CN1590726A - 排气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在DPF中，即使在怠速运转等低负载、低转数时的排气温度极低时，也能够将排气高效地升温，进行PM强制再生的排气净化系统。其是在排气通路中设有排气节流阀(31)和DPF(3)，同时具有用于该DPF(3)的再生的再生控制机构(P1)的排气净化系统(1)，前述再生控制机构(P1)具有排气温度检测机构(P22)、燃料喷射控制机构(P11)和排气节流控制机构(P12)，在前述DPF(3)的再生时，包含通过由前述燃料喷射控制机构(P11)进行的多级延迟喷射和由前述排气节流控制机构(P12)进行的前述排气节流阀(31)的排气节流进行排气升温控制的再生控制。

Description

排气净化系统
技术区域
本发明涉及一种具有柴油机微粒过滤器，从而净化发动机的排气(废气)的排气净化系统。
背景技术
从柴油机排出的粒子状物质(PM：微粒物质，以下称为PM)的排放量与NOX、CO、以及HC等一起逐年被加强限制，随着限制的加强仅以发动机的改良已不能与之相对应。因此开发了一种通过被称为柴油机微粒过滤器(DPF：Diesel Particulate Filter：以下称为DPF)的过滤器捕集从发动机排出的PM，来降低向外部排出的PM量的技术。
在捕集该PM的DPF中具有陶瓷制的蜂窝型壁流式的过滤器或将陶瓷或金属形成纤维状的纤维型的过滤器等，使用这些DPF的排气净化系统与其他的排气系统同样地被设置于发动机的排气通路中，以净化由发动机产生的排气。
由于具有DPF捕集PM时排压(排压)与捕集量成比例上升的油耗恶化的问题及由捕集过多后的剧烈燃烧引起的熔损等产生的问题等，需要使被捕集的PM通过燃烧等除去，并再生DPF。在该再生方法上提出了各种方案，有电加热器加热式、燃烧器加热式、反洗式等。
但是，在使用这些再生方法的情况下，由于是接受来自外部的能量供给来进行PM的燃烧的，导致了油耗的恶化，存在着再生时的控制困难，需要交替地进行PM的捕集、PM燃烧(DPF再生)这样的二个系统的DPF系统等的系统变得非常复杂的问题。
为了解决该问题，提出了一种利用氧化催化剂使PM的氧化温度下降，不接受来自外部的能量，由来自发动机的排气热将PM氧化，以再生DPF的技术的方案。此时，由于DPF再生基本上成为连续的，被称为连续再生型DPF系统，该系统成为被进一步简化的一个系统的DPF系统，具有再生控制也被简化的优点。
图7中作为一例示出的NO2再生型DPF系统1X为由NO2(二氧化氮)将PM氧化，再生DPF的系统，在通常的壁流过滤器3Ab的上游设置氧化催化剂3Aa，将排气中的NO(一氧化氮)氧化。从而，氧化催化剂3Aa下游排气中的NOx几乎都成为NO2，由该NO2将被捕集到下游一侧的过滤器3Ab中的PM氧化成为CO2(二氧化碳)，将PM除去。由于该NO2比O2的能量垒小，因而降低了PM氧化温度(DPF再生温度)，因此无需来自外部的能量的供给，由排气中的热能量就可连续地产生PM燃烧。
此外，图7的E为柴油机，2为排气通路、4为燃油泵系统，5为电子控制盒(電子制御ボツクス)，7为电池，8为消音器，9为燃油箱。
此外，在图8中示出图7的NO2再生型DPF系统的改良系统1Y。该改良系统1Y以将氧化催化剂32A的多孔质催化剂涂层31涂布在壁流型过滤器3B的多孔质壁面30上，在壁流型过滤器3B的壁表面上进行NO的氧化和通过由此产生的NO2将PM氧化的形式构成，简化了系统。
此外，在图9中示出了在壁流型过滤器3C的多孔质壁面30上涂布氧化催化剂32A和氧化物等的PM氧化催化剂32B的多孔质催化剂涂层31，使蓄积在过滤器3C中的PM在低温下燃烧、连续再生的系统1Z。
并且，这些带催化剂的DPF系统为通过由催化剂及NO2引起的PM的氧化反应，比通常的过滤器降低了PM氧化开始的排气温度，从而实现PM的连续再生的系统。
在这些连续再生型DPF系统中，在排气温度约为350℃以上的情况下，由于DPF的温度成为PM燃烧温度以上，捕集于DPF中的PM燃烧从而被除去，自我再生。但由于在连续再生型DPF系统中即使将PM氧化开始排气温度降低，也还需要350℃左右的排气温度，因而在低负载运转及怠速运转等中，在排气温度达不到约350℃的情况下，由于排气温度低，不能产生PM的氧化及DPF的自我再生。
从而，由于在这种怠速及低负载等的排气温度低的发动机运转状态持续时，即使PM蓄积也不能达到PM氧化状态，因而排压上升，导致油耗的恶化，此外还有因捕集过多而产生的DPF的异常燃烧等的可能。
在此，在这些连续再生型DPF系统中，从发动机运转条件算出至过滤器的PM蓄积量或从与PM蓄积量相对应的过滤器压力损失(压損)推定PM蓄积量，设定DPF再生的必需条件，在满足了该DPF再生必需条件时，强制性地使排气温度上升，从而进行强制性地燃烧并除去蓄积的PM的DPF再生控制。
在该DPF再生控制时，作为使排气温度上升用的方法之一，有与EGR阀一起进行排气节流，使温度上升的方法(例如参照专利文献1)。此外，也提出了一种在捕集过滤器(DPF)的下游侧设置排气节流阀，以在过滤再生中将排气温度保持在预定的再生温度范围内的方式控制阀的开度的方法(例如参照专利文献2)。
但是，虽然这些DPF再生控制在占发动机运转区域的大部分的排气温度为200℃～350℃的范围内是有效的，但在排气温度处于约200℃以下的怠速等低负载、低转数下的发动机运转时这样的排气温度极低温度区域中，即使通过通常的后置喷射(ポスト噴射)等进行DPF再生控制，也由于难使排气温度上升到再生所需要的温度，故而存在不能强制再生DPF的问题。
并且，在持续了不能强制再生DPF的状态后，排气温度上升时，在上游侧设置了氧化催化剂的NO2再生型DPF系统的情况下，由于蓄积在氧化催化剂中的燃料剧烈燃烧，氧化催化剂成为高温，具有产生催化剂的劣化及熔损的问题。此外，通过这种剧烈燃烧成为高温的排气流入下游的DPF中时，由于堆积在DPF内的PM也剧烈地燃烧，存在产生DPF的熔损的问题。
再者，在通过前者的排气节流与EGR的组合使排气升温的情况下，由于在每次强制再生中为了排气温度的上升进行排气节流，所以使排压上升的期间变多，有产生油耗恶化的问题。此外，在后者的强制再生时，为了达到预定的温度范围而进行排气节流控制的情况下，进行排气节流的区域、即闭阀的区域较大，与前者同样地增加了使排压上升的期间，有产生油耗恶化的问题。
此外，在怠速运转时等的状态下，排出温度高、大流量的排气时，存在着对周边环境不利的问题。
专利文献1：日本专利特开昭63-2010309号公报
专利文献2：日本专利特开平04-81513号公报
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种在DPF中，即使处在怠速运转等的低负载、低转数时的排气温度极低的温度区域内时，也能通过与多级延迟喷射一起进行排气节流来使发动机排压上升，从而在吸气行程中进行残留的排气的增量与升温，在提高喷射燃料的着火性及燃烧性能的同时使排气温度上升，以此能够高效率地将排气升温，进行PM强制再生，此外，通过排气量的降低能够降低后尾管出口温度，能够减小热影响的排气净化系统。
实现上述目的用的排气净化系统为，在排气通路中设有排气节流阀和柴油机微粒过滤器，并且设有用于该柴油机微粒过滤器的再生的再生控制机构，其特征在于，所述再生控制机构具有排气温度检测机构、燃料喷射控制机构和排气节流控制机构，并在所述柴油机微粒过滤器的再生时，包含进行排气升温控制的再生控制，该排气升温控制是通过由所述燃料喷射控制机构进行的多级延迟喷射和由所述排气节流控制机构进行的所述排气节流阀的排气节流而进行的。
该排气节流阀可设置在DPF的上游侧，也可设置在下游侧。此外，该多级延迟喷射在共轨等的电子控制式燃料喷射系统中，通过喷射时期延迟及在主喷射的前级进行喷射量少的多级的辅助喷射(パイロツト噴射)，由此成为能够进行过大的主喷射时期的延迟的燃料喷射。
根据该结构，在堆积在DPF中的PM的强制燃烧及DPF再生时，在通过延迟喷射或后置喷射的多级延迟喷射进行排气升温的情况下，并行地进行排气节流，通过该排气节流，可大幅度地延迟在最初被喷射的喷射时期的不发火限度，同时可增强喷射量，得到较大的初期发生火炎，提高其后的火炎传播力，完全地燃烧至稀薄混合气体。由此，能防止白烟的产生及不发火，高效率地使排气温度大幅度地上升。
其结果，即使在到目前排气温度不足而不能进行PM的强制燃烧的怠速运转等低负载、低转数的低排气温度区域内的发动机的运转条件下，也能够以不发生极端的白烟的状态，以及升温所必须的燃料量较少的状态进行PM的强制燃烧，任何时间都可进行DPF的再生。
即、在处于怠速运转等排气温度非常低的温度区域的情况下，通过进行排气节流使延迟喷射稳定，并通过增加发动机的负载使排气温度上升，使排气温度高的排气在发动机内环流以改善燃烧，由此能够使排气温度上升，能够进行DPF的强制再生。因此，在包含怠速运转等低负载、低转数的运转区域的所有的发动机的运转状态下，能够以低油耗高效率地将堆积在DPF中的PM燃烧除去。
从而，通过DPF再生抑制由PM的堆积引起的DPF的网眼堵塞所造成的排压上升，从而消除了高排压引起的发动机熄火等问题，同时能够降低油耗。再者，防止了因DPF不能再生使PM过多地蓄积，从而因该过多蓄积的PM突然猛烈燃烧产生的DPF熔损事故。此外，由于通过该排气节流能够减少排气量，所以能够降低排气的后尾管出口的温度，能够解决强制再生时的热损害。
并且，在上述的排气净化系统中，在所述柴油机微粒过滤器的再生时，在通过所述排气温度检测机构检测出排气温度在预定的第1温度区域内时，进行排气升温控制，该排气升温控制是通过由所述燃料喷射控制机构进行的多级延迟喷射和由所述排气节流控制机构进行的所述排气节流阀的排气节流而进行的，在检测出排气温度在比所述第1温度区域温度高的预定的第2温度区域内时，进行排气升温控制，该排气升温控制是通过不进行排气节流地由所述燃料喷射控制机构进行的多级延迟喷射来进行的。
根据该结构，由于在产生DPF的强制再生的需要时，通过仅在处于怠速运转或低负载运转等的发动机的运转状态下的排气温度极低的预定的第1温度区域时，与多级延迟喷射一起进行排气节流，而在第2温度区域中不进行排气节流地利用多级延迟喷射来使排气升温，因此与每次DPF强制再生都进行排气节流的系统相比，油耗显著减少。
并且，由于在该第1温度区域中，在为了使排气温度从极低的温度大幅度地上升，仅通过多级延迟喷射在燃料喷射控制中使燃烧喷射大幅度地延迟时，几乎所有燃料的量都在缸内压力极低的膨胀行程中燃烧，成为白烟大量产生的原因，同时，产生不能高效率地进行排气温度上升的问题，但能够通过将其与排气节流并用来回避。
并且，在上述的排气净化系统中，所述排气温度检测机构根据发动机转数与负载，参照预先设定的对应于发动机转数与负载而划分出的预定温度区域的映象数据(マツプデ一タ)，检测出排气温度是否在预定的温度区域内。
根据上述结构，能够不用新设置排气温度传感器，由发动机的控制从使用中的发动机转数传感器的检测值和负载传感器的检测值检测出排气温度。从而通过控制的输入输出的减少及部件数量的减少，能够节约制造工序及成本等。
再者，在上述的排气净化系统中，在通过由所述燃料喷射控制机构进行的多级延迟喷射和由所述排气节流控制机构进行的所述排气节流阀的排气节流而进行排气升温控制的再生控制中，发动机的运转区域在怠速状态时使所述排气节流阀的节流量固定、发动机的运转区域不在怠速状态时使所述排气节流阀的节流量可变地进行排气升温控制。
由此，由于通过在发动机怠速运转的情况下固定排气节流阀31的节流量从而成为最低限度的排气量，能够使排气温度显著上升，同时一面降低排气量，一面进行在DPF位置处的升温，因此能够降低后尾管出口的温度，能够减少对停车时的周围环境的热影响。此外，在行驶开始后的低负载运转中，能够减少排气节流阀31的排气节流量，加大行驶所需要的发动机输出。
此外，作为该DPF有以下种类，仅由过滤器构成的非连续再生型的DPF、在过滤器中载置了氧化催化剂的连续再生型DPF、在过滤器的上游侧设置有氧化催化剂的连续再生型DPF、在过滤器中载置催化剂的同时在该过滤器的上游侧设置了氧化催化剂的连续再生型DPF等。
发明效果
正如以上所述，根据本发明的排气净化系统，由于在用于DPF的再生的排气升温控制时，将多级延迟喷射与排气节流并用，从而将排气温度上升，使发动机的排气压力上升，从而在吸气行程中增加残留的排气量的同时提高排气温度，能够提高喷射燃料的着火性及燃烧性能，能够高效率、大幅度地将排气升温。
其结果，目前，即使在排气温度不足而不能进行PM的强制燃烧及DPF再生的怠速运转等低负载、低转数区域内的发动机的运转条件下，也能够以不发生极端的白烟、以及升温所必须的燃料量也较少的状态进行DPF再生。
此外，在产生DPF的强制再生的需要时，通过发动机的运转状态中的排气温度不在极低的预定的第1温度以下时，不进行排气节流地通过多级延迟喷射使排气升温，仅在排气温度在预定的第1温度以下的情况下与多级延迟喷射一起进行排气节流的结构，与每次DPF的强制再生都进行排气节流的系统相比，油耗显著减少，能够以低油耗高效率地燃烧除去堆积在DPF中的PM。
并且，由于无论何时都能够进行PM的燃烧及DPF的再生，因而能够抑制由于DPF的网眼堵塞引起的排压上升，没有由于高排压引起的行驶不良等的问题。并且，与此同时能够降低油耗。
此外，由于在排气温度为氧化催化剂的活性温度以下的状态起排气中高浓度的HC变得不存在，不会使蓄积在氧化催化剂中的HC剧烈燃烧，还能够防止高温引起的催化剂劣化及熔损，再者，不仅是氧化催化剂，还能避免下游侧的DPF中的PM突然剧烈燃烧引起的过滤器的熔损。
附图说明
图1为本发明所涉及的实施例的排气净化系统的结构图。
图2为本发明所涉及的实施例的排气净化系统的发动机部分的结构图。
图3为本发明所涉及的再生控制机构的结构图。
图4为本发明所涉及的再生控制的流程图。
图5为本发明所涉及的再生控制中的多级喷射一例的示图。
图6为发动机转数与负载及排气温度区域的关系图。
图7为以往技术的排气净化系统一例的系统结构图。
图8为以往技术的排气净化系统另一例的系统结构图。
图9为以往技术的排气净化系统另一例的系统结构图。
具体实施方式
以下，对于本发明所涉及的实施例的排气净化系统，以具有由氧化催化剂(DOC)与带催化剂的过滤器(CSF)的组合构成的连续再生型DPF(柴油机微粒过滤器)的排气净化系统为例，参照附图进行说明。
在图1及图2中示出了该实施例的排气净化系统1的结构。在该排气净化系统1中，在与柴油机E的排气岐管(排気マニホ一ルド)相连接的排气通路(排气管)2上设有连续再生型DPF3。该连续再生型DPF3为在上游侧具有氧化催化剂3Aa、在下游侧具有带催化剂的过滤器3Ab的结构。
该氧化催化剂3Aa为在多孔质陶瓷的蜂窝状构造等的载置体上载置白金(Pt)等氧化催化剂而形成，带催化剂的过滤器3Ab由将多孔质陶瓷的蜂窝状的沟道的入口与出口交替地堵孔(目封)的整体蜂窝式壁流型的过滤器形成。在该过滤器部分载置有白金或氧化铈等催化剂。在该带催化剂的过滤器3Ab中，排气G中的PM(微粒状物质)被多孔质陶瓷的壁所捕集。
在该连续再生型DPF3的上游侧的排气通路2上，设置有进行排气节流用的排气节流阀(排气制动器)31。并且，为了推定带催化剂的过滤器3Ab的PM的堆积量，在与连续再生型DPF3的前后相连接的导通管上设有压差传感器21。另外，为了带催化剂的过滤器3Ab的再生控制用，在连续再生型DPF3的上流侧，设置有DPF入口排气温度传感器22。
这些传感器的输出值被输入到控制装置(电子控制盒：ECU：发动机控制组件)5中，该控制装置5在进行发动机E的运转的整体性控制的同时也进行带催化剂的过滤器3Ab的再生控制，由从该控制装置5输出的控制信号控制发动机E的燃料喷射阀15、排气节流阀31及设置在吸气通路6中以调整至吸气岐管的吸气量的吸气阀11等。
该燃料喷射阀15与将由燃油泵(未图示)被升压的高压的燃料暂时储存的共轨(未图示)相连接，在控制装置5中，为了发动机的运转也被输入PTO的开关的开/关、空档开关的开/关、车辆速度、冷却水温度、发动机转数、指示喷射量(Q)等的信息。
在该结构中，吸入空气A在吸气通路6中经过涡轮增压器17的压缩机17a和中间冷却器12，在吸气阀11中被调整了吸气量后，进入气缸13内的燃料室14中。在该燃烧室14中设置有燃料喷射阀15，通过来自该燃料喷射阀15的燃料喷射，燃料与吸入空气A混合，由于活塞18的压缩而自然发火并燃烧，产生排气G。该排气G经由排气通路2的涡轮增压器17的涡轮机17b，通过排气节流阀31，进入连续再生型DPF3中，成为被净化了的排气Gc，通过消音器8向大气中放出。
此外，控制装置5为了连续再生型DPF3的再生，如图3所示，具有：具备燃料喷射控制机构P11与排气节流控制机构P12的再生控制机构P1。该再生控制机构P1的结构还具有：再生开始判断机构P21、排气温度检测机构P22、第1再生控制机构P23、第2再生控制机构P24、第3再生控制机构P25，再生结束判断机构P26等。
该排气温度检测机构22为判断由DPF入口排气温度传感器22检测出的排气温度Tg是否在预定的第1温度区域，即预定的第1温度Tg1以下，或是否在预定的第2温度区域，即比预定的第1温度Tg1高、同时在预定的第2温度Tg2以下，或是否在预定的第3温度区域，即比预定的第2温度Tg2高、同时在预定的第3温度Tg3以下，或是否在预定的第4温度区域，即比预定的第3温度Tg3高的机构。
该预定的第1温度Tg1根据发动机不同而略有不同，但为150℃左右的温度，为氧化催化剂活性温度以下的非常低的温度。此外，预定的第2温度Tg2根据发动机不同而略有不同，但为200℃左右的温度，为氧化催化剂活性温度以下的较低温度，预定的第3温度Tg3根据发动机不同而略有不同，但为350℃左右的温度，为氧化催化剂活性温度以上的较高温度。
该第1温度区域Z1为排气温度极低的温度区域，是由于氧化催化剂3Aa在活性温度以下，如果不进行第1再生控制，难以将排气升温至活性温度以上的温度区域，第2温度区域Z2为排气温度较低的温度区域，是由于氧化催化剂3Aa在活性温度以下，通过第2再生控制，能够将排气升温到活性温度以上的温度区域。
此外，第3温度区域Z3为排气温度在氧化催化剂3a为活性温度以下，但通过第3再生控制，能够容易地成为活性温度以上，使DPF再生的温度区域，第4温度区域Z4为排气温度为氧化催化剂3Aa成为活性温度以上、不需再生控制地就能燃烧除去PM的排气的温度区域。
此外，该排气温度检测机构P22也可为如图6所示地预先调查发动机转数Ne与负载Q、排气温度Tg的关系，根据发动机回转数Ne和负载Q，将与排气温度Tg的第1温度区域(极低温度区域)Z1、第2温度区域(低温度区域)Z2、第3温度区域(中温度区域)Z3、第4温度区域(高温度区域)Z4的关系作为映象数据输入到控制装置5中，排气温度检测机构22根据由发动机转数传感器检出的发动机转数Ne和由负载传感器检出的负载Q，通过参照该温度区域的映象数据，检出是否处于预定的温度区域Z1、Z2、Z3、Z4任一个中的结构，以替代由DPF入口排气温度传感器22检测出排气温度Tg。
并且，再生控制机构P1的结构为，在连续再生型DPF3再生时，通过排气温度检测机构P22检测出排气温度Tg在预定的第1温度区域Z1中时，第1再生控制机构P23通过由燃料喷射控制机构P11进行的多级延迟喷射和由排气节流控制机构P12进行的排气节流进行第1排气升温控制，在检测出排气温度Tg在预定的第2温度区域Z2中时，第2再生控制机构P24通过由燃料喷射控制机构P11进行的多级延迟喷射进行第2排气升温控制，检测出排气温度Tg在预定的第3温度区域Z3中时，第3再生控制机构P24通过由燃料喷射控制机构P11进行的后置喷射(ポスト噴射)进行第3排气升温控制。
该再生控制机构P1如图4所示地沿控制流程进行再生控制。首先，该再生控制与发动机的启动一同开始，在步骤S11中进行再生是否开始的判定。该判定通过压差传感器21的压差ΔP是否超过预定的判定值ΔP0来判定。并且，该再生开始的判定也可将从发动机的运转状态算出的累积了PM蓄积量的PM累积量与预定的判定值进行比较来判定。
在该步骤S11的再生开始的判定中压差ΔP不超过预定的判定值ΔP0的情况下，即再生未开始的情况下移至步骤S12，在预定的时间(与进行再生开始的判定的时间间隔相关的时间)内进行通常的运转控制，回到步骤11。
在该通常的运转控制中，不进行用于再生的强制性燃料喷射等，根据由被要求的发动机转数及负载所决定的燃料喷射、EGR控制、吸气节流、排气节流等来控制发动机。
此外，在步骤S11的再生开始判定中，压差ΔP成为预定的判定值ΔP0以上的情况下，即再生开始的情况下，在步骤S13中，进行排气温度的判定。
在该步骤S13的排气温度的判定中，在排气温度Tg在预定的第1温度Tg1以下的第1温度区域(极低温度区域)Z1的情况下，移至步骤S14，进行第1再生控制。在该第1再生控制中，进行由燃料喷射控制机构P11将发动机E的燃料喷射的主喷射的时刻大幅度地延迟操作的过大延迟多级喷射，并且进行第1排气升温控制，该第1排气升温控制由排气节流控制机构P12进行将排气节流阀31闭阀的吸气节流。由此，使排气升温，成为适于PM的氧化除去的温度及环境，并氧化除去连续再生型DPF3中捕集的PM。
该过大延迟多级喷射如图5所示，通过辅助喷射(パイロツト噴射)与主喷射的多级喷射来进行。通过在主喷射的前级进行喷射量少的多级的辅助喷射及喷射时期的延迟，过大的主喷射时期的延迟成为可能，例如进行图5所示的辅助喷射2次、主喷射1次的多级延迟喷射。此外，更多级数的多级喷射更好。
并且，在该多级延迟喷射时，通过并用排气节流，使发动机出口的排气岐管的压力上升。例如在发动机转数为800rpm附近的低转数区域中，将排气升温为600℃以上的情况下，通过排气节流使排压成为70kPa以上。
该第1再生控制在并用排气节流控制的同时分成一阶段或几个阶段进行排气的升温及HC的向排气通路2的供给。将捕集在连续再生型DPF3中的PM燃烧除去，直到通过再生结束判断机构P26判断出再生的结束。该再生结束的判断为通过是否经过预定的时间来判断，或通过压差ΔP是否成为预定的判定值ΔP1以下等来判断。然后，判断出再生结束后返回到步骤S11。
此后，在该步骤S13的排气温度的判定中，在排气温度Tg比预定的第1温度Tg1高的情况下，移至步骤S14的排气温度判定。在该步骤S14的排气温度区域的检测中，排气温度Tg在预定的第2温度Tg2以下的第2温度区域(低温度区域)Z2中的情况下，移至步骤S15，进行第2再生控制。
在该第2再生控制中，不由排气节流控制装置P12进行吸气节流，而由燃料喷射控制机构P11进行实施将发动机E的燃料喷射的主喷射的时刻大幅度地延迟操作的过大延迟多级喷射的第2排气升温控制。此外，该延迟量比第1排气升温控制要小。由此，使排气升温，成为与PM的氧化除去相适的温度、环境，将捕集在连续再生型DPF3中的PM氧化除去。
并且，在该步骤S14的排气温度判定中，排气温度Tg比预定的第2温度Tg2高的情况下，进行步骤S15的排气温度判定。在该步骤S15的排气温度区域的检测中，排气温度Tg在预定的第3温度Tg3以下的第3温度区域(中温度区域)Z3中的情况下，移至步骤S15，进行第3再生控制。
在该第3再生控制中不通过排气节流控制机构P12进行排气节流，而通过燃料控制装置P11进行在发动机E的燃料喷射中进行后置喷射(ポスト噴射)的第3排气升温控制。通过该后置喷射向排气通路2内供给燃料，利用氧化催化剂3Aa使该燃料燃烧，由此使带催化剂的过滤器3Ab的入口的排气温度上升，从而成为与PM的氧化除去相适的温度、环境，并将被捕集在连续再生型DPF3中的PM氧化除去。
此后，由于在该步骤S15的排气温度判定中，排气温度Tg比预定的第3温度Tg3高，在第4温度区域(高温度区域)Z4中的情况下，不进行使排气温度升温的控制即可进行PM的燃烧除去，因而在步骤S16中进行与步骤S12同样的通常的运转控制。此外，由于在该情况下进行PM的燃烧除去，因而通常在步骤S11的再生开始的判定中，被判定为未开始再生，则不移至该步骤S16。
此外，在这些第1～第3的排气温度上升控制以外，由于通过吸气节流、EGR、VNT等空气系统的装置带来的排气中的NOX的浓度的增加等，促进了被捕集的PM的强制燃烧。
此后，这些第1～第3再生控制在第1～第3排气升温控制中划分为一个阶段或几个阶段进行排气的升温及HC的向排气通路2的供给，将被捕集在连续再生型DPF3中的PM燃烧除去，直到通过再生结束判断机构P26判断出再生结束。该再生结束的判断为通过是否经过了预定的时间来判断，或通过压差ΔP是否成为了预定的判定值ΔP1以下等来判断。然后，判断出再生结束后返回到步骤S11。
通过按照以上图4的控制流程的控制，通过步骤S11～步骤S12、步骤S11～步骤S19内的任一路径，返回到步骤S11，反复进行这些直到通过关闭发动机点火开关钥匙产生步骤20的中断。此后，通过中断的产生，在步骤21中进行中断产生时的状态的存储等结束作业，从而结束该控制流程。
此外，在上述第1再生控制的第1排气升温控制中，也可为在发动机的运转区域处在怠速状态Zi中时，固定排气节流阀31的节流量，在发动机的运转区域不处在怠速状态Zi时，使排气阀31的节流量可变，以进行排气升温控制的结构。在此情况下，由于发动机在怠速运转中时排气节流阀31的节流量固定在最大节流量上，从而成为最低限度的排气量，由此能够使排气温度显著上升并且能够通过排气量的减少使后尾管出口温度降低。因此，能够减少停车时对周围环境的热影响。此外，在行驶开始后的低负载运转中，即使处在再生控制时也能够减少排气节流量，从而能够加大发动机的输出，平稳地行驶。
以下对在多级延迟喷射控制中并用排气节流控制的情况的作用效果进行说明。
在多级延迟喷射控制中并用排气节流控制时，由于通过排气节流使排压上升，在发动机的排气行程中的排气排放量急剧减少，从而排气效率激减，因而在此后的吸气行程中气缸内残留的排气量增加到极端。此外，在另一方面，由于延迟了燃料的喷射时期，使排气的温度一定程度上升。因此，在吸气行程中，以高温状态残留了大量的排气。
此后，在接着的压缩行程及燃烧行程中，汽缸内成为更高温，在此，进行第一级的辅助喷射时，即使是大幅度的延迟喷射，由于为高温，故能够得到可靠的着火，进而能够转移到可靠的燃烧，通过该可靠的燃烧，气缸内即使在膨胀行程的中期(中盤)也能保证高温。该延迟喷射由于在膨胀行程的中期进行，即使燃料喷射量较大也不会影响力矩的产生。因此，由于与无排气节流的情况相比能够增加燃料喷射量，因而可增加初期喷射量，且能够在极端的低负载状态下使初期火炎成为较大的火炎。
在该第一级中喷射的燃料的燃烧活跃的时期，进而进行增加了喷射量的第二级的辅助喷射。该第二级喷射的燃料为膨胀行程后期的活塞进一步下降的时期，但即使在低压状态下也能够由第一级的稳定的火炎而着火发热，能够使汽缸内火炎更大，成为更高温。此外，该燃烧也不会使力矩产生，而使排气升温。
接着，使第三级的主喷射在第二级的喷射燃料的燃烧活跃的时期喷射。在该第三级的喷射中，再增加喷射量，进行燃烧火炎大的主喷射，产生可靠的主燃烧火炎。由此，由于能够使火炎传播到稀薄混合气为止，因而能够防止白烟的产生及不发火，能够高效率地大幅度提高排气温度。此外，在该排气阀打开时期附近燃烧的主喷射燃料极大地有助于排气温度的上升，但与力矩的产生无关。
此时，连续再生型DPF3的氧化催化剂3Aa的入口温度与燃料喷射阶段性地进行相连带，阶段性地上升。
此外，在主喷射后进行后置喷射的情况下，即使在后置喷射时，由于并用排气节流，能够使不发火的限度加大，可以大幅度的延迟进行燃烧，能够不增加力矩地高效地进行排气温度的升温。
此后，根据该最后的喷射燃料量进行负载、转数的控制，能够进行高效的排气温度上升及平滑的发动机控制。
从而，由于并用排气节流，由于通过负载增加及燃料喷射量增加排气温度上升，此外，通过排气量降低后尾管出口温度降低，因此也能够解决热损害(熱害)的问题
根据上述结构的排气净化系统1，在压差传感器21的压差上升超过设定量，从而在连续再生型DPF装置3的带催化剂的过滤器3Ab的PM蓄集量变得需要再生的情况下，在排气温度Tg为预定的第1温度Tg1以下的情况下，即怠速等低负载、低转数的发动机运转时这样的排气温度Tg极低的第1温度区域Z1的情况下，能够通过并用排气节流的多级延迟喷射进行第1再生控制，在发动机运转条件在不易达到PM的氧化及DPF再生所必需的排气温度的第2温度区域Z2时，能够进行利用不并用排气节流控制的多级延迟喷射的第2再生控制，再者，在发动机的运转条件在容易达到PM的氧化及DPF再生所必需的排气温度的第3温度区域Z3时，进行利用不并用排气节流控制的多级延迟喷射的第3再生控制。
从而，即使在怠速运转等的低负载、低转数时的排气温度Tg极低的情况下，通过与多级延迟喷射一起进行排气节流，使发动机的排气压力上升，在吸气行程中进行残留的排气的增量与升温，提高喷射燃料的着火性及燃烧性能，使排气高效地升温，从而能够使PM强制再生。
再者，由于通过排气温度Tg是否超过预定的第1温度Tg1来分别使用并用排气节流的第1再生控制和不并用排气节流的第2再生控制，能够减少排压的上升时间，防止油耗的恶化等。此外，由于通过排气温度Tg是否超过预定的第2温度Tg2来分别使用多级延迟喷射控制与后置喷射控制，能够防止油耗的恶化等。
此外，在上述中，以载置了催化剂的过滤器3Ab和在该带催化剂的过滤器3的上游侧设置了氧化催化剂3Aa的连续再生型DPF3来进行说明的，但本发明也能够适用于该连续再生型DPF3以外的、仅过滤器的非连续再生型DPF、在过滤器中载置氧化催化剂的连续再生型DPF、在过滤器的上游侧设置了氧化催化剂的连续再生型DPF等。

Claims (4)

1、一种排气净化系统，其在排气通路中设有排气节流阀和柴油机微粒过滤器，并且设有用于该柴油机微粒过滤器的再生的再生控制机构，其特征在于，所述再生控制机构具有排气温度检测机构、燃料喷射控制机构和排气节流控制机构，并在所述柴油机微粒过滤器的再生时，包含进行排气升温控制的再生控制，该排气升温控制是通过由所述燃料喷射控制机构进行的多级延迟喷射和由所述排气节流控制机构进行的所述排气节流阀的排气节流而进行的。
2、按照权利要求1所述的排气净化系统，其特征在于，在所述柴油机微粒过滤器的再生时，在通过所述排气温度检测机构检测出排气温度在预定的第1温度区域内时，进行排气升温控制，该排气升温控制是通过由所述燃料喷射控制机构进行的多级延迟喷射和由所述排气节流控制机构进行的所述排气节流阀的排气节流而进行的，在检测出排气温度在比所述第1温度区域温度高的预定的第2温度区域内时，进行排气升温控制，该排气升温控制是通过不进行排气节流地由所述燃料喷射控制机构进行的多级延迟喷射来进行的。
3、按照权利要求2所述的排气净化系统，其特征在于，所述排气温度检测机构根据发动机转数与负载，参照预先设定的对应于发动机转数与负载而划分出的预定的温度区域的映象数据，检测出排气温度是否在预定的温度区域内。
4、按照权利要求1～3中任一项所述的排气净化系统，其特征在于，在通过由所述燃料喷射控制机构进行的多级延迟喷射和由所述排气节流控制机构进行的所述排气节流阀的排气节流而进行排气升温控制的再生控制中，发动机的运转区域在怠速状态时使所述排气节流阀的节流量固定、发动机的运转区域不在怠速状态时使所述排气节流阀的节流量可变地进行排气升温控制。
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