KR100416331B1 - 내연기관의 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

내연기관의 배기 가스 정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관의 배기가스를 정화하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 기관 배기계에 설치된 파티클레이트 트랩과, 기관 배기계의 상기 파티클레이트 트랩 상류측과 기관 흡기계를 연통하는 배기 가스 재순환 통로와, 상기 배기 가스 재순환 통로를 통해 재순환된 배기가스량을 기관운전상태에 따라 최적량으로 제어하기 위한 제어 밸브를 포함한다. 상기 장치에서, 연료 공급 중단 중에 기관 흡기계 안으로 도입되는 새로운 공기의 양이 검출되며, 상기 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양은 제어밸브가 소정의 개방도로 개방된 후 검출된 새로운 공기의 양에 기초하여 추정된다.

Description

내연 기관의 배기 가스 정화 장치{A DEVICE FOR PURIFYING THE EXHAUST GAS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 배기 가스를 정화하는 장치에 관한 것이다.
내연기관 특히, 디젤 기관의 배기 가스 중에는 카본을 주성분으로 하는 유해한 파티클레이트가 함유되어 있으며, 대기 중으로 방출되는 파티클레이트의 양을 저감시킬 것이 요망되고 있다. 그러므로, 디젤 기관의 배기계에는 파티클레이트를 포집하는 필터로서 파티클레이트 트랩(particulate trap)을 배치하도록 제안되어 있다. 이러한 파티클레이트 트랩은, 파티클레이트 포집량의 증가에 따라 커지는 배기 저항때문에, 포집된 파티클레이트를 연소시켜 파티클레이트 트랩 자체를 재생할 필요가 있게 되었다.
상기 배기 가스가 기관 고부하 및 고속 운전으로 고온으로 되면, 상기 포집된 파티클레이트가 자연 발화되어, 파티클레이트 트랩이 재생될 수 있다. 그러나, 이러한 기관 고부하 및 고속 운전 상태가 빈번히 실행된다는 어떠한 보증도 없다. 일반적으로, 히터 또는 산화 촉매 등을 파티클레이트 트랩에 배치하고, 히터를 작동시키거나 또는 미연소 연료를 산화 촉매 내로 공급하여 재생을 발생시킴으로써, 재생 처리가 실시된다.
그러므로, 파티클레이트 트랩의 재생 시기를 결정할 필요가 있게 된다. 결정된 재생 시기가 매우 이르면, 불필요하게 재생 처리가 행해지게 되어, 배터리의 대형화 또는 다량의 연료 소비 등의 문제가 발생된다. 또한, 결정된 재생 시기가 너무 늦어지면, 기관 배기계의 배기 가스 저항이 상당히 커지고 기관 출력이 대폭적으로 저하 된다.
그러므로, 파티클레이트 트랩의 재생 시기를 정확히 결정하는 것이 요망된다. 예를 들면, 차량 주행 거리의 증가로 파티클레이트의 포집량이 증대하는 것에 기초하여, 재생 시기를 결정하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 소정 주생 거리 사이의 운전 상태에 의해 파티클레이트의 포집량에 현저한 차이가 발생된다. 이 방법에서는 정확한 재생 시기를 결정하는 것이 불가능하다.
일본 특개평 3-41112 호 공보에는, 파티클레이트 포집량의 증가로, 흡입되는 새로운 공기량이 감소하는 것에 기초하여, 측정된 새로운 흡입 공기량과 각 기관 운전 상태 마다의 기준치를 비교하여 파티클레이트의 재생 시기를 결정하는 것이 제안되어 있다.
연소에 의해 발생된 유해한 성분인 NOX의 생성량을 저감하기 위해서, 배기 가스의 일부를 실린더 내로 재순환하여 연소 온도를 저하시키기 위한 배기 가스 재순환(이하 EGR) 장치가 공지되어 있으며, 많은 내연기관에는, 이러한 EGR 장치가 부착되어 있다. 상술한 재생 시기 결정은 비교적 정확하다. 그러나, 상기 EGR 장치를 가진 내연기관에 적용하기 위해서는 결정시에 배기 가스 재순환을 중지할 필요가 있다. 그러므로, 통상의 기관 운전시, 그 기간 동안의 NOX생성량이 증가한다.
따라서, 본 발명의 목적은 생성된 NO 의 생성량을 증가시키지 않으면서 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 정확히 추정하여, EGR 장치를 가진 내연기관의 기관 배기계에 배치된 파티클레이트 트랩을 재순환 시키는 재생 시기를 정확하게 결정하는 것이다.
본 발명에 의하면,
기관 배기계에 설치된 파티클레이트 트랩과,
기관 배기계의 상기 파티클레이트 트랩 상류측과 기관 흡기계를 연통하는 배기 가스 재순환 통로와,
상기 배기 가스 재순환 통로를 통해 재순환된 배기 가스량을 기관 운전 상태에 따라 최적량으로 제어하기 위한 제어 밸브와,
연료 공급 중단(fuel-cut) 중에 기관 흡기계 안으로 도입되는 새로운 공기량을 검출하기 위한 새로운 공기량 검출 수단과,
제어밸브가 소정의 개방도로 개방된 후 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기의 양에 기초하여, 상기 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 추정하는 추정 수단을 포함하는 배기 가스 정화 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면,
기관 배기계에 설치된 파티클레이트 트랩과,
기관 배기계의 상기 파티클레이트 트랩 상류측과 기관 흡기계를 연통하는 배기 가스 재순환 통로와,
상기 배기 가스 재순환 통로를 통해 재순환된 배기 가스량을 기관 운전 상태에 따라 최적량으로 제어하기 위한 제어 밸브와,
상기 제어 밸브가 완전히 폐쇄되고 상기 기관 흡기계 상에 설치된 트로틀 밸브가 완전히 개방된 후의 연료 공급 중단 중에, 상기 파티클레이트 트랩의 상류측과 하류측 사이의 압력차를 직접 또는 간접으로 검출하기 위한 압력차 검출 수단과,
상기 압력차 검출 수단에 의해 검출된 압력차에 기초하여, 상기 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 추정하기 위한 추정 수단을 포함하는 다른 배기 가스 정화 장치가 제공된다.
도1 은 본 발명의 실시예에 따른 내연 기관의 배기 가스를 정화하는 장치를 개략적으로 도시하는 도면.
도2 는 재생 시기를 결정하는 제1 폴로우 챠트.
도3 은 재생 시기를 결정하는 제2 플로우 챠트.
도4 는 재생 시기를 결정하는 제3 플로우 챠트.
도5 는 재생 시기를 결정하는 제4 플로우 챠트.
도6 는 재생 시기를 결정하는 제5 플로우 챠트.
도7 는 재생 시기를 결정하는 제6 플로우 챠트.
도8 는 재생 시기를 결정하는 제7 플로우 챠트.
도9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연 기관의 배기 가스를 정화하는 장치를 개략적으로 도시하는 도면.
도10 은 재생 시기를 결정하는 플로우 챠트의 실시를 허가하는지의 여부를 결정하는 제8 플로우 챠트.
도11 은 재생 완료를 결정하는 제9 플로우 챠트.
도12 는 재생 완료를 결정하는 제10 플로우 챠트.
도13 은 재생 완료를 결정하는 제11 플로우 챠트.
도14 는 제11 플로우 챠트에 사용된 보정 계수를 업데이팅하는 제12 플로우 챠트.
도15 는 제11 플로우 챠트에 사용된 보정 계수를 업데이팅하는 제13 플로우 챠트.
도16 은 제11 플로우 챠트에 사용된 보정 계수를 업데이팅하는 제14 플로우 챠트.
도17 은 재생 완료를 결정하는 제15 플로우 챠트의 일부를 도시한 도면.
도18 은 제15 플로우 챠트의 나머지 부분을 도시하는 도면.
도19 는 제15 플로우 챠트에 사용된 보정 계수를 업데이팅하는 제16 플로우 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 기관 본체 2: 기관 흡기계
3: 기관 배기계 4: 트로틀 밸브
5: 공기 유량계 6: 파티클레이트 트랩
7: 배기 가스 재순환 통로 7a: 제어 밸브
27a: AD 변환기 20: 제어 장치
도1 은 본 발명의 실시예에 따른 내연 기관의 배기 가스를 정화하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도1 에서, 참조 부호1 은 기관 본체이며, 참조 부호2 는 기관 흡기계이며, 참조 부호3 은 기관 배기계이다. 기관 흡기계(2)에 있어서, 트로틀 밸브(4)는 실린더에 접속된 흡기 매니폴드(2a)의 상류측에 배치되고, 기관 흡기계(2)로 도입된 새로운 흡입 공기량을 검출하기 위해 공기 유량계(5)가 트로틀 밸브(4)의 상류측에 배치되어 있다. 공기 유량계(5)의 상류측은 에어 클리너를 통해 대기에 개방되어 있다. 본 실시예에서는, 트로틀 밸브(4)는 액설레이터 페달에 연동하여 기계적으로 구동되지 않지만, 스텝 모터 등을 이용하여 개방도가 자유로이 설정된다.
한편, 기관 배기계(3)에 있어서는, 실린더들에 접속된 배기 매니폴드(3a)의 하류측에 파티클레이트 트랩(6)이 배치되어 있다. 파티클레이트 트랩(6)의 하류측은 촉매 컨버터와 소음기를 통해 대기에 개방되어 있다.
기관 흡기계에서의 흡기 매니폴드(2a)와 트로틀 밸브(4) 사이의 부분은 기관 배기계에서의 배기 매니폴드(3a)와 파티클레이트 트랩(6) 사이의 부분과 배기 가스 순환 통로(7)를 통해서 연통된다. 배기 가스 순환 통로(7)에는, 재순환 배기 가스량을 실린더 운전 상태에 따라 최적량으로 제어하기 위한 제어 밸브(7a)가 배치되어 있다.
파티클레이트 트랩(6)은 세라믹 등의 다공성 물질로 이루어진 다공성(多孔性) 파티클레이트 트랩이다. 파티클레이트 트랩은 길이 방향으로 연장하는 격벽에 의해 세분화되는 복수의 축선 방향 공간을 가진다. 서로 인접하는 2개의 축선 방향 공간에 있어서, 블로킹 부재는 한 축선 방향 공간이 배기 가스 상류측에 다른 축선 방향 공간이 배기 가스 하류측에 세라믹으로 이루어져 있다. 그러므로, 서로 인접하는 2개의 축선 방향 공간은 배기 상류측으로부터 유입된 배기 가스를 격벽을 통해 하류측으로 유출하는 트랩 통로를 형성하고, 다공질로 이루어진 격벽은 배기 가스가 통과할 때 파티클레이트를 포집하기 위해 트랩 벽으로서 작용한다.
또한, 파티클레이트 트랩(6)은 내열성 금속 섬유 부직포 시트와 내열성 금속 파판(corrugated plate)을 포함하는 금속 섬유 파티클레이트 트랩일 수 있다. 파티클레이트 트랩은 2개의 부직포 시트와 2개의 파판이 서로 두께 방향으로 교대로 적층되어 나선형으로 오버레이(overlay)되고, 부직포 시트와 파판 사이의 복수의 축선 방향 공간을 갖는다. 파판을 형성하는 내열 금속 섬유는 예를 들어 Fe-Cr-Al 합금 또는 Ni-Cr-Al 합금 등일 수 있다. 2개의 부직포 시트에서, 한 부직포 시트의 한 면과 다른 부직포 시트의 한 면이 밀착되고, 서로 그 상류측 단부를 따라 서로 나선형으로 연속하여 용접되고, 한 부직포 시트의 다른 면과 다른 부직포 시트의 다른 면이 밀착되고 서로 그 하류측 단부를 따라 서로 나선형으로 연속하여 용접된다. 그러므로, 서로 반경 방향으로 인접하는 2개의 축선 방향 공간은 배기 가스가 상부측으로부터 하부측으로 어떤 부직포 시트를 통해 유입되는 트랩 통로가 되며, 부직포 시트는 배기 가스가 통과할 때 파티클레이트를 포집하기 위해 트랩 벽으로서 작용한다.
이와 같은 파티클레이트 트랩(6)에 의해 포집되는 파티클레이트의 양이 클 때, 배기 가스 저항은 증가하고 기관 출력은 크게 감소한다. 그러므로, 적당량의 파티클레이트가 포집될 때 파티클레이트를 연소시킴으로써 파티클레이트 트랩 자신을 재생할 필요가 있다.
이 목적을 위해서, 본 실시예에 따르면, 히터(6a)가 파티클레이트 트랩에 배치되어 있고, 히터(6a)를 동작시키기 위해 재생 시기를 결정하는 것이 필요하다. 파티클레이트 트랩을 재생하기 위한 수단으로서, 산화 촉매 등이 파티클레이트 트랩에 배치될 수 있고, 미연소 연료가 재생 시기에 산화 촉매에 공급될 수 있다.
재생 시기가 너무 이르거나 너무 느리게 결정되는 것은 바람직하지 않으며, 즉, 적당량의 파티클레이트가 포집되도록 정확히 결정할 필요가 있다. 본 실시예에서는, 도 2에 도시된 제1 흐름도에 따라 제어 유닛(20)에 의해 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양이 추정되고 재생 시기가 결정된다.
제어 유닛(20)은 디지털 컴퓨터로서 구성된 전자 제어 유닛이다. 제어 유닛(20)은 ROM(판독 전용 메모리;20), RAM(랜덤 액세스 메모리;23), CPU(마이크로프로세서 등;24), 입력부(25), 출력부(26)를 포함하며, 이들은 양방향 버스(21)에 의해 상호 접속되어 있다. 공기 유량계(5)는 AD 컨버터(27b)를 통해 입력부(25)에 접속되어 있다. 파티클레이트 트랩(6)의 상류측 배기 가스 온도를 검출하는 온도 센서(31)는 AD 컨버터(27b)를 통해 입력부(25)에 접속되어 있다. 액설레이터 페달의 눌러진 양을 기관 부하로서 검출하는 액설레이터 페달 스트로크 센서(32)는 AD 컨버터(27b)를 통해 입력부(25)에 접속되어 있다. 브레이크 페달이 눌릴 때 온(ON) 되는 브레이크 스위치(33)는 AD 컨버터(27b)를 통해 입력부(25)에 접속되어 있다. 기관 속도를 검출하는 기관 속도 센서(34)는 입력부(25)에 접속되어 있다. 한편, 트로틀 밸브(4)는 구동 회로(28c)를 통해 출력부(26)에 접속되어 있다. 제어 밸브(7a)는 구동 회로(28c)를 통해 출력부(26)에 접속되어 있다. 히터(6a)는 구동 회로(28c)를 통해 출력부(26)에 접속되어 있다. 이하, 제1 흐름도를 설명한다.
우선, 단계(101)에서, 액설레이터 페달 스트로크 센서(32)에 의해 검출된 액설레이터 페달의 눌러진 양(L)이 0 인지 여부가 결정된다. 이 결정이 부정일 때는, 액설레이터 페달은 눌려지고, 즉, 기관은 운전 중에 있으며, 포집된 파티클레이트의 양을 추정하는 것이 가능하지 않게 된다.
한편, 이 결정이 긍정일 때, 즉, 액설레이터 페달이 눌려지지 않았을 때는, 루틴은 단계(102)로 진행되어, 현재의 연료 분사량(Q)이 0 인지 여부가 결정된다. 이 결정이 부정일 때는, 연료가 분사되고 기관은 운전 중에 있다. 그러므로, 포집된 파티클레이트의 양을 추정할 수 있고, 루틴은 종료한다.
그러나, 단계(102)에서 결정이 긍정일 때는, 루틴은 단계(103)로 진행되어 브레이크 스위치(33)(BS)가 온(ON) 되는지 여부가 결정된다. 그러므로, 이 결정이 긍정일 때는, 연료는 분사되지 않고, 즉, 연료 공급 중단이 실행되고, 기관 속도는 브레이크의 작동에 의해 크게 변동될 수 있다. 그러므로, 이 경우는 포집된 파티클레이트의 양을 정확히 추정하는데 적합하지 않으며, 루틴은 종료한다.
한편, 단계(103)에서, 결정이 긍정일 때에는, 단계(104)로 진행되어, 현재의 기관 속도(Ne)가 소정 범위 내에 있는지 여부가 결정된다. 소정 범위는 예를 들면 1000rpm 내지 2000rpm 이다. 현재의 기관 속도가 1000rpm 보다 작을 때에는, 아이들(idle) 기관 속도에 의해 연료 분사가 재개될 가능성이 있다. 기관 속도가 2000rpm 이상일 때, 즉, 피스톤이 고속으로 강하할 때, 흡입 지연이 발생되고, 각 실린더에 흡입되는 흡기량이 감소된다. 그러므로, 현재의 기관 속도(Ne)가 소정 범위 내에 있지 않을 때는, 조건은 포집된 파티클레이트의 양을 정확히 추정하는데 적합하지 않으며, 루틴은 종료한다.
그러나, 단계(104)에서 현재의 기관 속도(Ne)가 소정 범위 내에 있을 때, 루틴은 단계(105)로 진행되어, 포집된 파티클레이트의 양을 추정하고, 트로틀 밸브(4)는 완전히 개방되거나 거의 완전히 개방된다. 그 후, 단계(106)에서, 제어 밸브(7a)가 완전히 개방되거나 거의 완전히 개방된다. 단계(107)에서, 각 실린더 내에 흡입되어야 하는 기준 흡기량(Gn')은 현재의 기관 속도(Ne)에 기초하여 산출된다. 물론, 기관 속도(Ne) 마다 기준치(Gn')를 맵(map)의 형태로 저장할 수 있다.
다음에, 단계(108)에서, 소정치(A)가 단계(107)에서 산출된 기준치(Gn')와 공기 유량계(5)에 의해 검출된 실제의 새로운 흡입 공기량과의 차를 초과하는지 여부를 결정한다. 이 결정이 부정일 때는, 재생 시기에 있는 것은 아니며, 루틴은 종료한다. 한편, 단계(108)에서 결정이 긍정일 때는, 단계(109)에서 재생 시기인지 결정하고, 파티클레이트 트랩(6)에 배치된 히터(6a)는 재생 처리를 실행하기 위해 작동된다.
지금까지는, 새로운 흡입 공기가 증가하고 포집된 파티클레이트의 양이 감소하는 것을 알았다. 그러므로, 종래 기술에 따르면, 새로운 흡입 공기량이 예를 들어, 파티클레이트가 전부 포집되지 않은 경우의 새로운 흡입 공기량의 기준치의 80%로 저하한 경우에, 적당량의 파티클레이트가 파티클레이트 트랩에 의해 포집되었다는 가정에 기초하여 재생 시기로 결정된다.
그러나, 본 결정에 따르면, 배기 가스의 재순환은 통상의 기관 운전시에는 생성될 NOx 가 증가되도록 중지되어야 한다. 이론적으로, 생성되는 NOx의 양에 관계없이 연소를 지하기 위해 연료 공급 중단이 실행될 때 결정이 내려질 수 있다. 그러나, 기준치 자신은 너무 작아 새로운 기준치의 80%가 되는 흡입 공기량이 단지 작은 차를 발생하며, 측정 오차를 고려하면, 재생 시기가 정확히 결정되었다고 간주되지 않는다.
한편, 본 실시예에서, 배기 가스 재순환 통로(7)의 제어 밸브(7a)는 연료 공급 중단이 실행될 때 완전히 개방된다. 파티클레이트 트랩(6)에 의해 어떠한 파티클레이트도 포집되지 않는다면, 압력은 기관 흡기계(2)의 트로틀 밸브(4)의 하류측과 기관 배기계(3)의 파티클레이트 트랩(6)의 상류측 사이에서 거의 같아지고, 만약 조금이라도 흐를 경우, 상기 가스의 오직 적은 양만이 배기 가스 재순환 통로(7)를 통해 흐른다. 따라서, 기준치(Gn')는 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)과 거의 같게 되며, 그의 결정은 단계(108)에서 부정된다.
그러나, 파티클레이트가 파티클레이트 트랩(6)에 의해 포집되고 배기 가스 저항이 증가할 때, 압력은 기관 배기계(3)의 파티클레이트 트랩(6)의 상류측에서 증가하고, 가스는 배기 가스 재순환 통로(7)를 통과하는 기관 흡기계로의 재순환을 개시하고, 더 많은 양의 가스가 증가할수록, 포집된 파티클레이트의 양이 더 많이 증가한다. 따라서, 실제의 새로운 흡입 공기량이 파티클레이트 트랩(6)을 통해 배기 가스 저항의 증가에 따라 감소하고, 재순환 가스량의 증가에 따라 감소한다.
그러므로, 파티클레이트가 파티클레이트 트랩(6)에 의해 적당량으로 포집될 때, 기준치(Gn')와 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)과의 현저한 차가 발생하게 된다. 그러므로, 단계(108)에서, 비교적 큰 값(A)을 사용할 수 있고, 재생 시기는 다소의 측정 오차가 포함될지라도 정확히 결정될 수 있다. 여기서, 기준치(Gn')와 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)과의 차는 파티클레이트 트랩(6)에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 나타낸다.
본 실시예에 따른 파티클레이트를 포집한 양에 기초하여 재생 시기를 결정하는 경우에는, 트로틀 밸브(4)는 완전히 개방되고, 기관 속도(Ne)는 저 기관 속도측의 소정 범위 내에 있게 된다. 이것은 본 발명을 제한하지는 않지만, 파티클레이트 트랩(6)에 의해 파티클레이트가 포집되지 않을 때 새로운 흡입 공기량(Gn)의 기준치를 큰 값으로 설정할 수 있으며, 포집된 파티클레이트의 양을 정확히 검출하는데 또는 재생 시기를 정확히 결정하는데 있어서의 이점을 제공할 수 있다. 또한, 포집된 파티클레이트의 양에 기초하여 재생 시기를 결정함에 있어서, 배기 가스 재순환 통로(7)에 배치된 제어 밸브(7a)는 완전히 개방된다. 이것이 본 발명을 제한하지 않을지라도, 배기 가스 저항이 증가하도록 파티클레이트가 파티클레이트 트랩(6)에 의해 포집되므로, 비교적 큰 양의 배기 가스가 기관 배기계에 재순환되어, 재생 기시를 정확히 결정하는데 이점을 제공하는 큰 값으로 소정치(A)를 설정할 수 있다. 소정치(A)는 기관 속도에 따라 변경될 수 있다.
본 실시예에서, 기준치(Gn')와 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)과의 차(difference)는 파티클레이트의 포집된 양으로서 사용되고, 재생 시기는 차가 소정치(A)를 초과할 때 결정된다. 또한, 물론, 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)의 기준치(Gn')에 대한 비율 Gn/Gn'은 파티클레이트의 포집된 양을 나타낸다. 비율값은 파티클레이트의 포집된 양이 0 일 때 1 이 되고, 파티클레이트의 포집된 양의 증가에 따라 감소한다. 그러므로, 비율값이 소정치(예를 들어, 0.6)가 될 때, 즉, 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)이 기준치(Gn')의 60%가 될 때, 재생 시기로 결정될 수 있다. 여기서, 소정치(60%)는 배기 가스 재순환 통로(7)를 통해 배기 가스의 재순환으로부터 나오지만, 이것은 파티클레이트 트랩이 40% 만큼 배기 가스의 통로를 막는 것을 의미하는 것은 아니지만, 적당량의 파티클레이트가 포집되었을 때 종래 기술과 비교하여 새로운 흡입 공기가 철저하게 감소되었다는 것을 의미한다.
도3 은 제1 흐름도를 이용하는 대신에, 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 추정함으로써 재생 시기를 결정하는 제2 흐름도이다. 제1 흐름도와의 차는 이하에서 설명된다. 이 흐름도에서, 연료 공급 중단이 실행될 때, 브레이크 스위치가 온되거나 기관 속도(Ne)가 소정 범위 내에 놓이는지 여부에 상관없이, 트로틀 밸브와 제어 밸브는 완전히 개방되고 재생 시기가 결정된다. 그러나, 연료 공급 중단이 실행될 때, 단계(205)에서 트로틀 밸브 및 제어 밸브가 완전히 개방된 후에, 안정화 기간이 경과할 때까지는 재생 시기는 결정되지 않는다. 안정화 기간은 트로틀 밸브 및 제어 밸브의 개방도 변경에 대한 새로운 흡입 공기량으로의 영향을 제거하기 위한 것이다.
다음에, 기관 속도(Ne)는 단계(206)에서 검출되고, 새로운 흡입 공기량의 기준치(Gn')는 기관 속도(Ne)에 기초한 맵으로부터 판독되고, 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)은 단계(208)에서 검출된다. 그 후, 단계(209)에서, 파티클레이트 트랩(6)이 새로운 것인지 여부가 결정된다. 파티클레이트 트랩이 제1 시간에서 기관 운전 중에 사용될 때, 즉, 차량이 신차일 때 또는 파티클레이트 트랩이 교환될 때, 결정이 긍정이고, 루틴은 단계(210)로 진행되어, 파티클레이트의 포집된 양에 대응하는 Gn'-Gn이 산출된다.
맵으로부터 판독된 Gn'이 정확한 값일 때, 파티클레이트의 포집된 양은 파티클레이트 트랩이 새 것일 때 0이고, 따라서, Gn'-Gn은 0이 되어야 한다. 그러나, Gn'-Gn이 0이 아닐 때는 맵 값은 정확하지 않다는 것을 의미한다. 그러므로, 맵은 이 값에 기초하여 변경된다. 이 변경은 현재의 기관 속도(Ne)에 대응하는 맵 값에만 영향을 줄 수 있다. 그러나, 동일한 비율로 다른 기관 속도에 대응하는 모든 맵 값을 변경할 수 있다. 또한, 새로운 흡입 공기량의 기준치(Gn')가 맵을 사용하지 않고 기관 속도에 기초하여 산출될 때, 계산식에 사용된 계수들은 Gn'-Gn에 기초하여 변경될 수 있어, 기준치는 정확히 산출될 수 있다. 그러므로, 포집된 파티클레이트의 양은 더 정확히 추정될 수 있다.
파티클레이트 트랩이 더 이상 새로운 것이 아닐 때, 재생 시기는 단계(211) 및 제1 흐름도에서와 같이 포집된 파티클레이트의 양에 대응하는 값 Gn'-Gn에 기초하여 후속 단계들에서 결정된다.
도4 는 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 추정함으로써 재생 시기를 결정하는 제3 흐름도이다. 제1 흐름도와의 차이를 설명한다. 이 흐름도에서는, 연료 공급 중단이 실행될 때, 트로틀 밸브와 제어 밸브는 완전히 개방되어, 브레이크 스위치가 온되었는지 또는 기관 속도(Ne)가 소정의 범위 내에 있는지 여부에 관계없이 재생 시기를 결정한다. 그러나, 제2 흐름도와 같은 안정화 기간의 경과 후에, 단계(306)에서 단위 시간당 기관 속도의 변동(dN)이 설정치(a)보다 더 큰지 여부를 결정한다. 이 결정이 부정일 때, 재생 시기는 제1 흐름도에서와 같은 파티클레이트의 포집된 양에 기초하여 결정된다.
한편, 단계(306)에서 결정이 긍정일 때는, 브레이크 페달이 눌러지고, 클러치 페달이 눌러지고, 또는 트래스미션에서 기어 비율이 변속된 등의 이유 때문에 기관 속도의 큰 변동을 발생한다는 것을 의미한다. 실제로 검출된 새로운 흡입 공기량(Gn)이 안정화되지 않고, 포집된 파티클레이트의 양을 정확히 추정할 수 없으며, 루틴은 종료한다. 그러므로, 포집된 파티클레이트의 양을 더 정확히 추정할 수있다.
도5 는 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 추정함으로써 재생 시기를 결정하는 제4 흐름도이다. 이하에서 제1 흐름도와의 차이를 설명한다. 이 흐름도에서, 연료 공급 중단이 실행될 때, 트로틀 밸브와 제어 밸브는 완전히 개방되어, 브레이크 스위치가 온되거나 기관 속도(Ne)가 소정의 범위 내에 있는지 여부에 관계없이 재생 시기를 결정한다. 그러나, 단계(403)에서 파티클레이트 트랩에 유입된 배기 가스의 온도 및 그 유량에 기초하여 추정되는 파티클레이트 트랩의 온도(Tf)가 설정 온도(Tf1)보다 높은지 여부가 결정되고, 부가하여 제2 흐름도에서와 같이 안정화 기간이 경과한 후에 재생 시기를 결정한다. 이 결정이 긍정일 때는, 재생 시기는 제1 흐름도에서와 같이 결정된다. 여기서, 배기 가스의 온도는 온도 센서(31)에 의해 검출되고, 그 유량은 공기 유량계(5)에 의해 검출된 새로운 흡입 공기의 유량과 같다.
그러나, 단계(403)에서의 결정이 부정일 때는, 단계(404)에서 트로틀 밸브는 작은 정도로 개방되고, 단계(405)에서 제어 밸브가 완전히 닫히고 재생 시기의 결정이 이루어지진 않는다. 단계(403)에서 결정이 부정인 때에, 즉, 파티클레이트 트랩의 온도가 낮을 때에, 재생 시기를 결정하기 위해, 저온의 미연소 배기 가스가 파티클레이트 트랩을 다량으로 통과하도록 트로틀 밸브가 완전히 개방되면, 파티클레이트 트랩의 온도는 더 저하되고, 포집된 파티클레이트는 경화되고 상술한 재생 처리에서의 소실이 곤란하게 된다. 이 흐름도에서, 파티클레이트 트랩의 온도가 낮을 때는, 재생 시기의 결정이 금지되고, 트로틀 밸브는 작은 정도로 개방되고 제어 밸브는 완전히 닫혀져서, 저온의 배기 가스가 파티클레이트 트랩을 통해 감소된 양으로 흘러서, 포집된 파티클레이트는 경화되지 않을 것이다. 이 흐름도에서, 파티클레이트 트랩의 온도는 파티클레이트 트랩으로 유입하는 배기 가스로부터 추정된다. 그러나, 또한, 당연한 것으로서, 파티클레이트 트랩의 온도를 정확히 측정할 수 있다.
도6 은 재생 시기를 결정하는 상술한 흐름도들이 실행되는지 여부를 결정하는 제5 흐름도이다. 우선, 단계(501)에서, 현재의 기관 운전 상태에서의 배기 가스 온도(Te)가 설정 온도(Te1)보다 높은지 여부가 결정된다. 이 결정이 부정이면, 단계(502)에서, 카운트된 값(n)은 0으로 설정되고, 단계(503)에서 실시 허가 플래그(F)는 0으로 설정되고, 상술한 흐름도가 재생 시기를 결정하는 것이 허용된다.
한편, 단계(501)에서 결정이 긍정일 때, 즉, 현재 기관 운전 상태의 배기가스 온도(Te)가 매우 높을 때, 단계(504)로 진행하여 카운트치(n)가 1 만큼 증가하고, 단계(505)에서 카운트치(n)가 설정치(n1)보다 큰지를 결정한다. 이 결정이 부정일 때, 실시 허가 플래그(F)가 단계(503)에서 0 으로 설정된다. 카운트치(n)가 설정치(n1)보다 크게 될 때, 즉, 배기 가스 온도(Te)가 고온으로 되는 기관 운전 상태가 비교적 긴 기간동안 연속될 때, 포집된 파티클레이트가 자동으로 연소되고, 파티클레이트 트랩이 재생되는 가정하에 단계(506)에서 실시 허가 플래그(F1)가 1로 설정되고, 재생 시기 결정을 위한 상술한 플로우 챠트가 실시되는 것이 허가되지 않는다.
따라서, 파티클레이트 트랩이 재생될 때, 재생 시기 결정이 실시되지 않고, 즉, 저온의 미연소 가스가 파티클레이트 트랩을 통해 불필요하게 통과되지 않고, 파티클레이트 트랩의 온도가 저하되지 않는다. 따라서, 파티클레이트 트랩은 비교적 고온으로 유지되고 효율적으로 재생될 수 있다.
도7 은 재생 시기를 결정하기 위한 상술한 플로우 챠트에서 사용되는 안정화 기간의 변경하는 6번째의 플로우 챠트이다. 먼저, 단계(601)에서, 액설레이터 패달을 누르는 양(L)이 제 1 설정량(L1)보다 큰지의 여부를 결정한다. 이 결정이 긍정일 때, 새로운 흡입 공기량이 안정화되기 전에 비교적 긴 기간이 요구된다. 이것은, 연료 공급 중단이 실행되고 재생 시기가 결정될 때, 악세레이트 패달이 기관 부하의 큰 변동을 야기하는 많은 양으로 복귀되기 때문이다. 그러므로, 단계(602)에서, 안정화 기간(t)은 비교적 긴 기간(t1)으로 설정된다.
단계(601)에서 결정이 부정일 때, 악세레이트 패달의 눌러진 양(L)이 제 2l 설정양(L2)보다 큰지의 여부를 결정한다. 이 결정이 긍정일 때, 새로운 흡입 공기의 양이 안정화되기 전에 더 이상의 시간을 필요로 하지 않는다. 이것은, 연료 공급 중단이 실행되고, 재생 시기가 결정될 때 액설레이터 패달이 많은 양을 필요로 하지 않기 때문이며, 따라서, 기관 부하의 양이 적어진다. 그러므로, 단계(604)에서, 안정화 기간(t)은 비교적 짧은 기간(t2)으로 설정된다.
단계(603)에서 결정이 부정일 때, 액설레이터 패달의 눌러진 양(L)이 적어져서, 새로운 흡입 공기의 양이 단기간에 안정화된다. 그래서, 연료 공급 중단이 실행되고 재생 시기가 결정될 때, 액설레이터 패달이 조금 복귀되어, 기관 부하의 변동이 거의 발생하지 않는다. 그러므로, 단계(605)에서, 안정화 기간(t)이 매우 짧은 기간(t3)으로 설정된다.
운전 반복시에, 안정화 기간은 재생 시기를 결정하기 바로 직전의 액설레이터 패달의 눌러진 양에 따라 설정된다. 그러므로, 재생 시기의 결정은 불필요하게 길어지지 않고, 파티클레이트 트랩의 온도는 저온도 배출 가스의 통과와 함께 불필요하게 낮아지는 것이 방지된다. 이 플로우 챠트에서, 안정화 기간은 액설레이터 패달의 눌러진 양에 따라 3 단계로 설정된다. 물론, 액설레이터 패달의 눌러지는 양을 더 세분화하여 안정화 기간을 다단계로 설정하는 것도 가능하다.
도8 은 6번째 플로우 챠트를 사용하는 대신, 안정화 기간을 변경하기 위한 7번째 흐름도이다. 단계(701)에서, 먼저, 제어 밸브의 개방도(Eg)가 설정 개방도(Eg1)보다 크지 않은지의 여부를 결정한다. 이 결정이 긍정일 때, 단계(702)에서 트로틀 밸브의 개방도(Th)가 설정 개방도(Th1)보다 크지 않은지의 여부를 결정한다. 이 결정이 긍정일 때 즉, 제어 밸크의 개방도(Eg)와 트로틀 밸브의 개방도(Th)가 모두 적은 경우, 새로운 흡입 공기의 양이 안정화되기 전에 비교적 긴 시간이 요구된다. 이것은, 연료 공급 중단이 실행되고, 재생 시기가 결정될 때, 제어 밸브 및 트로틀 밸브가 이들의 전체적인 개방된 상태로 개방되기 때문이다. 그러므로, 단계(703)에서, 안정화 기간(t)이 비교적 긴 기간(ta)으로 설정된다.
단계(702)에서 결정이 부정일 때, 제어 밸브의 개방도(Eg)는 적어지지만, 트로틀 밸브의 개방도(Th)는 비교적 커지고, 새로운 흡입 공기의 양이 안정화되기 전에 더 이상의 시간이 필요하지 않게 된다. 이것은, 연료 공급 중단이 실행되고, 재생 시기가 결정될 때, 제어 밸브가 전체 개방된 상태로 개방되어야 하지만, 트로틀 밸브는 전체 개방된 상태에 도달하기 위한 적은 양만이 개방되는 것이 필요하기 때문이다. 그러므로, 단계(704)에서, 안정화 기간(t)은 비교적 짧은 기간(tb)으로 설정된다.
단계(701)에서 결정이 부정일 때, 또한, 단계(705)에서, 트로틀 밸브의 개방도(Th)가 설정 개방도(Th1)보다 크지 않은 지의 여부를 결정한다. 이 결정이 긍정일 때, 제어 밸브의 개방도(Eg)는 비교적 커지지만, 트로틀 밸브의 개방도(Th)는 적어지고, 새로운 흡입 공기가 안정화되기 전에 더 이상의 시간이 필요하지 않게 된다. 이것은, 연료 공급 중단이 실행되고, 재생 시기가 결정될 때, 트로틀 밸브는 그 전체 개방된 상태로 개방되어야 하지만, 제어 밸브는 그 전체 개방된 상태에서 적은 양만이 개방되는 것이 필요하기 때문이다. 그러므로, 단계(706)에서, 안정화 기간(t)은 비교적 짧은 기간(tc)으로 설정된다. 새로운 흡입 공기의 양은 제어 밸브의 개방도의 변화에 의한 것 보다 트로틀 밸브의 개방도의 변화에 의해 더 직접적으로 영향을 받는다. 그러므로, 단계(706)에서의 설정 시간이 단계(704)에서의 설정 시간(tb)보다 클 것을 요구한다.
단계(705)에서 결정이 부정일 때, 제어 밸브의 개방도(Eg) 및 트로틀 밸브의 개방도(Th) 모두가 크게 되고, 새로운 흡입 공기의 양은 짧은 기간 내에 안정화된다. 이것은, 연료 공급 중단이 실행되고, 재생 시기가 결정될 때, 제어 밸브 및 트로틀 밸브가 이들의 전체 개방된 상태에 대해 적은 양만 개방될 것을 필요로 하기 때문이다. 그러므로, 단계(707)에서, 안정화 기간(t)은 매우 짧은 기간(td)로 설정된다.
상술한 플로우 챠트에 따라, 안정화 기간은 재생 시기를 결정하기 직전에 제어 밸브 및 트로틀 밸브의 개방도에 따라 설정된다. 그러므로, 재생 시기의 결정은 불필요하게 길어지지 않고, 파티클레이트 트랩의 온도는 저온도 배출 가스의 통과와 함께 불필요하게 저하되는 것으로부터 방지된다. 이 플로우 챠트에서, 물론, 안정화 기간은 제어 밸브 및 트로틀 밸브의 개방도를 더 세분화함으로써 다단계로 설정될 수도 있다. 또한, 이 플로우 챠트 및 6번째 플로우 챠트는 안정화 기간을 설정하기 위해 함께 병합될 수도 있다.
도9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연 기관의 정화 장치를 개략적으로 설명한다. 도1 에 도시된 실시예와는 다른 부분만을 설명한다. 본 실시예에서, 배기 가스 재 순환 통로(7)는 다량의 배기 가스를 재순환할 수 있는 재순환 배기 가스를 냉각하기 위한 배기 가스 냉각기(7b)가 제공된다. 배기 가스 재순환 통로(7)가 기관 배기계(3)에 접속된 접속부와 파티클레이트 트랩(6) 사이에 터보 충진기의 터빈(8a)이 제공되고, 트로틀 밸브(4)와 기관 흡기계(2)의 공기 유량계(5) 사이에 터보 충진기의 콤푸레셔(8b)가 제공된다. 또한, 기관 흡기계(2)는 다량의 새로운 공기를 실린더 내에 도입 가능한 새로운 공기를 냉각하기 위한 흡입 공기 냉각기(2b)가 제공된다.
배기 가스 재순환 통로(7)가 기관 배기계(3)에 접속된 접속부의 하류측에 터빈(8a)을 바이패스하기 위해 바이패스 통로(9)가 제공된다. 폐기물 게이트 밸브(9a)는 터빈(8a)을 통해 통과하는 배기 가스의 양을 제어하고, 터빈(9)의 회전속도를 제어하기 위해 바이패스 통로(9)에 배치된다. 제어부(20')는 도 1l의 실시예와 동일한 전자 제어부이며, 폐기물 게이트 밸브(9a)를 제어하기 위해 구동 회로(28d)를 부가로 갖는다. 파티클레이트 트랩(6) 상류측에 즉시 배기 가스 압력을 검출하는 제 1 압력 센서(35)가 제공되며, A/D 변환기(27f')를 경유하여 입력 포트(25')에 접속된다. 파티클레이트 트랩(6)의 하류측에 즉시 배기 가스 압력을 검출하는 제 2 압력 센서(36)는 A/D 변환기(27e')를 경유하여 입력 포트(25')에 접속된다. 배기 가스 재순환 통로(7)가 기관 배기계(3)에 접속되는 접속부에 인접하는, 배기 가스 온도를 검출하는 제 1 가스 온도 센서(37)가 제공되며, A/D 변환기(27g)를 경유하여 입력 포트(25')에 접속된다. 배기 가스 재순환 통로(7)가 기관 흡기계(3)에 접속된 접속부 근처의 가스 온도를 검출하는 제 2 가스 온도 센서(38)는 A/D 변환기(27h')를 경유하여 입력 포트(25')에 접속된다.
도10 은 재생 시기를 결정하기 위한 상술한 플로우 챠트가 배기 가스 재순환 통로를 통해 가스 흐름 저항에 의존하여 실행되는지의 여부를 결정하기 위한 8번째 플로우 챠트이다. 단계(801)에서, 먼저, 현재 기관 운전 상태가 아이들 상태인지의 여부를 결정한다. 이 결정이 긍정일 때, 단계(802)에서 제어 밸브(7a)의 개방도(Eg)가 설정 개방도(Eg')보다 큰지의 여부를 결정한다.
아이들 상태동안, 안정화 상태를 실현하기 위해 소망량의 새로운 공기를 실린더에 공급하는 것이 필수적이다. 이를 달성하기 위해, 제어 밸브(7a)는 피드백에 의해 제어된다. 즉, 공기 유량계(5)에 의해 검출된 새로운 공기의 양이 트로틀 밸브의 소정 개방도보다 비교적 적을 때, 제어 밸브(7a)의 개방도는 재순환 배기 가스의 양을 감소시키고, 새로운 공기의 양을 증가시키기 위해 감소된다. 공기 유량계(5)에 의해 검출된 새로운 공기의 양이 큰 경우, 제어 밸브(7a)의 개방도는 재순환 배기 가스의 양을 증가시키고 새로운 공기의 양을 감소시키기 위해 증가된다.
아이들 상태동안, 배기 가스 재순환 통로(7)를 통한 가스 흐름 저항이 새로운 것이 사용될 때에 비해 적은 경우, 제어 밸브(7a)는 소정의 개방도에 인접한 적은 양만큼 피드백에 의해 제어된다. 새로운 공기가 흐르는 기관 흡기계(2)와는 달리 배기 가스 재순환 통로(7)에는 배기 가스가 흐른다. 그러나, 파티클레이트가 제어 밸브(7a)에 부착되어, 가스 흐름 저항을 상당한 정도로 증가시킬 가능성이 있다. 도9 에 도시된 실시예에서, 배기 가스 재순환 통로(7)는 배기 가스 냉각기(7b)에 제공되며, 파티클레이트는 배기 가스 냉각기(7b)에 부착된다. 따라서, 배기 가스 재순환 통로(7)를 통해 가스 흐름 저항이 상당한 정도로 증가할 때, 재순환된 배기 가스의 양은 매우 적어지며, 새로운 공기의 양은 아이들 상태동안 증가한다. 따라서, 제어 밸브(7a)는 매우 큰 정도로 개방되어 피드백에 의해 제어된다. 그러므로, 단계(802)에서 결정이 긍정일 때, 가스 흐름 저항은 배기 가스 재순환 통로(7)를 통해 매우 높게 된다.
상술한 파티클레이트 트랩을 재생하기 위한 시기의 결정에서는, 배기 가스 재순환 통로(7)를 통한 가스 흐름 저항이 새로운 공기가 사용될 때 만큼 낮아지는 것이 필수불가결 하다. 그러므로, 단계(802)에서, 결정이 부정일 때, 즉 배기 가스 재순환 통로(7)를 통한 가스 흐름 저항이 매우 높을 때, 포집된 파티클레이트의 정확하게 추정된 양에 따라 재생 시기를 결정하는 것은 불가능하다. 그러므로, 단계(804)에서, 실시 허가 플래그(F)가 1 로 설정되고, 재생 시기를 결정하기 위한 플로우 챠트가 실시되지 않는다. 한편, 단계(801,802)에서 결정이 부정일 때, 가스 흐름 저항이 배기 가스 재순환 통로(7)를 통해 매우 높게 결정되지 않는다. 그러므로, 단계(803) 실시 허가 플래그(F)가 0으로 설정되고, 재생 시기를 결정하기 위한 플로우 챠트가 실시된다.
이 플로우 챠트에서, 가스 흐름 저항이 아이들 상태동안 배기 가스 재순환 통로(7)를 통해 매우 높게 되는 것이 결정된다. 물론, 아이들 상태보다 오히려 통상의 운전 상태에서 조차 아이들 상태동안 사용되는 바와 같은 개념을 기초하여, 배기 가스 재순환 통로(7)를 통한 가스 흐름 저항이 매우 높게 되는 것을 판정할 수도 있다. 그러나, 엄격히 말하면, 이러한 결정은 파티클레이트 트랩을 통한 가스 흐름 저항이 낮으면서 일정할 것을 요구한다. 그러므로, 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양의 변화의 효과를 최소화하기 위해, 배기 가스의 양이 적은 아이들 상태동안 배기 가스 재순환 통로(7)를 통한 가스 흐름 저항을 결정할 것을 요구한다.
배기 가스 재순환 통로(7)를 통한 가스 흐름 저항이 매우 높게 될 때, 배기 가스 재순환 통로(7)를 재생하기 위한 수단이 없기 때문에, 차량은 배기 가스 재순환 통로(7)를 청소하거나 교환하기 위해 정비공장에 가야만 할 것이다. 차량이 정비공장에 입고되는 동안, 파티클레이트 트랩을 재생하기 위한 시기에 실질적으로 도달 할 수 있다. 그러므로, 배기 가스 재순환 통로(7)를 통한 가스 흐름 저항이 매우 높게 될 때, 재생 시기는 파티클레이트 트랩을 재생하기 위한 시기의 결정을 금지하는 대신에, 심지어 재생 시기가 부정확하더라도 재생 시기가 결정될 때, 차량이 정비공장에 입고되는 동안 결정될 수 있고, 차량이 정비공장에 입고되는 동안 재생 처리가 실행될 수 있다.
도11 은 재생 시기를 결정하기 위한 상술한 플로우 챠트에 따라 파티클레이트 트랩을 재생하기 위한 시기를 결정할 때 재생 처리를 실시하기 위한 9번째 플로우 챠트이다. 단계(901)에서, 먼저, 재생 처리가 실시된다. 그 뒤, 단계(902)에서, 실시 허가 플래그(F)는 1로 설정되고, 재생 시기를 결정하는 플로우 챠트는 실시 허가가 이루어지지 않는다. 재생 시기가 상술한 바와 같이 결정되는 경우, 연료 공급 중단이 실행되고, 저온도 배기 가스는 파티클레이트 물질 트랩(particulate matter trap)을 통해 많은 양으로 흐른다. 따라서, 포집된 파티클레이트의 온도는 떨어지고, 따라서 상기 파티클레이트 트랩을 재생시키기 어렵게 된다. 그러므로, 재생 처리가 진행되는 동안, 재생 시기의 결정이 허가되지 않는다.
다음, 단계(903)에서, 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양(PM)이 설정량(PM1)보다 더 적게 되는지의 여부를 결정한다. 재생 처리에서 단위 시간당 연소되는 파티클레이트의 양은 마이너스치이며, 기관 부하로써 액설레이터 패달의 눌러진 양과 현재 기관 속도에 근거한 단위 시간당 연소 챔버로부터 배출된 파티클레이트의 양은 플러스치가 되고, 이러한 값들은 포집된 파티클레이트의 양(PM)을 산출하기 위해 재생 처리가 시작된 순간에 포집된 파티클레이트의 양에 합산된다.
재생 처리는 단계(903)에서 결정이 긍정이 될 때까지 계속된다. 단계(903)에서 결정이 긍정일 때, 산출시 포집된 파티클레이트의 파티클레이트 트랩의 재생이 완료된다고 가정한다. 그 뒤, 단계(904)에서, 액설레이터 패달의 눌러진 양(L)이 0인지의 여부가 결정되고, 제 3 플로우 챠트의 재생 시기의 결정과 동일한 처리가 실행된다. 그러나, 이 플로우 챠트는 터보 충진기 터빈(8a)이 기관 배기계(3)의 파티클레이트 트랩의 상류측에 제공되는 시기에 관한 것이다. 단계(906)에서, 폐기물 게이트 밸브(9a)는 전체 개방되고, 터빈(8a)의 상류측과 하류측 사이의 압력차가 감소되고, 바람직하게는 0 이된다. 따라서, 새로운 흡입 공기의 특정 양이 이런 시간에 안정화된다.
단계(911)에서, 맵으로부터 판독된 또는 현재 기관 속도에 근거하여 산출된 기준 흡입 공기량(Gn')과 공기 유량계에 의해 측정된 실제 새로운 공기량(Gn) 사이의 차가 설정치(B)보다 적은지의 여부를 결정한다. 이 결정이 긍정이면, 기준 흡입 공기량(Gn')이 실제 새로운 공기량(Gn)과 거의 동일하게 된다. 이것은, 포집된 파티클레이트의 양이 거의 0 이며, 파티클레이트 물질 트랩의 재생이 완료되었음을 의미한다. 단계(912)에서, 실시 허가 플레그(F)는 그 다음 재생 시기를 결정하기 위해 0으로 설정되고, 재생 시기를 결정하기 위한 플로우 챠트가 실시되도록 허가된다.
한편, 단계(991)에서 결정이 부정일 때, 파티클레이트 트랩은 충분한 정도로 재생되지 않는다. 그러므로, 포집된 파티클레이트의 양이 단계(903)에서 적절하게 결정되지 않고, 단계(903)에서 사용된 재생 완료 트로틀 밸브(PM1)가 단계(913)에서 설정치(dpM)만큼 감소된다고 가정한다. 그 뒤, 재생 처리는 단계(901)에서부터 다시 시작하여 실시된다. 따라서, 기관 속도에 근거하여 추정된 기준 흡입 공기 양과 실제 새로운 흡입 공기 양 사이의 차가 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 나타내면, 재생 시기를 결정하기 위해 사용되는 것 뿐만 아니라 이 플로우 챠트에서 처럼 재생 처리의 완료를 결정하기 위해서도 사용될 수 있다.
이 플로우 챠트에서, 터보 충진기의 터빈은 파티클레이트 트랩의 상류측에 배치되고, 폐기물 게이트 밸브는 빠른 시간에 특정 새로운 흡입 공기량을 안정화하기 위해 전체 개방된다. 그러나, 이것은, 물론 본 발명을 한정하지 않는다. 폐기물 게이트 밸브의 개방도는 재생 처리 완료를 결정하는 동안 변화되는 경우, 그러나, 실제 흡입 공기량은 터빈의 부하의 변화에 의해 영향을 받는다. 그러므로, 재생 처리의 완료를 결정하는 동안, 폐기물 게이트 밸브를 적어도 소정의 개방도로 고정할 것이 요구되어, 실제 새로운 흡입 공기량은 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양에 따라 변하는 가스 흐름 저항의 변화로 인해서만 영향을 받게된다. 이 경우, 기관 속도에 따라 추정된 기준 흡입 공기량은 이 순간에 터빈의 부하를 고려하여 결정된다.
폐기물 게이트 밸브의 개방도가 재생 처리의 완료를 결정하는 동안 변경될 때, 파티클레이트 트랩의 가스 흐름 저항은 터보 충진기의 터빈이 파티클레이트 트랩의 하류측에 배치될 때 조차 영향을 받는다. 그러므로, 또한, 이 경우, 폐기물 게이트 밸브가 소정의 개방도로 고정되거나 또는 전체 개방되도록 고정될 것이 요구된다. 전체 개방되도록 고정되거나 소정의 개방도로 고정된 폐기물 게이트 밸브는 재생 처리의 완료를 결정하는데 영향을 미칠 뿐만 아니라 빠른 시간에 실제 새로운 흡입 공기를 안정화하기 위한 재생 시기를 결정단하는데도 영향을 미친다.
도12 는 재생 시기를 결정하기 위한 10번째 플로우 챠트이다. 이 플로우 챠트에 따르면, 재생 시기를 결정하기 위한 상술한 플로우 챠트들과는 달리, 폐기물 게이트 밸브 및 트로틀 밸브는 연료 공급 중단이 실행될 때 전체 개방되지만, 제어 밸브는 배기 가스의 재순환을 중단하기 위해 단계(1005)에서 전체 폐쇄된다. 따라서, 기관 속도(Ne)에 따라서만 변하는 배기 가스량은 파티클레이트 트랩을 통과하는 것이 허가된다. 배기 가스의 재순환이 중단될 때 조차도, 연료 공급 중단이 실행되기 때문에, 산출된 NOx의 양의 증가와 같은 문제가 발생하지 않는다. 다음, 단계(1008)에서, 어떤 파티클레이트도 파티클레이트 트랩에 의해 포집되지 않았다고 추정하고, 기관 속도(Ne)에 대응하는 배기 가스의 양이 파티클레이트 트랩을 통해 통과될 때 파티클레이트 트랩의 상류측과 하류측의 기준 압력차(dp')가 산출되거나 맵으로부터 판독된다. 다음, 단계(1009)에서, 파티클레이트 트랩의 상류측과 하류측에 배치된 제 1 및 제 2 압력 센서들(35,36)의 출력들에 따라 측정된 실제 압력차와 단계(1008)에서 산출된 기준 압력차(dp')와의 차에 의해 설정치(C)가 초과되는가가 결정된다. 단계(1009)에서 산출된 차는 기관 속도(Ne)에 대응하는 배기 가스의 양에 대하여 실제적으로 포집된 파티클레이트의 양에 의해 초래된 값이고, 포집된 파티클레이트의 양을 나타낸다. 그러므로, 이 차가 설정치(C)보다 큰 경우, 단계(1009)의 결정이 긍정이 되어, 단계(1010)에서 재생 시기라고 결정된다. 따라서, 연료 공급 중단이 실행되는 동안에, 트로틀 밸브는 완전히 개방되어, NOx 발생량을 증가시키지 않고도 기관 속도에 대응하는 최대량의 배기 가스가 파티클레이트 트랩을 통과하는 것을 허가한다. 그러므로, 포집된 파티클레이트에 대응하는 실제 압력차는 명백히 상승하여, 정확히 포집된 파티클레이트의 양을 추정하는 것이 가능하다. 재생 시기를 결정하기 위해 사용하는 설정치(C)는 기관 속도에 따라서 변화될 수 있다.
재생 시기를 결정하는 상술된 플로우 챠트와 달리, 이 플로우 챠트는 파티클레이트 트랩의 상류측과 하류측의 실제 압력차와 기준 압력차를 비교한다. 파티클레이트가 모두 포집되지 않은 경우, 기준 압력차를 정확하게 하기 위해, 맵의 형태의 기본 압력차들이 제 2 플로우 챠트에서 행해진 것과 같이 파티클레이트 트랩이 새로운 것일 때에의 실제 압력차들에 따라 보정될 수도 있다. 또한, 실제 압력차는 기관 속도의 변동으로 인해 안정성을 잃는다. 따라서, 제4 플로우 챠트와 같이, 기관 속도에서의 변동이 감소될 때까지, 실제 압력차의 측정이 지연될 수도 있다. 또한, 새로운 흡입 공기량에 기초하는 재생 시기를 결정하는 플로우 챠트로 설명한 다른 사고 방식들은 압력차에 기초하는 재생 시기를 결정하는 이 플로우 챠트에 적용할 수도 있다.
상술한 플로우 챠트들에 있어서, 기준치(Gn')와 실제로 측정된 새로운 흡입 공기량(Gn)과의 차가 한번이라도 설정치보다 커질 때, 재생 시기라고 결정되게 한다. 그러나, 보다 정확한 결정을 위해서, 기준치(Gn')와 실제로 측정된 새로운 흡입 공기량(Gn)과의 차가 반복적으로 설정치를 초과했을 때, 처음에 재생 시기라고 결정될 수도 있다. 반복적으로 산출되는 차가 연속적으로 설정치보다 커지지 않더라도, 반복적으로 산출된 차가 소정의 빈도로 설정치를 초과할 때를 재생 시기라고 결정될 수도 있다. 이는 제9 플로우 챠트에서 재생 완료를 결정하는데 적용할 수 있고, 또한 제10 플로우 챠트와 같이, 파티클레이트 트랩으로 인한 압력차에 따른 재생 시기를 결정하는 경우에도 적용할 수 있다.
도13 은 재생 시기의 결정을 위한 제11 플로우 챠트이다. 상기 언급된 플로우 챠트와 같이, 연료 공급 중단이 실행될 때, 기준 새로운 흡입 공기량(Gn')은 산출되어, 또는 단계(1107)에서 기관 속도(Ne)에 기초하는 맵으로부터 판독된다. 다음, 단계(1108)에서, 기준치(Gn')는 보정 계수(k)에 의해 승산되어 보정된다. 단계(1109)에서, 이와 같은 보정된 기준치(Gn')는 실제 새로운 흡입 공기량(Gn)과 비교된다. 상기 언급된 플로우 챠트와 같이, 재생 시기는 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 추정함으로써 결정된다.
보정 계수(k)는 먼저 1 로 설정되거나, 양호하게는 기준치(Gn')와, 연료 공급 중단이 차량의 처음 주행에서 실행될 때의 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)에 기초하여 결정된다. 도14 는 보정 계수를 갱신하는 제12 플로우 챠트이다, 이 플로우 챠트는 제11 플로우 챠트에 앞서 실시된다. 단계(1201)에서, 먼저 파티클레이트 트랩을 위한 재생 처리가 완료되는가를 결정한다. 제11 플로우 챠트에서 재생 시기라고 결정될 때, 상술된 바와 같이 재생 처리가 실행된다. 재생 처리가 완료될 때, 단계(1201)에서 결정이 긍정이 되어, 단계(1202,1203)에서 연료 공급 중단이 실행되는가를 결정한다.
연료 공급 중단이 실행되었을 때, 트로틀 밸브(4)가 단계(1204)에서 완전히 개방되거나, 거의 완전히 개방되지 않도록 설정된다. 단계(1205)에서, 제어 밸브(7a)는 완전히 폐쇄된다. 다음, 단계(1206)에서, 정확한 기관 속도(Ne)가 검출된다. 다음, 단계(1207)에서, 기준 새로운 흡입 공기량(Gn')은 정확한 기관 회전 속도(Ne)에 기초하여 산출되고, 또는, 트로틀 밸브가 완전히 개방되는 상황에 의해 맵으로부터 판독되고, 제어 밸브는 완전히 폐쇄되며, 어떤 파티클레이트도 재생 처리가 완료될 때까지 파티클레이트 트랩에 의해 포집되지 않았다.
단계(1208)에서, 기준치(Gn')와 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)에 기초하여 보정 계수(k)가 산출된다. 보정 계수(k)는 예를 들면, Gn/Gn'이 될 수도 있다. 이 때에 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)은 제어 밸브가 완전히 폐쇄되기 때문에, 기관 흡기계를 통해 가스 흐름 저항에 의해서만 영향을 받는다. 즉, 먼저, 공기 청정기 및 공기 흐름 계량기를 통해 가스 흐름 저항의 분산에 기초하여 보정 계수(k)가 산출된다. 공기 청결기의 흐름 저항이 일반적으로 시간 통과로 서서히 증가하면, 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)은 서서히 감소하여, 보정 계수(k)는 대응적으로 서서히 작아진다.
따라서, 제11 플로우 챠트는 보정 계수(k)에 의해서 보정된 기준치(Gn")가 사용된다. 그러므로, 파티클레이트 트랩의 재생 시기는 기관 흡기계를 통한 흐름 가스 저항의 증가에 따라 포집된 파티클레이트의 양에 관계없이, 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)이 감소하는 것이 고려됨으로써 결정되어, 포집된 파티클레이트의 양이 적더라도, 재생 시기라고 결정하는 것을 금지한다. 제12 플로우 챠트에서, 연료 공급 중단이 실행될 때의 제어 밸브는 완전히 폐쇄된다. 그러므로, 제12 플로우 챠트가 제11 플로우 챠트와 동시에 실시 불가능하게 된다. 또한, 파티클레이트 트랩에 의해 파티클레이트가 다시 포집되는 것은 무의미하고, 파티클레이트 트랩을 위한 재생 처리가 완료된 후 한번만 보정 계수(k)가 산출된다. 따라서, 엄밀히, 이 때의 기관 속도(Ne)에서 최적의 보정 계수만이 산술된다. 보정 계수(k)는 새로운 흡입 공기량(Gn)과 기준치(Gn')와의 비율이고, 다른 기관 속도에 충분한 정도로 적용될 수 있다.
도15 는 제12 플로우 챠트를 사용하는 대신에, 보정 계수를 갱신하기 위한 제13 플로우 챠트이다. 이 플로우 챠트에서는, 제12 플로우 챠트에서 행해진 파티클레이트 트랩을 위한 재생 처리 완료된 직후, 재생 시기를 결정하기 위해 제11 플로우 챠트를 중지하지 않고, 예를 들어 이 플로우 챠트는 재생 시기의 결정과 동시에 실시된다. 단계(1301,1302)에 있어서, 연료 공급 중단이 실행되는 경우, 배기 가스 재순환 통로(7)가 기관 배기계에 접속된 접속부에 인접한 가스 온도(T1)와 배기 가스 재순환 통로(7)가 기관 흡기계에 접속된 접속부에 인접한 가스 온도(T2)에 기초하여 보정 계수(k)가 산출된다. 가스 온도들(T1,T2)은 제 1 및 제 2 가스 온도 센서들(37,38)에 의해 검출된다. 그러나, 기관 흡기계의 가스 온도(T2)에 대해서, 수신된 열의 결과에 따른 열팽창은 작으므로, 외부 공기 온도가 사용될 수도 있다. 보정 계수(k)를 산출하기 위해서, 가스 온도(T1)와 파티클레이트 트랩의 상류측의 기관 배기계의 용적(V1)에 기초하여 온도 상승에 의해 유발된 기관 배기계의 가스 분압(P1)이 구해진다. 또한, 가스 온도(T2)와 트로틀 밸브의 하류측의 기관 흡기계의 용적(V2)에 기초하여 온도의 상승에 의해 유발된 기관 흡기계의 가스 분압(P2)이 구해진다. 가스 압력(P2)은 가깝게는 대기압이라고 간주될 수도 있고, 0 으로 간주될 수도 있다. 압력차 △ P (P1 - P2)는 기관 배기계에서 열을 받아들이는 가스의 열팽창에 의해 발생되고, 포집된 파티클레이트의 양에 관계없이 배기 가스 재순환 통로(7)를 통해 배기 가스의 일부를 재순환시킨다.
재순환 가스량은 △P1/2에 비례하여, 보정 계수(k)는 1 - C1 × △ P1/2(Cl은 정수)로 주어질 수도 있다. 따라서, 제 11 플로우 챠트는 이 보정 계수(k)에 의해 보정된 기준치(Gn")를 사용하고, 파티클레이트 트랩의 재생 시기는 기관 배기계에서 열을 받아들이는 가스의 열팽창으로 인해 포집된 파티클레이트의 양에 관계없이 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)이 감소하는 것을 고려하여 결정하고, 포집된 파티클레이트의 양이 적더라도, 재생 시기라고 결정하는 것을 금지한다.
도16 은 제12 플로우 챠트 및 제13 플로우 챠트를 사용하는 대신에 실행되는 보정 계수를 갱신하기 위한 제14 플로우 챠트이다. 이 플로우 챠트에 있어서, 기관 운전 상태가 사용되지 않을 때마다, 제어 밸브(7a)의 실제 개방도(Eg)와 기본 개방도(Eg")에 기초하여 보정 계수(k)가 산출된다. 상술된 바와 같은 사용되지 않는 동안, 안정한 연소를 실현하기 위해서, 소망량의 새로운 공기를 실린더에 공급하도록, 제어 밸브(7a)의 개방도가 피드백에 의해 제어된다. 그 결과, 실제 개방도(Eg)가 기본 개방도(Eg")보다 클 때, 제어 밸브(7a), 배기 가스 재순환 통로(7) 및 배기 가스 냉각기(7b)에 파티클레이트들의 부착으로 인해, 배기 가스 재순환 통로를 통한 가스 흐름 저항이 증가한다. 그러므로, 재순환 될 배기 가스의 일부는 포집된 파티클레이트의 양에 응해서 배기 가스 재순환 통로(7)를 통해 실제로 재순환되지 않고, 따라서, 실제의 새로운 흡입 공기량이 증가하게 된다.
이와 같은 가스량은 Eg/Eg"에 비례하고, 보정 계수(k)는 1 + C2·Eg/Eg"(C2 는 정수)에 의해 주어질 수 있다. 따라서, 제11 플로우 챠트는 보정 계수(k)에 의해 보정된 기준치(Gn")를 사용하고, 파티클레이트 트랩의 재생 시기는 배기 가스 재순환 통로를 통한 가스 흐름 저항의 증가로 인해 포집된 파티클레이트의 양에 따라 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)이 충분한 정도로 감소하지 않은 것을 고려하여 결정하고, 포집된 파티클레이트의 양이 많더라도, 재생 시기라고 결정하지 않는 것을 금지한다. 제12 플로우 챠트, 제13 플로우 챠트 및 제14 플로우 챠트에 있어서, 보정 계수(k)는 설명을 간단히 하기 위해서, 하나만을 업데이트했다. 그러나, 일반적으로 최적의 보정 계수는 각각의 경우를 함께 결합시킴으로써 산출될 수도 있다.
도17 및 도18은 재생 시기를 결정하기 위한 제15 플로우 챠트이다. 연료 공급 중단이 상술된 플로우 챠트와 같이 실행될 때, 단계(1507)에서, 기관 속도(Ne)에 기초하여 기준 새로운 흡입 공기량(Gn')이 산출되거나 맵으로부터 판독된다. 다음, 단계(1508)에서, 제 2 플로우 챠트와 같이, 파티클레이트 트랩이 새로운 것인가를 결정한다. 이 결정이 긍정이 될 때, 루틴이 단계(1509)로 진행하여, 기준치(Gn')와 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)에 기초하여 보정 계수(k1)가 산출된다. 보정 계수(kl)는 예를 들면 Gn/Gn'이 될 수도 있다. 파티클레이트가 새로운 것일 경우, 포집된 파티클레이트의 양이 0 이고, Gn/Gn'는 1 이 된다. 그러나, 기관 흡기계 및 기관 배기계의 분산으로 인해, Gn/Gn'이 1이외의 값이 될 수도 있다. 다음, 단계(1510)에서, 실제의 보정 계수(k)가 (k1)로 설정된다. 파티클레이트가 새로운 것이기 때문에, 재생 시기는 결정될 필요가 없고, 루틴은 종료한다.
한편, 파티클레이트 트랩이 새로운 것이 아닌 경우, 단계(1508)에서 결정이 부정되어, 루틴이 단계(1511)로 진행하여, 기준치(Gn')는 보정 계수(k)에 의해 보정되어, 새로운 기준치(Gn")가 산출된다. 다음, 단계(1512)에서, 기준치(Gn")와 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)의 차에 의해 소정치(A)가 초과하는지가 결정된다. 결정이 부정되는 경우, 루틴은 종료한다. 그러나, 결정이 긍정인 경우, 단계(1513)에서 재생 처리와 최후의 재생 처리 사이의 간격(t)이 설정 간격(t') 이상인가가 결정된다. 설정 간격(t')는, 기관 운전으로 많은 양의 파티클레이트가 지속적으로 방출될 때조차, 파티클레이트 트랩이 그의 용량에 따라 재생되지 않는 최단의 시간 간격을 나타낸다. 이 결정이 긍정인 경우, 단계(1514)에서 재생 시기라고 결정되고, 단계(1515)에서 재생 처리가 실행되어, 단계(1516)에서 재생 처리와 최후의 재생 처리 사이의 간격(t)을 0으로 재설정하여, 단계(1517)에서 간격(t)이 다시 적분된다.
제15 플로우 챠트에서 사용된 보정 계수(k)는 도19에 도시된 제16 플로우 챠트에 의해 갱신된다. 제16 플로우 챠트가 먼저 설명된다. 이 플로우 챠트에 있어서, 파티클레이트 트랩의 재생 처리의 완료 후 연료 공급 중단이 즉시 실행되고, 트로틀 밸브 및 제어 밸브는 완전히 개방되어, 보정 계수(k2)(Gn/Gn')는 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn)과 산출된 기준치(Gn')로부터 산출되거나, 기관 속도(Ne)에 기초하여 맵으로부터 판독된다. 단계(1609)에서, 이와 같이 산출된 보정 계수(k2)가 현재 사용되는 보정 계수(k)보다 큰가가 결정된다. 이 결정이 부정인 경우, 루틴은 보정 계수(k)의 갱신없이 종료한다.
단계(1609)에서 결정이 긍정인 경우, 루틴이 단계(1610)으로 진행하여, 단계(1608)에서 산출된 보정 계수(k2)가 설정치(G)보다 큰가가 결정된다. 이 결정이 긍정인 경우, 보정 계수(k2)는 비정상적인 큰 값을 가지며, 단계(1608)까지의 산출에서 다소의 문제를 발생시킨다. 그러므로, 보정 계수(k)의 갱신없이 루틴이 종료한다. 한편, 단계(1610)에서 결정이 부정인 경우, 단계(1611)에서 이때 산출된 보정 계수(k2)는 실제의 보정 계수(k)로 사용된다.
따라서, 새롭게 산출된 보정 계수(k2)가 기준치(Gn')를 비정상적이 아닌 큰 값으로 보정하는 경우에만 업데이트된다. 이는 제15 플로우 챠트의 단계(1512)에서의 결정을 용이하게 지지하여, 파티클레이트 트랩이 재생을 필요로하는 양보다 많은 양의 재생 처리 후에도 잔류하는 파티클레이트를 포함하는 포집된 파티클레이트를 갖는 경우조차도, 재생 시기라고 결정하지 않는 것을 금지한다. 이는 기관 출력의 저하를 금지할 뿐만 아니라, 다량의 파티클레이트가 한번에 연소하여 파티클레이트 트랩이 용해되는 것을 금지한다.
제15 플로우 챠트에 있어서, 단계(l512)에서 소정치(A)가 보정된 가중치(Gn")와 실제의 새로운 흡입 공기량(Gn')과의 차에 의해 초과될 때 조차도, 재생 처리와 최후의 재생 처리 사이의 간격(t)이 설정 간격(t')보다 짧은 경우 루틴은 단계(1518)로 진행한다. 단계(1518)에서, 관련 기기가 이상이 있는가, 예를 들어, 제어 유닛이 이상이 있는가, 연료 분사계가 이상이 있는가, 또는 배기 가스 재순환계가 이상이 있는가가 결정된다. 이들 중 적어도 하나라도 이상이 있는 경우, 간격(t)은 설정 간격(t')보다 짧게 될 수도 있다는 사실이 고려되어, 단계(1514)와 다음 단계들에서 진행이 실행된다.
그러나, 모든 기기들이 정상일 경우 조차도, 간격(t)이 설정 간격(t')보다 짧게 될 경우, 제 16 플로우 챠트의 보정 계수의 갱신에 대한 문제가 있는 것으로 간주된다. 그러므로, 단계(1519)에서, 보정 계수(k)는 파티클레이트 트랩이 새로운 것일 때 산출된 보정 계수(k1)로 복귀된다. 단계(1520)에서, 간격(t)은 0으로 재설정되고, 루틴은 재생 처리를 실행하지 않고 종료한다.
상술된 바와 같이, 제15 및 제16 플로우 챠트들에 따라, 파티클레이트 트랩은 필요에 따라 빈번히 재생된다. 그러나, 파티클레이트 트랩은 필요의 빈도수 이상으로 재생되지는 않는다. 따라서, 파티클레이트 트랩의 재생은 효율적으로 실행될 수 있다.

Claims (14)

  1. 내연 기관의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치에 있어서,
    기관 배기계에 설치된 파티클레이트 트랩과,
    기관 배기계의 상기 파티클레이트 트랩 상류측과 기관 흡기계를 연통하는 배기 가스 재순환 통로와,
    상기 배기 가스 재순환 통로를 통해 재순환된 배기 가스량을 기관 운전 상태에 따라 최적량으로 제어하기 위한 제어 밸브와,
    연료 공급 중단(fuel-cut) 중에 기관 흡기계 안으로 도입되는 새로운 공기량을 검출하기 위한 새로운 공기량 검출 수단과,
    제어 밸브가 소정의 개방도로 개방된 후 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기의 양에 기초하여, 상기 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 추정하는 추정 수단을 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 파티클레이트의 양을 추정하기 위해서, 상기 추정 수단은 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기량을 기준치와 비교하고, 상기 기준치는 상기 파티클레이트 트랩이 새로운 것일 때 상기 제어 밸브가 소정의 개방도로 개방된 후 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기량에 기초하여 보정하는 배기 가스 정화 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 추정 수단은 연료 중단 중의 기관 속도 변동의 크기가 설정치 이상인 경우에는 상기 파티클레이트의 양의 추정을 금지하는 배기 가스 정화 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 추정 수단은 파티클레이트 트랩의 온도가 설정 온도 보다 낮으면, 상기 파티클레이트 양의 추정을 금지하는 배기 가스 정화 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 새로운 공기량 검출 수단은 상기 제어 밸브를 소정의 개방도로 개방될 때로 부터 안정화 기간 경과 후에 상기 파티클레이트의 양을 추정하도록 상기 추정 수단을 위한 새로운 공기량을 검출하고, 상기 안정화 기간은 상기 연료 중단 직전의 기관 운전 상태에 따라 변화되는 배기 가스 정화 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 배기 가스 재순환 통로를 통해 가스 흐름 저항을 직접 또는 간접으로 검출하는 가스 흐름 저항 검출 수단을 부가로 포함하며, 상기 추정 수단은 상기 가스 흐름 저항 검출 수단에 의해 검출된 가스 흐름 저항이 설정치 이상인 때에 파티클레이트의 양을 추정하는 것을 금지하는 배기 가스 정화 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 파티클레이트 트랩을 위한 재생 처리는 상기 추정 수단에 의해 추정된 파티클레이트의 양이 설정치 이상인 때에 실행되며, 상기 추정 수단은 상기 재생 처리 중의 양을 추정하는 것을 금지하는 배기 가스 정화 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    터보 충진기의 터빈은 상기 배기 가스 재순환 통로가 상기 기관 배기계에 접속된 접속부의 하류측에 배치되고, 상기 새로운 공기량 검출 수단은 상기 제어 밸브가 소정의 개방도로 개방되고 터빈의 상류측과 하류측 사이의 압력차가 저하된 후에 파티클레이트의 양을 추정하도록 상기 추정 수단을 위해 새로운 공기량을 검출하는 배기 가스 정화 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 파티클레이트의 양을 추정하도록, 상기 추정 수단은 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기량을 기준치와 비교하고, 상기 기준치는 기관 배기계의 열팽창에 의한 가스 압력의 변화를 고려하여 보정하는 배기 가스 정화 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 파티클레이트의 양을 추정하기 위해서, 상기 추정 수단은 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기량과 기준치를 비교하고, 상기 기준치는 상기 기관 배기계의 가스 흐름 저항의 변화를 고려하여 보정하는 배기 가스 정화 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 파티클레이트의 양을 추정하기 위해서, 상기 추정 수단은 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기량을 기준치와 비교하고, 상기 파티클레이트를 위한 재생 처리는 상기 추정 수단에 의해 추정된 파티클레이트의 양이 설정량 이상일 때 실행되고, 상기 기준치는 상기 재생 처리의 완료 직후 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기량에 기초하여 보정되고, 상기 기준치는 증가되도록 보정될 때만 업데이트되는 배기 가스 정화 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 재생 처리와 최후의 재생 처리의 실시 간격이 설정 간격 보다 작으면, 상기 기준치를 크게 하는 상기 보정이 부적절하다는 것을 결정하는 배기 정화 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 파티클레이트의 양을 추정하기 위해서, 상기 추정 수단은 상기 새로운 공기량 검출 수단에 의해 검출된 새로운 공기량을 기준치와 비교하고, 상기 기준치는 배기 가스 재순환 통로의 가스 흐름 저항의 변화를 고려하여 보정되는 배기 정화 장치.
  14. 내연 기관의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치에 있어서,
    기관 배기계에 설치된 파티클레이트 트랩과,
    기관 배기계의 상기 파티클레이트 트랩 상류측과 기관 흡기계를 연통하는 배기 가스 재순환 통로와,
    상기 배기 가스 재순환 통로를 통해 재순환된 배기 가스량을 기관 운전 상태에 따라 최적량으로 제어하기 위한 제어 밸브와,
    상기 제어 밸브가 완전히 폐쇄되고 상기 기관 흡기계 상에 설치된 트로틀 밸브가 완전히 개방된 후의 연료 공급 중단 중에, 상기 파티클레이트 트랩의 상류측과 하류측 사이의 압력차를 직접 또는 간접으로 검출하기 위한 압력차 검출 수단과,
    상기 압력차 검출 수단에 의해 검출된 압력차에 기초하여, 상기 파티클레이트 트랩에 의해 포집된 파티클레이트의 양을 추정하기 위한 추정 수단을 포함하는 배기 가스 정화 장치.
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