CN105637188B

CN105637188B - 用于内燃机的排气净化装置

Info

Publication number: CN105637188B
Application number: CN201480056232.7A
Authority: CN
Inventors: 塚本佳久; 伊藤和浩; 西冈宽真; 今井大地; 大月宽; 野竹康正
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2018-11-27
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: US20160265411A1; CN105637188A; EP3060768B1; US9879585B2; EP3060768A1; WO2015060015A1; JP6028710B2; JP2015081550A

Abstract

细孔区ZMI限定在颗粒过滤器的隔离壁(72)的上游侧并且粗孔区ZMA限定在隔离壁的下游侧。隔离壁在细孔区处的孔径大小设定成便于颗粒物质和灰烬能够由细孔区处的隔离壁捕集，而隔离壁在粗孔区处的孔径大小设定成便于灰烬能够在粗孔区处穿过隔离壁。当捕集的颗粒物质的量小于界限量时，执行用于增加气体的控制，其暂时地增加流入颗粒过滤器的气体的流量以便从颗粒过滤器去除灰烬。

Description

用于内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的排气净化装置。

背景技术

现有技术中已知一种内燃机，其在排气通道中布置用于捕集包含在排气中的颗粒物质的颗粒过滤器。结果，抑制排放到大气中的颗粒物质的量。在这点上，如果颗粒过滤器上的颗粒物质的量变得更大，那么颗粒过滤器的压力损失将逐渐变得更大。结果，发动机输出趋于下降。由此，现有技术中已知的是一种内燃机：其执行用于去除PM的控制，所述控制从颗粒过滤器去除颗粒物质。如果这样做，那么会抑制颗粒过滤器的压力损失由于颗粒物质而增加。

在这点上，排气包含称作“灰烬”的非燃烧组成部分。所述灰烬连同颗粒物质被捕集在颗粒过滤器处。在这点上，即便执行用于去除PM的控制，灰烬也将不会燃烧或蒸发，而是将保留在颗粒过滤器上。出于这个原因，随着发动机工作时间变得越长，捕集在颗粒过滤器上的灰烬的量将逐渐增加并且颗粒过滤器上的压力损失将逐渐变得更大。结果，即便重复地执行用于去除PM的控制，发动机输出也趋于下降。

由此，现有技术中已知的是一种如下的内燃机：其导致排气脉动来产生在颗粒过滤器内部逆流的排气流，并由此使得灰烬从颗粒过滤器分离(参见PLT1)。

引用列表

专利文献

PLT1：日本专利公开第11-324647A号

发明内容

技术问题

然而，在PLT1中，从颗粒过滤器分离的灰烬由于排气的脉动而仅仅返回到颗粒过滤器上游的排气通道内。出于这个原因，灰烬被再次捕集在颗粒过滤器上。由此，在PLT1中，不可能抑制颗粒过滤器的压力损失由于灰烬而增加。

解决问题的方案

根据本发明，提供了一种用于内燃机的排气净化装置，其在发动机排气通道中布置用于捕集包含在排气中的颗粒物质的颗粒过滤器，其中所述颗粒过滤器设置有交替布置的排气流入通道和排气流出通道以及将这些排气流入通道和排气流出通道彼此隔离的多孔的隔离壁，细孔区被界定在所述隔离壁的上游侧，粗孔区被界定在所述隔离壁的下游侧，所述隔离壁的在所述细孔区中的孔径大小设定成便于所述颗粒物质和灰烬能够在所述细孔区处由所述隔离壁捕集，并且所述隔离壁的在所述粗孔区中的孔径大小设定成便于灰烬能够在所述粗孔区处穿过所述隔离壁，其特征在于，当所述颗粒过滤器上被捕集颗粒物质的量小于预定的界限量时，执行用于增加气体的控制，该用于增加气体的控制暂时地增加流入所述颗粒过滤器的气体的流量以便从所述颗粒过滤器去除所述灰烬。

本发明的有益效果

能够抑制颗粒过滤器的压力损失由于灰烬而增加。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的内燃机的整体视图。

图2A是颗粒过滤器的前视图。

图2B是颗粒过滤器的侧视截面图。

图3是隔离壁的局部放大截面图。

图4是涂层的局部放大截面图。

图5是阐释用于去除PM的控制的时间表。

图6A是用于阐释根据本发明的实施例的隔离壁的示意性放大图。

图6B是用于阐释根据本发明的实施例的隔离壁的示意性放大图。

图6C是用于阐释根据本发明的实施例的隔离壁的示意性放大图。

图7是示出根据本发明的第一实施例的用于去除灰烬的控制的例程的流程图。

图8是阐释根据本发明的第二实施例的时间表。

图9是阐释根据本发明的第二实施例的时间表。

图10是示出根据本发明的第二实施例的用于去除灰烬的控制的例程的流程图。

图11是根据本发明的第三实施例的内燃机的整体视图。

图12是阐释根据本发明的第三实施例的时间表。

图13是阐释根据本发明的第三实施例的时间表。

图14是示出根据本发明的第三实施例的用于去除灰烬的控制的例程的流程图。

图15是示出根据本发明的第三实施例的用于在停止时的控制的例程的流程图。

图16是阐释根据本发明的第四实施例的时间表。

图17是示出根据本发明的第四实施例的用于在停止时的控制的例程的流程图。

图18是示出根据本发明的第四实施例的用于在启动时的控制的例程的流程图。

图19是阐释根据本发明的第五实施例的时间表。

图20是示出根据本发明的第五实施例的用于在加速时的控制的例程的流程图。

具体实施方式

参照图1，1表示压缩点火型的内燃机的主体，2表示气缸的燃烧室，3表示用于将燃料喷射到燃烧室2中的电子控制型的燃料喷射器，4表示进气歧管，并且5表示排气歧管。进气歧管4通过进气导管6连接至排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口，而压缩机7a的入口通过进气引入管8a连接至空气滤清器9，空气流量计8布置在进气引入管8a中。在进气导管6的内部，布置了电气控制型的节气门10。进一步地，围绕着进气导管6，冷却装置11布置用于冷却流过进气导管6的内部的进气。

另一方面，排气歧管5连接至排气涡轮增压器7的排气涡轮机7b的入口，而排气涡轮机7b的出口通过排气管12连接至颗粒过滤器13。

排气歧管5和进气歧管4通过排气再循环通道(此后称作“EGR”)16彼此连接。在EGR通道16内部，布置了电气控制型的EGR控制阀17。进一步地，在EGR通道16周围，冷却装置18布置用于冷却流过EGR通道16内部的EGR气体。另一方面，每个燃料喷射器3通过燃料流道19连接至共轨20。所述共轨20通过电气控制型的可变排放燃料泵21连接至燃料罐22。储存在燃料罐22中的燃料由燃料泵31供给到共轨20的内部。供给至共轨20的燃料通过燃料流道19供给至燃料喷射器3。注意，在未示出的另一实施例中，内燃机1由火花点火型的内燃机组成。

电子控制单元30由数字计算机组成，其设置有通过双向总线31连接在一起的部件，诸如ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35和输出端口36。在颗粒过滤器13处，附接了压差传感器14用于检测颗粒过滤器13之前和之后的压差。空气流量计8和压差传感器14的输出信号通过对应的AD转换器37输入至输入端口35。进一步地，加速器踏板40连接至载荷传感器41，其产生与加速器踏板40的下压量L成正比的输出电压。载荷传感器41的输出电压通过对应的AD转换器37输入至输入端口35。而且，输入端口35连接至曲柄角传感器42，其在曲轴每旋转例如15°时产生输出脉冲。CPU34使用来自曲柄角传感器42的输出脉冲作为基础来计算发动机转速Ne。另一方面，输出口36通过对应的驱动电路38连接至燃料喷射器3、节流阀10的驱动致动器、EGR控制阀17和燃料泵21。

图2A和图2B示出了壁流型的颗粒过滤器13的结构。注意，图2A示出了颗粒过滤器13的前视图，而图2B示出了颗粒过滤器13的侧视截面图。如图2A和图2B中所示，颗粒过滤器13形成蜂窝状结构，其设置有彼此平行延伸的多个排气流动通道71i和71o，以及将这些排气流动通道71i和71o彼此隔离的隔离壁72。在图2A中所示的实施例中，排气流动通道71i和71o由排气流入通道71i和排气流出通道71o组成，排气流入通道71i的上游端是开口的并且排气流入通道71i的下游端是由阻塞物73d封闭的，排气流出通道71o的上游端是由阻塞物73u封闭的并且排气流出通道71o的下游端是开口的。注意，在图2A中，阴影线部分示出了阻塞物73u。由此，排气流入通道71i和排气流出通道71o通过薄的隔离壁72交替地布置。换句话说，排气流入通道71i和排气流出通道71o布置成便于每个排气流入通道71i由四个排气流出通道71o围绕并且每个排气流出通道71o由四个排气流入通道71i围绕。隔离壁72具有多孔性。由此，如在图2中由箭头示出的，排气首先流入到排气流入通道71i中，接下来穿过周围的隔离壁72的内部，然后流出到邻近的排气流出通道71o的内部。在未示出的另一实施例中，排气流动通道由排气流入通道和排气流出通道组成，其中，排气流入通道的上游端和下游端是开口的，并且排气流出通道的上游端是由阻塞物封闭的而排气流出通道的下游端是开口的。同样在所述的另一实施例中，流入排气流入通道的排气穿过隔离壁并且流出到排气流出通道的内部。

如图2B中所示，在隔离壁72处，细孔区ZMI限定在上游侧而粗孔区ZMA限定在下游侧。隔离壁72在细孔区处的孔径大小被设定成使得颗粒物质和灰烬能够被捕集。与此相对，隔离壁72在粗孔区处的孔径大小被设定成使得灰烬能够在粗孔区处穿过隔离壁72。

细孔区ZMI和粗孔区ZMA例如如下地形成。即，如图3中所示，隔离壁72设置有用于细孔区ZMI和粗孔区ZMA的共用基材72s。在这种情况下，基材72s的孔径大小被设定成便于灰烬能够穿过基材72s。基于此，在细孔区ZMI处，基材72s的表面由涂层75覆盖。如图4中所示，涂层75由大量的颗粒76形成并且在颗粒76之间具有大量的间隙或孔隙。涂层75的孔径大小被设定成小于基材72s的孔径大小并且能够捕集颗粒物质和灰烬。在这种情况下，涂层75的孔径大小表示隔离壁72在细孔区处的孔径大小。与此相对，在粗孔区ZMA中，基材72s的表面未由上述的涂层75覆盖。在这种情况下，基材72的孔径大小表示隔离壁72在粗孔区处的孔径大小。结果，隔离壁72在细孔区处的孔径大小和隔离壁72在粗孔区处的孔径大小如上面所阐释地设定。

具体地，基材72s的平均孔径大小，即，隔离壁72在粗孔区处的平均孔径大小被设定成25μm至100μm。本发明人已确认了以下事实：如果基材72s的平均孔径大小是25μm或更大，那么大多数灰烬能够穿过基材72s。另一方面，涂层75的平均孔径大小，即，细孔区ZMI的平均孔径大小被设定成10μm至25μm。出于这个原因，颗粒76(二次颗粒)的平均大小被设定成1μm至10μm。如果颗粒76的平均颗粒大小小于1μm，那么穿过涂层75的颗粒物质的量变得大于允许量。进一步地，如果颗粒76的平均大小大于10μm，那么颗粒过滤器13或涂层75的压力损失变得大于允许值。

注意，在根据本发明的所述实施例中，隔离壁基材的颗粒孔径大小意指通过汞压入法获得的孔径大小分布的中等大小(50％大小)，而颗粒的平均大小意指基于通过激光衍射散射法获得的体积的孔径大小分布的中等大小(50％大小)。

基材72s由多孔的材料形成，例如，堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、莫来石、硅酸铝锂、磷酸锆或其他陶瓷。另一方面，形成涂层75的颗粒76例如由具有氧化功能的金属组成。作为具有氧化功能的金属，可以使用铂Pt、铑Rh、钯Pd或其他这种的铂族金属。在未示出的另一实施例中，颗粒76由类似于隔离壁基材72s的陶瓷组成。在未示出的又一实施例中，颗粒76由金属和陶瓷两者组成。

在图3中所示的实施例中，涂层72设置在隔离壁基材72s的面对排气流入通道71i的单个表面上。在未示出的另一实施例中，涂层75设置在基材72s的面对排气流出通道71o的单个表面上。在未示出的又一实施例中，涂层75设置在基材72s的面向排气流入通道71i和排气流出通道71o的两个表面上。

而且，在图2B中所示的实施例中，细孔区ZMI的上游边缘基本上匹配隔离壁72的上游端。进一步地，粗孔区ZMA的下游边缘基本上匹配隔离壁72的下游端。细孔区ZMI的纵向长度被设定成例如为颗粒过滤器13的纵向长度的50％至90％。

那么，排气包括主要由固体碳形成的颗粒物质。所述颗粒物质被捕集在颗粒过滤器13上。具体地，颗粒物质首先被捕集在隔离壁72的上游侧部分，即，被捕集在细孔区处的隔离壁72处。随着发动机工作时间变得更长或者随着捕集在颗粒过滤器13上的颗粒物质的量变得更大，隔离壁72中颗粒物质积累的区域朝向下游侧扩展。

在燃烧室2中，燃料在过氧下燃烧。由此，只要燃料喷射器3和燃料添加阀不二次地供给燃料，颗粒过滤器13就处于氧化气氛中。进一步地，涂层75由具有氧化功能的金属组成。结果，在粗孔区处捕集在隔离壁72上的颗粒物质被成功地氧化。在这点上，如果单位时间内捕集的颗粒物质的量变得大于单位时间内氧化的颗粒物质的量，那么捕集在颗粒过滤器13上的颗粒物质的量将会伴随着发动机工作时间的流逝而增加。如果在颗粒过滤器13上捕集的颗粒物质的量增加，那么颗粒过滤器13的压力损失将最终增加。

由此，在根据本发明的所述实施例中，将颗粒物质从颗粒过滤器13去除的、用于去除PM的控制被重复地执行。结果，颗粒过滤器13上的颗粒物质被去除，从而颗粒过滤器13的压力损失降低。

即，如图5中所示，在时间ta1处，如果在颗粒过滤器13上捕集的颗粒物质的量QPM达到上限量QPMU，那么开始用于去除PM的控制，即，用于提升温度的控制。结果，颗粒过滤器13上的颗粒物质通过氧化而被去除并且捕集的颗粒物质的量QPM减小。接下来，在时间ta2处，如果颗粒物质QPM达到下限量QPML，那么结束用于去除PM的控制。接下来，在时间ta3处，如果捕集的颗粒物质QPM再次达到上限量QPMU，那么再次开始用于去除PM的控制。通过这种方式，重复地执行用于去除PM的控制。

在图1中所示的实施例中，用于去除PM的控制包含用于提升温度的控制，所述控制将颗粒过滤器13的温度增加到PM去除温度并且将颗粒过滤器13的温度维持到PM去除温度，而同时将颗粒过滤器13维持在氧化气氛中，以便通过氧化去除颗粒物质。为了执行用于提升温度的控制，在一个实例中，燃料喷射器3在压缩冲程或排气冲程中喷射与燃烧使用燃料分开的、额外的燃料，以便所述额外的燃料在燃烧室2、排气通道或颗粒过滤器13中燃烧。在另一实例中，在排气通道中布置在颗粒过滤器13上游的燃料添加阀添加额外的燃料。所述额外的燃料在排气通道或颗粒过滤器13中燃烧。PM去除温度例如设定为600°至650°。在未示出的另一实例中，用于去除PM的控制包含用于增加NO_X的控制，所述控制增加流入颗粒过滤器13中的排气中的NO_X的量，以便通过氧化去除颗粒物质。为使得NO_X量增加，例如，描述了EGR气体量。在未示出的又一实施例中，用于去除PM的控制包含用于进给臭氧的控制，所述控制从连接至颗粒过滤器13的排气通道上游的臭氧进给器进给臭氧以便通过氧化去除颗粒物质。

在一个实例中，捕集的颗粒物质的量QPM由通过压差传感器14检测的压差表示。在另一实例中，捕集的颗粒物质的量QPM由通过重复累积地添加单位时间内的增加qPMi和单位时间内的降低qPMd获得的计数器值表示(QPM＝QPM+qPMi-qPMd)。增加qPMi和降低qPMd基于发动机工作状况而分别地计算。

在这点上，排气还包含灰烬。所述灰烬也同颗粒物质一起捕集在颗粒过滤器13上。本发明人确定了以下事实：所述灰烬主要由硫酸钙CaSO₄、磷酸锌钙Ca₁₉Zn₂(PO₄)₁₄或其他这种钙盐组成。钙Ca、锌Zn、磷P等源于发动机润滑油，而硫S源于燃料。即，以硫酸钙CaSO₄为例对此进行阐释，发动机润滑油流入其燃烧的燃烧室2中。润滑油中的钙Ca与燃料中的硫S键合，从而形成硫酸钙CaSO₄。

在这点上，即便执行用于去除PM的控制，灰烬也将不会燃烧或将不会蒸发。即，灰烬将不会被从颗粒过滤器13去除，而是将保留在细孔区处的隔离壁72处。结果，颗粒过滤器13的压力损失趋于不能被充分地逆转。

由此，在根据本发明的第一实施例中，判断在颗粒过滤器13上捕集的颗粒物质QPM的量是否小于预定界限量QPMX。当判断捕集的颗粒物质的量QPM小于界限量QPMX时，执行用于增加气体的控制，所述控制暂时地增加流入颗粒过滤器13的气体以便从颗粒过滤器13去除灰烬。结果，细孔区处的隔离壁72上的灰烬移动到粗孔区处的隔离壁72并且能够在粗孔区处容易地穿过隔离壁72。由此，抑制了颗粒过滤器13的压力损失由于灰烬而增加。

即，当捕集的颗粒物质QPM的量相对大时，如图6A中所示，颗粒物质80和灰烬81主要被捕集在细孔区处的隔离壁72处。接下来，如果捕集的颗粒物质的量QPM例如通过执行用于去除PM的控制而变得小于界限量QPMX，如图6B中所示，那么几乎所有的灰烬81保留在细孔区处的隔离壁72上。接下来，如果执行了用于增加气体的控制，如图6C中所示，那么灰烬81从细孔区ZMI移动到粗孔区ZMA。所述灰烬81接下来穿过粗孔区处的隔离壁72并且流入排气流出通道71o。通过这种方式，灰烬81被从颗粒过滤器13去除。

在图1中所示的实施例中，通过执行用于增加排气的控制来执行用于增加气体的控制，用于增加排气的控制暂时地增加流入颗粒过滤器13的排气的流量，即，体积流量或质量流量。为了执行用于增加排气的控制，在一个实例中，增加发动机载荷或燃料喷射量。在另一实例中，增加发动机转速。在又一个实例中，延迟燃料喷射正时。在又一个实例中，延迟排气阀的开启正时。在又一个实例中，关闭EGR控制阀17。在又一个实例中，降低设置在排气涡轮机7b处的可调喷嘴的开启面积。在又一个实例中，发动机主体1的输出轴所连接至的自动变速器被用以控制变速率使得发动机转速增加。在这种情况下，优选在不改变发动机输出的情况下改变变速比。

通过这种方式，在根据本发明的第一实施例中，执行用于增加气体的控制，因此灰烬能够被从颗粒过滤器13可靠地去除。由此，抑制了颗粒过滤器13的压力损失由于灰烬而增加。

如果执行用于增加气体的控制，那么存在于细孔区ZMI处的颗粒物质80也可连同灰烬81一起移动到粗孔区ZMA，可穿过粗孔区处的隔离壁72，并由此可以被从颗粒过滤器13排放出。然而，在根据本发明的第一实施例中，当捕集的颗粒物质的量QPM小时，执行用于增加气体的控制，因此能够降低在粗孔区处穿过隔离壁72的颗粒物质的量。

进一步地，如果捕集的颗粒物质的量QPM变得更大，那么部分颗粒物质80有时被捕集在粗孔区处的隔离壁72处。如果颗粒物质80被捕集在粗孔区处的隔离壁72处，那么粗孔区处的隔离壁72的孔会被颗粒物质80堵塞，并且灰烬81变得难以穿过粗孔区处的隔离壁72。在根据本发明的第一实施例中，当捕集的颗粒物质的量QPM小时，执行用于增加气体的控制，因此粗孔区处的隔离壁72不会被颗粒物质80堵塞。由此，灰烬81能够容易地穿过粗孔区处的隔离壁72。

在此，当执行用于去除PM的控制时并且还当发动机高载荷工作持续一段长的时间时等，捕集的颗粒物质的量QPM变得小于界限量QPMX。注意，图5中示出了界限量QPMX的一个实例。

图7示出了根据本发明的第一实施例的执行用于去除灰烬的控制的例程。所述例程通过在每个预定的指定时间段进行中断来执行。

参照图7，在步骤100处，判断捕集的颗粒物质的量QPM的量是否小于界限量QPMX。当QPM≥QPMX时，处理循环结束。即，不执行用于增气体的控制。与此相对，当QPM<QPMX时，接下来所述例程进行至步骤101，在所述步骤101中，执行用于增加气体的控制。

在上面提及的第一实施例中，计算捕集的颗粒物质的量QPM。所计算的捕集的颗粒物质的量QPM与界限量QPMX进行比较，从而判断捕集的颗粒物质的量QPM是否小于界限量QPMX。在未示出的另一实施例中，判断用于去除PM的控制是否已经结束，并且当用于去除PM的控制已经结束时判断捕集的颗粒物质的量QPM是否小于界限量QPMX。在这种情况下，继用于去除PM的控制之后，执行用于增加气体的控制。

接下来，将阐释根据本发明的第二实施例。下面将阐释第一实施例与第二实施例之间的不同点。

如果执行上面提及的用于增加排气的控制时，发动机输出、噪声、振动等暂时增加。结果，操作性能趋于劣化。

由此，在根据本发明的第二实施例中，当判断捕集的颗粒物质的量QPM小于界限量QPMX时，基于发动机工作状况判断用于增加气体的执行条件是否成立。当操作性能即便在用于增加气体的控制的情况下难以劣化时，例如，当发动机处于高载荷工作下，当发动机处于怠速工作时，或者当离合器处于释放状态时，判断执行条件成立，而否则判断执行条件不成立。基于此，当判断执行条件不成立时，不执行用于增加气体的控制，而当执行条件成立时执行用于增加气体的控制。结果，抑制操作性能由于用于增加气体的控制的劣化。

同时参照图8和图9，将进一步阐释根据本发明的第二实施例。在图8和图9中，当应执行用于增加气体的控制时设定第一标记X1(X1＝1)，否则重设第一标记X1(X1＝0)。具体地，当捕集的颗粒物质的量QPM变得小于界限量QPMX时，设定第一标记X1，而当执行用于增加气体的控制时或者当捕集的颗粒物质的量QPM大于界限量QPMX时，重设第一标记X1。在未示出的另一实施例中，当用于去除PM的控制结束时，设定第一标记X1。

参照图8，在时间tb1处，如果捕集的颗粒物质的量QPM变得小于界限量QPMX，则设定第一标记X1(X1＝1)。在图8中所示的实施例中，在此时，基于发动机工作状况的执行条件不成立，由此不执行用于增加气体的控制。接下来，在时间tb2处，如果执行条件成立，则开始用于增加气体的控制。接下来，在时间tb3处，如果用于增加气体的控制结束，则重设第一标记X1(X1＝0)。通过这样做，当捕集的颗粒物质的量QPM小于界限量QPMX时，避免重复执行用于增加气体的控制。在未示出的另一实施例中，当捕集的颗粒物质的量QPM小于界限量QPMX时，重复执行用于增加气体的控制。

另一方面，参照图9，在时间tc1处，如果捕集的颗粒物质的量QPM变得小于界限量QPMX，那么设定第一标记X1(X1＝1)。在图9中所示的实施例中，在此时，基于发动机工作状况的执行条件不成立，由此不执行用于增加气体的控制。接下来，在时间tc2处，如果颗粒物质QPM变得大于界限量QPMX，那么重设第一标记X1(X1＝0)。由此，在图9中所示的实施例中，不执行用于增加气体的控制。注意，当重设第一标记X1时，即便执行条件成立，也不执行用于增加气体的控制。

图10示出了根据本发明的第二实施例的用于去除灰烬的控制的例程。所述例程通过在每个预定设定时间段进行中断来执行。

参照图10，在步骤200处，判断是否设定第一标记X1(X1＝1)。当重设第一标记(X1＝0)时，所述例程进行至步骤201，在所述步骤201中，判断捕集的颗粒物质的量QPM是否小于界限量QPMX。当QPM≥QPMX时，结束该处理循环。当QPM<QPMX时，所述例程从步骤201进行至步骤202，在所述步骤202处，设定第一标记X1(X1＝1)。

当设定第一标记X1(X1＝1)时，所述例程从步骤200进行至步骤203，在所述步骤203处，判断捕集的颗粒物质的量QPM是否小于界限量QPMX。当QPM<QPMX时，所述例程进行至步骤204，在所述步骤204处，判断基于发动机工作状况的用于增加气体的控制的执行条件是否成立。当执行条件不成立时，处理循环结束。即，不执行用于增加气体的控制。当执行条件成立时，所述例程从步骤204进行至步骤205，在所述步骤205处，执行用于增加气体的控制。在以下的步骤206处，重设第一标记(X1＝0)。另一方面，在步骤203处，当QPM≥QPMX时，所述例程进行至步骤207，在所述步骤207处，重设第一标记(X1＝0)。同样在这种情况下，不执行用于增加气体的控制。

图11示出了根据本发明的第三实施例。

在图11中所示的第三实施例中，设置了空气泵23。空气泵23的排放侧在颗粒过滤器13的上游连接至排气管12。

在图11中所示的第三实施例中，能够执行一种用于去除PM的控制，其不同于上面提及的用于去除PM的控制。即，空气泵23将二次空气进给到颗粒过滤器13以便通过氧化去除颗粒过滤器13上的颗粒物质。这种不同的用于去除PM的控制既能在发动机工作的同时执行，又能在发动机工作停止的同时执行。

进一步地，在图11中所示的第三实施例中，能够执行一种用于增加气体的控制，其不同于上面提及的用于增加排气的控制。即，通过执行从空气泵23进给二次空气的、用于进给二次空气的控制，来执行用于增加气体的控制。这种进给二次空气的控制既能在发动机工作的同时执行，又能在发动机工作停止的同时执行。

在图8和图9中所示的第二实施例中，如果在设定了第一标记X1的时间段内基于发动机工作状况的执行条件不成立，那么不执行用于增加气体的控制。在这点上，如果不执行用于增加气体的控制的状态重复，那么在颗粒过滤器13上捕集在灰烬量最终增加。

由此，在根据本发明的第三实施例中，判断在颗粒过滤器13上捕集的灰烬的量是否大于预定设定量。当判断捕集的灰烬的量大于所述设定量时，在接下来发动机停止时，执行用于增加气体的控制，即，用于进给二次空气的控制。如果这样做，即便在发动机工作期间不执行用于增加气体的控制且捕集的灰烬的量增加，那么也可以在发动机停止的同时执行用于增加气体的控制，由此能够降低捕集的灰烬的量。

在参照图12和图13的同时，将阐释根据本发明的第三实施例。在图12和图13中，当应执行用于去除PM的所述不同控制时，设定第二标记X2(X2＝1)，否则重设第二标记(X2＝0)。另一方面，计数器值CF表示在颗粒过滤器13上捕集的灰烬的量。当计数器值CF大于设定值CFS时，判断捕集的灰烬的量大于设定量。

参照图12，在时间td1处，设定第一标记X1(X1＝1)，而在时间td2处，重设第一标记(X1＝0)。在从所述时间td1至时间td2的时间段内，不执行用于增加气体的控制。由此，在时间td2处，计数器值CF增加“1”。通过相同的方式，在从时间td3至时间td4、设定第一标记X1的时间段内，不执行用于增加气体的控制。由此，在时间td4处，计数器值CF增加“1”。通过相同的方式，在从时间td5至时间td6、设定第一标记X1的时间段内，不执行用于增加气体的控制。由此，在时间td6处，计数器值CF增加“1”。在此时，计数器值CF变得大于设定值CFS，所以设定第二标记X2(X2＝1)。

参照图13，在时间te1处，发动机工作停止。在此时，设定第二标记X2(X2＝1)，因此开始用于去除PM的所述不同的控制。接下来，在时间te2处，如果用于去除PM的所述不同的控制结束，那么重设第二标记(X2＝0)。如果执行用于去除PM的所述不同的控制，那么使得捕集的颗粒物质的量QPM小于界限量QPMX。结果，设定第一标记X1(X1＝1)。如果设定第一标记X1(X1＝1)，则执行用于增加气体的控制，即，用于进给二次空气的控制。由此，灰烬被从颗粒过滤器13去除。接下来，在时间te3处，如果用于增加气体的控制结束，那么重设第一标记(X1＝0)。进一步地，清除计数器值CF(CF＝0)。

图14示出了图12和图13中所示的第三实施例的用于去除灰烬的控制的例程。所述例程通过在每个预定设定时间段进行中断来执行。

图14中所示的例程在以下方面不同于图10中所示的例程。

所述例程从步骤206进行至步骤206a，在所述步骤206a处，清除计数器值CF(CF＝0)。

在设定第一标记X1的状态下，当捕集的颗粒物质的量QPM变得大于界限量QPMX时，所述例程从步骤203进行至步骤207，在所述步骤207处，重设第一标记(X1＝0)。在接下来的步骤207a处，计数器值CF增加“1”(CF＝CF+1)。在接下来的步骤208处，判断计数器值CF是否大于设定值CFS。当CF≤CFS时，处理循环结束。当CF>CFS时，所述例程进行至步骤209，在所述步骤209处，设定第二标记X2(X2＝1)。

图15示出了用于在图12和图13中所示的停止时的例程。所述例程通过在每个预定的设定时间段进行中断来执行。

参照图15，在步骤220处，判断发动机工作是否停止。如果发动机工作还未停止，即，在发动机工作期间，处理循环结束。当发动机工作已经停止时，所述例程进行至步骤221，在所述步骤221处，判断是否设定了第二标记X2。当设定了第二标记X2(X2＝1)时，接下来所述例程进行至步骤222，在所述步骤222处，执行用于去除PM的所述不同的控制。在接下来的步骤223处，重设第二标记(X2＝0)，而在接下来的步骤224处，设定第一标记X1(X1＝1)。在接下来的步骤225处，执行用于增加气体的控制，即，用于二次地进给空气的控制。在接下来的步骤226处，清除计数器值CF(CF＝0)。在接下来的步骤227处，重设第一标记(X1＝0)。

与此相对，当重设第二标记(X2＝0)时，所述例程从步骤221进行至步骤228，在所述步骤228处，判断是否设定第一标记X1。当设定了第一标记X1(X1＝1)时，所述例程跳转到步骤225。在这种情况下，在无用于去除PM的所述不同的控制的情形下，执行用于增加气体的控制。另一方面，当重设了第一标记(X1＝0)时，处理循环结束。

接下来，参照图16，将阐释根据本发明的又一实施例。

在图12和图13中所示的第三实施例中，当判断捕集的灰烬的量大于设定量时，在接下来发动机停止的时候执行用于增加气体的控制，即，用于二次地进给空气的控制。与此相对，在图16中所示的第四实施例中，当判断捕集的灰烬的量大于设定量时，在接下来发动机重启的时候执行用于增加气体的控制。

即，如图16中所示，在时间tf1处，发动机工作停止。在此时，设定第二标记X2(X2＝1)，以便开始用于去除PM的所述不同的控制。接下来，在时间tf2处，如果用于去除PM的所述不同的控制结束，那么重设第二标记(X2＝0)并且设定第一标记X1(X1＝1)。接下来，在时间tf3处，发动机重启。在此时，设定第一标记X1，因此执行用于增加气体的控制。在这种情况下，通过用于增加排气的控制或用于二次地进给空气的控制，执行用于增加气体的控制。接下来，在时间tf4处，如果用于增加气体的控制结束，那么重设第一标记(X1＝0)。进一步地，清除计数器值CF(CF＝0)。

图17示出了在图16中所示的第四实施例中用于停止时的控制的例程。所述例程通过在每个预定设定段进行中断来执行。

参照图17，在步骤220处，判断发动机工作是否已经停止。当发动机工作还未停止时，即，在发动机工作期间，处理循环结束。当发动机工作已经停止时，所述例程进行至步骤231，在所述步骤231处，判断是否已经设定了第二标记X2。当已经重设了第二标记X2(X2＝0)时，处理循环结束。当已经设定了第二标记X2(X2＝1)时，接下来所述例程进行至步骤232，在所述步骤232处，执行用于去除PM的所述不同的控制。在接下来的步骤233处，重设第二标记X2(X2＝0)，然后再接下来的步骤234处，设定第一标记X1(X1＝1)。

图18示出了在图16中所示的实施例中用于在重启时的控制的例程。所述例程通过在每个预定设定时间段进行中断来执行。

参照图18，在步骤240处，判断发动机是否正在启动。当发动机并未正在启动时，处理循环结束。当发动机正在启动时，接下来所述例程进行至步骤241，在所述步骤241处，判断是否设定了第一标记X1。当重设了第一标记(X1＝0)时，处理循环结束。当设定了第一标记X1(X1＝1)时，所述例程进行至步骤242，在所述步骤242处，执行用于增加气体的控制。在接下来的步骤243处，清除计数器值CF(CF＝0)。在接下来的步骤244处，重设第一标记(X1＝0)。注意，在图16中所示的第四实施例中，例如，执行图14中所示的用于去除灰烬的控制的例程。

将图13中所示的第三实施例与图16中所示的第四实施例结合，判断捕集的灰烬的量是否大于预定设定量，并且当捕集的灰烬的量大于设定量时，在接下来的发动机停止的时候或者在接下来的发动机重启的时候，执行用于增加气体的控制。进一步地，当在停止发动机工作的时候或者在重启发动机的时候应当执行用于增加气体的控制时，在颗粒过滤器上捕集的颗粒物质的量在用于增加气体的控制之前降低。

在未示出的另一实施例中，当判断捕集的灰烬的量大于设定量时，即便基于发动机工作状况的用于增加气体的控制的执行条件不成立，也要执行用于增加气体的控制。如果这样做，在使发动机停止的时候或者在重启发动机的时候，无需用于增加气体的控制和用于去除PM的所述不同的控制。

接下来，将阐释根据本发明的第五实施例。

如果执行发动机加速操作，那么流入颗粒过滤器13的排气的流量增加。

由此，在根据本发明的第五实施例中，当在应当执行用于增加气体的控制时执行了发动机加速操作时，省略用于增加气体的控制。结果，能够防止用于增加气体的控制导致所消耗的能量增加。在这种情况下，当发动机载荷的变化率大于预定设定率时，判断已经执行了发动机加速操作。当发动机载荷的变化率大于预定设定率时，流入颗粒过滤器13中的排气的流量等于或大于当已经执行了用于增加排气的控制时的排气的流量。

即，如图19中所示，在时间tg1处，设定第一标记X1(X1＝1)。接下来，在时间tg2处，如果执行了发动机加速操作，则重设第一标记(X1＝0)。由此，直到时间tg3，捕集的颗粒物质的数量QPM小于界限量QPMX，但是未执行用于增加气体的控制。

图20示出了在图19中所示的第五实施例中在加速的时候用于控制的例程。所述例程通过在每个预定设定时间段进行中断来执行。

参照图20，在步骤300处，判断是否设定第一标记X1(X1＝1)。当重设第一标记(X1＝0)时，处理循环结束。当设定第一标记X1(X1＝1)时，所述例程从步骤300进行至步骤301，在所述步骤301处，判断是否已经执行了加速操作。当还未执行加速操作时，处理循环结束。当执行了加速操作时，所述例程从步骤301进行至步骤302，在所述步骤302处，重设第一标记(X1＝0)。由此，不执行用于增加气体的控制。

在至此所阐释的根据本发明的实施例中，粗孔区ZMA未设置涂层。在另一实施例中，粗孔区ZMA设置有与涂层75不同的涂层。在这种情况下，隔离壁72在粗孔区处的平均孔径大小在设置了不同的涂层的状态下被设定为25μm至100μm。所述不同的涂层例如由催化剂涂层形成，其携带具有氧化功能的金属。结果，容易通过氧化来去除到达粗孔区ZMA的颗粒物质。

参考标记列表

1 发动机主体

12 排气管

13 颗粒过滤器

71i 排气流入通道

71o 排气流出通道

72 隔离壁

ZMA 粗孔区

ZMI 细孔区

Claims

1.一种用于内燃机的排气净化装置，其在发动机排气通道中布置用于捕集包含在排气中的颗粒物质的颗粒过滤器，其中所述颗粒过滤器设置有交替布置的排气流入通道和排气流出通道以及将这些排气流入通道和排气流出通道彼此隔离的多孔的隔离壁，细孔区被界定在所述隔离壁的上游侧，粗孔区被界定在所述隔离壁的下游侧，所述隔离壁的在所述细孔区中的孔径大小设定成便于所述颗粒物质和灰烬能够在所述细孔区处由所述隔离壁捕集，并且所述隔离壁的在所述粗孔区中的孔径大小设定成便于灰烬能够在所述粗孔区处穿过所述隔离壁，其特征在于，当所述颗粒过滤器上被捕集颗粒物质的量小于预定的界限量时，执行用于增加气体的控制，该用于增加气体的控制暂时地增加流入所述颗粒过滤器的气体的流量以便从所述颗粒过滤器去除所述灰烬。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气净化装置，其中，当所述被捕集颗粒物质的量小于所述界限量时，如果基于发动机工作状况的用于增加气体的控制的执行条件不成立，则不执行用于增加气体的控制，而是当所述执行条件成立时执行用于增加气体的控制。

3.根据权利要求2所述的用于内燃机的排气净化装置，其中，当颗粒过滤器上被捕集灰烬的量大于预定设定量时，在从这之后的发动机停止或从这之后的发动机重启时，执行用于增加气体的控制。

4.根据权利要求3所述的用于内燃机的排气净化装置，其中，当在发动机工作停止时或发动机重启时应当执行用于增加气体的控制时，在该用于增加气体的控制之前减少所述颗粒过滤器上所述被捕集颗粒物质的量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，其中，通过暂时地增加流入所述颗粒过滤器的所述排气的流量来执行所述用于增加气体的控制。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，其中，该装置设置有能够将二次空气供给到所述颗粒过滤器的上游的排气通道中的空气泵，并且用于增加气体的控制通过由所述空气泵将二次空气供给到所述颗粒过滤器来执行。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，其中，位于所述粗孔区的所述隔离壁的平均孔径大小设定为25μm至100μm。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，其中，所述隔离壁设置有用于细孔区和粗孔区的共用基材，所述基材的孔径大小设定成使得所述灰烬能够穿过所述基材，所述基材的表面在所述细孔区处由涂层覆盖，所述基材的表面在所述粗孔区处未由涂层覆盖，并且所述涂层的孔径大小设定成使得所述颗粒物质能够被捕集。