CN100392212C - 柴油机微粒滤清器的再生控制 - Google Patents

柴油机微粒滤清器的再生控制 Download PDF

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Abstract

为了再生捕获柴油发动机(20)的排气中所含微粒物的柴油机微粒滤清器(10),控制器(16)通过喷油器(23)的燃油喷射控制,升高排气的温度,从而燃烧在滤清器(10)中捕获的微粒物。当在滤清器(10)中捕获的微粒物的数量减少时,控制器(16)控制喷油器(23)把排气的温度升到更高的温度,从而实现有效再生,同时防止滤清器(10)的温度变得过高。

Description

柴油机微粒滤清器的再生控制
技术领域
本发明涉及捕获柴油机排气中包含的微粒物的滤清器的再生。
背景技术
一种众所周知的减少从车辆柴油发动机排出的黑烟的方法是使用柴油机微粒滤清器,所述柴油机微粒滤清器(下面称为DPF)捕获包含在柴油发动机的排气中的微粒物。
当捕获的微粒物的数量达到某一水平时,DPF通过燃烧捕获的微粒物,实现再生,从而能够重新捕获微粒物。为了燃烧微粒物,通过燃油喷射控制,升高排气的温度,或者利用加热器,升高DPF的温度。
发明内容
但是,车用柴油发动机的工作条件经常变化,从而通常不能在一次再生操作中,除去在DPF中捕获的所有微粒物。从而,再生以一部分微粒物残留于DPF中为结束。在下面的说明中,这种状态被称为部分再生。
如果在部分再生状态下,重新开始微粒物捕获,那么当估计在DPF中捕获的微粒物的数量,以便确定下一再生时机时,可能发生错误。
日本专利局1993公开的Tokkai Hei 5-106427提出一种方法,其中在部分DPF再生之后,用加热器加热DPF,直到DPF的端面达到设定温度为止,并测量所需的加热时间。同时,在部分再生前后,向DPF供给固定数量的空气,并测量空气流速的差别。从而,根据所需的加热时间和空气流速的差别,精确地估计残留在DPF中的微粒物的数量。考虑到DPF中残留的微粒物的数量,确定下次再生的开始时机。
当确定必需再生DPF时,该现有技术打开安装在DPF中的加热器。在再生过程中,由于加热器产生的高温,捕获在DPF中的微粒物燃烧,微粒物的燃烧所产生的热量进一步升高DPF的温度。从而,DPF的温度过度升高,促进了DPF中的催化剂或支承催化剂的基体的过早恶化。
于是本发明的目的是把再生过程中,DPF的温度维持在优选范围中。
为了实现上述目的,本发明提供一种柴油机微粒滤清器的再生设备,所述柴油机微粒滤清器捕获包含在柴油发动机的排气中的微粒物。所述设备包括升高排气的温度,以便燃烧在滤清器中捕获的微粒物的机构。该机构被配置成当在滤清器中捕获的微粒物的数量减少时,把排气的温度升到更高的温度。所述设备还包括检测在滤清器中捕获的微粒物的数量的传感器、检测滤清器的温度的传感器、以及可编程控制器。该可编程控制器被编程为:设置目标排气温度,以致当在滤清器中捕获的微粒物的数量减少时,目标排气温度被升高;控制所述机构把排气温度升高到目标排气温度;判断滤清器的温度是否超过允许微粒物燃烧的温度,所述允许微粒物燃烧的温度低于目标温度,并通过将滤清器的温度超过允许微粒物燃烧的温度的时间乘以预定系数来计算有效再生时间;以及基于所述有效再生时间,估计滤清器中燃烧微粒物的数量。
本发明还提供一种柴油机微粒滤清器的再生方法,所述柴油机微粒滤清器捕获包含在柴油发动机的排气中的微粒物。所述柴油发动机包括升高排气的温度以便燃烧在滤清器中捕获的微粒物的机构,所述机构被配置成当在滤清器中捕获的微粒物的数量减少时,把排气的温度升到更高的温度,所述方法包括:检测在滤清器中捕获的微粒物的数量;检测滤清器的温度;设置目标排气温度,以致当在滤清器中捕获的微粒物的数量减少时,目标排气温度被升高;控制所述机构把排气温度升高到目标排气温度;判断滤清器的温度是否超过允许微粒物燃烧的温度,所述允许微粒物燃烧的温度低于目标温度,并通过将滤清器的温度超过允许微粒物燃烧的温度的时间乘以预定系数来计算有效再生时间;以及基于所述有效再生时间,估计滤清器中燃烧微粒物的数量。
在说明书的其它部分中陈述了,并在附图中表示了本发明的细节,以及其它特征和优点。
附图说明
图1是车用发动机的示意图,包括根据本发明的DPF再生设备。
图2是图解说明由根据本发明的控制器执行的DPF再生控制例程的流程图。
图3表示控制器保存的,捕获微粒物的数量(PMi)的特征图。
图4是表示DPF床温Tbed的时间变化的例子的计时图。
图5表示控制器保存的燃烧微粒物PMr的数量的特征图。
图6是图解说明发动机控制器执行的,计算有效再生时间Te的子例程的流程图。
图7A-7C是表示作为DPF再生控制例程的执行结果的DPF入口温度,DPF床温Tbed,和微粒物的残留量PMx的时间变化的计时图。
图8是表示DPF床温Tbed的时间变化的计时图,用于说明根据本发明第二实施例的有效再生时间Te的计算算法。
图9表示由根据本发明第二实施例的发动机控制器保存的有效再生时间温度系数K的特征图。
图10是图解说明由根据本发明第二实施例的发动机控制器执行的,计算有效再生时间Te的子例程的流程图。
具体实施方式
参见图1,车用柴油发动机20包括与燃烧室20A连接的进气通道32和排气通道30。
柴油发动机20借助压缩式点火,燃烧从进气通道32吸入燃烧室20A的空气和由喷油器23喷射到燃烧室20A中的燃油的混合物。燃烧气体作为排气,从排气通道30排出。
空气滤清器35,涡轮增压器29的压缩机29A,中冷器28和进气阀21设置在进气通道32上。进气通道32中的吸入空气由空气滤清器35净化,由压缩机29A压缩,由中冷器28冷却,随后通过进气阀21被吸入燃烧室20A。
涡轮增压器29的涡轮29B和DPF 10设置在排气通道30上。从燃烧室20A排入排气通道30中的排气驱动涡轮29B旋转。在把微粒物捕获到DPF 10中之后,排气被排入大气中。
通过排气再循环通道(EGR通道)33,排气通道30中的一部分排气回流到吸入空气中。EGR通道33连接涡轮29B上游的排气通道30和进气阀21下游的进入通道32。调整排气再循环流量(EGR流量)的排气再循环阀(EGR阈)22设置在EGR通道33上。
DPF 10捕获包含在排气通道30中的排气中的微粒物,并通过在预定的再生温度,燃烧捕获的微粒物再生。已知的陶瓷多孔滤清器可被用作DPF 10。
通过响应从发动机控制器16输出的信号,控制喷油器23的燃油喷射量和燃油喷射正时,升高排气温度,实现DPF 10的再生。升高排气温度的燃油喷射控制包括诸如后喷射和喷射正时延迟之类众所周知的方法。
发动机控制器16由微计算机构成,微计算机包括中央处理器(CPU),只读存储器(ROM),随机存取存储器(RAM),时钟,和输入/输出接口(I/O接口)。控制器可由多个微计算机构成。
为了控制DPF 10的再生,来自检测吸入空气量的空气流量计34,检测DPF 10的入口和出口之间的压差的差压传感器12,检测DPF 10上游的排气温度的温度传感器13,检测DPF 10下游的排气温度的温度传感器14,和根据排气中的氧浓度,检测供给燃烧室20A的空气/燃油混合物的空/燃比的空/燃比传感器(A/F传感器)15的检测数据,分别作为信号被输入发动机控制器16。通用排气氧传感器或者不太贵的氧传感器可被用作A/F传感器15。
下面,参考图2,说明由发动机控制器16执行的再生DPF 10的控制例程。在柴油发动机20开始工作时,发动机控制器16同时启动该例程。一旦该例程结束,就开始该例程的下一次执行,从而在柴油发动机工作的时候,该例程实际上不断被执行。
首先,在步骤S101中,发动机控制器16根据差压传感器12检测的压差,估计DPF 10中的捕获微粒物的数量PMi。
随后,在步骤S102中,发动机控制器16确定捕获的微粒物的数量PMi是否已达到再生DPF 10的基准捕获量PMα。事先通过实验,确定再生DPF 10的基准捕获量PMα。
如果捕获的微粒物的数量PMi还未达到再生DPF 10的基准捕获量PMα,那么发动机控制器16从步骤S101重复该过程。
当捕获的微粒物的数量PMi已达到再生DPF 10的基准捕获量PMα时,发动机控制器16在步骤S103中,根据捕获的微粒物的数量PMi,确定目标DPF入口温度Td。
通过查寻事先保存在ROM中,并具有图3中所示特征曲线的图,实现所述确定。根据该图,目标DPF入口温度Td随着捕获的微粒物的数量PMi的增大而降低。如果捕获的微粒物的数量PMi较大,那么DPF 10的再生操作燃烧的微粒物的数量增大,从而由于燃烧热的结果,DPF 10的温度有可能过度升高。
通过把目标DPF入口温度Td设置成随着捕获的微粒物的数量PMi的增大而降低,能够防止温度的这种过度升高。
图中的虚线表示随着捕获微粒物的数量PMi的增大,逐渐降低的目标DPF入口温度Td的特征曲线。但是实际上,目标DPF入口温度Td可被设置成按照步进方式变化,如图中的实线所示。最好把步数设置成大于三。如果目标DPF入口温度Td被设置成按照步进方式变化,那么它可以只采取图中的几个值,例如Td1、Td2和Td3,从而简化DPF 10的温度控制。
随后,在步骤S104中,开始升高排气温度的操作,以便实现目标DPF入口温度Td。借助燃油喷射控制,例如燃油喷射正时的延迟,或者在正常燃油喷射之后喷射额外的燃油的后喷射,执行这种操作。在再生设备包括加热器的情况下,可利用加热器升高排气温度。
随后,在步骤S105中,发动机控制器16按照下述等式(1),根据温度传感器13检测的DPF 10上游的排气温度T1,和温度传感器14检测的DPF 10下游的排气温度T2,估计DPF 10的床(bed)温Tbed。
Tbed=b1·T1+b2·T2    (1)
这里,b1、b2=实验确定的常数。
随后,在步骤S106中,发动机控制器16计算有效再生时间Te。
通过执行图6中所示的子例程,实现该计算。
有效再生时间Te是期间DPF 10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 10的再生的温度,或者换句话说,可靠地燃烧微粒物的温度。目标床温Tx根据捕获的微粒物的数量PMi而变化。
例如,当捕获的微粒物的数量PMi是4.0克/升时,目标床温Tx是580摄氏度。当捕获的微粒物的数量PMi是2.0克/升时,目标床温Tx是600摄氏度。
参见图4,在对应于tx1-tx4的时间段中,DPF 10的床温Tbed超过目标床温Tx。
在图6的步骤S201中,通过利用构成发动机控制器16的微计算机的时钟功能,发动机控制器16测量自从床温Tbed超过目标床温Tx以来过去的时间。
在接下来的步骤S202中,发动机控制器16利用下述等式(2),计算其间床温Tbed超过目标床温Tx的持续时间的累积值。
Te=tx1+tx2+tx3+tx4+...    (2)
在步骤S202的处理之后,发动机控制器结束该子例程,另外还结束步骤S106的处理。
每当DPF 10的床温Tbed在步骤S105中被更新,发动机控制器16就按照这种方式,重新计算有效再生时间Te。
随后,在步骤S107中,发动机控制器16参考事先保存在ROM中的,具有图5中所示特征曲线的图,以便根据DPF 10的床温Tbed和有效再生时间Te,确定燃烧微粒物的数量PMr。如该图中所示,当DPF 10的床温Tbed升高,和有效再生时间Te延长时,燃烧微粒物的数量PMr增大。
随后,在步骤S108中,发动机控制器16利用下述等式(3),根据燃烧微粒物的数量PMr和在步骤S101中计算的捕获微粒物的数量PMi,计算DPF 10中的残留微粒物PMx的数量。
PMx=PMi-PMr    (3)
随后,在步骤S109中,发动机控制器16比较燃烧微粒物的数量PMr和燃烧微粒物的预定目标量ΔPM。如果燃烧微粒物的数量PMr未达到燃烧微粒物的目标量ΔPM,那么发动机控制器16重复从步骤S106开始向前的过程。应注意在该重复时段中,在DPF 10中捕获的微粒物继续被燃烧。
当在步骤S109中,燃烧微粒物的数量PMr达到燃烧微粒物的目标量ΔPM时,在步骤S110中,发动机控制器16比较DPF 10中的残留微粒物的数量PMx和残留微粒物的目标量PMd。残留微粒物的目标量PMd对应于结束再生操作时,残留在DPF 10中的微粒物的允许量。事先根据车辆的行驶条件,通过实施例确定该值。当行驶条件适合于DPF 10的再生时,残留微粒物的目标量PMd被设置成0.0克/升。换句话说,DPF 10应被完全再生。在除上述之外的条件下,如果基准捕获量PMα被设置成4.0克/升,那么残留微粒物的目标量PMd可被设置成2.0克/升,为基准捕获量PMα的一半。
如果残留微粒物的数量PMx未达到残留微粒物的目标量PMd,那么发动机控制器16重复从步骤S103开始向前的过程。这种情况下,在步骤S103中,根据残留微粒物的数量PMx,而不是DPF 10中的捕获微粒物的数量PMi,重新设置目标DPF入口温度Td。随后根据新设置的目标DPF入口温度Td,在步骤S104中执行升高排气温度的操作。
另外在步骤S105中,重新估计DPF 10的床温Tbed,从而重新估计的DPF 10的床温Tbed被用于重复步骤S106-S109的处理。
借助该过程,每次在DPF 10中捕获的燃烧微粒物的数量PMr达到燃烧微粒物的目标量ΔPM时,在不同的目标DPF入口温度Td下,执行DPF10的再生操作,并且不断执行该再生操作,直到残留微粒物的数量PMx达到残留微粒物的目标量PMd为止。
当在步骤S110中,残留微粒物的数量PMx达到残留微粒物的目标量PMd时,完成DPF 10的再生。这种情况下,在步骤S111中,发动机控制器16终止在步骤S104中开始的,升高排气温度的操作。在步骤S111的处理之后,发动机控制器16终止该例程。
应注意的是,如上所述,发动机控制器16在终止当前例程之后,立即开始执行下一例程。
通过按照上述方式,在柴油发动机20工作的时候,不断执行图2中所示的例程,每当DPF 10中的捕获微粒物的数量PMi达到基准捕获量PMα时,就执行DPF 10的再生操作。
根据如上所述的发明,DPF床温Tbed超过目标床温Tx的时间被累加为有效再生时间Te,并根据有效再生时间Te确定燃烧的微粒物的数量PMr。从而能够精确地知道由升高排气温度的操作燃烧的燃烧微粒物PMr的数量,和DPF 10中的残留微粒物的数量PMx。
参见图7A-7C,说明与DPF再生控制例程的执行相应的DPF入口温度,DPF床温Tbed和残留微粒物的数量PMx的变化。
每个图中的实线表示当执行上述DPF再生控制例程时的变化,而每个图中的虚线表示当目标DPF入口温度Td被设置成固定值时,执行DPF的再生的情况。
在时间t0,当开始DPF的再生时,在步骤S103中,目标DPF入口温度Td被设置成第一目标值Td1。如图7A中所示,第一目标值Td1是三个候选目标值Td1、Td2和Td3中的最低者,应用最低目标值Td1的原因在于当在步骤S102中,确定DPF 10的再生时,DPF 10中的捕获微粒物的数量PMi较大。
由于升高排气温度的燃油喷射控制的结果,在时间t1,DPF入口温度达到第一目标值Td1。控制器16随后控制燃油喷射,停止进一步升高排气的温度,同时继续捕获微粒物的燃烧。由于目标DPF入口温度Td被设置成最低的目标值Td1,因此虽然由于DPF 10中的捕获微粒物的燃烧热的缘故,DPF床温Tbed可能超过目标床温Tx,达到稍高于目标床温Tx的温度Tbed1,它也不会升高到远高于目标床温Tx。
在时间t2,当燃烧微粒物的数量PMr已达到燃烧微粒物的目标量ΔPM时,发动机控制器16把目标DPF入口温度Td升高到高于在先值Td1的第二目标值Td2。控制器16随后控制燃油喷射,以便升高排气的温度,直到DPF入口温度达到第二目标值Td2为止。在时间t2之后,由于残留微粒物的数量PMx已减小,因此残留微粒物的燃烧所产生的热量小于在时段t1-t2中产生的热量,从而尽管目标DPF入口温度Td2较高,DPF床温Tbed仍然保持在温度Tbed1。在达到目标DPF入口温度Td2之后,发动机控制器16控制燃油喷射,从而停止进一步升高排气的温度。
在时间t3,当燃烧微粒物的数量PMr再次达到燃烧微粒物的目标量ΔPM时,发动机控制器16随后把目标DPF入口温度Td升高到候选目标值Td1、Td2和Td3中最大的第三目标值Td3。
控制器16随后控制燃油喷射,以便升高排气的温度,直到DPF入口温度达到新的目标DPF入口温度Td3为止。由于从时间t2以来,残留微粒物的数量PMx进一步减小,因此虽然应用目标DPF入口温度Td的最高目标值Td3,DPF床温Tbed仍然停留在目标床温Tx附近。
在时间t3之后,残留微粒物进一步被燃烧,当残留微粒物的数量PMx最终变成0时(如图7C中所示),完成DPF 10的再生。
如果和本发明不同,在整个再生时期内,目标DPF入口温度Td被保存为固定值Td2,那么一旦捕获的微粒物开始燃烧,DPF 10的床温就急剧升高。即使在达到温度Tbed1之后,DPF 10的床温仍然继续升高,如图7B中所示,最后达到远远高于目标床温Tx的床温Tbed2。这么高的床温存在使DPF 10中包含的催化剂过早恶化的危险。
在达到温度Tbed2之后,由于通过燃烧,残留微粒物的数量PMx减少,因此DPF 10的床温降低。在时间t3之后,目标DPF入口温度Td的固定值Td2变得低于根据本发明设置的目标值Td3。由于在该阶段,残留微粒物的数量PMx已变小,因此燃烧残留微粒物产生的热量也少。在该阶段应用的固定目标DPF入口温度Td2使完成再生所需的时间长于本发明完成再生所需的时间。
根据上述说明可明白,通过随着残留微粒物的数量PMx的减小,逐渐升高目标DPF入口温度Td,能够防止DPF 10的床温过度升高,同时缩短再生周期。从而,本发明使再生操作所消耗的能量降至最低。
下面,参考图8-10,说明本发明的第二实施例。
本实施例的硬件组成和第一实施例相同。根据本实施例的发动机控制器16也执行图2中的例程。但是,在本实施例中,图2中的步骤S106的处理内容不同于第一实施例。
在第一实施例的步骤S106中,通过执行图6的子例程,有效再生时间Te被计算成DPF 10的床温Tbed超过目标床温Tx的时间的累积值。
如上所述,目标床温Tx是微粒物被可靠燃烧的温度,但是即使当DPF10的床温Tbed未达到目标床温Tx,只要床温Tbed超过允许微粒物燃烧的温度,那么一部分微粒物可被燃烧。从而在本实施例中,考虑到在该温度区中燃烧的微粒物的数量,计算残留微粒物的数量。
参见图8,在达到目标床温Tx的过程中,DPF 10的床温Tbed经过连续的温度Ta、Tb、Tc、Td...。这里,温度Ta表示允许DPF 10中微粒物的燃烧的最低温度。在该温度升高过程中,按照下述方式表述时间。即,从温度Ta升高到Tb的时间被表述成ta1,从温度Tb升高到Tc的时间被表述成tb1,从温度Tc升高到Td的时间被表述成tc1。
床温Tbed落入的区域也用诸如tc2、tb2和ta2之类的时段表示。从而根据温度区和温度区的持续时间,能够明白床温Tbed的变化,根据下述等式(4),累加计算有效再生时间Te,以便被用作有效再生时间Te(通过把温度区的持续时间乘以图6中所示的、和该温度区对应的加权系数K获得的值)。
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的温度区的加权系数K,
Kb=从温度Tb到Tc的温度区的加权系数K,
Kc=从温度Tc到Td的温度区的加权系数K,
Kd=从温度Td到Tx的温度区的加权系数K,
n=从1开始的整数
参见图9,加权系数K表示在某一温度区中,单位时间的燃烧微粒物的数量,最大值为1.0。当床温Tbed升高,和捕获的微粒物的数量PMi增大时,加权系数K取较大的值。在床温Tbed等于或大于目标床温Tx的区域中,加权系数K达到1.0。
为了便于上述计算,图9中所示的加权系数K的特征图预先被保存在发动机控制器16的ROM中。
在图2的例程中的步骤S106中,代替第一实施例的图6中的子例程,发动机控制器16执行图10中所示的子例程。
首先,在步骤S301中,发动机控制器16确定当前的温度区,并测量从当前温度区开始以来过去的时间。换句话说,发动机控制器16测量图8中的时段ta1、tb1、tc1,...,tx1。
在接下来的步骤S302中,发动机控制器16通过根据DPF 10的床温Tbed和捕获微粒物的数量PMi,查阅对应于图9的图,确定适合于当前温度区的加权系数K。换句话说,发动机控制器16确定等式(4)中的Ka、Kb、Kc、Kd...。
在接下来的步骤S303中,发动机控制器16通过执行等式(4)的计算,计算有效再生时间Te。
在步骤S303的处理之后,发动机控制器16结束该子例程,从而结束图2中的步骤S106的处理。
总之,本实施例与第一实施例的不同之处在于代替等式(2),发动机控制器16利用上面的等式(4)计算有效再生时间Te。换句话说,即使DPF 10的床温Tbed等于或低于目标床温Tx,只要床温Tbed超过允许微粒物燃烧的最低温度Ta,在基于与对应温度区对应的加权系数K的有效再生时间Te的计算中,使用该相应温度区的持续时间。
通过根据按照这种方式计算的有效再生时间Te,计算在等于或小于目标床温Tx的温度区中,燃烧微粒物的数量PMi,随后计算残留微粒物的数量PMx,能够以较高的精度知道在DPF 10的再生操作中,残留微粒物的数量PMx的变化。
Tokugan 2003-325040(在日本的申请日为2003年9月17日)和Tokugan 2003-359635(在日本的申请日为2003年10月20日)的内容作为参考包含于此。
虽然上面参考本发明的一些实施例说明了本发明,不过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。
其中要求独占性或独占权的本发明的实施例被定义成如下所述。

Claims (6)

1.一种柴油机微粒滤清器(10)的再生设备,所述柴油机微粒滤清器(10)捕获包含在柴油发动机(20)的排气中的微粒物,所述设备包括:
升高排气的温度,以便燃烧在滤清器(10)中捕获的微粒物的机构(23),所述机构(23)被配置成当在滤清器(10)中捕获的微粒物的数量减少时,把排气的温度升到更高的温度;
检测在滤清器(10)中捕获的微粒物的数量的传感器(12);
检测滤清器(10)的温度的传感器(13);以及
可编程控制器(16),其被编程为:
设置目标排气温度,以致当在滤清器(10)中捕获的微粒物的数量减少时,目标排气温度被升高(S103);
控制所述机构(23)把排气温度升高到目标排气温度(S104);
判断滤清器(10)的温度是否超过允许微粒物燃烧的温度,所述允许微粒物燃烧的温度低于目标温度(S301),并通过将滤清器(10)的温度超过允许微粒物燃烧的温度的时间乘以预定系数来计算有效再生时间(S303);以及
基于所述有效再生时间,估计滤清器(10)中燃烧微粒物的数量(S107)。
2.按照权利要求1所述的再生设备,其中该控制器(16)还被编程为在滤清器(10)的再生过程中,按照步进方式升高目标排气温度三次以上(S103)。
3.按照权利要求1所述的再生设备,其中该控制器(16)还被编程为根据滤清器(10)的温度,确定所述预定系数。
4.按照权利要求1所述的再生设备,其中该控制器(16)还被编程为根据在滤清器(10)中捕获的微粒物的数量,确定所述预定系数。
5.按照权利要求1-4任一所述的再生设备,其中柴油发动机(20)还包括燃烧室(20A),所述机构(23)包括把燃油喷入燃烧室(20A)、并根据来自该控制器(16)的信号改变燃油喷射量和燃油喷射正时的喷油器(23)。
6.一种柴油机微粒滤清器(10)的再生方法,所述柴油机微粒滤清器(10)捕获包含在柴油发动机(20)的排气中的微粒物,所述柴油发动机(20)包括升高排气的温度以便燃烧在滤清器(10)中捕获的微粒物的机构(23),所述机构(23)被配置成当在滤清器(10)中捕获的微粒物的数量减少时,把排气的温度升到更高的温度,所述方法包括:
检测在滤清器(10)中捕获的微粒物的数量;
检测滤清器(10)的温度;
设置目标排气温度,以致当在滤清器(10)中捕获的微粒物的数量减少时,目标排气温度被升高(S103);
控制所述机构(23)把排气温度升高到目标排气温度(S104);
判断滤清器(10)的温度是否超过允许微粒物燃烧的温度,所述允许微粒物燃烧的温度低于目标温度(S301),并通过将滤清器(10)的温度超过允许微粒物燃烧的温度的时间乘以预定系数来计算有效再生时间(S303);以及
基于所述有效再生时间,估计滤清器(10)中燃烧微粒物的数量(S107)。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050155345A1 (en) * 2002-03-29 2005-07-21 Tokyo Electron Limited Device and method for purifying exhaust gas from industrial vehicle engine
JP3750664B2 (ja) * 2003-03-07 2006-03-01 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
EP1544432B1 (en) * 2003-12-15 2008-07-09 Nissan Motor Co., Ltd. Regeneration control of diesel particulate filter
JP4075795B2 (ja) * 2003-12-19 2008-04-16 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの排気後処理装置
JP4161930B2 (ja) * 2004-04-06 2008-10-08 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
JP4507737B2 (ja) * 2004-07-23 2010-07-21 日産自動車株式会社 排気ガス浄化装置
US20070144245A1 (en) * 2005-11-14 2007-06-28 Ngk Insulators, Ltd. PM generating apparatus
JP2007162556A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンのegr方法及びegr装置
US20080104948A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 David Joseph Kapparos Method of regenerating a particulate filter
US7543446B2 (en) * 2006-12-20 2009-06-09 Cummins, Inc. System for controlling regeneration of exhaust gas aftertreatment components
US8104270B2 (en) * 2007-05-15 2012-01-31 GL Global Technology Operations LLC Electrically heated particulate filter preparation methods and systems
JP4325704B2 (ja) * 2007-06-06 2009-09-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
FR2919667A3 (fr) * 2007-08-03 2009-02-06 Renault Sas Systeme et procede de diagnostic de changement de filtre a particules
ES2541499T3 (es) * 2007-08-20 2015-07-21 Parker-Hannifin Corporation Sistema de dosificación diésel para la regeneración del filtrado activo de partículas diésel
US7987662B2 (en) * 2007-10-31 2011-08-02 Ford Global Technologies, Llc Composition and method for controlling excessive exhaust gas temperatures
DE102008000691A1 (de) * 2008-03-14 2009-09-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Zuluftsystems einer Brennkraftmaschine
US8316635B2 (en) * 2008-06-13 2012-11-27 Cummins Filtration Ip, Inc. Methods of increasing accuracy of soot load estimates
CN101328844B (zh) * 2008-08-01 2010-06-16 华夏龙晖(北京)汽车电子科技有限公司 一种汽油发动机催化剂过热保护方法
US8584445B2 (en) * 2009-02-04 2013-11-19 GM Global Technology Operations LLC Method and system for controlling an electrically heated particulate filter
US8950177B2 (en) * 2009-06-17 2015-02-10 GM Global Technology Operations LLC Detecting particulate matter load density within a particulate filter
US8341945B2 (en) * 2009-07-01 2013-01-01 GM Global Technology Operations LLC Electrically heated particulate filter
US8443590B2 (en) * 2009-07-02 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Reduced volume electrically heated particulate filter
US8479496B2 (en) * 2009-07-02 2013-07-09 GM Global Technology Operations LLC Selective catalytic reduction system using electrically heated catalyst
US8475574B2 (en) * 2009-08-05 2013-07-02 GM Global Technology Operations LLC Electric heater and control system and method for electrically heated particulate filters
US8511069B2 (en) * 2009-08-12 2013-08-20 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for layered regeneration of a particulate matter filter
US9103253B2 (en) * 2009-12-16 2015-08-11 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Thermal enhancer and hydrocarbon doser
JP5387591B2 (ja) 2011-01-25 2014-01-15 株式会社デンソー 検出装置
DE102013201947B4 (de) * 2012-02-29 2023-01-12 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und Vorrichtung zur Innenraumaufwärmung in einem Kraftfahrzeug
US9046021B2 (en) 2013-06-05 2015-06-02 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust treatment regeneration control system
JP6650675B2 (ja) * 2014-02-26 2020-02-19 エフピーティー インダストリアル エス ピー エー 内燃機関の排気ガス後処理システムの管路内の未燃焼炭化水素の蓄積を防ぐシステム
US10738676B2 (en) 2018-10-23 2020-08-11 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Thermal regenerator for exhaust system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5711149A (en) * 1995-05-18 1998-01-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for purifying the exhaust gas of a diesel engine
US5716586A (en) * 1993-06-03 1998-02-10 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Exhaust gas purifier
US20020112472A1 (en) * 2001-02-21 2002-08-22 Yoshihisa Tashiro Diesel particulate filter unit and regeneration control method of the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0158887B1 (en) * 1984-03-31 1990-11-22 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Diesel particulate oxidizer regeneration system
US5195316A (en) * 1989-12-27 1993-03-23 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying device for an internal combustion engine
JP3055272B2 (ja) 1991-08-19 2000-06-26 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関の排気浄化装置
JP3558022B2 (ja) * 2000-01-11 2004-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6598387B2 (en) * 2000-12-21 2003-07-29 Ford Global Technologies, Llc Reduction of exhaust smoke emissions following extended diesel engine idling
DE10100418A1 (de) * 2001-01-08 2002-07-11 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems
DE10108720A1 (de) * 2001-02-23 2002-09-05 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE60226204T2 (de) * 2001-09-07 2009-05-14 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Vorrichtung zur Steuerung der Abgasabgabe eines Motors
US6823663B2 (en) * 2002-11-21 2004-11-30 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
JP2005090359A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Nissan Motor Co Ltd Dpfの再生制御装置
EP1517012B1 (en) * 2003-09-19 2007-01-10 Nissan Motor Co., Ltd. Filter regeneration control
JP4103753B2 (ja) * 2003-09-19 2008-06-18 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5716586A (en) * 1993-06-03 1998-02-10 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Exhaust gas purifier
US5711149A (en) * 1995-05-18 1998-01-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for purifying the exhaust gas of a diesel engine
US20020112472A1 (en) * 2001-02-21 2002-08-22 Yoshihisa Tashiro Diesel particulate filter unit and regeneration control method of the same

Also Published As

Publication number Publication date
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US6973778B2 (en) 2005-12-13
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EP1517028A2 (en) 2005-03-23
EP1517028A3 (en) 2009-05-13
DE602004032094D1 (de) 2011-05-19

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