CN107532491A - 排气净化系统的控制装置 - Google Patents

排气净化系统的控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107532491A
CN107532491A CN201680025714.5A CN201680025714A CN107532491A CN 107532491 A CN107532491 A CN 107532491A CN 201680025714 A CN201680025714 A CN 201680025714A CN 107532491 A CN107532491 A CN 107532491A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particulate filter
accumulating
amount
differential pressure
regeneration treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680025714.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107532491B (zh
Inventor
小桥纪靖
角冈卓
大冢孝之
桥本浩成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority claimed from PCT/JP2016/066304 external-priority patent/WO2016194984A1/ja
Publication of CN107532491A publication Critical patent/CN107532491A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107532491B publication Critical patent/CN107532491B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3005—Details not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/08—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1406—Exhaust gas pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1606—Particle filter loading or soot amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1611—Particle filter ash amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

本发明提供排气净化系统的控制装置，课题在于抑制在以ECU、颗粒过滤器的更换等为起因而导致由ECU求出的PM堆积量与实际的PM堆积量发生了背离的情况下，在有可能招致颗粒过滤器的过度升温的状态下执行过滤器再生处理。为了解决该课题，在本发明中，在根据内燃机的运转历史记录推定的推定PM堆积量与根据差压传感器的测定值运算的PM堆积量之差为预定的阈值以上的情况下，假定所述差压传感器的测定值是在颗粒过滤器仅堆积有PM的状态的值，若该测定值为预定的上限值以下，则执行将堆积于所述颗粒过滤器的PM氧化及除去的处理即第一再生处理，并且，若所述测定值大于所述预定的上限值，则不执行所述第一再生处理而执行第二再生处理。

Description

排气净化系统的控制装置
技术领域
本发明涉及排气净化系统的控制装置，尤其涉及应用于具备在内燃机的排气通路配置的颗粒过滤器的排气净化系统的控制装置。
背景技术
已知有如下技术：在内燃机的排气通路配置颗粒过滤器的排气净化系统中，根据内燃机的运转历史记录等运算颗粒过滤器的PM(Particulate Matter：颗粒物)堆积量或灰烬(ash)堆积量，当该PM堆积量达到某阈值时，执行用于将捕集于颗粒过滤器的PM氧化及除去的过滤器再生处理(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-057443号公报
专利文献2：美国专利第6405528号说明书
发明内容
发明所要解决的课题
在搭载有上述的排气净化系统的车辆的使用中途，有可能更换用于运算颗粒过滤器的PM堆积量、灰烬堆积量的控制装置(例如，ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元))，或者更换颗粒过滤器。当更换控制装置后，由更换后的控制装置运算的PM堆积量、灰烬堆积量有可能从实际的PM堆积量、灰烬堆积量背离。例如，在更换了控制装置的情况下，保持于更换后的控制装置的灰烬堆积量及PM堆积量成为被复位为零的状态。因而，在颗粒过滤器堆积有PM、灰烬的状态下更换了控制装置的情况下，由更换后的控制装置运算的PM堆积量与颗粒过滤器的实际的PM堆积量有可能发生背离。
另外，在更换了颗粒过滤器的情况下，由控制装置运算的PM堆积量、灰烬堆积量也有可能从更换后的颗粒过滤器的实际的PM堆积量、灰烬堆积量背离。例如，在更换了颗粒过滤器的情况下，保持于控制装置的灰烬堆积量与堆积于更换后的颗粒过滤器的灰烬的量有可能不同。其结果，基于保持于控制装置的灰烬堆积量运算的PM堆积量有可能从颗粒过滤器的实际的PM堆积量背离。
当如上述那样由控制装置运算的PM堆积量、灰烬堆积量与实际的PM堆积量、灰烬堆积量发生背离时，有可能在实际的PM堆积量过多的状态下执行过滤器再生处理。在这样的情况下，在过滤器再生处理的执行中颗粒过滤器可能会过度升温。
本发明是鉴于如上所述的实际情况完成的发明，其目的在于提供一种技术，能够抑制在以控制装置、颗粒过滤器的更换等为起因而导致由控制装置运算的PM堆积量与颗粒过滤器的实际的PM堆积量发生了背离的情况下，在有可能招致颗粒过滤器的过度升温的状态下执行过滤器再生处理。
用于解决课题的技术方案
在本发明中，为了解决上述课题，在根据内燃机的运转历史记录推定的推定PM堆积量与根据差压传感器的测定值运算的PM堆积量之间产生了预定的阈值以上的背离的情况下，假定所述差压传感器的测定值是在颗粒过滤器仅堆积有PM的状态的值，若该测定值为预定的上限值以下，则执行将堆积于颗粒过滤器的PM氧化及除去的处理即第一再生处理，并且，若所述测定值大于所述预定的上限值，则不执行所述第一再生处理，而执行第二再生处理。
详细而言，本发明的排气净化系统的控制装置是应用于如下排气净化系统的控制装置，该排气净化系统具备：颗粒过滤器，其配置于内燃机的排气通路；和差压传感器，其测定前后差压，该前后差压是比所述颗粒过滤器靠上游处的排气压力与比所述颗粒过滤器靠下游处的排气压力之差。并且，控制装置具备：第一运算单元，其基于所述内燃机的运转历史记录，运算堆积于所述颗粒过滤器的灰烬的量即灰烬堆积量；第二运算单元，其基于所述差压传感器的测定值和由所述第一运算单元运算出的灰烬堆积量，运算堆积于所述颗粒过滤器的PM的量即PM堆积量；推定单元，其基于所述内燃机的运转历史记录，推定堆积于所述颗粒过滤器的PM量的推定值即推定PM堆积量；和控制单元，其在由所述第二运算单元运算出的PM堆积量与由所述推定单元推定出的推定PM堆积量之差为预定的阈值以上的情况下，若所述差压传感器的测定值为预定的上限值以下，则执行第一再生处理，若所述差压传感器的测定值大于所述预定的上限值，则不执行所述第一再生处理，而执行第二再生处理，所述第一再生处理是通过使所述颗粒过滤器升温至预定的第一再生温度来将堆积于所述颗粒过滤器的PM氧化及除去的处理，所述第二再生处理是使所述颗粒过滤器升温至第二再生温度的处理，该第二再生温度是比所述预定的第一再生温度低且PM能够氧化的温度。
此外，在此所说的“预定的阈值”是如下值：若由第二运算单元运算出的PM堆积量与由推定单元推定出的推定PM堆积量之差成为该预定的阈值以上，则可认为由第二运算单元运算的PM堆积量和由推定单元推定的PM堆积量中的至少一方背离了实际的PM堆积量，并且，若在该状态下执行第一再生处理，则有可能招致颗粒过滤器的过度升温。该“预定的阈值”预先通过利用了实验等的适应作业来求出。另外，“预定的上限值”是若在仅PM堆积于颗粒过滤器且颗粒过滤器的前后差压为该预定的上限值以下时执行第一再生处理，则可认为颗粒过滤器不会过度升温的前后差压。也就是说，是若颗粒过滤器的前后差压为预定的上限值以下，则即使是在颗粒过滤器仅堆积有PM的状态，也能既抑制颗粒过滤器的过度升温又进行第一再生处理的最大的前后差压。该“预定的上限值”预先通过实验而求出。此外，颗粒过滤器的前后差压根据通过该颗粒过滤器的排气的流量而变化。于是，所述预定的上限值也可以以成为与差压传感器测定了颗粒过滤器的前后差压的时间点的排气流量对应的值的方式进行变更。另外，也可以取代变更所述预定的上限值而对差压传感器的测定值进行修正。
在以控制装置或颗粒过滤器的更换等为起因而在由第一运算单元运算的灰烬堆积量与实际的灰烬堆积量之间产生了背离的情况下，由第二运算单元运算的PM堆积量和由推定单元推定的PM堆积量中的至少一方有可能与实际的PM堆积量不同。若在这样的状态下基于由第二运算单元运算的PM堆积量或由推定单元推定的PM堆积量来判定可否执行第一再生处理，则有可能在实际的PM堆积量过少的状态下执行第一再生处理，或者在实际的PM堆积量过多的状态下执行第一再生处理。在此，在实际的PM堆积量过少的状态下进行了第一再生处理的情况下，使颗粒过滤器过度升温的可能性低，但在实际的PM堆积量过多的状态下进行了第一再生处理的情况下，使颗粒过滤器过度升温的可能性高。因此，需要避免在实际的PM堆积量过多的状态下执行第一再生处理的事态。
对此，本发明的排气净化系统的控制装置在由第二运算单元运算出的PM堆积量与由推定单元推定出的推定PM堆积量之差成为预定的阈值以上时，设想捕集于颗粒过滤器的PM的量最多的状态来判定可否执行第一再生处理。详细而言，本发明的排气净化系统的控制装置在由第二运算单元运算出的PM堆积量与由推定单元推定出的推定PM堆积量之差成为预定的阈值以上时，假定在颗粒过滤器未堆积灰烬，且仅堆积有PM。在这样的假定之下，差压传感器的测定值能够视为与堆积于颗粒过滤器的PM的量具有相关关系。
在此，若在视为差压传感器的测定值表示在颗粒过滤器仅堆积有PM的状态下的前后差压的情况下，将与该测定值具有相关关系的PM堆积量定义为“最大PM堆积量”，则该最大PM堆积量成为实际的PM堆积量以上的略多地估计出的量。并且，若在假定颗粒过滤器仅堆积有PM且颗粒过滤器的前后差压等于所述预定的上限值的情况下将与该预定的上限值具有相关关系的PM堆积量定义为“界限PM堆积量”，则差压传感器的测定值为所述预定的上限值以下时(最大PM堆积量为界限PM堆积量以下时)的实际的PM堆积量成为界限PM堆积量以下。此时的界限PM堆积量(预定的上限值)是如前述那样能够不使颗粒过滤器过度升温地进行第一再生处理的PM堆积量(前后差压)的最大值，所以若在实际的PM堆积量为界限PM堆积量以下时执行第一再生处理，则能够既抑制颗粒过滤器的过度升温又将捕集于该颗粒过滤器的PM氧化及除去。另一方面，在差压传感器的测定值比所述预定的上限值大的情况下(最大PM堆积量比界限PM堆积量多的情况下)，实际的PM堆积量有可能比界限PM堆积量多，所以若在这样的状态下执行第一再生处理，则颗粒过滤器有可能过度升温。然而，本发明的排气净化系统的控制装置在差压传感器的测定值比所述预定的上限值大的情况下不执行第一再生处理，所以能够防止颗粒过滤器的过度升温。
此外，在本发明的排气净化系统的控制装置中，所述控制单元可以在由第二运算单元运算出的PM堆积量与由推定单元推定出的推定PM堆积量之差为预定的阈值以上的情况下，根据差压传感器的测定值来运算所述最大PM堆积量。在该情况下，若所述最大PM堆积量为所述界限PM堆积量以下则所述控制单元执行第一再生处理，若所述最大PM堆积量比所述界限PM堆积量大则所述控制单元不执行第一再生处理即可。根据这样的结构，能够得到与对差压传感器的测定值和所述预定的上限值进行比较的方法同样的效果。
在由第二运算单元运算出的PM堆积量与由推定单元推定出的推定PM堆积量之差为预定的阈值以上且差压传感器的测定值比所述预定的上限值大的情况下，若不执行第一再生处理的状态持续，则颗粒过滤器的压力损失有可能变得过大，并且无法掌握颗粒过滤器的准确的PM堆积量的状态会持续。因而，在由第二运算单元运算出的PM堆积量与由推定单元推定出的推定PM堆积量之差为预定的阈值以上且差压传感器的测定值比所述预定的上限值大的情况下，优选通过与所述的第一再生处理不同的方法来将堆积于颗粒过滤器的PM氧化及除去。
于是，所述控制单元在由所述第二运算单元运算出的PM堆积量与由所述推定单元推定出的推定PM堆积量之差为预定的阈值以上且所述差压传感器的测定值比预定的上限值大的情况下，执行第二再生处理，该第二再生处理是使所述颗粒过滤器升温至比所述预定的第一再生温度且PM能够氧化的温度即第二再生温度的处理。在执行了这样的第二再生处理的情况下，与执行了第一再生处理的情况相比，能够将在颗粒过滤器中每单位时间被氧化的PM的量抑制得少，所以能够既抑制颗粒过滤器的过度升温又将堆积于颗粒过滤器的PM氧化及除去。此外，在由于第二再生处理的执行而导致差压传感器的测定值降低为了所述预定的上限值以下时，也可以从第二再生处理切换为第一再生处理。
另外，在作为所述第一再生处理而进行在产生了内燃机的燃料切断运转要求时通过将燃料切断运转执行预定的第一再生期间来将堆积于所述颗粒过滤器的PM氧化及除去的处理的排气净化系统中，在产生了内燃机的燃料切断运转要求时，若由所述第二运算单元运算出的PM堆积量与由所述推定单元推定出的推定PM堆积量之差为预定的阈值以上且所述差压传感器的测定值比预定的上限值大，则所述控制单元可以通过将燃料切断运转执行比所述第一再生期间短的第二再生期间的方法来执行所述第二再生处理。根据这样的结构，在执行了第二再生处理的情况下，与执行了第一再生处理的情况相比，燃料切断运转期间变短，所以能够将在燃料切断运转期间中在颗粒过滤器处被氧化的PM的量抑制得少。其结果，能够既抑制颗粒过滤器的过度升温又将堆积于颗粒过滤器的PM氧化及除去。
另外，所述控制单元可以根据结束了所述第一再生处理时的差压传感器的测定值来求出实际的灰烬堆积量。并且，所述控制单元可以基于实际的灰烬堆积量来修正由第一运算单元运算出的灰烬堆积量。当这样对灰烬堆积量进行更新后，能够消除以控制装置或颗粒过滤器的更换为起因的灰烬堆积量的运算值与实际的灰烬堆积量之间的偏差。其结果，能够消除由第二运算单元运算的PM堆积量与实际的PM堆积量之间的偏差。
发明效果
根据本发明，能够抑制在以控制装置、颗粒过滤器的更换等为起因而导致由控制装置运算的PM堆积量与颗粒过滤器的实际的PM堆积量发生了背离的情况下，在有可能招致颗粒过滤器的过度升温的状态下执行第一再生处理。
附图说明
图1是示出应用本发明的内燃机及其排气系统的概略结构的图。
图2是示出在更换了ECU的情况下实际的PM堆积量ΣPM0、根据差压传感器的测定值求出的PM堆积量ΣPM1及根据内燃机的运转历史记录推定的PM堆积量ΣPM2之间的关系的图。
图3是示出在更换了颗粒过滤器的情况下实际的PM堆积量ΣPM0、根据差压传感器的测定值求出的PM堆积量ΣPM1及根据内燃机的运转历史记录推定的PM堆积量ΣPM2之间的关系的图。
图4是示出预定的上限值ΔPlmt的设定例的图。
图5是示出第二再生处理的执行方法的时间图。
图6是示出在将捕集于颗粒过滤器的PM氧化及除去时ECU所执行的处理例程的流程图。
图7是示出在其他实施方式中将捕集于颗粒过滤器的PM氧化及除去时ECU所执行的处理例程的流程图。
图8是示出在切换允许标志的激活和非激活时由ECU执行的处理例程的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的具体的实施方式进行说明。只要没有特别的记载，本实施方式所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等就并非旨在将发明的技术范围仅限定于此。
图1是示出应用本发明的内燃机及其排气系统的概略结构的图。图1所示的内燃机1是具备多个汽缸的压缩着火式的内燃机(柴油发动机)。内燃机1具备向未图示的汽缸内喷射燃料的燃料喷射阀2。另外，内燃机1与具有供在汽缸内燃烧后的气体(排气)流通的通路的排气管3连接。在排气管3的中途配置有过滤器壳体4。过滤器壳体4在筒状的壳体内收容有颗粒过滤器。颗粒过滤器是用于捕集排气中包含的PM的过滤器，更具体而言，是将上游端由栓闭塞的通路与下游端由栓闭塞的通路交替配置而成的壁流(wall flow)型的过滤器。在该颗粒过滤器担载有具有氧化功能的催化剂(例如，三元催化剂、吸藏还原型催化剂(NSR(NOX StorageReduction：氮氧化物吸藏还原)催化剂)或氧化催化剂，以下称作“氧化催化剂”)。此外，氧化催化剂也可以收容于在比过滤器壳体4靠上游的排气管3配置的催化剂壳体内。
在所述过滤器壳体4安装有测定比颗粒过滤器靠上游处的排气压力与比颗粒过滤器靠下游处的排气压力之差(前后差压)的差压传感器5。此外，差压传感器5也可以构成为测定比过滤器壳体4靠上游的排气管3内的压力与比过滤器壳体4靠下游的排气管3内的压力之差。另外，也可以将测定比颗粒过滤器靠上游处的排气压力的压力传感器和测定比颗粒过滤器靠下游处的排气压力的压力传感器安装于过滤器壳体4或排气管3，通过由后述的ECU8运算它们的差来求出前后差压。
在比所述过滤器壳体4靠下游的排气管3安装有测定从过滤器壳体4流出的排气的温度的排气温度传感器6。另外，在比过滤器壳体4靠上游的排气管3安装有用于向在该排气管3内流动的排气添加燃料的燃料添加阀7。此外，在前述的氧化催化剂配置于比过滤器壳体4靠上游的排气管3的情况下，所述燃料添加阀7配置于比所述氧化催化剂靠上游的排气管3。
在这样构成的内燃机1一并设置有作为本发明的控制装置的ECU8。ECU8是具备CPU、ROM、RAM、备用RAM等的电子控制单元。ECU8除了与前述的差压传感器5及排气温度传感器6连接之外，还与加速器位置传感器10、曲轴位置传感器11等各种传感器电连接。加速器位置传感器10是测定加速器踏板9的操作量(加速器开度)的传感器。曲轴位置传感器11是测定曲轴的旋转位置的传感器。
另外，ECU8与燃料喷射阀2、燃料添加阀7等各种设备电连接，基于前述的各种传感器的测定值来控制各种设备。例如，ECU8将加速器位置传感器10、曲轴位置传感器11等的测定值作为参数，运算每一循环向汽缸内喷射的燃料量(目标燃料喷射量)，按照该目标燃料喷射量来控制燃料喷射阀2。另外，ECU8在颗粒过滤器的PM堆积量超过了预定的再生阈值时，执行用于将堆积于颗粒过滤器的PM氧化及除去的第一再生处理。在此所说的“再生阈值”是指从若实际堆积于颗粒过滤器的PM的量为该预定的再生阈值以下则能够不招致颗粒过滤器的过度升温地执行第一再生处理的PM堆积量的最大值减去余裕后的量。
在此，对第一再生处理的执行步骤进行说明。首先，ECU8基于差压传感器5的测定值(前后差压)来运算颗粒过滤器的PM堆积量。在颗粒过滤器的压力损失(前后差压)与PM堆积量之间存在颗粒过滤器的PM堆积量越多则前后差压越大这一相关关系。由此，只要预先求出颗粒过滤器的前后差压与PM堆积量的相关关系，就能以差压传感器5的测定值为自变量来求出PM堆积量。不过，颗粒过滤器的前后差压也会根据通过该颗粒过滤器的排气流量而变化。因此，优选的是，预先求出前后差压、排气流量及PM堆积量之间的相关关系，以差压传感器5的测定值和排气流量为自变量来求出PM堆积量。通过颗粒过滤器的排气流量与内燃机1的吸入空气量和燃料喷射量的总和具有相关关系。因而，通过将由空气流量计等传感器测定的吸入空气量与燃料喷射量相加，能够求出通过颗粒过滤器的排气流量。
此外，在内燃机1的排气中有可能包含来源于润滑油所包含的添加剂的成分等的不燃性物质即灰烬。排气中的灰烬与PM同样地由颗粒过滤器捕集而堆积。因而，颗粒过滤器的前后差压除了根据前述的PM堆积量及排气流量而变化之外，还根据灰烬堆积量而变化。因此，为了高精度地求出颗粒过滤器的PM堆积量，需要以差压传感器5的测定值和排气流量为自变量来求出堆积于颗粒过滤器的PM和灰烬的总堆积量，并从该总堆积量减去灰烬堆积量。
颗粒过滤器的灰烬堆积量与内燃机1的运转历史记录(例如，内燃机1的累计运转时间、搭载有内燃机1的车辆的累计行驶距离或燃料喷射量的累计值等)具有相关关系。因而，可以基于内燃机1的运转历史记录来求出颗粒过滤器的灰烬堆积量。另外，第一再生处理刚结束后，可视为从颗粒过滤器除去了PM。因而，可以将第一再生处理刚结束后的差压传感器5的测定值和排气流量作为参数来求出实际的灰烬堆积量。并且，通过基于每次执行第一再生处理时求出的实际的灰烬堆积量来修正根据内燃机1的运转历史记录求出的灰烬堆积量，能够高精度地求出颗粒过滤器的灰烬堆积量。此外，通过ECU8利用上述的方法求出灰烬堆积量，而实现本发明的“第一运算单元”。另外，通过ECU8利用从前述的总堆积量减去灰烬堆积量的方法求出PM堆积量，而实现本发明的“第二运算单元”。
利用上述的方法求出PM堆积量的处理在内燃机1的运转期间中反复执行。并且，当PM堆积量超过预定的再生阈值时，ECU8执行第一再生处理。具体而言，ECU8通过从燃料添加阀7向排气中添加燃料，来利用该添加燃料被所述氧化催化剂氧化时产生的反应热，使颗粒过滤器升温至目标温度(相当于本发明中的“第一再生温度”)，该目标温度是设想为堆积于颗粒过滤器的PM会被高效地氧化的温度。此外，在第一再生处理的执行中，ECU8可以根据排气温度传感器6的测定值运算颗粒过滤器的温度，以使该运算值收敛于所述目标温度的方式对从燃料添加阀7添加的燃料量进行反馈控制。若这样对从燃料添加阀7添加的燃料量进行反馈控制，则能够将堆积于颗粒过滤器的PM高效地氧化及除去。
此外，颗粒过滤器的PM堆积量也可以基于内燃机1的运转历史记录来推定。例如，ECU8将燃料喷射量、吸入空气量及内燃机转速等作为参数，算出每单位时间从内燃机1排出的PM的量(PM排出量)。然后，ECU8可以对所述PM排出量进行累计，将该累计值作为颗粒过滤器的PM堆积量(推定PM堆积量)。另外，若站在从内燃机1排出的PM以预定的比例由颗粒过滤器捕集这一观点来看，则也可以将相当于所述预定的比例的系数(以下，称作“捕集系数”)与PM排出量相乘，将该计算结果的累计值作为推定PM堆积量。该情况下的预定的割合虽然可以是固定值，但也可以是根据排气的流速而变更的可变值(例如，排气的流速越快则越小的值)。这样，通过ECU8基于内燃机1的运转历史记录求出PM堆积量，而实现本发明的“推定单元”。
在搭载内燃机1的车辆的使用中途，有可能更换过滤器壳体4或ECU8。当更换过滤器壳体4或ECU8时，在该更换后由ECU8求出的PM堆积量与实际的PM堆积量有可能发生背离。例如，在更换了ECU8的情况下，保持于更换后的ECU8的灰烬堆积量及PM堆积量成为被复位成零的状态。因而，在颗粒过滤器堆积有PM及灰烬的状态下更换了ECU8的的情况下，由更换后的ECU8求出的PM堆积量有可能从实际的PM堆积量背离。
在此，将在颗粒过滤器堆积有PM及灰烬的状态下更换了ECU8时的差压传感器5的测定值(前后差压)与由更换后的ECU8求出的PM堆积量之间的关系示于图2。图2中的ΣPM0表示颗粒过滤器的实际的PM堆积量。图2中的ΣPM1表示更换后的ECU8基于前后差压和灰烬堆积量(零)求出的PM堆积量(以下，称作“第一PM堆积量”)。图2中的ΣPM2表示更换后的ECU8基于内燃机1的运转历史记录求出的推定PM堆积量(以下，称作“第二PM堆积量”)。另外，图2中的实线表示由更换后的ECU8识别的前后差压与PM堆积量之间的相关关系。另一方面，图2中的单点划线表示前后差压与实际的PM堆积量之间的相关关系。
在更换了ECU8的情况下，由更换后的ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1通过设想灰烬堆积量为零而求出。因而，如图2所示，由更换后的ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1比实际的PM堆积量ΣPM0多。另外，由更换后的ECU8求出的第二PM堆积量ΣPM2成为比实际的PM堆积量ΣPM0少的零。这样，在更换了ECU8的情况下，由更换后的ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1及第二PM堆积量ΣPM2的双方成为与实际的PM堆积量ΣPM0不同的值。而且，在由更换后的ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之间也产生背离。在此，在如图2所示的例子中，若更换后的ECU8基于第二PM堆积量ΣPM2来判定可否执行第一再生处理，则有可能在实际的PM堆积量比前述的预定的再生阈值多的状态下执行第一再生处理。其结果，在第一再生处理的执行中颗粒过滤器可能会过度升温。
另外，在过滤器壳体4被更换为了用过的过滤器壳体4的情况下，保持于ECU8的灰烬堆积量与堆积于更换后的颗粒过滤器的灰烬的量不同。例如，在更换后的颗粒过滤器的灰烬堆积量比更换前的颗粒过滤器的灰烬堆积量少且更换后的颗粒过滤器的PM堆积量比更换前的颗粒过滤器的PM堆积量多的情况下，由ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1及第二PM堆积量有可能比实际的PM堆积量少。
在此，将在更换后的颗粒过滤器的灰烬堆积量比更换前的颗粒过滤器的灰烬堆积量少且更换后的颗粒过滤器的PM堆积量比更换前的颗粒过滤器的PM堆积量多的条件下更换了颗粒过滤器时的差压传感器5的测定值(前后差压)与在颗粒过滤器更换后由ECU8求出的PM堆积量之间的关系示于图3。图3中的实线表示由ECU8识别的前后差压与更换后的颗粒过滤器的PM堆积量之间的相关关系。另一方面，图2中的单点划线表示前后差压与更换后的颗粒过滤器的实际的PM堆积量之间的相关关系。
在更换了颗粒过滤器的情况下，由ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1通过设想更换后的颗粒过滤器的灰烬堆积量与更换前的颗粒过滤器的灰烬堆积量相等而求出。因而，由ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1比更换后的颗粒过滤器的实际的PM堆积量ΣPM0少。另外，根据内燃机1的运转历史记录推定的第二PM堆积量ΣPM2成为设想了更换前的颗粒过滤器的值。因而，由ECU8推定的第二PM堆积量ΣPM2也比更换后的颗粒过滤器的实际的PM堆积量ΣPM0少。而且，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之间也产生背离。在此，在如图3所示的例子中，若基于第一PM堆积量ΣPM1或第二PM堆积量ΣPM2来判定可否执行第一再生处理，则有可能在实际的PM堆积量比所述的预定的再生阈值多的状态下执行第一再生处理。其结果，在第一再生处理的执行中颗粒过滤器可能会过度升温。此外，图3虽然示出了第一PM堆积量ΣPM1比第二PM堆积量ΣPM2少的例子，但也可能存在第一PM堆积量ΣPM1比第二PM堆积量ΣPM2多的情况。在这样的情况下，若第一PM堆积量ΣPM1及第二PM堆积量ΣPM2比实际的PM堆积量ΣPM0少，则也会产生与图3所示的例子同样的问题。
基于如前述的图2、3所示的倾向可认为，在以ECU8或颗粒过滤器的更换等为起因而导致所述第一PM堆积量ΣPM1和所述第二PM堆积量ΣPM2中的至少一方背离了实际的PM堆积量的情况下，在所述第一PM堆积量ΣPM1与所述第二PM堆积量ΣPM2之间也会产生背离。于是，在本实施方式中，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之间产生了预定的阈值ΔΣPMthre以上的背离的情况下，判定为第一PM堆积量ΣPM1和第二PM堆积量ΣPM2中的至少一方有可能背离了实际的PM堆积量。并且，在判定为第一PM堆积量ΣPM1和第二PM堆积量ΣPM2中的至少一方有可能背离了实际的PM堆积量的情况下，ECU8不进行将这两个PM堆积量ΣPM1、ΣPM2中的任一方与所述再生阈值进行比较来判定是否执行第一再生处理的处理。即，在本实施方式中，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之间产生了预定的阈值ΔΣPMthre以上的背离的情况下，将差压传感器5的测定值与预定的上限值ΔPlmt进行比较来判定是否执行第一再生处理。
在此所说的“预定的阈值ΔΣPMthre”是当第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差ΔΣPM成为该预定的阈值ΔΣPMthre以上时，可视为以ECU8或颗粒过滤器的更换等为起因而导致第一PM堆积量ΣPM1和第二PM堆积量ΣPM2中的至少一方背离了实际的PM堆积量的值，且是可认为若在该状态下执行第一再生处理则有可能招致颗粒过滤器的过度升温的值。这样的预定的阈值是预先通过利用了实验等的适应作业而求出的值。“预定的上限值ΔPlmt”相当于若颗粒过滤器的前后差压为该预定的上限值ΔPlmt以下，则即使是在颗粒过滤器仅堆积有PM的状态，也能够既抑制颗粒过滤器的过度升温又进行第一再生处理的前后差压的最大值。具体而言，如图4所示，可以将颗粒过滤器的灰烬堆积量为零且颗粒过滤器的PM堆积量等于预定的界限PM堆积量ΣPMlmt时的颗粒过滤器的前后差压设定为所述预定的上限值ΔPlmt。在此所说的“界限PM堆积量”是若颗粒过滤器的PM堆积量为该界限PM堆积量ΣPMlmt以下，则能够既抑制颗粒过滤器的过度升温又进行第一再生处理的PM堆积量的最大值，例如是与所述的再生阈值相等的量。由于颗粒过滤器的前后差压如前述那样也会根据通过颗粒过滤器的排气流量而变化，所以可以利用通过颗粒过滤器的排气流量来变更所述预定的上限值ΔPlmt，也可以利用通过颗粒过滤器的排气流量来修正差压传感器5的测定值。
在此，若差压传感器5的测定值为所述预定的上限值ΔPlmt以下，则在仅PM堆积于颗粒过滤器这一假定下根据差压传感器5的测定值求出的PM堆积量(最大PM堆积量)成为仅PM堆积于颗粒过滤器且颗粒过滤器的前后差压等于所述预定的上限值ΔPlmt时的PM堆积量(界限PM堆积量)以下。在此，所述最大PM堆积量是与实际的PM堆积量同等以上的略多地估计出的量，所以若该最大PM堆积量为所述界限PM堆积量以下(差压传感器5的测定值为所述预定的上限值ΔPlmt以下)，则颗粒过滤器的实际的PM堆积量成为所述最大PM堆积量以下。因而，可以说，若差压传感器5的测定值为所述预定的上限值ΔPlmt以下，则能够不使颗粒过滤器过度升温地执行第一再生处理。于是，在本实施方式中，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为所述预定的阈值ΔΣPMthre以上的情况下，若差压传感器5的测定值为所述预定的上限值ΔPlmt以下，则进行第一再生处理。
另一方面，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为所述预定的阈值ΔΣPMthre以上的情况下，若差压传感器5的测定值比所述预定的上限值ΔPlmt大，则实际的PM堆积量有可能比界限PM堆积量多。若在这样的状态下执行第一再生处理，则有可能招致颗粒过滤器的过度升温。于是，在本实施方式中，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为所述预定的阈值ΔΣPMthre以上的情况下，若差压传感器5的测定值比所述预定的上限值ΔPlmt大，则不进行第一再生处理。
如上所述，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为所述预定的阈值ΔΣPMthre以上的情况下，若利用将差压传感器5的测定值与所述预定的上限值ΔPlmt进行比较的方法来判定可否执行第一再生处理，则能抑制在有可能招致颗粒过滤器的过度升温的状态下执行第一再生处理。此外，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为所述预定的阈值ΔΣPMthre以上且差压传感器5的测定值比所述预定的上限值ΔPlmt大的情况下，若不执行第一再生处理的状态持续，则颗粒过滤器的压力损失有可能变得过大而使内燃机1的背压增加。于是，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为所述预定的阈值ΔΣPMthre以上且差压传感器5的测定值比所述预定的上限值ΔPlmt大的情况下，执行通过使颗粒过滤器升温至比执行第一再生处理时的目标温度低且能够氧化PM的温度(相当于本发明中的“第二再生温度”)，来将每单位时间被氧化的PM的量抑制得少，并将堆积于颗粒过滤器的PM氧化及除去的处理(第二再生处理)。这样的第二再生处理虽然可以一直执行至堆积于颗粒过滤器的PM全部氧化及除去为止，但也可以如图5所示那样，执行至差压传感器5的测定值下降为所述预定的上限值ΔPlmt以下为止，然后通过使颗粒过滤器的温度上升至所述第一再生温度来执行第一再生处理。当这样将第二再生处理和第一再生处理组合执行时，能够既抑制颗粒过滤器的过度升温又将堆积于颗粒过滤器的PM的量更快速地氧化及除去。
另外，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为所述预定的阈值ΔΣPMthre以上的情况下，当通过进行第一再生处理或第二再生处理而将堆积于颗粒过滤器的PM全部氧化及除去后，ECU8结束第一再生处理或第二再生处理并对保持于该ECU8的灰烬堆积量进行更新。也就是说，ECU8以第一再生处理刚结束后的差压传感器5的测定值和排气流量为参数来求出实际堆积于颗粒过滤器的灰烬的量，基于该实际的灰烬堆积量来修正保持于ECU8的灰烬堆积量。这样，当对保持于ECU8的灰烬堆积量进行更新后，在该更新后由ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1、第二PM堆积量ΣPM2成为与实际的PM堆积量近似的值，所以即使通过将第一PM堆积量ΣPM1和第二PM堆积量ΣPM2中的任一方与所述再生阈值进行比较来判定可否执行第一再生处理，也能够既抑制颗粒过滤器的过度升温又进行第一再生处理。
以下，顺着图6对在本实施例中将捕集于颗粒过滤器的PM氧化及除去的步骤进行说明。图6是示出在将捕集于颗粒过滤器的PM氧化及除去时ECU8所执行的处理例程的流程图。该处理例程是预先存储于ECU8的ROM且在内燃机1的运转期间中由ECU8反复执行的处理例程。
在图6的处理例程中，ECU8首先在S101的处理中根据差压传感器5的测定值和保持于ECU8的灰烬堆积量算出第一PM堆积量ΣPM1。具体而言，如前所述，ECU8以差压传感器5的测定值和排气流量(吸入空气量与燃料喷射量的总和)为自变量来求出堆积于颗粒过滤器的PM和灰烬的总堆积量，通过从该总堆积量减去灰烬堆积量来运算第一PM堆积量ΣPM1。在该运算中使用的灰烬堆积量是基于上次的第一再生处理或第二再生处理刚结束后的差压传感器5的测定值和排气流量更新并保持于ECU8的值。另外，ECU8在S101的处理中根据内燃机1的运转历史记录运算第二PM堆积量ΣPM2。具体而言，如前所述，ECU8通过对以燃料喷射量、吸入空气量及内燃机转速等为参数而运算的PM排出量进行累计，来运算第二PM堆积量ΣPM2。此外，ECU8也可以通过将PM排出量乘以前述的捕集系数并对该计算结果进行累计的方法，来运算第二PM堆积量ΣPM2。
在S102的处理中，ECU8判别通过所述S101的处理运算出的第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差的绝对值是否为前述的预定的阈值ΔΣPMthre以上。在S102的处理中做出了肯定判定的情况下，第一PM堆积量ΣPM1和第二PM堆积量ΣPM2中的至少一方有可能背离了实际的PM堆积量。在这样的情况下，ECU8进入S103的处理。
在S103的处理中，ECU8读入差压传感器5的测定值(前后差压)ΔP。接着，ECU8进入S104的处理，判别通过所述S103的处理读入的前后差压ΔP是否为前述的预定的上限值ΔPlmt以下。在S104的处理中做出了肯定判定的情况下，可视为实际堆积于颗粒过滤器的PM的量为前述的界限PM堆积量ΣPMlmt以下。因而，若所述前后差压ΔP为所述预定的上限值ΔPlmt以下，则可视为能够不使颗粒过滤器过度升温地执行第一再生处理。于是，ECU8进入S105的处理，执行第一再生处理。具体而言，ECU8使燃料从燃料添加阀7向排气中添加。从燃料添加阀7添加的燃料由担载于颗粒过滤器的氧化催化剂或配置于比过滤器壳体4靠上游处的氧化催化剂氧化而产生反应热。其结果，颗粒过滤器由添加燃料的反应热加热。此时，ECU8根据排气温度传感器6的测定值运算颗粒过滤器的温度，以使该温度成为所述第一再生温度的方式对从燃料添加阀7添加的燃料量进行反馈控制。当这样执行第一再生处理后，堆积于颗粒过滤器的PM被氧化及除去。
ECU8在执行了S105的处理之后，进入S106的处理。在S106的处理中，ECU8判别堆积于颗粒过滤器的全部PM是否都被氧化。具体而言，若每单位时间的差压传感器5的测定值的变化量为预定的判定值以下，则ECU8判定为堆积于颗粒过滤器的全部PM都被氧化及除去。此外，作为其他方法，也可以以第一再生处理的执行时间为参数来判别堆积于颗粒过滤器的全部PM是否都被氧化及除去。也就是说，到堆积于颗粒过滤器的全部PM都被氧化及除去为止所需的时间(所需再生时间)与开始第一再生处理的时间点的PM堆积量具有相关关系。因而，若预先求出PM堆积量与所需再生时间之间的相关关系，则能够根据它们的相关关系求出与最大PM堆积量相符的所需再生时间。并且，当第一再生处理的执行时间达到所述所需再生时间时，判定为堆积于颗粒过滤器的PM全部都被氧化及除去即可。在S106的处理中做出了否定判定的情况下，ECU8返回S105的处理，继续执行第一再生处理。另一方面，在S106的处理中做出了肯定判定的情况下，ECU8进入S107的处理。
在S107的处理中，ECU8通过使从燃料添加阀7向排气中的燃料添加停止来结束第一再生处理。接着，ECU8进入S108的处理，对保持于ECU8的灰烬堆积量进行更新。具体而言，ECU8读入第一再生处理刚结束后的差压传感器5的测定值，并且运算在该时间点通过颗粒过滤器的排气流量(吸入空气量与燃料喷射量的总和)。并且，ECU8以差压传感器5的测定值和排气流量为参数来运算堆积于颗粒过滤器的PM与灰烬的总堆积量。此外，第一再生处理刚结束后，可视为颗粒过滤器的PM堆积量为零，所以可视为所述总堆积量等于实际的灰烬堆积量。因此，ECU8将所述总堆积量视为实际的灰烬堆积量来对保持于该ECU8的灰烬堆积量的值进行更新。当这样对保持于ECU8的灰烬堆积量进行更新后，能够提高在此以后由ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1及第二PM堆积量ΣPM2的精度。
此外，在所述S104的处理中做出了否定判定的情况下，实际堆积于颗粒过滤器的PM的量有可能比前述的界限PM堆积量ΣPMlmt多。也就是说，在所述S104的处理中做出了否定判定的情况下，有可能以第一再生处理的执行为起因而使颗粒过滤器过度升温。于是，ECU8进入S109的处理，执行第二再生处理。具体而言，ECU8以使颗粒过滤器的温度升温至比所述第一再生温度低的第二再生温度的方式，控制从燃料添加阀7添加的燃料量。当这样执行第二再生处理时，堆积于颗粒过滤器的PM会被氧化及除去，但此时的PM氧化速度(每单位时间被氧化的PM的量)与执行第一再生处理的情况相比变慢。其结果，堆积于颗粒过滤器的PM渐渐被氧化。因此，能够既抑制颗粒过滤器的过度升温又将堆积于该颗粒过滤器的PM氧化及除去。
ECU8在执行了所述S109的处理之后，进入S110的处理。在S110的处理中，ECU8判别堆积于颗粒过滤器的所有PM是否都被氧化。具体而言，ECU8通过使用与前述的S106的处理同样的方法，来判别堆积于颗粒过滤器的所有PM是否都被氧化。在S110的处理中做出了否定判定的情况下，ECU8返回S109的处理，继续执行第二再生处理。另一方面，在S110的处理中做出了肯定判定的情况下，ECU8进入S111的处理。
在S111的处理中，ECU8通过使从燃料添加阀7向排气中的燃料添加停止，来结束第二再生处理。然后，ECU8进入S108的处理，对保持于该ECU8的灰烬堆积量进行更新。此外，ECU8也可以在第二再生处理的执行中当差压传感器5的测定值(前后差压)ΔP下降为所述预定的上限值ΔPlmt以下时，在该时间点从第二再生处理向第一再生处理转变。
另外，在所述S102的处理中做出了否定判定的情况下，可视为第一PM堆积量ΣPM1及第二PM堆积量ΣPM2没有背离实际的PM堆积量，所以ECU8如通常那样执行再生处理。即，在所述S102处理中做出了否定判定的情况下，ECU8进入S112的处理，判别通过所述S101的处理求出的第一PM堆积量ΣPM1是否比前述的预定的再生阈值ΣPMreg大。在S112的处理中做出了否定判定的情况下，ECU8结束本处理例程的执行。另一方面，在S112的处理中做出了肯定判定的情况下，ECU8进入S105的处理，执行第一再生处理。
通过ECU8如以上所述那样执行图6的处理例程，而实现本发明的“控制单元”。因此，在以ECU8或颗粒过滤器的更换等为起因而导致第一PM堆积量ΣPM1和第二PM堆积量ΣPM2中的至少一方背离了实际的PM堆积量的情况下，能够不使颗粒过滤器过度升温地将堆积于该颗粒过滤器的PM氧化及除去。而且，通过基于堆积于颗粒过滤器的全部PM都被氧化及除去时的差压传感器5的测定值来求出实际的灰烬堆积量，能够对保持于ECU8的灰烬堆积量进行更新，所以能够提高在此以后由ECU8求出的第一PM堆积量ΣPM1及第二PM堆积量ΣPM2的精度。
<其他实施方式>
在前述的实施方式中，描述了将本发明应用于压缩着火式的内燃机(柴油发动机)，但也可以将本发明应用于火花点火式的内燃机(汽油发动机)。火花点火式的内燃机的排气温度比压缩着火式的内燃机的排气温度高，所以在火花点火式的内燃机的运转期间中，颗粒过滤器的温度上升至能够氧化PM的温度的机会多。因此，火花点火式的内燃机中的第一再生处理通过如下方法来执行：在颗粒过滤器的温度为能够氧化PM的温度且产生了减速运转时等的燃料切断运转要求时，将燃料切断运转执行预定期间(将燃料喷射停止预定期间)。当通过这样的方法执行第一再生处理时，颗粒过滤器会暴露于氧化气氛，所以堆积于该颗粒过滤器的PM会被氧化及除去。此外，在此所说的“预定期间”是若燃料切断运转的执行期间为该预定期间以下，则能够不使颗粒过滤器过度升温地将堆积于该颗粒过滤器的PM氧化及除去的期间，相当于本发明的“第一再生期间”。
在以上述的方法进行第一再生处理的火花点火式的内燃机中，当以ECU8或颗粒过滤器的更换等为起因而导致第一PM堆积量ΣPM1和第二PM堆积量ΣPM2中的至少一方从实际的PM堆积量背离时，与前述的压缩着火式的内燃机的情况同样，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之间也会产生背离。于是，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为预定的阈值ΔΣPMthre以上的情况下，若差压传感器5的测定值(前后差压)ΔP为所述预定的上限值ΔPlmt以下，则利用上述的方法执行第一再生处理，若差压传感器5的测定值(前后差压)ΔP比所述预定的上限值ΔPlmt大，则不利用上述的方法执行第一再生处理即可。并且，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为预定的阈值ΔΣPMthre以上且差压传感器5的测定值(前后差压)ΔP比所述预定的上限值ΔPlmt大的情况下，以执行比所述第一再生期间短的第二再生期间的燃料切断运转的方法来执行第二再生处理，由此将在燃料切断运转期间中被氧化的PM的量抑制得少即可。此外，第二再生期间可以设定为差压传感器5的测定值(前后差压)ΔP越大且颗粒过滤器的温度越高则越短的期间。当这样设定第二再生期间时，能够更可靠地抑制在第二再生处理的执行中颗粒过滤器过度升温。
在此，基于图7说明在火花点火式的内燃机中将堆积于颗粒过滤器的PM氧化及除去的步骤。图7是以内燃机1的燃料切断运转开始为触发条件而由ECU8执行的处理例程。该处理例程预先存储于ECU8的ROM等。
在图7的处理例程中，ECU8首先在S201的处理中根据排气温度传感器6的测定值运算颗粒过滤器的温度，并判别该温度是否为预定温度以上。在此所说的预定温度是堆积于颗粒过滤器的PM能够氧化的最低的温度。在S201的处理中做出了否定判定的情况下，ECU8结束本处理例程的执行。另一方面，在S201的处理中做出了肯定判定的情况下，ECU8进入S202的处理。
在S202的处理中，ECU8判别允许标志是否为激活。在此所说的允许标志是在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差小于预定的阈值ΔΣPMthre的情况下、以及在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为预定的阈值ΔΣPMthre以上且差压传感器5的测定值(前后差压)ΔP为预定的上限值ΔPlmt以下的情况下被设为激活的标志。此外，在第一PM堆积量ΣPM1与第二PM堆积量ΣPM2之差为预定的阈值ΔΣPMthre以上且差压传感器5的测定值(前后差压)ΔP大于预定的上限值ΔPlmt的情况下，允许标志被设为非激活。关于该允许标志的激活与非激活的切换步骤，将在后面叙述。
在所述S202的处理中做出了肯定判定的情况下，可视为即使燃料切断运转在整个所述第一再生期间执行，颗粒过滤器也不会过度升温。于是，ECU8进入S203的处理，判别从燃料切断运转开始起是否经过了所述第一再生期间。在S203的处理中做出了否定判定的情况下，ECU8反复执行该S203的处理。另一方面，在S203的处理中做出了肯定判定的情况下，ECU8进入S205的处理，使燃料切断运转结束。
另外，在所述S202的处理中做出了否定判定的情况下，可视为当燃料切断运转在整个所述第一再生期间执行时，颗粒过滤器有可能过度升温。于是，ECU8进入S204的处理，判别从燃料切断运转开始起是否经过了所述第二再生期间。在S204的处理中做出了否定判定的情况下，ECU8反复执行该S204的处理。另一方面，在S204的处理中做出了肯定判定的情况下，ECU8进入S205的处理，使燃料切断运转结束。
此外，在上述的图7的处理例程的执行中途，在执行S205的处理前结束了内燃机1的燃料切断运转的情况下，ECU8结束本处理例程的执行。
接着，顺着图8对切换上述的允许标志的激活和非激活的步骤进行说明。图8是示出在切换上述的允许标志的激活和非激活时由ECU8执行的处理例程的流程图。该处理例程预先存储于ECU8的ROM，是在内燃机1的运转期间中由ECU8反复执行的处理例程。此外，在图8的处理例程中，对于与前述的图6的处理例程同样的处理标注同一标号。
在图8的处理例程中，取代前述图6的处理例程的S105至S112的处理而执行S301至S302的处理。另外，在前述图6的处理例程中，在S102的处理中做出了否定判定的情况下，执行S112的处理，但在图8的处理例程中，在S102的处理中做出了否定判定的情况下，执行S301的处理。
详细而言，在图8的处理例程中，在S102的处理中做出了否定判定的情况下，以及在S104的处理中做出了肯定判定的情况下，ECU8进入S301的处理，将上述的允许标志设为激活。另一方面，在S104的处理中做出了否定判定的情况下，ECU8进入S302的处理，将上述的允许标志设为非激活。
根据以上所述的步骤，在火花点火式的内燃机中，在更换了ECU8或颗粒过滤器的情况下，能够不使颗粒过滤器过度升温地将堆积于该颗粒过滤器的PM氧化及除去。而且，通过基于堆积于颗粒过滤器的全部PM都被氧化及除去时的差压传感器5的测定值求出实际的灰烬堆积量，能够对保持于ECU8的灰烬堆积量进行更新。
标号说明
1 内燃机
2 燃料喷射阀
3 排气管
4 过滤器壳体
5 差压传感器
6 排气温度传感器
7 燃料添加阀
8 ECU

Claims (3)

1.一种排气净化系统的控制装置，应用于如下排气净化系统，该排气净化系统具备：
颗粒过滤器，其配置于内燃机的排气通路；和
差压传感器，其测定前后差压，该前后差压是比所述颗粒过滤器靠上游处的排气压力与比所述颗粒过滤器靠下游处的排气压力之差，
其中，所述控制装置具备：
第一运算单元，其基于所述内燃机的运转历史记录，运算堆积于所述颗粒过滤器的灰烬的量即灰烬堆积量；
第二运算单元，其基于所述差压传感器的测定值和由所述第一运算单元运算出的灰烬堆积量，运算堆积于所述颗粒过滤器的PM的量即PM堆积量；
推定单元，其基于所述内燃机的运转历史记录，推定堆积于所述颗粒过滤器的PM量的推定值即推定PM堆积量；和
控制装置，其在由所述第二运算单元运算出的PM堆积量与由所述推定单元推定出的推定PM堆积量之差为预定的阈值以上的情况下，若所述差压传感器的测定值为预定的上限值以下，则执行第一再生处理，若所述差压传感器的测定值大于所述预定的上限值，则不执行所述第一再生处理，而执行第二再生处理，所述第一再生处理是通过使所述颗粒过滤器升温至预定的第一再生温度来将堆积于所述颗粒过滤器的PM氧化及除去的处理，所述第二再生处理是使所述颗粒过滤器升温至第二再生温度的处理，该第二再生温度是比所述预定的第一再生温度低且PM能够氧化的温度。
2.根据权利要求1所述的排气净化系统的控制装置，
所述第一再生处理是在产生了所述内燃机的燃料切断运转要求时，通过将燃料切断运转执行预定的第一再生期间来将堆积于所述颗粒过滤器的PM氧化及除去的处理，
所述第二再生处理是在由所述第二运算单元运算出的PM堆积量与由所述推定单元推定出的推定PM堆积量之差为所述预定的阈值以上的情况下，若所述差压传感器的测定值大于所述预定的上限值，则在产生了所述内燃机的燃料切断运转要求时，将燃料切断运转执行比所述第一再生期间短的第二再生期间的处理。
3.根据权利要求1或2所述的排气净化系统的控制装置，
所述控制单元根据结束了所述第一再生处理时的所述差压传感器的测定值来运算实际堆积于所述颗粒过滤器的灰烬的量，基于该灰烬的量来修正由所述第一运算单元运算出的灰烬堆积量。
CN201680025714.5A 2015-06-02 2016-06-01 排气净化系统的控制装置 Active CN107532491B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-112598 2015-06-02
JP2015112598 2015-06-02
JP2016-100561 2016-05-19
JP2016100561A JP6233450B2 (ja) 2015-06-02 2016-05-19 排気浄化システムの制御装置
PCT/JP2016/066304 WO2016194984A1 (ja) 2015-06-02 2016-06-01 排気浄化システムの制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107532491A true CN107532491A (zh) 2018-01-02
CN107532491B CN107532491B (zh) 2019-06-11

Family

ID=57747781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680025714.5A Active CN107532491B (zh) 2015-06-02 2016-06-01 排气净化系统的控制装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10125707B2 (zh)
JP (1) JP6233450B2 (zh)
KR (1) KR101947942B1 (zh)
CN (1) CN107532491B (zh)
DE (1) DE112016002484T5 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110566322A (zh) * 2019-08-09 2019-12-13 深圳市元征科技股份有限公司 柴油微粒过滤器的复位方法和装置
CN111434546A (zh) * 2019-01-10 2020-07-21 丰田自动车株式会社 混合动力车辆的控制装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6468298B2 (ja) * 2017-01-30 2019-02-13 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP6765325B2 (ja) * 2017-03-07 2020-10-07 株式会社日立産機システム 電力変換装置および地絡箇所判定方法
WO2019058668A1 (ja) 2017-09-21 2019-03-28 日本電産株式会社 モータ制御方法、電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
DE102018207227B4 (de) * 2018-05-09 2021-10-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für einen Verbrennungsmotor
JP6932673B2 (ja) * 2018-06-26 2021-09-08 株式会社クボタ ディーゼルエンジンの排気処理装置
JP6969513B2 (ja) * 2018-07-17 2021-11-24 株式会社豊田自動織機 排気処理装置
KR20200125801A (ko) * 2019-04-25 2020-11-05 현대자동차주식회사 차량 및 차량의 제어방법
JP7383445B2 (ja) 2019-10-14 2023-11-20 ボッシュ株式会社 排気浄化装置及び該排気浄化装置の制御方法
CN114856841B (zh) * 2022-03-14 2023-06-30 联合汽车电子有限公司 基于两点式氧传感器的gpf再生控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004218486A (ja) * 2003-01-10 2004-08-05 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
EP2034144A1 (en) * 2006-06-12 2009-03-11 Isuzu Motors Limited Exhaust gas cleaning method, and exhaust gas cleaning system
CN101988407A (zh) * 2009-08-03 2011-03-23 株式会社久保田 柴油发动机的排气处理装置
CN102869863A (zh) * 2010-04-09 2013-01-09 优迪卡汽车株式会社 发动机的排气净化装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6405528B1 (en) 2000-11-20 2002-06-18 Ford Global Technologies, Inc. Method for determining load on particulate filter for engine exhaust, including estimation of ash content
JP3846309B2 (ja) 2001-02-05 2006-11-15 日産自動車株式会社 排気浄化装置
JP4270175B2 (ja) 2005-07-07 2009-05-27 日産自動車株式会社 パティキュレート堆積量推定装置
JP4779888B2 (ja) * 2005-11-07 2011-09-28 日産自動車株式会社 排気浄化方法及び排気浄化装置
JP4863111B2 (ja) * 2006-08-31 2012-01-25 株式会社デンソー 排気浄化装置
US20080155964A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Caterpillar Inc. Engine control system based on soot loading
US7835847B2 (en) * 2008-02-28 2010-11-16 Cummins Ip, Inc Apparatus, system, and method for determining a regeneration availability profile
US9371754B2 (en) * 2009-03-12 2016-06-21 Caterpillar Inc. Diesel particulate filter regeneration control and method
US8429903B2 (en) * 2009-12-22 2013-04-30 Caterpillar Inc. Radial mounting for regeneration device
JP5404457B2 (ja) * 2010-02-03 2014-01-29 三菱重工業株式会社 エンジンの排ガス浄化装置
JP5562697B2 (ja) * 2010-03-25 2014-07-30 三菱重工業株式会社 Ｄｐｆの再生制御装置、再生制御方法、および再生支援システム
US8100107B2 (en) * 2010-07-21 2012-01-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine control
JP5923930B2 (ja) * 2011-10-28 2016-05-25 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
KR101880307B1 (ko) * 2011-12-23 2018-07-20 두산인프라코어 주식회사 디젤 미립자 필터의 강제 재생 제어 장치
JP5859501B2 (ja) * 2013-09-06 2016-02-10 三菱重工業株式会社 エンジンの排気浄化装置及び方法
US9322312B2 (en) * 2014-03-05 2016-04-26 GM Global Technology Operations LLC Ambient humidity and temperature correction to particulate filter soot rate
US9664095B2 (en) * 2014-04-01 2017-05-30 Ford Global Technologies, Llc Method and system for leak detection at a particulate filter
GB2536029A (en) * 2015-03-04 2016-09-07 Gm Global Tech Operations Llc Method of evaluating a soot quantity accumulated in a selective catalytic reduction washcoated particulate filter (SDPF)
US20160326934A1 (en) * 2015-05-08 2016-11-10 Hyundai Motor Company Control method for informing a driver when to clean diesel particulate filter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004218486A (ja) * 2003-01-10 2004-08-05 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
EP2034144A1 (en) * 2006-06-12 2009-03-11 Isuzu Motors Limited Exhaust gas cleaning method, and exhaust gas cleaning system
CN101988407A (zh) * 2009-08-03 2011-03-23 株式会社久保田 柴油发动机的排气处理装置
CN102869863A (zh) * 2010-04-09 2013-01-09 优迪卡汽车株式会社 发动机的排气净化装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111434546A (zh) * 2019-01-10 2020-07-21 丰田自动车株式会社 混合动力车辆的控制装置
CN111434546B (zh) * 2019-01-10 2023-10-03 丰田自动车株式会社 混合动力车辆的控制装置
CN110566322A (zh) * 2019-08-09 2019-12-13 深圳市元征科技股份有限公司 柴油微粒过滤器的复位方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10125707B2 (en) 2018-11-13
KR101947942B1 (ko) 2019-02-13
KR20170137858A (ko) 2017-12-13
US20180149102A1 (en) 2018-05-31
JP6233450B2 (ja) 2017-11-22
JP2016223442A (ja) 2016-12-28
DE112016002484T5 (de) 2018-02-15
CN107532491B (zh) 2019-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107532491A (zh) 排气净化系统的控制装置
CN1318740C (zh) 发动机废气净化装置
CN104884754B (zh) 排气净化装置的故障诊断装置
CN102959215B (zh) 内燃机的排气净化装置
EP1437493A1 (en) Exhaust gas purification system and method
CN106050377B (zh) 颗粒过滤器的异常诊断装置
US7322185B2 (en) Removal of front end blockage of a diesel particulate filter
JP4986973B2 (ja) 排気浄化装置
JP4922876B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化システム
JP2006125247A (ja) エンジンの排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置
CN102037230A (zh) NOx传感器的异常诊断装置及异常诊断方法
JP5168089B2 (ja) 触媒の診断装置
JPWO2007026809A1 (ja) パティキュレートフィルタの再生方法
JP2010101200A (ja) 排ガス後処理装置及び排ガス後処理方法
CN101010495A (zh) 颗粒过滤器的颗粒物质残留量估算方法及颗粒过滤器再生方法
CN107461248B (zh) 内燃机的排气净化系统
CN106414966B (zh) 内燃机的排气控制装置
JP2010196498A (ja) Ｐｍ排出量推定装置
JP2001280118A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
CN106661982A (zh) 排气净化系统
JP4734340B2 (ja) 自動車用ディーゼルエンジンの粒子フィルタの再生過程の中止方法及び装置
US20100229718A1 (en) Particle filter and a method for operating a particle filter
JP2005180241A (ja) 内燃機関の排気浄化システム
DK2516815T3 (en) METHOD OF REGULATING A PARTICLE FILTER
JP4586702B2 (ja) オイル希釈防止装置を備えた内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant