CN101466935B - 废气净化系统的控制方法以及废气净化系统 - Google Patents

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Abstract

在废气净化装置的(12)强制再生控制中，能够减少强制再生控制中的数据映射的网格数以及数据映射数等的控制用数据，并且能够使燃料压力平稳变化从而避免产生力矩撞击。在废气净化装置(12)的强制再生控制中，在内燃机(10)的运转状态为高负荷运转状态的情况下，进行停止了多次喷射的通常喷射控制，并且对应于内燃机(10)的转速(Ne)和负荷(Q)，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域(Rm)、过渡区域(Rt)和通常喷射控制区域(Rn)，在该过渡区域(Rt)内，使用对多次喷射控制区域(Rm)侧的燃料压力控制用数据(Pml)和通常喷射控制区域(Rn)侧的燃料压力控制用数据(Pnl)进行内插运算而得到的燃料压力控制用数据(Pt)。

Description

废气净化系统的控制方法以及废气净化系统
技术领域
本发明涉及一种废气净化系统的控制方法以及废气净化系统，在伴随着连续再生型DPF装置或NOx净化装置等的废气净化装置的多次喷射(multiinjection)而进行强制再生控制时，能够简化燃料压力控制用数据，并且能够防止发生力矩撞击(torque shock)。
背景技术
与NOx、CO和HC等一起，对于从柴油发动机排出的粒状物质(particulate matter：以下称为PM)的排出量的限制，年年都在加强。通过被称为柴油微粒过滤器(Diesel Particulate Filter：以下称为DPF)的过滤器来捕集该PM，降低向外部排出的PM的量的技术正在研发中。其中，存在有担载着催化剂的连续再生型DPF装置。
该连续再生型DPF装置包括从上游侧依次配置了担载着氧化催化剂的氧化催化剂装置和DPF装置的废气净化装置，或者配置了担载着氧化催化剂的DPF装置的废气净化装置等。在该装置中，当流入过滤器的废气的温度大于或等于大约350℃时，过滤器所捕集的PM连续燃烧而被净化，过滤器进行自我再生。但是，在废气的温度低的情况下，因催化剂的温度下降而为非活性化，不会促进氧化反应，很难氧化PM从而使过滤器自我再生。因此，PM向过滤器的堆积而导致堵塞，从而产生了由堵塞所导致的排压上升的问题。
因此，在过滤器的堵塞超过规定的量时，在配置于过滤器的上游侧的氧化催化剂和/或在过滤器上担载的氧化催化剂的作用下，使因缸内(筒内)的补充喷射(Post Injection)(后喷射)等而向废气中供给的HC(炭化氢)燃烧。利用该燃烧热，使过滤器入口和过滤器表面的废气的温度上升，使过滤器升温至在过滤器中蓄积的PM可燃烧的温度以上，从而燃烧除去PM。
此时，若氧化催化剂处于活性温度以下，则HC不会被氧化，会变成白烟并排出。因此，在该情况下，通过缸内喷射进行多次喷射(延迟多级喷射)以使废气的温度上升，在使氧化催化剂变为大于或等于活性温度之后，进行补充喷射。通过该多次喷射而使废气升温，从而能够防止白烟的排出，并且能够使DPF入口温度上升。
在该强制再生控制的多次喷射中，将目标燃料压力(共轨(common rail)压力)设定为比非强制再生运转的通常运转时的通常喷射控制时低，从而使喷射压力下降，使燃烧缓慢进行，增加后燃烧时间，使得排气温度上升。作为这样的一个例子，有如日本特开2004-162612号公报记载的如下的内燃机的废气净化装置，该内燃机的废气净化装置在强制再生运转时，为使排气温度上升，降低喷射器的喷射压力。
对此，本发明者们知道了，在发动机处于高负荷运转状态的情况下，从排气歧管排出的废气温度上升，从而想到了如下的内容。在强制再生控制中，由于在发动机处于高负荷运转状态的情况下，即使不进行多次喷射，由于通常的运转也会使废气温度升高，因此不需要勉强进行多次喷射。因此，在该强制再生控制中高负荷运转状态下，进行通常运转时的通常喷射控制即可。由此，在强制再生控制的喷射控制用数据的数据映射中，高负荷运转状态的部分能够被通常运转的通常喷射控制的喷射控制用数据所代替。由此，不需要该高负荷运转状态下的喷射控制用数据，能够实现控制用数据的减少。
即，在进行强制再生控制时进入高负荷运转状态或正在进行强制再生控制时转换为高负荷运转状态的情况下，通过停止多次喷射并切换为通常喷射的控制，从而可以不进行在高负荷运转状态下的多次喷射控制。因此，例如，能够实现控制映射的网格数的减少等的控制性的提高。另外，即使从排气歧管排出的废气温度在某种程度上上升，有时使氧化催化剂的下流侧的过滤器入口温度升温需要时间，因此即使进入该高负荷运转状态，有时也需要继续进行废气升温控制。
另一方面，即使是在该强制再生运转的高负荷运转状态下，为了确保废气的低公害性，优选以和通常运转时的通常喷射控制相同的燃料压力进行喷射，优选将作为控制目标的燃料压力设定为和通常喷射控制时一样高。这样就能想到，在高负荷运转状态下，从多次喷射向通常喷射切换时，燃料压力也从多次喷射时的燃料压力切换到通常喷射时的燃料压力。
然而，由于有时在行驶中或停车作业中也进行强制再生控制，因此在强制再生控制进行时的发动机的运转状态不是一定的。在废气升温控制中，运转状态包括需要进行多次喷射的低、中负荷运转状态的情况、不需进行多次喷射的高负荷运转状态的情况、在前两种状态之间转换时的情况等。若上述转换是从多次喷射的燃料压力变为通常喷射的燃料压力或者是相反方向的切换，就会产生力矩撞击的问题。即，多次喷射的燃料压力和通常喷射的燃料压力由于有较大差异导致扭矩的产生量不同，而且又是处于高负荷运转状态，因此会产生在切换时发动机所产生的扭矩发生大的变动的问题。
另一方面，作为一般的力矩撞击的对策的一种，例如，如日本的特开2003-201899号公报所记载的，提案了在进行低发热率引燃喷射和主喷射模式(第1喷射模式)与除此以外的通常喷射模式(第2喷射模式)之间的燃料喷射模式的切换时，对燃料喷射量的目标值的变化量进行规定的退火控制的压缩着火式内燃机。该一般进行的退火控制是随着时间的变化，从当前的控制目标量逐渐向新的控制目标量变化的控制。因此，产生出退火控制花费时间和控制的跟踪性的问题，相反若缩短退火控制的时间则产生防止力矩撞击的效果被降低的问题。此外，用于确定控制目标值的控制用数据的量并不会减少
专利文献1：日本特开2004-162612号公报(第0025段，第0035段)
专利文献2：日本特开2003-201899号公报(权利要求3，第16列)
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而作出的，其目的在于，提供一种废气净化系统的控制方法以及废气净化系统，在连续再生型DPF装置或NOx净化装置等的废气净化装置的强制再生控制中，既能够减少强制再生控制中数据映射的网格数和数据映射数等的控制用数据，又能顺利的进行燃料压力的变化，防止力矩撞击的发生。
在用于达成上述目的的废气净化方法中，该废气净化系统在内燃机的排气通路上，具备：在上游侧设有担载着氧化催化剂的氧化催化剂装置的废气净化装置，或者，担载着氧化催化剂的废气净化装置；进行用于恢复上述废气净化装置的净化能力的强制再生控制的控制装置，该控制装置在进行强制再生控制时，为了使排气温度升温而进行多次喷射控制，该废气净化系统的控制方法的特征在于，当进行上述强制再生控制时，在内燃机的运转状态为高负荷运转状态的情况下，进行停止了多次喷射的通常喷射控制，并且对应于内燃机的转速和负荷，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域、过渡区域和通常喷射控制区域，在该过渡区域内，使用燃料压力控制用数据来进行缸内燃料喷射，所述燃料压力控制用数据是通过对多次喷射控制区域侧的多次喷射控制的燃料压力控制用数据和通常喷射控制区域侧的通常喷射控制的燃料压力控制用数据进行内插运算而得到的。
另外，在上述的废气净化系统的控制方法中，在上述过渡区域的内插运算中，以内燃机的转速是Nem时的负荷Qm为基础，当将在该转速Nem时在多次喷射控制区域侧的边界处的负荷设为Qml，将燃料压力控制用数据设为Pml，将在该转速Nem时在通常喷射控制区域侧的边界处的负荷设为Qnl，将燃料压力控制用数据设为pnl时，将通过Pt＝((Qnl—Qt)×Pml+(Qt—Qml)×Pnl)/(Qnl—Qml)计算出的燃料压力控制用数据Pt作为上述过渡区域内的燃料压力控制用数据P。
此外，在上述的废气净化系统的控制方法中，其特征在于，使用各缸在1个周期中喷射的总燃料喷射量来代替上述负荷。
该高负荷运转状态，是指负荷比较大，从缸排出的废气的温度即排气温度比规定的温度高的内燃机的运转状态。通过控制，能够使该高负荷运转状态变为下述运转状态，即作为内燃机要求的发动机输出功率的负荷，大于或等于按照内燃机的转速而确定的规定负荷的运转状态。该规定负荷能够通过实验和计算等来预先设定，输入并存储至控制装置中。
而且，能够通过参照基于内燃机的发动机转速和负荷的数据映射，来判断是否处于高负荷运转状态。另外，可以取代负荷，也能够使用为了输出来自加速踏板传感器的输出功率、被要求的发动机输出功率而需要的燃料喷射量、向缸内喷射的总燃料喷射量等。这些喷射量是各缸在1个周期中喷射的量。
此外，燃烧压力，是指燃料在缸内喷射时的压力，也包含喷射压和与该压力密切相关的共轨压力等压力。该燃料压力在通常喷射时例如是80MPa～180MPa，在多次喷射时比通常喷射时低，根据转速不同而不同。根据不同的情况，燃料压力的减少量达到通常喷射时的燃料压力的百分之几十的程度。
根据上述的控制方法，在高负荷运转状态下，由于从内燃机的排气歧管排出的废气温度上升，不需要为了催化剂和/或DPF的温度上升或温度维持，进行用于提升废气温度的多次喷射，考虑到这些，在进行强制再生控制时，在内燃机的运转状态进入到高负荷运转状态的情况下，进行停止多次喷射控制并转换为通常喷射控制的控制。由此，在强制再生控制的控制用数据的数据映射中，能够用进行通常喷射控制的通常运转(非强制再生控制的运转状态)的数据映射等的控制用数据来代替高负荷运转状态的部分。因此，不需要强制再生控制的控制用数据的数据映射等的高负荷运转状态的部分。结果是，能够减少用于强制再生控制的数据映射的网格数等，此外，还能够减少环境修正用等的数据映射等的数量。另外，在该环境修正用的数据映射中，还有与大气温度、大气压、发动机水温、其他辅助类的运行状況等有关的数据。
此外，在上述的控制方法中，对应于内燃机的负荷，在多次喷射控制区域和通常喷射控制区域之间设置过渡区域，所述多次喷射控制区域是在废气温度低时进行用于使废气温度升温的多次喷射(多级喷射)控制的区域，所述通常喷射控制区域是与不需要通过多次喷射控制进行升温的高负荷运转状态相对应的区域。在强制再生控制中，由于内燃机的负荷增大，在内燃机的运转状态从多次喷射控制区域进入过渡区域时，按过渡区域内的位置进行加权，通过对两区域的燃料压力控制用数据进行内插运算，求出过渡区域内的燃料压力控制用数据。
在该过渡区域内，使用通过内插运算而得到的燃料压力控制用数据，进行缸内燃料喷射。由此，随着负荷的变化，缸内燃料喷射逐渐地从多次喷射的燃料压力顺畅地切换到通常喷射的燃料压力。因此能够避免产生力矩撞击。此外，与此同时，由于不再需要过渡区域的燃料压力控制用数据，因此从这一点来说也能够减少数据映射的网格数等。对于该内插运算来说，可以使用各种内插运算方法。但若使用线形内插(基于一元方程式的内插运算)，则内插运算所需的数据数量少，计算也简单，容易控制。
此外，用于达成上述目的的废气净化系统，在内燃机的排气通路上，具备：在上游侧设有担载着氧化催化剂的氧化催化剂装置的废气净化装置，或者，担载着氧化催化剂的废气净化装置；进行用于恢复上述废气净化装置的净化能力的强制再生控制的控制装置，该控制装置在进行强制再生控制时，为了使排气温度升温而进行多次喷射控制，该废气净化系统的控制方法中，上述控制装置在进行上述强制再生控制时，在内燃机的运转状态为高负荷运转状态的情况下，进行停止了多次喷射的通常喷射控制，并且对应于内燃机的转速和负荷，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域、过渡区域和通常喷射控制区域，在该过渡区域内，使用燃料压力控制用数据来进行缸内燃料喷射，所述燃料压力控制用数据是通过对多次喷射控制区域侧的多次喷射控制的燃料压力控制用数据和通常喷射控制区域侧的通常喷射控制的燃料压力控制用数据进行内插运算而得到的。
另外，在上述的废气净化系统中，上述控制装置在上述过渡区域的内插运算中，以内燃机的转速是Nem时的负荷Qm为基础，当将在该转速是Nem时在多次喷射控制区域侧的边界处的负荷设为Qml，将燃料压力控制用数据设为Pml，将在该转速是Nem在通常喷射控制区域侧的边界处的负荷设为Qnl，将燃料压力控制用数据设为Pnl时，将通过Pt＝((Qnl—Qt)×Pml+(Qt—Qml)×Pnl)/(Qnl—Qml)计算出的燃料压力控制用数据Pt作为上述过渡区域内的燃料压力控制用数据P。
此外，在上述的废气净化系统中，上述控制装置使用各缸在1个周期中喷射的总燃料喷射量来代替上述负荷。
根据上述的结构的废气净化系统，能够实施上述的废气净化方法，从而能够达到相同的效果。此外，在该废气净化装置中，不仅包括连续再生型DPF，还包括可进行相同的强制再生控制的NOx吸附还原型催化剂或NOx直接还原型催化剂等的NOx净化装置。另外，本发明的适用范围还能够包括硫中毒的恢复等的强制再生控制等，因此，还包括对于既具有NOx吸附还原型催化剂、NOx直接还原型催化剂，又具有选择还原型(SCR)催化剂等的废气净化装置的硫中毒等进行的强制再生控制等。只要是进行与上述相同的控制的废气净化系统，都在本发明的适用范围内。
发明的效果
根据本发明的废气净化系统的控制方法以及废气净化系统，在连续再生型DPF装置和NOx净化装置等的废气净化装置的强制再生控制中，由于能够在与高负荷运转状态对应的通常喷射控制区域的部分中使用通常运转控制的控制用数据，因此能够减少用于强制再生控制的控制用数据。
此外，在强制再生控制中，即使内燃机的运转状态是从需要进行多次喷射的多次喷射控制区域向不需要进行多次喷射的通常喷射控制区域转换的情况，由于设置过渡区域，使得缸内燃料喷射的燃烧压力平稳地转换，从而能够防止产生力矩撞击。而且，由于在该过渡区域内使用了内插运算，不再需要过渡区域内的燃料压力控制用数据。因此，能够减少强制再生控制中的燃料压力控制用数据的数据映射的网格数等。
附图说明
图1是表示废气净化系统的整体结构的图。
图2是示意性地表示区域数据映射的一例的图。
图3是表示强制再生控制的控制流程的一例的图。
图4是表示燃料压力控制用数据的计算用的控制流程的一例的图。
图5是表示燃料压力控制用数据的计算用的控制流程的另一个例子的图。
附图标记说明
1   废气净化系统
10  柴油发动机(内燃机)
12  连续再生型DPF装置
12a 氧化催化剂
12b 带催化剂的过滤器
31  差压传感器
40  控制装置(ECU)
P   燃料压力控制用数据
Pm  多次喷射用的燃料压力控制用数据
Pml 多次喷射控制区域侧的边界处的燃料压力控制用数据
Pn 通常喷射用的燃料压力控制用数据
Pnl 通常喷射区域侧的边界处的燃料压力控制用数据
Pt 内插的燃料压力控制用数据(过渡区域的燃料压力控制用数据)
Lm 多次喷射控制区域侧的边界
Ln 通常喷射区域侧的边界
Ne、Nem 发动机转速
Q、Qm 发动机负荷
Qml 多次喷射控制区域侧的边界处的负荷
Qnl 通常喷射区域侧的边界处的负荷
Rm 多次喷射控制区域
Rn 通常喷射控制区域
Rt 过渡区域
t 位置的标示值
具体实施方式
下面，针对本发明的实施方式的废气净化系统的控制方法以及废气净化系统，以连续再生型DPF(柴油微粒过滤器)装置为例，参照附图进行说明。图1示出了该实施方式的废气净化系统1的结构。
该废气净化系统1是通过在柴油发动机(内燃机)10的排气通路11中设置废气净化装置12而构成的。该废气净化装置12是连续再生型DPF装置的一种。该废气净化装置12构成为在上游侧具有氧化催化剂装置12a，在下流侧具有带催化剂的过滤器装置12b。另外，在废气净化装置12的下流侧设有消音器(silencer)13。此外，在该废气净化装置12的上游侧设有排气制动阀(排气闸：exhaust brake)14，在下流侧设有排气节流阀(exhaustthrottle)15。
该氧化催化剂装置12a是通过在多孔质的陶瓷的蜂窝结构等担载体上担载白金(pt)等的氧化催化剂而形成的。带催化剂的过滤器装置12b是由对多孔质的陶瓷的蜂窝状的通道的入口和出口进行了交替封口的整块蜂窝型壁流式的过滤器等而形成的。在该过滤器的部分中担载白金和氧化铈等的催化剂。废气G中的PM(粒状物质)被捕集(trap)在多孔质的陶瓷的壁上。
而且，为了推测带催化剂的过滤器装置12b的PM的堆积量，在废气净化装置12的前后所连接的导通管上设有差压传感器31。此外，为了带催化剂的过滤器装置12b的再生控制，在氧化催化剂装置12a的上游侧设置氧化催化剂入口排气温度传感器32，在氧化催化剂装置12a和带催化剂的过滤器装置12b之间设置过滤器入口排气温度传感器33。
该氧化催化剂入口排气温度传感器32检测向氧化催化剂装置12a流入的废气的温度，即第1废气温度Tg1。此外，过滤器入口排气温度传感器33检测向带催化剂的过滤器装置12b流入的废气的温度，即第2废气温度Tg2。
另外，在吸气通路16上，设有净气机17，MAF传感器(吸入空气量传感器)18，吸气节流阀(intake throttle)19等。该吸气节流阀19调整进入吸气歧管吸的吸气A的量。此外，在EGR通路20上设有EGR冷却器(EGRcooler)21和EGR阀22。
这些传感器的输出值被输入至控制装置(ECU：engine control unit)40，该控制装置40进行整个发动机10的运转控制，并且进行废气净化装置12的再生控制。通过从该控制装置40输出的控制信号，控制吸气节流阀19、燃料喷射装置(喷射喷嘴)23、排气制动阀14、排气节流阀15、EGR阀22等。
该燃料喷射装置23连接在共轨(common-rail)喷射系统27上，该共轨喷射系统27可暂时存储被燃料泵(未图示)升压后的高压的燃料。为了发动机的运转，向控制装置40中输入来自加速踏板位置传感器(APS)34的加速踏板开度、来自转速传感器35的发动机转速、来自轨道压传感器36的共轨压力等的信息，还输入车辆速度、冷却水温度等的信息。从控制装置40输出通电时间信号，以便喷射来自燃料喷射装置23的规定量的燃料。
此外，在该废气净化装置12的再生控制中，不仅只是在行驶中自动进行强制再生，为了能够在驾驶员随意停车后进行强制再生，设置了为唤起注意的警告单元即闪烁灯(DPF lamp)24、异常显示灯25和手动再生按钮(手动再生开关)26。当带催化剂的过滤器装置12b的PM的捕集量超过一定量，且带催化剂的过滤器装置12b堵塞时，该警告单元用于唤起驾驶员(driver)注意。
接下来，对该废气净化系统1的控制进行说明。在该控制中，通过通常的运转来捕集PM。在该通常的运转中，监视是否是强制再生开始的时期，若判断出是强制再生开始的时期，则进行强制再生控制。该强制再生控制分为在行驶中进行强制再生控制的行驶自动再生和在驾驶员因警告而停车后通过按下手动再生按钮26而开始的手动再生。这些再生是根据行驶距离、DPF差压的值来适当选择实施。另外，进行这些强制再生控制的再生控制装置组装在控制装置40中。
而且，在本实施方式中，该手动再生或行驶自动再生的强制再生，在标示了氧化催化剂12a的温度(床层温度)的催化剂温度标示温度低于规定的第1判断温度Tc1时，进行第1废气升温控制，在变为大于或等于规定的第1判断温度Tc1时，进行伴随着补充喷射的第2废气升温控制。另外，当标示了带催化剂的过滤器装置12b的温度的过滤器温度标示温度变为大于或等于规定的第2判断温度Tc2时进行温度维持控制。
而且，在本发明中，该第1废气温度控制、第2废气温度控制以及温度维持控制中的任一种都如图2所示的那样，在与低、中负荷运转区域对应的多次喷射控制区域Rm中，进行废气升温用的多次喷射控制，在与高负荷运转状态对应的通常喷射控制区域Rn中，不进行多次喷射控制而是进行通常喷射控制。此外，在该多次喷射控制区域Rm和通常喷射控制区域Rn之间设置的过渡区域Rt中，基于通过内插运算求出的燃料压力控制用数据进行多次喷射控制。
该内插运算的过程如下。首先，如图2所示，预先准备将以内燃机的转速Ne为横轴，以负荷Q为纵轴的，区分了多次喷射控制区域Rm、过渡区域Rt和通常喷射控制区域Rn的区域数据映射，并将其存储至控制装置40中。能够预先通过实验或计算等来判断是否有需要用多次喷射来进行废气的升温，从而进行设定该区域数据映射。
接下来，根据在强制再生控制中检测出的表示发动机运转状态的发动机的转速Nem和负荷(或者，总燃料喷射量)Qm，判断当前(控制时)的发动机的运转状态处于图2所示的区域数据映射中的哪一个区域。即，将在转速是Nem时在多次喷射控制区域(低、中负荷运转状态)Rm侧的边界Lm的负荷设为Qml、在通常喷射区域(高负荷运转状态)Rn侧的边界Ln的负荷设为Qnl，若负荷Qm在负荷Qml以下，则处于多次喷射控制区域Rm，若负荷Qm超过负荷Qml且在负荷Qnl以下，则处于过渡区域Rt，若负荷Qm超过负荷Qnl，则处于通常喷射控制区域Rn。
而且，若处于多次喷射控制区域Rm，则基于根据多次喷射用的控制用数据映射计算出的燃料压力控制用数据Pm，进行多次喷射控制；若处于通常喷射控制区域Rn，则基于根据通常喷射用的控制用数据映射计算出的燃料压力控制用数据Pn，进行通常喷射控制。该燃料压力Pm、Pn，在通常喷射时，例如是80MPa～180MPa，在多次喷射时要比通常喷射时低，根据转速不同而不同。在不同的情况下，燃料压力的减少量达到通常喷射时的燃料压力的百分之几十的程度。
另一方面，在处于过渡区域Rt的情况下，使用燃料压力控制用数据P，进行缸内燃料喷射，所述燃料压力控制用数据P是通过对发动机10的转速是Nem时在多次喷射控制区域Rm侧的边界Lm处的多次喷射的燃料压力控制用数据Pml、和发动机10的转速是Nem时在通常喷射区域Rn侧的边界Ln处的通常喷射的燃料压力控制用数据Pnl进行内插运算而得到的。该多次喷射的燃料压力控制用数据Pml是根据多次喷射控制用的燃料压力(目标轨道压力)基本映射(base map)而得到的，此外，该通常喷射的燃料压力控制用数据Pnl是根据通常喷射控制用的燃料压力(目标轨道压力)基本映射而得到的。
在使用线形内插运算来作为该内插运算的情况下，将用Pt＝((Qnl—Qm)×Pml+(Qm—Qml)×Pnl)/(Qnl—Qml)来计算出的燃料压力控制用数据的量Pt作为过渡区域Rt内的燃料压力控制用数据P。
此外，在该内插运算中，也可以先计算出过渡区域Rt的位置的标示值t，并使用该标示值t来进行内插运算。在将通常喷射区域Rn侧的边界Ln的位置设为0，将多次喷射区域Rm侧的边界Lm的位置设为1时，该位置的标示值t是用0至1之间的数值来表示与负荷Qm对应的位置的值，并通过t＝(Qnl—Qm)/(Qnl—Qml)来计算出标示值t。接下来，使用该t，通过Pt＝t×Pml+(1—t)×Pnl来计算出燃料压力控制用数据的量Pt，并将其作为过渡区域Rt内的燃料压力控制用数据P。
此外，通常，如该图2所示的区域数据映射，在第1废气温度控制、第2废气温度控制、温度维持控制中分别使用不同的映射。但是，为了使控制更加简化，也可以使用一个区域映射数据以减少控制用数据映射的数量。
接下来，使用图3至图5的控制流程来说明上述控制。该图3的控制流程开始后，在步骤S11中，判断是否进行基于行驶自动再生或手动再生的强制再生控制。在不进行强制再生控制的情况下，不实施该强制再生控制，退出该流程，进行通常运转控制。此外，在步骤S11中是进行强制再生控制的情况下，前进至步骤S12。
是否进行该强制再生控制是通过如下的过程来决定的。基于手动再生的强制再生控制的情况是：在由用于计测废气净化装置12的前后间的差压的差压传感器31检测出的差压超过规定的判断用差压值的情况(等)下，使作为警告装置的闪烁灯(DPF lamp)23闪烁，从而促使驾驶员进行DPF的手动再生。被催促进行手动再生的驾驶员停车并操作手动再生按钮25，从而进行强制再生控制。此外，行驶自动再生的强制再生控制的情况是：当根据差压传感器31的检测值等而检测到带催化剂的过滤器装置12b的PM的捕集量超过一定量时，进行强制再生控制。
在步骤S12中，计算第1判断温度Tc1。该第1判断温度Tc1，是当由过滤器入口排气温度传感器33检测出的废气温度即第2废气温度(催化剂温度标示温度)Tg2变为该温度时，通过补充喷射而供给的未燃燃料即HC在氧化催化剂装置12a的氧化催化剂的作用下被充分氧化的温度(例如，200℃～250℃左右)。此外，第1判断温度Tc1也可以使用随着此时的发动机转速Nem变化的值。此外，可以代替由过滤器入口排气温度传感器33检测出的第2废气温度Tg2，而使用由氧化催化剂入口温度传感器32检测出的第1废气温度Tg1。
在接下来的步骤S13中，进行第2废气温度(催化剂温度指标温度)Tg2的检验(check)。当该第2废气温度Tg2比在步骤S12中计算出的第1判断温度Tc1低时，在步骤S14中，在规定的时间(与步骤S13中的第2废气温度Tg2的检验的间隔(interval)相关的时间)Δt1内进行第1废气升温控制。在该步骤S13之后，返回至步骤S12。
此外，根据步骤S13的判断，若第2废气温度Tg2大于或等于规定的第1判断温度Tc1，则前进至步骤S15。在步骤S15中，计算出第2判断温度Tc2。该第2判断温度Tc2是步骤S17中的第2废气升温控制的目标温度，通过将过滤器入口排气温度传感器33所检测出的废气温度即第2废气温度(过滤器温度标示温度)Tg2维持在该温度Tc2以上，从而能够将带催化剂的过滤器装置12b所捕集的PM的燃烧维持在良好的状态下。该第2废气温度Tg2是由过滤器入口排气温度传感器33检测出的废气的温度。该第2判断温度Tc2通常设为比PM的燃烧开始温度(例如，350℃左右)更高的值，例如是500℃左右。此外，也可以使第2判断温度Tc2的值随着时间的变化而产生多级的变化。
在接下来的步骤S16中，进行第2废气温度(过滤器温度指标温度)Tg2的检验。当该第2废气温度Tg2比第2判断温度TC2更低时，前进至步骤S17进行第2废气升温控制，当第2废气温度Tg2大于等于第2判断温度Tc2时，前进至步骤S18进行温度维持控制。
在步骤S17中，在规定的时间(与步骤S16的第2废气温度Tg2的检验的间隔有关的时间)Δt2内进行第2废气升温控制。
而且，通过第2废气升温控制继续进行废气温度的升温，并且通过补充喷射向废气中供给未燃燃料(HC)。用氧化催化剂装置12a氧化该未燃燃料，由于该氧化热废气的温度能够进一步升温。当该升温后的废气的温度Tg2变为大于等于第2判断温度Tc2时，由带催化剂的过滤器装置12b捕集的PM燃烧。另外，可以通过该第2废气升温控制，使第2废气温度Tg2连续升温至控制目标的温度TC2为止，但也可以通过二阶段或多阶段来进行升温。在该步骤S17之后，前进至步骤S19。
而且，在步骤S16中，在第2废气温度Tg2大于或等于第2判断温度Tc2的情况下，在步骤S18中，在规定时间(步骤S16的第2废气温度Tg2的持续时间的检验间隔相关的时间)Δt3内进行不伴随着发动机10的缸内(筒内)喷射中的补充喷射的温度维持控制。
此外，在步骤S18中，进行PM燃烧累积时间的计时(count)。该计时仅在第2废气温度Tg2大于或等于规定的第2判断温度Tc2的情况下，对PM燃烧累积时间ta进行计时(ta＝ta+Δt3)。在该步骤S18之后，前进至步骤S19。
在步骤S19中，为了判断再生控制是否已结束，进行PM燃烧累积时间ta的检验。在该检验中，是检验PM燃烧累积时间ta是否超过了规定的判断时间Tac。即，若超过了规定的判断时间Tac，则再生控制已结束，前进至步骤S20，若未超过规定的判断时间Tac，则再生控制未结束，返回至步骤S12。而且，在PM燃烧累积时间ta超过规定的判断时间tac之前，进行步骤S14的第1废气升温控制、步骤S17的第2废气升温控制或步骤S18的温度维持控制。
然后，在步骤S20中，结束强制再生控制，若车辆处于停车状态，则排气制动阀13和排气节流阀14返回至通常运转状态，恢复通常喷射控制。然后，退出该流程。
在该图3的控制流程中，当标示了氧化催化剂的温度(床层温度)的催化剂温度标示温度Tg2比规定的第1判断温度Tc1低时，进行第1废气升温控制，当变为大于或等于规定的第1判断温度Tc1时，进行伴随着补充喷射的第2废气升温控制。另外，当标示了带催化剂的过滤器装置12b的温度的过滤器温度标示温度变为大于或等于规定的第2判断温度Tc2时，进行温度维持控制。
另外，在上述的图3的控制流程中，即使作为标示了氧化催化剂12a的温度(床层温度)的催化剂温度标示温度，使用了由过滤器入口排气温度传感器33检测出的第2废气温度Tg2，作为标示了带催化剂的过滤器装置12b的温度的过滤器温度标示温度，也使用了由过滤器入口排气温度传感器33检测出的第2废气温度Tg2。但是，作为指示了氧化催化剂12a的温度(床层温度)的催化剂温度指标温度，也可以使用由氧化催化剂入口排气温度传感器32检测出的第1废气温度Tg1。
而且，在本发明中，在上述的步骤S14的第1废气升温控制、步骤S17的第2废气升温控制和步骤S18的温度维持控制中，虽然在低、中负荷运转区域内进行多次喷射控制，但在高负荷运转状态下不进行多次喷射而是进行通常喷射控制。
可以按照图4以及图5所示的控制流程进行该控制。在进入第1废气升温控制、第2废气升温控制和温度维持控制时需要缸内燃料喷射的燃料压力控制用数据P的情况下调出该图4以及图5的控制流程，通过该控制流程计算出该燃料压力控制用数据P，在计算后返回至调出该控制流程的位置。
在该图4的控制流程开始后，在步骤S31中，输入表示发动机10的运转状态的发动机转速Nem和负荷Qm。在步骤S32中，输入发动机10在转速是Nem时在多次喷射控制区域Rm侧的边界Lm的负荷Qml和在通常喷射区域Rn侧的边界Ln的负荷Qnl。
在接下来的步骤S33中，检验负荷Qm，判断其是否小于或等于负荷Qml。若在该判断中，负荷Qm小于或等于负荷Qml，则前进至步骤S34，将燃料压力控制用数据P设为根据多次喷射的燃料压力数据映射计算出的燃料压力控制用数据Pm，退出该流程。
在该步骤S33的判断中，若负荷Qm大于负荷Qml，则前进至步骤S35，检验负荷Qm，判断其是否大于或等于负荷Qnl。在该判断中，若负荷Qm大于或等于负荷Qnl，则前进至步骤S36，将燃料压力控制用数据P设为根据通常运转的通常喷射的燃料压力数据映射计算出的燃料压力控制用数据Pn，退出该流程。
若在该步骤S35的判断中负荷Qm小于负荷Qnl，则前进至步骤S37。在该步骤S37中，输入发动机10的转速是Nem时在多次喷射控制区域Rm侧的边界Lm处的多次喷射的燃料压力控制用数据Pml、和发动机10的转速是Nem时在通常喷射区域Rn侧的边界Ln处的通常喷射的燃料压力控制用数据Pnl。
在接下来的步骤S38中，利用Pt＝((Qnl—Qm)×Pml+(Qm—Qml)×Pnl)/(Qnl—Qml)计算出内插的喷射控制的数据Pt。在接下来的步骤S39中，将P设为Pt，退出该流程。
另外，在该内插运算中，在使用在过渡区域Rt中的位置的标示值t的情况下，如图5的控制流程所示，由步骤S38a和步骤S38b来代替步骤S38。在步骤S38a中，通过t＝(Qnl—Qm)/(Qnl—Qml)来计算出位置的标示值t。在步骤S38b中，使用该位置的标示值t，通过Pt＝t×Pml+(l—t)×Pnl来计算燃料压力控制用数据Pt。
根据上述的图4以及图5的控制流程，在强制再生控制中，在发动机10的运转状态为高负荷运转状态的情况下，进行停止了多次喷射的通常喷射控制，并且，对应于发动机10的转速Nem和负荷Qm，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域Rm、过渡区域Rt和通常喷射控制区域Rn。在过渡区域Rt内，使用燃料压力控制用数据Pt，进行缸内燃料喷射，所述燃料压力控制用数据Pt是通过对多次喷射控制区域Rm侧的边界Lm处的多次喷射控制的燃料压力控制用数据Pml、和通常喷射控制区域Rn侧的边界Ln处的通常喷射控制的燃料压力控制用数据Pnl进行内插运算而得到的。
此外，在过渡区域Rt的内插中，以发动机10的转速是Nem时的负荷Qm为基础，当将转速为Nem时在多次喷射控制区域Rm侧的边界Lm处的负荷设为Qml，将燃料压力控制用数据设为Pml，将转速是Nem时在通常喷射控制区域Rn侧的边界Ln处的负荷设为Qnl，将燃料压力控制用数据设为Pnl时，能够将通过Pt＝((Qnl—Qt)×Pml+(Qt—Qml)×Pnl)/(Qnl—Qml)计算出的燃料压力控制用数据Pt作为过渡区域Rt内的燃料压力控制用数据P。
另外，在上述的实施方式中，作为废气净化系统的废气净化装置，以上游侧的氧化催化剂装置12a和下流侧的带催化剂的过滤器12b的组合为例进行了说明。但是，废气净化装置也可以是担载着氧化催化剂的过滤器。另外，作为向氧化催化剂12a的上游侧供给未燃燃料(HC)的方法，说明了补充喷射。但是，也可以采用向排气管内直接喷射的方法，即，在排气通路16上设置未燃燃料供给装置，从该未燃燃料供给装置向直接排气通路16内喷射未燃燃料。
此外，作为该废气净化装置，不仅限于连续再生型DPF，也可以采用进行相同的强制再生控制的NOx吸附还原型催化剂或NOx直接还原型催化剂等的NOx净化装置。另外，本发明的适用范围可以包括硫中毒的恢复等的强制再生控制等，因此不仅包括具有NOx吸附还原型催化剂和NOx直接还原型催化剂的废气净化装置，还可以包括对于具有选择还原型(SCR)催化剂等的废气净化装置的硫中毒的强制再生控制等。
工业实用性
具有上述的优良效果的本发明的废气净化系统的控制方法以及废气净化系统，在汽车所搭载的内燃机的排气通路上，具有：在上游侧设有担载着氧化催化剂的氧化催化剂装置的废气净化装置，或者担载着氧化催化剂的废气净化装置；进行强制再生控制的控制装置，所述强制再生控制用于恢复上述废气净化装置的净化能力。在该控制装置进行强制再生控制时，为了使排气温度升温，能够非常有效地利用可进行多次喷射控制的废气净化系统的控制方法。

Claims (6)

1.一种废气净化系统的控制方法，该废气净化系统在内燃机的排气通路上，具备：在上游侧设有担载着氧化催化剂的氧化催化剂装置的废气净化装置，或者，担载着氧化催化剂的废气净化装置；以及进行用于恢复上述废气净化装置的净化能力的强制再生控制的控制装置，该控制装置在进行强制再生控制时，为了使排气温度升温而进行多次喷射控制，该废气净化系统的控制方法的特征在于，
当进行上述强制再生控制时，在内燃机的运转状态为负荷比较大，废气的温度比规定的温度高的内燃机的运转状态的情况下，不进行上述多次喷射控制而进行通常喷射控制，并且对应于内燃机的转速和负荷，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域、过渡区域和通常喷射控制区域，在该过渡区域内，使用燃料压力控制用数据来进行缸内燃料喷射，所述燃料压力控制用数据是通过对多次喷射控制区域侧的多次喷射控制的燃料压力控制用数据和通常喷射控制区域侧的通常喷射控制的燃料压力控制用数据进行内插运算而得到的。
2.如权利要求1所述的废气净化系统的控制方法，其特征在于，
在上述过渡区域的内插运算中，以内燃机的转速是Nem时的负荷Qm为基础，当将该转速是Nem时在多次喷射控制区域侧的边界处的负荷设为Qml，将燃料压力控制用数据设为Pml，将该转速是Nem时在通常喷射控制区域侧的边界处的负荷设为Qnl，将燃料压力控制用数据设为Pnl时，将通过Pt＝((Qnl-Qt)×Pml+(Qt-Qml)×Pnl)/(Qnl-Qml)计算出的燃料压力控制用数据Pt作为上述过渡区域内的燃料压力控制用数据P。
3.如权利要求1或2所述的废气净化系统的控制方法，其特征在于，
对应于内燃机的转速和总燃料喷射量，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域、过渡区域和通常喷射控制区域，从而取代对应于内燃机的转速和负荷，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域、过渡区域和通常喷射控制区域。
4.一种废气净化系统，在内燃机的排气通路上，具备：在上游侧设行担载着氧化催化剂的氧化催化剂装置的废气净化装置，或者，担载着氧化催化剂的废气净化装置；以及进行用于恢复上述废气净化装置的净化能力的强制再生控制的控制装置，该控制装置在进行强制再生控制时，为了使排气温度升温而进行多次喷射控制，该废气净化系统的特征在于，
上述控制装置在进行上述强制再生控制时，在内燃机的运转状态为负荷比较大，废气的温度比规定的温度高的内燃机的运转状态的情况下，不进行多次喷射控制而进行通常喷射控制，并且对应于内燃机的转速和负荷，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域、过渡区域和通常喷射控制区域，在该过渡区域内，使用燃料压力控制用数据来进行缸内燃料喷射，所述燃料压力控制用数据是通过对多次喷射控制区域侧的多次喷射控制的燃料压力控制用数据和通常喷射控制区域侧的通常喷射控制的燃料压力控制用数据进行内插运算而得到的。
5.如权利要求4所述的废气净化系统，其特征在于，
上述控制装置在上述过渡区域的内插运算中，以内燃机的转速是Nem时的负荷Qm为基础，当将该转速是Nem时在多次喷射控制区域侧的边界处的负荷设为Qml，将燃料压力控制用数据设为Pml，将该转速是Nem时在通常喷射控制区域侧的边界处的负荷设为Qnl，将燃料压力控制用数据设为Pnl时，将通过Pt＝((Qnl-Qt)×Pml+(Qt-Qml)×Pnl)/(Qnl-Qml)计算出的燃料压力控制用数据Pt作为上述过渡区域内的燃料压力控制用数据P。
6.如权利要求4或5所述的废气净化系统，其特征在于，
上述控制装置对应于内燃机的转速和总燃料喷射量，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域、过渡区域和通常喷射控制区域，从而取代对应于内燃机的转速和负荷，将控制用的区域区分为多次喷射控制区域、过渡区域和通常喷射控制区域。
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