CN101460716B - 内燃机的控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的内燃机的控制装置，备有：捕集排气通路内的排气中的微颗粒(PM)的PM捕集装置、为了将堆积在PM捕集装置上的PM氧化除去而从上游侧将臭氧供给到该PM捕集装置的臭氧供给机构、在该臭氧供给机构执行臭氧供给时停止内燃机的燃料喷射的燃料喷射停止机构。在执行臭氧供给时，可以避免内燃机的排气中含有NOx等的臭氧消耗成分，可有效地使用臭氧。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置及控制方法，特别涉及备有排气净化装置的内燃机的控制装置及控制方法，上述排气净化装置用于捕集、氧化从柴油发动机排出的排气中的颗粒状物质，将排气净化。
背景技术
众所周知，在柴油发动机的排气中，已知含有以碳为主要成分的颗粒状物质(下面称为PM(Particulate Matter))，该PM是大气污染的成因。为此，已往提出了各种从排气中捕集并除去这些颗粒状物质的装置或方法。
例如，强制地喷射供给燃料，使柴油颗粒过滤器(DPF)的温度上升，将捕集到的PM氧化、燃烧，或从排气中的NO生成NO2，利用NO2使PM氧化(例如日本特表2002-531762号公报)，或者，采用催化剂化DPF，实现PM的氧化(例如日本特开平6-272541号公报、日本特开平9-125931号公报)等。但是，作为强制地喷射供给燃料的方法，存在着燃料消耗量恶化的问题。另外，日本特表2002-531762号公报记载的方法中，由于NO2使PM氧化的速度不够，所以，要完全地把从发动机排出的PM氧化除去是很困难的。另外，日本特开平6-272541号公报、日本特开平9-125931号公报记载的采用催化剂化DPF的方法中，由于催化剂和PM都是固体，所以二者不能充分接触，存在着PM的氧化反应不充分的问题。
因而，最近，提出了采用氧化力比NO2强的臭氧O3将PM氧化来进行处理的技术(例如，日本特开2005-502823号公报)。在该日本特开2005-502823号公报记载的对柴油发动机的排气进行后处理的方法及装置中，在颗粒过滤器的上游，设置利用等离子体从排气中生成作为氧化剂的臭氧O3或二氧化氮NO2的装置，根据排出气体的温度，在低温时选择采用臭氧及二氧化氮，在高温时选择采用二氧化氮，这样，把被颗粒过滤器捕集到的煤灰氧化除去。
但是，在日本特开2005-502823号公报记载的、对柴油发动机的排气进行后处理的方法及装置中，由于采用氧化力比NO2强的臭氧O3，所以能提高将PM氧化除去的能力。但是，氧化力强的臭氧，在进入颗粒过滤器前可能会先与排气中的NOX或HC反应而被消耗掉，能用于PM的氧化除去的臭氧量减少，不能得到充分的净化效率，存在着PM的氧化速度降低的问题。
发明内容
本发明的目的是，提供用臭氧将PM氧化除去时能有效地使用臭氧的内燃机的控制装置及控制方法。
为了实现上述目的，本发明的一实施方式的内燃机的控制装置，其特征在于，备有：捕集排气通路内的排气中的颗粒状物质的颗粒状物质捕集装置；从该颗粒状物质捕集装置的上游侧，将臭氧供给到该颗粒状物质捕集装置的臭氧供给机构；在该臭氧供给机构执行臭氧供给时，停止内燃机的燃料喷射的燃料喷射停止机构。
根据本发明的一实施方式，由于在执行臭氧供给时，内燃机的燃料喷射被停止，所以，可以避免在内燃机的排气(基本上是空气)中含有NOX、HC等的臭氧消耗成分，这样，可将供给臭氧有效地用于颗粒状物质捕集装置的PM氧化。
另外，优选的是，还备有预测机构，该预测机构预测在上述燃料喷射停止机构停止了燃料喷射时上述颗粒状物质捕集装置的温度是否异常上升；当上述预测机构未预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，上述燃料喷射停止机构执行燃料喷射停止。
燃料喷射被停止时，比较大量的空气流入颗粒状物质捕集装置，受该空气的影响，堆积在颗粒状物质捕集装置上的PM瞬间燃烧，颗粒状物质捕集装置的温度异常上升，可能会造成颗粒状物质捕集装置的溶损、开裂。根据该优选实施方式，由于在上述预测机构未预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，执行燃料喷射停止，所以，可切实避免该颗粒状物质捕集装置的溶损、开裂。
另外，优选的是，还备有温度检测机构，该温度检测机构检测流入上述颗粒状物质捕集装置的排气的温度或上述颗粒状物质捕集装置的床温；上述燃料喷射停止机构执行了燃料喷射停止后，在上述温度检测机构检测到的温度下降到低于第1预定值之前，不执行臭氧供给，在该检测到的温度下降到低于第1预定值后，执行臭氧供给。
臭氧具有适合于PM氧化的温度窗，当成为比该温度窗高的温度时，臭氧就热分解而消失掉。根据该优选实施方式，上述燃料喷射停止机构执行了燃料喷射停止后，在上述温度检测机构检测到的温度低于第1预定值之前，不执行臭氧供给，在该检测到的温度低于第1预定值后，执行臭氧供给。因此，在该检测出的温度低于第1预定值之前，可以防止无用地供给臭氧而使其消失掉，在该检测出的温度低于第1预定值后，可以防止臭氧消失，将臭氧用于PM氧化，有效地利用臭氧。
另外，优选的是，当上述预测机构预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，上述燃料喷射停止机构不执行燃料喷射停止，这时，执行臭氧供给或执行预定的强制再生控制。
由于上述预测机构预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，上述燃料喷射停止机构不执行燃料喷射停止，所以，假如臭氧被供给，则其至少一部分必然地与NOX、HC等的排气中的臭氧消耗成分反应而被消耗掉。但是，即便是这样，执行臭氧供给时，由于排气中的NO与臭氧反应，生成氧化力比较强的二氧化氮NO2，所以，可用该臭氧和二氧化氮将堆积PM氧化除去。另外，通过执行预定的强制再生控制，也能将堆积PM氧化。
另外，上述预测机构，也可以把上述温度检测机构检测出的温度与第2预定值比较，判断上述颗粒状物质捕集装置有无温度异常上升。
本发明的另一实施方式的内燃机的控制方法，其特征在于，备有：从捕集排气通路内的排气中的颗粒状物质的颗粒状物质捕集装置的上游侧将臭氧供给到该颗粒状物质捕集装置的供给臭氧的步骤；在执行该臭氧供给时，停止内燃机的燃料喷射的燃料喷射停止步骤。
另外，优选的是，还备有预测在上述燃料喷射停止了时上述颗粒状物质捕集装置的温度是否异常上升的预测步骤；在该预测步骤未预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，执行上述燃料喷射停止步骤。
另外，优选的是，还备有检测流入上述颗粒状物质捕集装置的排气的温度或上述颗粒状物质捕集装置的床温的温度检测步骤；在上述燃料喷射步骤执行了燃料喷射停止后，在由上述温度检测步骤检测到的温度低于第1预定值之前，不执行上述臭氧供给步骤，在该检测出的温度低于第1预定值后，执行上述臭氧供给步骤。
另外，优选的是，当上述预测步骤预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，不执行上述燃料喷射停止步骤，这时，执行上述臭氧供给或执行预定的强制再生控制。
优选的是，在上述预测步骤中，把由上述温度检测步骤检测到的温度与第2预定值比较，判断上述颗粒状物质捕集装置有无温度异常上升。
根据本发明，可以发挥在利用臭氧将PM氧化除去时能有效地使用臭氧这一优异的效果。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的内燃机的控制装置的系统图。
图2是表示DPF的壁流型蜂窝构造体的断面图。
图3是DPF再生控制的第1方式的流程图。
图4是DPF再生控制的第2方式的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是概略表示本发明实施方式的内燃机的控制装置的系统图。图中，10是内燃机、即发动机，本实施方式中，是压缩点火式内燃机、即柴油发动机。11是与吸气口连通着的吸气歧管，12是与排气口连通着的排气歧管，13是燃烧室。本实施方式中，从图未示的燃料箱供给到高压泵17的燃料，被高压泵17压送到共轨18，蓄压成高压状态，该共轨18内的高压燃料，从燃料喷射阀14直接喷射供给到燃烧室13内。从柴油发动机10出来的排气，从排气歧管12经过了涡轮式压送机19后，流到其下游的排气通路15，经过后述的净化处理后排出到大气中。另外，柴油发动机的形态并不限定于这样的备有共轨式燃料喷射装置的发动机。另外，也可以是备有EGR装置等其它排气净化设备的发动机。
在排气通路15中，配置作为捕集排气中颗粒状物质(PM)的颗粒状物质捕集装置的柴油颗粒过滤器(下面称为DPF)30。并且，设有从DPF30的上游侧把臭氧(O3)供给该DPF30的臭氧供给机构。如图所示，臭氧供给机构备有臭氧供给喷嘴40和作为臭氧发生机构的臭氧发生器41，该臭氧供给喷嘴40配置在DPF30上游侧的排气通路15内，该臭氧发生器41通过臭氧供给通路42与臭氧供给喷嘴40连接着。臭氧发生器41产生的臭氧，通过臭氧供给通路42供给到臭氧供给喷嘴40，同时从该臭氧供给喷嘴40朝着下游侧的DPF30喷射供给到排气通路15内。
DPF30，通过图未示的支承部件，收容支承在两端部形成为截头圆锥状的大致圆筒形的金属制壳体31内。支承部件具有绝缘性、耐热性、缓冲性等，例如由氧化铝垫构成。
如图2所示，DPF30是所谓的壁流型，备有由多孔质陶瓷构成的蜂窝构造体32。蜂窝构造体32由堇青石、硅、氧化铝等的陶瓷材料形成。排气如箭头所示地从图中左侧向右侧流动。在蜂窝构造体32，交替地划分形成上游侧的有栓塞33的第1通路34、和下游侧的有栓塞35的第2通路36，成为蜂窝状。这些通路34、36也称为小室，都与排气的流动方向平行。排气从图中左侧向右侧流动时，排气从第2通路36通过多孔质陶瓷的流路壁面37流入第1通路34，流到下游侧。这时，排气中的PM被多孔质陶瓷捕集，防止PM排放到大气中。这样，排气通过流路壁面，这时，把过滤捕集PM的过滤器形式称为壁流型。
本实施方式的DPF30是所谓的催化剂化DPF，即，在第2通路36的内壁面上，载持或涂敷由Pt等贵金属构成的催化剂38。这样，DPF30不仅捕集PM，还能用该催化剂38除去排气中的有害成分(CO、HC、NOX等)。
作为臭氧发生器41，可以采用使作为原料的空气或氧气一边在可施加高电压的放电管内流动一边产生臭氧这样形式的臭氧发生器，也可采用其它任意形式的臭氧发生器。这里，作为原料的空气或氧气，与专利文献4的场合不同，是从排气通路15外取入的气体、例如是外气中含有的气体，而不是专利文献4那样的、排气通路15内的排气中所含的气体。在臭氧发生器41中，采用低温的原料气体时要比采用高温的原料气体时的臭氧生成效率高。因此，如此采用排气通路15外的气体生成臭氧，与专利文献4的场合相比，可提高臭氧生成效率。
为了使从臭氧供给喷嘴40喷射供给的臭氧不与排气中的NOX、HC反应而白白消耗掉，该臭氧供给喷嘴40配置在DPF30的正上游位置，从这里向DPF供给臭氧，详细情况在后叙述。另外，为了将臭氧不遗漏地供给到DPF30的整个上游端面，该臭氧供给喷嘴40具有遍及DPF30的上游端面的整个直径的若干个臭氧供给口43。臭氧供给喷嘴40插入配置在DPF30的壳体31内，沿壳体31的直径方向延伸并固定在壳体31上。另外，臭氧供给喷嘴40的形态也可以是其它各种形态。例如，只有一个臭氧供给口的形态时，臭氧供给口与DPF的上游端面的距离，隔开能使臭氧不遗漏地遍布到DPF整个上游端面的距离即可。
本实施方式中，设有检测DPF30中的PM堆积量以及堵塞程度的机构。即，在DPF30的上游侧及下游侧的排气通路15中，设有检测各排气压力的排气压传感器51、52，这些排气压传感器51、52与作为控制机构的ECU100连接。ECU100根据由上游侧排气压传感器51检测到的上游侧排气压Pu与由下游侧排气压传感器52检测到的下游侧排气压Pl的偏差dP，判断DPF30中的PM堆积量及堵塞程度。
另外，本实施方式中，是根据DPF30的上下游侧的压差，检测PM堆积量及堵塞程度，但是，也可以只用配置在DPF30上游侧的一个排气压传感器，检测堆积量及堵塞程度。另外，也可以求出配置在DPF上游侧的煤灰传感器的煤灰信号的时间积分，检测堵塞程度。同样地，也可以评价与煤灰生成有关的、保存在ECU内的发动机特性图表数据，进行时间的积分。
本实施方式中，设有检测流入DPF30的排气的温度或DPF床温的机构。本实施方式中，在DPF30的正上游位置，设置了检测流入DPF30的排气的温度的温度传感器53，ECU100根据该温度传感器53的检测信号，算出DPF30正上游位置处的排气温度。该温度传感器53检测臭氧供给喷嘴40与DPF30之间位置的排气温度。另外，温度传感器53的温度检测部(如果是热电偶时，则是其前端)最好位于DPF30的上游端面的中心附近。为了检测DPF内部的床温，温度传感器的温度检测部也可以埋入在DPF30的内部。上述传感器51、52、53都安装在壳体31上。
本实施方式中，备有用于控制共轨式柴油发动机10的通常构造。ECU100备有包含CPU、ROM、RAM、A/D转换器及输入输出接口等的微机，从包含上述传感器51、52、53的各种传感器类输入信号，根据这些信号进行预定的计算处理，控制燃料喷射阀14、高压泵17及臭氧发生器41等的动作。
上述传感器类，包含检测发动机10的曲柄角的曲柄角传感器(图未示)、检测加速器开度的加速器开度传感器(用附图标记55表示)、检测共轨压的压力传感器(图未示)、水温传感器(图未示)等。ECU100根据曲柄角传感器的输出脉冲算出发动机旋转速度，同时根据该发动机旋转速度以及由加速器开度传感器检测出的加速器开度，用预定的图表等算出燃料喷射量。然后，控制燃料喷射阀14，以便以预定的时间喷射该燃料喷射量。
另外，ECU100也控制臭氧的供给。即，当ECU100开启臭氧发生器41时，由臭氧发生器41产生臭氧，该产生的臭氧通过臭氧供给通路42到达臭氧供给喷嘴40，从臭氧供给喷嘴40朝着下游侧的DPF30喷射供给。另外，当ECU100关闭臭氧发生器41时，该臭氧的供给停止。另外，ECU100控制对臭氧发生器41提供的电力供给量，这样也控制臭氧供给量。
根据本实施方式，由于从DPF30的上游侧对DPF30供给臭氧，所以，可利用该供给的臭氧，把堆积在DPF30上的PM氧化或燃烧而除去。经过这样的过程，DPF30得到再生，可再次发挥本来的性能。
但是，由于臭氧被直接地供给到排气中，所以，该臭氧在到达DPF30之前，与排气中的PM以外的成分、典型的为HC、NOX反应而消耗掉，存在着DPF30中的PM净化效率低的问题。
下面，说明NOX与臭氧的反应消耗，臭氧O3与排气中的NOX、尤其是与NO反应时，其反应式如下式所示。
NO+O3→NO2+O2…(1)
该反应生成的NO2，再与臭氧O3进行下式的反应。
NO2+O3→NO3+O2…(2)
然后，该反应生成的NO3，如下式地分解。
2NO3→2NO2+O2…(3)
在此，从(1)式可见，在NO的氧化中，臭氧O3被消耗，另外，从(2)式可见，在NO2的氧化中，臭氧O3被消耗。并且，从(3)式可见，右边的NO2成为(2)式左边的NO2，因此，为了将该(2)式左边的NO2氧化，臭氧O3被消耗。
这样，NOX与臭氧反复地连锁反应。因此，即使在DPF30的正前面供给臭氧，只要该位置的排气中含有NOX，则在NOX的氧化、分解中臭氧就被消耗，能供给到DPF30的臭氧量就减少。由于在臭氧发生器41生成臭氧需要电力，所以，该臭氧的无用消耗也造成电力的无用消耗，进而可能导致燃料消耗量的恶化。
为此，本实施方式中，设置了在执行臭氧供给时停止发动机10的燃料喷射的燃料喷射停止机构。这样，在执行臭氧供给时，如果停止了发动机10的燃料喷射，则可以避免在发动机10的排气中含有NOX、HC等的臭氧消耗成分，也就是说，发动机10的排气基本上是空气，这样，可以把供给的全部臭氧量用于DPF30的PM净化，可大大提高DPF30中的PM净化效率。
下面，说明包含该燃料喷射停止、即燃料切断的本实施方式的DPF再生控制。
[DPF再生控制的第1方式]
图3表示DPF再生控制的第1方式的控制程序。该程序由ECU100以预定周期反复执行。另外，该程序中，使用与流入DPF30的排气的温度有关的3个预定值T0、T1、T2，该三个预定值T0、T1、T2的大小关系，在第1方式中是T1＜T0＜T2。关于各预定值的定义将在后面说明。T1例如是250℃，T2例如是450℃。
图示的程序，在发动机10为能够燃料切断的运转状态时执行，例如，在发动机10的减速中且加速器开度为零(全闭)时执行，如果是安放在车辆上的发动机，则是在将加速器关闭将车辆减速时执行。是否是该运转状态，由ECU100根据检测出的发动机旋转速度及加速器开度来判断。
本程序开始后，ECU100，先在步骤S101，判断堆积在DPF30上的PM量M是否小于预定的容许PM堆积量M0。这里所说的容许PM堆积量M0，是指在实用上DPF可堆积的PM量的最大值，反过来说，是这样的一个量，即当堆积了比容许PM堆积量M0多的PM时，该堆积的PM一下子氧化、燃烧，可能会造成DPF溶损、开裂。
这里，堆积在DPF上的PM量、和DPF上下游侧的压差，具有相关关系，即处于堆积在DPF上的PM量越多而DPF上下游侧的压差越大的关系。为此，在这里，用DPF上下游侧的压差，作为堆积在DPF上的PM量的代用值，进行判断。具体地说，ECU100计算由上游侧排气压传感器51检测到的上游侧排气压Pu、与由下游侧排气压传感器52检测到的下游侧排气压Pl的压差dP(Pu-Pl)，同时，将该压差dP和与上述容许PM堆积量M0对应的预定的压差阈值dP0相比较。并且，当该压差dP小于压差阈值dP0时，堆积PM量M比容许PM堆积量M0小，进入步骤S102；反之，当压差dP为压差阈值dP0以上时，堆积PM量M为容许PM堆积量M0以上，进入步骤S106。
在步骤S106，ECU100将臭氧发生器40开启，执行臭氧供给。这时，不执行燃料切断。这样，臭氧虽然被排气中的臭氧消耗成分(NOX、HC)白白地消耗掉，但是，由于在此堆积在DPF上的PM量非常多，所以，与臭氧消耗效率相比，更优先的是堆积的PM的除去。供给的臭氧与排气中的NOX反应，如前所述产生NO2。NO2的氧化力虽然不像臭氧那样强，但也能将PM氧化。结果，堆积在DPF上的PM被这些臭氧和NO2渐渐氧化除去。
在步骤S102，预测执行了燃料切断时DPF的温度是否异常上升。即，执行燃料切断时，比较大量的空气流入DPF，受该空气的影响，堆积在DPF上的PM瞬间燃烧，会产生与前述同样的DPF的溶损、开裂的不良状况。当DPF流入排气温度达到一定程度以上的高温时，容易引起上述的温度异常上升，本实施方式这样的带催化剂的DPF比无催化剂的DPF容易引起上述的温度异常上升，另外，汽油发动机那样的在理论空燃比附近运转的发动机，比柴油发动机容易引起上述的温度异常上升。
在该步骤S102，用DPF流入排气温度进行上述那样的DPF温度异常上升的判断。即，ECU100把温度传感器53检测到的DPF流入排气温度T与预先存储着的预定值T0(本发明中所说的第2预定值)比较。并且，当DPF流入排气温度T小于预定值T0时，预测即使执行燃料切断的话DPF温度也不异常上升，进入步骤S103，执行燃料切断。另一方面，当DPF流入排气温度T为预定值T0以上时，预测如果执行燃料切断的话则DPF温度会异常上升，进入步骤S107，不执行燃料切断。这样，可以说，预定值T0是即使执行燃料切断也能保证DPF性能的最高温度。这样，不执行燃料切断，可以切实避免前述那样由于执行燃料切断而造成DPF溶损、开裂的不良状况。
在步骤S103，执行了燃料切断后，进入步骤S104，ECU100把DPF流入排气温度T与预先储存着的预定值T1(本发明中所说的第1预定值)比较(但是T1＜T0)。该预定值T1是能将臭氧单独用于PM氧化的最高温度，通常，是臭氧不热分解、可生存的温度范围(温度窗)中的最高温度(例如250℃)。另外，该预定值T1，是也考虑到温度传感器53的位置、DPF的位置、流入DPF的气体量等而设定的值。
当DPF流入排气温度T为预定值T1以上时，认为即使供给了臭氧，也有热分解而消失的臭氧，所以，从臭氧的有效利用观点考虑，不执行臭氧供给，结束本程序。另一方面，当DPF流入排气温度T小于预定值T1时，认为臭氧不热分解、可有效地用于堆积PM的除去，所以，进入步骤S105，将臭氧发生器41开启，执行臭氧供给，只用臭氧将堆积在DPF上的PM氧化除去。
这里，在最初执行步骤S104时，即使T≥T1(S104：NO)，由于执行燃料切断，所以在反复执行步骤S104的过程中，不久成为T＜T1(S104：YES)，可以只用臭氧将PM氧化除去。也就是说，这里执行的控制是，等待排气温度降低到使臭氧不消失的温度，这样，也能有效地利用臭氧。
另一方面，在步骤S107，在不执行燃料切断后，进入步骤S108。在该步骤S108以后，根据DPF流入排气温度T，选择地进行利用臭氧的PM除去(S109)、或者利用预定的强制再生控制的PM除去(S110)。
在步骤S109，执行臭氧供给，如上述反应式所示，生成二氧化氮NO2，用这些臭氧O3和二氧化氮NO2，将堆积在DPF上的PM氧化除去。另外，对于用臭氧进行的PM氧化，如前所述，有适当的温度窗(例如T1＝250℃以下)，对于二氧化氮NO2也同样地有适当的温度窗，其最高温度例如是T2＝450℃。这样，二氧化氮NO2与臭氧相比，可在高温区域将PM氧化。
另一方面，在步骤S110，除了通常的燃料喷射外，还在比其延迟的时间(例如膨胀行程)内另外喷射供给燃料，借助该追加喷射的燃料，使DPF的温度上升，将堆积在DPF上的PM氧化除去。另外，也有其它的方法，例如，在通常的喷射时间(例如压缩上死点附近)喷射比通常的燃料喷射量多的燃料的强制再生控制的方法，或者设置另外的PM氧化用喷射器而从这里喷射燃料的强制再生控制的方法。
在步骤S108，ECU100把DPF流入排气温度T与预先存储着的预定值T2比较。为方便起见，把T2称为第3预定值。T1＜T0＜T2。当DPF流入排气温度T为预定值T2以下时，执行S109的处理，当DPF流入排气温度T大于预定值T2时，执行S110的处理。
在S109的处理中，由于不执行燃料切断，所以，臭氧被排气中的HC、NOX消耗，而且，由于排气温T是臭氧能热分解的高温(T1＜T0≤T≤T2)，所以，供给的臭氧不一定能用于全部量PM的除去，PM除去效率不一定高。因此，燃料消耗率方面不一定有利。另一方面，在S110的处理中，除了通常的燃料喷射外，还进行PM氧化用的燃料喷射，所以，在燃料消耗率方面显然不利。
将两者相比较时，S108的判断能分清哪一种方法在燃料消耗率方面有利。即S108～S110中，根据DPF流入排气温度T，采用燃料消耗率方面有利的任意一种方法，进行PM氧化处理。预定值T2，是S109的臭氧处理比S110的强制再生控制在燃料消耗率方面有利的温度区域中的最高温度。当DPF流入排气温度T为预定值T2以下时，可以说是臭氧可能消失的高温区，是较低温侧，所以，执行臭氧供给，用臭氧O3和二氧化氮NO2进行PM氧化。另一方面，当DPF流入排气温度T上升大于预定值T2时，臭氧的消失显著，采用臭氧在燃料消耗率方面是非常不利的，所以，不执行臭氧供给，用追加的燃料喷射进行PM氧化。
下面，说明预定值T0和T2的大小关系。这些预定值都是比臭氧可生存温度区域中的最高温度T1高的温度，而如前所述，温度T0是即使执行燃料切断也能保证DPF性能的最高温度，温度T2是臭氧处理比强制再生控制能发挥燃料消耗率优点的最高温度。
这里所述的控制程序是T0＜T2的情形。这时，例如涂敷在DPF上的催化剂的氧化性能比较高，PM氧化时在DPF中可产生很高的热。因此，这时，执行了燃料切断时，比较容易引起DPF的异常升温，必须把不执行(中止)燃料切断的温度阈值T0设定在比较低温侧。
但是，例如，有时涂敷在DPF上的催化剂的氧化性能比较低、或者在DPF上完全没有涂敷催化剂，PM氧化时，在DPF上不产生那样高的热。这时，预定值T0可以设定为更高的温度，预定值T0、T2的大小关系反转，成为T2＜T0。这样，在排气温度为比较高温的预定值T0以上时，只要不执行(中止)燃料切断即可，所以，燃料切断执行温度区域扩大，即，执行燃料切断的上限温度成为更高温，能有效利用臭氧的温度区域扩大。
那么，下面说明该T2＜T0时可实施的DPF再生控制的第2方式。
[DPF再生控制的第2方式]
图4表示DPF再生控制的第2方式的控制程序。该程序也由ECU100以预定周期反复执行。该程序中，与DPF流入排气温度有关的三个预定值T0、T1、T2的大小关系是T1＜T2＜T0，尤其是预定值T0、T2的大小关系反转。与前述同样地，T1例如是250℃，T2例如是450℃。该程序也是在发动机10是能切断燃料的运转状态时执行。
该程序中的步骤S201～S207，分别与第1方式的步骤S101～S107相同。不同之处是，上述第1方式(见图3)中，在S107不执行燃料切断后，在S108进行流入排气温度T与预定值T2的比较，根据其结果执行臭氧供给(S109)或强制再生控制(S110)，但第2方式中，在S207不执行燃料切断后，在S210立即执行与前述S110同样的强制再生控制。
如前所述，在第2方式的场合，由于T2＜T0，所以，在步骤S202否定判断(NO)时，T0≤T即T2＜T成立。因此，采用臭氧在燃料消耗率方面几乎没有优点，所以不采用臭氧供给，而采用强制再生控制进行PM的氧化除去。
上面说明了本发明的实施方式，但本发明也可以采用其它的实施方式。例如，上述实施方式中，是采用壁流型DPF作为PM捕集装置，但也可以采用其它各种过滤器构造。例如，可以是静电捕集式的直流型过滤器，该过滤器中，在存在于排气中的一对电极间施加直流电压，产生放电，例如使PM带负电，用静电力将PM吸附在正电侧或接地侧的电极上。因此，PM捕集装置形成为正电侧或接地侧的电极。基材的形状及构造，除了上述那样的蜂窝状外，也可以是板状、筒状、颗粒状、网状等。
本实施方式中，臭氧供给时，是将臭氧发生器开启，直接供给生成的臭氧，但也可以预先生成臭氧并储存起来，通过切换阀来供给臭氧。另外，也可以用泵、压缩机等将臭氧加压供给。
另外，例如也可以在DPF的正上游侧设置空燃比传感器，该空燃比传感器检测到相当于燃料切断时的空燃比时(或进行相当于燃料切断时的输出时)，执行臭氧供给。在燃烧室侧即使燃料切断，在其影响波及到DPF之前都有时间滞后，这样，可切实地将臭氧消失成分排出后执行臭氧供给，可有效利用臭氧。另外，这时，ECU100除了满足S104(或S204)的T＜T1条件外，还满足“检测出的空燃比为相当于燃料切断时的空燃比”(或“空燃比传感器进行相当于燃料切断时的输出”)这一条件时，执行S105(或S205)的臭氧供给。
上述实施方式中，是根据DPF流入排气温度进行控制的，但是，也可以根据DPF床温进行控制。
本发明除了适用于作为压缩点火式内燃机的柴油发动机外，也适用于可能产生PM的所有内燃机。例如，适用于直喷的火花点火式内燃机，具体地说，适用于直喷稀薄混合燃烧汽油发动机。该发动机中，虽然燃料被直接喷射到缸内燃烧室，但是，在燃料喷射量多的高负荷区域，燃料燃烧不尽，可能产生PM。将本发明用于这种发动机，也能充分期待与前述同样的作用效果。
从上面的说明可知，本实施方式中，ECU100中的执行S104或S204的部分，构成本发明中所说的燃料喷射停止机构，另外，ECU100中的执行S102或S202的部分，构成本发明中所说的预测机构，进而温度传感器53及ECU100构成本发明中所说的温度检测机构。
本发明的实施方式并不只限定于前述实施方式，包含在由权利要求书范围规定的本发明构思内的一切变型例、应用例、等同物均包含在本发明中。因此，本发明不应被限定性解释，也适用于属于本发明构思范围内的其它任意技术。
工业实用性
本发明可适用于备有颗粒状物质捕集装置的内燃机，上述颗粒状物质捕集装置用于捕集排气通路内的排气中的颗粒状物质。
Claims (8)
1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，备有：
颗粒状物质捕集装置，该颗粒状物质捕集装置捕集排气通路内的排气中的颗粒状物质；
臭氧供给机构，该臭氧供给机构用于从该颗粒状物质捕集装置的上游侧将臭氧供给到该颗粒状物质捕集装置；
燃料喷射停止机构，该燃料喷射停止机构在由该臭氧供给机构执行臭氧供给时停止内燃机的燃料喷射；以及
预测机构，该预测机构预测在由上述燃料喷射停止机构停止了燃料喷射时上述颗粒状物质捕集装置的温度是否异常上升，
当未由上述预测机构预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，上述燃料喷射停止机构执行燃料喷射的停止。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还备有温度检测机构，该温度检测机构检测流入上述颗粒状物质捕集装置的排气的温度或者上述颗粒状物质捕集装置的床温；
在由上述燃料喷射停止机构停止燃料喷射后，在由上述温度检测机构检测到的温度下降到低于第1预定值之前，不执行臭氧供给，当该检测到的温度下降到低于第1预定值之后，执行臭氧供给。
3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在由上述预测机构预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，上述燃料喷射停止机构不执行燃料喷射的停止，这时，执行臭氧供给或者执行预定的强制再生控制。
4.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还备有温度检测机构，该温度检测机构检测流入上述颗粒状物质捕集装置的排气的温度或者上述颗粒状物质捕集装置的床温；
上述预测机构对由上述温度检测机构检测到的温度和第2预定值进行比较，判断有无上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升。
5.一种内燃机的控制方法，其特征在于，备有：
从捕集排气通路内的排气中颗粒状物质的颗粒状物质捕集装置的上游侧将臭氧供给到该颗粒状物质捕集装置的供给臭氧的步骤；
在执行该臭氧供给时，停止内燃机的燃料喷射的燃料喷射停止步骤；以及
预测在上述燃料喷射停止时上述颗粒状物质捕集装置的温度是否异常上升的预测步骤，
在未由该预测步骤预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，执行上述燃料喷射停止步骤。
6.如权利要求5所述的内燃机的控制方法，其特征在于，还备有检测流入上述颗粒状物质捕集装置的排气的温度或者上述颗粒状物质捕集装置的床温的温度检测步骤；
在由上述燃料喷射停止步骤停止了燃料喷射后，在由上述温度检测步骤检测到的温度下降到低于第1预定值之前，不执行上述供给臭氧的步骤，在该检测到的温度下降到低于第1预定值之后，执行上述供给臭氧的步骤。
7.如权利要求5所述的内燃机的控制方法，其特征在于，在由上述预测步骤预测到上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升时，不执行上述燃料喷射停止步骤，这时，执行上述的臭氧供给或执行预定的强制再生控制。
8.如权利要求5所述的内燃机的控制方法，其特征在于，还备有检测流入上述颗粒状物质捕集装置的排气的温度或者上述颗粒状物质捕集装置的床温的温度检测步骤；
在上述预测步骤中，对由上述温度检测步骤检测到的温度和第2预定值进行比较，判断有无上述颗粒状物质捕集装置的温度异常上升。
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