当内燃机的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域时，沉积在过滤器20内的颗粒物的量逐渐地减小。在过滤器强制恢复区域的高负载运行状态范围内，沉积在过滤器20中的颗粒物的量高速减小。同时，在过滤器强制恢复区域中的低负载运行状态范围内，沉积在过滤器20内的颗粒物的量低速减小。

上述每个运行状态范围内的趋向为通常的趋向。因此，例如，由于过滤器20的热容量而造成过滤器20的温度增加延迟、或是其它原因，在紧随内燃机的运行状态开始属于过滤器连续恢复区域之后的某段期间，被过滤器20捕获的颗粒物的量不会减小。

在传统的过滤器强制恢复中，在内燃机1属于过滤器强制恢复区域的运行状态的情况下，由过滤器20所捕获的颗粒物的量聚积，而且当捕获的颗粒物的聚积量变为等于或大于一预定量时，执行过滤器强制恢复。在内燃机的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，由过滤器20捕获的颗粒物的量的聚积停止。执行这样的控制是因为认为：即使在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下不执行过滤器强制恢复，沉积在过滤器20内的颗粒物也会减小。

但是，即使在过滤器连续恢复区域中，在排气温度相对较低的范围内，可能会花费较长的时间氧化沉积在过滤器中的颗粒物。在这种情况下，由于沉积的颗粒物长时间保留在过滤器20中而不被氧化，因此颗粒物的氧化可能变得不充分，或是结块灰可能会沉积。

在本实施例中，在内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下，由过滤器20所捕获的颗粒物的量聚积，而且当捕获的颗粒物的聚积量变为等于或大于预定量时，执行过滤器强制恢复。而且，在内燃机1的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域预定时间段或更长的时间段的情况下，执行过滤器强制恢复。

图3显示了根据本实施例的过滤器强制恢复程序。该程序为储存在ECU 35的ROM中的程序。在内燃机1运行时，该程序以预定的时间间隔运行。

当运行该程序时，首先，在步骤S101中检测内燃机1的运行状态。更具体地说，ECU 35读取油门位置传感器33的输出信号、以及曲轴位置传感器11的输出信号，从而检测出内燃机1的转矩和转速。

接下来，在步骤S102中，确定内燃机1的运行状态是否处于过滤器强制恢复区域内。在内燃机1的运行状态处于过滤器强制恢复区域内的情况下，程序前进到步骤S103。将变量R设定为0。变量R表示内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域，或是过滤器连续恢复区域。当内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域时，将该变量R设置为0。当内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域时，将该变量R设置为1。

尽管在图3中未示出，但是在过滤器强制恢复程序中，当在步骤S102中确定内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域时，开始或继续计算进气量，以便于估算沉积在过滤器20中的颗粒物的量(所捕获的颗粒物的聚积量)。当在步骤S102中确定内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域时，停止进气量的累积。由于在传统的例子中也执行该过程，因此在图3中省略了对该过程的说明。

接下来，程序前进到步骤S104，并估算沉积在过滤器20中的颗粒物的量(所捕获的颗粒物的聚积量)。更具体地说，由于先前的过滤器强制恢复已完成，因而进行计算，以获得在内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域期间的时间段内累积的进气量。从而，估算出沉积的颗粒物的量。也就是说，由于ECU 35读取空气流量计37的输出信号，因此检测到目前的进气量。由于进气量在ECU 35中累积，因而获得了累积的进气量。对应于累积进气量的沉积颗粒物的量是从储存累积进气量和颗粒物量之间关系的图谱中读出的。该图谱提前通过若干实验而制出。从而，估算出沉积颗粒物的量。在本实施例中，沉积量检测装置被构造为包括ECU 35和空气流量计37。

本发明不限于上述估算沉积在过滤器20中的颗粒物的量的方法。例如，沉积颗粒物的量可基于累积的喷油量、车辆行驶距离等估算出，代替累积的进气量。而且，可以在排气系统中的过滤器20的上游侧和下游侧设置若干排气压力传感器(未示出)。沉积在过滤器20中的颗粒物的量可以基于由这两个排气压力传感器所检测到的排气压力之间的差来估算。

而后，在步骤S105中，确定在步骤S104中估算出的沉积颗粒物的量是否等于或大于S0。S0为沉积在过滤器20中的颗粒物的量，该量提前通过若干实验而得到。如果沉积在过滤器20中的颗粒物的量等于或大于S0，则确定排气压力由于过滤器的阻塞而可能会增大、且发动机性能可能会降低。当在步骤S105中确定沉积颗粒物的量等于或大于S0时，程序前进到步骤S106。在步骤S106中，执行过滤器强制恢复。而后，程序结束。

接下来，当在步骤S102中确定内燃机1的运行状态不属于过滤器强制恢复区域时，则可以确定内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域。因此，程序前进到步骤S107。在步骤S107中，确定变量R的值是否为0。当确定变量R的值为0时，则确定执行前一程序时内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域。因此程序前进到步骤S112，并且将变量R设定为1。而后，程序前进到步骤S113，将过滤器连续恢复区域属于时间段t设定为0，从而重设计时器。过滤器连续恢复区域属于时间段t表示内燃机1的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域的时间段。而后，在步骤S114中，计时器开始计时。也就是说，对过滤器连续恢复区域的时间段t的计时开始。

之后，程序前进到步骤S115，并且将变量PM设定为0。该变量PM在从内燃机1的运行状态开始属于过滤器连续恢复区域直到执行过滤器强制恢复的时间段中被设定为0。当内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域、且已经执行了过滤器强制恢复时，变量PM被设定为1。在步骤S115中的过程执行后，程序结束。

在步骤S107中，当确定变量R的值为1时，则可以确定前一程序执行时内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域。因此，程序前进到步骤S108。在步骤S108中，确定变量PM的值是否为0。当确定PM的值为1时，则可以确定在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域时，过滤器强制恢复已经执行过一次。因此，程序结束。也就是说，在内燃机1的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域的情况下，如果过滤器强制恢复被执行过一次，则沉积在过滤器20中的颗粒物被强制地氧化并去除。在这种情况下，即使之后内燃机1的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域，颗粒物也不会在过滤器20中沉积。因此，可以认为，在内燃机1的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域的情况下，执行一次滤器强制恢复是足够的。

同时，在步骤S108中，当确定变量PM的值为0时，则确定从内燃机1的运行状态开始属于过滤器连续恢复区域起，还没有执行过过滤器强制恢复。在这种情况下，程序前进到步骤S109。

在步骤S109中，确定过滤器连续恢复区域属于时间段是否等于或大于T0。T0为提前通过若干实验而得到的时间段。如果即使在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，颗粒物也在过滤器20中持续保留T0或更长的时间段，则颗粒物的氧化可能变得不充分，或是结块灰可能沉积。当确定过滤器连续恢复区域属于时间段t等于或大于T0时，则确定需要执行过滤器强制恢复。因此，程序前进到步骤S110，并且在步骤S110中执行过滤器强制恢复。这样，即使在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，沉积在过滤器20中的颗粒物也会被强制地氧化并去除。

在步骤S110中的过程完成之后，在步骤S111中将变量PM设定为1，而后程序结束。当确定过滤器连续恢复区域属于时间段t小于T0时，即使内燃机1的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域，也可以确定颗粒物的氧化变得不充分，或是结块灰沉积的可能性很小。因此，程序结束。

如上所述，在本实施例中，在内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下，进气量累积，并且基于累积的进气量而估算出沉积在过滤器20中的颗粒物的量。当颗粒物的聚积量等于或大于S0时，执行过滤器强制恢复。在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，由于沉积在过滤器20中的颗粒物的量减小，因而基本上停止累积进气量。但是，当内燃机1的运行状态持续属于过滤器连续恢复区域T0或更长的时间段时，执行过滤器强制恢复。从而，可以降低颗粒物长时间残留在过滤器20中而未被氧化且因此颗粒物的氧化变得不充分或是结块灰沉积的可能性。

在本实施例中，在步骤S109中采用的T0为通过若干实验而提前得到的常数值。但是，T0的值可以根据前一程序期间执行步骤104时所估算出的沉积的颗粒量而改变。这是因为：在颗粒物持续保留在过滤器20中的情况下，当内燃机1的运行状态开始属于过滤器连续恢复区域时，直到颗粒物的氧化变得不充分、或是结块灰沉积为止的时间段基于沉积在过滤器20中的颗粒物的量而改变。

更具体地说，制出图谱，用来确定当内燃机1的运行状态开始属于过滤器连续恢复区域时沉积在过滤器20中的颗粒物的量与T0的值之间的关系。在步骤S109中，从图谱中读出对应于在前一程序的过程中执行步骤104时所估算出的沉积的颗粒物的量的T0值，并且将T0值与过滤器连续恢复区域属于时间段t进行比较。从而，当内燃机1的运行状态开始属于过滤器连续恢复区域时，可以在经过更准确地对应于沉积在过滤器20中的颗粒物的量的时间段后而执行过滤器强制恢复。

结果，可以降低：过滤器强制恢复不必要地提前执行的可能性；和因此进气节气门10的开度可能会减小增加次数的可能性；以及车辆驾驶性能受到影响的可能性，或者是过滤器强制恢复执行的时间被延迟、以及因此部分颗粒物的氧化变得不充分或结块灰沉积的可能性。

接下来，将说明本发明的第二实施例。由于该实施例中内燃机1的硬件构造与第一实施例中硬件构造相同，因此省略了对它们的说明。

在第二实施例中，在内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下，估算出沉积在过滤器20中的颗粒物的量，而且类似于第一实施例，当沉积颗粒物的量变得大于预定量时，执行过滤器强制恢复。同时，在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，当在前一过滤器强制恢复完成后内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域期间的累积时间段变得等于或大于预定时间段时，执行过滤器强制恢复。以下将说明该控制。

图4显示了根据第二实施例的过滤器强制恢复程序。该程序为储存在ECU 35的ROM中的程序。在内燃机1运行的同时，该程序以预定的时间间隔执行。

当该程序执行时，类似于根据上述的第一实施例的控制，在步骤S201中，检测出内燃机1的运行状态。在步骤S202中，确定内燃机1的运行状态是否属于过滤器强制恢复区域。当确定内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域时，程序前进到步骤S203。在步骤S203中，当计时继续时，停止计时。如以下将说明的，执行计时，以便于对在该程序中在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域期间的累积时间段进行计时。因此，当内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域时，停止计时。

尽管在图4中未示出，但是在过滤器强制恢复程序中，当在步骤S202中确定内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域时，则进气量的累积开始或继续。当在步骤S202中确定内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域时，则停止进气量的累积。由于即使在传统例子中也执行这些过程，因此在图4中省略了这些过程的说明。

接下来，在步骤S204至S207中，执行与第一实施例中S103至S106的相同的过程。由于已经详细描述了这些过程，因此此处省略了它们的说明。过滤器强制恢复在步骤S207中执行之后，程序前进到步骤S208。在步骤S208中，将过滤器连续恢复区域属于时间段t设定为0，并且重设时间计数。也就是说，在本实施例中，由于在过滤器强制恢复执行之后，对在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域期间的累积时间段进行计时，因此当执行过滤器强制恢复时，重设时间计数。在步骤S208的过程完成后，程序结束。类似于第一实施例中的步骤S105，当在步骤S206中确定沉积的颗粒物的量小于S0时，程序结束。

当在步骤S202中确定内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域时，程序前进到步骤S209。在步骤S209中，确定变量R是否为0。该变量R与第一实施例中的步骤S107中所使用的变量R相同。当确定变量R为0时，程序前进到步骤S210。在步骤S210中，计时开始或重新开始。也就是说，当在步骤S209中确定变量R为0时，认为：前一程序执行时内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域，且内燃机1的运行状态在从前一程序完成起到目前程序开始期间的时间段开始属于过滤器连续恢复区域。因此，在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域期间的累积时间段开始计时或是重新开始计时。

接下来，在步骤S211中，将变量R设定为1。这样，变量R的值表示内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域。而后，程序前进到步骤S212。在步骤S212中，确定过滤器连续恢复区域属于时间段t是否等于或大于T1。T1为通过若干实验而提前得到的时间段。如果在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域期间的累积时间段为T1或大于T1，则颗粒物的氧化可能变得不充分或是结块灰可能会沉积。

因此，当在步骤S212中确定过滤器连续恢复区域属于时间段t等于或大于T1时，确定：如果不执行过滤器强制恢复，则沉积在过滤器20中的颗粒物的氧化可能变得不充分，或者结块灰可能会沉积。因此，程序前进到步骤S213，并且在步骤S213中执行过滤器强制恢复。

在步骤S213中的过程完成后，将过滤器连续恢复区域属于时间段t设定为0，且类似于步骤S208，在步骤S214中重设计时器。而后，程序结束。当在步骤S212中确定过滤器连续恢复区域属于时间周期t小于T1时，则确定不需要执行过滤器强制恢复。因此，程序结束。

当在步骤S209中确定变量R的值为1时，则确定前一程序执行时，内燃机1的运行状态已经属于过滤器连续恢复区域。因此，跳过开始计时的过程以及将变量R设定为1的过程，且程序前进到步骤S212。

如上所述，在本实施例中，在内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下，进气量累积，并且基于累积的进气量来估算出沉积在过滤器20中的颗粒物的量。当沉积的颗粒物的量等于或大于S0时，执行过滤器强制恢复。在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，由于沉积在过滤器20中的颗粒物的量减小，因而进气量的累积基本上停止。但是，在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域期间的累积时间段等于或大于T1，执行过滤器强制恢复。这样，可以降低颗粒物长时间保留在过滤器20中而未被氧化、且因此颗粒物的氧化变得不充分或是结块灰沉积的可能性。

在本实施例中，在步骤S212中所采用的T1为通过若干实验而提前得到的常数值。但是，T1的值可根据前一程序期间执行步骤205时所估算出的沉积的颗粒量而改变，原因与第一实施例中所述的原因相同。

在上述的第一实施例和第二实施例中，在内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下，过滤器强制恢复执行的时间不同于在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下过滤器强制恢复执行的时间。但是，在内燃机1的运行状态属于过滤器被动恢复区域的情况下，过滤器强制恢复的运行与在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下的过滤器强制恢复的运行相同。也就是说，在这两种情况下，当通过减小进气节气门10的开度而增加排气温度、从而使得沉积在过滤器20中的颗粒物被氧化并去除时，排气温度被设定为相同的值，而且排气温度在相同的时间段期间增大。

但是，在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下，即使过滤器强制恢复不执行，也会减小沉积在过滤器20中的颗粒物的量。因此，当在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下执行过滤器强制恢复时，与当在内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下执行过滤器强制恢复时相比，排气温度可以设定为较低值。类似地，当在内燃机1的运行状态属于过滤器连续恢复区域的情况下执行过滤器强制恢复时，与当在内燃机1的运行状态属于过滤器强制恢复区域的情况下执行过滤器强制恢复时相比，排气温度在较短的时间段内增大。从而，还可以降低由过滤器强制恢复中的进气节气门10的开度减小而影响车辆驾驶性能的可能性。

在上述的第一实施例和第二实施例中，内燃机1的整个范围的运行状态被分为两个运行状态范围，这两个运行状态范围是颗粒物强制去除区域和过滤器连续恢复区域。但是，本发明不限于这种情况。例如，在内燃机1的整个范围的运行状态被分为三个或三个以上的运行状态范围的情况下，本发明能够适用于与过滤器强制恢复区域和过滤器连续恢复区域相对应的两个运行状态范围。

此外，在第一实施例和第二实施例中，本发明适用于柴油发动机。但是本发明能够适用于汽油发动机。

Claims (5)

1.一种用于内燃机的排气控制系统，包括用来捕获从内燃机排出的排气中的颗粒物的过滤器，该过滤器被设在用于内燃机的排气通道中，且在内燃机中，由内燃机的转速和转矩决定的发动机运行状态的整个范围包括：第一运行状态范围，在该范围内从内燃机排出的气体温度较低，且被所述过滤器捕获的颗粒物未被氧化，而且如果未执行恢复过程，则沉积在所述过滤器中的颗粒物的量将会增加；以及第二运行状态范围，在该范围内从内燃机排出的气体温度较高，且被所述过滤器捕获的颗粒物被氧化，而且即使未执行恢复过程，沉积在所述过滤器中的颗粒物的量也会减小，该排气控制系统的特征在于包括：

过滤器强制恢复装置，用来执行恢复过程从而恢复所述过滤器的捕获能力，其中该恢复过程通过强制氧化颗粒物而去除被过滤器捕获的颗粒物；以及

沉积量检测装置，用来检测被过滤器捕获并沉积在该过滤器中的颗粒物的量，其中：

在内燃机的运行状态属于第一运行状态范围的情况下，当沉积在过滤器中且由沉积量检测装置检测到的颗粒物的量变得等于或大于预定量时，所述过滤器强制恢复装置执行恢复过程；并且

在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，在内燃机的运行状态持续属于第二运行状态范围的持续属于时间段等于或大于预定时间段时，所述过滤器强制恢复装置执行恢复过程。

2.根据权利要求1的排气控制系统，其中，当内燃机的运行状态开始属于第二运行状态范围时，基于由所述沉积量检测装置所检测到沉积在过滤器中的颗粒物的量来决定所述预定时间段。

3.根据权利要求1的排气控制系统，其中，在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，当前一恢复过程之后内燃机的运行状态属于第二运行状态范围期间的累积时间段结束时，所述过滤器强制恢复装置执行恢复过程。

4.一种用来恢复内燃机用的排气控制系统的过滤器的方法，该排气控制系统包括：过滤器，用来捕获从内燃机排出的气体中的颗粒物，该过滤器被设置在内燃机的排气通道中；过滤器强制恢复装置，用来执行恢复处理，从而恢复所述过滤器的吸收能力，其中该恢复过程通过强制氧化颗粒物而去除由过滤器捕获的颗粒物；以及沉积量检测装置，用来检测由过滤器捕获并沉积在过滤器中的颗粒物的量，且在内燃机中，由内燃机的转速和转矩决定的发动机运行状态的整个范围包括：第一运行状态范围，在该范围内从内燃机排出的气体温度较低，且由所述过滤器捕获的颗粒物未被氧化，而且如果未执行恢复过程，则沉积在所述过滤器中的颗粒物的量将会增加；以及第二运行状态范围，在该范围内从内燃机排出的气体温度较高，且由所述过滤器捕获的颗粒物被氧化，而且即使未执行恢复过程，沉积在所述过滤器中的颗粒物的量也会减小，该方法的特征在于包括以下步骤：

在内燃机的运行状态属于第一运行状态范围的情况下，通过使用所述沉积量检测装置，检测沉积在所述过滤器中的颗粒物的量；

在内燃机的运行状态属于第一运行状态范围内的情况下，当检测到的沉积在所述过滤器中的颗粒物的量变成等于或大于预定量时，通过使用所述过滤器恢复装置而执行恢复过程；

在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，当在内燃机的运行状态持续属于第二运行状态范围的持续属于时间段变为等于或大于预定时间段时，通过使用所述过滤器强制恢复装置而执行恢复过程。

5.根据权利要求4的用于恢复过滤器的方法，其中，在内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的情况下，当前一恢复过程之后内燃机的运行状态属于第二运行状态范围的累积时间段结束时，执行恢复过程。

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