Устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания и устройство управления для двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Осажденное количество внутристенных твердых частиц в сажевом фильтре оценивается с высокой степенью точности. Модуль получения получает в качестве корреляции между опорным значением осажденного количества внутристенных твердых частиц и кислородной накопительной способностью катализатора изменение во времени кислородной накопительной способности катализатора согласно изменению осажденного количества твердых частиц в фильтре в период времени от момента времени, в который осажденное количество твердых частиц в фильтре равно по существу нулю, до момента времени, в который кислородная накопительная способность катализатора, которая становится большей согласно увеличению осажденного количества твердых частиц в фильтре, достигает максимального значения. Модуль оценки осажденного количества внутристенных твердых частиц оценивает текущее осажденное количество внутристенных твердых частиц на основе текущей кислородной накопительной способности катализатора и корреляции, полученной модулем получения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания и к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

Сажевый фильтр (далее также иногда называемый просто "фильтром"), имеющий функцию улавливания твердых частиц (в дальнейшем в этом документе, иногда называемых "PM") в выхлопных газах, может размещаться в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания. Помимо этого, в устройстве очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, содержащем такой фильтр, известна технология, в которой количество осаждаемых PM в фильтре оценивается на основе разности давлений выхлопных газов до и после фильтра или разности между давлением выхлопных газов на стороне выше по потоку от фильтра и атмосферным давлением (см., например, публикацию выложенной заявки на патент Японии №2010-13974). Кроме того, такой фильтр может задаваться с возможностью выступать в качестве подложки для катализатора, имеющего окислительную способность и кислородную накопительную способность (см., например, публикацию выложенной заявки на патент Японии № 2010-13974). В случаях, если катализатор, имеющий окислительную способность, имеет подложку в виде фильтра, PM, осаждаемые на фильтре, могут удаляться посредством окисления осаждаемых PM с помощью катализатора.

Сущность изобретения

В фильтре, размещаемом в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, количество осаждаемых PM постепенно увеличивается по мере того, как улавливаемые PM осаждаются. С другой стороны, в случаях, если фильтр выступает в качестве подложки для катализатора, имеющего окислительную способность, когда возникает ситуация, в которой воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в фильтр, представляет собой бедное воздушно-топливное соотношение (т.е. воздушно-топливное соотношение, большее стехиометрического воздушно-топливного соотношения), и температура фильтра становится температурой, при которой PM могут окисляться (в дальнейшем в этом документе, также иногда называемой "температурой окисления PM"), PM, осаждаемые на фильтре, окисляются. Помимо этого, когда определенное количество PM осаждается на фильтре, и температура фильтра представляет собой температуру окисления PM, в случаях, если большой объем кислорода подается в фильтр посредством выполнения управления, к примеру, так называемого управления в режиме отсечки топлива, при котором впрыск топлива в двигатель внутреннего сгорания прекращается, существует опасность того, что температура фильтра будет повышаться в чрезмерной степени вследствие быстрого протекания окисления PM.

Здесь, в фильтре, PM осаждаются во внутренней части разделительной стенки (т.е. в порах, сформированных в разделительной стенке) фильтра и на поверхности разделительной стенки. В дальнейшем в этом документе, PM, осаждаемые во внутренней части разделительной стенки фильтра, упоминаются как "внутристенные PM", и PM, осаждаемые на поверхности разделительной стенки фильтра, упоминаются как "поверхностные PM". Затем автор настоящего изобретения впервые обнаруживает, что чрезмерный рост температуры фильтра имеет тенденцию возникать в результате окисления внутристенных PM, а не окисления поверхностных PM. Другими словами, даже если общее количество осаждения PM в фильтре является идентичным, упрощается чрезмерный рост температуры фильтра, получающийся в результате окисления PM, когда доля осажденного количества внутристенных PM является высокой, чем тогда, когда она является низкой. Это предположительно получается в результате того, что внутристенные PM имеют большую площадь контакта с катализатором, поддерживаемым фильтром, чем поверхностные PM, и в силу этого окисление внутристенных PM должно проще стимулироваться, чем окисление поверхностных PM. С учетом таких новых сведений, в случаях, если возникновение чрезмерного роста температуры фильтра имеет намерение подавляться надлежащим образом, требуется оценивать осажденное количество внутристенных PM в фильтре с высокой степенью точности.

Настоящее изобретение осуществлено с учетом проблем, как указано выше, и имеет в качестве своей цели оценку осажденного количества внутристенных PM в фильтре с высокой степенью точности.

В настоящем изобретении, осажденное количество внутристенных PM в фильтре оценивается посредством использования корреляции между осажденным количеством внутристенных PM и кислородной накопительной способностью катализатора, поддерживаемого фильтром.

Более конкретно, устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению включает в себя: сажевый фильтр, размещаемый в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и выполненный с возможностью выступать в качестве подложки для катализатора, имеющего окислительную способность и кислородную накопительную способность; модуль оценки кислородной накопительной способности, выполненный с возможностью оценивать кислородную накопительную способность катализатора; модуль получения, выполненный с возможностью получать, в качестве корреляции между опорным значением осажденного количества внутристенных PM, которое представляет собой осажденное количество твердых частиц во внутренней части разделительной стенки сажевого фильтра, и кислородной накопительной способностью катализатора, изменение во времени кислородной накопительной способности катализатора, оцененной модулем оценки кислородной накопительной способности согласно изменению осажденного количества PM в фильтре, которое представляет собой осажденное количество твердых частиц в сажевом фильтре в период времени от момента времени, в который осажденное количество PM в фильтре равно по существу нулю, до момента времени, в который кислородная накопительная способность катализатора, которая становится большей согласно увеличению осажденного количества PM в фильтре, достигает максимального значения; и модуль оценки осажденного количества внутристенных PM, выполненный с возможностью оценивать текущее значение осажденного количества внутристенных PM на основе текущего значения кислородной накопительной способности катализатора, оцененной модулем оценки кислородной накопительной способности, и корреляции, после того, как корреляция получается модулем получения.

Здесь, в случаях, если PM осаждаются в фильтре, существует такая тенденция, что PM сначала осаждаются главным образом во внутренней части разделительной стенки и после этого осаждаются на поверхности разделительной стенки. С другой стороны, автор настоящего изобретения впервые обнаруживает, что в фильтре, выполненном с возможностью выступать в качестве подложки для катализатора, имеющего окислительную способность, в случаях, если PM окисляются в состоянии, в котором внутристенные PM и поверхностные PM осаждаются, существует такая тенденция, что сначала главным образом окисляются внутристенные PM, а затем окисляются поверхностные PM. Это предположительно получается в результате того, что внутристенные PM имеют большую площадь контакта с катализатором, поддерживаемым фильтром, чем поверхностные PM, и в силу этого окисление внутристенных PM проще стимулируется, чем окисление поверхностных PM, как упомянуто выше. Кроме того, автор настоящего изобретения также впервые обнаруживает, что после того, как PM, осаждаемые в фильтре окисляются в некоторой степени, в случаях, если PM начинают осаждаться снова в состоянии, в котором в фильтре, внутристенные PM остаются, и поверхностные PM осаждаются без существенного окисления, PM имеют тенденцию осаждаться в качестве поверхностных PM. Это, как предполагается, происходит вследствие того факта, что в состоянии, в котором поверхностные PM осаждаются в фильтре, PM с трудом могут входить во внутреннюю часть разделительной стенки.

Помимо этого, известна технология, в которой осажденное количество PM в фильтре оценивается посредством интегрирования количества улавливаемых PM и количества окисленных PM в фильтре. Тем не менее, с учетом того, как внутристенные PM и поверхностные PM осаждаются, и того, как они окисляются, корреляция между осажденным количеством PM в фильтре и осажденным количеством внутристенных PM не всегда обязательно имеет однозначную взаимосвязь. По этой причине, затруднительно всегда оценивать осажденное количество внутристенных PM с высокой степенью точности на основе осажденного количества PM в фильтре.

Соответственно, автор настоящего изобретения акцентирует внимание на корреляции между кислородной накопительной способностью катализатора, поддерживаемого фильтром, и осажденным количеством внутристенных PM и осажденным количеством поверхностных PM. В частности, автор настоящего изобретения впервые обнаруживает, что чем больше осажденное количество внутристенных PM, тем большей имеет тенденцию становиться кислородная накопительная способность катализатора, но с другой стороны, даже если осажденное количество поверхностных PM изменяется, кислородная накопительная способность катализатора имеет тенденцию не изменяться. Это, как предполагается, происходит вследствие того факта, что по мере того, как осажденное количество внутристенных PM увеличивается, проток выхлопных газов во внутренней части разделительной стенки фильтра будет изменяться, за счет этого диспергируя проток выхлопных газов, в результате чего область катализатора в контакте с выхлопными газами во внутренней части разделительной стенки становится большей, за счет этого увеличивая объем кислорода, накапливаемого в катализаторе. Помимо этого, это также, как предполагается, происходит вследствие того факта, что даже если осажденное количество поверхностных PM изменяется, проток выхлопных газов во внутренней части разделительной стенки фильтра не изменяется, и в силу этого область катализатора в контакте с выхлопными газами во внутренней части разделительной стенки также не изменяется, и объем кислорода, накапливаемого в катализаторе, не изменяется.

На основе вышеуказанных сведений в настоящем изобретении, модуль получения получает, в качестве корреляции между опорным значением осажденного количества внутристенных PM и кислородной накопительной способностью катализатора, изменение во времени кислородной накопительной способности катализатора, оцененной модулем оценки кислородной накопительной способности согласно изменению осажденного количества PM в фильтре в период времени от момента времени, в который осажденное количество PM в фильтре равно по существу нулю, до момента времени, в который кислородная накопительная способность катализатора, которая становится большей согласно увеличению осажденного количества PM в фильтре, достигает максимального значения. Здесь, в случае если PM осаждаются в фильтре из состояния, в котором осажденное количество PM в фильтре равно нулю, сначала осаждаются внутристенные PM, как упомянуто выше. Помимо этого, по мере того, как осажденное количество внутристенных PM увеличивается, кислородная накопительная способность катализатора становится, соответственно, большей. После этого, когда осажденное количество внутристенных PM достигает верхнего предельного значения, кислородная накопительная способность катализатора будет достигать максимального значения. Соответственно, изменение во времени осажденного количества PM в фильтре в период времени от момента времени, в который осажденное количество PM в фильтре равно по существу нулю, до момента времени, в который кислородная накопительная способность катализатора достигает максимального значения, соответствует изменению во времени осажденного количества внутристенных PM. Кроме того, осажденное количество PM в фильтре в этот период времени может оцениваться посредством традиционной технологии, например, технологии интегрирования количества улавливаемых PM и количества окисленных PM в фильтре и т.д. Соответственно, в настоящем изобретении, изменение во времени осажденного количества PM в фильтре в этот период времени выясняется в качестве изменения во времени опорного значения осажденного количества внутристенных PM, и модуль получения получает корреляцию между опорным значением осажденного количества внутристенных PM и кислородной накопительной способностью катализатора.

Далее, после того, как корреляция между опорным значением осажденного количества внутристенных PM и кислородной накопительной способностью катализатора получается модулем получения, модуль оценки осажденного количества внутристенных PM оценивает текущее осажденное количество внутристенных PM на основе текущей кислородной накопительной способности катализатора, оцененной модулем оценки кислородной накопительной способности, и такой полученной корреляции. После того, как кислородная накопительная способность катализатора однократно достигает максимального значения, т.е. после того, как осажденное количество внутристенных PM однократно достигает верхнего предельного значения, если осажденное количество внутристенных PM снижается вследствие окисления внутристенных PM, кислородная накопительная способность катализатора также будет становиться меньшей согласно величине уменьшения осажденного количества внутристенных PM. С другой стороны, даже если осажденное количество поверхностных PM изменяется, кислородная накопительная способность катализатора не изменяется. По этой причине, текущее осажденное количество внутристенных PM, соответствующее текущей кислородной накопительной способности катализатора, может оцениваться из корреляции между осажденным количеством внутристенных PM и кислородной накопительной способностью катализатора, полученной модулем получения.

Как описано выше, согласно настоящему изобретению, осажденное количество внутристенных PM может оцениваться с высокой степенью точности посредством оценки осажденного количества внутристенных PM на основе кислородной накопительной способности катализатора, на которую не влияет осажденное количество поверхностных PM.

Здесь, в случаях, если воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в фильтр, задается так, что оно изменяется, воздушно-топливное соотношение выхлопных газов на стороне ниже по потоку от фильтра, соответственно, изменяется, но таким способом, при котором на воздушно-топливное соотношение выхлопных газов на стороне ниже по потоку в это время влияет максимальный накопленный объем кислорода катализатора, поддерживаемого фильтром (т.е. максимальный объем кислорода, в котором кислород может накапливаться в катализаторе). Соответственно, устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению дополнительно может содержать модуль определения воздушно-топливного соотношения, выполненный с возможностью определять воздушно-топливное соотношение выхлопных газов на стороне ниже по потоку от фильтра, и модуль управления воздушно-топливным соотношением, выполненный с возможностью изменять воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в фильтр. Затем модуль оценки кислородной накопительной способности может вычислять, в качестве кислородной накопительной способности катализатора, максимальный накопленный объем кислорода катализатора на основе изменения воздушно-топливного соотношения выхлопных газов, полученного модулем определения воздушно-топливного соотношения в то время, когда воздушно-топливное соотношение выхлопных газов изменяется модулем управления воздушно-топливным соотношением.

Кроме того, также известна технология оценки осажденного количества PM в фильтре на основе дифференциального давления в фильтре, которое представляет собой разность между давлением выхлопных газов на стороне выше по потоку от фильтра и заданным опорным давлением (например, давлением выхлопных газов на стороне ниже по потоку от фильтра или атмосферным давлением). Тем не менее, величина изменения дифференциального давления в фильтре отличается между случаем, в котором осажденное количество внутристенных PM изменяется, и случаем, в котором осажденное количество поверхностных PM изменяется, даже если их величины изменения являются идентичными. По этой причине, корреляция между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре не всегда обязательно имеет однозначную взаимосвязь, и в силу этого затруднительно оценивать осажденное количество PM в фильтре с высокой степенью точности только на основе дифференциального давления в фильтре.

Соответственно, устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению дополнительно может содержать: модуль определения дифференциального давления, выполненный с возможностью определять дифференциальное давление в фильтре; и модуль оценки осажденного количества PM в фильтре, выполненный с возможностью оценивать текущее значение осажденного количества PM в фильтре на основе текущего значения осажденного количества внутристенных PM, оцененного модулем оценки осажденного количества внутристенных PM, и текущего значения дифференциального давления в фильтре, определенного модулем определения дифференциального давления, после момента времени, в который кислородная накопительная способность катализатора однократно достигает максимального значения. В это время, модуль оценки осажденного количества PM в фильтре может оценивать текущее значение осажденного количества PM в фильтре на основе текущего значения осажденного количества внутристенных PM, текущего значения дифференциального давления в фильтре и корреляции между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре, представленной посредством следующего выражения 1.

dPf=c1 × Qfpm+(dP0+dPin) … Выражение 1

где:

dPf - дифференциальное давление в фильтре,

c1 - темп увеличения дифференциального давления в фильтре при условии, что только поверхностные PM осаждаются,

Qfpm - осажденное количество PM в фильтре,

dP0 - дифференциальное давление в фильтре в то время, когда осажденное количество PM в фильтре равно нулю, и

dPin - величина увеличения дифференциального давления в фильтре, соответствующая осажденному количеству внутристенных PM, оцененному модулем оценки осажденного количества внутристенных PM.

Здесь, корреляция между осажденным количеством внутристенных PM и дифференциальным давлением в фильтре может получаться на основе экспериментов и т.д. По этой причине, когда осажденное количество внутристенных PM оценивается модулем оценки осажденного количества внутристенных PM, величина dPin увеличения дифференциального давления в фильтре, соответствующая осажденному количеству внутристенных PM (т.е. величина увеличения относительно дифференциального давления dP0 в фильтре в то время, когда осажденное количество PM в фильтре равно нулю), может получаться.

Дополнительно, осажденное количество поверхностных PM и дифференциальное давление в фильтре находятся в пропорциональной взаимосвязи друг с другом, и темп c1 увеличения дифференциального давления в фильтре при условии, что только поверхностные PM осаждаются (т.е. единичная величина увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества поверхностных PM), может получаться на основе экспериментов и т.д. Затем, как упомянуто выше, существует такая тенденция, что после момента времени, в который максимальный накопленный объем кислорода катализатора однократно достигает максимального значения (т.е. момента времени, в который внутристенные PM однократно достигают верхнего предельного значения), увеличение осажденного количества PM в фильтре получается в результате осаждения поверхностных PM независимо от присутствия или отсутствия окисления внутристенных PM. Соответственно, после момента времени, в который максимальный накопленный объем кислорода катализатора однократно достигает максимального значения, темп c1 увеличения дифференциального давления в фильтре при условии, что только осажденное количество поверхностных PM увеличено, соответствует единичной величине увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества PM в фильтре.

Когда вышеуказанные моменты учитываются, корреляция между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре после момента времени, в который максимальный накопленный объем кислорода катализатора однократно достигает максимального значения, может представляться посредством вышеуказанного выражения 1. По этой причине, осажденное количество PM в фильтре может оцениваться с высокой степенью точности посредством оценки осажденного количества PM в фильтре на основе корреляции между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре, представленной посредством вышеуказанного выражения 1.

Помимо этого, в двигателе внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению, верхнее предельное значение температуры фильтра, при котором может выполняться управление в режиме отсечки топлива, может задаваться на основе осажденного количества внутристенных PM и осажденного количества PM в фильтре.

Более конкретно, устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего устройство очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, может содержать: модуль выполнения отсечки топлива, выполненный с возможностью выполнять управление в режиме отсечки топлива, которое прекращает впрыск топлива во время операции замедления в двигателе внутреннего сгорания; и модуль задания, выполненный с возможностью задавать верхнее предельное значение температуры сажевого фильтра, при котором управление в режиме отсечки топлива модулем выполнения отсечки топлива может выполняться, на основе осажденного количества внутристенных PM, оцененного модулем оценки осажденного количества внутристенных PM, и осажденного количества PM в фильтре, оцененного модулем оценки осажденного количества PM в фильтре.

Как описано выше, чрезмерный рост температуры фильтра имеет тенденцию возникать в результате окисления внутристенных PM, а не окисления поверхностных PM. По этой причине, посредством задания верхнего предельного значения температуры фильтра, при котором управление в режиме отсечки топлива может выполняться на основе не только осажденного количества PM в фильтре, но также и осажденного количества внутристенных PM, чрезмерный рост температуры фильтра, сопровождающий выполнение управления в режиме отсечки топлива, может подавляться более подходящим способом.

Согласно настоящему изобретению, осажденное количество внутристенных PM в фильтре может оцениваться с высокой степенью точности.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является видом, иллюстрирующим схематичную конструкцию системы впуска воздуха и системы выпуска выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 является видом, иллюстрирующим изменения во времени целевого воздушно-топливного соотношения и воздушно-топливного соотношения выхлопных газов на стороне ниже по потоку от трехкомпонентного катализатора.

Фиг. 3 является блок-схемой, иллюстрирующей функцию первого модуля вычисления осажденного количества PM.

Фиг. 4 является видом для пояснения изменения во времени дифференциального давления в фильтре согласно изменению осажденного количества PM в фильтре.

Фиг. 5 является видом для пояснения изменения во времени максимального накопленного объема кислорода согласно изменению осажденного количества PM в фильтре.

Фиг. 6 является видом, иллюстрирующим проток выхлопных газов в то время, когда PM не осаждаются в фильтре.

Фиг. 7 является видом, иллюстрирующим проток выхлопных газов в то время, когда PM осаждаются во внутренней части разделительной стенки фильтра.

Фиг. 8 является видом, иллюстрирующим проток выхлопных газов в то время, когда PM осаждаются во внутренней части и поверхности разделительной стенки фильтра.

Фиг. 9 является блок-схемой, иллюстрирующей функцию второго модуля вычисления осажденного количества PM.

Фиг. 10 является видом для пояснения способа вычисления осажденного количества PM в фильтре во втором модуле вычисления осажденного количества PM.

Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций при оценке осажденного количества внутристенных PM и осажденного количества PM в фильтре.

Фиг. 12 является блок-схемой, иллюстрирующей функцию модуля задания верхней предельной температуры.

Фиг. 13 является видом, иллюстрирующим корреляции между осажденным количеством внутристенных PM, осажденным количеством PM в фильтре и верхней предельной температурой.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

В дальнейшем в этом документе описывается конкретный вариант осуществления настоящего изобретения на основе прилагаемых чертежей. Тем не менее, размеры, материалы, формы, относительные компоновки и т.д. составных частей, описанных в варианте осуществления, не имеют намерение каким-либо образом ограничивать объем настоящего изобретения, если конкретно не указано иное.

Вариант осуществления

Схематичная конструкция

Фиг. 1 является видом, иллюстрирующим схематичную конструкцию системы впуска воздуха и системы выпуска выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, связанную с вариантом осуществления настоящего изобретения. Двигатель внутреннего сгорания, обозначаемый посредством 1, представляет собой бензиновый двигатель для приведения в движение транспортного средства. Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания, связанный с настоящим изобретением, не ограничен бензиновым двигателем и может представлять собой дизельный двигатель. На двигателе 1 внутреннего сгорания, монтируется клапан 6 впрыска топлива для каждого цилиндра. Каждый клапан 6 впрыска топлива может впрыскивать топливо во впускной порт или может непосредственно впрыскивать топливо в цилиндр. Помимо этого, впускной канал 2 и выхлопной канал 3 соединяются с двигателем 1 внутреннего сгорания. Во впускном канале 2, размещаются расходомер воздуха 4 и дроссельный клапан 5. Расходомер воздуха 4 определяет расход всасываемого воздуха (т.е. объем всасываемого воздуха, всасываемого в двигатель 1 внутреннего сгорания). Дроссельный клапан 5 регулирует объем всасываемого воздуха в двигателе 1 внутреннего сгорания посредством изменения площади поперечного сечения протока всасываемого воздуха.

Сажевый фильтр 7 (в дальнейшем в этом документе, называемый "фильтром") размещается в выхлопном канале 3. Фильтр 7 представляет собой фильтр с проточными стенками, который улавливает PM в выхлопных газах. Фильтр 7 имеет множество разделительных стенок и служит для того, чтобы улавливать PM в выхлопных газах, проходящих через мелкие поры, сформированные в разделительных стенках. Далее, в фильтре 7, PM, улавливаемые таким способом, постепенно осаждаются во внутренней части каждой разделительной стенки (т.е. в мелких порах, сформированных в каждой разделительной стенке) и на поверхности каждой разделительной стенки.

Помимо этого, трехкомпонентный катализатор 8 имеет подложку в виде фильтра 7. Трехкомпонентный катализатор 8 имеет окислительную способность и кислородную накопительную способность. Затем, трехкомпонентный катализатор 8 накапливает кислород посредством кислородной накопительной способности, когда воздушно-топливное соотношение входящих выхлопных газов представляет собой бедное воздушно-топливное соотношение, которое превышает стехиометрическое воздушно-топливное соотношение, тогда как трехкомпонентный катализатор 8 высвобождает кислород, когда воздушно-топливное соотношение входящих выхлопных газов представляет собой богатое воздушно-топливное соотношение, которое меньше стехиометрического воздушно-топливного соотношения. Здесь, следует отметить, что в этом варианте осуществления, трехкомпонентный катализатор 8 соответствует "катализатору" согласно настоящему изобретению. Тем не менее, катализатор согласно настоящему изобретению не ограничен трехкомпонентным катализатором, но вместо этого, также может использоваться другой катализатор, имеющий окислительную способность и кислородную накопительную способность.

Первый датчик 14 воздушно-топливного соотношения для определения воздушно-топливного соотношения выхлопных газов монтируется в выхлопном канале 3 на стороне выше по потоку от трехкомпонентного катализатора 8. Помимо этого, второй датчик 15 воздушно-топливного соотношения для определения воздушно-топливного соотношения выхлопных газов и температурного датчика 16 для определения температуры выхлопных газов монтируется в выхлопном канале 3 на стороне ниже по потоку от трехкомпонентного катализатора 8. Здесь, следует отметить, что каждый из первого датчика 14 воздушно-топливного соотношения и второго датчика 15 воздушно-топливного соотношения, например, также может представлять собой датчик концентрации кислорода на основе предельного тока или датчик концентрации кислорода (датчик O2) на основе электродвижущей силы (на основе концентрационных элементов). Кроме того, следует отметить, что в этом варианте осуществления, второй датчик 15 воздушно-топливного соотношения соответствует "модулю определения воздушно-топливного соотношения" согласно настоящему изобретению. Кроме того, в выхлопном канале 3, размещается датчик 13 дифференциального давления, который служит для того, чтобы определять дифференциальное давление в фильтре, которое представляет собой разность между давлением выхлопных газов на стороне выше по потоку от фильтра 7 и давлением выхлопных газов на стороне ниже по потоку от фильтра 7. Здесь, следует отметить, что в этом варианте осуществления, датчик 13 дифференциального давления соответствует "модулю определения дифференциального давления" согласно настоящему изобретению. Соответственно, в этом варианте осуществления, давление выхлопных газов на стороне ниже по потоку от фильтра 7 соответствует "заданному опорному давлению" согласно настоящему изобретению. Тем не менее, вместо датчика 13 дифференциального давления, может использоваться датчик для определения, в качестве дифференциального давления в фильтре, разности между давлением выхлопных газов на стороне выше по потоку от фильтра 7 и атмосферным давлением.

Затем электронный модуль 10 управления (ECU) предоставляется в сочетании с двигателем 1 внутреннего сгорания. ECU 10 управляет рабочим состоянием двигателя 1 внутреннего сгорания, устройства очистки выхлопных газов и т.д. Расходомер воздуха 4, первый датчик 14 воздушно-топливного соотношения, второй датчик 15 воздушно-топливного соотношения, температурный датчик 16 и датчик 13 дифференциального давления электрически соединяются с ECU 10. Дополнительно, датчик 11 позиции коленчатого вала и датчик 12 открытия акселератора электрически соединяются с ECU 10. Затем определенные значения отдельных датчиков вводятся в ECU 10.

ECU 10 извлекает частоту вращения двигателя для двигателя 1 внутреннего сгорания на основе определенного значения датчика 11 позиции коленчатого вала. Кроме того, ECU 10 извлекает нагрузку на двигатель для двигателя 1 внутреннего сгорания на основе определенного значения датчика 12 открытия акселератора. Здесь, следует отметить, что в этом варианте осуществления, воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в фильтр 7, может определяться посредством первого датчика 14 воздушно-топливного соотношения. Воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в фильтр 7, также может оцениваться на основе объема всасываемого воздуха, определенного посредством расходомера воздуха 4, и объема топлива, впрыскиваемого из каждого клапана 6 впрыска топлива. Помимо этого, ECU 10 извлекает температуру фильтра 7 и температуру трехкомпонентного катализатора 8 на основе температуры выхлопных газов, определенной посредством температурного датчика 16. Здесь, следует отметить, что фильтр 7 и трехкомпонентный катализатор 8 формируются как единое целое друг с другом, так что температура фильтра 7 и температура трехкомпонентного катализатора 8 равны друг другу. Кроме того, температура фильтра 7 и температура трехкомпонентного катализатора 8 могут оцениваться на основе рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания без использования температурного датчика 16. Кроме того, дроссельный клапан 5 и клапаны 6 впрыска топлива электрически соединяются с ECU 10. Затем эти устройства управляются посредством ECU 10. Например, ECU 10 выполняет управление в режиме отсечки топлива, которое прекращает впрыск топлива из каждого клапана 6 впрыска топлива во время операции замедления двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 10 достигает управления в режиме отсечки топлива посредством выполнения программы, сохраненной заранее в ECU 10. Здесь, следует отметить, что в этом варианте осуществления, ECU 10, выполняющий управление в режиме отсечки топлива, функционирует в качестве "модуля выполнения отсечки топлива" согласно настоящему изобретению.

Оценка кислородной накопительной способности катализатора

В этом варианте осуществления, ECU 10 вычисляет, в качестве кислородной накопительной способности трехкомпонентного катализатора 8, максимальный накопленный объем кислорода трехкомпонентного катализатора 8 (т.е. верхнее предельное значение объема кислорода, который может накапливаться в трехкомпонентном катализаторе 8) посредством использования так называемого Cmax-способа. Максимальный накопленный объем кислорода трехкомпонентного катализатора 8 находится в корреляции с периодом времени и воздушно-топливным соотношением выхлопных газов от момента времени, когда воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в трехкомпонентный катализатор 8, изменено с богатого воздушно-топливного соотношения на бедное воздушно-топливное соотношение, до момента времени, когда воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих из трехкомпонентного катализатора 8, изменяется на бедное воздушно-топливное соотношение. Аналогично, максимальный накопленный объем кислорода трехкомпонентного катализатора 8 также находится в корреляции с периодом времени и воздушно-топливным соотношением выхлопных газов от момента времени, когда воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в трехкомпонентный катализатор 8, изменено с бедного воздушно-топливного соотношения на богатое воздушно-топливное соотношение, до момента времени, когда воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих из трехкомпонентного катализатора 8, изменяется на богатое воздушно-топливное соотношение. Соответственно, максимальный накопленный объем кислорода трехкомпонентного катализатора 8 может вычисляться на основе этих периодов времени и воздушно-топливных соотношений.

Здесь, поясняется конкретный способ вычисления для максимального накопленного объема кислорода трехкомпонентного катализатора 8 на основе фиг. 2. Фиг. 2 является видом, иллюстрирующим изменения во времени целевого воздушно-топливного соотношения (сплошная линия) и воздушно-топливного соотношения (линия с попеременными длинным и коротким тире) на стороне ниже по потоку от трехкомпонентного катализатора 8 (т.е. на стороне ниже по потоку от фильтра 7). Целевое воздушно-топливное соотношение представляет собой целевое значение воздушно-топливного соотношения смеси в каждом цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания (т.е. воздушно-топливного соотношения выхлопных газов, протекающих в трехкомпонентный катализатор 8). Когда максимальный накопленный объем кислорода вычисляется согласно Cmax-способу, выполняется активное управление, которое заключается в том, чтобы заставлять целевое воздушно-топливное соотношение изменяться через стехиометрическое воздушно-топливное соотношение. Здесь, следует отметить, что в этом варианте осуществления, ECU 10 функционирует в качестве модуля управления воздушно-топливным соотношением согласно настоящему изобретению посредством выполнения активного управления. ECU 10 достигает активного управления посредством выполнения программы, сохраненной заранее в ECU 10.

Фиг. 2 иллюстрирует изменения во времени целевого воздушно-топливного соотношения и воздушно-топливного соотношения выхлопных газов на стороне ниже по потоку от трехкомпонентного катализатора 8, в то время, когда выполняется активное управление. При активном управлении, когда воздушно-топливное соотношение выхлопных газов на стороне ниже по потоку от трехкомпонентного катализатора 8, т.е. воздушно-топливное соотношение, определенное посредством второго датчика 15 воздушно-топливного соотношения, изменяется с богатого воздушно-топливного соотношения на бедное воздушно-топливное соотношение, целевое воздушно-топливное соотношение переключается на богатое воздушно-топливное соотношение, тогда как, когда воздушно-топливное соотношение, определенное посредством второго датчика 15 воздушно-топливного соотношения, изменяется с бедного воздушно-топливного соотношения на богатое воздушно-топливное соотношение, целевое воздушно-топливное соотношение переключается на бедное воздушно-топливное соотношение. ECU 10 регулирует объем топлива, впрыскиваемого из каждого клапана 6 впрыска топлива, таким образом, что фактическое воздушно-топливное соотношение в каждом цилиндре приближается к целевому воздушно-топливному соотношению.

Здесь, следует отметить, что когда второй датчик 15 воздушно-топливного соотношения представляет собой датчик концентрации кислорода (датчик O2) на основе электродвижущей силы (на основе концентрационных элементов), целевое воздушно-топливное соотношение переключается с бедного воздушно-топливного соотношения на богатое воздушно-топливное соотношение, сразу после того, как определенное воздушно-топливное соотношение изменяется с богатого воздушно-топливного соотношения на бедное воздушно-топливное соотношение. С другой стороны, в случаях, если второй датчик 15 воздушно-топливного соотношения представляет собой датчик концентрации кислорода на основе предельного тока, целевое воздушно-топливное соотношение может переключаться, когда определенное воздушно-топливное соотношение становится заданным бедным воздушно-топливным соотношением. Таким образом, даже если определенное воздушно-топливное соотношение становится бедным воздушно-топливным соотношением, целевое воздушно-топливное соотношение скоро не переключается на богатое воздушно-топливное соотношение, но целевое воздушно-топливное соотношение может переключаться после того, как определенное воздушно-топливное соотношение поддерживается в состоянии бедного воздушно-топливного соотношения в течение определенного времени. Это обусловлено тем, что даже в случаях, если кислород высвобождается из трехкомпонентного катализатора 8, воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих из трехкомпонентного катализатора 8, может сильно отклоняться от стехиометрического воздушно-топливного соотношения, и в силу этого в таком случае, воздушно-топливное соотношение не должно переключаться.

Затем на фиг. 2, площади диапазонов (заштрихованных диапазонов), окруженных посредством линии, указывающей целевое воздушно-топливное соотношение, и линии, указывающей воздушно-топливное соотношение на стороне ниже по потоку от трехкомпонентного катализатора 8, являются пропорциональными максимальному накопленному объему кислорода трехкомпонентного катализатора 8. Соответственно, если взаимосвязь между каждой областью и максимальным накопленным объемом кислорода получена заранее посредством экспериментов и т.п., можно получать максимальный накопленный объем кислорода на основе этой области. Здесь, следует отметить, что при вычислении максимального накопленного объема кислорода трехкомпонентного катализатора 8 посредством этого способа, максимальный накопленный объем кислорода может получаться на основе области A в то время, когда целевое воздушно-топливное соотношение представляет собой бедное воздушно-топливное соотношение, или максимальный накопленный объем кислорода также может получаться на основе области B в то время, когда целевое воздушно-топливное соотношение представляет собой богатое воздушно-топливное соотношение, или максимальный накопленный объем кислорода дополнительно может получаться на основе среднего значения между областью A в то время, когда целевое воздушно-топливное соотношение представляет собой бедное воздушно-топливное соотношение, и областью B в то время, когда целевое воздушно-топливное соотношение представляет собой богатое воздушно-топливное соотношение. Здесь, следует отметить, что далее, обработка выполнения активного управления и одновременно вычисления максимального накопленного объема кислорода трехкомпонентного катализатора 8, как упомянуто выше, также может называться "обработкой вычисления кислородной накопительной способности".

Здесь, следует отметить, что в этом варианте осуществления, ECU 10 функционирует в качестве "модуля оценки кислородной накопительной способности" согласно настоящему изобретению посредством получения максимального накопленного объема кислорода трехкомпонентного катализатора 8 согласно вышеуказанному способу. ECU 10 оценивает максимальный накопленный объем кислорода трехкомпонентного катализатора 8 посредством выполнения программы, сохраненной заранее в ECU 10. Кроме того, следует отметить, что в этом варианте осуществления, кислородная накопительная способность трехкомпонентного катализатора 8 получается посредством ECU 10, который вычисляет максимальный накопленный объем кислорода посредством использования Cmax-способа, как упомянуто выше, но в качестве означенной технологии получения, может приспосабливаться другая известная технология.

Первый модуль вычисления осажденного количества PM

Помимо этого, в этом варианте осуществления, ECU 10 имеет, в качестве функционального модуля, первый модуль вычисления осажденного количества PM, выполненный с возможностью вычислять осажденное количество PM в фильтре повторяющимся способом с заданным рабочим интервалом посредством интегрирования количества улавливаемых PM и количества окисленных PM в фильтре 7. Фиг. 3 является блок-схемой, иллюстрирующей функцию первого модуля вычисления осажденного количества PM в ECU 10. Первый модуль вычисления осажденного количества PM, обозначенный посредством 110 и проиллюстрированный на фиг. 3, достигается посредством выполнения заданной программы в ECU 10. Здесь, следует отметить, что в первом модуле 110 вычисления осажденного количества PM согласно этому варианту осуществления, осажденное количество PM в фильтре вычисляется, посредством такого допущения, что функция улавливания PM фильтра 7 находится в нормальном состоянии.

В фильтре 7, количество осаждаемых PM постепенно увеличивается по мере того, как улавливаемые PM осаждаются. С другой стороны, когда возникает ситуация, в которой воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в фильтр 7, представляет собой бедное воздушно-топливное соотношение, и в которой температура фильтра 7 становится температурой окисления PM, осаждаемые PM окисляются в фильтре 7, и как результат, количество осаждаемых PM снижается. Соответственно, в первом модуле 110 вычисления осажденного количества PM, текущее осажденное количество PM в фильтре вычисляется посредством интегрирования количества улавливаемых PM, которое представляет собой количество PM, улавливаемых посредством фильтра 7, и количества окисленных PM, которое представляет собой количество PM, окисленных в фильтре 7. В частности, первый модуль 110 вычисления осажденного количества PM имеет модуль 111 вычисления улавливаемого количества PM и модуль 112 вычисления окисленного количества PM. Модуль 111 вычисления улавливаемого количества PM вычисляет, в качестве количества улавливаемых PM, количество PM, улавливаемых посредством фильтра 7 в течение первого заданного периода времени согласно периоду работы (вычисления) осажденного количества PM в фильтре. Модуль 112 вычисления окисленного количества PM вычисляет, в качестве количества окисленных PM, количество PM, окисленных в фильтре 7 в течение первого заданного периода времени.

Количество PM, выпускаемых из двигателя 1 внутреннего сгорания в течение первого заданного периода времени (количество выпускаемых PM), вводится в модуль 111 вычисления улавливаемого количества PM. Количество выпускаемых PM может оцениваться на основе рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания. В модуле 111 вычисления улавливаемого количества PM, количество улавливаемых PM вычисляется посредством умножения заданной эффективности улавливания PM (т.е. отношения количества PM, улавливаемых посредством фильтра 7, относительно количества PM, протекающих в фильтр 7), на количество выпускаемых PM, введенных таким способом. Здесь, следует отметить, что заданная эффективность улавливания PM может представлять собой значение, которое задается на основе расхода выхлопных газов.

С другой стороны, температура фильтра 7 (температура фильтра) и воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в фильтр 7 (втекающее A/F), вводятся в модуль 112 вычисления окисленного количества PM. Дополнительно, осажденное количество PM в фильтре, вычисленное в последнем вычислении (последнее значение осажденного количества), вводится в модуль 112 вычисления окисленного количества PM. Затем в модуле 112 вычисления окисленного количества PM, количество окисленных PM вычисляется на основе температуры фильтра, втекающего A/F и последнего значения осажденного количества, введенных таким способом.

Затем, в первом модуле 110 вычисления осажденного количества PM, настоящее осажденное количество PM в фильтре (текущее осажденное количество PM в фильтре) вычисляется посредством суммирования количества улавливаемых PM, которое представляет собой величину увеличения, с последним значением осажденного количества и одновременно посредством вычитания количества окисленных PM, которое представляет собой величину уменьшения, из последнего значения осажденного количества. Здесь, следует отметить, что настоящее осажденное количество PM в фильтре, вычисленное таким способом, используется в качестве последнего значения осажденного количества в случае следующего вычисления.

Оценка осажденного количества внутристенных PM

Как описано выше, в этом варианте осуществления, управление в режиме отсечки топлива выполняется во время операции замедления двигателя 1 внутреннего сгорания. Тем не менее, когда управление в режиме отсечки топлива выполняется, в фильтр 7 будет подаваться большой объем кислорода. По этой причине, когда управление в режиме отсечки топлива выполняется в состоянии, в котором температура фильтра 7 представляет собой температуру окисления PM, и в котором количество PM, осаждаемых в фильтре 7, является относительно большим, существует опасность того, что фильтр 7 может подвергаться чрезмерному росту температуры вследствие быстрого протекания окисления PM. Помимо этого, такой чрезмерный рост температуры фильтра 7 имеет тенденцию возникать в результате окисления внутристенных PM, которые представляют собой PM, осаждаемые во внутренней части каждой разделительной стенки, а не окисления поверхностных PM, которые представляют собой PM, осаждаемые на поверхности каждой разделительной стенки. Это предположительно получается в результате того, что внутристенные PM имеют большую площадь контакта с трехкомпонентным катализатором 8, поддерживаемым фильтром 7, чем поверхностные PM, и в силу этого окисление внутристенных PM должно проще стимулироваться, чем окисление поверхностных PM.

Соответственно, в этом варианте осуществления, осажденное количество внутристенных PM в фильтре 7 оценивается посредством ECU 10 таким образом, чтобы подавлять возникновение чрезмерного роста температуры фильтра 7, сопровождающего выполнение управления в режиме отсечки топлива. В дальнейшем в этом документе поясняется способ оценки осажденного количества внутристенных PM согласно этому варианту осуществления. В этом варианте осуществления, дифференциальное давление в фильтре определяется посредством датчика 13 дифференциального давления. Фиг. 4 является видом для пояснения изменения во времени дифференциального давления в фильтре согласно изменению осажденного количества PM в фильтре. На фиг. 4, ось абсцисс представляет осажденное количество PM в фильтре, и ось ординат представляет дифференциальное давление в фильтре.

На фиг. 4, сплошные линии L1, L2 указывают изменения во времени дифференциального давления в фильтре в то время, когда осажденное количество PM в фильтре увеличивается с нуля. В случаях, если количество осаждаемых PM в фильтре 7 увеличивается с нуля, дифференциальное давление в фильтре изменяется в направлении стрелок вдоль сплошных линий L1 и L2. Здесь, в случаях, если PM осаждаются в фильтре 7 из состояния, в котором количество осаждаемых PM равно нулю, существует такая тенденция, что сначала внутристенные PM главным образом осаждаются, и после этого поверхностные PM осаждаются. Затем на фиг. 4, Qfpm1 указывает верхнее предельное значение осажденного количества внутристенных PM. Другими словами, сплошная линия L1 в период времени, в который осажденное количество PM в фильтре достигает Qfpm1 с нуля (в дальнейшем в этом документе, также иногда называемый "периодом времени внутристенного осаждения"), может рассматриваться как указывающая изменение во времени дифференциального давления в фильтре согласно увеличению осажденного количества внутристенных PM. Кроме того, сплошная линия L2 после периода времени внутристенного осаждения может рассматриваться как указывающая изменение во времени дифференциального давления в фильтре согласно увеличению осажденного количества поверхностных PM. Здесь, следует отметить, что как проиллюстрировано посредством сплошных линий L1, L2 на фиг. 4, величина увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества внутристенных PM имеет тенденцию становиться больше величины увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества поверхностных PM.

Кроме того, когда температура фильтра 7 представляет собой температуру окисления PM, и воздушно-топливное соотношение выхлопных газов, протекающих в фильтр 7, становится бедным воздушно-топливным соотношением, чтобы за счет этого окислять PM в фильтре, дифференциальное давление в фильтре снижается. На фиг. 4, линии L3 с попеременными длинным и коротким тире указывают изменения во времени дифференциального давления в фильтре в то время, когда PM окисляются в состоянии, в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7. Здесь, следует отметить, что отдельные линии L3 с попеременными длинным и коротким тире указывают изменения во времени дифференциального давления в фильтре в то время, когда PM окисляются в различные моменты времени, соответственно. Здесь, даже в случаях, если PM окисляются в состоянии, в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7, во-первых, внутристенные PM имеют тенденцию главным образом окисляться в фильтре 7. Затем поверхностные PM имеют тенденцию окисляться после того, как внутристенные PM окисляются. Это предположительно получается в результате того, что внутристенные PM имеют большую площадь контакта с трехкомпонентным катализатором 8, поддерживаемым фильтром 7, чем поверхностные PM, и в силу этого окисление внутристенных PM должно проще стимулироваться, чем окисление поверхностных PM. Затем, аналогично случаю, в котором количество осаждаемых PM увеличивается, величина уменьшения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину уменьшения осажденного количества внутристенных PM имеет тенденцию становиться больше величины уменьшения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину уменьшения осажденного количества поверхностных PM. По этой причине, в случаях, если PM окисляются (т.е. в случаях, если внутристенные PM окисляются), дифференциальное давление в фильтре изменяется в направлении стрелок вдоль линий L3 с попеременными длинным и коротким тире, без изменения вдоль сплошной линии L2.

Дополнительно, после того, как окисление PM в фильтре 7 прекращается, PM начинают осаждаться снова в фильтре 7. После этого, когда количество осаждаемых PM в фильтре 7 увеличивается, дифференциальное давление в фильтре снова увеличивается. На фиг. 4, линия L4 с попеременными длинным и двумя короткими тире указывает изменение во времени дифференциального давления в фильтре в то время, когда PM начинают осаждаться снова, в состоянии, в котором внутристенные PM остаются в фильтре 7, и в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7 без существенного окисления, после того, как внутристенные PM окисляются в некоторой степени в фильтре 7. Здесь, в случае если PM начинают осаждаться снова в состоянии, в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7, существует такая тенденция, что в фильтре 7, внутристенные PM не увеличиваются, но поверхностные PM дополнительно осаждаются (т.е. осажденное количество поверхностных PM увеличивается). Это, как предполагается, происходит вследствие того факта, что в состоянии, в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7, PM с трудом могут входить во внутреннюю часть каждой разделительной стенки. По этой причине, в случае если PM осаждаются снова, дифференциальное давление в фильтре будет увеличиваться с увеличением осажденного количества поверхностных PM. Соответственно, дифференциальное давление в фильтре изменяется в направлении стрелки вдоль линии L4 с попеременными длинным и двумя короткими тире без увеличения вдоль линий L3 с попеременными длинным и коротким тире. В это время, величина увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества PM в фильтре в линии L4 с попеременными длинным и двумя короткими тире становится величиной увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества поверхностных PM, и в силу этого наклон линии с попеременными длинным и двумя короткими тире 4 становится эквивалентным наклону сплошной линии L2.

С учетом того, как осаждаются внутристенные PM и поверхностные PM, и того, как они окисляются, как упомянуто в вышеприведенном описании, обнаружено, что корреляция между осажденным количеством PM в фильтре и осажденным количеством внутристенных PM не всегда обязательно имеет однозначную взаимосвязь. Помимо этого, также обнаружено, что корреляция между дифференциальным давлением в фильтре и осажденным количеством внутристенных PM тоже не всегда обязательно имеет однозначную взаимосвязь. По этой причине, затруднительно всегда оценивать осажденное количество внутристенных PM с высокой степенью точности на основе осажденного количества PM в фильтре или дифференциального давления в фильтре.

Соответственно, в этом варианте осуществления, приспосабливается технология оценки осажденного количества внутристенных PM на основе максимального накопленного объема кислорода трехкомпонентного катализатора 8 (в дальнейшем в этом документе, также иногда называемого просто "максимальным накопленным объемом кислорода"), соответствующего кислородной накопительной способности трехкомпонентного катализатора 8, поддерживаемого фильтром 7. Фиг. 5 является видом для пояснения изменения во времени максимального накопленного объема кислорода согласно изменению осажденного количества PM в фильтре. На фиг. 5, ось абсцисс представляет осажденное количество PM в фильтре, и ось ординат представляет максимальный накопленный объем кислорода.

На фиг. 5, сплошные линии L5, L6 указывают изменения во времени дифференциального давления в фильтре в то время, когда максимальный накопленный объем кислорода увеличивается с нуля. Другими словами, в случаях, если количество осаждаемых PM в фильтре 7 увеличивается с нуля, максимальный накопленный объем кислорода изменяется в направлении стрелок вдоль сплошных линий L5, L6. Здесь, на фиг. 5, Qfpm1 указывает верхнее предельное значение осажденного количества внутристенных PM, аналогично фиг. 4. Таким образом, на фиг. 5, сплошная линия L5 в период времени внутристенного осаждения может рассматриваться как указывающая изменение во времени максимального накопленного объема кислорода согласно увеличению осажденного количества внутристенных PM. Кроме того, сплошная линия L6 после периода времени внутристенного осаждения может рассматриваться как указывающая изменение во времени максимального накопленного объема кислорода согласно увеличению осажденного количества поверхностных PM.

Здесь, как указано посредством сплошной линии L5 на фиг. 5, когда осажденное количество PM в фильтре равно нулю, максимальный накопленный объем кислорода представляет собой минимальное значение OSCmin. Затем по мере того, как осажденное количество внутристенных PM увеличивается, максимальный накопленный объем кислорода увеличивается, соответственно. С другой стороны, как указано посредством сплошной линии L6 на фиг. 5, даже если осажденное количество поверхностных PM увеличивается, максимальный накопленный объем кислорода не изменяется. Другими словами, обнаружено, что чем больше осажденное количество внутристенных PM, тем большим имеет тенденцию становиться максимальный накопленный объем кислорода (т.е. тем большей имеет тенденцию становиться кислородная накопительная способность трехкомпонентного катализатора 8), но с другой стороны, даже если осажденное количество поверхностных PM изменяется, максимальный накопленный объем кислорода не изменяется (т.е. кислородная накопительная способность трехкомпонентного катализатора 8 не изменяется). По этой причине, в момент времени, в который осажденное количество PM в фильтре увеличивается до Qfpm1, т.е. когда осажденное количество внутристенных PM достигает верхнего предельного значения, максимальный накопленный объем кислорода становится максимальным значением OSCmax. Далее, после этого, даже если осажденное количество PM в фильтре дополнительно увеличивается, т.е. даже если осажденное количество поверхностных PM увеличивается, максимальный накопленный объем кислорода поддерживается равным максимальному значению OSCmax.

Изменение во времени максимального накопленного объема кислорода, как упомянуто выше, предположительно получается в результате того факта, что изменение протока выхлопных газов в каждой разделительной стенке фильтра 7 становится отличающимся согласно тому, изменяется или нет, в фильтре 7, осажденное количество внутристенных PM, или тому, изменяется или нет осажденное количество поверхностных PM. Далее, это подробнее поясняется на основе фиг. 6, фиг. 7 и фиг. 8. Фиг. 6, фиг. 7 и фиг. 8 являются видами, соответственно, иллюстрирующими протоки выхлопных газов в разделительной стенке 7A фильтра 7. Фиг. 6 является видом, иллюстрирующим проток выхлопных газов в то время, когда PM не осаждаются в фильтре 7. Другими словами, фиг. 6 иллюстрирует проток выхлопных газов в то время, когда осажденное количество PM в фильтре равно нулю. Фиг. 7 является видом, иллюстрирующим проток выхлопных газов в то время, когда PM осаждаются во внутренней части разделительной стенки 7A фильтра 7. Другими словами, фиг. 7 иллюстрирует проток выхлопных газов во внутренней части разделительной стенки 7A в период времени внутристенного осаждения. Фиг. 8 является видом, иллюстрирующим проток выхлопных газов в то время, когда PM осаждаются во внутренней части и поверхности разделительной стенки 7A фильтра 7. На фиг. 6, фиг. 7 и фиг. 8, протоки выхлопных газов представляются посредством стрелок, и расход выхлопных газов представляется посредством толщины каждой стрелки.

Как проиллюстрировано на фиг. 6, в состоянии, в котором PM не осаждаются в фильтре 7, выхлопные газы имеют тенденцию протекать через участки с относительно небольшими размерами пор в разделительной стенке 7A, по сравнению с участками с относительно большими размерами пор в ней. После этого, когда выхлопные газы протекают через внутреннюю часть разделительной стенки 7A, кислород будет накапливаться в трехкомпонентном катализаторе 8 с подложкой на поверхности стенки пор. По этой причине, в состоянии, в котором PM не осаждаются в фильтре 7, больший объем кислорода накапливается в участках с относительно большими размерами пор во внутренней части разделительной стенки 7A.

Помимо этого, когда выхлопные газы протекают через внутреннюю часть разделительной стенки 7A, PM, протекающие в разделительную стенку 7A вместе с выхлопными газами, будут улавливаться и осаждаться на протоке выхлопных газов. В этом случае, как проиллюстрировано на фиг. 7, поры с относительно большими размерами пор, через которые протекает большее количество выхлопных газов, будут становиться закрытыми или заблокированными за счет PM (внутристенных PM). Как результат, во внутренней части разделительной стенки 7A, большее количество выхлопных газов будет принудительно протекать через участки с относительно небольшими размерами пор. Другими словами, по мере того, как внутристенные PM увеличиваются, проток выхлопных газов во внутренней части разделительной стенки 7A, соответственно, будет изменяться, за счет этого диспергируя проток выхлопных газов. Таким образом, большее количество выхлопных газов также будет принудительно протекать через участки с относительно небольшими размерами пор. В этом случае, площадь поверхности трехкомпонентного катализатора 8 (т.е. трехкомпонентного катализатора с подложкой на поверхности стенки пор) в контакте с выхлопными газами во внутренней части разделительной стенки 7A будет становиться большей. Следовательно, предполагается, что максимальный накопленный объем кислорода будет увеличиваться с увеличением осажденного количества внутристенных PM.

С другой стороны, как проиллюстрировано на фиг. 8, даже если PM осаждаются на поверхности разделительной стенки 7A в состоянии, в котором осажденное количество внутристенных PM достигает верхнего предельного значения, проток выхлопных газов во внутренней части разделительной стенки 7A не изменяется. По этой причине, даже если осажденное количество поверхностных PM изменяется, площадь поверхности трехкомпонентного катализатора 8 в контакте с выхлопными газами во внутренней части разделительной стенки 7A не изменяется. Соответственно, предполагается, что даже если осажденное количество поверхностных PM изменяется, максимальный накопленный объем кислорода не изменяется.

Здесь, описание возвращается к пояснению по фиг. 5. На фиг. 5, линии L7 с попеременными длинным и коротким тире указывают изменения во времени максимального накопленного объема кислорода в то время, когда PM окисляются в состоянии, в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7. Здесь, следует отметить, что отдельные линии L7 с попеременными длинным и коротким тире указывают изменения во времени максимального накопленного объема кислорода в то время, когда PM окисляются в различные моменты времени, соответственно. Как упомянуто выше, даже в случаях, если PM окисляются в состоянии, в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7, во-первых, внутристенные PM имеют тенденцию главным образом окисляться в фильтре 7. По этой причине, в случаях, если PM окисляются, внутристенные PM должны окисляться, и в силу этого дифференциальное давление в фильтре изменяется в направлении стрелок вдоль линий L7 с попеременными длинным и коротким тире, без изменения вдоль сплошной линии L6. Другими словами, максимальный накопленный объем кислорода снижается со снижением внутристенных PM, вследствие их окисления.

Кроме того, на фиг. 5, линия L8 с попеременными длинным и двумя короткими тире указывает изменение во времени максимального накопленного объема кислорода в то время, когда PM начинают осаждаться снова, в состоянии, в котором внутристенные PM остаются в фильтре 7, и в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7 без существенного окисления, после того, как внутристенные PM окисляются в некоторой степени в фильтре 7. Как упомянуто выше, в случае если PM начинают осаждаться снова в состоянии, в котором поверхностные PM осаждаются на фильтре 7, существует такая тенденция, что в фильтре 7, внутристенные PM не увеличиваются, но поверхностные PM дополнительно осаждаются. По этой причине, в случае если PM осаждаются снова, максимальный накопленный объем кислорода изменяется в направлении стрелки вдоль линии L8 с попеременными длинным и двумя короткими тире без увеличения вдоль линий L7 с попеременными длинным и коротким тире. Другими словами, будет поддерживаться максимальный накопленный объем кислорода во время прекращения окисления внутристенных PM.

Как пояснено выше, в любом из случая, в котором PM осаждаются в фильтре 7, и случая, в котором PM окисляются в фильтре 7, максимальный накопленный объем кислорода не изменяется, даже если осажденное количество поверхностных PM изменяется, но изменяется в зависимости от осажденного количества внутристенных PM. По этой причине, можно оценивать осажденное количество внутристенных PM на основе максимального накопленного объема кислорода.

Соответственно, в этом варианте осуществления, минимальное значение OSCmin максимального накопленного объема кислорода вычисляется посредством выполнения обработки вычисления накопленного объема кислорода, когда осажденное количество PM в фильтре, вычисленное посредством первого модуля 110 вычисления осажденного количества PM, равно нулю. Дополнительно, максимальное значение OSCmax максимального накопленного объема кислорода вычисляется посредством выполнения обработки вычисления накопленного объема кислорода повторяющимся способом согласно увеличению осажденного количества PM в фильтре, вычисленного посредством первого модуля 110 вычисления осажденного количества PM. В это время, можно определять то, что если максимальный накопленный объем кислорода не изменяется, даже когда осажденное количество PM в фильтре увеличивается, максимальный накопленный объем кислорода в этот момент времени составляет максимальное значение OSCmax. Помимо этого, также можно определять, что осажденное количество PM в фильтре в момент времени, когда максимальный накопленный объем кислорода достигает максимального значения OSCmax, представляет собой верхнее предельное значение Qfpm1 осажденного количества внутристенных PM. Затем изменение во времени осажденного количества PM в фильтре, вычисленного посредством первого модуля 110 вычисления осажденного количества PM в период времени от момента времени, в который осажденное количество PM в фильтре равно по существу нулю, до момента времени, в который максимальный накопленный объем кислорода достигает максимального значения, OSCmax может рассматриваться как изменение во времени осажденного количества внутристенных PM в период времени внутристенного осаждения. Соответственно, ECU 10 получает изменение во времени максимального накопленного объема кислорода согласно изменению осажденного количества PM в фильтре, вычисленного посредством первого модуля 110 вычисления осажденного количества PM в этот период времени, в качестве корреляции между опорным значением осажденного количества внутристенных PM и максимальным накопленным объемом кислорода. Такая полученная их корреляция сохраняется в ECU 10. Затем, после этого, ECU 10 вычисляет текущее осажденное количество внутристенных PM на основе накопленной корреляции между опорным значением осажденного количества внутристенных PM и максимальным накопленным объемом кислорода и на основе текущего максимального накопленного объема кислорода, полученного посредством выполнения обработки вычисления накопленного объема кислорода. Таким образом, осажденное количество внутристенных PM может оцениваться с высокой степенью точности посредством оценки осажденного количества внутристенных PM на основе максимального накопленного объема кислорода, на который не влияет осажденное количество поверхностных PM. Здесь, следует отметить, что в этом варианте осуществления, ECU 10, который получает корреляцию между опорным значением осажденного количества внутристенных PM и максимальным накопленным объемом кислорода, как упомянуто выше, функционирует в качестве "модуля получения" согласно настоящему изобретению.

Второй модуль вычисления осажденного количества PM

Здесь, как указано выше, в этом варианте осуществления, в период времени внутристенного осаждения, который представляет собой период времени, в который осажденное количество PM в фильтре достигает Qfpm1 от по существу нуля, первый модуль 110 вычисления осажденного количества PM в ECU 10 вычисляет осажденное количество PM в фильтре посредством интегрирования количества улавливаемых PM и количества окисленных PM в фильтре 7. Затем изменение во времени осажденного количества PM в фильтре в этот период времени внутристенного осаждения используется в качестве изменения во времени опорного значения осажденного количества внутристенных PM. Тем не менее, в случаях, если окисление внутристенных PM или повторное осаждение поверхностных PM возникает повторяющимся способом после периода времени внутристенного осаждения, существует опасность того, что точность оценки осажденного количества PM в фильтре посредством первого модуля 110 вычисления осажденного количества PM может становиться более низкой. Помимо этого, также целесообразно приспосабливать технологию оценки осажденного количества PM в фильтре на основе дифференциального давления в фильтре, определенного посредством датчика 13 дифференциального давления, но как проиллюстрировано на фиг. 4, величина изменения дифференциального давления в фильтре отличается между случаем, в котором осажденное количество внутристенных PM изменяется, и случаем, в котором осажденное количество поверхностных PM изменяется, даже если величины изменения в этих случаях являются идентичными. По этой причине, корреляция между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре не всегда обязательно имеет однозначную взаимосвязь, и в силу этого затруднительно оценивать осажденное количество PM в фильтре с высокой степенью точности только на основе дифференциального давления в фильтре.

Соответственно, в ECU 10 согласно этому варианту осуществления, предусмотрен второй модуль вычисления осажденного количества PM, выполненный с возможностью вычислять осажденное количество PM в фильтре посредством технологии, отличающейся от технологии в первом модуле 110 вычисления осажденного количества PM, после периода времени внутристенного осаждения, т.е. после момента времени, в который кислородная накопительная способность трехкомпонентного катализатора 8 однократно достигает максимального значения. Фиг. 9 является блок-схемой, иллюстрирующей функцию второго модуля вычисления осажденного количества PM в ECU 10. Второй модуль вычисления осажденного количества PM, обозначенный посредством 120 и проиллюстрированный на фиг. 9, достигается посредством выполнения заданной программы в ECU 10.

Как описано выше, после периода времени внутристенного осаждения, можно оценивать осажденное количество внутристенных PM на основе максимального накопленного объема кислорода трехкомпонентного катализатора 8. Как проиллюстрировано на фиг. 9, это осажденное количество внутристенных PM, оцененное на основе максимального накопленного объема кислорода, вводится во второй модуль 120 вычисления осажденного количества PM. Кроме того, дифференциальное давление в фильтре, определенное посредством датчика 13 дифференциального давления, вводится во второй модуль 120 вычисления осажденного количества PM. Затем второй модуль 120 вычисления осажденного количества PM вычисляет осажденное количество PM в фильтре на основе этих значений. Далее поясняется способ вычисления осажденного количества PM в фильтре во втором модуле 120 вычисления осажденного количества PM на основе фиг. 10.

На фиг. 10, ось абсцисс представляет осажденное количество PM в фильтре, и ось ординат представляет дифференциальное давление в фильтре. Помимо этого, линия L9 с попеременными длинным и коротким тире на фиг. 10, аналогично сплошным линиям L1, L2 на фиг. 4, иллюстрирует изменение во времени дифференциального давления в фильтре в случае, если внутристенные PM сначала осаждаются из состояния, в котором осажденное количество PM в фильтре равно нулю, и после этого поверхностные PM осаждаются. Другими словами, линия L9 с попеременными длинным и коротким тире указывает изменение во времени дифференциального давления в фильтре в то время, когда осажденное количество PM в фильтре увеличивается с нуля без окисления PM. По этой причине, линия L9 с попеременными длинным и коротким тире указывает изменение во времени максимального значения дифференциального давления в фильтре относительно осажденного количества PM в фильтре. Кроме того, линия L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире указывает изменение во времени дифференциального давления в фильтре при условии, что только поверхностные PM осаждаются из состояния, в котором осажденное количество PM в фильтре равно нулю. Как проиллюстрировано посредством линии L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире, осажденное количество поверхностных PM и дифференциальное давление в фильтре находятся в пропорциональной взаимосвязи друг с другом. В таком случае, наклон линии L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире представляет темп увеличения дифференциального давления в фильтре, который представляет собой единичную величину увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества поверхностных PM. Дополнительно, увеличение дифференциального давления в фильтре после периода времени внутристенного осаждения в линии L9 с попеременными длинным и коротким тире получается в результате осаждения поверхностных PM. По этой причине, наклон линии L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире становится эквивалентным наклону линии L9 с попеременными длинным и коротким тире после периода времени внутристенного осаждения. Кроме того, величина увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества поверхностных PM имеет тенденцию становиться меньше величины увеличения дифференциального давления в фильтре в расчете на единичную величину увеличения осажденного количества внутристенных PM, и в силу этого линия L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире указывает изменение во времени минимального значения дифференциального давления в фильтре относительно осажденного количества PM в фильтре.

Как описано выше, линия L9 с попеременными длинным и коротким тире указывает изменение во времени максимального значения дифференциального давления в фильтре относительно осажденного количества PM в фильтре, и линия L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире указывает изменение во времени минимального значения дифференциального давления в фильтре относительно осажденного количества PM в фильтре. Соответственно, в случаях, если внутристенные PM снижаются вследствие своего окисления в любое время после периода времени внутристенного осаждения, дифференциальное давление в фильтре становится значением между линией L9 с попеременными длинным и коротким тире и линией L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире. Помимо этого, как упомянуто выше, в состоянии, в котором внутристенные PM остаются после снижения на определенное количество вследствие их окисления, и поверхностные PM осаждаются без существенного окисления, поверхностные PM увеличиваются, так что темп увеличения дифференциального давления в фильтре в это время становится эквивалентным линии L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире. Затем дифференциальное давление в фильтре в это время становится значением, которое получается посредством суммирования величины dPin увеличения дифференциального давления в фильтре, соответствующей осажденному количеству внутристенных PM, со значением на линии L10 с попеременными длинным и двумя короткими тире, которое представляет собой дифференциальное давление в фильтре в то время, когда осажденное количество внутристенных PM равно нулю с осаждаемыми только поверхностными PM. Соответственно, изменение во времени дифференциального давления в фильтре после периода времени внутристенного осаждения становится таким, как указано посредством сплошной линии L11 на фиг. 10.

Затем корреляция между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре после периода времени внутристенного осаждения (т.е. после момента времени, в который максимальный накопленный объем кислорода трехкомпонентного катализатора 8 однократно достигает максимального значения), как указано посредством сплошной линии L11 на фиг. 10, может представляться посредством следующего выражения 1.

dPf=c1 x Qfpm+(dP0+dPin) … Выражение 1,

где:

dPf - дифференциальное давление в фильтре,

c1 - темп увеличения дифференциального давления в фильтре при условии, что только поверхностные PM осаждаются,

Qfpm - осажденное количество PM в фильтре,

dP0 - дифференциальное давление в фильтре в то время, когда осажденное количество PM в фильтре составляет нуль, и

dPin - величина увеличения дифференциального давления в фильтре, соответствующая осажденному количеству внутристенных PM.

В этом варианте осуществления, корреляция между осажденным количеством внутристенных PM и дифференциальным давлением в фильтре, полученным на основе экспериментов и т.д., также сохранена заранее в ECU 10 в качестве карты или функции. Затем второй модуль 120 вычисления осажденного количества PM вычисляет, на основе введенного текущего осажденного количества внутристенных PM, величину dPin увеличения дифференциального давления в фильтре, соответствующую ей. Помимо этого, корреляция между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре, представленная посредством вышеуказанного выражения 1, сохранена заранее в ECU 10 в качестве карты или функции. Соответственно, второй модуль 120 оценки осажденного количества PM вычисляет текущее осажденное количество PM в фильтре на основе вычисленной величины dPin увеличения дифференциального давления в фильтре, введенного текущего осажденного количества PM в фильтре и корреляции между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре, представленной посредством вышеуказанного выражения 1. Таким образом, осажденное количество PM в фильтре может оцениваться с высокой степенью точности посредством оценки осажденного количества PM в фильтре с использованием не только дифференциального давления в фильтре, но также и осажденного количества внутристенных PM, оцененного с высокой точностью.

Последовательность операций оценки осажденного количества PM

Далее, следует обратиться к последовательности операций или процедуре во время оценки осажденного количества внутристенных PM и осажденного количества PM в фильтре согласно этому варианту осуществления, на основе блок-схемы последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 11. Эта последовательность или процедура сохраняется заранее в ECU 10 и многократно выполняется с заданным интервалом в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания и после периода времени внутристенного осаждения. Здесь, следует отметить, что в период времени после того, как осажденное количество PM в фильтре, оцененное посредством первого модуля 110 вычисления осажденного количества PM, становится нулевым, и до того, как истекает период времени внутристенного осаждения, ECU 10 получает корреляцию между опорным значением осажденного количества внутристенных PM и максимальным накопленным объемом кислорода посредством выполнения обработки вычисления кислородной накопительной способности повторяющимся способом, как упомянуто выше. По этой причине, корреляция между ними сохранена в ECU 10 в период времени, в который выполняется эта последовательность операций или процедура.

В этой процедуре, во-первых, на этапе S101, выполняется вышеуказанная обработка вычисления кислородной накопительной способности, за счет этого вычисляя текущий максимальный накопленный объем кислорода OSCn трехкомпонентного катализатора 8. Затем на этапе S102, текущее осажденное количество Qpminn внутристенных PM вычисляется на основе корреляции между опорным значением осажденного количества внутристенных PM и максимальным накопленным объемом кислорода, сохраненной в ECU 10, и на основе текущего максимального накопленного объема кислорода. Следует отметить, что осажденное количество Qpminn внутристенных PM, вычисленный здесь, сохраняется в ECU 10. Затем, на этапе S103, величина dPin увеличения дифференциального давления в фильтре, соответствующая текущему максимальному накопленному объему кислорода OSCn, вычисляется на основе корреляции между осажденным количеством внутристенных PM и дифференциальным давлением в фильтре, сохраненной в ECU 10.

После этого, на этапе S104, текущее дифференциальное давление dPfn в фильтре, определенное посредством датчика 13 дифференциального давления, получается. Затем на этапе S105, текущее осажденное количество Qfpmn PM в фильтре вычисляется на основе величины dPin увеличения дифференциального давления в фильтре, вычисленной на этапе S103, текущего дифференциального давления dPfn в фильтре, полученного на этапе S104, и корреляции между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре, которая сохранена в ECU 10 и которая представляется посредством вышеуказанного выражения 1. Здесь, следует отметить, что осажденное количество Qfpmn PM в фильтре, вычисленное здесь, сохраняется в ECU 10.

Кроме того, как упомянуто выше, эта процедура выполняется многократно с заданным интервалом, так что осажденное количество внутристенных PM и осажденное количество PM в фильтре будет многократно вычисляться с заданным интервалом. По этой причине, эти значения, сохраненные в ECU 10, будут обновляться с заданным интервалом.

Верхняя предельная температура

В этом варианте осуществления, верхнее предельное значение температуры фильтра 7 (в дальнейшем в этом документе, также иногда называемое просто "верхней предельной температурой"), при котором может выполняться управление в режиме отсечки топлива, задается, чтобы подавлять возникновение чрезмерного роста температуры фильтра 7, сопровождающего выполнение управления в режиме отсечки топлива. Фиг. 12 является блок-схемой, иллюстрирующей функцию модуля задания верхней предельной температуры в ECU 10. Модуль 130 задания верхней предельной температуры, проиллюстрированный на фиг. 12, достигается посредством выполнения заданной программы в ECU 10.

Как проиллюстрировано на фиг. 12, осажденное количество внутристенных PM и осажденное количество PM в фильтре, оцененное посредством такой технологии, как упомянуто выше, вводятся в модуль 130 задания верхней предельной температуры. Затем модуль 130 задания верхней предельной температуры вычисляет верхнюю предельную температуру на основе этих значений, введенных таким способом. Здесь, следует отметить, что как упомянуто выше, осажденное количество внутристенных PM и осажденное количество PM в фильтре многократно вычисляются с заданным интервалом, и в силу этого, когда эти значения, сохраненные в ECU 10, обновляются, новые значения также вводятся в модуль 130 задания верхней предельной температуры.

Здесь, следует обратиться к корреляциям между осажденным количеством внутристенных PM, осажденным количеством PM в фильтре и верхней предельной температурой на основе фиг. 13. На фиг. 13, ось абсцисс представляет осажденное количество PM в фильтре, и ось ординат представляет температуру фильтра. Затем, каждая сплошная линия на фиг. 13 указывает корреляцию между осажденным количеством внутристенных PM и верхней предельной температурой. Другими словами, температурная зона выше каждой сплошной линии на фиг. 13 представляет диапазон (т.е. OT-диапазон), в котором чрезмерный рост температуры фильтра 7 может возникать в случае, если управление в режиме отсечки топлива выполняется.

Как проиллюстрировано на фиг. 13, чем больше осажденное количество PM в фильтре, тем ниже становится верхняя предельная температура. Это обусловлено тем, что чем больше осажденное количество PM в фильтре, тем больше температура фильтра 7 повышается в случае, если PM окисляются. Дополнительно, чрезмерный рост температуры фильтра 7 имеет тенденцию возникать в результате окисления внутристенных PM, а не окисления поверхностных PM, как указано выше. По этой причине, корреляция между осажденным количеством PM в фильтре и верхней предельной температурой изменяется согласно осажденному количеству внутристенных PM, как проиллюстрировано на фиг. 13. Другими словами, в случаях, если осажденное количество PM в фильтре является идентичным, чем больше осажденное количество внутристенных PM (т.е. чем выше доля осажденного количества внутристенных PM в осажденном количестве PM в фильтре), тем ниже становится верхняя предельная температура. Соответственно, чем больше осажденное количество внутристенных PM, тем шире становится OT-диапазон. Иначе говоря, чем меньше осажденное количество внутристенных PM, тем уже становится OT-диапазон.

Здесь, корреляции между осажденным количеством внутристенных PM, осажденным количеством PM в фильтре и верхней предельной температурой, как проиллюстрировано на фиг. 13, могут получаться заранее на основе экспериментов и т.д. Соответственно, в этом варианте осуществления, корреляции между ними сохранены в ECU 10. Затем модуль 130 задания верхней предельной температуры вычисляет верхнюю предельную температуру на основе сохраненных корреляций между ними, осажденного количества внутристенных PM и введенного осажденного количества PM в фильтре. Помимо этого, модуль 130 задания верхней предельной температуры задает верхнюю предельную температуру равной такому вычисленному значению.

После этого, ECU 10 управляет рабочим состоянием двигателя 1 внутреннего сгорания на основе верхней предельной температуры, заданной так, как упомянуто выше, чтобы подавлять возникновение чрезмерного роста температуры фильтра 7. В частности, ECU 10 управляет рабочим состоянием двигателя 1 внутреннего сгорания таким образом, что температура фильтра 7 не превышает верхнюю предельную температуру. Альтернативно, ECU 10 запрещает выполнение управления в режиме отсечки топлива, когда температура фильтра 7 превышает верхнюю предельную температуру в то время, когда рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания переключается на операцию замедления.

В этом случае, посредством задания верхней предельной температуры на основе осажденного количества внутристенных PM и осажденного количества PM в фильтре, вычисленных так, как упомянуто выше, можно подавлять излишнее выполнение управления для подавления возникновения чрезмерного роста температуры фильтра 7, при подавлении возникновения чрезмерного роста температуры фильтра 7 с более высокой вероятностью. Соответственно, чрезмерный рост температуры фильтра 7, сопровождающий выполнение управления в режиме отсечки топлива, может подавляться более подходящим способом.

1. Устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, содержащее:

сажевый фильтр, размещенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и выступающий в качестве подложки для катализатора, имеющего окислительную способность и кислородную накопительную способность;

модуль оценки кислородной накопительной способности, выполненный с возможностью оценивания кислородной накопительной способности катализатора;

модуль получения, выполненный с возможностью получения в качестве корреляции между опорным значением осажденного количества внутристенных PM, которое представляет собой осажденное количество твердых частиц во внутренней части разделительной стенки сажевого фильтра, и кислородной накопительной способностью катализатора изменения во времени кислородной накопительной способности катализатора, оцененной модулем оценки кислородной накопительной способности согласно изменению осажденного количества PM в фильтре, которое представляет собой осажденное количество твердых частиц в сажевом фильтре, в период времени от момента времени, в который осажденное количество PM в фильтре равно по существу нулю, до момента времени, в который кислородная накопительная способность катализатора, которая становится большей согласно увеличению осажденного количества PM в фильтре, достигает максимального значения; и

модуль оценки осажденного количества внутристенных PM, выполненный с возможностью оценивания текущего значения осажденного количества внутристенных PM на основе текущего значения кислородной накопительной способности катализатора, оцененной модулем оценки кислородной накопительной способности, и указанной корреляции, после того, как корреляция получается модулем получения.

2. Устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, дополнительно содержащее:

модуль определения воздушно-топливного соотношения, выполненный с возможностью определения воздушно-топливного соотношения выхлопных газов на стороне ниже по потоку от сажевого фильтра; и

модуль управления воздушно-топливным соотношением, выполненный с возможностью изменения воздушно-топливного соотношения выхлопных газов, протекающих в сажевый фильтр;

при этом модуль оценки кислородной накопительной способности вычисляет в качестве кислородной накопительной способности катализатора максимальный накопленный объем кислорода катализатора на основе изменения воздушно-топливного соотношения выхлопных газов, полученного модулем определения воздушно-топливного соотношения в то время, когда воздушно-топливное соотношение выхлопных газов изменяется модулем управления воздушно-топливным соотношением.

3. Устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, дополнительно содержащее:

модуль определения дифференциального давления, выполненный с возможностью определения дифференциального давления в фильтре, которое представляет собой разность между давлением выхлопных газов на стороне выше по потоку от сажевого фильтра и заданным опорным давлением; и

модуль оценки осажденного количества PM в фильтре, выполненный с возможностью оценивания текущего осажденного количества PM в фильтре на основе текущего значения осажденного количества внутристенных PM, оцененного модулем оценки осажденного количества внутристенных PM, текущего значения дифференциального давления в фильтре, определенного модулем определения дифференциального давления, и корреляции между осажденным количеством PM в фильтре и дифференциальным давлением в фильтре, представленной посредством следующего выражения 1, после момента времени, в который кислородная накопительная способность катализатора однократно достигает максимального значения;

при этом dPf=c1 × Qfpm+(dP0+dPin) … Выражение 1,

где:

dPf - дифференциальное давление в фильтре,

c1 - темп увеличения дифференциального давления в фильтре при условии, что твердые частицы осаждаются только на поверхности разделительной стенки сажевого фильтра,

Qfpm - осажденное количество PM в фильтре,

dP0 - дифференциальное давление в фильтре в то время, когда осажденное количество PM в фильтре равно нулю, и

dPin - величина увеличения дифференциального давления в фильтре, соответствующая осажденному количеству внутристенных PM, оцененному модулем оценки осажденного количества внутристенных PM.

4. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, имеющего устройство очистки выхлопных газов по п. 3, причем устройство управления содержит:

модуль выполнения отсечки топлива, выполненный с возможностью выполнения управления в режиме отсечки топлива, которое прекращает впрыск топлива во время операции замедления в двигателе внутреннего сгорания; и

модуль задания, выполненный с возможностью задания верхнего предельного значения температуры сажевого фильтра, при котором может выполняться управление в режиме отсечки топлива модулем выполнения отсечки топлива, на основе осажденного количества внутристенных PM, оцененного модулем оценки осажденного количества внутристенных PM, и осажденного количества PM в фильтре, оцененного модулем оценки осажденного количества PM в фильтре.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к каталитическому монолиту с проточными стенками и способу его изготовления, пригодному для использования в способе и системе обработки потока выхлопного газа сгорания.

Описаны окислительный катализатор для обработки выхлопного газа из дизельного двигателя, выхлопная система, включающая окислительный катализатор, транспортное средство, содержащее дизельный двигатель и окислительный катализатор, устройство, содержащее дизельный двигатель и окислительный катализатор, способ обработки выхлопного газа из дизельного двигателя, который включает либо осуществление контакта отходящего газа с окислительным катализатором, или прохождение выхлопного газа через выхлопную систему.

Предлагаются способ и система для очистки потока выхлопных газов, который образуется в результате сгорания в двигателе внутреннего сгорания и содержит оксиды азота NOx.

Настоящее раскрытие относится к каталитическому фильтру сажи, в частности, для обработки выхлопа дизельного двигателя с конструкцией покрытия, которая обеспечивает фильтрацию частиц сажи, способствует окислению монооксида углерода (СО) и производит низкие выбросы H2S во время нормальной работы двигателя и событий регенерации.

Предлагаются способ и система для очистки потока выхлопных газов, который образуется в результате сгорания в двигателе внутреннего сгорания и содержит оксиды азота NOx.

Предлагается система очистки выхлопных газов, предназначенная для очистки потока выхлопных газов. В соответствии с настоящим изобретением, система очистки выхлопных газов содержит: первое устройство каталитического восстановления, предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов с использованием соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, которые содержатся в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает первого устройства каталитического восстановления; сажевый фильтр, который расположен ниже по потоку от первого устройства каталитического восстановления, чтобы улавливать и окислять сажевые частицы в потоке выхлопных газов; второе дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку от сажевого фильтра и выполненное с возможностью подачи добавки, которая содержит аммиак или вещество, из которого аммиак может извлекаться и/или выделяться в поток выхлопных газов; и второе устройство каталитического восстановления, расположенное ниже по потоку от второго дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов с использованием упомянутой добавки.

Предлагаются способ и система очистки выхлопных газов для очистки потока выхлопных газов, который образуется в результате сгорания в двигателе внутреннего сгорания и содержит оксиды азота NOx.

Предлагается система обработки выхлопных газов. Система обработки выхлопных газов включает: первый катализатор окисления, предназначенный для окисления азотистых и/или углеводородных соединений в потоке выхлопных газов; первое дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку относительно первого катализатора окисления и предназначенное для введения первой добавки в поток выхлопных газов; устройство первого катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота в потоке выхлопных газов с использованием первой добавки; второй катализатор окисления, расположенный ниже по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления, и предназначенный для окисления одного или нескольких соединений, представляющих собой оксид азота и не полностью окисленные углеродные соединения, в потоке выхлопных газов; улавливающий твердые частицы фильтр, расположенный ниже по потоку относительно катализатора окисления и предназначенный для захвата и окисления частиц сажи в потоке выхлопных газов; второе дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра и предназначенное для введения второй добавки в поток выхлопных газов; и устройство второго катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно второго дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота в потоке выхлопных газов с использованием, по меньшей мере, одной из первой и второй добавок.

Изобретение относится к выхлопным системам для двигателя внутреннего сгорания. Данная выхлопная система содержит фильтр для частиц, один или более катализаторов восстановления NОх и контур циркуляции выхлопных газов (ЦВГ) низкого давления для соединения выхлопной системы ниже по потоку от данного фильтра и одного или нескольких катализаторов восстановления NОх с впускным устройством двигателя.

Изобретение относится к катализатору для очистки выхлопного газа от дизельного двигателя, содержащему: (а) 0,1-10% мас. переходного металла групп 8-11; и (b) 90-99,9% мас.

Изобретение относится к каталитическому монолиту с проточными стенками и способу его изготовления, пригодному для использования в способе и системе обработки потока выхлопного газа сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя заключается в том, что в ответ на превышение температурой фильтра твердых частиц пороговой температуры при работе двигателя с отсечкой топлива в режиме замедления (ОТРЗ), полностью закрывают дроссельный клапан, выполненный с возможностью регулирования потока впускного воздуха в двигатель.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя заключается в том, что в ответ на то, что текущий уровень сажи на фильтре твердых частиц отработавших газов ниже целевого уровня сажи и уровень золы на фильтре твердых частиц отработавших газов ниже порогового уровня золы, регулируют момент впрыска топлива и/или давления впрыска топлива для увеличения выработки сажи двигателем.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам с двигателем внутреннего сгорания. Гибридное транспортное средство (10) содержит двигатель (11), электромотор (12, 13), фильтр (37), устройство (39) управления транспортного средства и устройство (38) управления двигателем.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Способ переворота корпуса сажевого фильтра заключается в том, что замыкают разрыв между пространственно разделенными верхним по потоку выпускным каналом и нижним по потоку выпускным каналом с помощью сажевого фильтра.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Система транспортного средства содержит двигатель (230) с искровым зажиганием, выхлопную систему (248), соединенную с двигателем (230), и контроллер (12).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигательная система (100) содержит двигатель (10), сажевый фильтр (72) отработавших газов, расположенный в выпускном обходном канале (82) ниже по потоку от двигателя (10), выпускной отводной клапан (80) и контроллер (12).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигательная система (100) содержит двигатель (10), сажевый фильтр (72) отработавших газов, расположенный в выпускном обходном канале (82) ниже по потоку от двигателя (10), выпускной отводной клапан (80) и контроллер (12).

Предлагается система обработки выхлопных газов. Система обработки выхлопных газов включает: первый катализатор окисления, предназначенный для окисления азотистых и/или углеводородных соединений в потоке выхлопных газов; первое дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку относительно первого катализатора окисления и предназначенное для введения первой добавки в поток выхлопных газов; устройство первого катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота в потоке выхлопных газов с использованием первой добавки; второй катализатор окисления, расположенный ниже по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления, и предназначенный для окисления одного или нескольких соединений, представляющих собой оксид азота и не полностью окисленные углеродные соединения, в потоке выхлопных газов; улавливающий твердые частицы фильтр, расположенный ниже по потоку относительно катализатора окисления и предназначенный для захвата и окисления частиц сажи в потоке выхлопных газов; второе дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра и предназначенное для введения второй добавки в поток выхлопных газов; и устройство второго катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно второго дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота в потоке выхлопных газов с использованием, по меньшей мере, одной из первой и второй добавок.

Согласно настоящему изобретению предложены способ и система обработки выхлопных газов для обработки потока выхлопных газов, формируемого при сгорании в двигателе внутреннего сгорания и содержащего оксиды азота NOx.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Осажденное количество внутристенных твердых частиц в сажевом фильтре оценивается с высокой степенью точности. Модуль получения получает в качестве корреляции между опорным значением осажденного количества внутристенных твердых частиц и кислородной накопительной способностью катализатора изменение во времени кислородной накопительной способности катализатора согласно изменению осажденного количества твердых частиц в фильтре в период времени от момента времени, в который осажденное количество твердых частиц в фильтре равно по существу нулю, до момента времени, в который кислородная накопительная способность катализатора, которая становится большей согласно увеличению осажденного количества твердых частиц в фильтре, достигает максимального значения. Модуль оценки осажденного количества внутристенных твердых частиц оценивает текущее осажденное количество внутристенных твердых частиц на основе текущей кислородной накопительной способности катализатора и корреляции, полученной модулем получения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 13 ил.

Наверх