專利名稱：柴油機微粒過濾器的再生的制作方法
技術領域：
本發明涉及捕集廢氣中的微粒的柴油機微粒過濾器的再生。
背景技術：
如果柴油機微粒過濾器(下文簡稱為“DPF”)持續過濾微粒物質(下文簡稱“PM”)，它將會阻塞。日本專利局于1998年出版的Tokkai Hei 10-73018說明了一種“后噴射”方法(這是在通常的燃料噴射之后的第二次燃料噴射)以及“噴射時間延遲”(這是燃料噴射時間的延遲)作為提高廢氣溫度的方法，以便再生DPF。“后噴射”和“噴射時間延遲”將廢氣溫度提高到PM的自燃溫度，并燃燒DPF中的沉積的PM。

發明內容
然而，由于當發動機功率比較低時廢氣溫度自然也比較低，所以僅通過使用“后噴射”或“噴射時間延遲”難以將廢氣溫度提高到PM的自燃溫度。雖然利用大燃料噴射量執行“后噴射”可以增大廢氣溫度，但是燃料噴射量的增大會導致燃料消耗性能變得更差。由于燃料噴射量的增大也會增大發動機扭矩，必須延遲“后噴射”時間。由于“后噴射”時間的延遲，燃料噴射到發動機氣缸套的壁上，而不會噴射到活塞燃燒室中。結果，燃料可能粘附到氣缸套的壁上，并可能會使發動機油稀釋。
因此，本發明的目的是再生過濾器而不會使耗油量增大或稀釋發動機油。
為了實現上述目的，本發明為用于捕集從車輛柴油發動機中排出的廢氣中的微粒的柴油機微粒過濾器提供一種再生設備，其中，柴油發動機通過自動變速器將發動機扭矩輸出到驅動輪。該再生設備包括狀況檢測傳感器，該傳感器檢測柴油機微粒過濾器的狀況；還包括控制器。該控制器存儲了一張圖，該圖定義了柴油發動機的預先確定的運行范圍，在該范圍內，可能會發生被捕集的微粒的自燃。該控制器被編程為基于檢測到的狀況判斷是否需要進行過濾器的再生；當需要對過濾器進行再生時，將柴油發動機的運行點修改到預先確定的運行范圍內的一個點；在修改的運行點基于發動機轉速來設置自動變速器的目標速度比；以及，將自動變速器的速度比控制到目標速度比。
本發明進一步提供了一種再生方法，用于對捕集從車輛柴油發動機中排出的廢氣中的微粒的柴油機微粒過濾器進行再生，其中，該柴油發動機通過自動變速器將發動機扭矩輸出到驅動輪。該再生方法包括下列步驟存儲一張圖，該圖定義了柴油發動機的預先確定的運行范圍，在該范圍內，可能會發生被捕集的微粒的自燃；檢測柴油機微粒過濾器的狀況；基于檢測到的狀況判斷是否需要進行過濾器的再生；當需要對過濾器進行再生時，將柴油發動機的運行點修改到預先確定的運行范圍內的一個點；在修改的運行點基于發動機轉速設置自動變速器的目標速度比；并將自動變速器的速度比控制到目標速度比。
在說明書的其余部分闡述了并在附圖中顯示了本發明的詳細信息以及其他功能和優點。


圖1是具有柴油機微粒過濾器及其再生設備的車輛的示意圖。
圖2是顯示DPF以及作為廢氣溫度的函數的DPF的再生速率的再生特征圖形。
圖3是描述了涉及控制器所執行的DPF再生的控制例程的流程圖。
圖4是顯示了柴油發動機的運行范圍的圖，在該范圍內，在無級變速器(CVT)中可能會發生DPF再生，并定義了每個車輛速度的發動機轉速和發動機扭矩之間的關系。
圖5是CVT的換檔圖(shift map)。
圖6是一個顯示當發動機轉速固定時后噴射特征的圖，并定義了發動機扭矩和后噴射的燃料噴射量之間的關系。
圖7是描述了根據第一個實施例的DPF再生控制及其效果的時間圖。圖7A顯示了作為時間的函數的PM沉積量。圖7B顯示了作為時間的函數的車輛速度。圖7C顯示了作為時間的函數的速度比。圖7D顯示了作為時間的函數的發動機轉速。圖7E顯示了作為時間的函數的后噴射量。圖7F顯示了作為時間的函數的廢氣溫度。
圖8是描述了根據第二個實施例的DPF再生控制及其效果的時間圖。圖8A顯示了作為時間的函數的PM沉積量。圖8B顯示了作為時間的函數的車輛速度。圖8C顯示了作為時間的函數的速度比。圖8D顯示了作為時間的函數的發動機轉速。圖8E顯示了作為時間的函數的后噴射量。圖8F顯示了作為時間的函數的廢氣溫度。
圖9是一個顯示當發動機轉速固定時噴射時間延遲特征的圖，并定義了發動機扭矩和延遲量之間的關系。
圖10是描述了根據第三個實施例的DPF再生控制及其效果的時間圖。圖10A顯示了作為時間的函數的PM沉積量。圖10B顯示了作為時間的函數的車輛速度。圖10C顯示了作為時間的函數的速度比。圖10D顯示了作為時間的函數的發動機轉速。圖10E顯示了作為時間的函數的后噴射量。圖10F顯示了作為時間的函數的廢氣溫度。
圖11是齒輪傳動變速器的換檔圖。
圖12是顯示了柴油發動機的運行范圍的圖表，在該范圍內，在齒輪傳動變速器中可能會發生DPF再生，并定義了每個車輛速度的發動機轉速和發動機扭矩之間的關系。
具體實施例方式
現在將參考圖1描述根據本發明的柴油機微粒過濾器的再生設備。柴油機微粒過濾器凈化從車輛柴油發動機中排出的廢氣。
用于再生DPF 11的DPF再生設備10包括一個控制器40、壓差傳感器12、車速傳感器27，用于檢測車輛速度Vsp、發動機轉速傳感器28，用于檢測柴油發動機20的發動機轉速Ne、以及柴油發動機20的燃料噴射器22。控制器40控制柴油發動機20和自動變速器30，并因此改變發動機轉速和速度比。在本說明書中，自動變速器30的速度比是指減速比，即，(輸入速度)/(輸出速度)。自動變速器30連接到柴油發動機20的輸出軸，從柴油發動機20輸出的發動機扭矩被輸入到自動變速器30。自動變速器30將來自柴油發動機20的發動機扭矩轉換為驅動轉矩，而該驅動轉矩又被傳輸到驅動輪。自動變速器可以是通常的類型，包括一個傳動機構，該傳動機構中包括扭矩變換器、行星齒輪組和離合器，以及控制閥，該控制閥改變提供到離合器的油料的路徑。通過控制該控制閥，控制器40切換嚙合的離合器以選擇齒輪，并執行齒輪齒輪選擇控制。當自動變速器是無級變速器(CVT)時，該自動變速器進一步包括與皮帶同步的一對滑輪，以及控制閥，該控制閥調整提供到滑輪的油壓。于1995年8月8日授予Sawada等人的美國專利No.5,439,424公開了一種典型的無級變速器(CVT)。
控制器40控制燃料噴射器22的燃料噴射時間，并在需要時執行“后噴射”和“噴射時間延遲”。“后噴射”是在通常的主燃料噴射之后的另一次燃料噴射，它是在主燃料噴射(在靠近柴油發動機20的壓縮沖程的上死點的時間點執行)之外附加執行的。因此，燃料噴射器22用作廢氣溫度調整機構起作用，其調整柴油發動機20的廢氣溫度。控制器40具有一個微型計算機，其包括用于執行程序的中央處理單元(CPU)，用于存儲程序和數據的只讀存儲器(ROM)，用于臨時存儲CPU的計算結果和獲得的數據的隨機存取存儲器(RAM)，以及輸入輸出接口(I/O接口)。
DPF 11是一個用于捕集從柴油發動機20中排出的廢氣中的微粒物質(PM)的過濾器，例如，陶瓷多孔過濾器。DPF 11安裝在柴油發動機20的排氣系統中。如果DPF 11持續捕集PM，則它將會阻塞。一旦PM積聚到一定程度，通過控制燃料噴射器22的燃料噴射來增大廢氣溫度。這就會燃燒并除去沉積的PM，從而再生DPF。稍后將描述DPF 11的再生特征。
壓差傳感器12是壓差測量裝置，用于檢測DPF 11的入口端和出口端的壓力之間的壓差dP。從壓差的大小估計過濾的PM的量，因此，壓差傳感器12可以幫助控制器40確定DPF的再生時間。壓差傳感器12將檢測到的壓差信號輸出到控制器40。壓差傳感器12是用于檢測DPF 11的狀況的狀況檢測傳感器的一個例子。當DPF 11的狀況變成預先確定的狀況時，控制器40判斷需要對DPF 11進行再生。對于壓差傳感器12，DPF 11的狀況是指壓差，并且預先確定的狀況對應于用實驗方法預先確定的壓差的值。
DPF入口溫度傳感器13是一個溫度測量裝置，用于檢測DPF 11的入口溫度Ti(即，柴油發動機20的廢氣溫度)，并將表示入口溫度的信號輸出到控制器40。DPF出口溫度傳感器14是一個溫度測量裝置，用于檢測DPF 11的出口溫度To，并將表示出口溫度的信號輸出到控制器40。車速傳感器27是一個車輛速度(Vsp)測量裝置，其可以是一個用于檢測自動變速器30的輸出軸的轉速的傳感器。發動機轉速傳感器28是一個發動機轉速(Ne)測量裝置，其可以是一個用于檢測柴油發動機20的輸出軸的轉速的傳感器。來自傳感器12-14和27-28的信號被輸入到控制器40。
控制器40用作為一個運行點確定裝置。當控制器40判斷需要對DPF 11進行再生時，它判斷柴油發動機20的運行點是否在可以進行微粒自燃的溫度范圍內。這里，“運行點”是發動機轉速Ne和發動機扭矩ETor(發動機負載)的集合，即(Ne，ETor)。當柴油發動機20的運行點不在可以進行微粒自燃的范圍內時，控制器40設置一個新的運行點，同時維持車輛速度Vsp。因此，它作為柴油發動機20的運行點設置裝置起作用。新運行點是這樣的一個運行點，在該運行點，可以排放熱廢氣以將微粒的溫度提高到自燃溫度，并且在新運行點和原始運行點保持相同的車輛速度。控制器40判斷是否有可以排放熱廢氣以將微粒的溫度提高到自燃溫度的新運行點。
當存在這樣的新運行點時，控制器40改變自動變速器30的速度比以便實現設置的新運行點。換句話說，當判斷需要進行DPF再生時，控制器40基于對應于新運行點和車輛速度的發動機轉速來確定一個目標速度比。如此，控制器40進一步用作為目標速度比確定裝置。控制器40控制自動變速器30以便獲得目標速度比。因此，控制器40進一步作為速度比改變裝置起作用。
為了獲得對應于新運行點的發動機轉速，控制器40控制柴油發動機20的節流閥21，柴油發動機20的燃料噴射器22以及變速器30，并且改變發動機轉速。控制器40進一步控制燃料噴射時間和噴射量，并在需要時執行“后噴射”和“噴射時間延遲”。稍后將描述控制器40所執行的控制的詳細信息。
圖2是顯示DPF的再生特征的圖形。水平軸上顯示了廢氣溫度，垂直軸上顯示了DPF再生速率。如圖2所示，當廢氣溫度Ti是一個比較低的溫度時，DPF不能再生，但是當廢氣溫度高于一個閾值溫度Te時，PM燃燒，DPF可以再生。DPF再生速率還可以隨廢氣溫度的提高而增大。例如，閾值溫度Te是400℃。
現在將參考圖3-7描述微粒過濾器的再生控制的第一實施例。在該第一實施例中，自動變速器30是無級變速器(CVT)。圖3的流程圖中顯示的控制例程是作為由控制器40執行的程序來實現的。控制例程基本上每隔10毫秒由中斷處理反復地執行。然而，直到控制例程完成之前，是禁止中斷的。
在步驟S1中，控制器40判斷是否需要對DPF 11進行再生。如果需要進行再生，則例程進入步驟S2。如果不需要進行再生，則例程結束。根據由壓差傳感器12檢測到的DPF的進口和出口的壓差dP的大小來確定是否需要對DPF進行再生。當壓差由于DPF的阻塞而大于預先確定的值(即，當PM沉積量超過需要開始進行再生的預先確定的PM沉積量)時，則判斷需要對DPF進行再生。該預先確定的值或預先確定的PM沉積量是用實驗方法根據DPF的結構而確定的。
在步驟S2中，判斷柴油發動機20的當前運行點是否在難以進行DPF再生的運行范圍內。此判斷是通過查詢圖4中的圖來執行的。圖4中的圖存儲在控制器40的ROM中，并定義了每個車輛速度的發動機轉速和發動機扭矩之間的關系。圖4顯示了在發動機轉速-發動機扭矩平面內可以進行DPF再生的運行范圍。在水平軸上顯示了發動機轉速，在垂直軸上顯示了發動機扭矩(發動機負載)。可以進行DPF再生的運行范圍可以用實驗方法預先確定。粗體曲線顯示了用于車輛速度Vsp的等值曲線(isovalue curve)。換句話說，在每一條等值曲線的所有運行點上可以維持一個恒定的車輛速度。在圖4中，顯示了示范性等值曲線(Vsp＝V1、Vsp＝V2、Vsp＝V3、Vsp＝V4)，這里，車輛速度沿著紙的向上的方向增大，即，V4＞V3＞V2＞V1。
在圖4中，點劃線曲線顯示了廢氣溫度Ti可以達到高于閾值溫度Te的一個溫度的運行范圍的邊界50。在本說明書中，邊界50上方的發動機運行范圍被稱為“可行的DPF再生范圍”。在此發動機運行范圍內，廢氣溫度可以升到一個溫度(高于閾值溫度Te)，在該溫度，PM可以通過合適的“后噴射”或合適的“噴射時間延遲”燃燒，而不會導致諸如燃料粘附到氣缸套的壁上之類的問題。邊界50下方的發動機運行范圍是這樣的發動機運行范圍，其中，即使執行“后噴射”和“噴射時間延遲”，也難以進行DPF再生，因為PM不能燃燒或者會產生諸如燃料粘附到氣缸套的壁上之類的問題。在本說明書中此范圍被稱為“難以進行DPF再生的范圍”。例如，圖4中的運行點A位于“可行的DPF再生范圍”內，而運行點B和C位于“難以進行DPF再生的范圍”內。
細實線是廢氣溫度的等溫曲線。具體來說，使用等溫廢氣溫度曲線，可以從發動機轉速和發動機扭矩獲得廢氣溫度。上面的曲線顯示了較高的溫度，下面的曲線顯示了較低的溫度。在圖4中，形狀像山的曲線是最大扭矩曲線。
在步驟S2中，通過查詢圖4中的圖判斷當前運行點是否位于“難以進行DPF再生的范圍”內。從車速傳感器27讀取當前車輛速度Vsp，從發動機轉速傳感器28讀取當前發動機轉速Ne。通過查詢圖4中的圖從當前車輛速度Vsp和當前發動機轉速Ne獲得當前發動機扭矩Etor，從而獲得柴油發動機20的當前運行點(Ne，ETor)。如果柴油發動機20的運行點不在“難以進行DPF再生的范圍”內(即，運行點位于“可行的DPF再生范圍”內)，例程進入步驟S8，如果柴油發動機20的運行點位于“難以進行DPF再生的范圍”內，則例程進入步驟S3。
在步驟S3中，當前車輛速度通過使用車速傳感器27來讀取，然后，參考圖4，判斷維持當前車輛速度的等值曲線是否經過可行的DPF再生范圍。如此，搜索維持當前車輛速度并適合于進行DPF再生的運行點。例如，在圖4的圖中，雖然運行點B不是進行DPF再生的合適的運行點，由于等值曲線(Vsp＝V3)經過可行的DPF再生范圍，因此存在進行DPF再生的合適的運行點(例如，點D)。在圖4的圖中，運行點C不是進行DPF再生的合適的運行點，且等值曲線(Vsp＝V1)不經過可行的DPF再生范圍。由于當目前速度的等值曲線不經過可行的DPF再生范圍時不存在適合于進行DPF再生的運行點，因此例程進入步驟S8。另一方面，當可行的DPF再生范圍包括當前速度的等值曲線時，例程進入步驟S4，以便改變運行點。
在步驟S4中，查詢圖4的圖，并設置維持當前車輛速度的新的運行點。因此，對運行點執行修改。下面假設當前運行點是圖4中的點B。改變當前運行點B，并設置新的運行點D。從防止發動機轉速或發動機扭矩急劇變化的觀點來看，應該將新的運行點D定位在當前速度的等值曲線和邊界50的交叉點。另一方面，從執行滿意的DPF再生的觀點來看，應該將新運行點D定位在遠離邊界50的位置。因此，應考慮這兩種觀點來確定運行點D。例如，運行點D可以只與當前速度的等值曲線和邊界50的交叉點隔開預先確定的距離。
在步驟S5中，從圖4的圖計算新運行點D的發動機轉速NeD和發動機扭矩TD。
在步驟S6中，從新的運行點D的當前車輛速度V3和發動機轉速NeD計算目標速度比。這可以通過查詢存儲在ROM中的如圖5所示的換檔圖來計算。圖5中的各條線顯示了CVT的手動模式的第一-第四檔(Gr 1-4)。Lo端(高速度比)線的斜度比較陡峭，Hi端(低速度比)線的斜度比較平緩。通過改變該滑輪對的半徑的比來執行CVT的速度改變。
在步驟S6中，基于圖5的換檔圖計算運行點D的車輛速度Vsp和發動機轉速NeD的目標速度比。
在步驟S7中，向自動變速器30(CVT)發送降低速度比(調高檔位)的命令信號，向發動機(節流閥21、燃料噴射器22)發送降低發動機轉速的命令信號。如此，實現發動機轉速NeD，且自動變速器30的速度比被控制到目標速度比。
在步驟S8中，開始DPF的再生。在此實施例中，為了提高DPF的溫度，查找圖6的圖，并執行“后噴射”。
圖6的圖存儲在ROM中，并定義了在發動機轉速Ne是常數(在此實施例中，Ne＝NeD)的條件下后噴射量ID和發動機扭矩的關系。后噴射的后噴射量ID是進行DPF再生所需的燃料噴射量。由于大的發動機扭矩會增大廢氣溫度，所以后噴射量ID隨著新運行點D的發動機扭矩TD的增大而降低。可以使用此圖計算相對于在步驟S5中得到的發動機扭矩TD的后噴射量ID。在步驟S8中，通過基于圖6的圖計算進行DPF再生所需的后噴射量ID來開始后噴射。
在步驟S9中，判斷DPF的再生是否已經完成。為進行這一判斷，可以使用已知的方法，例如，可以根據DPF的進口和出口的壓差或從再生開始經過的時間來執行判斷。當壓差小于第二預先確定的值或者當從再生開始經過的時間大于預先確定的時間時，就可以判斷已經完成了DPF的再生。
在步驟S10中，執行DPF再生結束處理。具體來說，停止后噴射。如果執行步驟S4-S7的速度比和發動機運行點的更改，則速度比從運行點D的新設置的速度比返回到通過步驟S4-S7更改之前的初始速度比(運行點B的速度比)，此外，發動機運行點從運行點D返回到通過步驟S4-S7更改之前的初始運行點B。
現在將參考圖7A-F的時間圖描述在CVT上此實施例的控制的效果。實線涉及此實施例的控制，虛線涉及不執行此實施例的控制的情況(不執行速度變化控制的情況)。
如圖7A所示，隨著時間的消失，沉積了微粒物質(PM)。當PM沉積量超過要求開始進行再生的某一PM沉積量時，開始上述的控制(時間t1；步驟S1)。當車輛速度保持恒定時(圖7B)，則變速器30被切換到Hi(低速度比)端，以便可以進行DPF的再生(圖7C；步驟S7)。發動機轉速是通過調高變速器30的檔位來降低的(圖7D；步驟S7)。開始后噴射(圖7E；步驟S8)。因此，通過執行此控制，廢氣溫度上升到閾值溫度Te，在此溫度，可以進行DPF再生(圖7F)。
當沒有PM的進一步沉積時(圖7A中的時間t2；步驟S9)，DPF的再生處理完成。速度比(圖7C)和發動機轉速(圖7D)返回到它們的原始值，停止后噴射(圖7E)，廢氣溫度返回到其原始值，即，開始再生緊前面的溫度(圖7F)。
然后，PM再次逐漸沉積(圖7A)，當PM量超過再生開始時的PM沉積量時，再次執行上述處理。
另一方面，在現有技術中，廢氣溫度可以提高到高于可以進行DPF再生的閾值溫度Te(圖7F)，同時維持固定的車輛速度(圖7B)，而不更改速度比或發動機轉速(圖7C和D中的虛線)。因此，后噴射的燃料噴射量必須急劇上升(圖7E的虛線)。如果增加后噴射量，則耗油量就會提高。
此實施例的控制可以通過更改發動機的運行點以便廢氣溫度變得比較高來執行過濾器再生處理，甚至在發動機負載比較小并且廢氣溫度比較低時也是如此。在此實施例的控制中，甚至在除了切換發動機的運行點之外還執行“后噴射”以將廢氣溫度提高到閾值溫度Te之上時，與不改變發動機的運行點的現有技術相比較，“后噴射”的噴射量可以降低。如此，此實施例的控制具有改善耗油量的效果。
現在將參考圖8和圖9描述微粒過濾器的再生控制的第二個實施例。與上文描述的第一個實施例的那些部件具有相同功能的部件被賦予了相同的符號，對它們將不再贅述。再生控制的流程圖與圖3的流程圖相同。
在此實施例中，在流程圖的步驟S8中，DPF再生處理不是通過“后噴射”而是通過“噴射時間延遲”來執行的。控制器40控制燃料噴射器22來延遲燃料噴射時間。進行DPF再生所需的延遲量RD可以通過根據步驟S5中計算的發動機扭矩TD查詢圖9的圖來獲得。圖9的圖存儲在ROM中，并確定燃料噴射時間的延遲量RD和發動機扭矩Etor之間的關系。延遲量RD隨著新的運行點D的發動機扭矩TD的增大而降低。
由于如果燃料噴射時間延遲太多(當延遲量太大時)將發生不點火的情況，因此，延遲量有一個上限值。因此，例如，如果發動機扭矩是TD1，對應于發動機扭矩TD1的延遲量RD1超過上限，則在將發動機扭矩從TD1縮小到TD2并將延遲量從RD1縮小到RD2之后開始噴射時間延遲。
因此，即使調整噴射時間延遲以執行DPF再生處理，如圖8E所示，與不修改柴油發動機20的變速器30的速度比和運行點的現有技術(虛線)相比較，延遲量可能變得比較小。
在此實施例中，除了第一實施例的效果之外，還具有控制比較簡單的效果。同樣，甚至在延遲燃料噴射時間而不是執行后噴射以將廢氣溫度提高到高于閾值溫度Te的溫度時，與不改變發動機的運行點的現有技術相比較，噴射時間的延遲量可能會變小。因此，此實施例的控制具有改善耗油量的效果。
現在將參考圖10-12描述微粒過濾器的再生控制的第三實施例。
第一實施例描述了無級變速器的DPF再生控制，而此實施例描述了齒輪傳動變速器的DPF再生控制。控制例程與圖3的控制例程相同。
如圖10A所示，隨著時間的流逝沉積了PM。當PM沉積量超過要求開始進行再生的預先確定的PM沉積量時，開始步驟S2-S10的控制(時間t1；步驟S1)。當車輛速度固定(圖10B)時，速度比切換到Hi端(圖10C的實線；步驟S7)，因此，發動機轉速降低(圖10D；步驟S7)。
速度比和發動機轉速是通過查詢圖11的換檔圖來確定的。齒輪傳動變速器的換檔圖存儲在ROM中，各條線顯示了1檔(i(1))到4檔(i(4))。Lo端(高速度比)線的斜度比較陡峭，Hi端(低速度比)線的斜度比較平緩。
對于一個給定車輛速度，運行點最多可以從四個點中選擇。例如，對于車輛速度V3的情況，可以從一檔(發動機轉速NeB1)的運行點B1、二檔(發動機轉速NeB2)的運行點B2、三檔(發動機轉速NeB)的運行點B、四檔(發動機轉速NeD)的運行點D中選擇。這些運行點在圖12的圖中繪制出來。
圖12顯示了在齒輪傳動變速器中在發動機轉速-發動機扭矩平面內可以進行DPF再生的發動機運行范圍。水平軸顯示了發動機轉速Ne，垂直軸顯示了發動機扭矩Etor(發動機負載)。對于一個給定車輛速度，運行點最多可以從四個點中選擇。例如，對于車輛速度V3，運行點可以從四個運行點B1(圖中未顯示)、B2、B和D中選擇。
例如，當發動機處于運行點B(第三檔)、車輛以速度V3運行時需要進行DPF再生時，發動機運行點從運行點B(第三檔)切換到運行點D(第四檔)。例如，當發動機處于運行點B2(第二檔)、車輛以速度V3運行時需要進行DPF再生時，發動機運行點從運行點B2(第二檔)切換到運行點D(第四檔)。這是因為第三檔的運行點B或第二檔的運行點B2位于“難以進行DPF再生的范圍”內，為了在“可行的DPF再生范圍”內的運行點D運行發動機，變速器30的檔位從第二檔調高到第四檔。
再次回到圖10，按步驟S4-S7中設置的速度比和發動機轉速執行后噴射(圖10E；步驟S8)。此控制可以將廢氣溫度提高到高于可以開始DPF再生的閾值溫度Te的溫度(圖10F)。
當沒有PM沉積時(圖10A中的時間t2；步驟S10)，DPF的再生處理結束。速度比(圖10C)和發動機轉速(圖10D)返回到通過步驟S4-S7改變之前的初始速度比(圖10C)和初始發動機轉速。后噴射停止(圖10E)，廢氣溫度返回到通過步驟S8-S9改變之前的初始廢氣溫度。
隨后，隨著PM再次逐漸沉積(圖10A)，當它超過開始再生所需要的預先確定的PM沉積量時，重復上文所提及的控制。
另一方面，將廢氣溫度提高到高于可以再生DPF的閾值溫度Te的溫度(圖10F)而不改變發動機轉速(圖10C和D的虛線)，同時維持一個固定的車輛速度(圖10B)，發動機后噴射量必須急劇增加(圖10E的虛線)。因此，如果提高后噴射量，則耗油量就會提高。
因此，通過在齒輪傳動變速器中也執行此實施例中的控制，廢氣溫度可以提高到一個高于DPF再生溫度Te的溫度，而不大大地提高后噴射量，因此，燃料成本-性能可以得到改善。
雖然上文是通過參考本發明的某些實施例來對本發明進行描述的，但是，本發明不僅限于上文描述的實施例。雖然在上述三個實施例中后噴射和噴射時間延遲是與運行點的改變(發動機轉速和速度比的改變)一起執行的，如果運行點的改變本身能使廢氣溫度提高到一個高于DPF再生溫度Te的溫度，則不需要進行后噴射和噴射時間延遲。此外，也可以執行噴射時間延遲以提高齒輪傳動變速器中的廢氣溫度。
本領域人員可以根據上述原理對上文描述的實施例進行各種修改。本發明的范圍參考下面的權利要求進行定義。
這里引用了日本專利申請p2003-1347(2003年1月7日申請)的全部內容作為參考。
權利要求
1.一種用于柴油機微粒過濾器(11)的再生設備，該柴油機微粒過濾器捕集從車輛柴油發動機(20)中排出的廢氣中的微粒，其中，該柴油發動機(20)通過自動變速器(30)將發動機扭矩輸出到驅動輪，該再生設備包括狀況檢測傳感器(12)，用于檢測柴油機微粒過濾器(11)的狀況；以及控制器(40)，該控制器存儲了一張圖，該圖定義柴油發動機(20)的預先確定的運行范圍，在該運行范圍內，可能會發生被捕集的微粒的自燃，該控制器被編程為執行以下操作基于檢測到的狀況判斷是否需要進行過濾器(11)的再生；當需要對過濾器(11)進行再生時，將柴油發動機(20)的運行點修改到所述預先確定的運行范圍內的一個點；在所述修改的運行點，基于發動機轉速設置自動變速器(30)的目標速度比；以及將自動變速器(30)的速度比控制到目標速度比。
2.根據權利要求1所述的再生設備，進一步包括用于檢測車輛速度的車速傳感器(27)，以及其中，所述控制器(40)被編程為執行以下操作從車速傳感器(27)讀取車輛速度；將柴油發動機(20)的運行點修改到在所述預先確定的運行范圍內的、并維持所述車輛速度的一個點；在所述修改的運行點，基于讀取的車輛速度和發動機轉速設置自動變速器(30)的目標速度比。
3.根據權利要求1所述的再生設備，其中，所述控制器(40)被編程為通過執行自動變速器(30)的向上換檔來將該自動變速器(30)控制到目標速度比。
4.根據權利要求1所述的再生設備，其中，所述控制器(40)進一步被編程為判斷過濾器(11)的再生是否完成，以及，當過濾器的再生完成時，將柴油發動機(20)的運行點返回到修改之前的運行點。
5.根據權利要求1所述的再生設備，其中，所述修改之前的運行點位于所述預先確定的運行范圍之外。
6.根據權利要求1到權利要求5中任何一個所述的再生設備，進一步包括柴油發動機(20)的燃料噴射器(22)，其中，所述控制器(40)進一步被編程為控制該燃料噴射器(22)，以便在將自動變速器(30)的速度比控制到所述目標速度比之后執行后噴射，其中，該后噴射是在通常的燃料噴射之后的另一次燃料噴射。
7.根據權利要求1到權利要求5中任何一個所述的再生設備，進一步包括柴油發動機(20)的燃料噴射器(22)，其中，所述控制器(40)被進一步編程為在將自動變速器(30)的速度比控制到所述目標速度比之后控制該燃料噴射器(22)以延遲噴射時間。
8.根據權利要求1所述的再生設備，其中，所述狀況檢測傳感器(12)是一個用于檢測所述過濾器的入口壓力和出口壓力之間的壓差的壓差傳感器；以及其中，所述控制器(40)進一步被編程為當該壓差大于預先確定的值時，判斷需要對該過濾器(11)進行再生。
9.一種用于柴油機微粒過濾器(11)的再生設備，該柴油機微粒過濾器捕集從車輛柴油發動機(20)中排出的廢氣中的微粒，其中，該柴油發動機(20)通過自動變速器(30)將發動機扭矩輸出到驅動輪，該再生設備包括用于存儲一張圖的裝置，該圖定義柴油發動機(20)的預先確定的運行范圍，在該范圍內，可能發生被捕集的微粒的自燃；用于檢測柴油機微粒過濾器(11)的狀況的裝置；用于根據過濾器的狀況判斷是否需要進行該過濾器(11)的再生的裝置；用于當需要對過濾器(11)進行再生時，將柴油發動機(20)的運行點修改到所述預先確定的運行范圍內的一個點的裝置；用于在所述修改的運行點，基于發動機轉速設置自動變速器(30)的目標速度比的裝置；以及用于將自動變速器(30)的速度比控制到目標速度比的裝置。
10.根據權利要求9所述的再生設備，進一步包括用于檢測車輛速度的裝置，其中，所述的用于修改運行點的裝置包括用于將柴油發動機(20)的運行點修改到在所述預先確定的運行范圍內的、并維持所述車輛速度的一個點；以及其中，所述的用于設置目標速度比的裝置包括用于在所述修改的運行點，基于檢測到的車輛速度和發動機轉速設置自動變速器(30)的目標速度比的裝置。
11.一種用于柴油機微粒過濾器(11)的再生方法，該柴油機微粒過濾器捕集從車輛柴油發動機(20)中排出的廢氣中的微粒，其中，該柴油發動機(20)通過自動變速器(30)將發動機扭矩輸出到驅動輪，該再生方法包括下列步驟存儲一張圖，該圖定義柴油發動機(20)的預先確定的運行范圍，在該范圍內，可能發生被捕集的微粒的自燃；檢測柴油機微粒過濾器(11)的狀況；基于檢測到的狀況判斷是否需要進行該過濾器(11)的再生；當需要對該過濾器(11)進行再生時，將柴油發動機(20)的運行點修改到所述預先確定的運行范圍內的一個點；在所述修改的運行點，基于發動機轉速設置自動變速器(30)的目標速度比；以及將自動變速器(30)的速度比控制到所述目標速度比。
12.根據權利要求11所述的再生方法，進一步包括檢測車輛速度的步驟，其中，所述的用于修改運行點的步驟包括用于將柴油發動機(20)的運行點修改到在所述預先確定的運行范圍內的、并維持所述車輛速度的一個點；以及其中，所述的用于設置目標速度比的步驟包括用于在所述修改的運行點，基于檢測到的車輛速度和發動機轉速設置自動變速器(30)的目標速度比。
全文摘要
一種用于柴油機微粒過濾器的再生設備，該過濾器過濾從車輛柴油發動機中排出的廢氣中的微粒，該再生設備包括狀況檢測傳感器，用于檢測柴油機微粒過濾器的狀況；車速傳感器，用于檢測車輛速度，以及控制器，該控制器存儲了一張圖，該圖定義柴油發動機預先確定的運行范圍，在該范圍內可再生過濾器。控制器被編程為將柴油發動機的運行點修改到預先確定的運行范圍內的、并維持車輛速度的一個點。控制器還被編程為控制柴油發動機以在修改的運行點實現發動機轉速；在修改的運行點基于維持的車輛速度和發動機轉速設置自動變速器的目標速度比；以及將自動變速器的速度比控制到目標速度比。
文檔編號B60W10/10GK1517520SQ200410001400
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月7日 優先權日2003年1月7日
發明者井上尊雄, 廣, 田畑宗廣, 一, 川島純一, 哉, 筒本直哉, 大竹真, 德, 近藤光德 申請人:日產自動車株式會社