柴油机微粒过滤器的再生的制作方法

专利名称：柴油机微粒过滤器的再生的制作方法
技术领域：
本发明涉及在柴油发动机废气中收集微粒物质的柴油机微粒过滤器的再生。
背景技术：
日本专利局于1993年出版的JP05-044437A说明了收集柴油发动机排放出来的微粒物质的柴油机微粒过滤器的再生机制。该过滤器安装在发动机的废气通道上。当微粒物质积聚在过滤器中时，过滤器的温度提高，以通过提高废气温度而燃烧微粒物质，从而从过滤器中除去微粒物质。

发明内容
如果在再生期间发动机快速地减速，则废气流速快速地降低。流入过滤器的废气提供了燃烧微粒物质所需的氧气，还具有辐射过滤器的余热的功能。因此，如果在再生期间废气流速快速地降低，则废气从过滤器辐射出的余热量降低，但在过滤器中收集的微粒物质仍在燃烧。结果，过滤层的温度快速地提高，有可能超过上限温度。
因此，本发明的一个目的是在过滤器再生时在发动机突然减速期间防止过滤层的温度超过适当的范围。
为了实现上述目的，本发明为收集发动机的废气中包含的微粒物质的过滤器提供了一个再生设备。该设备通过提高过滤器的温度来燃烧过滤器中收集的微粒物质，从而再生过滤器。该设备包括一个废气温度调节机构，该调节机构调节废气的温度；废气流速调节机构，该调节机构调节废气的流速；以及可编程控制器。
对可编程控制器进行编程，以判断是否满足过滤器的再生条件，当满足再生条件时，通过废气温度调节机构将废气的温度提高到第一目标废气温度，判断发动机是否处于预先确定的迅速减速状态，并且当在再生期间发动机处于预先确定的迅速减速状态时，通过废气温度调节机构将废气的温度控制到低于第一目标废气温度的第二目标废气温度，同时通过废气流速调节机构提高废气的流速。
本发明还为收集发动机的废气中包含的微粒物质的过滤器提供一种再生方法，该发动机配备有一个废气温度调节机构，该调节机构调节废气的温度；以及废气流速调节机构，该调节机构调节废气的流速。该方法通过提高过滤器的温度来燃烧过滤器中过滤的微粒物质，从而再生过滤器。
该方法包括判断是否满足过滤器的再生条件；当满足再生条件时，通过废气温度调节机构将废气的温度提高到第一目标废气温度；判断发动机是否处于预先确定的迅速减速状态；当在再生期间发动机处于预先确定的迅速减速状态时，通过废气温度调节机构将废气的温度控制到低于第一目标废气温度的第二目标废气温度，同时通过废气流速调节机构提高废气的流速。
在说明书的其余部分阐述了并在附图中显示了本发明的详细信息以及其他功能和优点。


图1是一个应用了本发明的柴油发动机的示意图。
图2A-2E是描述根据本发明的控制的影响的时间图。
图3是描述根据本发明的设置由发动机控制器执行的再生标志的例程的流程图。
图4是描述设置由发动机控制器执行的迅速减速标志的例程的流程图。
图5是描述由发动机控制器执行的过滤器的再生的例程的流程图。
图6是描述由发动机控制器存储的延迟时间tdly图的特征的图表。
图7是描述由发动机控制器执行的废气温度控制例程的流程图。
图8是描述由发动机控制器存储的喷射范围图的特征的图表。
图9是描述由发动机控制器存储的后喷射量图的特征的图表。
图10是描述由发动机控制器存储的主要喷射时间延迟量图的特征的图表。
图11是描述由发动机控制器存储的废气流速控制例程的流程图。
图12是描述EGR阀门开度和废气流速之间的关系的图表。
图13是描述一个可调喷嘴开度和废气流速之间的关系的图表。
图14是描述一个节气门开度和废气流速之间的关系的图表。
图15是描述由发动机控制器存储的目标EGR阀门开度图的特征的图表。
图16是描述由发动机控制器存储的目标可调喷嘴开度图的特征的图表。
图17是描述由发动机控制器存储的目标进气节气门开度图的特征的图表。
图18是描述废气流速和过滤层温度之间的关系的图表。
图19是描述由控制器存储的一个EGR阀门开度校正量的图的特征的图表。
图20是描述由控制器存储的一个可调喷嘴开度校正量图的特征的图表。
图21是描述由控制器存储的一个进气节气门开度校正量图的特征的图表。
具体实施例方式
请参看附图的图1，车辆的柴油发动机1配备有废气通道2和进气通道3。废气通道2和进气通道3中的收集器3a由废气再循环(EGR)通道4进行连接。在EGR通道4中安装了一个隔膜式EGR阀门6。EGR阀门6由压力控制阀和隔膜致动器响应来自发动机控制器31的负荷信号(duty signal)而操作。
发动机1具有一个共轨型燃油喷射设备10。该喷射设备10包括输油泵14、共用导轨(common rail)(压力室)16和向每一个汽缸提供的喷嘴。由供油泵14加压的燃油通过共用导轨16分配给每一个喷嘴17。
喷嘴17包括针形阀、喷嘴内腔、至喷嘴内腔的燃料供应通道，止动器、油压活塞和复位弹簧。三通阀是一个有选择地连接燃料供应通道与共用导轨16和排流口(drain)的阀门，在OFF状态时，针形阀由共用导轨16的高油压通过燃料供应通道和喷嘴内腔保持在坐的位置。在ON状态，通过打开此到排流口的压力，针形阀被提升，喷嘴内腔中的燃油被喷射到汽缸中。发动机1通过压缩点火在汽缸中燃烧喷射燃料。
根据将三通阀从OFF切换到ON的切换时间确定喷嘴17的喷油时间，并由三通阀保持ON状态的时段确定喷油量。三通阀的ON和OFF由来自发动机控制器31的信号进行切换。
此共用导轨燃油喷射设备10从美国专利序列号No.6,247,311中已知。
可变容量涡轮增压器21的涡轮22安装在废气通道2中，EGR通道4的下游。可变容量涡轮增压器21进一步包括安装在进气通道3中的压缩机23。涡轮22将废气的流动能转换为旋转能，并使用此旋转能驱动位于同一个轴上的压缩机23。由致动器25驱动的可调喷嘴24安装在涡轮22的涡形进口(scroll inlet)。致动器25包括一个隔膜致动器26和用于调节至隔膜致动器26的压缩空气供应的压力控制阀27，并改变喷嘴开度以从发动机1的低转速范围生成预先确定的涡轮增压压力。具体来说，在低转速时，喷嘴开度变窄，进入到涡轮22的废气流速提高，而在高转速时，喷嘴开度扩大，废气畅通无阻地进入涡轮22。压力控制阀27根据来自发动机控制器31的负荷信号调节隔膜致动器26的压力，以便可调喷嘴24的开度对应于目标喷嘴开度。
由致动器43驱动的进气节气门42安装在至收集器3a的进口中。致动器43在响应控制压力驱动进气节气门42的隔膜致动器44和调节向隔膜致动器44提供的控制压力的压力控制阀45控制之下操作。压力控制阀45根据来自发动机控制器31的负荷信号调节隔膜致动器44的压力，以便进气节气门42具有目标开度。
收集废气中的微粒物质的柴油机微粒过滤器41安装在废气通道2中，在涡轮22的下游。
发动机控制器31包括一个微型计算机，该微型计算机包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出(I/O)接口。发动机控制器31还可以包括多个微型计算机。
发动机控制器31控制EGR阀门6、喷嘴17的喷油时间和喷油量、涡轮增压器21的可调喷嘴24的开度以及进气节气门42的开度。由于这些控制，柴油机微粒过滤器41中收集的微粒物质被燃烧，过滤器41被再生到它可以再次收集微粒物质的状态。
为执行上述控制，来自各种传感器的检测信号被输入到发动机控制器31中。这些传感器包括加速器下踏传感器32，该传感器用于检测车辆的加速器踏板的下踏量，曲柄角传感器33，该传感器用于检测发动机1的转速Ne和曲柄角，水温传感器34，该传感器用于检测发动机1的冷却水温度，气流计35，该气流计用于检测进气通道2的气流速率Qa，压差传感器36，该传感器用于检测柴油机微粒过滤器41的上游和下游的压差ΔP，温度传感器37，该传感器用于检测过滤器41的进口处的温度T1，以及温度传感器38，该传感器用于检测过滤器41的出口处的温度T2。
接下来，将描述发动机控制器31所执行的柴油机微粒过滤器41的再生控制。
当柴油机微粒过滤器41下游的压差ΔP达到一个再生开始判断值ΔPHmax时，发动机控制器31判断过滤器41中收集的微粒物质已经到了需要再生过滤器41的程度。然后，在预先确定的条件下将废气温度控制到目标废气温度，以便执行再生处理，以燃烧在过滤器41中收集的微粒物质。在此过程中，发动机控制器31(1)判断在再生期间发动机是否快速地减速，(2)如果在再生期间发动机1快速地减速，则设置低于第一目标废气温度的第二目标废气温度，以及(3)将废气温度控制到第二目标废气温度，同时提高废气流速。
请参看图2A-2E，如果加速器踏板被释放，并且在过滤器41的再生期间发动机1快速地减速，则废气流速首先快速地降低，如图2C中的虚线所示。在再生期间流入过滤器41的废气具有提供燃烧微粒物质所需的氧气以及将过滤器41中的余热排放到大气中的功能。如果在过滤器41的再生期间废气流速快速地降低，则余热排放功能下降，并且如果微粒物质继续燃烧，则过滤器41的床温(bed temperature)快速地上升，以致它可能超过上限温度，如图2E中的虚线所示。
上述说明阐述了当在过滤器41的再生期间发动机1快速地减速时所发生的情况，当在发动机1快速地减速时执行过滤器41的再生时也会发生相同的现象。
为防止过滤器41的床温急剧上升，发动机控制器31首先避免在发动机1的减速期间执行过滤器41的再生。
此外，如果在过滤器41的再生期间发动机1快速地减速，则在增大的方向校正废气流速，如图2C中实线所示，且目标废气温度被切换到低于第一目标废气温度tTexh1的第二目标废气温度的第二目标温度tTexh2，以便再生过滤器41，如图2D所示。由于这些措施，可以防止过滤器41的床温超过如图2E所示的上限温度。
现在参考图3-5、7和11描述由发动机控制器31执行的控制。这些图中所显示的例程是彼此独立的，发动机控制器31在发动机1的运转期间每隔十毫秒执行这些例程。
在图3所示的再生标志设置例程中，发动机控制器31在步骤S1中首先读取压差传感器36检测到的微粒过滤器41的上游和下游的压差ΔP。压差ΔP对应于流过柴油机微粒过滤器41的废气的压力损耗。
在下一步骤S2中，发动机控制器31判断再生标志是否为零。再生标志是一个当满足再生条件时被设置为1(unity)的标志，其初始值为零。稍后将描述再生条件。
在步骤S2中，当再生标志为零时，发动机控制器31立即结束例程。当再生标志不为零，即，当它是1时，发动机控制器31在步骤S3中判断压差ΔP是否超过再生开始判断值ΔPHmax。
当压差ΔP超过再生开始判断值ΔPHmax时，则需要对过滤器41进行再生，在这种情况下，发动机控制器31在步骤S4中判断是否满足再生条件。
再生条件是判断发动机1的运行情况是否适合于41的再生的条件。这里，再生条件将是发动机转速Ne以及对应于发动机负载的喷油量是否在预先确定的范围内。对应于发动机1的空转的范围或相邻的低负载范围从预先确定的范围排除。这是因为，在空转期间或在低负载范围中，废气温度比较低，即使执行后喷射，进气节气门42的开度变窄，以便提高废气温度，过滤器41的床温在再生期间几乎不能提高到第一目标床温tTbed1。
这里，第一目标床温tTbed1是过滤器41中收集的微粒物质由于自燃而快速地燃烧的温度，它是一个在450摄氏度-650摄氏度范围内的值。
甚至在发动机转速Ne和喷油量在预先确定的范围内时，如果发动机1正在减速，也判断不满足再生条件。
如果在步骤S4中满足再生条件，则发动机控制器31在步骤S5中将再生标志设置为1。在步骤S5的处理之后，发动机控制器31结束例程。当在步骤S3中压差ΔP没有超过再生开始判断值ΔPHmax时，或者当在步骤S4中不满足再生条件时，发动机控制器31立即结束例程。
由于上述再生标志设置例程，一旦再生标志被设置为1，当接下来执行该例程时，步骤S2的判断结果是否定的，且发动机控制器31立即结束例程。换句话说，执行再生标志设置例程只是设置再生标志，而不是重置它。再生标志的重置由图5的例程执行。
在图4所示的迅速减速标志设置例程中，发动机控制器31首先在步骤S11中判断再生标志是否为1。这里判断的再生标志是由在迅速减速标志设置例程之前立即执行的再生标志设置例程所设置的再生标志。
当再生标志是1时，则在步骤S12中，发动机控制器31判断迅速减速标志是否为零。该迅速减速标志是一个显示发动机1是否正快速地减速的标志，其初始值为零。当迅速减速标志为零时，发动机控制器31在步骤S13中读取由曲柄角传感器33检测到的发动机转速Ne。
在下一个步骤S14中，发动机控制器31计算在执行该例程紧前面时刻读取的发动机转速Nen-1与在当前时刻读取的发动机转速Ne之间的差ΔNe。当差ΔNe是一个正值时，发动机1正在减速，而当差ΔNe是一个负值时，发动机1正在加速。当差ΔNe为零时，这就意味着，发动机1处于稳定的运转状态。
在下一个步骤S15中，发动机控制器31判断差ΔNe是否等于或大于预先确定的正阈值α。当差ΔNe等于或大于阈值α时，则认为发动机1正在快速地减速。在这种情况下，发动机控制器31在步骤S16中将迅速减速标志设置为1。在步骤S16的处理之后，发动机控制器31结束该例程。
当在步骤S11中再生标志不是1时，在步骤S12中迅速减速标志不是0，或者在步骤S15中差ΔNe小于阈值α，则发动机控制器31立即结束该例程。结果，即使发动机1正在减速，只要它不是快速地减速，迅速减速标志就不设置为1。这是因为，在逐步减速期间，由于废气流速的缩小引起的过滤器41的床温上升也是逐步的，因而，它不会超过上限温度。阈值α对应于床温等于上限温度的减速状态。阈值α是用实验方法设置的。
在上述迅速减速标志设置例程中，一旦迅速减速标志被设置为1，在下一个时刻执行该例程时步骤S12的判断结果是否定的，因此发动机控制器31立即结束该例程。换句话说，迅速减速标志设置例程只设置迅速减速标志，而不重置它。再生标志的重置由稍后描述的图5的例程执行。
在图5所示的过滤器再生例程中，发动机控制器31在步骤S21中首先判断再生标志是否为1。当再生标志不是1时，不需要对过滤器41进行再生。在这种情况下，发动机控制器31立即结束例程。
当再生标志是1时，则在步骤S22中，发动机控制器31判断迅速减速标志是否为1。当迅速减速标志不是1时，则需要对过滤器41进行再生，但不需要进行迅速减速控制。在这种情况下，发动机控制器31在步骤S39中执行过滤器41的普通再生，即，基于第一目标温度tTexh1控制废气温度，然后结束例程。
当在步骤S22中迅速减速标志是1时，说明在过滤器41的再生期间发动机1快速地减速。
在这种情况下，发动机控制器31在步骤S23中判断在执行例程的紧前面迅速减速标志是否为0。换句话说，它判断在例程的当前执行时迅速减速标志是否首次切换到1。当步骤S23的判断结果是肯定的，即，当迅速减速标志在此时刻首次变成1，则发动机控制器31执行步骤S24-S27的处理。
在步骤S24中，发动机控制器31读取由温度传感器37检测到的过滤器41的入口温度T1，以及由温度传感器38检测到的过滤器41的出口温度T2。
在下一个步骤S25中，根据下列公式(1)计算过滤器41的实际床温rTbedrTbed＝b1×T1+b2×T2 (1)其中，b1、b2是用实验方法确定的常量。
在下一个步骤S26中，发动机控制器31基于实际床温rTbed通过查找具有图6所示的特征的图来计算延迟时间tdly。此图预先存储在发动机控制器31的存储器(ROM)中。延迟时间tdly是当目标废气温度从第一目标温度tTexh1切换到较低的第二目标温度tTexh2时的操作延迟时间。
请参看图6，延迟时间tdly被设置得越长，实际床温rTbed越低。当实际床温rTbed比较低时，优选情况下，将延迟时间tdly设置得比较长，以避免床温升高。另一方面，当实际床温rTbed比较高时，延迟时间tdly必须设置得非常短，以防止超过床温的上限值。延迟时间tdly被设置得满足这些要求。
在下一个步骤S27中，启动计时器。此计时器是测量从迅速减速标志变成1时开始流逝的时间的计时器。在步骤S27的处理之后，发动机控制器31结束例程。
在步骤S24-S27的处理之后执行的例程中，步骤S23的判断结果是否定的。在这种情况下，发动机控制器31在步骤S29中判断计时器值是否已经达到延迟时间tdly。当计时器值没有达到延迟时间tdly时，发动机控制器31立即结束例程。因此，在步骤S24-S27的处理之后，涉及此例程时，发动机控制器31会等待，而不执行任何处理，直到计时器值达到延迟时间tdly。
当在步骤S29中计时器值达到延迟时间时，发动机控制器31在步骤S30中判断紧前面的计时器值是否达到延迟时间tdly。换句话说，它判断在执行例程的当时刻计时器值是否首次达到延迟时间tdly。
如果判断紧前面的计时器值没有达到过延迟时间tdly，则发动机控制器31在步骤S31中将一个废气温度控制标志设置为1，并在下一个步骤S32中将废气流速控制标志设置为1。废气温度控制标志和废气流速控制标志两者的初始值都为零。在将这些标志设置为1之后，发动机控制器31结束例程。
废气温度控制标志是一个用于执行废气温度控制例程的标志，而废气流速控制标志是一个用于执行废气流速控制例程的标志。
当在步骤S30中判断紧前面的计时器值达到延迟时间tdly时，发动机控制器31在步骤S33中读取过滤器41的入口温度T1和出口温度T2。
在下一个步骤S34中，发动机控制器31以与上述步骤S25同样的方式根据公式(1)计算实际床温rTbed。
在下一个步骤S35中，发动机控制器31判断实际床温rTbed是否超过上限温度。在此阶段，废气温度控制标志和废气流速控制标志两者都为1，执行废气温度控制和废气流速控制，以防止过滤器41的床温的急剧上升。在此状态下，如果实际床温rTbed超过上限温度，这就意味着这些控制没有有效地发挥作用。在这种情况下，发动机控制器31在步骤S37中将再生标志重置为零，并在下一个步骤S38中在将废气温度控制标志和废气流速控制标志两者都重置为零之后结束例程。将再生标志重置为零意味着，过滤器41的再生将结束。换句话说，当实际床温rTbed超过上限温度时，过滤器41的再生立即停止。
当在步骤S35中实际床温rTbed没有超过上限温度时，发动机控制器31在步骤S36中判断过滤器41的再生是否已经完成。此判断是通过判断从过滤器再生开始之时起流逝的时间是否达到预先确定的时间来执行的。用于判断过滤器41的再生是否已经完成的各种其他方法在当前技术中是已知的。因此，判断过滤器41的再生是否完成也可以通过其他方法来完成。
当在步骤S36中判断过滤器41的再生已经完成时，在执行上述步骤S37和S38之后发动机控制器31结束例程。当判断过滤器41的再生没有完成时，在执行上述步骤S31和S32之后发动机控制器31结束例程。
在图7所示的废气温度控制例程中，发动机控制器31在步骤S41中判断废气温度控制标志是否为1。当废气温度控制标志不是1时，发动机控制器立即结束例程。因此，只有在废气温度控制标志是1的情况下才实际上执行此废气温度控制例程。
当在步骤S41中废气温度控制标志为1时，发动机控制器31在步骤S42中读取发动机转速Ne和喷油量Qf。如上所述，喷油量Qf取决于发动机控制器31向喷嘴17输出的负荷信号。因此，喷油量Qf对于发动机控制器31是一个已知值。
在下一步骤S43中，发动机控制器31判断由发动机转速Ne和喷油量Qf确定的发动机1的运行情况是否在后喷射(post-injection)范围内。这里，喷油量Qf被用作表示发动机1的负载的值。
此判断是通过查找预先存储在发动机控制器31的存储器(ROM)中的具有图8所示的特征的图来执行的。在此图中，设置了主要喷射时间的后喷射范围和延迟范围。后喷射是指在主要喷射之后的补充燃料喷射以旋转发动机1。主要喷射时间的延迟还通过该主要喷射的时间延时来提高废气温度。在步骤S43中，根据发动机转速Ne和喷油量Qf判断使用这些方法中的哪一种方法提高废气温度。
在步骤S42中，当判断发动机1的运行情况在后喷射范围内时，发动机控制器31在步骤S44中通过查找预先存储在发动机控制器31的存储器(ROM)中的具有图9所示的特征的图从发动机转速Ne和喷油量Qf计算后喷射量。在不同的运行情况下，此图规定用于将废气温度控制到第二目标温度tTexh2的后喷射量。在此图中，后喷射量被设置为比较大的值，主要喷射的喷油量Qf越小，发动机转速Ne越小。
在步骤S43中，当判断发动机1的运行情况不在后喷射范围内时，发动机控制器31在步骤S45中通过查找预先存储在发动机控制器31的存储器(ROM)中的具有图10所示特征的图从发动机转速Ne和喷油量Qf计算主要喷射时间的延迟角。在不同的运行情况下，此图规定用于将废气温度控制到第二目标温度tTexh2的主要燃料喷射时间的延迟角。在此图中，延迟角被设置为比较大的值，主要喷射的喷油量Qf越小，发动机转速Ne越小。
在步骤S45中设置的后喷射量和在步骤S44中设置的主要喷射时间的延迟角供喷油控制例程使用，该例程作为一个单独的例程存在，并通过执行喷油控制例程来实现。
在图11所示的废气流速控制例程中，发动机控制器31在步骤S51中判断废气流速控制标志是否为1。当废气流速控制标志不是1时，发动机控制器31立即结束例程。废气流速控制标志是一个由上述图5的例程设置的。
当废气流速控制标志是1时，发动机控制器31在步骤S52中控制EGR阀门6的开度、可调喷嘴24的开度和进气节气门42的开度，以便提高废气流速。
请参看图12，废气流速随着EGR阀门6的开度缩小而提高。请参看图13，废气流速随着可调喷嘴24的开度缩小而提高。请参看图14，废气流速随着进气节气门42的开度增大而提高。
具有图15-17所示的特征的目标EGR阀门开度、目标可调喷嘴开度和目标进气节气门开度的图预先存储在发动机控制器31中。对于相同的发动机转速Ne和主要燃料喷射量Qf，图15和16的图被设置为具有如此的特征，以便分别给出比当废气流速控制标志不是1时设置的目标EGR阀门开度和目标喷嘴开度较小的值。
另一方面，对于相同的发动机转速Ne和主要燃料喷射量Qf，图17的图被设置为具有如此的特征，以便给出比当废气流速控制标志不是1时设置的目标节气门开度较大的值。
发动机控制器31在步骤S52中通过查找这些图从发动机转速Ne和喷油量Qf确定目标EGR阀门开度、可调喷嘴开度和目标进气节气门开度。然后，分别将EGR阀门6的开度、可调喷嘴24的开度和进气节气门42的开度控制到目标值。
在本实施例中，通过操作EGR阀门6、可调喷嘴24和进气节气门42来增大废气流速，但是，废气流速的增大可以通过操作EGR阀门6、可调喷嘴24和进气节气门42中的至少一个来获得。
在下一步骤S53中，发动机控制器31读取气流计35检测到的进气速率Qa，喷油量Qf，过滤器41的入口温度T1和柴油机微粒过滤器41的上游和下游的压差ΔP。
在下一步骤S54中，实际废气流速rQexh通过下列公式(2)来计算rQexh=A·(Qa+σ2·σ1·Qf)·(P0273+20·273+T1P0+ΔP)---(2)]]>其中，A是一个常数，σ1＝燃油密度(恒定值)m，σ2＝废气密度(恒定值)，P0＝大气压力，以及(P0273+20·273+T1P0+ΔP)=]]>在20摄氏度、大气压力的基本状态下的变换系数。
在下一步骤S55中，发动机控制器31将实际废气流速rQexh与上限值Qmax进行比较。在如图18所示的过滤器再生期间基于废气流速与床温之间的关系设置该上限值。如此图表所示，如果废气流速增大太多，则过滤器41的床温降低得也太多。因此，设置上限Qmax以限制废气流速。如果将对应于上限床温的废气流速作为下限值，则最好在从下限值到上限值Qmax的范围内调节废气流速。
在步骤S55中，如果实际废气流速rQexh没有超过上限值Qmax，则发动机控制器31结束例程。在步骤S55中，如果实际废气流速rQexh超过上限值Qmax，则发动机控制器31在步骤S56中在增大方向校正目标EGR阀门开度和目标可变喷嘴开度，在缩小的方向校正目标进气节气门开度，并根据校正的目标值控制EGR阀门6的开度、可调喷嘴24的开度和进气节气门42的开度。
此时校正值是按如下方式确定的。
首先，计算实际废气流速rQexh和上限值Qmax之间的差rQexh-Qmax。然后，通过基于差rQexh-Qmax查找预先存储在发动机控制器31的存储器(ROM)中的具有图19-21所示的特征的图，确定EGR阀门6的开度、可调喷嘴24的开度和进气节气门42的开度的校正值。
在步骤S52中用于增大废气流速的图15-17的图都被这样设置，以便废气流速保持在上限值Qmax之下。然而，甚至在应用图15-17时，也可能会由于某种原因发生废气流速超过上限值Qmax的情况。提供步骤S55和S56以确保实际废气流速rQexh不超过上限值Qmax。
由于发动机控制器31执行的上述控制，如果发动机1在过滤器41的再生期间减速，则废气目标温度从第一目标温度切换到低于该第一目标废气温度的第二目标温度，且废气流速增大。结果，抑制了废气温度的急剧上升，维持了废气从过滤器41释放的余热。因此，抑制了由于发动机1的迅速减速而导致的过滤器41的床温的快速上升，同时过滤器41的再生可以继续。此外，甚至当发动机1在过滤器41的再生期间快速地减速时，过滤器41的再生也不被中断，因此，再生过滤器41的机会增大。
发动机控制器31重新调节EGR阀门6的开度、可调喷嘴24的开度和进气节气门42的开度，以便增大的废气流速不超过上限值Qmax，因此过滤器41的床温维持在一个适当的温度范围内，即使废气流速增大，过滤器41的再生也不会中断。
此外，在减速期间，发动机控制器31不启动再生，因此，过滤器41的床温在再生期间快速地上升的可能性较小。
这里包括了2002年11月29日在日本提出的Tokugan2002-347394的内容。
虽然上文是通过参考本发明的某些实施例来对本发明进行描述的，但是，本发明不仅限于上文描述的实施例。那些精通本技术的人可以根据上述原理对上文描述的实施例进行各种修改和变化。
权利要求
1.一种用于收集发动机(1)的废气中包含的微粒物质的过滤器(41)的再生设备，该设备通过提高过滤器(41)的温度来燃烧该过滤器(41)中收集的微粒物质从而再生过滤器(41)，该设备包括废气温度调节机构(10)，用于调节废气的温度；废气流速调节机构(6，24，42)，用于调节废气的流速；以及可编程控制器(31)，其被编程为执行以下操作判断是否满足过滤器(41)的再生条件(S4)；当满足再生条件时通过废气温度调节机构(10)将废气的温度提高到第一目标废气温度(S39)；判断发动机(1)是否处于预先确定的迅速减速状态(S15)；以及当在再生期间发动机(1)处于预先确定的迅速减速状态时，通过废气温度调节机构(10)将废气的温度控制到低于第一目标废气温度的第二目标废气温度(S44，S45)，同时通过废气流速调节机构(6，24，42)提高废气的流速。
2.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述控制器(31)进一步被编程为控制废气流速调节机构(6，24，42)以防止废气的流速超过预先确定的上限值(S55，S56)。
3.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述废气温度调节机构(10)包括用于向发动机(1)喷射燃料的喷嘴(17)，所述控制器(31)被进一步编程为通过延迟喷嘴(17)的喷射时间来将废气的温度控制到第二目标废气温度(S45)。
4.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述废气温度调节机构(10)包括用于向发动机(1)喷射燃料的喷嘴(17)，所述控制器(31)被进一步编程为通过在喷嘴(17)进行的普通喷射之后执行后喷射来将废气的温度控制到第二目标废气温度(S44)。
5.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述废气流速调节机构(6，24，42)包括进气节气门(42)，该进气节气门用于调节发动机(1)的进气流速。
6.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述发动机(1)包括用于对发动机(1)的进气进行涡轮增压的涡轮增压器(21)，该涡轮增压器(21)包括由于废气的能量而旋转的废气燃气轮机(23)，以及压缩机(22)，该压缩机根据废气燃气轮机(23)的旋转而对进气进行涡轮增压，所述废气流速调节机构(6，24，42)包括可调喷嘴(24)，该可调喷嘴改变废气燃气轮机(23)内的废气燃气流速。
7.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述发动机(1)包括废气再循环通道(4)，该通道用于将一部分废气再循环为发动机(1)的进气，所述废气流速调节机构(6，24，42)包括废气再循环阀(6)，该废气再循环阀改变废气再循环通道(4)的废气流速。
8.根据权利要求1到7中的任何一个所述的再生设备，其特征在于，该再生设备进一步包括检测发动机(1)转速的传感器(33)，所述控制器(31)被进一步被编程为根据发动机(1)的转速的变化判断发动机(1)是否处于预先确定的的迅速减速状态(S15)。
9.一种用于收集发动机(1)的废气中包含的微粒物质的过滤器(41)的再生方法，该发动机(1)配备有废气温度调节机构(10)，其用于调节废气的温度，以及废气流速调节机构(6，24，42)，其用于调节废气的流速，该方法通过提高过滤器(41)的温度来燃烧过滤器(41)中收集的微粒物质从而再生过滤器(41)，该方法包括判断是否满足过滤器(41)的再生条件(S4)；当满足再生条件时通过废气温度调节机构(10)将废气的温度提高到第一目标废气温度(S39)；判断发动机(1)是否处于预先确定的迅速减速状态(S15)；以及当在再生期间发动机(1)处于预先确定的迅速减速状态时，通过废气温度调节机构(10)将废气的温度控制到低于第一目标废气温度的第二目标废气温度(S44，S45)，同时通过废气流速调节机构(6，24，42)提高废气的流速。
全文摘要
过滤器(41)收集发动机(1)的废气中包含的微粒物质。通过提高过滤器(41)的温度而燃烧过滤的微粒物质，从而再生过滤器(41)。当满足再生条件时，控制器(31)通过废气温度调节机构(10)将废气温度提高到第一目标废气温度(S39)，并燃烧过滤的微粒物质，以再生过滤器(41)。当在再生期间发动机(1)快速地减速时，控制器(31)将废气温度降低到低于第一目标废气温度的第二目标废气温度(S44、S45)，并增大废气流速(S52)，从而防止过滤器(41)超过上限温度。
文档编号F02B37/00GK1504630SQ200310118689
公开日2004年6月16日 申请日期2003年11月28日 优先权日2002年11月29日
发明者大竹真, 一, 川岛纯一, 哉, 筒本直哉, 广, 田畑宗广, 德, 近藤光德 申请人:日产自动车株式会社