CN1289800C - 连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法，该再生控制方法既可防止油耗增加并可防止驱动性能损失，高效除去PM，从而能够再生过滤器。该连续再生型柴油粒子过滤装置(1)的用于再生过滤器(4)的再生控制方法构成为，把过滤器(4)的堵塞状态分为不少于3阶段的堵塞阶段并进行判定，在过滤器(4)的堵塞状态达到预定的堵塞阶段时，进行与该达到的堵塞阶段对应而设定的预定的再生模式运行。

Description

连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法
技术领域
本发明涉及具备过滤器的连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法，捕集柴油发动机的粒状物并净化废气。
背景技术
对从柴油发动机排出的粒状物质(PM：粒子：以下称为PM)的排出量的限制，与对NOx，CO以及Hc的限制一同遂年严格。已开发出用称作柴油粒子过滤器(DPF：Diesel Particulate Filter：以下称为DPF)的过滤器捕集这些粒子，来降低排出到外部的PM量的技术。
该捕集PM的DPF有陶瓷制的单体蜂窝型壁流式过滤器、将陶瓷或金属制成纤维状的纤维型过滤器等。使用这些DPF的废气净化装置与其它废气净化装置一样，设置在发动机的排气管中，将发动机排出的废气净化后排出。
但是，由于该PM捕集用的DPF随着PM的捕集产生堵塞，并随着捕集到的PM量的增加排气压力(排压)同时上升，因此，需要从该DPF除去PM。已研制出几种除去方法和装置。
这些装置被提出的有：设有分别具备DPF的双系统排气通路，交替进行捕集PM和燃烧处理捕集到的PM来再生过滤器的方式的类型；以及，形成单系统排气通路，通过用设置在该排气通路上的DPF捕集PM的同时进行过滤器再生用的处理操作，来氧化去除捕集到的PM的连续再生方式的类型。
该连续再生方式装置有：称作为CRT(Continuous RegenerationingTrap)的、在DPF的上游侧设置氧化触媒的连续再生型DPF装置；和称作CSF(Catalyzed Soot Filter)、利用装载在过滤器上的触媒的作用降低PM的燃烧温度、借助排气氧化去除PM的连续再生型DPF装置等。
如图10所示，此种称为CRT的连续再生型DPF装置20A利用了用二氧化氮的PM的氧化与用排气G中的氧气(O2)氧化PM的情况相比，可在低温下进行的这一点，其由氧化触媒21A和过滤器22A构成。利用位于上游侧的承载着白金等的氧化触媒21A使排气G中的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)，用该二氧化氮(NO2)将被下游侧的过滤器22A捕集到的PM氧化成二氧化碳(CO2)，从而除去PM。
如图11所示，称为CSF的连续再生型DPF装置20B，由具有氧化铯(CeO2)等触媒的带触媒过滤器22B构成。而且，在低温区域(300℃-600℃范围)，主要通过使用带触媒过滤器22B内排气G中的氧气(O2)的反应 ， 等)来氧化PM。另外，在比PM由排气G中的氧气(O2)燃烧的温度高的高温区域(不低于600℃)，用排气G中的氧气(O2)氧化PM。
然而，在这些连续再生型DPF装置中，在排气温度低的情况和一氧化氮(NO)的排出量少的运行状态下，触媒温度下降导致触媒活性降低，或者一氧化氮(NO)不足，进而导致氧化除去PM的上述反应不能正常进行，不能再生过滤器，因此，势必造成PM在过滤器上继续堆积，堵塞过滤器。
因此，在这些连续再生型DPF装置中，在再生过滤器的情况下，进行以下的再生控制：推断PM的堆积量，在该推定PM堆积量超过了预定值时，将发动机的运行状态转换为再生模式运行状态，或者强制性地提高排气温度，或者增加一氧化氮(NO)的排出量，从而充分氧化除去被过滤器捕集到的PM。
此外，在现有连续再生型DPF装置中，在过滤器堵塞造成推定PM堆积量超过预定的判定值时，判定为再生模式运行的开始时期，此时与该判定时的发动机的运行状态无关地进行转向再生模式运行的再生控制。
在该再生模式运行中，为了使氧化触媒或带触媒过滤器的触媒活性化，需要将氧化触媒或带触媒过滤器的触媒的温度升高到不低于预定的温度，因此，利用排气加热来使触媒温度维持高于活性温度。
例如，若进行包括后喷射的再生模式运行，则该被后喷射的燃料在活塞下降行程中燃烧，所以对发动机的输出功率贡献不大，而对排气温度的升高贡献较大，因此，对升高排气温度有效。
但是，在该后喷射技术中，由于喷射出的燃料不能全部在汽缸内完全地燃烧充分，部分燃料成为未燃烬HC和CO排出到排气通路内。此时，若触媒温度处于不低于活性温度，则利用触媒氧化使排气温度升高，但在处于低于活性温度时，该未燃HC和CO不能用于升高排气温度，而以原本状态成为白烟等被排出，从而成为公害。而且，使得过滤器的再生也不彻底。
另一方面，在判定为再生模式运行开始时期的时刻，发动机的运行状态处于各种状态，因此，在如低速运行或低负荷运行等情况，排气温度低时.在再生模式运行中需要使排气温度升到不低于一定温度，进行使排气温度强制性地升高的排气升温控制。
例如，在无功运行时、低速运行时、下坡时的发动机制动器作动运行时等.燃料几乎处于不燃烧状态，低温排气流入连续再生型DPF装置内，所以触媒温度下降导致触媒活性降低。
特别地，搭载了该连续再生型DPF装置的汽车使用于住宅配送等经常在街道上行驶的业务中时，发动机通常都在低排气温度下运行，因此，在再生模式运行中，很多时候需要进行使排气升温的排气升温控制。
此外，在现有技术的排气升温控制中，利用由预先设定的燃料喷射时间的点火滞后(延迟)、后喷射、吸气节流、排气节流、EGR、由辅机驱动的负荷增加、利用电热器或燃烧器等加热装置来加热排气等中的几种组合构成的仅一种排气升温控制来进行控制，所以，若排气温度或触媒温度低于预定的温度，则与此时的触媒温度无关地、以该种排气升温控制来进行排气的升温操作。
然而，由于仅预备的所述一种排气升温控制是构成为能够确实升高假定的最低温度排气的温度，所以进行升温工作，使运行状态远离无功运行时或低速运行时等的运行状态。
因此，在强制性地升高该排气温度的排气升温控制中，由于超量使用燃料或从外部提供的能量来升高排气温度，或者驱动不必要的机器，因此，导致油耗增加的问题。另外，运行中切换至再生模式运行时，因为该排气升温控制对发动机造成输出功率变动，存在驱动性能降低的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法，同时监视PM的堆积状态和发动机的排气温度或触媒温度，即使堵塞阶段是中等程度，在适合于再生处理的时期，从备有的多种排气升温控制中选择合适的排气升温控制，转到伴有该排气升温控制的再生模式运行，抑制油耗增加并防止驱动性能的损失，而且能够高效地除去PM来再生过滤器。
此外，用于达到上述目的的连续再生型柴油粒子过滤装置(DPF)的再生控制方法如下构成：
(1)在连续再生型柴油粒子过滤装置中的过滤器的再生中所用的再生控制方法，该连续再生型柴油粒子过滤装置具备过滤器，由该过滤器捕集发动机排气中的粒状物质，并将所捕集到的粒状物质进行氧化去除；把上述过滤器的堵塞状态划分为不少于3阶段的堵塞阶段并作判断，在上述过滤器的堵塞状态达到预定的堵塞阶段时，进行与该达到的堵塞阶段对应而设定的预定的再生模式运行。
也就是说，即使在粒状物质在过滤器上少量滞留的预定堵塞阶段，在氧化触媒被加热等能够高效进行过滤器的再生时，进行预先设定的再生模式运行，来进行过滤器的再生处理。
该过滤器堵塞阶段的判定可通过比较过滤器前后排气压力的压力差或比较压力比和预定的判定值来进行。另外，还可以根据发动机的运行状态计算出排出的粒状物质的(PM)量和氧化除去的粒状物量差，并根据该差值来推算堆积在过滤器上的粒状物质的量，通过比较该累积堆积量和预定的判定值进行判定。
此外，所谓该预定的再生模式运行是用于氧化去除由过滤器捕集到的粒状物的、进行强制升高排气温度的排气升温控制的运行。而且，该排气升温控制可由燃料喷射的主喷射时间滞后、后喷射(post injection)、吸气节流、排气节流、EGR、由辅助机驱动产生的负荷的增加、利用加热部件对排气进行的加热中的至少一种或几种组合来构成。
利用这种结构，不是只用一个判定值进行与过滤器的再生控制有关的过滤器堵塞状态的判定，而用多个判定值进行，在过滤器的堵塞状态达到被划分为不少于3个堵塞阶段中的预定堵塞阶段时，进行与该达到的堵塞阶段对应而设定的预定的再生运行模式，因此，能够以与各堵塞阶段对应而设定的最佳预定再生运行模式来进行过滤器的再生。
此外，即使未达到最终堵塞阶段，在预定的堵塞阶段的至少一个、离过滤器被完全堵塞前有一定余量的堵塞阶段，在可高效进行再生处理时也进行再生处理，因此，可提高再生处理的效率，并减少油耗。
在达到该最终堵塞阶段前的阶段，由于只在可高效进行再生处理时进行再生运行，因此，能够采用使燃料喷射延迟或负荷增加最小、油耗和驱动性能损失降低的再生模式运行。
因而，由于能够减少发动机运行时的再生负荷，减轻与过滤器再生有关的负担，而且，降低伴随大幅升温所需的强制再生的频率，因此，能够避免随再生处理的油耗的增加和驱动性能的损失。
(2)此外，上述连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法，在上述预定的堵塞阶段的至少一个预定堵塞阶段，仅在再生控制用指标温度不低于预定的判定温度的场合，进行与上述预定的堵塞阶段对应而设定的再生模式运行。
也就是说，即使是在粒状物质少量滞留于过滤器上的预定的堵塞阶段，触媒温度等再生控制用指标温度处于不低于预定的判定温度而氧化触媒被加热，能够高效进行过滤器的再生时，进行预先设定的再生模式运行，来进行过滤器的再生处理。
所谓该再生控制用指标温度是指再生控制中使用的温度，即为用于判断触媒是否处于活性区域内的温度。该温度能够使用触媒温度、过滤器温度、触媒出口排气温度、过滤器入口排气温度等温度中的一个或几个。另外，该再生控制用指标温度可以使用配设在各部上的温度传感器的检测值，但也可以使用发动机转数或负荷等表示发动机运行状态的数值和根据预先输入的变换数据等推定或计算出的各种温度。
作为此时所使用的再生模式运行，能够设定使燃料喷射延迟或负荷增加最小的再生模式运行等可避免油耗增加和驱动性能损失的再生模式运行。
根据以上结构，在特定的堵塞阶段，结合根据触媒温度等再生控制用指标温度的判定，只在能高效地进行再生模式运行的、控制用指标温度处于不低于预定判定温度的情况下，进行再生模式运行；而在效率差的比预定判定温度低的情况下，不进行再生模式运行，因此，能够高效地进行再生处理。
也就是说，由于在适度堵塞且容易燃烧PM来再生过滤器时，转到不进行大幅度排气升温控制的再生模式运行，来再生过滤器，因此，既能抑制油耗增加和防止驱动性能损失，又能高效除去PM再生过滤器。
再者，在再生控制用指标温度继续保持较低状态而该预定堵塞阶段不进行再生，且粒状物质(PM)继续堆积至超过下一判定值(阈值)而达到下一堵塞阶段的场合，就以在该阶段被设定的、最佳再生模式运行进行过滤器的再生。
(3)或者，上述连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法，构成为在上述预定的堵塞阶段的至少一个预定的堵塞阶段，仅在发动机的运行状态处于预定的发动机运行区域内时，执行与上述预定的堵塞阶段对应而设定的再生模式运行。
在该结构中，将发动机的运行区域代替再生控制用指标温度使用于判定中，而该发动机的运行区域可用负荷和发动机回转数组合等来设定，可用变换数据等加入控制中。此外，为了进一步提高精度，还可以用外部空气温度等作修正。
此外，在进行包括后喷射的再生模式运行时，后喷射的燃料没有燃烬，未燃HC排出到排气通路内。在触媒处于活性温度范围内时，利用触媒作用氧化该未燃的HC可对排气升温做贡献；但另一方面，在触媒未处于活性范围内时，由于未燃HC未被氧化而以未燃状态被排出，因此，对排气升温不作贡献。因此，导致效率低、油耗增加，并变成白烟降低排气性能。
但是，在上述的连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法中，在预定的堵塞阶段，只是在再生控制用指标温度高于预定的判定温度时，或者只在发动机的运行状况处于预定的发动机运行区域内时，进行包括该后喷射的再生模式运行，因此，通过使这些温度或运行区域对应于氧化触媒处于活性温度范围的场合，既能利用触媒作用氧化未燃HC和CO，防止排出白烟，也能高效进行排气升温，避免油耗增加。
(4)另外，上述连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法中，在上述堵塞阶段的至少一个堵塞阶段进行的上述再生模式运行，根据检测出的升温控制用指标温度，从预先设定的多个排气升温控制中选择并进行一个排气升温控制。
所谓升温控制用指标温度是在选择排气升温控制时使用的温度，能够使用触媒温度、过滤器温度、触媒出口排气温度、过滤器入口排气温度等温度中的一个或组合。该升温控制用指标温度也可以是与再生控制用指标温度相同的温度。另外，与再生控制用指标温度一样，通常可使用设置在各部分的温度传感器的检测值，但是，也可以使用表示发动机转数或负荷等的发动机运行状态的数值和根据预先输入的变换数据推定或计算出的各种温度。
根据该结构，由于不仅借助过滤器堵塞状态的判定，还增加根据触媒温度或排气温度等的用升温控制用指标温度进行的判定，选择与升温控制用指标温度的温度范围对应的、最佳排气升温控制，来再生过滤器，因此，能够利用该更加精细的排气升温控制，来节约油耗，并防止驱动性能损失，且确实地执行再生处理。
(5)或者，上述连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法中，在上述堵塞阶段的至少一个堵塞阶段进行的上述再生模式运行中，根据检测出的发动机的运行状态，从预先设定的多个排气升温控制中选择并进行一个排气升温控制。
在该方法中，以发动机的运行区域来代替升温控制用指标温度用于判定，而该发动机的运行区域可由负荷和发动机转数的组合等来设定，可用变换数据等加入控制中。此外，为了进一步提高精度，还可以用室外空气温度等进行修正。
(6)作为上述连续再生型柴油粒子过滤装置，可将以下各装置作为其对象：在上述过滤器承载了触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置、在上述过滤器上游侧设置了氧化触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置、在上述过滤器承载触媒且在上述过滤器上游侧设置了氧化触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置。
下面，为了更容易理解本发明，以3个阶段的情况为例作为上述堵塞判断和再生模式运行的多段化的具体实例。
该连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法是：捕集发动机排气中的粒状物，并氧化除去所捕集到的粒状物，在具备过滤器的连续再生型柴油粒子过滤装置中的上述过滤器的再生中所用的再生控制方法，其构成为：
将上述过滤器的堵塞状态用划分为3阶段的堵塞阶段进行判定，
在上述过滤器的堵塞状态处于第1阶段时，不进行再生模式运行，
在上述过滤器的堵塞状态处于第2阶段时，仅在再生控制用指标温度高于预定的第1判定值温度时，进行第1再生模式运行，
在上述过滤器的堵塞状态处于第3阶段时，在再生控制用指标温度低于预定的第2判定值温度时，为升高触媒的温度而进行第2再生模式运行，该第2再生模式运行伴随不包括后喷射的第1排气升温控制；而在上述再控制用指标温度高于上述预定的第2判定值温度时，因触媒温度已升高，所以进行伴随包括后喷射的第2排气升温控制的第2再生模式运行。
也就是说，在该方法中，将过滤器的堵塞状态的阈值设为高低二个值，高的阈值被设定为堵塞严重到必须强制进行再生的水平，而小阈值比该水平低，设置为堵塞还有一定余地的值。
此外，在该高低二个阈值之间，即在处于第2堵塞阶段时，PM捕集或排压上升尚有余地，在该状态下直到发生油耗增加或驱动性能损失之前无需强制进行再生。
因此，在处于该第2堵塞阶段时，仅在运行状态满足处于适合再生的温度(氧化触媒的活性温度)或以上的条件，并无需为升温氧化触媒而强制进行会带来油耗增加和驱动性能损失的排气升温控制时，转到油耗增加和驱动性能损失较少的再生模式运行，来进行过滤器(DPF)的再生。另外，在不满足该条件时，不进入再生模式运行而继续正常运行。
通过设定较低堵塞阶段(第2阶段)的再生模式运行，可以减小发动机运行的再生负荷，而且减轻伴有大幅升温的强制再生频率，从而防止再生时油耗增加。
此外，其构成为：在过滤器的堵塞状态达到必须强制性地进行再生的第3阶段时，检查再生控制用指标温度；在该温度低于预定的第2判定值温度时，执行伴有第1排气升温控制的第2再生模式运行；在处于高于第2判定值温度时，执行伴有第2排气升温控制的第2再生模式运行。因此，就可进行对各种温度合适的再生模式运行。
在伴有该第2排气升温控制的第2再生模式运行中，由于再生控制用指标温度高，而不必像伴有第1排气升温控制的第2再生模式运行那样，需要大幅提高排气温度，因此，进行伴有第2排气升温控制的第2再生模式运行，比伴有第1排气升温控制的第2再生模式运行其油耗和驱动性能损失少。因此，可以避免随再生模式运行的油耗增加和驱动性能损失。
附图说明
图1是本发明实施例的连续再生型柴油粒子过滤装置的结构图。
图2是表示本发明的第1实施例的连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法的流程图。
图3表示图2的再生A模式运行的详细流程图。
图4表示图2的再生B模式运行的详细流程图。
图5表示图2的排压检查的详细流程图。
图6表示本发明的实施例2的连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法的流程图。
图7是表示实施例2的控制中在第2堵塞阶段的一控制例的模式说明图，(a)是表示发动机的运行区域的图，(b)是表示触媒温度的时间序列的一例的图。
图8是表示实施例2的控制中在第3堵塞阶段的一控制例的模式说明图，(a)是表示发动机的运行区域的图，(b)是表示触媒温度的时间序列的一例的图。
图9是表示实施例2的控制中在第4堵塞阶段的一控制例的模式说明图，(a)是表示发动机的运行区域的图，(b)是表示触媒温度的时间序列的一例的图。
图10是示出组合了氧化触媒和过滤器的连续再生型DPF装置的结构的一例图。
图11是示出承载触媒的过滤器的连续再生型DPF装置结构一例的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明实施形式的连续再生型柴油粒子过滤装置(以下称为连续再生型DPF装置)的再生控制方法。
(装置结构)
图1示出实施本发明再生控制方法的连续再生型DPF装置1的结构。该连续再生型DPF装置1是被设置在发动机E的排气通路2上，从上游侧设置了氧化触媒3和带触媒过滤器4的装置。
用于带触媒过滤器4的再生控制的第1排气压传感器51设置在氧化触媒3的排气入口侧，另外，在氧化触媒3和带触媒过滤器4之间设置了第1温度传感器53，在带触媒过滤器4的排气出口侧设置了第2排气压传感器52和第2温度传感器54。
这些传感器的输出值被输入到发动机的控制装置(ECU：发动机控制器)50，该控制装置50对发动机运行实施全面控制，并对带触媒过滤器4进行再生控制；利用从该控制装置50输出的控制信号，控制发动机的燃料喷射装置5。
此外，氧化触媒3是把白金(Pt)等氧化触媒载置在多孔陶瓷的蜂窝结构等的承载体上而形成，带触媒过滤器4是由交替封堵了多孔陶瓷的蜂窝孔的入口和出口的、单体蜂窝型壁流(Wallflow)式过滤器或任意地层叠氧化铝等无机纤维的无纺布状过滤器等形成。把白金或氧化铯等触媒载置到该过滤器的局部上。
在带触媒过滤器4的过滤器上采用单体蜂窝型壁流式过滤器时，排气G中的粒状物质(以下称为PM)被多孔陶瓷壁捕集(捕获)，在采用纤维型过滤器种类时，PM被过滤器的无机纤维捕集。
(第1实施方式的再生控制方法)
下面，说明在以上结构的连续再生型DPF装置1中执行的第1实施方式的再生控制方法。
该再生控制方法按照图2至图5所示的流程进行。
为便于说明这些所示出的流程，与发动机E的控制流程并行地，作为被反复调用执行的再生控制流程示出。也就是说，该流程与发动机E的运行控制过程并行地每隔一定时间被反复调用并执行，若发动机E的控制结束，则该流程也不被调用，实质上带触媒过滤器4的再生控制也结束。
(再生控制方法概述)
在本发明的第1实施方式的再生控制流程中，如图2的再生控制流程所示，划分为3个堵塞阶段，以过滤器堵塞度的两个堵塞判定来确认再生模式运行的开始。
该过滤器的堵塞度处于虽然超过低的第一堵塞判定，但未超过第二堵塞判定的第2堵塞阶段，而且，触媒温度(再生控制用指标温度)Td处于超过预定的触媒判定温度Td1的温度范围时，以几乎不会导致油耗增加和驱动性能损失的再生A模式运行(第1再生模式运行)进行再生。
在过滤器的堵塞度超过高的第二堵塞判定，达到第3堵塞阶段时，以再生B模式运行(第2再生模式运行)进行再生，该再生B模式运行伴随大幅的排气升温控制，即强制升高排气温度的排气升温控制。
在第1实施方式的说明中，选取触媒温度Td作为代表再生控制用指标温度和排气升温控制温度的温度，但并不限于该触媒温度Td，也可选取排气温度等。
(再生模式运行开始的判定)
首先，当该再生控制流程开始时，在步骤S21中，判断是否是再生模式运行中，若是再生模式运行中，则继续当前的再生模式运行。
在步骤S21的判定中，判断为不是再生模式运行时，在步骤S22到步骤S24判断是否是再生模式运行的开始时期。
在这些判定中，最初在步骤S22进行过滤器堵塞度的第1次检查。该检查判定PM累积推定值PMs是否不低于预定的第1PM判断值PMmax1，或者排压Pe是否不低于预定的第1排压判断值Pemax1。
该PM累积推定值PMs是：根据表明发动机E的运行状态的扭矩Q和发动机转数Ne，以及用第1温度传感器53计测的DPF入口温度T1等，预先输入的变换数据等算出其运行状态下的PM排出量和PM净化量，再推算每次堆积在过滤器上的PM量，并通过将这些量进行累加计算，计算出的PM堆积量的推定值。
在该步骤S22中，在PM累积推定值PMs处于低于预定的第1PM判断值PMmax1的第1堵塞阶段的情况下，判定堵塞度小且不是再生模式运行的开始时期，流程返回；在PM累积推定值PMs处于不低于预定的第1PM判断值PMmax1的第2堵塞阶段时，在步骤S23，进行过滤器堵塞度的第2检查。
该第2检查判断PM累积推定值PMs是否不低于预定的第2PM判断值PMmax2，或者，判断排压Pe是否不低于预定的第2排压判断值Pe2，其中，设第2PM判断值PMmax2＞第1PM判断值PMmax1，第2排压判断值Pe2＞第1排压判断值Pe1。即，第1堵塞判定以少的堵塞量进行判定，第2堵塞判定以多的堵塞量进行判定。
在该步骤S23的第2检查中，判断出过滤器堵塞未达到第3堵塞阶段时，进一步在步骤S24的触媒温度(再生控制用指标温度)Td的检查中，判断触媒温度Td是否超过预定的触媒判定温度Td1，若判断已超过，则转到步骤S30，进行再生A模式运行(第1再生模式运行)。
在该步骤S23判断出堵塞度超过第2PM判定值PMmax2，且处于第3堵塞阶段时，转到步骤S40，进行再生B模式运行(第2再生模式运行)。
之后，在再生A模式运行或再生B模式运行结束后，在步骤S50实施了排压Pe的检查后，在步骤S25使燃料喷射返回到原来的喷射模式，另外，执行重新设置PM累积推定值(PMs＝0)等的再生模式结束操作，并返回。
(再生A模式运行)
首先，对再生A模式运行进行说明。
在该再生A模式运行中，已经过步骤S24的检查，而且触媒温度(再生控制用指标温度)Td不低于预定的触媒判定温度Td1，因此，不进行因燃料喷射的滞后(延迟)的预热，如图3所示，在步骤S31中除去EGR后，参照触媒温度(升温控制用指标温度)Td进行步骤S32的排气升温控制A1。
在该步骤S32的排气升温控制A1中，在步骤S32a和步骤32b，进行升温第1阶段的后喷射(post Injection)，将预定量的燃料进行后喷射，进而升高排气温度，使得触媒温度Td成为预定的第2触媒温度Td2。通过该后喷射，使带触媒过滤器4的温度上升，开始燃烧PM。
此外，在触媒温度(升温控制用指标温度)Td超过第2触媒温度Td2，一直等到该超过的时间t经过预定的第2时间值t2，再转到下一步骤S32c和步骤S32d。
在下一步升温第2阶段的步骤S32c和步骤S32d，增加后喷射的喷射量，进一步提高排气温度，使温度成为适合于PM燃烧的温度，即控制触媒温度Td成为比第2触媒温度Td2高的预定的第3触媒温度Td3，在触媒温度(升温控制用指标温度)Td超过预定的第3触媒温度Td3后，等到该超过的时间t经过预定的第3时间值t3。之后，通过控制该后喷射的喷射量，以最佳温度进行PM燃烧。
该再生A模式运行一结束，就转到下一步骤S50的排压Pe检查。
(再生B模式运行)
在该再生B模式运行中，如图4所示，在步骤S41除去EGR后，通过在步骤S24对触媒温度(升温控制用指标温度)Td进行检查，若触媒温度Td低于预定的第1触媒温度Td1，则进行步骤S43的B1排气升温控制，如果触媒温度Td高于预定的第1触媒温度Td1，且该高的时间t超过第1时间值t1，则进行步骤S44的B2的排气升温控制。
在该第1温度范围内的步骤S43的排气升温控制B1，延迟操作(滞后)燃料喷射的主喷射(main)的定时，并进行吸气节流，通过这些操作来提高排气温度。通过排气温度的上升，加热并激活氧化触媒3，在下一排气升温控制B2中就可避免后喷射时产生白烟。
通过主喷射的延迟操作，直到在触媒温度Td超过预定的第1触媒温度Td1(例如200-250℃)为止提高排气温度，在触媒温度Td超过预定的第1触媒温度Td1后，等到该超过的时间t经过预定的第1时间值t1，进入下一步骤S44。
在下一第2温度范围的第2阶段升温的步骤S44的排气升温控制B2，在步骤S44a和步骤S44b进行后喷射(post injection)，将预定量的燃料进行后喷射，并且，使排气温度升高到触媒温度Td成为第2触媒温度Td2。通过该后喷射，升高了氧化触媒3和带触媒过滤器4的温度，开始PM的燃烧。
直到排压Pe(或压差ΔPe)降到不高于预定的第1排压值Pe1(或者第2压差值ΔPe1)，或者等到触媒温度Td不低于预定的第2触媒温度Td2，该超过的时间t经过了预定的第2时间t2，进入下一步骤S34。
之后，通过排压Pe(或者压差ΔPe)降到不高于预定的第2排压值Pe2(或者第2压差值ΔPe2)的情况，来确认PM开始燃烧。
该排压Pe是在氧化触媒3的排气入口侧用第1排气压传感器51计测的排压值，该压差ΔPe是由第1排气压传感器51计测的排压Pe和用带触媒过滤器4的排气出口侧的第2排气传感器52计测的排压Peb的差ΔPe＝Pe-Peb。
之后，在下一步骤S44c和步骤S44d，进行后喷射的喷射量的增量，若进行吸气节流则慢慢进行吸气节流升高排气温度，使温度成为适合于PM燃烧的温度，也就是说，控制为使触媒温度Td成为不低于第2触媒温度Td2的第3触媒温度Td3，再等到排压Pe(或压差ΔPe)降到不高于预定的第3排压值Pe3(或者第3压差值ΔPe3)，或触媒温度Td不低于预定的第3触媒温度Td3，且该超过的时间t经过预定的第3时间值t3。通过该后喷射的喷射量的控制，在最佳温度下进行PM的燃烧。
之后，结束该再生B模式运行，进入下一步骤S50的排压Pe检查。
虽然未图示，但在步骤S43中，在触媒温度Td不超过预定的第1触媒温度Td1，并经过了预定的第4时间值t4的情况下，中断再生模式运行，在经过预定的第5时间值t5后再次进行排气升温控制B1，在该中断连续预定次数N次时，结束排气升温控制B1，将其作为异常状态点亮报警灯。
此外，若点火(IGN)结束则存储中断的次数，在点火接通时，进入再生模式运行。
(排压检查和再生模式运行的结束)
此外，在步骤S50，在如图5中所示的流程中，在步骤S51中检查排压Pe，若该排压Pe大于预定的第3排压值Pemax3(＜第1排压值Pemax1)，则判定其次数N(预定的次数)是否是第N次，若不是第N次，则在步骤S53中存储排压Pe的值和次数。此外，其次数若为第N次，则在步骤S54点亮报警灯，在步骤S55存储排压Pe的值。
通过点亮报警灯，向操作者通知该过滤器的寿命已到。
此外，在图2所示的步骤S24中，结束再生模式运行，并使燃料喷射返回正常状态，且将PM计算累积值置零。
(控制产生的效果)
根据以上的再生控制方法，在连续再生型DPF系统中，在强制性地切换发动机的运行状态进行再生模式运行时，把判定过滤器的PM累积推定值PMs时中使用的阈值分为高低二个值，即第1PM判定值PMmax1和第2PM判定值PMmax2；在超过低阈值的情况下，即在处于超过第1PM判定值PMmax1的第2堵塞阶段的情况下，在触媒温度(再生控制用指标温度)Td高于预定的第1触媒温度Td1时，通过再生A模式运行来升高触媒温度Td可进行过滤器的再生，该再生A模式运行伴有油耗的增加和驱动性能损失比较小的、仅有后喷射的排气升温控制A1。
此外，即使是在超过高阈值的第2PM判定值PMmax2的第3堵塞阶段的情况下，在触媒温度(升温控制用指标温度)Td高于预定的第1触媒温度Td1时，只以再生B模式运行来提高排气温度和触媒温度，就能够使过滤器再生，该模式B是伴有油耗增加和驱动性能损失比较小的排气升温控制B2。
因而，由于能够显著地减少伴随包括主喷射的延迟操作和吸气节流、导致油耗的增加和驱动性能损失的、大幅提升排气温度的排气升温控制B1的再生B模式运行的频率，因此能够缩小发动机运行时的再生负荷，防止再生时的油耗增加和驱动性能损失。
(控制关系量)
在这些流程中的涉及排压Pe的控制关系量是第1排压判定值Pe1＞第2排压判定值Pe2(或第1压差值ΔPe1＜第2压差值ΔPe2)的关系，另外，涉及触媒温度Td的控制关系量是第1触媒温度Td1＜第2触媒温度Td2＜第3触媒温度Td3的关系。再者，根据各自的控制来选择涉及时间的第1时间值t1至第5时间值t5的时间值，因此不特别提及它们的大小关系。
在再生A模式运行及再生B模式运行中，为了清除由过滤器捕集到的PM，将后喷射的喷射量进一步增量，使触媒温度Td成为第4触媒温度Td4(＞第3触媒温度Td3：例如600℃)，或者控制触媒温度Td使其成为第4触媒温度Td4，在该状态下，还可附加经过预定的第4时间值t4的再生模式运行。
(第2实施方式的再生控制方法)
下面，说明第2实施例的再生控制方法。
在图2至图5的控制流程中，对过滤器的堵塞状态的判定进行2次检查，并把堵塞阶段分成3个阶段，但能把它容易分成4个阶段或4个阶段以上。图6示出了该4个阶段的控制流程。
在该图6的控制流程中，用3次检查来判定过滤器的堵塞状态，在第1堵塞阶段，不需要再生；在第2堵塞阶段，只在触媒温度Td高于触媒活性温度时进行再生A模式运行；另外，在第3堵塞阶段，只在发动机的运行状态(Q，Ne)处于预定的再生运行区域内Zb2时，执行包含排气升温控制的再生B模式运行。再者，在第4堵塞阶段，在发动机的运行全部区域Zc1、Zc2、Zc3内进行再生C模式运行。
更具体地，如下进行控制。
在被分成4个阶段的堵塞阶段中的第1堵塞阶段，认为粒状物质(PM)的堆积量几乎没有，不进行再生模式运行。
之后，在第2堵塞阶段，如图7(a)所示，在发动机运行状态的整个区域Za内，不进行预热运行，如图7(b)所示，在触媒温度Td超过触媒活性温度Td1的场合Xa，进行只有后喷射的再生运行。
在第3堵塞阶段，如图8(a)所示，发动机的运行状态的中·高扭矩下在排气温度比较高的区域Zb1内不进行预热运行，此外，在低扭矩下在排气温度比较低的区域Zb2内，例如进行吸气节流等排气升温控制，如图8(b)所示，升高低扭矩运行时的触媒温度Td，来增加触媒温度Td超过触媒活性温度Td1的、以无需预热运行的只有后喷射的再生运行来可再生过滤器的情况Xb，从而再生过滤器。
此外，在为最终阶段的第4堵塞阶段，如图9(a)所示，在发动机的运行状态的高扭矩下在排气温度比较高的区域Zc1，不进行预热运行，且在中、低扭矩的排气温度低的区域Zc2、Zc3，例如进行吸气节流、排气节流-延迟等的排气升温控制，如图9(b)所示，升高运行时的排气温度，提高触媒温度Td，在发动机的整个运行区域内，成为触媒温度Td超过触媒活性温度Td1的情况Xc，由此，可实现在包含无功运行的发动机的整个运行区域内再生过滤器。
在图7-图9中的运行区域的划分是示意性的，可以根据发动机的种类、排气系统、外部空气温度等来变更。另外，进行预热的排气升温控制方式是以吸气节流、吸气节流+延迟为例进行了说明，但不限于此，除了吸气节流以外，还可以由燃料喷射的主喷射时间的延迟、后喷射(postinjection)、排气节流、EGR、由辅机驱动的负荷的增加、由加热装置进行的排气加热等方式或上述这些方式中的几种的组合来构成。
此外，在上述结构中，只在再生控制用指标温度高于预定判定温度的情况下，进行与上述预定的堵塞阶段对应而设定的再生模式运行，但该再生控制用指标温度和发动机的运行状态具有密切关系，因此判定中可使用发动机的运行状态来代替再生控制用指标温度；也可以构成为只在发动机的运行状态处于预定的发动机运行区域内时，进行与上述预定的堵塞阶段对应而设定的再生模式运行。
该发动机的运行区域可用负荷和发动机转数组合等设定，能够用变换数据等参与控制。另外，为进一步提高精度，还可以用外部空气温度等进行修正。
本发明以在过滤器上承载触媒，且在过滤器的上游侧设置氧化触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置作为连续再生型柴油粒子过滤装置进行了说明，但除此以外，还可使用过滤器上承载了触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置、或在上述过滤器上游侧设置了氧化触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置作为其说明对象。
工业上的可利用性
本发明提供再生控制方法，对连续再生型柴油粒子过滤装置同时监视PM的堆积状态和发动机的排气温度或触媒温度，即使堵塞阶段是中等程度，在适合于再生处理的时期，从备有的多种排气升温控制中选择合适的排气升温控制，转向伴有该排气升温控制的再生模式运行，抑制油耗增加并防止驱动性能的损失，而且能够高效地除去PM来再生过滤器。
因而，本发明可在过滤器上承载了触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置，或在上述过滤器上游侧设置了氧化触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置，或在过滤器上承载触媒且在过滤器上游侧上设置了氧化触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置等中使用，能够高效净化从搭载了这些连续再生型柴油粒子过滤装置的车辆等中排出的废气，可防止大气污染。

Claims (5)

1.一种在连续再生型柴油粒子过滤装置中的过滤器的再生中所用的再生控制方法，该连续再生型柴油粒子过滤装置具备过滤器，该过滤器用于捕集发动机排气中的粒状物质，并将所捕集到的粒状物质进行氧化去除，其特征在于，
将上述过滤器的堵塞状态用划分为3阶段的堵塞阶段进行判定，
在上述过滤器的堵塞状态处于第1阶段时，不进行再生模式运行，
在上述过滤器的堵塞状态处于第2阶段时，仅在再生控制用指标温度不低于预定的第1判定值温度时，进行第1再生模式运行，
在上述过滤器的堵塞状态处于第3阶段时，在再生控制用指标温度低于预定的第2判定值温度时，进行伴随不包括后喷射的第1排气升温控制的第2再生模式运行；在上述再生控制用指标温度不低于上述预定的第2判定值温度时，进行伴随包括后喷射的第2排气升温控制的第2再生模式运行。
2.一种在连续再生型柴油粒子过滤装置中的过滤器的再生中所用的再生控制方法，该连续再生型柴油粒子过滤装置具备过滤器，该过滤器用于捕集发动机排气中的粒状物质，并将所捕集到的粒状物质进行氧化去除，其特征在于，
将上述过滤器的堵塞状态用划分为4阶段的堵塞阶段进行判定，
在上述过滤器的堵塞状态处于第1阶段时，不进行再生模式运行，
在上述过滤器的堵塞状态处于第2阶段时，在触媒温度高于触媒活性温度时，进行只有后喷射的再生运行，
在上述过滤器的堵塞状态处于第3阶段时，在中·高扭矩且排气温度处于比较高的第1温度区域内时不进行预热运行，在低扭矩且排气温度处于比较低的第2温度区域内时，进行由吸气节流进行的排气升温控制，
在上述过滤器的堵塞状态处于第4阶段时，在高扭矩且排气温度处于比较高的第1温度区域内时不进行预热运行，在中扭矩且排气温度处于比较低的第2温度区域内时，进行伴随着吸气节流的排气升温控制，在低扭矩且排气温度处于低的第3温度区域内时，进行伴随着吸气节流和延迟的排气升温控制。
3.根据权利要求1或2所述的连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法，其特征在于，上述连续再生型柴油粒子过滤装置是在上述过滤器承载了触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置。
4.根据权利要求1或2所述的连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法，其特征在于，上述连续再生型柴油粒子过滤装置是在上述过滤器的上游侧设置了氧化触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置。
5.根据权利要求1或2所述的连续再生型柴油粒子过滤装置的再生控制方法，其特征在于，上述连续再生型柴油粒子过滤装置是在上述过滤器承载触媒并在上述过滤器的上游侧设置了氧化触媒的连续再生型柴油粒子过滤装置。
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