专利名称：柴油机微粒滤清器的再生控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及捕集包含在柴油发动机的排气中的微粒的滤清器的再生控制。
背景技术：
在靠柴油发动机运行的车辆中，众所周知包含在发动机排气中的微粒(particulate matter)由设置在排气管中的柴油微粒滤清器(DPF)捕集，以防止微粒被排出到大气中。通过升高DPF的温度的操作，燃烧DPF捕集的微粒，从而从DPF除去微粒。这种操作被称为DPF再生。
日本专利局在2002年公布的JP2002-168112A提出在DPF再生期间，升高排气的氧浓度，以促进微粒的燃烧。更具体地说，根据DPF上游和下游的排气压差，以及自开始DPF再生处理以来过去的时间，调节排气的氧浓度。
发明内容
如果当正在进行DPF再生时，柴油发动机忽然从高速运转转换成空转操作，排气流量降低，但是DPF的温度升高，继续燃烧微粒。通过实验，发明人研究了这种情形下，DPF的温度升高特性曲线相对于此时的捕集微粒的量的变化方式。
参见图16，可看出作为实验的结果，当捕集的微粒的数量增大时，DPF的最大温度快速升高。在DPF中设置许可温度，以防止对耐热性的损害，当最大温度超过许可温度时，耐热性受损，导致DPF寿命的缩短。另一方面，DPF温度最好保持在许可范围内的较高水平，以便保持DPF的再生性能。
如现有技术中公开的那样，通过调节排气的氧浓度，实现调节DPF的温度的操作。但是，在现有技术中，仅仅根据从开始再生以来过去的时间调节氧浓度，而没有考虑如上所述，再生期间滤清器温度方面的变化。从而，当由于车辆工作条件的变化，最大温度超过许可温度时，滤清器的耐热性可能受损，并且由于当燃烧微粒时，发生的滤清器温度的降低，再生所需的时间会增加。
于是，本发明的目的是把再生期间，DPF的最大温度保持在许可温度范围内的较大水平。
为了实现上述目的，本发明提供一种柴油微粒滤清器用再生装置，所述柴油微粒滤清器捕集包含在柴油发动机的排气中的微粒。通过在预定的温度条件下，燃烧捕集的微粒，柴油微粒滤清器被再生。所述再生装置包括调节柴油发动机的排气的氧浓度的机构，和控制所述机构的可编程控制器。控制器被编程，以估计滤清器中捕集的微粒的燃烧量，并控制所述机构，使得排气的氧浓度随着燃烧量的增大而增大。
本发明还提供一种如上所述的柴油微粒滤清器的再生方法。再生方法包括估计滤清器中捕集的微粒的燃烧量，并控制所述机构，从而当燃烧量增大时，增大排气的氧浓变。
在说明书的剩余部分中陈述了，并在附图中表示了本发明的细节，以及本发明的其它特征和优点。
图1是本发明适用的排气净化装置的示意图。
图2是图解说明根据本发明，由发动机控制器执行的DPF再生例程的流程图。
图3表示控制器保存的目标入口温度的特征曲线图。
图4是图解说明根据本发明的有效再生时间的计时图。
图5是图解说明与有效再生时间有关的本发明的第二实施例的计时图。
图6表示控制器保存的，与有效再生时间有关的温度系数的特征曲线图。
图7表示控制器保存的微粒燃烧量的特征曲线图。
图8图解说明有效再生时间和残留微粒数量之间的关系。
图9是图解说明控制器执行的吸入空气量控制例程的流程图。
图10表示控制器保存的，吸入空气量增大时间比例的特征曲线图。
图11A和11B是图解说明吸入空气量增大时间比例和吸入空气量之间的关系的计时图。
图12图解说明吸入空气量增大时间比例和微粒再生速度之间的关系。
图13图解说明吸入空气量增大时间比例和微粒燃烧量之间的关系。
图14图解说明DPF再生温度和所需再生时间之间的关系。
图15图解说明DPF再生温度和微粒燃烧量之间的关系。
图16图解说明发明人检查的，DPF中捕集的微粒的数量和DPF的最大温度之间的关系。
具体实施例方式 参见图1，车用多缸柴油发动机1配有排气道2和进气道3。进气道3配有把吸入空气分配给每个气缸的收集器部分3a。排气道2和收集器部分3a由排气再循环(EGR)通道4连接。
膜片式EGR阀6安装在EGR通道4中。限压阀和膜片式作动器根据来自发动机控制器31的任务信号(duty signal)，操纵EGR阀6。
发动机1配有共轨燃油喷射装置10。燃油喷射装置10配有供油泵14，共轨(蓄压器)16和为每个气缸提供的喷嘴17。由供油泵14加压的燃油通过共轨16被分配给每个喷嘴17。
喷嘴17装有针阀，喷嘴室，通向喷嘴室的供油通道，保持器，液压活塞和复位弹簧。
三通阀是一种有选择地使共轨16和排油管(drain)与供油通道连接，并在OFF(闭)状态下，通过供油通道和喷嘴室，借助共轨16的高压燃油压力，把针阀保持在就位位置的阀。在ON(通)状态下，通过把该压力释放给排油管，针阀被升高，喷嘴室中的燃油喷射到气缸中。借助压缩点火，发动机1燃烧气缸中的喷射燃油。
喷嘴17的燃油喷射正时由三通阀从OFF到ON的转换正时确定，燃油喷射量由三通阀的ON状态的持续时间确定。如果共轨16的压力相同，那么燃油喷射量将随着ON状态的持续时间的增大而增大。根据来自发动机控制器31的信号，转换三通阀的ON和OFF状态。
从美国专利No.6247311，已知这种共轨燃油喷射装置10。
可变容量涡轮增压器21的涡轮(turbine)22设置在EGR通道4下游的排气道2中。可变容量涡轮增压器21还装有安装在进气道3中的压缩机。涡轮22把排气的流动能量变换成转动能量，并利用该转动能量，驱动同轴的压缩机23。
作动器25驱动的可变喷嘴(variable nozzle)24安装在涡轮22的蜗旋入口。
作动器25包括膜片作动器26和调节膜片作动器26的控制压力的限压阀27，它改变喷嘴开度，从而在发动机1的低转速区中，能够获得预定的涡轮增压压力。具体地说，在低转速下，喷嘴开度变窄，从而引入涡轮22的排气的流速被增大，在高转速下，喷嘴开度变宽，从而排气被无阻力地引入涡轮22。
限压阀27根据来自发动机控制器31的任务信号，调节膜片作动器26的压力，从而可变喷嘴24的开度被调整为目标喷嘴开度。
作动器43驱动的进气节流阀42形成于收集器部分3a的入口中。
作动器43包括根据控制压力，驱动进气节流阀42的膜片作动器44，和根据来自发动机控制器31的任务信号，调整给膜片作动器44的控制压力，从而进气节流阀42具有目标开度的限压阀45。
捕集排气中的微粒的柴油微粒滤清器(DPF)41安装在涡轮22下游的排气道2中。
发动机控制器31包括微计算机，微计算机配有中央处理器(CPU)，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)和输入/输出接口(I/O接口)。
发动机控制器31控制EGR阀6的开度，喷嘴17的燃油喷射正时和燃油喷射量，涡轮增压器21的可变喷嘴24的开度，和进气节流阀42的开度。借助这些控制，沉积在DPF 41上的微粒不时被燃烧，DPF被再生到能够重新捕集微粒的状态。
为了实现上述控制，来自各种传感器的检测信号被输入发动机控制器31。这些传感器包括检测车辆装备的加速踏板的压下量的加速踏板压下传感器32，检测柴油发动机1的转速Ne和曲轴角的曲轴角传感器33，检测发动机1的冷却水温度的冷却液温度传感器34，检测进气道2的吸入空气量Qa的空气流量计35，检测DPF 41上下游的压差DP的压差传感器36，检测DPF 41入口的排气温度T1的温度传感器37，检测DPF 41出口的排气温度T2的温度传感器38，和检测车辆的行驶速度的车速传感器51。
当DPF 41的微粒沉积量达到预定量时，发动机控制器31开始再生DPF 41，燃烧沉积在DPF 41上的微粒，从而从DPF 41除去微粒。
下面参考图2，说明为此由发动机控制器31对DPF 41执行的再生处理例程。在柴油发动机1开始工作的情况下，发动机控制器31开始执行该例程。当该例程结束时，开始下一次执行，从而当柴油发动机工作时，该例程基本上一直被执行。
首先，在步骤S1，发动机控制器31根据压差传感器36检测的压差，估计DPF 41中的捕集微粒量PMi。
随后，在步骤S2，发动机控制器31确定捕集的微粒量PMi是否已达到再生DPF 41的参考捕集量PMα。再生DPF 41的参考捕集量PMα事先通过实验确定。
当捕集的微粒量PMi未达到再生DPF 41的参考捕集量PMα时，发动机控制器31重复自步骤S1的处理。
当捕集的微粒量PMi达到再生DPF 41的参考捕集量PMα时，在步骤S3，发动机控制器31把再生标记设置为1，把再生完成标记设置为0，并把计数器值N设置为1。
在步骤S4，发动机控制器31确定计数器值N是否为1。依据步骤S2中的首次肯定的确定结果，计数器值N达到1，从而在步骤S4中，确定结果是肯定的。但是，一旦在后面说明的步骤S21中，计数器值被加1，那么计数器值N就变成大于1，从而步骤S4中的确定结果变成否定的。从而，在该例程的执行中，只有当DPF 41中的捕集微粒量PMi首次达到再生的参考捕集量PMα时，步骤S2的确定结果才是肯定的。
当步骤S4中的确定结果是肯定的时，发动机控制器31执行步骤S5-S11的处理。当步骤S4中的确定结果是否定的时，发动机控制器31执行步骤S13-S19的处理。
在步骤S5，发动机控制器31参考具有图3中所示的特征曲线，并事先保存在存储器(ROM)中的图，根据捕集微粒量PMi，确定DPF 41的目标入口温度Td。如图3中所示，目标入口温度Td随着捕集微粒量PMi的增大而降低。当捕集微粒量PMi增大时，大量的微粒在再生期间燃烧。把目标入口温度Td设置成随着捕集微粒量PMi的增大而降低的原因是为了防止由微粒的燃烧导致的温度的升高，引起DPF 41的温度过度升高。通过以再生开始时的捕集微粒量PMi作为参数确定目标入口温度Td，能够防止柴油发动机1和DPF 41的规范方面的差异影响目标入口温度Td。
随后，在步骤S6，发动机控制器31升高排气温度，实现目标入口温度Td。利用燃油喷射装置10的公知控制，例如在正常燃油喷射之后再次喷射燃油的后喷射，和燃油喷射正时的延迟，升高排气温度。燃油喷射装置10对应于要求保护的升温机构(mechanism)。
随后，在步骤S7，发动机控制器31根据温度传感器37检测的DPF41的入口温度T1，和温度传感器38检测的DPF 41的出口温度T2，估计DPF 41的床温(bed temperature)Tbed。简而言之，入口温度T1和出口温度T2的平均值可被看作床温Tbed。
随后，在步骤S8，发动机控制器31计算有效再生时间Te。有效再生时间Te是DPF 41的床温Tbed超过目标床温Tx的时间的累积值。目标床温Tx被设置成可靠地进行DPF 41的再生的温度，或者换句话说，可靠地燃烧微粒的温度。目标床温Tx取决于目标入口温度Td，还取决于开始再生处理时的捕集微粒量PMi。
参见图4，床温Tbed随着运转条件的变化而变化。当床温Tbed低于目标床温Tx时，DPF 41捕集的微粒不会完全燃烧，留下一部分微粒未被燃烧。有效再生时间Te表示实际发生微粒的完全燃烧的时间。具体地说，利用下面的等式(1)计算有效再生时间Te。
Te＝Tx1+Tx2+Tx3+Tx4+... (1) 通过应用有效再生时间Te，从再生期间中排除不完全燃烧期间，能够高度精确地估计DPF 41中的微粒燃烧量。
应注意的是计算有效再生时间Te的方法并不限于等式(1)。
下面将说明与平均再生时间Te的计算相关的本发明的第二实施例。
如上所述，当床温Tbed低于目标床温Tx时，未燃烧的微粒留下。但是，一部分该微粒并不留下，或者换句话说被烧掉。根据本实施例的计算有效再生时间Te的方法考虑了当床温Tbed低于目标床温Tx时，被烧掉的微粒。
参见图5，在低于目标床温Tx的温度范围中，燃烧一部分微粒的最小温度被设置成第一温度Ta。从第一温度Ta到目标床温Tx的温度范围被分成多个区间。这里，利用充当区间边界的第二温度Tb，第三温度Tc和第四温度Td，设置了四个区间。
床温Tbed在第一温度Ta和第二温度Tb之间的温度区间中的时间被表示成ta1、ta2。床温Tbed在第二温度Tb和第三温度Tc之间的温度区间中的时间被表示成tb1、tb2、tb3。床温Tbed在第三温度Tc和第四温度Td之间的温度区间中的时间被表示成tc1、tc2、tc3。第四温度Td和目标床温Tx之间的温度区间中的时间被表示成td1、td2。床温Tbed等于或大于目标床温Tx的时间被表示成tx1。
从而，根据温度区间和在该区间中的停留时间，掌握床温Tbed的变化，通过把图6中所示的，与温度区间对应的加权系数Ka-Kd乘以停留的持续时间而获得的值被用作有效再生时间Te。换句话说，利用下面的等式(2)计算有效再生时间Te。
Te＝Ka·ta+Kb·tb+Kc·tc+Kd·td+...+Tx 这里ta＝∑tan， tb＝∑tbn， tc＝∑tcn， td＝∑tdn， tx＝∑txn， Ka＝从温度ta到tb的温度区间的温度系数K， Kb＝从温度tb到tc的温度区间的温度系数K， Kc＝从温度tc到td的温度区间的温度系数K， Kd＝从温度td到tx的温度区间的温度系数K， n＝从1开始的整数。
床温Tbed等于或大于目标床温Tx时的温度系数Kx为1.0。当床温Tbed低于目标床温Tx，例如当DPF 41中10％的微粒未被燃烧，90％的微粒被烧掉时，温度系数K为0.9。类似地，当DPF 41中50％的微粒未被燃烧，50％的微粒被烧掉时，温度系数K为0.5。当床温Tbed低于目标床温Tx时，烧掉的微粒的比例随着床温Tbed的降低而下降低。因此，这五个温度系数Ka、Kb、Kc、Kd、Kx具有Ka＜Kb＜Kc＜Kd＜Kx的关系，如图6中所示。
为了进行等式(2)所示的计算，具有图6中所示特征曲线的加权系数K的图被事先保存在发动机控制器31的ROM中。温度系数K的具体数值事先通过实验设置。
根据本实施例，考虑到在床温Tbed低于目标床温Tx的温度区间中，被烧掉的微粒的数量，计算有效再生时间Te，从而能够高度精确地估计DPF 41中捕集的微粒的燃烧量。第一温度Ta对应于要保护的微粒可燃烧温度。
返回参见图2，在步骤S9，发动机控制器31参考具有图7中所示的特征曲线，并且事先保存在存储器(ROM)中的图，根据有效再生时间Te和床温Tbed，计算微粒燃烧量PMr，即，通过燃烧除去的DPF 41中捕集的微粒的量。
参见图7，当床温Tbed恒定时，微粒燃烧量PMr随着有效再生时间Te的延长而增大。当有效再生时间Te相等时，微粒燃烧量PMr随着床温Tbed的升高而增大。
随后，在步骤S10，发动机控制器31根据开始再生处理时的捕集微粒量PMi，和微粒燃烧量PMr，利用下面的等式(3)计算残留微粒量PMx，即DPF 41中剩余的微粒的数量。
PMx＝PMi-PMr 随后，在步骤S11，发动机控制器31比较微粒燃烧量PMr和预定的目标微粒燃烧量ΔPM。在该例程中，随着再生的进行，DPF 41的目标入口温度Td被升高，如下详细所述。从而，每当微粒燃烧量PMr达到目标微粒燃烧量ΔPM时，重新计算目标入口温度Td。换句话说，目标微粒燃烧量ΔPM起确定是否重新计算目标入口温度Td的参考值的作用。
参见图8，在本实施例中，参考捕集量PMα被设置成4克/升，目标微粒燃烧量ΔPM被设置成其四分之一，即1克/升。目标燃烧量ΔPM根据柴油发动机1和DPF 41的指标设置，于是并不局限于参考捕集量PMα的四分之一。应注意的是参考捕集量PMα的单位是通过把在DPF 41中捕集的微粒的质量(克)除以DPF 41的容积(升)得到的值。
在步骤S11，当微粒燃烧量PMr未达到目标燃烧量ΔPM时，发动机控制器31重复步骤S8-S11的处理。作为该重复的结果，微粒燃烧量PMr增大，残留微粒量PMx减小。
在步骤S11，当微粒燃烧量PMr达到目标燃烧量ΔPM时，发动机控制器31在步骤S12确定残留微粒量PMx是否已下降到目标残留微粒量PMd。目标残留微粒量PMd对应于结束DPF 41的再生时允许的残留微粒量。根据车辆的行驶条件，事先通过实验设置该值。当行驶条件对应于适合于DPF 41的完全再生的高速行驶条件时，目标残留微粒量PMd为0克/升。另一方面，当行驶条件对应于不适合DPF 41的完全再生的拥堵行驶条件时，在本实施例中，目标残留微粒量PMd被设置成2克/升，它是4克/升的参考捕集量PMα的一半，如图8中所示。换句话说，在拥堵行驶条件下，假定在高速行驶条件下燃烧的微粒的数量的一半将被燃烧。当这种条件被满足时，发动机控制器31暂停DPF 41的再生。
当步骤S12中的确定结果是肯定的时，在步骤S20，发动机控制器31把再生标记设置为0，并把再生结束标记设置为1，随后结束该例程。再生标记和再生结束标记保持这种状态，直到在下次执行该例程期间，步骤S2的确定结果变成肯定的为止。当执行下面将描述的图9中所示的吸入空气量控制例程时，参考再生标记。
另一方面，当步骤S12的确定结果是否定的时，在步骤S21，发动机控制器31递增计数器值N，随后返回步骤S4。当计数值已被递增时，计数器值变成为2或更大的值。
从而这种情况下，步骤S4中的确定结果是否定的。当步骤S4中的确定结果是否定的时，发动机控制器31执行步骤S13-S19的处理。
在步骤S13中，发动机控制器31查阅具有图3中所示的特征曲线的图(在步骤S5中也参考了该图)，从而根据残留微粒量PMx，确定目标入口温度Td。这里应注意的是，代替捕集微粒量PMi，残留微粒量PMx被用作图3中的横坐标值。执行步骤S13时DPF 41中捕集的微粒的数量小于执行步骤S5时DPF 41中捕集的微粒的数量。从而，在步骤S13中获得的目标入口温度Td高于在步骤S5中获得的目标入口温度Td。每次微粒燃烧量PMr达到目标燃烧量ΔPM时，目标入口温度Td最好被设置成较高的值，以便促进微粒的燃烧。
步骤S14-S17的处理与步骤S6-S9的处理相同。
在步骤S18，发动机控制器31利用下面的等式(4)，计算残留微粒量PMx。
PMx＝PMi-PMr(4) 微粒燃烧量PMr是从开始再生到当前时间为止，燃烧的微粒的总量，而不是在步骤S16-S19的处理循环期间燃烧的微粒的数量。在步骤S16中确定的有效再生时间Te也是从开始再生到当前时间为止的累积值。
在步骤S19，发动机控制器31确定是否已关于微粒燃烧量PMr，建立了下面等式(5)的关系。
PMr≥DPM·N (5) 计数器值N表示步骤S8-S11的循环和步骤S16-S19的循环的执行次数。每次微粒燃烧量PMr达到目标燃烧量ΔPM时，计数器值N被递增。根据微粒燃烧量PMr是否已达到ΔPM·N，进行步骤S19中的关于步骤S16-S19的循环是否应被停止的确定。
这里，在执行步骤S8-S11的循环之后，执行步骤S16-S19的循环的期间，计数器值N为2。如图8中所示，当开始DPF再生时的捕集微粒量PMi，和目标燃烧量ΔPM分别被设置成4克/升和1克/升时，等式(5)的右侧变成4-1·2＝2(克/升)。换句话说，在这种状态下，步骤S19中，发动机控制器31执行的确定变成关于微粒燃烧量PMr是否已达到2克/升的确定。
当步骤S19中的确定是否定的时，继续步骤S16-S19的处理。当步骤S19中的确定是肯定的时，发动机控制器31执行步骤S12的确定。从而，如果残留微粒量PMx未降低到目标残留微粒量PMd，那么在步骤S21中，计数器值N被递增，并继续DPF 41的再生。如果残留微粒量PMx已降低到目标残留微粒量PMd，那么在步骤S20中，发动机控制器31把再生标记设置成0，并把再生结束标记设置成1，随后结束该例程。应注意在结束该例程之后，发动机控制器31立即开始执行下一例程。
随后，参见图9，将说明发动机控制器31执行的吸入空气量控制例程。发动机控制器31每隔10毫秒执行该例程。执行该例程的目的是根据DPF 41中的微粒燃烧量PMr的增大，升高排气的氧浓度。
在步骤S31，发动机控制器31确定再生标记是否为1。如果再生标记为1，那么这表示DPF 41的再生正在进行中。这种情况下，发动机控制器31执行步骤S32-S34的处理。
另一方面，如果再生标记为0，这表示没有正在进行DPF 41的再生。这种情况下，发动机控制器31立即结束该例程。
在步骤S32，发动机控制器31读取微粒燃烧量PMr。微粒燃烧量PMr的值是在图2的DPF再生例程中计算的最新值。
在步骤S33，发动机控制器31查阅事先保存在存储器(ROM)中，具有图13中所示的特征曲线的图，以便根据微粒燃烧量PMr，确定吸入空气量增大时间比例。如图11A和11B中所示，吸入空气量增大时间比例表示由增大吸入空气量所占据的固定时段(period)的比例，最小值为0％，最大值为100％。允许的滤清器温度值被设置成DPF 41的耐热性不受影响的温度上限。其值取决于DPF 41的指标。这里，允许的滤清器温度值被设置成900℃。
参见图10，当微粒燃烧量PMr恒定时，DPF 41的最大床温随着吸入空气量增大时间比例的增大而升高。当吸入空气量增大时间比例恒定时，DPF 41的最大温度随着微粒燃烧量PMr的降低而升高。
图12是其中图10中的DPF 41的最大床温被微粒的燃烧速度，或者换句话说DPF 41的再生速度替换的图。如图12中所示，当微粒燃烧量PMr恒定时，微粒燃烧速度随着吸入空气量增大时间比例的增大而升高。
从图中可看出，当吸入空气量增大时间比例被增大，使得DPF 41的最大床温升高时，DPF 41中捕集的微粒的燃烧速度增大，DPF 41的再生被加速。但是，当DPF 41的最大床温超过允许的滤清器温度值时，DPF 41的耐热性受到不利影响。
图10中，根据微粒燃烧量PMr，选择指示吸入空气量增大时间比例和最大床温之间的关系的线条，并确定与选择的线条和允许的滤清器温度值的虚线之间的交点对应的吸入空气量增大时间比例。通过应用该吸入空气量增大时间比例，能够实现在不超过允许的滤清器温度值的范围内的最快微粒燃烧速度。根据该方法，当微粒燃烧量PMr较大时采用的吸入空气量增大时间比例A超过当颗粒燃烧量PMr较小时采用的吸入空气量增大时间比例B。
图13表示当DPF 41的最大床温等于允许的滤清器温度值时，微粒燃烧量PMr和吸入空气量增大时间比例之间的关系。如上所述，发动机控制器31通过查阅与图13对应的图，根据微粒燃烧量PMr，确定吸入空气量增大时间比例。
为了实现在步骤S33中确定的吸入空气量增大时间比例，在步骤S34，发动机控制器31操纵进气节流阀42和/或可变容量涡轮增压器21的可变喷嘴24。在步骤S34的处理之后，发动机控制器31结束该例程。通过操纵可变喷嘴24和/或进气节流阀42，柴油发动机1的吸入空气量被增大，从而，从柴油发动机1排出的排气的氧浓度升高。可变喷嘴24和/或进气节流阀42构成要求保护的排气氧浓度调节机构。
通过执行该例程，当由于DPF 41的再生，DPF 41中的微粒燃烧量PMr增大时，吸入空气量增大时间比例从图10中的点A到点B逐渐增大。从而，DPF 41的最大床温被保持为允许的滤清器温度值，而与微粒燃烧量PMr无关，微粒燃烧速度始终保持在适用条件的最大速度。从而，再生周期可被缩短，而不影响DPF 41的耐热性。
相反，如果在DPF 41的整个再生处理中，吸入空气量增大时间比例被固定在图10中的点A，那么DPF 41的最大床温随着微粒燃烧量PMr的增大而逐渐下降。当DPF 41的最大床温下降时，完成DPF 41的再生所需的时间延长，如图14和15中所示。根据本发明，在由图14和15中的实线表示的状态下开始再生，但是当微粒燃烧量PMr增大时，DPF41的床温接近由图中的虚线表示的状态，从而再生DPF 41所需的时间可被缩短。通过缩短再生所需的时间，柴油发动机1执行再生所消耗的燃油的量可被减少。
在日本的申请日为2003年12月8日的Tokugan 2003-409139的内容作为参考包含于此。
虽然参考本发明的一些实施例说明了本发明，但是本发明并不局限于上述实施例。在权利要求的范围内，本领域的技术人员将想到上述实施例的各种修改和变化。
例如，在上面的实施例中，根据微粒燃烧量PMr，计算残留微粒量PMx，但是也可直接确定残留微粒量PMx。此外，在上面的实施例中，根据压差传感器36检测的压差，估计DPF 4141中的捕集微粒量PMi，但是也可利用另一方法，确定捕集微粒量PMi。
代替可变喷嘴24和/或进气节流阀42，可采用各种装置，例如向排气供给二次空气的装置作为排气氧浓度调节机构。
检测执行图2和9中的例程所需的参数的传感器并不局限于上面的实施例中描述的传感器，这些参数可利用任意方法获得。本发明并不依赖于获取参数的方法，可适用于利用参数执行要求保护的控制的任意 DPF再生装置或方法。其中要求保护转有性或特权的本发明的实施例如下定义。
权利要求
1、一种柴油微粒滤清器(41)用再生装置，所述柴油微粒滤清器(41)捕集包含在柴油发动机(1)的排气中的微粒，通过在预定的温度条件下燃烧捕集的微粒，柴油微粒滤清器(1)被再生，所述再生装置包括
调节柴油发动机(1)的排气的氧浓度的机构(24，42)；和
可编程控制器(31)，所述控制器被编程
估计滤清器(41)中捕集的微粒的燃烧量(S9，S17)；和
控制所述机构(24，42)，使得排气的氧浓度随着燃烧量的增大而增大(S33，S34)。
2、按照权利要求1所述的再生装置，其中控制器(31)还被编程为控制所述机构(24，42)，使得滤清器(41)的温度不超过预置的许可值(S33，S34)。
3、按照权利要求1所述的再生装置，其中控制器(31)还被编程为通过增大或减小氧浓度增大时段所占滤清器(41)再生时段的比例，调节排气的氧浓度(S33)，在所述氧浓度增大期间内，所述机构(24，42)增大氧浓度。
4、按照权利要求1-3任一所述的再生装置，其中再生装置还包括检测滤清器(41)的温度的传感器(37，38)，控制器(31)还被编程为累计滤清器(41)的温度不低于预定目标温度的时间，作为有效再生时间(S8，S16)，并根据有效再生时间估计燃烧量(S9，S17)。
5、按照权利要求4所述的再生装置，其中再生装置还包括升高滤清器(41)的温度的升温机构(10)，和检测滤清器(41)上下游的排气压差的传感器(36)，控制器(31)还被编程为计算滤清器(41)中的捕集微粒量(S1，S10，S18)，根据捕集微粒量，设置再生时间滤清器(41)的目标温度(S5，S13)，和控制升温机构(10)以实现目标温度(S6，S14)。
6、按照权利要求5所述的再生装置，其中控制器(31)还被编程为计算开始滤清器(41)的再生时的捕集微粒量，并估计燃烧量，使得燃烧量随着开始再生时的捕集微粒量的增大而增大(S9，S17)。
7、按照权利要求6所述的再生装置，其中控制器(31)还被编程为通过从开始滤清器(41)的再生时的捕集微粒量中减去燃烧量，计算滤清器(41)中的残留微粒量(S10，S18)，和控制所述机构(24，42)，使得根据残留微粒量的减小，增大排气的氧浓度(S33，S34)。
8、按照权利要求7所述的再生装置，其中控制器(31)还被编程为把目标温度设置成根据残留微粒量的减小而升高。
9、按照权利要求4所述的再生装置，其中控制器(31)还被编程为当滤清器(41)的温度低于目标温度时，确定滤清器(41)的温度是否超过微粒可燃烧的微粒可燃烧温度，微粒可燃烧温度低于目标温度，组合通过把滤清器温度超过微粒可燃烧温度的时间乘以预定系数获得的值和滤清器温度超过目标温度的时间，并累计所得到的值作为有效再生时间(S8，S16)。
10、按照权利要求9所述的再生装置，其中控制器(31)还被编程为设置可燃烧温度和目标温度之间的多个温度区间，并且随着温度区间的降低，减小所述系数(S8，S16)。
11、一种捕集包含在柴油发动机(1)的排气中的微粒的柴油微粒滤清器(41)的再生方法，通过在预定的温度条件下，燃烧捕集的微粒，柴油微粒滤清器(41)被再生，柴油发动机(1)包括调节柴油发动机(1)的排气的氧浓度的机构(24，42)，所述再生方法包括
估计滤清器(41)中捕集的微粒的燃烧量(S9，S17)；和
控制所述机构(24，42)，从而当燃烧量增大时，增大排气的氧浓度(S33，S34)。
全文摘要
柴油微粒滤清器(41)捕集包含在车辆的柴油发动机(1)的排气中的微粒。通过升高排气温度，使得捕集的微粒燃烧，使滤清器(41)再生。控制器(31)计算再生期间的微粒燃烧量PMr，并根据燃烧量PMr的增大，通过操纵进气节流阀(42)和/或涡轮增压器(21)的可变喷嘴，升高排气的氧浓度。从而，滤清器(41)被保持在最佳再生温度，而与残留微粒数量无关，从而能够缩短再生所需的时间，而不会损害滤清器(41)的耐热性。
文档编号F02D41/02GK1626778SQ200410100679
公开日2005年6月15日 申请日期2004年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者筒本直哉, 川岛纯一, 大竹真, 近藤光德, 井上尊雄, 上野昌一郎, 古贺俊雅 申请人:日产自动车株式会社