Система управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Система управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания включает в себя фильтр, устройство повышения температуры, устройство определения дифференциального давления и электронный модуль управления. Фильтр включает в себя первую область в качестве части фильтра и вторую область в качестве другой части фильтра. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять первое осажденное количество таким образом, что вычисленное осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины первой величины уменьшения дифференциального давления к продолжительности первого периода окисления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять количество вещества в виде твердых частиц, осажденного во второй области, на основе продолжительности второго периода окисления и второй величины уменьшения дифференциального давления. 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Уровень техники

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к системе управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] В двигателе внутреннего сгорания в выхлопном канале обеспечивается фильтр для ограничения высвобождения вещества в виде твердых частиц (которое называется "PM"), содержащемся в выхлопном газе, наружу. Поскольку PM в выхлопном газе улавливаются и постепенно осаждаются в фильтре в то время, когда двигатель работает, выполняется процесс восстановления фильтра с тем, чтобы предотвращать засорение фильтра. В дизельном двигателе, например, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, в общем, поддерживается на бедной стороне; в силу этого несгоревшее топливо подается в выхлопной газ, с тем чтобы окисляться посредством катализатора окисления и т.п., обеспеченного в выхлопном канале, так чтобы увеличивать температуру выхлопных газов и окислять и удалять осажденные PM.

[0003] Обычно, фильтр имеет часть основного корпуса, которая идет вдоль потока выхлопного газа, и PM в выхлопном газе улавливаются в части основного корпуса. Тем не менее, состояние осаждения PM в фильтре не всегда является равномерным, и осажденное количество PM может варьироваться между областями размещения фильтра, в зависимости от распределения температуры в фильтре, вызываемого посредством потока выхлопного газа, изменений нагрузки двигателя во времени и т.д. Варьирования осажденного количества PM между локальными областями фильтра могут вызывать, например, чрезмерное повышение температуры фильтра в ходе процесса восстановления фильтра, что нежелательно может приводить к ухудшению характеристик фильтра. Таким образом, согласно технологии, описанной в публикации заявки на патент (Япония) номер 2011-137445 (JP 2011-137445 А), два или более наборов средств передачи и приема электромагнитных волн размещаются в направлении потока выхлопных газов в фильтре, и пространственное распределение (варьирования) осажденного количества PM в фильтре измеряется посредством использования результатов определения вышеуказанных средств.

Сущность изобретения

[0004] Если используется способ измерения с использованием электромагнитных волн, как описано выше, необходимо устанавливать устройства для передачи и приема электромагнитных волн около фильтра, что может приводить к сложной конструкции системы выпуска выхлопных газов двигателя и повышенным затратам на изготовление.

[0005] Это изобретение предоставляет технологию предпочтительного вычисления осажденных количеств PM в локальных областях фильтра посредством простого способа.

[0006] Чтобы разрешать вышеописанную проблему, внимание акцентируется на скорости окисления PM в частичной области фильтра, для которой должно вычисляться локальное осажденное количество PM, в то время как температура фильтра повышается. Скорость PM-окисления имеет корреляцию с осажденным количеством PM в частичной области. Следовательно, осажденное количество PM в частичной области может вычисляться из скорости PM-окисления в частичной области на основе вышеуказанной корреляции. Таким образом, согласно изобретению, внимание акцентируется на продолжительности периода окисления в ходе повышения температуры фильтра и дифференциальном давлении выхлопа между стороной впуска и стороной выпуска фильтра, в качестве параметров, связанных со скоростью PM-окисления в частичной области.

[0007] Система управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно одному аспекту изобретения включает в себя фильтр, устройство повышения температуры, устройство определения дифференциального давления и электронный модуль управления. Фильтр обеспечивается в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания. Фильтр выполнен с возможностью улавливать вещество в виде твердых частиц в выхлопном газе. Фильтр включает в себя первую область в качестве части фильтра и вторую область в качестве другой части фильтра. Устройство повышения температуры выполнено с возможностью повышать температуру фильтра со стороны впуска. Устройство определения дифференциального давления выполнено с возможностью определять разность давлений выхлопа между выхлопным каналом на впуске фильтра и выхлопным каналом на выпуске фильтра. Электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять предписанный процесс повышения температуры для того, чтобы повышать температуру фильтра таким образом, что часть вещества в виде твердых частиц, осажденного в первой области и второй области фильтра, окисляется. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять, в качестве первой величины уменьшения дифференциального давления, величину уменьшения разности давлений выхлопа, определенную посредством устройства определения дифференциального давления, в ходе выполнения предписанного процесса повышения температуры, в первый период окисления в качестве, по меньшей мере, части периода от момента времени, в который температура первой области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, при которой вещество в виде твердых частиц, осажденное в фильтре, начинает окисляться, до момента времени, в который температура второй области превышает предварительно определенную температуру начала окисления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в первой области, в качестве первого осажденного количества на основе продолжительности первого периода окисления и первой величины уменьшения дифференциального давления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять первое осажденное количество таким образом, что вычисленное осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины первой величины уменьшения дифференциального давления к продолжительности первого периода окисления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять, в качестве второй величины уменьшения дифференциального давления, величину уменьшения разности давлений выхлопа, определенную посредством устройства определения дифференциального давления, в ходе выполнения предписанного процесса повышения температуры, во второй период окисления после того, как температура второй области превышает предварительно определенную температуру начала окисления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять количество вещества в виде твердых частиц, осажденного во второй области, в качестве второго осажденного количества на основе продолжительности второго периода окисления и второй величины уменьшения дифференциального давления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять второе осажденное количество таким образом, что вычисленное второе осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины для величины частичного уменьшения во второй области, соответствующей величине уменьшения дифференциального давления для второй области, из второй величины уменьшения дифференциального давления, к продолжительности второго периода.

[0008] В системе управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно вышеуказанному аспекту изобретения, фильтр обеспечивается в выхлопном канале двигателя для улавливания PM, содержащихся в выхлопном газе. Фильтр включает в себя, по меньшей мере, первую область и вторую область, в качестве частичных областей, которые составляют фильтр и расположены вдоль направления потока выхлопных газов. В фильтре вторая область может быть расположена после первой области, и частичная область(и), отличная от этих областей, может быть включена в фильтр. Кроме того, первая область и вторая область предпочтительно находятся рядом друг с другом. Температура первой области и температура второй области являются типичными температурами соответствующих областей; тем не менее, фактически некоторое распределение температуры микроскопически формируется в каждой области. Типичные температуры соответствующих областей могут задаваться посредством различных способов. Например, температура, измеренная в центральной точке каждой области при просмотре в направлении потока выхлопных газов, может задаваться в качестве типичной температуры области. В другом способе, температура точки, отличной от центральной точки, предпочтительно в эквивалентной позиции в каждой области, может задаваться в качестве типичной температуры каждой области.

[0009] Устройство повышения температуры выполняет предписанный процесс повышения температуры для повышения температуры фильтра со стороны впуска. Соответственно, если выполняется предписанный процесс повышения температуры, температура первой области на стороне впуска в фильтре повышается в первую очередь, и температура второй области повышается после этого. Здесь, предписанный процесс повышения температуры представляет собой процесс повышения температуры фильтра, с тем чтобы вычислять количества PM, осажденных в первой области и второй области, как описано ниже, а именно, с тем чтобы вычислять количества PM, локально осажденных в фильтре. В целях вычисления, температура фильтра повышается, так что только часть PM, осажденных в каждой области фильтра, окисляется и сжигается. В качестве конкретного устройства повышения температуры для предписанного процесса повышения температуры могут использоваться различные известные устройства повышения температуры. Например, если катализатор окисления расположен на впуске фильтра, или катализатор окисления наносится в фильтре, состояния сгорания двигателя внутреннего сгорания могут управляться таким образом, что компоненты несгоревшего топлива включаются в выхлопной газ, за счет чего устройство повышения температуры может повышать температуру фильтра с использованием окислительного тепла, вырабатываемого посредством окисления компонентов несгоревшего топлива. В качестве другого способа, может обеспечиваться клапан, который разрешает добавление топлива в выхлопной газ в выхлопном канале, так что устройство повышения температуры может повышать температуру фильтра с использованием окислительного тепла топлива, добавленного таким способом. В качестве дополнительного способа, устройство повышения температуры может повышать температуру фильтра посредством нагревателя или горелки, обеспеченной рядом с впускной торцевой поверхностью фильтра. С помощью любого из вышеуказанных устройств повышения температуры, предписанный процесс повышения температуры представляет собой не процесс для окисления и сжигания PM, осажденных в фильтре в целом, а процесс для окисления и сжигания только части осажденных PM в каждой области фильтра.

[0010] В системе управления выбросами выхлопных газов согласно вышеуказанному аспекту изобретения, электронный модуль управления вычисляет первое осажденное количество в качестве количества PM, осажденных в первой области в качестве части фильтра, и вычисляет второе осажденное количество в качестве количества PM, осажденных во второй области в качестве части фильтра. При вычислении соответствующих осажденных количеств PM посредством электронного модуля управления, учитывается корреляция между скоростью окисления PM в каждой области и осажденным количеством PM в каждой области в то время, когда выполняется предписанный процесс повышения температуры.

[0011] Первоначально, электронный модуль управления вычисляет первое осажденное количество в первой области. После того, как выполняется предписанный процесс повышения температуры, температура первой области, расположенной на стороне впуска, повышается раньше температуры второй области и достигает и превышает предварительно определенную температуру начала окисления первой. Предварительно определенная температура начала окисления является температурой, при которой PM, осажденные в фильтре, начинают окисляться, и может задаваться, например, требуемым образом посредством эксперимента заранее или согласно общим техническим знаниям. По мере продолжения предписанного процесса повышения температуры, температура второй области аналогично достигает и превышает предварительно определенную температуру начала окисления после того, как температура первой области превышает температуру начала окисления. В течение периода от времени, когда температура первой области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, до времени, когда температура второй области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, окисление и сгорание осажденных PM продолжаются в первой области фильтра, но окисление и сгорание осажденных PM не продолжаются во второй области. Таким образом, по меньшей мере, часть этого периода рассматривается в качестве первого периода окисления.

[0012] Температуры первой области и второй области в фильтре могут оцениваться на основе количества тепла, подаваемого в фильтр посредством предписанного процесса повышения температуры, и различных состояний (таких как теплоемкость фильтра и расход выхлопного газа), связанных с распространением тепла в фильтре. В другом способе, датчики для определения температуры могут обеспечиваться в первой области и второй области, и температура этих областей может быть, соответственно, определена посредством этих датчиков.

[0013] Первая величина уменьшения дифференциального давления в первый период окисления отражает величину уменьшения осажденных PM вследствие окисления и сгорания осажденных PM в первой области через предписанный процесс повышения температуры. Дополнительно, если учитывается продолжительность первого периода окисления, в который появляется первая величина уменьшения дифференциального давления, соотношение (которое также называется "первым соотношением") абсолютной величины первой величины уменьшения дифференциального давления к продолжительности первого периода окисления отражает скорость окисления осажденных PM в первой области в предписанном процессе повышения температуры. Поскольку скорость окисления осажденных PM в фильтре коррелируется с количеством осажденных PM, электронный модуль управления может вычислять первое осажденное количество в первой области на основе первого соотношения. Более конкретно, поскольку скорость окисления осажденных PM с большой вероятностью увеличивается по мере того, как увеличивается количество осажденных PM, электронный модуль управления вычисляет первое осажденное количество таким образом, что первое осажденное количество увеличивается по мере того, как становится больше первое соотношение. Первое осажденное количество, вычисленное посредством электронного модуля управления, вычисляется на основе скорости окисления осажденных PM; в силу этого можно сказать, что первое осажденное количество является осажденным количеством во время выполнения предписанного процесса повышения температуры, в котором окисляются осажденные PM.

[0014] Далее описывается вычисление второго осажденного количества во второй области посредством электронного модуля управления. Во второй период окисления после того, как температура второй области превышает предварительно определенную температуру начала окисления в то время, когда выполняется предписанный процесс повышения температуры, окисление и сгорание осажденных PM также продолжаются во второй области, и окисление и сгорание осажденных PM продолжаются в первой области, расположенной на стороне впуска. Соответственно, во второй период окисления, осажденные PM в первой области и второй области окисляются и сжигаются через предписанный процесс повышения температуры.

[0015] Соответственно, вторая величина уменьшения дифференциального давления во второй период окисления отражает величину уменьшения осажденных PM вследствие окисления и сгорания осажденных PM в первой области и второй области через предписанный процесс повышения температуры. Таким образом, величина уменьшения дифференциального давления вследствие окисления и сгорания осажденных PM, присутствующих во второй области, из второй величины уменьшения дифференциального давления, упоминается в качестве величины частичного уменьшения во второй области. Затем соотношение (которое также называется "вторым соотношением") абсолютной величины для величины частичного уменьшения во второй области к продолжительности второго периода окисления отражает скорость окисления осажденных PM во второй области в предписанном процессе повышения температуры. Таким образом, поскольку скорость окисления осажденных PM с большой вероятностью увеличивается по мере того, как становится больше количество осажденных PM, электронный модуль управления вычисляет второе осажденное количество таким образом, что второе осажденное количество увеличивается по мере того, как становится больше второе соотношение. Второе осажденное количество, вычисленное посредством электронного модуля управления, вычисляется на основе скорости окисления осажденных PM; в силу этого можно сказать, что второе осажденное количество является осажденным количеством во время выполнения предписанного процесса повышения температуры, в котором окисляются осажденные PM.

[0016] В системе управления выбросами выхлопных газов согласно вышеуказанному аспекту изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать второй период окисления таким образом, что первый период окисления и второй период окисления имеют одинаковую продолжительность. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять величину частичного уменьшения во второй области на основе разности между второй величиной уменьшения дифференциального давления и первой величиной уменьшения дифференциального давления. Если второй период окисления задается равным той же продолжительности, что и продолжительность первого периода окисления, количество осажденных PM, окисленных в первой области в течение второго периода окисления, может рассматриваться как практически равное количеству осажденных PM, окисленных в первой области в течение первого периода окисления. Таким образом, величина уменьшения дифференциального давления, вызываемая посредством осажденных PM в первой области, из второй величины уменьшения дифференциального давления, может рассматриваться как равная первой величине уменьшения дифференциального давления; в силу этого величина частичного уменьшения во второй области может вычисляться на основе величины уменьшения дифференциального давления, полученной посредством вычитания первой величины уменьшения дифференциального давления из второй величины уменьшения дифференциального давления.

[0017] В другом способе, если скорость окисления/сгорания осажденных PM в первой области в течение первого периода окисления рассматривается как практически равная скорости окисления/сгорания осажденных PM в первой области в течение второго периода окисления, величина уменьшения дифференциального давления вследствие окисления и сгорания осажденных PM в первой области в течение второго периода окисления может вычисляться посредством умножения первой величины уменьшения дифференциального давления на отношение продолжительности второго периода окисления к продолжительности первого периода окисления. Затем величина частичного уменьшения во второй области может вычисляться посредством вычитания результата умножения из второй величины уменьшения дифференциального давления.

[0018] Таким образом, в системе управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, как описано выше, количества осажденных PM первой области и второй области, на которые фильтр разделен в направлении потока выхлопных газов, могут вычисляться с использованием предписанного процесса повышения температуры фильтра и разности давлений выхлопа между стороной впуска и стороной выпуска фильтра. Предписанный процесс повышения температуры в фильтре нормально может использовать компоновку, ассоциированную с процессом для окисления и удаления осажденных PM в фильтре, и вышеуказанное дифференциальное давление выхлопа является параметром, который широко используется в системах управления выбросами выхлопных газов, имеющих фильтры. Соответственно, система управления выбросами выхлопных газов имеет возможность предпочтительно вычислять осажденные количества PM локальных областей в фильтре посредством простого способа.

[0019] В системе управления выбросами выхлопных газов согласно вышеуказанному аспекту изобретения, когда продолжительность первого периода окисления задается равной фиксированной продолжительности, после вычисления первого осажденного количества знаменатель в первом соотношении становится фиксированным значением, и следовательно, абсолютная величина первой величины уменьшения дифференциального давления непосредственно отражается посредством скорости окисления осажденных PM в первой области в течение первого периода окисления. Аналогично, когда продолжительность второго периода окисления задается равной фиксированной продолжительности, после вычисления второго осажденного количества знаменатель во втором соотношении становится фиксированным значением, и следовательно, абсолютная величина величины частичного уменьшения во второй области непосредственно отражается посредством скорости окисления осажденных PM во второй области в течение второго периода окисления. В системе управления выбросами выхлопных газов согласно вышеуказанному аспекту изобретения, когда первый период окисления задается равным фиксированной продолжительности, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять первое осажденное количество таким образом, что вычисленное первое осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше первая величина уменьшения дифференциального давления. Когда второй период окисления задается равным фиксированной продолжительности, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять второе осажденное количество таким образом, что вычисленное второе осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше величина частичного уменьшения во второй области. Продолжительность первого периода окисления и продолжительность второго периода окисления не всегда должны быть равными друг другу.

[0020] В системе управления выбросами выхлопных газов согласно вышеуказанному аспекту изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры таким образом, что количество тепла, подаваемого в фильтр в единицу времени посредством предписанного процесса повышения температуры в первый период окисления, равно количеству тепла, подаваемого в фильтр в единицу времени посредством предписанного процесса повышения температуры во второй период окисления. А именно, когда вычисляются первое осажденное количество в первой области и второе осажденное количество во второй области, состояние количества тепла, подаваемого в фильтр посредством предписанного процесса повышения температуры, задано постоянным. Таким образом, при вычислении каждого осажденного количества, состояние окисления осажденных PM в первой области и состояние окисления осажденных PM во второй области могут задаваться максимально близкими, и может повышаться точность при вычислении каждого осажденного количества.

[0021] В системе управления выбросами выхлопных газов согласно вышеуказанному аспекту изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью оценивать количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры в качестве процесса восстановления фильтра, когда количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, превышает опорное количество для восстановления, таким образом, что температура фильтра повышается, и вещество в виде твердых частиц окисляется и удаляется. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять предписанный процесс повышения температуры, когда количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, превышает частичное опорное количество для вычисления, которое меньше опорного количества для восстановления. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять процесс восстановления фильтра, даже если количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, не превышает опорное количество для восстановления, когда первое осажденное количество превышает первое опорное осажденное количество, или второе осажденное количество превышает второе опорное осажденное количество.

[0022] В системе управления выбросами выхлопных газов, как описано выше, электронный модуль управления выполняет процесс восстановления фильтра для окисления и удаления PM, осажденных в фильтре, на основе количества PM, осажденных в фильтре в целом. В момент времени до того, как выполняется процесс восстановления фильтра, а именно, когда осажденное количество PM фильтра в целом превышает частичное опорное количество для вычисления, вычисляются первое осажденное количество и второе осажденное количество в качестве локальных осажденных количеств PM в первой области и второй области в этот момент времени. Затем вычисленное первое осажденное количество и второе осажденное количество сравниваются с соответствующим первым опорным осажденным количеством и вторым опорным осажденным количеством, соответственно. Здесь, первое опорное осажденное количество и второе опорное осажденное количество являются осажденными количествами PM, на основе которых определяется то, что имеется вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области в фильтре вследствие большого количества PM, осажденного в локальной области, если процесс восстановления фильтра не выполняется даже в состоянии, в котором осажденное количество PM в первой области или осажденное количество PM во второй области превышает соответствующее опорное осажденное количество, и процесс восстановления фильтра затем выполняется на основе осажденного количества PM в фильтре в целом. Дополнительно, первое опорное осажденное количество и второе опорное осажденное количество задаются равными осажденным количествам PM, которые не вызывают локальное чрезмерное повышение температуры в каждой области, даже если процесс восстановления фильтра выполняется, когда осажденные количества PM в соответствующих областях являются первым опорным осажденным количеством и вторым опорным осажденным количеством. Например, первое опорное осажденное количество и второе опорное осажденное количество могут задаваться равными значениям, полученным посредством умножения опорного количества для восстановления, заданного относительно фильтра в целом, на соотношения соответствующих пропускных способностей первой области и второй области к пропускной способности фильтра в целом. Таким образом, в системе управления выбросами выхлопных газов, как описано выше, процесс восстановления фильтра выполняется, когда первое осажденное количество превышает первое опорное осажденное количество, или второе осажденное количество превышает второе опорное осажденное количество, даже если осажденное количество фильтра в целом не достигло опорного количества для восстановления. А именно, процесс восстановления фильтра выполняется в более ранний благоприятный момент.

[0023] В системе управления выбросами выхлопных газов согласно вышеуказанному аспекту изобретения, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью оценивать количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять предписанный процесс повышения температуры, когда количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, превышает опорное количество для восстановления. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры в качестве процесса восстановления фильтра, после выполнения предписанного процесса повышения температуры, когда первое осажденное количество не превышает третье опорное осажденное количество, и второе осажденное количество не превышает четвертое опорное осажденное количество, таким образом, что температура фильтра повышается, и вещество в виде твердых частиц окисляется и удаляется.

[0024] В системе управления выбросами выхлопных газов, как описано выше, когда условие выполнения процесса восстановления фильтра удовлетворяется, а именно, когда осажденное количество PM фильтра в целом превышает опорное количество для восстановления, первое осажденное количество и второе осажденное количество в качестве локальных осажденных количеств PM в первой области и второй области в это время вычисляются до процесса восстановления фильтра. Затем если оба из первого осажденного количества и второго осажденного количества не превышают соответствующее третье опорное осажденное количество и четвертое опорное осажденное количество, соответственно, можно определять то, что отсутствует вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области фильтра, даже если процесс восстановления фильтра после этого выполняется. В этом случае, процесс восстановления фильтра начинает выполняться после предписанного процесса повышения температуры, выполняемого для вычисления первого осажденного количества и т.д. Таким образом, можно выполнять процесс восстановления фильтра для фильтра, температура которого повышена в некоторой степени посредством предписанного процесса повышения температуры, при ограничении возникновения чрезмерного повышения температуры в ходе процесса восстановления фильтра. Таким образом, может уменьшаться энергия, требуемая для процесса восстановления фильтра, а именно, величина энергии, требуемая для окисления и удаления PM, осажденных в фильтре в целом.

[0025] В системе управления выбросами выхлопных газов, как описано выше, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры в качестве медленного процесса восстановления фильтра, когда, по меньшей мере, первое осажденное количество превышает третье опорное осажденное количество, или второе осажденное количество превышает четвертое опорное осажденное количество, таким образом, что количество тепла, подаваемого в фильтр, становится меньше количества тепла из процесса восстановления фильтра по мере того, как становится больше избыточная величина первого осажденного количества относительно третьего опорного осажденного количества, или больше избыточная величина второго осажденного количества относительно четвертого опорного осажденного количества. А именно, когда имеется вероятность чрезмерного повышения температуры фильтра вследствие большого количества PM, осажденных в локальной области фильтра, выполняется медленный процесс восстановления фильтра, который отличается от вышеописанного процесса восстановления фильтра. В медленном процессе восстановления фильтра, количество тепла, подаваемого в фильтр в единицу времени, управляется согласно вероятности чрезмерного повышения температуры, а именно, согласно вышеуказанной избыточной величине. При этом процессе, увеличивается время, требуемое для того, чтобы удалять PM, осажденные в фильтре в целом, но окисление и удаление осажденных PM может выполняться, тогда как возможное в ином случае чрезмерное повышение температуры фильтра ограничивается в максимально возможной степени.

[0026] В системе управления выбросами выхлопных газов, как описано выше, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью оценивать оцененное первое осажденное количество в качестве количества вещества в виде твердых частиц, осажденного в первой области, и оцененное второе осажденное количество в качестве количества вещества в виде твердых частиц, осажденного во второй области, на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью оценивать количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры в качестве процесса восстановления фильтра таким образом, что температура фильтра повышается, и вещество в виде твердых частиц окисляется и удаляется, когда количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, превышает опорное количество для восстановления. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять предписанный процесс повышения температуры, когда истекает предварительно определенное время от завершения процесса восстановления фильтра. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью корректировать оцененное первое осажденное количество и оцененное второе осажденное количество на основе первого осажденного количества и второго осажденного количества.

[0027] В системе управления выбросами выхлопных газов, как описано выше, оцененное первое осажденное количество и оцененное второе осажденное количество оцениваются на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания. Эта оценка является независимой от вычисления первого осажденного количества и второго осажденного количества. Оцененное первое осажденное количество и оцененное второе осажденное количество могут использоваться в различных целях в системе управления выбросами выхлопных газов. Например, оцененные первое и второе осажденные количества могут использоваться в процессе восстановления фильтра, как описано выше, в процессе для определения засорения фильтра и т.д.

[0028] Поскольку оцененное первое осажденное количество и оцененное второе осажденное количество оцениваются на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания, осажденные количества PM локальных областей в фильтре могут получаться посредством еще более простого способа, по сравнению с вычислением первого осажденного количества и второго осажденного количества, заключающим в себе предписанный процесс повышения температуры. С другой стороны, точность оценки с большой вероятностью должна уменьшаться в зависимости от состояний, к примеру, когда колеблется рабочий режим двигателя. Чтобы повышать точность оценки в максимально возможной степени, результаты оценки корректируются с использованием вычисленного первого осажденного количества и второго осажденного количества. Первое осажденное количество и второе осажденное количество, используемые для коррекции результатов оценки, могут вычисляться, когда истекает предварительно определенное время от завершения процесса восстановления фильтра. Это обусловлено тем, что при вычислении первого осажденного количества и второго осажденного количества возникает необходимость частично окислять и сжигать PM, осажденные в первой области и второй области, так что окисление и сгорание отражаются посредством дифференциального давления выхлопа; в силу этого определенные количества PM предпочтительно осаждаются в первой области и второй области, так что отражение может достигаться точно. Таким образом, вышеуказанное предварительно определенное время задается равным продолжительности, требуемой для того, чтобы формировать состояние, в котором определенные количества PM осаждаются.

[0029] В системе управления выбросами выхлопных газов, как описано выше, фильтр дополнительно может включать в себя третью область в качестве части фильтра, расположенную после второй области. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать второй период окисления таким образом, что второй период окисления является, по меньшей мере, частью периода от момента времени, в который температура второй области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, до момента времени, в который температура третьей области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, в ходе выполнения предписанного процесса повышения температуры. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять, в качестве третьей величины уменьшения дифференциального давления, величину уменьшения разности давлений выхлопа, определенную посредством устройства определения дифференциального давления, в третий период окисления после того, как температура третьей области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, в ходе выполнения предписанного процесса повышения температуры. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в третьей области в качестве третьего осажденного количества, на основе продолжительности третьего периода окисления и третьей величины уменьшения дифференциального давления. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять третье осажденное количество таким образом, что вычисленное третье осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины для величины частичного уменьшения в третьей области, соответствующей величине уменьшения дифференциального давления для третьей области, из третьей величины уменьшения дифференциального давления, к продолжительности третьего периода окисления.

[0030] Техническая идея, как описано выше, относительно вычисления осажденных количеств PM в двух областях может применяться к вычислению осажденных количеств PM в трех областях фильтра. Например, в системе управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, как описано выше, когда первый период окисления задается равным фиксированной продолжительности, первое осажденное количество может вычисляться таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше первая величина уменьшения дифференциального давления. Когда второй период окисления задается равным фиксированной продолжительности, второе осажденное количество может вычисляться таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше величина частичного уменьшения во второй области. Когда третий период окисления задается равным фиксированной продолжительности, третье осажденное количество может вычисляться таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше величина частичного уменьшения в третьей области.

[0031] В системе управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, как описано выше, когда все из первого периода окисления, второго периода окисления и третьего периода окисления задаются равными одной и той же продолжительности, величина частичного уменьшения во второй области может вычисляться на основе разности между второй величиной уменьшения дифференциального давления и первой величиной уменьшения дифференциального давления, и величина частичного уменьшения в третьей области может вычисляться на основе разности между третьей величиной уменьшения дифференциального давления и второй величиной уменьшения дифференциального давления. Кроме того, количество тепла, подаваемого в фильтр в единицу времени посредством предписанного процесса повышения температуры в первый период окисления, количество тепла, подаваемого в фильтр в единицу времени посредством предписанного процесса повышения температуры во второй период окисления, и количество тепла, подаваемого в фильтр в единицу времени посредством предписанного процесса повышения температуры в третий период окисления, могут задаваться равными одному и тому же количеству.

[0032] В системе управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, как описано выше, когда фильтр разделен на первую область и вторую область, первая область может представлять собой область на стороне впуска фильтра, и вторая область может представлять собой область на стороне выпуска фильтра. Когда фильтр разделен на первую область, вторую область и третью область, первая область может представлять собой область на стороне впуска фильтра, и вторая область может представлять собой среднюю область фильтра, в то время как третья область может представлять собой область на стороне выпуска фильтра.

[0033] Согласно этому изобретению, локальные осажденные количества PM в фильтре могут быть предпочтительно вычислены посредством простого способа.

Краткое описание чертежей

[0034] Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг. 1A является видом, показывающим общую конфигурацию системы управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению;

Фиг. 1B является видом, показывающим конфигурацию фильтра системы управления выбросами выхлопных газов, показанной на фиг. 1A;

Фиг. 2A является видом, показывающим изменения температуры фильтра во времени вследствие процесса повышения температуры, выполняемого при вычислении частичных осажденных количеств PM фильтра, когда фильтр разделен на две области, в системе управления выбросами выхлопных газов, показанной на фиг. 1A;

Фиг. 2B является видом, показывающим изменения дифференциального давления выхлопа во времени в качестве разности давлений выхлопа на впуске и выпуске фильтра, когда фильтр разделен на две области, в системе управления выбросами выхлопных газов, показанной на фиг. 1A;

Фиг. 3A является видом, показывающим корреляцию между осажденным количеством PM фильтра в целом и дифференциальным давлением выхлопа, определенным посредством датчика дифференциального давления;

Фиг. 3B является видом, показывающим корреляцию между частичным осажденным количеством PM фильтра и скоростью окисления осажденных PM;

Фиг. 4A является первой блок-схемой последовательности операций способа относительно процесса для вычисления частичных осажденных количеств фильтра, какой процесс выполняется в системе управления выбросами выхлопных газов, показанной на фиг. 1A;

Фиг. 4B является второй блок-схемой последовательности операций способа относительно процесса для вычисления частичных осажденных количеств фильтра, какой процесс выполняется в системе управления выбросами выхлопных газов, показанной на фиг. 1A;

Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа первого управления восстановлением фильтра для выполнения процесса восстановления фильтра с использованием процесса вычисления частичных осажденных количеств, показанного на фиг. 4A и фиг. 4B;

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа второго управления восстановлением фильтра для выполнения процесса восстановления фильтра с использованием процесса вычисления частичных осажденных количеств, показанного на фиг. 4A и фиг. 4B;

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа управления оценкой частичных осажденных количеств для выполнения оценки частичных осажденных количеств в фильтре с использованием процесса вычисления частичных осажденных количеств, показанного на фиг. 4A и фиг. 4B;

Фиг. 8A является видом, показывающим изменения температуры фильтра во времени вследствие процесса повышения температуры, выполняемого при вычислении частичных осажденных количеств PM фильтра, когда фильтр разделен на три области;

Фиг. 8B является видом, показывающим изменения дифференциального давления выхлопа в качестве разности между давлениями выхлопа на впуске и выпуске фильтра вследствие процесса повышения температуры, выполняемого при вычислении частичных осажденных количеств PM фильтра, когда фильтр разделен на три области; и

Фиг. 8C является видом, показывающим компоновку фильтра, когда фильтр разделен на три области.

Подробное описание вариантов осуществления

[0035] Далее описываются конкретные варианты осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. Размеры, материалы, формы, относительные позиции и т.д. составляющих компонентов, описанных в вариантах осуществления, не имеют намерение ограничивать объем изобретения этими подробностями, если не указано иное.

[0036] Фиг. 1A показывает общую конфигурацию системы управления выбросами выхлопных газов двигателя 1 внутреннего сгорания согласно изобретению. Двигатель 1 внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель для приведения в движение транспортного средства. Выхлопной канал 2 соединяется с двигателем 1. Сажевый фильтр 4 (который называется просто "фильтром") для улавливания PM (вещества в виде твердых частиц) в выхлопном газе обеспечивается в выхлопном канале 2. Фильтр 4 представляет собой фильтр с проточными стенками, и катализатор окисления наносится на его подложку. Нагреватель 3 расположен на впуске фильтра 4 в выхлопном канале 2, так что нагреватель 3 почти примыкает к впускной торцевой поверхности фильтра 4. Нагреватель 3 выполнен с возможностью нагревать впускную торцевую поверхность примыкающего фильтра 4. Более конкретно, электроэнергия подается из внешнего источника питания в нагреватель 3, который в свою очередь подает тепловую энергию на впускную торцевую поверхность фильтра 4, с тем чтобы повышать температуру фильтра 4 со стороны впуска. Хотя нагреватель 3 расположен на стороне впуска фильтра 4, его форма и позиция установки регулируются таким образом, что нагреватель 3 не препятствует или не прерывает поток выхлопного газа в фильтр 4.

[0037] Клапан 5 подачи топлива, который подает топливо (несгоревшее топливо) в выхлопной газ, протекающий в фильтр 4, обеспечивается на стороне впуска нагревателя 3. Кроме того, устанавливается температурный датчик 7 в позиции, в которой он может определять температуру выхлопного газа, протекающего в фильтр 4, а именно, в выхлопном канале 2 между нагревателем 3 и фильтром 4, и устанавливается температурный датчик 9, который определяет температуру выхлопного газа, протекающего в выхлопном канале 2 на выпуске фильтра 4. Дополнительно, обеспечивается датчик 8 дифференциального давления, который определяет разность в давлении выхлопа (которая также называется просто "дифференциальным давлением выхлопа") между частями на впуске и на выпуске выхлопного канала 2 на противоположных сторонах фильтра 4.

[0038] Во впускном канале 13 двигателя внутреннего сгорания устанавливается расходомер 10 воздуха, допускающий измерение расхода всасываемого воздуха, протекающего во впускном канале 13. Двигатель 1 внутреннего сгорания оснащен электронным модулем 20 управления (ECU), который представляет собой модуль для управления рабочим режимом и т.д. двигателя 1. Вышеописанные клапан 5 подачи топлива, температурные датчики 7, 9, датчик 8 дифференциального давления, расходомер 10 воздуха, датчик 11 позиции коленчатого вала, датчик 12 позиции педали акселератора и т.д. электрически соединены с ECU 20. Клапан 5 подачи топлива подает топливо в выхлопной газ, согласно команде из ECU 20, и значения определения, полученные посредством соответствующих датчиков, передаются в ECU 20. Например, датчик 11 позиции коленчатого вала определяет угол поворота коленчатого вала двигателя 1 и отправляет его в ECU 20, и датчик 12 позиции педали акселератора определяет позицию педали акселератора или рабочую величину транспортного средства, на котором устанавливается двигатель 1, и отправляет ее в ECU 20. Как результат, ECU 20 извлекает частоту вращения двигателя для двигателя 1 из значения определения датчика 11 позиции коленчатого вала и извлекает нагрузку на двигатель для двигателя 1 из значения определения датчика 12 позиции педали акселератора. Кроме того, ECU 20 определяет температуру выхлопного газа, протекающего в фильтр 4, на основе значения определения температурного датчика 7 и может оценивать температуру фильтра 4 на основе значения определения датчика 9 температуры выхлопных газов. Кроме того, ECU 20 имеет возможность определять дифференциальное давление выхлопа через датчик 8 дифференциального давления. Кроме того, ECU 20 может получать расход выхлопных газов на основе значения определения расходомера 10 воздуха и объема впрыска топлива.

[0039] В этом варианте осуществления, как показано на фиг. 1B, фильтр 4 разделен на переднюю область 4a, расположенную на стороне впуска в направлении потока выхлопных газов, и заднюю область 4b, расположенную на стороне выпуска, и вычисляется частичное осажденное количество PM в каждой из областей. На фиг. 1B, пустые стрелки указывают на поток выхлопного газа. Количество PM, осажденных в передней области 4a, называется "осажденным количеством PM_Fr в передней области", и количество PM, осажденных в задней области 4b, называется "осажденным количеством PM_Rr в задней области".

[0040] В системе управления выбросами выхлопных газов двигателя 1 внутреннего сгорания с вышеописанной конструкцией, PM, содержащиеся в выхлопном газе, в общем, улавливаются посредством фильтра 4, и их высвобождение наружу транспортного средства ограничивается. Помимо этого, может обеспечиваться катализатор для очистки выхлопного газа (к примеру, катализатор для удаления NOx), который не проиллюстрирован на чертежах. В этом варианте осуществления, фильтр 4 представляет собой фильтр с проточными стенками, и катализатор окисления, имеющий окислительную способность, к примеру, металл платиновой группы (PGM), наносится на подложку фильтра 4. Катализатор окисления наносится на внутренние поверхности стенок фильтра и в мелкие поры подложки фильтра в диапазоне от впускного конца до выпускного конца. Вследствие окислительной способности катализатора окисления, может окисляться несгоревшее топливо и NO в выхлопном газе. За счет такого окисления NO и превращения в NO2, можно способствовать окислению и удалению PM, осажденных в фильтре 4, с использованием окислительной способности самого NO2.

[0041] Если количество PM, осажденных в фильтре 4, достигает предельного осажденного количества или максимально допустимого количества для фильтра 4, противодавление в выхлопном канале 2 увеличивается; в силу этого температура фильтра 4 повышается с тем, чтобы окислять и удалять PM, осажденные в фильтре 4. Процесс для окисления и удаления PM называется "процессом восстановления фильтра" в этом подробном описании. Более конкретно, в процессе восстановления фильтра, определенный объем топлива подается из клапана 5 подачи топлива в выхлопной газ и окисляется посредством катализатора окисления, наносимого на фильтр 4, так что температура фильтра 4 повышается, за счет чего PM, осажденные в фильтре 4, окисляются и удаляются.

[0042] В некоторых случаях, даже когда несгоревшее топливо подается из клапана 5 подачи топлива в процессе восстановления фильтра, и несгоревшее топливо окисляется посредством катализатора окисления, наносимого на переднюю область 4a, теплота окислительной реакции с большой вероятностью должна передаваться на сторону выпуска вследствие потока выхлопного газа, в зависимости от расхода выхлопного газа, протекающего в фильтре 4, и температура непосредственно передней области 4a с меньшей вероятностью или с очень небольшой вероятностью должна поддерживаться на уровне температуры, который разрешает окисление и удаление осажденных PM. Соответственно, даже если процесс восстановления фильтра выполняется, некоторые PM могут оставаться несгоревшими в передней области 4a, и большее количество осажденных PM может локально существовать в передней области 4a, чем в задней области 4b, в ходе PM-улавливания посредством фильтра 4. В других случаях, когда процесс восстановления фильтра выполняется, но идентичный процесс завершается до того, как тепло в достаточной степени передается в заднюю область 4b, в зависимости от состояния потока выхлопных газов в фильтре 4, большее количество осажденных PM может локально существовать в задней области 4b, чем в передней области 4a, в ходе PM-улавливания посредством фильтра 4.

[0043] А именно, даже если процесс восстановления фильтра выполняется в фильтре 4, распределение PM, осажденных в фильтре 4, может варьироваться в зависимости от различных состояний. В частности, если процесс восстановления фильтра выполняется в состоянии, в котором осажденное количество в фильтре 4 в целом является относительно небольшим, но большое количество PM локально осаждается в определенной области фильтра 4, температура фильтра может чрезмерно повышаться локально в этой области, приводя к проблемам, например, касательно ухудшения характеристик непосредственно фильтра и ухудшения характеристик катализатора окисления. Таким образом, в этом варианте осуществления, вычисляются локальные осажденные количества PM в фильтре 4, т.е. осажденное количество PM в передней области 4a и осажденное количество PM в задней области 4b, и процесс восстановления фильтра выполняется с учетом локальных осажденных количеств PM.

[0044] Ссылаясь на фиг. 2A, фиг. 2B, фиг. 3A и фиг. 3B, описывается вычисление осажденного количества PM в передней области 4a и осажденного количества PM в задней области 4b. В этом варианте осуществления, осажденное количество PM в передней области 4a и осажденное количество PM в задней области 4b могут называться "частичными осажденными количествами", с тем чтобы отличаться от осажденного количества PM в фильтре 4 в целом. Фиг. 2A показывает изменения температуры каждой области во времени в ходе процесса повышения температуры (который называется "процессом повышения температуры во время вычисления"), выполняемого в фильтре 4, когда вычисляется осажденное количество PM в каждой области, а фиг. 2B показывает изменения значения определения датчика 8 дифференциального давления во времени во время идентичного процесса. Фиг. 3A и фиг. 3B являются видами, полезными для пояснения логики осажденного количества PM в каждой области. Фиг. 3A, в общем, указывает корреляцию между осажденным количеством PM в фильтре 4 в целом и дифференциальным давлением выхлопа, определенным посредством датчика 8 дифференциального давления. Фиг. 3B, в общем, указывает корреляцию между осажденным количеством PM в фильтре 4 и скоростью окисления осажденных PM.

[0045] Чтобы вычислять осажденное количество PM в каждой области, выполняется процесс повышения температуры во время вычисления, как описано выше. В этом процессе, температура фильтра 4 повышается со стороны впуска, и часть PM, осажденных в каждой области фильтра, окисляется и сжигается посредством подъема температуры. Более конкретно, торцевая поверхность на стороне впуска фильтра 4 нагревается посредством нагревателя 3, так что выполняется процесс повышения температуры во время вычисления. В это время, величина энергии, подаваемой из нагревателя 3 для нагрева фильтра 4, управляется таким образом, что осажденные PM могут окисляться и сжигаться, как описано выше.

[0046] На фиг. 2A, линия L1 указывает изменения температуры передней области 4a во времени, когда выполняется процесс повышения температуры во время вычисления, и линия L2 указывает изменения температуры задней области 4b во времени. В качестве изменений температуры каждой области, изменения температуры, измеренной в характерной точке каждой области, оцениваются посредством ECU 20 на основе количества тепла, подаваемого из нагревателя 3 в фильтр 4 через процесс повышения температуры во время вычисления, и различных параметров (таких как теплоемкость фильтра 4, расход выхлопного газа, протекающего через фильтр 4, и коэффициент теплового излучения фильтра 4), связанных с тепловым распространением в фильтре 4. Характерная точка в этом варианте осуществления представляет собой центральную точку каждой из передней области 4a и задней области 4b при просмотре в направлении потока выхлопных газов. В другом способе, температура каждой области может быть непосредственно измерена посредством температурного датчика, встраиваемого в каждую область.

[0047] Более конкретно, процесс повышения температуры во время вычисления начинается во время T1, и температура передней области 4a, расположенной на стороне впуска, начинает повышаться. В это время, большая часть тепла не передана в заднюю область 4b на стороне выпуска; в силу этого температура задней области 4b претерпевает только незначительные изменения. После этого, во время T2 температура передней области 4a достигает температуры Tpm начала окисления, при которой осажденные PM начинают окисляться и сжигаться. Температура задней области 4b также начинает постепенно повышаться с этого времени и достигает температуры Tpm начала окисления во время T3. После этого, во время T4 процесс повышения температуры во время вычисления завершается, и температура каждой области начинает падать.

[0048] Таким образом, как только температура каждой области фильтра 4 превышает температуру Tpm начала окисления, PM, осажденные в этой области, окисляются и сжигаются, так что состояние осаждения PM в фильтре 4 изменяется. Как результат, изменение состояния PM-осаждения отражается посредством дифференциального давления выхлопа, измеренного посредством датчика 8 дифференциального давления. Например, как показано на фиг. 2B, дифференциальное давление выхлопа начинает уменьшаться от времени T2, в котором температура передней области 4a достигает температуры Tpm начала окисления, и дифференциальное давление выхлопа уменьшается по мере того, как осажденные PM в каждой области окисляются и сжигаются в то время, когда выполняется процесс повышения температуры во время вычисления.

[0049] Более конкретно, поскольку только температура передней области 4a превышает температуру Tpm начала окисления в период от времени T2 до времени T3, только PM, осажденные в этой области, окисляются и сжигаются, и дифференциальное давление выхлопа уменьшается на величину ΔdP_Fr. В период от времени T3 до времени T4, температуры передней области 4a и задней области 4b превышают температуру Tpm начала окисления. Следовательно, в период от времени T3 до времени T4, PM, осажденные в обеих из передних и задних областей, окисляются и сжигаются, и дифференциальное давление выхлопа уменьшается. Соответственно, если величина уменьшения дифференциального давления выхлопа вследствие окисления и сгорания осажденных PM в передней области 4a в течение периода от времени T3 до времени T4 обозначается как ΔdP_Fr2, и величина уменьшения дифференциального давления выхлопа вследствие окисления и сгорания осажденных PM в задней области 4b обозначается как ΔdP_Rr, величина уменьшения дифференциального давления выхлопа в тот же период равна сумме (ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2) обеих из величин уменьшения.

[0050] Здесь внимание акцентируется на скорости окисления осажденных PM в каждой области фильтра 4, когда выполняется процесс повышения температуры во время вычисления. Первоначально, осажденные PM в передней области 4a окисляются и сжигаются в период от времени T2 до времени T3. Соответственно, величина ΔXpm уменьшения (см. фиг. 3A) осажденных PM в фильтре 4, которая соответствует величине ΔdP_Fr уменьшения дифференциального давления выхлопа в этот период, представляет величину уменьшения осажденных PM в передней области 4a. Поскольку уменьшение осажденных PM возникает в период от времени T2 до времени T3, скорость окисления осажденных PM в передней области 4a в этот период может быть представлена посредством значения Z0, которое получается посредством деления величины ΔXpm уменьшения на продолжительность этого периода.

[0051] В этой связи, скорость окисления осажденных PM в фильтре 4 физически выражается посредством следующего уравнения 1:

Z0=k[PM][O2]α[NO2]β (уравнение 1)

В этом уравнении, Z0 является скоростью окисления, k является постоянной скорости реакции, [PM] является осажденным количеством PM, [O2]α является объемом кислорода, и[NO2]β является объемом диоксида азота. Постоянная k скорости реакции выражается посредством следующего уравнения 2:

K=Aexp(-Ea/RT) (уравнение 2)

В этом уравнении, A является частотным коэффициентом, Ea является энергией активации, R является газовой постоянной, и T является температурой окисления (абсолютной температурой).

[0052] Как следует понимать из вышеприведенного уравнения 1, скорость Z0 окисления осажденных PM в передней области 4a фильтра 4 может выражаться посредством произведения осажденного количества PM и параметров, связанных с различными веществами, которые окисляют PM, и в частности, имеет пропорциональную взаимосвязь с осажденным количеством PM. Затем на основе взаимосвязи между осажденным количеством PM и скоростью окисления, осажденное количество Ypm PM в передней области 4a может вычисляться из скорости Z0 окисления, как показано на фиг. 3B. Хотя скорость Z0 окисления непосредственно получается посредством деления величины ΔXpm уменьшения на продолжительность периода от времени T2 до времени T3, скорость Z0 окисления соответствует соотношению на передней стороне в качестве соотношения абсолютной величины ΔdP_Fr уменьшения дифференциального давления выхлопа к продолжительности периода, с учетом корреляции между величиной ΔXpm уменьшения и величиной ΔdP_Fr уменьшения дифференциального давления выхлопа. Соотношение на передней стороне соответствует вышеуказанному первому соотношению. Соответственно, с учетом корреляции, как показано на фиг. 3B, осажденное количество PM в передней области 4a вычисляется таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше соотношение на передней стороне.

[0053] Осажденное количество PM в задней области 4b также может вычисляться идентично случаю передней области 4a на основе величины уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T3 до времени T4 и продолжительности этого периода. Тем не менее, в этот период, осажденные PM в передней области 4a, а также осажденные PM в задней области 4b окисляются и сжигаются, как описано выше, и результат отражается посредством величины ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2 уменьшения дифференциального давления. Соответственно, чтобы вычислять осажденное количество PM в задней области 4b, необходимо использовать ΔdP_Rr в качестве величины уменьшения, извлекаемой из задней области 4b, из величины ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2 уменьшения дифференциального давления. Затем как и в случае передней области 4a, скорость окисления в задней области 4b соответствует соотношению на задней стороне в качестве соотношения абсолютной величины ΔdP_Rr уменьшения дифференциального давления выхлопа к продолжительности периода от времени T3 до времени T4. Соотношение на задней стороне соответствует вышеуказанному второму соотношению. Соответственно, если учитывается корреляция, как показано на фиг. 3B, осажденное количество PM в задней области 4b вычисляется таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше соотношение на задней стороне.

[0054] В качестве способа извлечения величины ΔdP_Rr уменьшения из величины ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2 уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T3 до времени T4, следующие способы проиллюстрированы в качестве примера. В качестве первого способа извлечения, период от времени T3 до времени T4 задается таким образом, что осажденное количество PM, которые окисляются и сжигаются в передней области 4a в период от времени T3 до времени T4, становится практически равным осажденному количеству PM, которые окисляются и сжигаются в передней области 4a в период от времени T2 до времени T3. В качестве одного примера задания, период от времени T3 до времени T4 задается равным той же продолжительности, что и продолжительности периода от времени T2 до времени T3. Величина ΔdP_Fr2 уменьшения в качестве части величины ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2 уменьшения в период от времени T3 до времени T4, которая измеряется в этом состоянии, становится равной величине ΔdP_Fr уменьшения в период от времени T2 до времени T3. Таким образом, величина ΔdP_Rr уменьшения может вычисляться посредством вычитания величины ΔdP_Fr уменьшения в период от времени T2 до времени T3 из величины ΔdP_Rr+ΔdP_fr2 уменьшения в период от времени T3 до времени T4.

[0055] В качестве второго способа извлечения, величина ΔdP_Rr уменьшения вычисляется при условии, что скорость окисления/сгорания осажденных PM в передней области 4a в период от времени T2 до времени T3, в ходе процесса повышения температуры во время вычисления, практически равна скорости окисления/сгорания осажденных PM в передней области 4a в период от времени T3 до времени T4. Более конкретно, величина ΔdP_Fr2 уменьшения, извлекаемая из окисления и сгорания осажденных PM в передней области 4a в течение периода времени T3 во время T4, вычисляется посредством умножения величины ΔdP_Fr уменьшения в период от времени T2 до времени T3 на отношение продолжительности периода от времени T3 до времени T4 к продолжительности периода от времени T2 до времени T3. Затем величина ΔP_Rr уменьшения вычисляется посредством вычитания вычисленной величины ΔdP_Fr2 уменьшения из величины ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2 уменьшения в период от времени T3 до времени T4.

[0056] Таким образом, как описано выше, система управления выбросами выхлопных газов двигателя 1 внутреннего сгорания, показанного на фиг. 1, имеет возможность легко вычислять осажденные количества PM в передней области 4a и задней области 4b фильтра 4, посредством выполнения процесса повышения температуры во время вычисления и использования значения определения датчика 8 дифференциального давления. Кроме того, в процессе повышения температуры во время вычисления предпочтительно управлять нагревателем 3 таким образом, что количество тепла, подаваемого из нагревателя 3 в фильтр 4 в единицу времени, становится равным, по меньшей мере, в период от времени T2 до времени T3 и в период от времени T3 до времени T4. Таким образом, состояния окисления и сгорания осажденных PM в передней области 4a и задней области 4b в каждый период могут задаваться практически равными, так что может повышаться точность при вычислении осажденного количества PM в каждой области, как описано выше.

[0057] Далее описывается процесс вычисления частичных осажденных количеств в качестве обработки для вычисления частичных осажденных количеств в передней области 4a и задней области 4b, как описано выше, со ссылкой на фиг. 4A и фиг. 4B. Процесс вычисления частичных осажденных количеств разделен на две секции, как проиллюстрировано на фиг. 4A и фиг. 4B, соответственно. Процесс вычисления частичных осажденных количеств выполняется посредством выполнения управляющей программы, сохраненной в запоминающем устройстве ECU 20. Первоначально, на этапе S101, определяется то, имеется или нет запрос на вычисление частичных осажденных количеств в передней области 4a и задней области 4b. Запрос на вычисление формируется, например, когда частичное осажденное количество в каждой области необходимо в определенном управлении. Например, когда вызывается процесс вычисления частичных осажденных количеств, при управлении восстановлением фильтра, проиллюстрированном на фиг. 5 и фиг. 6, или управлении оценкой частичных осажденных количеств, проиллюстрированном на фиг. 7, который описывается ниже, формируется запрос на вычисление. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S101, управление переходит к этапу S102. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S101, процесс вычисления частичных осажденных количеств завершается.

[0058] На этапе S102, определяется то, находится или нет двигатель 1 внутреннего сгорания в состоянии, в котором могут вычисляться частичные осажденные количества. Чтобы вычислять частичные осажденные количества таким способом, как описано выше, необходимо выполнять процесс повышения температуры во время вычисления. Хотя часть осажденных PM в передней области 4a и задней области 4b окисляется и сжигается в ходе процесса повышения температуры, предпочтительно, чтобы состояния окисления и сгорания существенно не варьировались в течение периода, в который выполняется процесс повышения температуры во время вычисления, с тем чтобы не допускать уменьшения точности вычисления. Таким образом, может быть определено то, что двигатель 1 находится в состоянии, в котором могут вычисляться частичные осажденные количества, например, в ходе работы на холостом ходу, при которой расход и температура выхлопного газа из двигателя 1 являются стабильными. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S102, управление переходит к этапу S103. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S102, процесс вычисления частичных осажденных количеств завершается.

[0059] Затем на этапе S103, температуры передней области 4a и задней области 4b начинают оцениваться. Более конкретно, ECU 20 начинает оценку температуры на основе состояний нагрева посредством нагревателя 3 (например, количества тепла, подаваемого из нагревателя 3 в фильтр 4 в единицу времени) и различных параметров (таких как теплоемкость фильтра 4, расход выхлопного газа, протекающего через фильтр 4, и коэффициент теплового излучения в фильтре 4), связанных с тепловым распространением в фильтре 4. В это время, также учитывается расстояние между позицией точки в передней области 4a, представляющей температуру передней области 4a, и позицией точки в задней области 4b, представляющей температуру задней области 4b.

[0060] Затем на этапе S104, начинается процесс повышения температуры во время вычисления, и ток приведения в действие подается в нагреватель 3. Как результат, тепловая энергия подается из нагревателя 3 в фильтр 4 в состоянии, в котором количество тепла, подаваемого в единицу времени, является постоянным. Количество тепла, подаваемого в единицу времени в процессе повышения температуры во время вычисления, определяется таким образом, что температура фильтра 4 может достигать температуры Tpm начала окисления, при которой осажденные PM могут сжигаться. Момент времени, в который начинается процесс повышения температуры во время вычисления, обозначается как время T1 на фиг. 2A. Затем на этапе S105, определяется то, превышает или нет оцененная температура Tfr передней области 4a температуру Tpm начала окисления. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S105, управление переходит к этапу S106. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S105, этап S105 повторяется снова. Момент времени, в который положительное решение ("Да") получается на этапе S105, обозначается как время T2 на фиг. 2A.

[0061] После того, как температура передней области 4a превышает температуру Tpm начала окисления, этап S106 выполняется для того, чтобы начинать подсчет первого периода Δt1 окисления, в котором окисляются и сжигаются только осажденные PM в передней области 4a, расположенной на стороне впуска. Соответственно, начальная точка первого периода Δt1 окисления является временем T2 на фиг. 2A. Затем первая величина ΔdP1 уменьшения дифференциального давления в качестве величины уменьшения дифференциального давления выхлопа, вызываемого посредством окисления и сгорания только осажденных PM в передней области 4a, начинает измеряться, при этом одновременно подсчитывается первый период Δt1 окисления. Первая величина ΔdP1 уменьшения дифференциального давления измеряется относительно дифференциального давления выхлопа во время T2, которое является начальной точкой первого периода Δt1 окисления, в качестве начальной точки. После выполнения этапа S106, управление переходит к этапу S107.

[0062] На этапе S107, определяется то, превышает или нет оцененная температура Trr задней области 4b температуру Tpm начала окисления. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S107, управление переходит к этапу S108. Если получается отрицательное решение ("Нет"), этап S107 повторяется снова. Момент времени, в который положительное решение ("Да") получается на этапе S107, обозначается как время T3 на фиг. 2A. Затем на этапе S108 первый период Δt1 окисления определяется на основе определения на этапе S107 того, что температура задней области 4b превышает температуру Tpm начала окисления. А именно, первый период Δt1 окисления определяется в качестве периода от времени T2 в качестве вышеуказанной начальной точки до времени T3 в качестве конечной точки. Одновременно, первая величина ΔdP1 уменьшения дифференциального давления определяется относительно дифференциального давления выхлопа во время T2 в качестве начальной точки и относительно дифференциального давления выхлопа во время T3 в качестве конечной точки. После выполнения этапа S108, управление переходит к этапу S109.

[0063] После того, как температура задней области 4b превышает температуру Tpm начала окисления, этап S109 выполняется для того, чтобы начинать подсчет второго периода Δt2 окисления, который начинается, когда осажденные PM в задней области 4b, расположенной на стороне выпуска, начинают окисляться и сжигаться. Соответственно, начальная точка второго периода Δt2 окисления является временем T3 на фиг. 2A. Затем вторая величина ΔdP2 уменьшения дифференциального давления в качестве величины уменьшения дифференциального давления выхлопа, вызываемого посредством окисления и сгорания осажденных PM в задней области 4b и осажденных PM в передней области 4a, начинает измеряться, при этом одновременно подсчитывается второй период Δt2 окисления. Вторая величина ΔdP2 уменьшения дифференциального давления измеряется относительно дифференциального давления выхлопа во время T3, которое является начальной точкой второго периода Δt2 окисления, в качестве начальной точки. После выполнения этапа S109, управление переходит к этапу S110.

[0064] На этапе S110, определяется то, превышает или нет второй период Δt2 окисления указанное время. Указанное время может задаваться равным требуемой продолжительности при условии, что значительная величина уменьшения дифференциального давления измеряется в качестве второй величины ΔdP2 уменьшения дифференциального давления, вызываемой посредством окисления и сгорания осажденных PM в задней области 4b и осажденных PM в передней области 4a. В этом варианте осуществления, указанное время задается равным той же продолжительности, что и продолжительность первого периода Δt1 окисления. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S110, управление переходит к этапу S111. Если получается отрицательное решение ("Нет"), этап S110 повторяется снова. Момент времени, в который положительное решение ("Да") получается на этапе S110, обозначается как время T4 на фиг. 2A. Затем на этапе S111, второй период Δt2 окисления определяется на основе определения того, что второй период Δt2 окисления превышает указанное время. А именно, второй период Δt2 окисления определяется в качестве периода от времени T3 в качестве вышеуказанной начальной точки до времени T4 в качестве конечной точки, другими словами, в качестве периода, имеющего ту же продолжительность, что и продолжительность первого периода Δt1 окисления. Одновременно, вторая величина ΔdP2 уменьшения дифференциального давления определяется относительно дифференциального давления выхлопа во время T3 в качестве начальной точки и относительно дифференциального давления выхлопа во время T4 в качестве конечной точки. После выполнения этапа S111, управление переходит к этапу S112.

[0065] На этапе S112, вышеуказанная ΔdP_Fr в качестве величины уменьшения в передней области, используемой для вычисления осажденного количества PM в передней области 4a, определяется на основе первой величины ΔdP1 уменьшения дифференциального давления. Более конкретно, поскольку только осажденные PM в передней области 4a окисляются и сжигаются в первый период Δt1 окисления, величина ΔdP_Fr уменьшения в передней области является непосредственно первой величиной ΔdP1 уменьшения дифференциального давления. Затем на этапе S113, вышеуказанная ΔdP_Rr в качестве величины уменьшения в задней области, используемой для вычисления осажденного количества PM в задней области 4b, определяется на основе второй величины ΔdP2 уменьшения дифференциального давления. Более конкретно, второй период Δt2 окисления задается равным той же продолжительности, что и продолжительность первого периода Δt1 окисления, согласно первому способу извлечения, как описано выше, так что количество осажденных PM, окисленных в передней области 4a в течение второго периода Δt2 окисления, может рассматриваться в качестве количества, одинакового с количеством осажденных PM, окисленных в передней области 4a в течение первого периода Δt1 окисления. Таким образом, величина ΔdP_Rr уменьшения в задней области получается посредством вычитания первой величины ΔdP1 уменьшения дифференциального давления из второй величины ΔdP2 уменьшения дифференциального давления.

[0066] Затем на этапе S114, осажденное количество PM_Fr PM в передней области 4a вычисляется так, как пояснено выше со ссылкой на фиг. 3B, на основе соотношения абсолютной величины ΔdP_Fr уменьшения в передней области к продолжительности первого периода Δt1 окисления, которое соответствует вышеуказанному соотношению на передней стороне. Более конкретно, осажденное количество PM_Fr PM в передней области 4a вычисляется таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше это соотношение. Кроме того, осажденное количество PM_Rr PM в задней области 4b вычисляется так, как пояснено выше со ссылкой на фиг. 3B, на основе соотношения величины ΔdP_Rr уменьшения в задней области к продолжительности второго периода Δt2 окисления, которое соответствует вышеуказанному соотношению на задней стороне. Более конкретно, осажденное количество PM_Rr PM в задней области 4b вычисляется таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше это соотношение.

[0067] Затем, на этапе S115, сбрасываются счетчики первого периода Δt1 окисления и второго периода Δt2 окисления, и сбрасываются значения измерения первой величины ΔdP1 уменьшения дифференциального давления и второй величины ΔdP2 уменьшения дифференциального давления, для следующего вычисления частичных осажденных количеств.

[0068] В процессе вычисления частичных осажденных количеств, как описано выше, второй период Δt2 окисления задается равным той же продолжительности, что и продолжительность первого периода Δt1 окисления, с тем чтобы извлекать величину ΔdP_Rr уменьшения в задней области посредством первого способа извлечения. Тем не менее, вместо этой компоновки, второй период Δt2 окисления может задаваться равным продолжительности, отличающейся от продолжительности первого периода окисления Δt1. Даже если первый и второй периоды окисления задаются равными различной продолжительности, величина ΔdP_Rr уменьшения в задней области может извлекаться посредством первого способа извлечения, в случае если количество осажденных PM, окисленных в передней области 4a в течение второго периода Δt2 окисления, может рассматриваться в качестве количества, одинакового с количеством осажденных PM, окисленных в передней области 4a в течение первого периода Δt1 окисления. Если эти количества не могут рассматриваться в качестве одинакового количества, величина ΔdP_Rr уменьшения в задней области может извлекаться посредством второго способа извлечения, как описано выше.

[0069] В процессе вычисления частичных осажденных количеств, как описано выше, первый период Δt1 окисления задается как период (период от времени T2 до времени T3) от времени, когда температура Tfr передней области 4a превышает температуру Tpm начала окисления, до времени, когда температура Trr задней области 4b превышает температуру Tpm начала окисления. Тем не менее, вместо этой компоновки, первый период Δt1 окисления может быть частью периода от времени T2 до времени T3 при условии, что значительное значение может получаться в качестве первой величины ΔdP1 уменьшения дифференциального давления. В этом случае, первая величина ΔdP1 уменьшения дифференциального давления является величиной уменьшения дифференциального давления, соответствующей части периода. Кроме того, второй период Δt2 окисления может быть любым периодом после того, как температура Trr задней области 4b превышает температуру Tpm начала окисления, при условии, что значительное значение может получаться в качестве второй величины ΔdP2 уменьшения дифференциального давления. В этом случае, вторая величина ΔdP2 уменьшения дифференциального давления является величиной уменьшения дифференциального давления, соответствующей любому вышеуказанному периоду.

[0070] Далее описывается первый пример управления восстановлением фильтра для выполнения процесса восстановления фильтра для фильтра 4 с использованием вышеописанного процесса вычисления частичных осажденных количеств со ссылкой на фиг. 5. Управление восстановлением фильтра выполняется посредством выполнения управляющей программы, сохраненной в запоминающем устройстве ECU 20. В качестве предварительного условия для управления восстановлением фильтра, осажденное количество PM в фильтре 4 в целом оценивается требуемым образом на основе рабочего режима, к примеру, частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель для двигателя 1 внутреннего сгорания. Хотя процесс оценки осажденного количества PM в фильтре 4 в целом отличается от вышеописанного процесса вычисления частичных осажденных количеств, процесс оценки проводится согласно предшествующему уровню техники и в силу этого подробно не описывается. Осажденное количество PM в фильтре 4 в целом называется "полным осажденным количеством X1 PM".

[0071] Процесс этапов S201-S206 при управлении восстановлением фильтра, проиллюстрированном на фиг. 5, представляет собой стандартную последовательность этапов для выполнения процесса восстановления фильтра. Первоначально, на этапе S201, определяется то, превышает или нет полное осажденное количество X1 PM фильтра 4 опорное количество R0 для восстановления. Опорное количество R0 для восстановления является пороговым значением, на основе которого определяется то, что PM осаждаются до такой степени, что процесс восстановления фильтра должен выполняться в фильтре 4. Если осажденное количество PM в фильтре 4 в целом превышает опорное количество R0 для восстановления, давление выхлопа в выхлопном канале 2 увеличивается, и нежелательное влияние оказывается на работу двигателя 1. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S201, управление переходит к этапу S202. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S201, управление переходит к этапу S207.

[0072] Затем на этапе S202 определяется то, удовлетворяется или нет начальное условие или условия для начала процесса восстановления фильтра. Более конкретно, один пример начального условия (условий) заключается в том, что температура выхлопного газа, протекающего в фильтр 4, равна или выше данной температуры, которая является достаточно высокой для того, чтобы разрешать эффективное окисление и удаление осажденных PM. В качестве температуры выхлопного газа, протекающего в фильтр 4, может использоваться значение определения температурного датчика 7. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S202, управление переходит к этапу S203. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S202, это управление завершается.

[0073] На этапе S203, выполняется процесс восстановления фильтра. Более конкретно, топливо подается из клапана 5 подачи топлива в выхлопной газ, как описано выше, так что температура фильтра 4 повышается до уровня, который превышает температуру Tpm начала окисления, через окислительные реакции с использованием катализатора окисления, наносимого на фильтр 4, и фильтр 4 поддерживается на уровне температуры. Чтобы поддерживать температуру фильтра 4 на этом уровне, используется температура, определенная посредством температурного датчика 9. С помощью процесса восстановления фильтра, выполняемого таким способом, PM, осажденные в фильтре 4, окисляются и удаляются. Таким образом, полное осажденное количество X1 PM обновляется на этапе S204, с тем чтобы отражать уменьшение осажденного количества PM через окисление и удаление осажденных PM. Полное осажденное количество X1 PM обновляется, например, с учетом количества PM, окисленных и удаляемых в единицу времени через процесс восстановления фильтра, и истекшего времени от времени, когда температура фильтра 4 достигает температуры Tpm начала окисления через процесс восстановления фильтра.

[0074] На этапе S205, определяется то, меньше или нет полное осажденное количество X1 PM, обновленное на этапе S204, опорного осажденного количества R2 PM. Опорное осажденное количество R2 PM является пороговым значением, используемым для определения того, должен или нет завершаться процесс восстановления фильтра. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S205, управление переходит к этапу S206. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S205, этап S204 многократно выполняется. Этап S204 многократно выполняется в то время, когда непрерывно выполняется процесс восстановления фильтра, начатый на этапе S203. На этапе S206, завершается процесс восстановления фильтра. Когда процесс восстановления фильтра завершается, флаг выполнения, указывающий то, что процесс вычисления частичных осажденных количеств, который описывается ниже, выполнен, деактивируется.

[0075] Хотя осажденные PM фильтра 4 окисляются и удаляются посредством процесса этапов S201-S206, последовательность этапов S207-S210, включающая в себя вышеописанный процесс вычисления частичных осаждений, выполняется, когда отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S201. На этапе S207, определяется то, превышает или нет полное осажденное количество X1 PM частичное опорное количество R1 для вычисления. Частичное опорное количество R1 для вычисления меньше опорного количества R0 для восстановления, но больше опорного осажденного количества R2 PM, и является пороговым значением, используемым для определения того, должен или нет выполняться процесс вычисления частичных осаждений, выполняемый на этапе S209, который описывается ниже. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S207, управление переходит к этапу S208. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S207, это управление завершается.

[0076] На этапе S208, на основе вышеуказанного флага выполнения, определяется то, выполнен или нет процесс вычисления частичных осаждений, выполняемый на этапе S209, который описывается ниже, и то, уже вычислены или нет осажденное количество PM_Fr в передней области и осажденное количество PM_Rr в задней области. При этом управлении, процесс вычисления частичных осажденных количеств выполняется один раз в период между одним процессом восстановления фильтра и следующим процессом восстановления фильтра. Соответственно, определение на этапе S208 в отношении того, выполнен уже или нет процесс вычисления частичных осажденных количеств, выполняется относительно вышеуказанного периода. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S208, управление переходит к этапу S210. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S208, управление переходит к этапу S209.

[0077] На этапе S209, выполняется процесс вычисления частичных осажденных количеств, и активируется флаг выполнения. Через процесс вычисления частичных осажденных количеств вычисляются осажденное количество PM_Fr в передней области и осажденное количество PM_Rr в задней области. Затем на этапе S210 определяется то, превышает или нет осажденное количество PM_Fr в передней области первое опорное осажденное количество Fr0, либо то, превышает или нет осажденное количество PM_Rr в задней области второе опорное осажденное количество Rr0. Если, по меньшей мере, одно из осажденного количества PM_Fr в передней области и осажденного количества PM_Rr в задней области превышает соответствующее опорное количество, положительное решение ("Да") получается на этапе S210. В этом случае, этап S202 и следующие этапы выполняются. С другой стороны, если оба из осажденного количества PM_Fr в передней области и осажденного количества PM_Rr в задней области не превышают опорные количества, отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S210. В этом случае, это управление завершается. Здесь, первое опорное осажденное количество Fr0 является пороговым значением, используемым для определения того, что если процесс восстановления фильтра не выполняется даже в состоянии, в котором осажденное количество PM в передней области 4a превышает первое опорное осажденное количество Fr0, и процесс восстановления фильтра после этого выполняется на основе осажденного количества PM фильтра 4 в целом, имеется вероятность того, что чрезмерное повышение температуры локальной области фильтра возникает вследствие большого количества PM, локально осажденных в передней области 4a. Кроме того, первое опорное осажденное количество Fr0 задается равным осажденному количеству PM, которое не вызывает чрезмерное увеличение температуры передней области 4a в качестве локальной области фильтра 4, даже если процесс восстановления фильтра выполняется, когда осажденное количество PM в передней области 4a равно первому опорному осажденному количеству Fr0. Второе опорное осажденное количество Rr0 является пороговым значением, используемым для определения того, что если процесс восстановления фильтра не выполняется даже в состоянии, в котором осажденное количество PM в задней области 4b превышает второе опорное осажденное количество Rr0, и процесс восстановления фильтра после этого выполняется на основе осажденного количества PM фильтра 4 в целом, имеется вероятность того, что чрезмерное повышение температуры локальной области фильтра возникает вследствие большого количества PM, локально осажденных в задней области 4b. Кроме того, второе опорное осажденное количество Rr0 задается равным осажденному количеству PM, которое не вызывает чрезмерное увеличение температуры задней области 4b в качестве локальной области фильтра 4, даже если процесс восстановления фильтра выполняется, когда осажденное количество PM в задней области 4b равно второму опорному осажденному количеству Rr0.

[0078] При управлении восстановлением фильтра, как описано выше, даже в состоянии, в котором осажденное количество PM фильтра 4 в целом не превышает опорное количество R0 для восстановления, процесс восстановления фильтра выполняется, если частичное осажденное количество, по меньшей мере, в одной из передней области 4a и задней области 4b превышает опорное осажденное количество, за счет этого обуславливая вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области. Таким образом, процесс восстановления фильтра выполняется заблаговременно, так что осажденные PM в фильтре 4 в целом окисляются и удаляются до того, как чрезмерное повышение температуры локальной области становится очевидным, за счет чего эрозия фильтра 4, ухудшение характеристик катализатора окисления и т.д., которые вызываются посредством процесса восстановления фильтра, могут не допускаться в максимально возможной степени.

[0079] Когда выполняется процесс вычисления частичных осажденных количеств, выполняется процесс повышения температуры во время вычисления для вычисления частичного осажденного количества каждой области, и часть PM, осажденных в каждой области, окисляется и сжигается; в силу этого осажденное количество PM в фильтре 4 в целом должно уменьшаться. Таким образом, в этом случае, количество PM, окисленных и сожженных, может отражаться посредством значения полного осажденного количества X1 PM, которое оценивается требуемым образом. Если количество PM, окисленных через процесс повышения температуры во время вычисления, является настолько небольшим, что оно может игнорироваться, оно не может отражаться посредством значения полного осажденного количества X1 PM.

[0080] Ниже описывается второй пример управления восстановлением фильтра, при котором процесс восстановления фильтра для фильтра 4 выполняется с использованием процесса вычисления частичных осажденных количеств, как описано выше, со ссылкой на фиг. 6. Управление восстановлением фильтра выполняется посредством выполнения управляющей программы, сохраненной в запоминающем устройстве ECU 20. В качестве предварительного условия для управления восстановлением фильтра, полное осажденное количество X1 PM в фильтре 4 в целом оценивается требуемым образом, идентично вышеописанному первому примеру. Дополнительно, используется флаг выполнения, на основе которого определяется то, выполнен или нет процесс вычисления частичных осажденных количеств в период между одним процессом восстановления фильтра и следующим процессом восстановления фильтра.

[0081] Первоначально, на этапе S301 определяется то, превышает или нет полное осажденное количество X1 PM фильтра 4 опорное количество R0 для восстановления. Это определение является практически идентичным определению на этапе S201, как описано выше. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S301, управление переходит к этапу S302. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S301, это управление завершается. Затем на этапе S302, на основе вышеуказанного флага выполнения, определяется то, выполнен или нет процесс вычисления частичных осажденных количеств, выполняемый на этапе S303, как описано ниже, и то, уже вычислены или нет осажденное количество PM_Fr в передней области и осажденное количество PM_Rr в задней области. Определение на этапе S302 является практически идентичным определению на этапе S208, как описано выше. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S302, управление переходит к этапу S304. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S302, управление переходит к этапу S303. Затем на этапе S303, выполняется процесс вычисления частичных осажденных количеств, и активируется флаг выполнения. Через процесс вычисления частичных осажденных количеств вычисляются осажденное количество PM_Fr в передней области и осажденное количество PM_Rr в задней области.

[0082] Затем на этапе S304 определяется то, равно или меньше либо нет осажденное количество PM_Fr в передней области третьего опорного осажденного количества Fr1, и то, равно или меньше либо нет осажденное количество PM_Rr в задней области четвертого опорного осажденного количества Rr1. Здесь, третье опорное осажденное количество Fr1 отличается от первого опорного осажденного количества Fr0, используемого на вышеуказанном этапе S210, и является пороговым значением, на основе которого определяется то, что имеется вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области фильтра вследствие большого количества PM, локально осажденных в передней области 4a, если процесс восстановления фильтра выполняется в это время. Аналогично, четвертое опорное осажденное количество Rr1 также отличается от второго опорного осажденного количества Rr0, используемого на вышеуказанном этапе S210, и является пороговым значением, на основе которого определяется то, что имеется вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области фильтра вследствие большого количества PM, локально осажденных в задней области 4b, если процесс восстановления фильтра выполняется в это время. А именно, третье опорное осажденное количество Fr1 и четвертое опорное осажденное количество Rr1 задаются таким образом, что отсутствует вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области фильтра, даже если процесс восстановления фильтра выполняется, когда осажденное количество PM каждой области равно или меньше соответствующего опорного осажденного количества, но имеется вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области фильтра, если процесс восстановления фильтра выполняется, когда осажденное количество PM каждой области превышает соответствующее опорное осажденное количество. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S304, управление переходит к этапу S305. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S304, управление переходит к этапу S306.

[0083] На этапе S305, задается условие выполнения стандартного процесса восстановления фильтра, выполняемого в качестве процесса восстановления фильтра 4, когда положительное решение ("Да") получается на этапе S304. Положительное решение, полученное на этапе S304, означает то, что отсутствует вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области в фильтре 4, даже если процесс восстановления фильтра выполняется в это время. Таким образом, условие выполнения стандартного процесса восстановления фильтра представляет собой условие подачи топлива, которое должно удовлетворяться посредством клапана 5 подачи топлива, при котором топливо, подаваемое из клапана 5 подачи топлива, окисляется и сжигается в фильтре 4, на котором осаждаются PM, количество которых превышает полное осажденное количество X1 PM, так что температура фильтра 4 быстро достигает уровня температуры, превышающего температуру Tpm начала окисления, и топливо, подаваемое таким способом, не осаждается в фильтре 4 без окисления. Условие подачи топлива может варьироваться в зависимости от температуры фильтра 4, расхода выхлопных газов и т.д. Если условие выполнения задается на этапе S305, этап S307 и следующие этапы выполняются для того, чтобы выполнять процесс восстановления фильтра согласно условию выполнения, а именно, стандартный процесс восстановления фильтра.

[0084] С другой стороны, на этапе S306, определяется условие выполнения медленного процесса восстановления фильтра, выполняемого в качестве процесса восстановления фильтра 4, когда отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S304. Отрицательное решение, полученное таким способом на этапе S304, означает то, что имеется вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области в фильтре 4, если процесс восстановления фильтра выполняется в это время. Таким образом, условие выполнения медленного процесса восстановления фильтра представляет собой условие подачи топлива, которое должно удовлетворяться посредством клапана 5 подачи топлива, при котором, когда топливо подается из клапана 5 подачи топлива в фильтр 4, на котором осаждаются PM, количество которых превышает полное осажденное количество X1 PM, температура фильтра 4 медленно увеличивается с тем, чтобы подавлять чрезмерное повышение температуры локальной области в фильтре 4. Следовательно, когда осажденное количество PM_Fr в передней области превышает третье опорное осажденное количество Fr1, объем топлива, подаваемого из клапана 5 подачи топлива в единицу времени, уменьшается по мере того, как увеличивается избыточная величина, другими словами, уменьшается количество тепла, подаваемого в фильтр 4 в единицу времени для процесса восстановления фильтра. Аналогично, когда осажденное количество PM_Rr в задней области превышает четвертое опорное осажденное количество Rr1, объем топлива, подаваемого из клапана 5 подачи топлива в единицу времени, уменьшается по мере того, как увеличивается избыточная величина. Если условие выполнения задается на этапе S306, этап S307 и следующие этапы выполняются для того, чтобы выполнять процесс восстановления фильтра согласно условию выполнения, а именно, выполняется медленный процесс восстановления фильтра.

[0085] После выполнения этапа S305 или этапа S306, выполняются этап S307 и следующие этапы. Процесс этапов S307-S311 является практически идентичным процессу этапов S202-S206, как описано выше, и в силу этого подробно не описывается.

[0086] При управлении восстановлением фильтра, как описано выше, если осажденное количество PM фильтра 4 в целом превышает опорное количество R0 для восстановления, вычисляются частичное осажденное количество передней области 4a и частичное осажденное количество задней области 4b до того, как выполняется процесс восстановления фильтра 4. Затем когда отсутствует вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области в фильтре 4, стандартный процесс восстановления фильтра после этого выполняется. А именно, стандартный процесс восстановления фильтра выполняется после процесса повышения температуры во время вычисления, без уменьшения температуры фильтра, которая повышена посредством процесса температуры во время вычисления. В это время, поскольку температура фильтра 4 повышена в некоторой степени посредством процесса повышения температуры во время вычисления, может уменьшаться величина энергии для повышения температуры фильтра 4 посредством стандартного процесса восстановления фильтра. Если имеется вероятность чрезмерного повышения температуры локальной области в фильтре 4, температура фильтра 4 медленно увеличивается посредством медленного процесса восстановления фильтра, так что возможное в ином случае чрезмерное повышение температуры локальной области в фильтре 4 может не допускаться несмотря на то, что увеличено время, требуемое для того, чтобы окислять и удалять осажденные PM.

[0087] Далее описывается управление оценкой частичных осажденных количеств фильтра 4 с использованием вышеописанного процесса вычисления частичных осажденных количеств со ссылкой на фиг. 7. Управление оценкой частичных осажденных количеств является управлением для оценки частичных осажденных количеств передней области 4a и задней области 4b и выполняется посредством выполнения управляющей программы, сохраненной в запоминающем устройстве ECU 20. Кроме того, параллельно с этим управлением, многократно выполняется управление относительно процесса восстановления фильтра для фильтра 4, например, управление, проиллюстрированное на фиг. 5 или фиг. 6. При этом управлении, процесс вычисления частичных осажденных количеств на этапе S406, который описывается ниже, выполняется только один раз в период между одним процессом восстановления фильтра и следующим процессом восстановления фильтра. Когда процесс восстановления фильтра завершается, флаг выполнения, указывающий то, что процесс вычисления частичных осажденных количеств выполнен к этому моменту времени, деактивируется.

[0088] Первоначально, на этапе S401, получается рабочий режим двигателя 1 внутреннего сгорания. Затем на этапе S402, получаются оцененные выходные значения соответствующих областей, полученные, когда это управление выполнено в прошлый раз, а именно, оцененные выходные значения соответствующих частичных осажденных количеств передней области 4a и задней области 4b, которые сформированы на этапе S408, как описано ниже. Оцененные выходные значения, полученные в последнем цикле управления, сохраняются в запоминающем устройстве ECU 20.

[0089] Затем на этапе S403, соответствующие частичные осажденные количества передней области 4a и задней области 4b в это время оцениваются на основе рабочего режима двигателя 1, полученного на этапе S401, и последних оцененных выходных значений, полученных на этапе S402. Более конкретно, взаимосвязи между рабочим режимом двигателя 1 и количеством PM, дополнительно осажденных в каждой области фильтра 4, которые получены заранее посредством эксперимента и т.п., сохраняются в форме карты управления в запоминающем устройстве ECU 20. Затем осажденное количество PM или количество PM, дополнительно осажденных в каждой области, вычисляется в отношении карты управления на основе рабочего режима в это время, а именно, на основе рабочего режима, полученного на этапе S401. Затем оцененное выходное значение каждой области в этом цикле вычисляется посредством суммирования осажденного количества PM, вычисленного таким способом, с оцененным выходным значением каждой области, сформированным в последнем цикле. После выполнения этапа S403, управление переходит к этапу S404.

[0090] На этапе S404, определяется то, истекло или нет предварительно определенное время от времени, когда завершается процесс восстановления фильтра для фильтра 4, выполняемый параллельно с этим управлением. Время, в которое завершается процесс восстановления фильтра, является временем, когда выполняется этап S206 управления восстановлением фильтра, показанного на фиг. 5, либо когда выполняется этап S311 управления восстановлением фильтра, показанного на фиг. 6. Предварительно определенное время является продолжительностью, которая требуется от времени, когда процесс восстановления фильтра завершается, до времени, когда PM осаждаются снова в фильтре 4 до тех пор, пока осажденное количество PM не достигнет количества, достаточно большого для того, чтобы разрешать выполнение процесса вычисления частичных осажденных количеств. А именно, предварительно определенное время определяется с учетом необходимости окислять и сжигать часть осажденных PM в каждой области посредством процесса повышения температуры во время вычисления, в процессе вычисления частичных осажденных количеств. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S404, управление переходит к этапу S405. Если получается отрицательное решение ("Нет"), управление переходит к этапу S408.

[0091] На этапе S405, на основе флага выполнения определяется то, выполнен или нет процесс вычисления частичных осаждений, выполняемый на этапе S406, который описывается ниже, и то, уже вычислены или нет осажденное количество PM_Fr в передней области и осажденное количество PM_Rr в задней области. Определение на этапе S405 является практически идентичным определению на этапе S208 и т.д., как описано выше, и в силу этого подробно не описывается. Если положительное решение ("Да") получается на этапе S405, управление переходит к этапу S407. Если отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S405, управление переходит к этапу S406. Затем на этапе S406, выполняется процесс вычисления частичных осажденных количеств, так что вычисляются осажденное количество PM_Fr в передней области и осажденное количество PM_Rr в задней области, и активируется флаг выполнения.

[0092] Затем на этапе S407, частичные осажденные количества передней области 4a и задней области 4b, оцененные на этапе S403, корректируются на основе вычисленного осажденного количества PM_Fr в передней области и осажденного количества PM_Rr в задней области. В одном примере коррекции, когда существует разность между оцененным частичным осажденным количеством и вычисленным осажденным количеством каждой области, данное значение коррекции суммируется с оцененным частичным осажденным количеством, так что оцененное частичное осажденное количество становится ближе к вычисленному осажденному количеству каждой области. После выполнения этапа S407, управление переходит к этапу S408.

[0093] На этапе S408, формируется оцененное значение частичного осажденного количества каждой области, полученное через этот цикл управления оценкой частичных осажденных количеств. Если управление переходит к этапу S408 через этап S407, оцененное значение каждой области, подвергнутое коррекции на этапе S407, формируется в качестве оцененного значения этого цикла. Если управление переходит к этапу S408 после того, как отрицательное решение ("Нет") получается на этапе S404, оцененное значение каждой области, оцененное на этапе S403, формируется в качестве оцененного значения каждой области этого цикла. Затем оцененное значение каждой области, сформированное на этом этапе S408, обеспечивает оцененное выходное значение каждой области, которое должно получаться на этапе S402 в следующем цикле управления оценкой частичных осажденных количеств.

[0094] При управлении оценкой частичных осажденных количеств, как описано выше, частичное осажденное количество в каждой области может быть легко оценено на основе рабочего режима двигателя 1. Между тем, оцененное значение может существенно отклоняться от фактического частичного осажденного количества вследствие простоты оценки. Таким образом, процесс вычисления частичных осажденных количеств, как описано выше, выполняется так, как описано выше, и оцененное частичное количество оценки корректируется на основе результата вычисления. Скорректированное частичное осажденное количество, которое отражает результат вычисления, отражается посредством частичного осажденного количества, оцененного в следующем цикле управления оценкой частичных осажденных количеств; в силу этого, после того, как проводится коррекция, коррекция продолжает отражаться посредством оцененных значений в последующих циклах. Таким образом, согласно управлению оценкой частичных осажденных количеств, частичное осажденное количество каждой области может точнее оцениваться с помощью простой компоновки.

[0095] Оцененное частичное осажденное количество каждой области может использоваться в видах управления для различных целей, выполняемых в системе управления выбросами выхлопных газов двигателя 1 внутреннего сгорания. Вышеуказанное данное значение коррекции, используемое в коррекции этапа S407, сбрасывается, когда процесс восстановления фильтра выполняется в фильтре 4.

[0096] Далее описывается вычисление осажденного количества PM в каждой области, в случае если фильтр 4 разделен на три области, т.е. на переднюю область 4A, центральную область 4B и заднюю область 4C, которые размещаются вдоль потока выхлопного газа, со ссылкой на фиг. 8A, фиг. 8B и фиг. 8C. Разделение фильтра 4 в этом варианте осуществления проиллюстрировано на фиг. 8C. Фиг. 8A показывает изменения температуры каждой области во времени в ходе процесса повышения температуры во время вычисления. На фиг. 8A, линия L11 указывает изменения температуры передней области 4A во времени, и линия L12 указывает изменения температуры центральной области 4B во времени, в то время как линия L13 указывает изменения температуры задней области 4C во времени. Аналогично вышеописанному варианту осуществления, ECU 20 оценивает изменения температуры каждой области во времени на основе количества тепла, подаваемого из нагревателя 3 в фильтр 4, и различных параметров, связанных с тепловым распространением в фильтре 4. Фиг. 8B указывает изменения значения определения датчика 8 дифференциального давления во времени в ходе процесса повышения температуры во время вычисления.

[0097] Более конкретно, процесс повышения температуры во время вычисления начинается во время T11, и температура передней области 4A, расположенной на стороне впуска, начинает повышаться. В это время, большая часть тепла не передана в центральную область 4B и заднюю область 4C на стороне выпуска; в силу этого температуры центральной области 4B и задней области 4b претерпевают только незначительные изменения. После этого, во время T12 температура передней области 4A достигает температуры Tpm начала окисления. Температура центральной области 4B начинает постепенно повышаться приблизительно от времени T12 и достигает температуры Tpm начала окисления во время T13. Дополнительно, температура задней области 4C начинает постепенно повышаться приблизительно от времени T13 и достигает температуры Tpm начала окисления во время T14. После этого, во время T15 процесс повышения температуры во время вычисления завершается, и температура каждой области начинает уменьшаться.

[0098] Когда температура каждой области фильтра 4 изменяется вышеуказанным способом и превышает температуру Tpm начала окисления, PM, осажденные в области, окисляются и сжигаются, за счет чего состояние PM-осаждения в фильтре 4 изменяется, и изменение отражается посредством дифференциального давления выхлопа, измеренного посредством датчика 8 дифференциального давления. Более конкретно, в период от времени T12 до времени T13, температура только передней области 4A превышает температуру Tpm начала окисления; в силу этого только PM, осажденные в этой области, окисляются и сжигаются, и дифференциальное давление выхлопа уменьшается на величину ΔdP_Fr. Кроме того, в период от времени T13 до времени T14 температуры передней области 4A и центральной области 4B превышают температуру Tpm начала окисления. Таким образом, PM, осажденные в этих областях, окисляются и сжигаются, и дифференциальное давление выхлопа уменьшается. Величина уменьшения дифференциального давления выхлопа вследствие окисления и сгорания осажденных PM в передней области 4A в этот период обозначается как ΔdP_Fr2, и величина уменьшения дифференциального давления выхлопа вследствие окисления и сгорания осажденных PM в центральной области 4B обозначается как ΔdP_Ce. Таким образом, величина уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T13 до времени T14 равна сумме (ΔdP_Ce+ΔdP_Fr2) обеих из вышеуказанных величин уменьшения.

[0099] Дополнительно, в период от времени T14 до времени T15, температуры всех областей, включающих в себя заднюю область 4C, превышают температуру Tpm начала окисления. Таким образом, PM, осажденные во всех областях, окисляются и сжигаются, и дифференциальное давление выхлопа уменьшается. Величина уменьшения дифференциального давления выхлопа вследствие окисления и сгорания осажденных PM в передней области 4A в течение этого периода обозначается как ΔdP_Fr3, и величина уменьшения дифференциального давления выхлопа вследствие окисления и сгорания осажденных PM в центральной области 4B обозначается как ΔdP_Ce2, тогда как величина уменьшения дифференциального давления выхлопа вследствие окисления и сгорания осажденных PM в задней области 4C обозначается как ΔdP_Rr. Соответственно, величина уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T14 до времени T15 равна сумме (ΔdP_Rr+ΔdP_Ce2+ΔdP_Fr3) этих величин уменьшения.

[0100] Посредством использования первого способа извлечения, указываемого в вышеописанном варианте осуществления, вычисляются ΔdP_Ce, соответствующая величине уменьшения дифференциального давления для центральной области 4B, из величины уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T13 до времени T14, и ΔdP_Rr, соответствующая величине уменьшения дифференциального давления для задней области 4C, из величины уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T14 до времени T15. Например, когда период от времени T12 до времени T13, период от времени T13 до времени T14 и период от времени T14 до времени T15 имеют одинаковую продолжительность, количество осажденных PM, окисленных в каждой области во время каждого периода, может рассматриваться как практически равное.

Таким образом, ΔdP_Ce, соответствующая величине уменьшения дифференциального давления для центральной области 4B, вычисляется посредством вычитания величины уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T12 до времени T13 из величины уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T13 до времени T14. Дополнительно, ΔdP_Rr, соответствующая величине уменьшения дифференциального давления для задней области 4C, вычисляется посредством вычитания величины уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T13 до времени T14 из величины уменьшения дифференциального давления выхлопа в период от времени T14 до времени T15.

[0101] Затем частичное осажденное количество в каждой области вычисляется, согласно логике вычисления, описанной на основе фиг. 3A и 3B, на основе ΔdP_Fr, ΔdP_Ce, ΔdP_Rr в качестве величин уменьшения дифференциального давления, соответствующих соответствующим областям, продолжительности периода от времени T12 до времени T13, продолжительности периода от времени T13 до времени T14 и продолжительности периода от времени T14 до времени T15. В это время, частичное осажденное количество в передней области 4A вычисляется таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины ΔdP_Fr к продолжительности периода от времени T12 до времени T13, и частичное осажденное количество в центральной области 4B вычисляется таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины ΔdP_Ce к продолжительности периода от времени T13 до времени T14, в то время как частичное осажденное количество в задней области 4C вычисляется таким образом, что оно больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины ΔdP_Rr к продолжительности периода от времени T14 до времени T15.

[0102] Даже в случае, если фильтр 4 разделен на три области, как указано в этом варианте осуществления, и частичное осажденное количество в каждой области вычисляется, могут реализовываться виды управления, фактически соответствующие первому управлению восстановлением фильтра, второму управлению восстановлением фильтра и управлению оценкой частичных осажденных количеств, как описано в первом варианте осуществления, с использованием вычисленных частичных осажденных количеств. Например, когда выполняется управление, соответствующее первому управлению восстановлением фильтра, соответствующие частичные осажденные количества передней области 4A, центральной области 4B и задней области 4C могут сравниваться с опорными осажденными количествами (пороговыми значениями осажденных количеств PM, соответствующих первому опорному осажденному количеству Fr0 и т.д.), соответствующими надлежащим областям, так что процесс восстановления фильтра может выполняться заблаговременно.

1. Система управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, причем упомянутая система управления выбросами выхлопных газов содержит:

фильтр, обеспеченный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, причем фильтр выполнен с возможностью улавливать вещество в виде твердых частиц в выхлопном газе, причем фильтр включает в себя первую область в качестве части фильтра и вторую область в качестве другой части фильтра;

устройство повышения температуры, выполненное с возможностью повышать температуру фильтра со стороны впуска;

устройство определения дифференциального давления, выполненное с возможностью определять разность давлений выхлопа между выхлопным каналом на впуске фильтра и выхлопным каналом на выпуске фильтра; и

электронный модуль управления, выполненный с возможностью осуществлять предписанный процесс повышения температуры для того, чтобы повышать температуру фильтра таким образом, что часть вещества в виде твердых частиц, осажденного в первой области и второй области фильтра, окисляется, причем электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять, в качестве первой величины уменьшения дифференциального давления, величину уменьшения разности давлений выхлопа, определенную посредством устройства определения дифференциального давления, в ходе выполнения предписанного процесса повышения температуры, в первый период окисления в качестве, по меньшей мере, части периода от момента времени, в который температура первой области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, при которой вещество в виде твердых частиц, осажденное в фильтре, начинает окисляться, до момента времени, в который температура второй области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, причем электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в первой области, в качестве первого осажденного количества на основе продолжительности первого периода окисления и первой величины уменьшения дифференциального давления, причем электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять первое осажденное количество таким образом, что вычисленное осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины первой величины уменьшения дифференциального давления к продолжительности первого периода окисления, причем электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять, в качестве второй величины уменьшения дифференциального давления, величину уменьшения разности давлений выхлопа, определенную посредством устройства определения дифференциального давления, в ходе выполнения предписанного процесса повышения температуры, во второй период окисления после того, как температура второй области превысит предварительно определенную температуру начала окисления, причем электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять количество вещества в виде твердых частиц, осажденного во второй области, в качестве второго осажденного количества на основе продолжительности второго периода окисления и второй величины уменьшения дифференциального давления, причем электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять второе осажденное количество таким образом, что вычисленное второе осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше абсолютная величина величины частичного уменьшения во второй области, соответствующей величине уменьшения дифференциального давления для второй области, из второй величины уменьшения дифференциального давления, к продолжительности второго периода окисления.

2. Система управления выбросами выхлопных газов по п. 1,

в которой когда первый период окисления задается равным фиксированной продолжительности, электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять первое осажденное количество таким образом, что вычисленное первое осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше первая величина уменьшения дифференциального давления, и

в которой когда второй период окисления задается равным фиксированной продолжительности, электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять второе осажденное количество таким образом, что вычисленное второе осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше величина частичного уменьшения во второй области.

3. Система управления выбросами выхлопных газов по п. 1 или 2,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью задавать второй период окисления таким образом, что первый период окисления и второй период окисления имеют одинаковую продолжительность, и

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять величину частичного уменьшения во второй области на основе разности между второй величиной уменьшения дифференциального давления и первой величиной уменьшения дифференциального давления.

4. Система управления выбросами выхлопных газов по п. 1 или 2,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры таким образом, что количество тепла, подаваемого в фильтр в единицу времени посредством предписанного процесса повышения температуры в первый период окисления, равно количеству тепла, подаваемого в фильтр в единицу времени посредством предписанного процесса повышения температуры во второй период окисления.

5. Система управления выбросами выхлопных газов по п. 1 или 2,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры в качестве процесса восстановления фильтра, когда количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, превышает опорное количество для восстановления, таким образом, что температура фильтра повышается, и вещество в виде твердых частиц окисляется и удаляется,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять предписанный процесс повышения температуры, когда количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, превышает частичное опорное количество для вычисления, которое меньше опорного количества для восстановления, и

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять процесс восстановления фильтра, даже если количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, не превышает опорное количество для восстановления, когда первое осажденное количество превышает первое опорное осажденное количество, или второе осажденное количество превышает второе опорное осажденное количество.

6. Система управления выбросами выхлопных газов по п. 1 или 2,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять предписанный процесс повышения температуры, когда количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, превышает опорное количество для восстановления, и

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры в качестве процесса восстановления фильтра после выполнения предписанного процесса повышения температуры, когда первое осажденное количество не превышает третье опорное осажденное количество, и второе осажденное количество не превышает четвертое опорное осажденное количество, таким образом, что температура фильтра повышается, и вещество в виде твердых частиц окисляется и удаляется.

7. Система управления выбросами выхлопных газов по п. 6,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры в качестве медленного процесса восстановления фильтра, когда, по меньшей мере, первое осажденное количество превышает третье опорное осажденное количество, или второе осажденное количество превышает четвертое опорное осажденное количество, таким образом, что количество тепла, подаваемого в фильтр, становится меньше количества тепла из процесса восстановления фильтра по мере того, как становится больше избыточная величина первого осажденного количества относительно третьего опорного осажденного количества, или становится больше избыточная величина второго осажденного количества относительно четвертого опорного осажденного количества.

8. Система управления выбросами выхлопных газов по п. 1 или 2,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать оцененное первое осажденное количество в качестве количества вещества в виде твердых частиц, осажденного в первой области, и оцененное второе осажденное количество в качестве количества вещества в виде твердых частиц, осажденного во второй области, на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью оценивать количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, на основе рабочего режима двигателя внутреннего сгорания,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью управлять устройством повышения температуры в качестве процесса восстановления фильтра таким образом, что температура фильтра повышается, и вещество в виде твердых частиц окисляется и удаляется, когда количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в фильтре в целом, превышает опорное количество для восстановления,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью осуществлять предписанный процесс повышения температуры, когда истекает предварительно определенное время от завершения процесса восстановления фильтра, и

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью корректировать оцененное первое осажденное количество и оцененное второе осажденное количество на основе первого осажденного количества и второго осажденного количества.

9. Система управления выбросами выхлопных газов по п. 1,

в которой фильтр дополнительно включает в себя третью область в качестве части фильтра, расположенную после второй области,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью задавать второй период окисления таким образом, что второй период окисления является, по меньшей мере, частью периода от момента времени, в который температура второй области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, до момента времени, в который температура третьей области превышает предварительно определенную температуру начала окисления, в ходе выполнения предписанного процесса повышения температуры,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять, в качестве третьей величины уменьшения дифференциального давления, величину уменьшения разности давлений выхлопа, определенную посредством устройства определения дифференциального давления, в третий период окисления после того, как температура третьей области превысит предварительно определенную температуру начала окисления, в ходе выполнения предписанного процесса повышения температуры,

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять количество вещества в виде твердых частиц, осажденного в третьей области в качестве третьего осажденного количества, на основе продолжительности третьего периода окисления и третьей величины уменьшения дифференциального давления, и

в которой электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять третье осажденное количество таким образом, что вычисленное третье осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины для величины частичного уменьшения в третьей области, соответствующей величине уменьшения дифференциального давления для третьей области, из третьей величины уменьшения дифференциального давления, к продолжительности третьего периода окисления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для пассивного восстановления фильтра твердых частиц, присоединенного к бензиновому двигателю.

Изобретение относится к системе доочистки выхлопа для двигателя внутреннего сгорания. Система доочистки выхлопа для двигателя внутреннего сгорания,содержит по меньшей мере один окислительный нейтрализатор дизельных выхлопных газов (DOC) и/или по меньшей мере один фильтр твердых частиц дизельных выхлопных газов (DPF), по меньшей мере один катализатор избирательного восстановления (SCR-катализатор), устройство подачи восстанавливающего агента, первый ΝΟx-датчик (12), расположенный выше по потоку от упомянутого DOC и/или DPF, второй ΝΟx-датчик (14), расположенный ниже по потоку от упомянутого SCR-катализатора, и по меньшей мер, один температурный датчик (16), выполненный с возможностью измерения температуры потока выхлопных газов и формирования на ее основе по меньшей мере первого температурного сигнала (Τ1).

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Способ очистки, при котором восстановление оксида азота происходит вследствие того, что в поток отработанного газа до катализатора, который заполнен материалом катализатора для селективного каталитического восстановления оксида азота, добавляют выделяющий аммиак восстановитель, отличающийся тем, что отношение количества NH3 к NOx (коэффициент загрузки α) периодически варьируется с помощью изменения выхода необработанных оксидов азота из двигателя внутреннего сгорания таким образом, что коэффициент загрузки α периодически колеблется около заданного значения.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Способ эксплуатации установки нейтрализации отработанных газов, в котором удаление частиц сажи из отработанных газов проводят посредством пылевого фильтра.

Изобретение относится к переработке отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. При эксплуатации двигателя осуществляют подачу зажигания для сжигания воздушно-топливной смеси в двигателе, накапливают в сажевом фильтре твердые частицы, образуемые при сжигании воздушно-топливной смеси, и нагревают сажевый фильтр для улучшения его регенерации при нагрузке двигателя ниже порогового значения и отпускании акселератора посредством прекращения подачи зажигания в один или более цилиндров и подачи топлива в эти цилиндры.

Изобретение относится к системе последующей обработки отработавших газов. Способ контроля компонентов системы последующей обработки отработавших газов (EATS) для дизельного двигателя содержит по направлению потока отработавших газов форсунку системы усовершенствованного впрыска углеводородов (AHI), блок дизельного катализатора окисления (DOC), дизельный сажевый фильтр (DPF) и систему селективного каталитического восстановления (SCR), включает: измерение количества тепла (QDOC), выделившегося на блоке DOC в течение цикла впрыска углеводородов системой AHI; измерение количества тепла (QEATS) от впрыснутого системой AHI топлива, выделившегося на блоке DOC и фильтре DPF в течение цикла впрыска углеводородов системой AHI; измерение коэффициента преобразования (ηSCR) оксидов NOx в N2 системой SCR, когда впрыск углеводородов системой AHI не осуществляется; вычисление количества поданного тепла (QAHI) от топлива, впрыснутого системой AHI, в течение цикла впрыска углеводородов в случае полноценной работы форсунки; вычисление величины коэффициента прохождения углеводородов через блок DOC, равного: 1 - (QDOC/QEATS); вычисление величины коэффициента выноса углеводородов в системе AHI, равного: 1 - (QEATS/QAHI); и идентификацию неисправности форсунки системы AHI, блока DOC, фильтра DPF или системы SCR путем сравнения каждого из вычисленного коэффициента прохождения углеводородов через блок DOC, вычисленного коэффициента выноса углеводородов в системе AHI и измеренного коэффициента преобразования оксидов NOx с заданными величинами.

Настоящее изобретение относится к фильтру (2) частиц для фильтрации выхлопного газа в двигателе внутреннего сгорания, в частности автотранспортного средства. Фильтр содержит корпус и фильтрующий элемент (5).

Изобретение относится к устройствам для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство включает в себя катализатор (7) окислов азота (NOx), расположенный в выпускном трубопроводе (3) двигателя (1) внутреннего сгорания для восстановления окислов азота с помощью восстанавливающего агента, подаваемого к нему, устройство (6) подачи, которое подает мочевину к катализатору (7) окислов азота выше по потоку относительно катализатора (7) окислов азота, фильтр (5), расположенный в выпускном трубопроводе выше по потоку относительно устройства (6) подачи, чтобы улавливать твердые частицы (ТЧ) в отработавших газах.

Группа изобретений относится к способу очистки сажевого фильтра транспортного средства и к системе с глушителем транспортного средства и сажевым фильтром. Транспортное средство снабжено двигателем внутреннего сгорания и сажевым фильтром, установленным в рабочее положение внутри глушителя системы выпуска отработавших газов при нормальной работе двигателя.

Изобретение относится к устройству для обработки выхлопных газов. Устройство (1) для обработки выхлопных газов, содержит впускную трубу (2) для ввода образованного в результате сгорания отработанного газа; выпускную трубу (3) для выпуска образованного в результате сгорания отработанного газа; газонепроницаемый внутренний корпус (7), который соединен по текучей среде с впускной трубой (2) на одной стороне и с выпускной трубой (3) на другой стороне, для размещения в нем фильтра (4) частиц; соединительный элемент (9), который расположен в области (8) соединения внутреннего корпуса (7), обращенной к выпускной трубе (3) относительно направления потока, для механического соединения фильтра (4) частиц с внутренним корпусом (7); окислительный нейтрализатор (5), расположенный выше по потоку по отношению к фильтру (4) частиц во внутреннем корпусе (7), для катализа реакции восстановления образованного в результате сгорания отработанного газа; по меньшей мере одно место (11, 12, 13, 14) измерения, расположенное на максимальной длине (L) фильтра (4) частиц относительно направления потока, для измерения противодавления, созданного фильтром (4) частиц, при работе устройства (1) для обработки выхлопных газов.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Система DPF для двигателя-генератора (E, G), которая выполняет процесс регенерации на фильтре (DPF), обеспеченном для удаления образующихся при сгорании топлива твердых частиц, когда количество твердых частиц в DPF превышает заранее заданное значение, двигатель-генератор выполняет процесс регенерации путем выполнения операции автоматической регенерации, чтобы поднять температуру выхлопного газа для сжигания твердых частиц, система содержит эквивалент нагрузки (L), подключаемой к двигателю-генератору, когда это необходимо, и устройство управления (ECU), чтобы позволять двигателю выполнять операцию подготовки к регенерации таким образом, что, как только количество твердых частиц превышает заранее заданное значение, выполняется операция регенерации, если температура выхлопного газа достигает опорной температуры, и эквивалент нагрузки подключается к генератору, чтобы поднять температуру выхлопного газа, если его температура не достигает опорной температуры. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Регулятор (50) потока газа для очистки сажевого фильтра (18) может быть присоединен к одной из сторон фильтра (18) для сквозного прохождения потока газа, используемого для очистки фильтра (18). Регулятор (50) является автономным устройством, сконфигурированным для установки с возможностью съема для целей очистки. Регулятор (50) содержит корпус (52), формирующий проход для потока газа, и регулирующий элемент (51), расположенный внутри корпуса (52). Регулирующий элемент (51) содержит проходную часть, содержащую по меньшей мере одно отверстие (55, 55а) для сквозного прохождения потока газа, и запирающую часть, которая может перекрывать часть проходного сечения фильтра (18), так чтобы обеспечивать прохождение потока газа по меньшей мере через одно отверстие (55, 55а). Регулирующий элемент (51) выполнен с возможностью перемещения по меньшей мере между двумя различными положениями, и указанное по меньшей мере одно отверстие (55, 55а) покрывает различные части проходного сечения в различных положениях регулирующего элемента (51). При использовании изобретения обеспечивается эффективная очистка по частям всего фильтра. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение может быть использовано в устройствах управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит устройство контроля выхлопных газов, размещенное в канале выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, и устройство подачи топлива, выполненное с возможностью подачи топлива в устройство контроля выхлопных газов. Устройство контроля содержит электронный блок управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью управления подачей топлива устройством подачи топлива для управления регенерацией таким образом, что при этом температура устройства контроля выхлопных газов повышается и твердые частицы, осажденные на устройстве контроля выхлопных газов, сгорают. Электронный блок управления обеспечивает повышение температуры устройства контроля выхлопных газов с первой скоростью повышения температуры для управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в первом температурном диапазоне. Электронный блок управления обеспечивает повышение температуры устройства контроля выхлопных газов со второй скоростью повышения температуры в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится во втором температурном диапазоне. Вторая скорость повышения температуры ниже, чем первая скорость повышения температуры, а второй температурный диапазон выше, чем первый температурный диапазон. Электронный блок управления обеспечивает условия для сжигания твердых частиц путем поддержания температуры устройства контроля выхлопных газов в третьем температурном диапазоне в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в третьем температурном диапазоне. Третий температурный диапазон выше, чем второй температурный диапазон. Электронный блок управления обеспечивает регулирование температуры устройства контроля выхлопных газов на холостом режиме работы так, чтобы она была равной или меньше, чем температура устройства контроля выхлопных газов в то время, когда двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы для управления предотвращением повышения температуры, когда температура устройства контроля выхлопных газов во время управления регенерацией находится во втором температурном диапазоне и двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии холостого режима работы. Технический результат заключается в предотвращении образования белого дыма при холостом режиме работы двигателя. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ регенерации сажевого фильтра во время использования двигателя, выпускающего отработавшие газы, в котором выполняют первую часть процесса, которая включает в себя следующие этапы: (a) оценку расхода топлива, которое необходимо добавить в отработавшие газы для достижения требуемой температуры; (b) добавление к отработавшим газам топлива с указанным расходом; (c) сжигание по крайней мере части указанного топлива в указанных отработавших газах с целью повышения температуры отработавших газов; (d) контроль значения температуры отработавших газов и сравнение его с требуемой температурой с целью определения значения отклонения; и (e) сохранение значения отклонения, определенного на этапе (d), в запоминающем устройстве; а затем выполняют вторую часть процесса регенерации, которая включает в себя этап (f) выполнения этапа (a) с применением сохраненного значения отклонения для коррекции оцененного значения расхода топлива, которое необходимо добавить в отработавшие газы для достижения требуемой температуры. 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Система управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания включает в себя фильтр, устройство повышения температуры, устройство определения дифференциального давления и электронный модуль управления. Фильтр включает в себя первую область в качестве части фильтра и вторую область в качестве другой части фильтра. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять первое осажденное количество таким образом, что вычисленное осажденное количество становится больше по мере того, как становится больше соотношение абсолютной величины первой величины уменьшения дифференциального давления к продолжительности первого периода окисления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью вычислять количество вещества в виде твердых частиц, осажденного во второй области, на основе продолжительности второго периода окисления и второй величины уменьшения дифференциального давления. 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

Наверх