CN102356219B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够防止内燃机在微粒过滤器熔损的状态下继续运转的内燃机的排气净化装置。内燃机(2)的排气净化装置(1)具有微粒过滤器(10)、检测下游侧排气温度(T1)的下游侧温度传感器(20a)、检测过滤器温度(T10)的过滤器温度传感器(20b)、每隔规定时间计算上游侧排气压力(p1)与下游侧排气压力(p2)的排气压力差(P(n))的排气压力差检测装置(21)、通知装置(40)、控制内燃机(2)的ECU(30)，其中，根据第一排气压力差(P(n-1))与经过规定时间后的第二排气压力差(P(n))计算出压力差变化量(dP)，当压力差变化量(dP)为基准变化量(Ps)以上时，或者当下游侧排气温度(T1)在基准时间(ts)以上持续为排气基准温度(T1s)以上时，进行要求内燃机(2)停止运转的通知，或者使运转停止。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。更详细而言，涉及一种防止内燃机的排气净化装置熔损的技术。 
背景技术
以往，作为回收从内燃机排出的排气中所含的微粒的技术，公知有安装在排气通路中途具有微粒过滤器的内燃机的排气净化装置的技术。上述微粒过滤器构成为由陶瓷等构成的多孔质的蜂窝构造，向下游仅排出透过了划分各个流路的多孔质壁的排气。在排气透过上述多孔质壁时通过燃烧来去除堆积在上述多孔质壁内部的微粒的技术已是公知技术。但是，当通过降低内燃机的转速来减少排气流量时，排气对微粒过滤器的冷却并不充分。另外，当通过减少内燃机的负荷来增加排气中的残留氧量时，易于产生由残留氧引起的过度燃烧。因此，存在产生微粒过滤器熔损的可能性增大的问题。 
因此，通过检测内燃机的运转状态及微粒过滤器的温度并抑制排气流量降低来防止微粒过滤器熔损的内燃机的排气净化装置的技术已是公知技术。例如，如专利文献1所述。 
但是，即使进行如上所述的排气流量的控制，也难以完全防止微粒过滤器熔损。另外，当内燃机在产生了微粒过滤器熔损的状态下继续运转时，存在有排气中所含的微粒等有害物质未被收集而排出到大气中这样的不良情况。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1：日本特许第4033189号公报 
发明内容
发明所要解决的问题 
本发明就是鉴于该问题而做出来的，其目的在于提供一种能够防止内燃机在微粒过滤器熔损的状态下继续运转的内燃机的排气净化装置。 
用于解决问题的方案 
本发明要解决的问题如上所述，接下来说明用于解决该问题的方案。 
即，本发明是一种内燃机的排气净化装置，其具有：微粒过滤器；排气温度检测部件，其检测上述微粒过滤器的下游侧排气温度；排气压力差检测部件，其每隔规定时间计算出上述微粒过滤器的上游侧排气压力与上述微粒过滤器的下游侧排气压力的排气压力差；通知部件，其进行基于上述微粒过滤器的状态的通知；控制部件，其控制内燃机；其特征在于，上述控制部件与上述排气温度检测部件、上述排气压力差检测部件、上述通知部件相连接，根据第一排气压力差与经过规定时间后计算出的第二排气压力差计算出压力差变化量，当上述压力差变化量为基准变化量以上时，或者当下游侧排气温度在基准时间以上持续为基准温度以上时，利用上述通知部件进行要求上述内燃机停止运转的通知，或者使上述内燃机停止运转。 
在本发明中的特征在于，当上述排气温度检测部件至少1次以上在基准时间以上持续检测到基准温度以上的值时，或者当上述排气压力差检测部件至少1次以上计算出基准变化量以上的值时，上述控制部件利用上述通知部件进行要求检查上述微粒过滤器的通知。 
本发明的特征在于，上述控制部件与检测上述微粒过滤器的过滤器温度的过滤器温度检测部件相连接，当上述过滤器温度检测部件检测出的过滤器温度为过滤器基准温度以上时，不使上述内燃机启动。 
本发明的特征在于，当在基准期间的时间以上持续进行由上述通知部件进行的要求检查上述微粒过滤器的通知、并且没有进行微粒过滤器的检查时，上述控制部件限制上述内燃机的输出直至进行上述微 粒过滤器的检查。 
发明效果 
作为本发明的效果，起到了如下所示的效果。 
本发明起到了能够防止内燃机在微粒过滤器熔损的状态下继续运转这样的效果。 
附图说明
图1是表示本发明的内燃机的排气净化装置的结构的概略图。 
图2是表示本发明的实施方式的内燃机的排气净化装置的熔损防止控制的流程图。 
附图标记说明 
1、内燃机的排气净化装置；2、内燃机；10、微粒过滤器；20a、下游侧温度传感器；20b、过滤器温度传感器；21、排气压力差检测装置；30、ECU；40、通知装置；T1、下游侧排气温度；T10、过滤器温度；P(n-1)、第一排气压力差；P(n)、第二排气压力差；dP、压力差变化量；Ps、基准变化量；ts、基准时间；T1s、基准温度；T10s、过滤器基准温度。 
具体实施方式
以下，使用图1来说明作为本发明的内燃机的排气净化装置的一实施方式的排气净化装置1。 
如图1所示，排气净化装置1用于净化、排出在内燃机2中产生的排气。排气净化装置1设置在内燃机2中，具有微粒过滤器10、氧化催化剂11、作为排气温度检测部件的下游侧温度传感器20a、作为过滤器温度检测部件的过滤器温度传感器20b、作为排气压力差检测部件的排气压力差检测装置21、作为控制部件的ECU30、作为通知部件的通知装置40等。 
内燃机2具有一个或多个气缸，用于将通过使向上述气缸内部喷射的燃料燃烧而产生的能量转换为旋转动力。内燃机2使经由吸气路 径3供给的大气与从燃料喷射阀4、4、4、4供给的燃料在气缸5、5、5、5内混合、燃烧。此时产生的排气经由排气路径6排出。另外，本实施方式的内燃机2设为了直列四缸，但是并不限定于此。 
微粒过滤器10用于去除排气中的微粒(由碳质构成的煤烟子、高沸点碳化氢成分(SOF)等)。微粒过滤器10配置在内燃机2的排气路径6上。微粒过滤器10具体而言为由陶瓷等的多孔质壁构成的蜂窝构造，构成为排气必须在透过了上述多孔质壁之后再排出。微粒过滤器10在排气通过上述多孔质壁时收集排气中的微粒。其结果，从排气中去除了微粒。 
氧化催化剂11用于氧化氮化合物。氧化催化剂11配置在微粒过滤器10的上游侧，促进微粒的氧化去除。 
作为排气温度检测部件的下游侧温度传感器20a用于检测通过了微粒过滤器10的排气的温度。下游侧温度传感器20a配置在能够检测通过了微粒过滤器10后的下游侧排气温度T1的位置。 
作为过滤器温度检测部件的过滤器温度传感器20b用于检测微粒过滤器10的过滤器温度T10。过滤器温度传感器20b配置在能够检测微粒过滤器10的过滤器温度T10的位置。 
作为排气压力差检测部件的排气压力差检测装置21用于检测通过微粒过滤器10的排气的压力差。排气压力差检测装置21具有上游侧压力传感器21a和下游侧压力传感器21b。上游侧压力传感器21a配置在微粒过滤器的上游侧，每隔规定时间检测通过微粒过滤器10前的上游侧排气压力p1。另外，上游侧压力传感器21a只要位于微粒过滤器10的上游侧即可，既可以位于氧化催化剂11的上游侧也可以位于氧化催化剂11的下游侧。下游侧压力传感器21b配置在微粒过滤器10的下游侧，每隔规定时间检测通过了微粒过滤器10后的下游侧排气压力p2。排气压力差检测装置21根据上游侧排气压力p1与下游侧排气压力p2每隔规定时间计算出排气压力差P(n-1)、排气压力差P(n)、排气压力差P(n+1)...。 
作为控制部件的ECU30用于进行内燃机2的控制及微粒过滤器 10的再生(日文：再生)控制。具体而言，ECU30获取由下游侧温度传感器20a、过滤器温度传感器20b、排气压力差检测装置21检测出的微粒过滤器10的状态。而且，ECU30根据所获取的微粒过滤器10的状态使微粒过滤器10再生，或者为了防止熔损而控制内燃机2。另外，ECU30根据来自未图示的加速器等的信号进行内燃机2的控制等。而且，根据来自电键开关31的信号进行内燃机2的启动及停止。具体而言，ECU30可以是总线连接CPU、ROM、RAM、HDD等而成的结构，或者也可以是由单片LSI等构成的结构。在ECU30中，存储有用于进行内燃机2及微粒过滤器10的控制的各种程序及数据。 
作为通知部件的通知装置40用于进行基于微粒过滤器10的状态的通知。当微粒过滤器10有可能熔损时，通知装置40进行要求内燃机2停止运转、检查微粒过滤器10的通知。通知装置40由作为视觉通知部件的灯41或作为听觉通知部件的扬声器42构成。 
灯41用于通过灯41的点亮进行基于微粒过滤器10的状态的通知。具体而言，灯41通过点亮进行要求内燃机2停止的通知，通过闪烁进行要求检查微粒过滤器10的通知。另外，通知方法并不限于本实施方式。 
扬声器42用于利用听觉信息向工作人员进行基于微粒过滤器10的状态的通知。具体而言，扬声器42通过声音进行要求内燃机2停止的通知、要求检查微粒过滤器10的通知。另外，通知方法并不限于本实施方式。 
ECU30与燃料喷射阀4、4、4、4相连接，通过控制燃料喷射阀4、4、4、4的燃料喷射量，能够进行内燃机2的起动及停止、输出控制等。 
ECU30与下游侧温度传感器20a相连接，能够获取下游侧温度传感器20a检测出的下游侧排气温度T1。 
ECU30与过滤器温度传感器20b相连接，能够获取过滤器温度传感器20b检测出的过滤器温度T10。 
ECU30与排气压力差检测装置21相连接，能够获取排气压力差检测装置21计算出的排气压力差P(n)。 
ECU30将在下游侧排气温度T1时排气压力差检测装置21计算出的第二排气压力差P(n)与在规定时间前排气压力差检测装置21计算出的第一排气压力差P(n-1)转换为作为排气以规定的温度且规定的流量排出时的压力的第二转换排气压力差TP(n)与第一转换排气压力差TP(n-1)。能够计算出作为第二转换排气压力差TP(n)与第一转换排气压力差TP(n-1)的差的压力差变化量dP。 
ECU30在下游侧排气温度T1的状态下将在规定时间前排气压力差检测装置21计算出的第一排气压力差P(n-1)转换为作为以规定的温度且规定的流量排出时的排气的压力的第一转换排气压力差TP(n-1)。同样地ECU30在下游侧排气温度T1的状态下将排气压力差检测装置21计算出的第二排气压力差P(n)转换为作为以规定的温度且规定的流量排出时的排气的压力的第二转换排气压力差TP(n)。因而，ECU30能够计算出作为第二转换排气压力差TP(n)与第一转换排气压力差TP(n-1)的差的压力差变化量dP。 
ECU30与通知装置40相连接，通过控制通知装置40能够进行基于微粒过滤器10的状态的通知。 
ECU30存储有用于判断微粒过滤器10是否熔损的排气温度的排气基准温度T1s、过滤器基准温度T10s、基准变化量Ps、基准时间ts、基准期间h及在满足微粒过滤器10有可能熔损的规定条件时计数的熔损计数N。另外，存储有内燃机2的输出映射M1、用于限制内燃机2的输出的输出限制映射M2。 
接着，使用图2来说明本发明的排气净化装置1的ECU30进行的微粒过滤器10的熔损防止控制。 
当内燃机2启动时，ECU30获取下游侧排气温度T1、过滤器温度T10、第二排气压力差P(n)，并且根据在规定时间前排气压力差检测装置21计算出的第一排气压力差P(n-1)计算出压力差变化量dP。ECU30判断下游侧排气温度T1及其持续时间t、或压力差变化量dP是否为各个基准值以上、即微粒过滤器10是否有可能熔损。当微粒过滤器10有可能熔损时，ECU30利用通知装置40进行要求内燃机停止的通知，或者使内燃机2停止运转。 
以下，具体说明ECU30的控制方式。 
在步骤S110中，ECU30从电键开关31获取使内燃机2启动的信号，之后使控制阶段转入步骤S120。 
在步骤S120中，ECU30判断熔损计数N是否为N＝0。 
其结果，当熔损计数N为N＝0时，转入步骤S130。 
另外，当熔损计数N不为N＝0时，转入步骤S320。 
在步骤S130中，ECU30使内燃机2开始运转，之后使控制阶段转入步骤S140。 
在步骤S140中，ECU30利用下游侧温度传感器20a获取下游侧排气温度T1，之后使控制阶段转入步骤S150。 
在步骤S150中，ECU30获取排气压力差检测装置21计算出的第二排气压力差P(n)，之后使控制阶段转入步骤S160。 
在步骤S160中，ECU30将下游侧排气温度T1时的第二排气压力差P(n)与在规定时间前排气压力差检测装置21计算出的第一排气压力差P(n-1)转换为作为以规定的温度且规定的流量排出时的排气的压力的第二转换排气压力差TP(n)与第一转换排气压力差TP(n-1)。然后，计算出作为第二转换排气压力差TP(n)与第一转换排气压力差TP(n-1)的差的压力差变化量dP，之后使控制阶段转入步骤S170。 
在步骤S170中，ECU30判断下游侧排气温度T1是否为排气基准温度T1s以上。 
其结果，当判断为下游侧排气温度T1为排气基准温度T1s以上时，使控制阶段转入步骤S180。 
另外，当判断为下游侧排气温度T1小于排气基准温度T1s时，ECU30使控制阶段转入步骤S480。 
在步骤S180中，ECU30判断下游侧排气温度T1为排气基准温度T1s以上的状态的持续时间t是否为基准时间ts以上。 
其结果，当判断为下游侧排气温度T1为排气基准温度T1s以上的状态的持续时间t为基准时间ts以上时，使控制阶段转入步骤S190。 
另外，当判断为下游侧排气温度T1为排气基准温度T1s以上的状态的持续时间t小于基准时间ts时，ECU30使控制阶段转入步骤S480。 
在步骤S190中，ECU30对熔损计数N加1，之后使控制阶段转入步骤S200。 
在步骤S200中，ECU30利用通知装置40进行要求内燃机2停止运转的通知。或者，ECU30使内燃机2停止运转。 
在步骤S320中，ECU30利用过滤器温度传感器20b获取过滤器温度T10，之后使控制阶段转入步骤S330。 
在步骤S330中，ECU30判断过滤器温度T10是否小于过滤器基准温度T10s。 
其结果，当判断为过滤器温度T10小于过滤器基准温度T10s时，使控制阶段转入步骤S340。 
另外，当ECU30判断为过滤器温度T10为过滤器基准温度T10s以上时，使控制阶段重复转入步骤S120。 
在步骤S340中，ECU30利用通知装置40进行要求检查微粒过滤器10的通知，之后使控制阶段转入步骤S350。 
在步骤S350中，ECU30判断进行了由通知装置40要求检查微粒过滤器10的通知的期间是否为基准期间h以上。 
其结果，当判断为进行了由通知装置40要求检查微粒过滤器10的通知的期间为基准期间h以上时，使控制阶段转入步骤S360。 
另外，当ECU30判断为进行了由通知装置40要求检查微粒过滤器10的通知的期间小于基准期间h以上时，使控制阶段转入步骤S130。 
在步骤S360中，ECU30将内燃机2的输出映射M1切换为用于限制内燃机2的输出的输出限制映射M2，之后使控制阶段转入步骤S130。 
在步骤S480中，ECU30判断压力差变化量dP是否为基准变化量Ps以上。 
其结果，当判断为压力差变化量dP为基准变化量Ps以上时，使控制阶段转入步骤S190。 
另外，当ECU30判断为压力差变化量dP小于基准变化量Ps时，使控制阶段转入步骤S140。 
下游侧排气温度T1为排气基准温度T1s以上的状态的持续时间t在内燃机2停止运转的情况下复位。另外，熔损计数N及进行了由通知装置40要求检查微粒过滤器10的通知的期间通过进行检查微粒过滤器10而复位。 
如上所述，一种内燃机2的排气净化装置1，其具有：微粒过滤器10；作为排气温度检测部件的下游侧温度传感器20a，其检测微粒过滤器10的下游侧排气温度T1；作为排气压力差检测部件的排气压力差检测装置21，其每隔规定时间计算出微粒过滤器10的上游侧排气压力p1与微粒过滤器10的下游侧排气压力p2的排气压力差P(n)；作为通知部件的通知装置40，其进行基于微粒过滤器10的状态的通知；作为控制部件的ECU30，其控制内燃机2；其特征在于，ECU30与下游侧温度传感器20a、排气压力差检测装置21、通知装置40相连接，根据以规定条件转换了第一排气压力差P(n-1)而获得的第一转换排气压力差TP(n-1)与以规定条件转换了经过规定时间后计算出的第二排气压力差P(n)而获得的第二转换排气压力差TP(n)计算出压力差变化量dP，当压力差变化量dP为基准变化量Ps以上时，或者当下游侧排气温度T1在基准时间ts以上持续为排气基准温度T1s以上时，利用通知装置40进行要求内燃机2停止运转的通知，或者使内燃机2停止运转。 
另外，其特征在于，当下游侧温度传感器20a至少1次以上在基准时间ts以上持续检测到排气基准温度T1s以上的值时，或者当排气压力差检测装置21至少1次以上计算出基准变化量Ps以上的值时，ECU30利用通知装置40进行要求检查微粒过滤器10的通知。 
另外，其特征在于，ECU30与用于检测微粒过滤器10的过滤器温度T10的作为过滤器温度检测部件的过滤器温度传感器20b相连接，当过滤器温度传感器20b检测出的过滤器温度T10为过滤器基准温度T10s以上时，不使内燃机2启动。 
另外，其特征在于，当在基准期间h的时间以上持续进行由通知装置40进行的要求检查微粒过滤器10的通知、并且没有进行检查微粒过滤器10时，ECU30限制内燃机2的输出直至进行检查微粒过滤器10。 
通过如此设置结构，能够向工作人员通知微粒过滤器10为有可能熔损的状态的情况，或者能够强制性使内燃机2停止运转。而且，通过限制内燃机2的输出，能够促进检查微粒过滤器10。由此，能够防止内燃机2在微粒过滤器10熔损的状态下继续运转。 

Claims (2)

1.一种内燃机（2）的排气净化装置（1），其具有：微粒过滤器（10）；排气温度检测部件（20a），其检测上述微粒过滤器（10）的下游侧排气温度（T1）；排气压力差检测部件（21），其每隔规定时间计算出上述微粒过滤器（10）的上游侧排气压力（p1）与上述微粒过滤器（10）的下游侧排气压力（p2）的排气压力差（p（n））；通知部件（40），其进行基于上述微粒过滤器（10）的状态的通知；控制部件（30），其控制内燃机（2）；其特征在于，
上述控制部件（30）与上述排气温度检测部件（20a）、上述排气压力差检测部件（21）、上述通知部件（40）以及用于检测上述微粒过滤器（10）的过滤器温度（T1）的过滤器温度检测部件（20b）相连接，根据第一排气压力差（p（n－1））与经过规定时间后的第二排气压力差（p（n））计算出压力差变化量（dP），当上述压力差变化量（dP）为基准变化量（Ps）以上时，或者当下游侧排气温度（T1）在基准时间（ts）以上持续为基准温度（T1s）以上时，利用上述通知部件（40）进行要求上述内燃机（2）停止运转的通知，或者使上述内燃机（2）停止运转，
在从电键开关（31）取得了使内燃机（2）启动的信号时，在上述排气温度检测部件（20a）至少1次以上在基准时间（ts）以上持续检测到基准温度（T1s）以上的值的情况下，或者在上述排气压力差检测部件（20a）至少1次以上计算出基准变化量（Ps）以上的值的情况下，若上述过滤器温度检测部件（20b）检测到的过滤器温度（T1）为过滤器基准温度（T10s）以上，则使上述内燃机（2）不启动，若上述过滤器温度检测部件（20b）检测到的过滤器温度（T1）小于过滤器基准温度（T10s），则利用上述通知部件（40）进行要求检查上述微粒过滤器（10）的通知。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
当在基准期间的时间以上持续进行由上述通知部件进行的要求检查上述微粒过滤器的通知、并且没有进行微粒过滤器的检查时，上述控制部件限制上述内燃机的输出直至进行上述微粒过滤器的检查。
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