内燃机的排气净化系统技术方案

一种内燃机的排气净化系统，其通过简便方法来计算过滤器中的局部的PM堆积量。在沿排气流动具有第一及第二区域的过滤器中实施预定升温处理时，作为第一氧化期间中的排气差压传感器检测值的第一差压下降量的大小相对于该期间的长度的比率越大越将第一区域的堆积量计算得较多，第一氧化期间为从第一区域的温度超过预定氧化开始温度至第二区域的温度超过该预定氧化开始温度的期间的至少一部分。作为第二氧化期间中的排气差压传感器的检测值的第二差压下降量中的相当于第二区域所对应的下降量的大小相对于该期间的长度的比率越大越将第二区域的堆积量计算得较多，第二氧化期间为该预定升温处理被实施的期间且第二区域的温度超过预定开始温度后的期间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内燃机的排气净化系统。
技术介绍
在内燃机中，为了对排气中的颗粒状物质(以下，称之为“PM”)向外部排放的情况进行抑制而在排气通道上设置有过滤器。在该过滤器中，由于随着内燃机的运转从而排气中的PM将被捕集并会逐渐堆积，因此为了防止其堵塞而实施了过滤器再生处理。例如，在柴油发动机中，由于在一般情况下排气的空燃比持续性地处于过稀侧的空燃比，因此向排气中供给未燃燃料并通过被设置于排气通道中的氧化催化剂等来实施氧化从而使排气温度上升，以此来实施堆积PM的氧化去除。在此，一般情况下过滤器具有沿着排气气流的主体部分，由此来实施排气中的PM捕集。但是，过滤器中的PM的堆积状况不一定是均匀的，根据因排气的气流或内燃机中的负载推移等而形成的过滤器中的温度分布，从而有可能产生PM堆积量局部有所偏差的情况。如此，过滤器中的局部的PM堆积量的偏差有可能成为导致在上述过滤器再生处理时过滤器过度升温的原因，从而由于有可能会使过滤器劣化等故而不为优选。因此，在专利文献1中，公开了一种在过滤器的排气流动方向上配置多个电磁波发送接收单元，并利用其检测结果来对过滤器中的PM堆积量的空间分布(偏差)进行计测的技术。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-137445号公报专利文献2：日本特开2010-144514号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在这种使用电磁波的计测方法中，需要将用于发送接收电磁波的装置设置在过滤器附近处，因此内燃机的排气系统的设计较为复杂。此外，其制造成本也会上升。本专利技术为鉴于上述问题点而完成的专利技术，其目的在于，提供一种通过简单的方法而适当地对过滤器中的局部的PM堆积量进行计算的技术。用于解决课题的方法在本专利技术中，为了解决上述课题，而着眼于过滤器的温度上升过程中的、成为局部的PM堆积量的计算对象的过滤器的部分区域中的PM的氧化速度。PM氧化速度具有与该部分区域中的PM堆积量相关的关系。因此，能够通过基于该相关的关系，从而根据该部分区域中的PM氧化速度来对该部分区域中的PM堆积量进行计算。而且，在本专利技术中，作为与该部分区域中的PM氧化速度有关的参数，而着眼于过滤器的温度上升过程中的氧化期间的长度与过滤器的上游侧和下游侧之间的排气差压。具体而言，本专利技术为一种内燃机的排气净化系统，具备：过滤器，其被设置于内燃机的排气通道上，并对排气中的颗粒状物质进行捕集，所述过滤器具有作为该过滤器的一部分的第一区域和位于与该第一区域相比靠下游侧处的作为该过滤器的一部分的第二区域；升温单元，其以仅使堆积于所述第一区域以及所述第二区域中的颗粒状物质的一部分氧化的方式，来执行从所述过滤器的上游侧而使所述过滤器升温的预定升温处理；差压取得单元，其取得所述过滤器上游的排气通道与所述过滤器下游的排气通道之间的排气压力差；第一计算单元，其在所述预定升温处理被实施时，根据在第一氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第一差压下降量、与该第一氧化期间的长度，而对作为所述第一区域中的颗粒状物质的堆积量的第一堆积量进行计算，其中，所述第一氧化期间为，从该第一区域的温度超过所捕集到的颗粒状物质的氧化被开始的预定氧化开始温度起至所述第二区域的温度超过该预定氧化开始温度为止的期间中的至少一部分；第二计算单元，其根据在第二氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第二差压下降量、与该第二氧化期间的长度，而对作为所述第二区域的颗粒状物质的堆积量的第二堆积量进行计算，其中，所述第二氧化期间为，所述预定升温处理被实施的期间内且该第二区域的温度超过所述预定氧化开始温度之后的期间。而且，所述第一差压下降量的大小相
对于所述第一氧化期间的长度的比率越增大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，所述第二差压下降量中的相当于与所述第二区域对应的差压下降量的第二区域部分下降量的大小相对于所述第二氧化期间的长度的比率越增大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多。在上述内燃机中，通过在该排气通道上设置过滤器，从而实施排气中的PM的捕集。在此，在过滤器中，作为位于沿着排气的流动方向的构成该过滤器的部分的区域，而至少包括第一区域与第二区域。在过滤器中，只要第二区域位于第一区域的下游侧即可，并且也可以包括这些区域以外的该过滤器的部分区域。此外，优选为，第一区域与第二区域为互相邻接的区域。此外，作为本专利技术中的第一区域的温度以及第二区域的温度，虽然实际上在各个区域内在微观上形成有某种温度分布，但其为代表各个区域的温度。关于代表各个区域的温度的设定方法，能够采用各种方法，例如可以以各个区域中的排气流动方向上的中央点处的温度来代表各个区域的温度，作为其他方法，也可以以中央点以外的点、优选为各个区域中成为同义的位置的中央点以外的点的温度来代表各个区域的温度。而且，升温单元实施从过滤器的上游侧使该过滤器升温的预定升温处理。因此，当预定升温处理被实施时，在过滤器中上游侧的第一区域将先升温，之后，第二区域升温。在此，预定升温处理为，如后文所述那样为了对在第一区域以及第二区域中所堆积的PM量、即在过滤器中局部堆积的PM堆积量进行计算，而使过滤器升温的处理，且为了该计算而以仅使过滤器的各个区域中所堆积的PM的一部分氧化燃烧的方式使过滤器升温。另外，用于预定升温处理的具体的升温方式能够采用已知的各种升温方式。例如，在氧化催化剂被配置于过滤器的上游侧的情况下、或在过滤器内装载有氧化催化剂的情况下，也可以通过对内燃机中的燃烧条件进行控制并使排气中含有未燃燃料成分，从而实现由其氧化热完成的过滤器的升温。此外，作为其他方法，也可以在排气通道上设置向排气中实施燃料添加的阀，并利用所添加的燃料的氧化热来实现过滤器的升温。此外，作为其他方法，也可以通过以与过滤器的上游端面的上游侧邻接的方式而设置的加热器或燃烧器来实现过滤器的升温。无论采用哪种升温方式，预定升温处理都是仅使过滤器的各个区域中的堆积PM的一部分氧化燃烧的升温处理，而并不是使过滤器整体所堆积的PM氧化燃烧的升温处理。在此，在本专利技术所涉及的排气净化系统中，在作为过滤器的一部分的第一区域中所堆积的PM量、即第一堆积量通过第一计算单元而被计算出，作为过滤器的一部分的第二区域中所堆积的PM量、即第二堆积量通过第二计算单元而被计算出。在由第一计算单元以及第二计算单元所实现的各自的PM堆积量的计算中，考虑了实施上述预定升温处理时的、各区域中的PM的氧化速度与各区域中的PM堆积量的相关关系。首先，第一计算单元对第一区域中的第一堆积量进行计算。当预定升温处理被实施时，位于上游侧的第一区域与第二区域相比而提前升温，从而将率先到达并超过预定氧化开始温度。该预定氧化开始温度为，使过滤器中所堆积的PM开始氧化的温度，且能够根据事先的实验或技术常识等而被适当设定。另外，当预定升温处理被执行时，在第一区域超过了预定氧化开始温度之后，第二区域将以相同方式到达并超过预定氧化开始温度。可以说，从该第一区域超过预定氧化开始温度之后至第二区域超过预定氧化开始温度为止的期间为，在过滤器中第一区域内的堆积PM的氧化燃烧正在进行，但第二区域内的堆积PM的氧化燃烧并未进行的期间。因此，在本专利技术中，将该期间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机的排气净化系统，具备：过滤器，其被设置于内燃机的排气通道上，并对排气中的颗粒状物质进行捕集，所述过滤器具有作为该过滤器的一部分的第一区域和位于与该第一区域相比靠下游侧处的作为该过滤器的一部分的第二区域；升温单元，其以仅使堆积于所述第一区域以及所述第二区域中的颗粒状物质的一部分氧化的方式，来执行从所述过滤器的上游侧而使所述过滤器升温的预定升温处理；差压取得单元，其取得所述过滤器上游的排气通道与所述过滤器下游的排气通道之间的排气压力差；第一计算单元，其在所述预定升温处理被实施时，根据在第一氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第一差压下降量、与该第一氧化期间的长度，而对作为所述第一区域中的颗粒状物质的堆积量的第一堆积量进行计算，其中，所述第一氧化期间为，从该第一区域的温度超过所捕集到的颗粒状物质的氧化被开始的预定氧化开始温度起至所述第二区域的温度超过该预定氧化开始温度为止的期间中的至少一部分；第二计算单元，其根据在第二氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第二差压下降量、与该第二氧化期间的长度，而对作为所述第二区域的颗粒状物质的堆积量的第二堆积量进行计算，其中，所述第二氧化期间为，所述预定升温处理被实施的期间内且该第二区域的温度超过所述预定氧化开始温度之后的期间，在所述内燃机的排气净化系统中，所述第一差压下降量的大小相对于所述第一氧化期间的长度的比率越增大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，所述第二差压下降量中的相当于与所述第二区域对应的差压下降量的第二区域部分下降量的大小相对于所述第二氧化期间的长度的比率越增大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多。...

【技术特征摘要】
2015.03.17 JP 2015-0538981.一种内燃机的排气净化系统，具备：过滤器，其被设置于内燃机的排气通道上，并对排气中的颗粒状物质进行捕集，所述过滤器具有作为该过滤器的一部分的第一区域和位于与该第一区域相比靠下游侧处的作为该过滤器的一部分的第二区域；升温单元，其以仅使堆积于所述第一区域以及所述第二区域中的颗粒状物质的一部分氧化的方式，来执行从所述过滤器的上游侧而使所述过滤器升温的预定升温处理；差压取得单元，其取得所述过滤器上游的排气通道与所述过滤器下游的排气通道之间的排气压力差；第一计算单元，其在所述预定升温处理被实施时，根据在第一氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第一差压下降量、与该第一氧化期间的长度，而对作为所述第一区域中的颗粒状物质的堆积量的第一堆积量进行计算，其中，所述第一氧化期间为，从该第一区域的温度超过所捕集到的颗粒状物质的氧化被开始的预定氧化开始温度起至所述第二区域的温度超过该预定氧化开始温度为止的期间中的至少一部分；第二计算单元，其根据在第二氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第二差压下降量、与该第二氧化期间的长度，而对作为所述第二区域的颗粒状物质的堆积量的第二堆积量进行计算，其中，所述第二氧化期间为，所述预定升温处理被实施的期间内且该第二区域的温度超过所述预定氧化开始温度之后的期间，在所述内燃机的排气净化系统中，所述第一差压下降量的大小相对于所述第一氧化期间的长度的比率越增大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，所述第二差压下降量中的相当于与所述第二区域对应的差压下降量的第二区域部分下降量的大小相对于所述第二氧化期间的长度的比率越增大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多。2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其中，在所述第一氧化期间被设定为固定长度的期间的情况下，所述第一差压下降量越增大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，在所述第二氧化期间被设定为固定长度的期间的情况下，所述第二区域部分下降量越增大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多。3.如权利要求1或权利要求2所述的内燃机的排气净化系统，其中，所述第二氧化期间被设定为与所述第一氧化期间相同的长度，所述第二区域部分下降量根据所述第二差压下降量与所述第一差压下降量的差分而被计算出。4.如权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的内燃机的排气净化系统，其中，在所述第一氧化期间中通过所述预定升温处理而向所述过滤器被供给的每单位时间的热量与在所述第二氧化期间中通过该预定升温处理而向该过滤器被供给的每单位时间的热量被设定为相同。5.如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的内燃机的排气净化系统，其中，还具备：整体推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量进行推断；再生单元，其在所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量超过了再生基准量时，实施使该过滤器升温从而将颗粒状物质氧化去除的过滤器再生处理，在所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量超过了与所述再生基准量相比而较少的部分计算基准量时，通过所述升温单元来实施所述预定升温处理，并且实施由所述第一计算单元进行的所述第一堆积量的计算以及由所述第二计算单元进行的所述第二堆积量的计算，且在该第一堆积量超过了第一基准堆积量或者该第二堆积量超过了第二基准堆积量的情况下，即使该过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量未超过该再生基准量，所述再生单元也执行所述过滤器再生处理。6.如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的内燃机的排气净化系统，其中，还具备：整体推断单元，其根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：今井大地，西冈宽真，藤原清，山下芳雄，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP