[发明专利]内燃机的排气控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的排气控制装置及其控制方法。更具体地说， 本发明涉及用于净化排气中的颗粒物的技术。

背景技术

净化汽车等中使用的内燃机产生的排气中的有害气体成分是必要 的。特别是，需要净化压缩点火式内燃机、即柴油机产生的排气中的 诸如烟尘和可溶性有机碎片(SOF)等颗粒物(下面也称之为“PM”)。 一种用于净化这种颗粒物的技术包括在发动机的排气通路中设置过滤 器并利用该过滤器捕集排气中的PM。这种过滤器典型地被称为颗粒 过滤器，特别是在柴油发动机的情况下，称为柴油机颗粒过滤器或者 DPF。

当一定量或者更多的PM被捕集到过滤器中时，过滤器的捕集效 率急剧降低。从而，推定捕集到过滤器中的PM的量，当推定的量超 过预定的值时，通过燃烧掉被捕集的PM，将过滤器再生。

传统上，当确定何时对过滤器进行再生时，即，当确定已经堆积 在过滤器上的PM是否超过预定的量时，利用压差传感器测量过滤器 上游与下游之间的压差，当压差超过预定值时，实施过滤器的再生。 这是利用这样一个事实，即，PM堆积得越多，则越难以使排气通过 过滤器，从而过滤器上游的排气压力将变得高于过滤器下游的排气压 力。并且，近年来，已经提出一种技术，该技术根据发动机的运转条 件计算出堆积的PM的量，以便更精确地确定已经堆积的PM的量(例 如，参照特开2006-77761号公报(JP-A-2006-77761))。

但是，如上所述测量压差的典型的方法，要求从过滤器的上游和 下游到压差传感器设置单独的排气通路。这使得排气通路的结构复杂 化，并限制了设计自由度。

发明内容

因此，本发明提供一种在不使排气通路的结构复杂化的情况下， 能够推定捕集到过滤器中的PM的量、从而确定实施过滤器的再生的 时机的内燃机的排气控制装置以及其控制方法。

本发明的第一个方面涉及一种用于内燃机的排气控制装置。这种 排气控制装置包括：过滤器，所述过滤器设置在内燃机的排气通路中， 捕集排气中的颗粒物；上游氧浓度传感器，所述上游氧浓度传感器设 置在所述过滤器上游的所述排气通路中；空燃比推定装置，所述空燃 比推定装置推定供应给所述上游氧浓度传感器的所述排气的空燃比； 以及推定装置，所述推定装置根据由所述空燃比推定装置推定的所述 排气的空燃比和所述上游氧浓度传感器的输出，推定被捕集到所述过 滤器中的颗粒物的量。

发明人等通过深入的研究发现，氧浓度传感器的输出值根据供应 给氧浓度传感器的排气空燃比和堆积在氧浓度传感器上的颗粒物的量 而变化。例如，当供应给氧浓度传感器的排气的空燃比恒定时，随着 堆积到氧浓度传感器上的颗粒物的量的增加，氧浓度传感器的输出值 逐渐减小。同时，在堆积在氧浓度传感器上的颗粒物的量与捕集到过 滤器中的颗粒物的量之间，存在着对应的关系。最终，氧浓度传感器 的输出随着捕集到过滤器中的颗粒物的量增加而减少。从而，通过在 相同的排气空燃比条件下监测氧浓度传感器的输出，可以推定捕集到 过滤器中的颗粒物的量。所有这些，只要求将上游氧浓度传感器配置 在过滤器上游的排气通路中，从而无需设置独立的排气通路。结果， 可以保持排气通路的结构的简单化，而不限制其设计自由度。

在上述第一个方面中，上游氧浓度传感器也可以包括排气侧电极 和覆盖排气侧电极的多孔体，排气中的颗粒物可以堆积于该多孔体。 进而，上游氧浓度传感器的输出会根据堆积于所述多孔体的排气中的 颗粒物的量而变化。

这种结构利用这样一个事实，即，堆积于氧浓度传感器的颗粒物 的量随着捕集到过滤器中的颗粒物的量增加而增加，并且，氧浓度传 感器输出值响应于这种增加而改变。从而，如上面所述的结构那样， 包括排气中的颗粒物能够堆积于其上的多孔体的氧浓度传感器的结构 对于实现本发明是非常优选的。

在上述结构中的上游氧浓度传感器可以包括用于燃烧掉堆积于多 孔体上的颗粒物的加热器。

该加热器燃烧掉堆积于多孔体的颗粒物，从而将上游氧浓度传感 器恢复到其中没有颗粒物堆积的初始状态。

并且，具有上述结构中的任何一种结构的排气控制装置，还可以 包括配置在过滤器下游的排气通路中的下游氧浓度传感器，并且，推 定装置还可以根据下游氧浓度传感器的输出推定捕集的颗粒物的量。