CN106103924A

CN106103924A - 用于内燃机的排气净化装置

Info

Publication number: CN106103924A
Application number: CN201580012374.8A
Authority: CN
Inventors: 白泽健
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-11-09
Also published as: JP2015169137A; WO2015133092A1; EP3114331A1; US20170074143A1

Abstract

一种用于内燃机的排气净化装置中，其中用于捕集PM的过滤器，和用于使流入过滤器的排气偏转的偏转单元都被布置在排气通路中，在排气的流量相对不改变的状态持续的情况下，执行过滤器的再生处理，使得不会发生由于PM的非均匀堆积造成的局部过度温度升高。当通过求以下时间段的积分，在所述时间段中由偏转单元偏转的排气的流量的每单位时间的变化量等于或小于预定的变化量阈值，所获得的积分时间段变为等于或大于预定的时间段阈值时，在未执行再生处理的时间期间，进行过滤器的再生处理的控制单元在过滤器中的估计PM堆积量变为等于或大于预定堆积量阈值之前执行再生处理。

Description

用于内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的排气净化装置，其具有用于捕集排气中的颗粒物质的过滤器。

背景技术

过去，已知一种排气净化装置，其中用于捕集排气中的颗粒物质(PM)的过滤器安置在内燃机的排气通路中。在这种排气净化装置中，当PM的堆积量增加时，过滤器的功能可能会下降，从而执行借助于氧化来除去堆积的PM的再生处理。然而，在PM堆积量大到过量程度的情况下，则在执行再生处理时存在过滤器可能会达到过度温升(即，过高温度)的忧虑。出于这个原因，在过滤器可能出现过度温升的PM堆积量之前，执行再生处理。

然而，已知过滤器中堆积的PM的分布根据流入过滤器的排气的流量而变化。由于这个原因，根据排气的流量，可能会出现被称为非均匀堆积的现象，其中PM非一致地或非均匀地堆积在过滤器的特定区域中。当在发生非均匀堆积时执行再生处理时，过滤器中PM非均匀地堆积的区域的温度可能变得局部高。因此，根据非均匀堆积的程度，即使在整个过滤器中PM的堆积量没有过多，在再生处理的执行期间也引起已经发生非均匀堆积的区域的温度的局部过度上升，从而引起有关的区域可能会被损坏的忧虑。

这里，在第一篇专利文献中，公开了一种技术，在所述技术中，在用于内燃机的排气净化装置中，当超过允许量的PM量堆积在过滤器中时，执行再生处理，基于排气的流量和PM排出量对指示每单位时间的PM的非均匀堆积的程度的非均匀堆积指标进行计算，且根据在执行上次再生处理之后通过求该非均匀堆积指标的积分而得到的值来减去该允许的量。这里，在第一篇专利文献中，公开了排气的流量越大，非均匀堆积指标变得越大。换句话说，在第一篇专利文献中所公开的排气净化装置中，排气的流量越大，减去越大的允许的PM堆积量，因此，作为结果，可以说在更早阶段执行过滤器的再生处理。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第2008-128063号

[专利文献2]日本专利申请公开第2010-31853号

[专利文献3]日本专利申请公开第2009-2276号

[专利文献4]日本专利申请公开第2007-162635号

[专利文献5]日本专利第4466158号

[专利文献6]日本专利申请公开第2009-228494号

[专利文献7]日本专利申请公开第2008-180189号

[专利文献8]日本专利申请公开第2012-87649号

[专利文献9]日本专利申请公开第2010-144514号

[专利文献10]日本专利申请公开第2004-190667号

发明内容

然而，在用于安装在汽车等的内燃机的排气净化装置中，在过滤器的上游侧的排气通路中可以形成弯曲部。此外，近几年来，已经开发了一种过滤器，在所述过滤器中，通过载体承载或支持用于通过使用还原剂来选择性地还原排气中的氮氧化物(NOx)的选择催化还原催化剂(SCR催化剂)，但在具有这种过滤器的排气净化装置中，在过滤器的上游侧可以安置用于使排气偏转的分散板以便在流入过滤器的排气中将待由还原剂添加设备添加的还原剂分散到足够的程度。这里，已经很清楚的是在这些排气净化装置中，流入过滤器的排气被弯曲部或分散板偏转，从而使排气能以集中的方式流入过滤器的特定区域。由于这个原因，已经很清楚的是，在排气的流量相对不改变的状态持续的情况下，与排气的流量无关地，在排气集中流入的区域中可能会发生PM的非均匀堆积。

在此，在上述的第一专利文献中公开的排气净化装置中，当计算非均匀堆积指标时，没有考虑到排气的流量的变化。因此，在排气的流量相对不改变的状态持续的情况下，不采取任何用于检测非均匀堆积的具体措施，则存在PM的非均匀堆积可能被忽视的忧虑。其结果是，如果在整个过滤器中PM的堆积量已经达到了允许量时执行过滤器的再生处理，则在已经进行非均匀PM堆积的区域将发生局部过度温度升高，从而引起该区域可能被损坏的忧虑。

本发明是鉴于如上面提到的实际情况而做出的，且具有其目的为提供一种用于内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置具有用于捕集颗粒物质的过滤器和用于使流入过滤器的排气偏转的偏转单元，例如弯曲部、分散板等，并在该排气的流量相对不改变的状态持续的情况下，可以执行过滤器的再生处理使得不会发生由于PM的非均匀堆积造成的局部过度温度升高。

[解决问题的方案]

为了解决上述问题，根据本发明的用于内燃机的排气净化装置具有：

过滤器，其被布置在所述内燃机的排气通路中，用于捕集排气中的颗粒物质；

偏转单元，其被布置在所述排气通路中所述过滤器的上游侧，并且使流入所述过滤器的排气偏转；

堆积量估计单元，其估计堆积在所述过滤器中的颗粒物质的堆积量；以及

控制单元，其当由所述堆积量估计单元估计的估计堆积量等于或大于预定的堆积量阈值时，执行再生处理以氧化堆积在所述过滤器中的颗粒物质；

其中，当通过求以下时间段的积分，在所述时间段中由所述偏转单元偏转的排气的流量的每单位时间的变化量等于或小于预定的变化量阈值，所获得的积分时间段变为等于或大于预定的时间段阈值时，在未执行所述再生处理的时间期间，所述控制单元在所述估计堆积量变为等于或大于所述预定的堆积量阈值之前执行所述再生处理。

上述偏转单元具有布置在所述排气通路中的构件，或形成在排气通路上的弯曲部，并包括在有或没有使流入过滤器的排气偏转的意图的情况下所设置的该构件或弯曲部。这里，请注意，在此提及的“偏转”指流过排气通路内部的排气在保持整体上从上游侧流至下游侧的状态的同时，使其流速的分布中发生偏转或偏离。另外，上述的堆积量估计单元通过求由例如内燃机的每单位时间的转数、发动机载荷、进气量等估计出的每单位时间堆积在过滤器中的PM的量的积分来估计PM的堆积量。这里，请注意，通常，预定的堆积量阈值是被设定为比当可能发生过度温度升高时整个过滤器中PM的堆积量更低的量，以便避免由于过度温度升高而损坏过滤器。然后，在开始再生处理时，上述控制单元根据已知的方法将过滤器加热到堆积的PM被氧化的温度。由此，堆积的PM被除去使得恢复过滤器的PM捕集功能。

然而，在流速的分布中发生偏差的排气流入过滤器时，PM可能会在高流速的排气通过的过滤器的特定区域中被集中捕集。这里，可以认为由偏转单元偏转的排气的流速分布中的偏差根据排气的流量而变化。因此，可以认为在排气的流量相对大程度地变化的情况下，高流速的排气通过的过滤器的区域也连续变化，所以，堆积在过滤器上的PM大部分是分散的。另一方面，在排气的流量相对不改变的状态持续的情况下，例如当内燃机在恒定负载下被连续操作时，高流速的排气局部流入过滤器中的特定区域的状态被保持，因此在这个区域中，可能会发生PM的局部堆积或非均匀堆积。这里，可以认为，由此产生的非均匀堆积的程度(例如，在已经发生非均匀堆积的区域中的PM的量和密度)取决于这样的状态曾经被保持的时间段的长度。因此，如果当由于已经发生非均匀堆积的区域中PM的进一步堆积而导致将来整个过滤器中的估计堆积量将变得等于或大于堆积量阈值时执行再生处理，根据非均匀堆积的程度，存在该区域可能发生局部过度温度升高的忧虑。

因此，在根据本发明的用于内燃机的排气净化装置中，当通过求以下时间段的积分，在所述时间段中由偏转单元偏转的排气的流量(在下文中，还被简称为“排气流量”)的每单位时间的变化量等于或小于预定的变化量阈值，所获得的积分时间段变为等于或大于预定的时间段阈值时，在未执行再生处理的时间期间，可以判定将来当整个过滤器中的估计堆积量将变得等于或大于堆积量阈值时，已经出现假定进行(恶化)到这样的程度以致于导致局部过度温度升高的PM的非均匀堆积的量(以下也称为“特定非均匀堆积”)。如上所述，可以认为，当排气的流量处于相对不改变的状态下时可能会发生非均匀堆积，因此，有或无非均匀堆积的发生可以通过集中注意力于排气的流量的每单位时间的变化量来进行判定。这里，需要注意的是，上述预定的变化量阈值可以被设定为例如当判定在过滤器中的特定区域中可能会发生PM的非均匀堆积时排气的流量的每单位时间的变化量的上限值。该变化量的阈值可以例如根据通过偏转单元的排气的偏转程度经由实验等来事先设定。此外，例如，由于排气的流量的每单位时间的变化量等于或小于变化量阈值，上述的预定的时间段阈值可以被设定为发生上述特定非均匀堆积所需的时间段。例如，该时间段阈值可以根据过滤器的耐热性能及其PM捕集能力等通过实验等而被事先设定。这里，需要注意的是，由于堆积的PM保持或持续存在直到执行再生处理，可以认为，即使在排气的流量的每单位时间的变化量变为等于或小于预定的变化量阈值的状态间歇性持续的情况下，PM的非均匀堆积也可能会进行。因此，当通过求以下时间段的积分，在所述时间段排气的流量的每单位时间的变化量等于或小于预定的变化量阈值，所获得的积分时间段变为等于或大于预定的时间段阈值时，可以判定已经发生特定非均匀堆积。

然后，在根据本发明的用于内燃机的排气净化装置中，当判定在未执行再生处理的时间期间已经发生了特定非均匀堆积时，则在估计堆积量变为等于或大于预定的堆积量阈值之前执行再生处理。由此，就可以在非均匀堆积进行到这样的程度以致于引起局部过度温度升高之前执行过滤器的再生处理。其结果是，当在将来将执行再生处理时，就可以预先抑制由于PM的非均匀堆积造成的局部过度温度升高的发生。

此外，在未执行再生处理的时间期间，当所述积分时间段变为等于或大于所述预设的时间段阈值时，所述控制单元可以增加由所述堆积量估计单元所估计的估计堆积量，随后，当增加后的估计堆积量变为等于或大于所述堆积量阈值时，可以执行所述再生处理。这里，增加后的估计堆积量变为等于或大于堆积量阈值的时间，是当例如通过对当所述积分时间段变为等于或大于预定的时间段阈值时的估计堆积量进行增加修正，并且通过进一步对在累加或增加这样的增加修正的堆积量在增加修正后的堆积在过滤器中的PM量进行积分所获得的量已经变为等于或大于所述堆积量阈值时的时间。通过在这样的时间执行再生处理，就能够在非均匀堆积进行到这样的程度以致于引起局部过度温度升高之前以更可靠的方式执行过滤器的再生处理。此处，请注意，在未执行所述再生处理的时间期间，当所述积分时间段变为等于或大于预定的时间段阈值时，所述控制单元可以减少堆积量阈值，在这之后，当所述估计堆积量变为等于或大于减少后的堆积量阈值时，可以执行再生处理。通过这样的配置，也可以得到相同的效果。

这里，在通过上述的堆积量估计单元估计的估计堆积量相对大的情况下，可以认为在估计时间之前从所述内燃机已经排出的PM的排出量相对较大，因此，PM的非均匀堆积进行到更大程度的概率高。因此，在未执行所述再生处理的时间期间，由所述堆积量估计单元估计的估计堆积量越大，上述的控制单元可以减少所述时间段阈值越多。由此，在非均匀堆积进行到更大程度的概率高的情况下，可以判定特定非均匀堆积已在更早的时间段发生。因此，在非均匀堆积进行到引起局部过度温度升高的程度之前，变得能够以更可靠的方式实行过滤器的再生处理。

然而，如上所述，当排气的流量的每单位时间的变化量相对较大时，PM将在过滤器中被分散的同时堆积，因此相对难以发生PM的非均匀堆积。当从内燃机排出的PM的量本身增大时，然而，排气的流量的变化对PM的分散影响相对降低，则作为结果，变得容易发生非均匀堆积。因此，在根据本发明的排气净化装置进一步具有估计从所述内燃机中排出的PM的排出量的排出量估计单元的情况下，在未执行所述再生处理的时间期间，PM的所述估计排出量越大，所述控制单元可以增加上述的预定的变化量阈值越多。由此，PM的排出量越大，越容易判定已经发生特定非均匀堆积，因此，作为结果，在非均匀堆积进行到引起局部过度温度升高的程度之前，变得能够以更可靠的方式执行过滤器的再生处理。

此外，在根据本发明的排气净化装置进一步具有将流过所述排气通路的排气的一部分回流到所述内燃机中的进气的EGR设备的情况下，当积分时间段变为等于或大于所述预定的时间段阈值时，在未执行所述再生处理的时间期间，所述控制单元可以在执行所述再生处理之前减少由所述EGR设备回流的排气的量。这里，当由上述控制单元在估计堆积量变为等于或大于预定的堆积量阈值之前执行再生处理时，缩短再生处理的执行时间间隔，其结果是再生处理的执行频度变高，从而引起了可能会导致燃料消耗的增加的忧虑。根据这个配置，在执行再生处理之前，通过减少由EGR设备回流的排气的量，可以减少从内燃机排出的PM的量本身。这用来延迟PM堆积的进行，其结果为变得能够抑制再生处理的执行频度的增加，从而能够抑制燃料消耗的增加。

这里，需要注意的是，在根据本发明的排气净化装置中，所述过滤器具有在其载体上支持的用于通过使用还原剂来选择性地还原排气中的氮氧化物的选择催化还原催化剂，并且进一步具有被布置在所述排气通路中所述过滤器的上游侧并添加还原剂或其前体到流入过滤器的排气中的还原剂添加单元，，并且所述偏转单元可以采用这样的方式形成以致于使流入所述过滤器的排气偏转，从而引起从所述添加单元添加的所述还原剂或其前体在排气中扩散。在具有这样的配置的排气净化装置中，由偏转单元使流入过滤器的排气偏转得更多，因此，存在PM的非均匀堆积趋于发生的趋势。根据本发明，即使具有这样的配置，也能够在非均匀堆积进行到这样的程度以致于引起局部过度温度之前，执行过滤器的再生处理。

[发明的有益效果]

根据本发明，在用于内燃机的排气净化装置中，所述排气净化装置具有用于捕集颗粒物质的过滤器和用于使流入过滤器的排气偏转的偏转单元，在存在PM的非均匀堆积由于排气的流量相对不改变的状态的持续而可能发生的忧虑的情况下，在估计PM堆积量变为等于或大于预定的堆积量阈值之前执行再生处理。其结果是，在PM的非均匀堆积进行到过度程度之前可以执行过滤器的再生处理，从而能够预先抑制由非均匀堆积引起的过滤器的局部过度温度升高。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的用于内燃机的排气净化装置的示意性构造的视图。

图2A是示出根据实施例的当PM已经以均匀的方式堆积在过滤器中时的分布状态的视图。

图2B是示出根据实施例的当PM已经以非均匀的方式堆积在过滤器中时的分布状态的视图。

图3A是示出根据实施例的在过滤器中的PM堆积的分布的示意图，其中示出了PM的堆积量与堆积量阈值之间的关系。

图3B是示出根据实施例的在过滤器中的PM堆积的分布的示意图，其中示出了已经发生了局部过度温度升高的状态。

图4是示出根据实施例的再生处理的控制例程的流程图。

图5A是示出根据实施例的过滤器中的PM堆积的分布的示意图，其中示出了进行了增加修正的PM的堆积量与堆积量阈值之间的关系。

图5B是示出根据实施例的过滤器中的PM堆积的分布的示意图，其中，示出避免局部过度温度升高的状态。

图6是示出根据第二实施例的再生处理的控制例程的流程图。

图7是表示根据第三实施例的再生处理的控制例程的流程图。

具体实施例

下文将根据附图对本发明的具体实施例进行描述。然而，只要没有特别说明，各实施例中描述的部件的尺寸、材质，形状、相对布置等并不旨在将本发明的技术范围唯一具体地限制于此。

(第一实施例)

将通过使用附图来说明本发明的实施例。图1是示出本发明应用于的用于内燃机的排气净化装置的示意性构造的视图。图1中所示的内燃机是用于具有多个气缸的自动车辆的柴油发动机。然而，要注意的是，根据本发明的排气净化装置可以应用于的内燃机并不限于柴油发动机，也可以是汽油发动机或其他种类的内燃机。

排气通路2和进气通路20均连接到内燃机1。在布置在排气通路2中的壳体3的内部，从上游侧起顺序地布置有氧化催化剂4、混合器5和SCRF 6。氧化催化剂4用来氧化在其中流动的排气中的燃料、一氧化碳等。SCRF 6是用于捕集排气中的颗粒物质的壁流式过滤器，并具有NOx选择催化还原催化剂(以下，称为SCR催化剂)，所述NOx选择催化还原催化剂被它的载体支持并且利用氨作为还原剂用来选择性地还原排气中的NOx。在混合器5中，布置有尿素水添加阀7、用于检测流入SCRF 6的排气中的NOx的量的第一NOx传感器8，以及分散板9。尿素水添加阀7将采用尿素溶解在其中作为氨的前体的尿素水添加到流入SCRF 6的排气中。分散板9由螺旋形构件构成，并用来使流入SCRF 6的排气偏转，使得其被改变为螺旋流。由于以这种方式改变的排气，从尿素水添加阀7添加的尿素水以合适的方式分散在流入SCRF6的排气中。这里，尿素水中的尿素在SCRF 6中水解以产生氨。SCRF 6吸入以这种方式产生的氨，并利用由此吸入的氨作为还原剂借助于选择性还原反应来还原排气中的NOx。此处，请注意在本实施例中，根据本发明，SCRF 6和尿素水添加阀7分别对应于过滤器和还原剂添加单元。

燃料添加阀10布置在排气通路2中壳体3的上游侧处,当执行SCRF 6的再生处理时(将在后面详细描述)，该燃料添加阀10用来将燃料添加到流入氧化催化剂4的排气中。在本实施例中，燃料添加阀10对应于本发明中的燃料添加单元。另外，在壳体3的下游侧，布置有用于检测流出SCRF 6的排气中的NOx的量的第二NOx传感器11。这里，请注意，在进气通路20中，布置有用于检测在内燃机1中的进气量的空气流量计21和用于调节该进气量的节气门22。

然后，在内燃机1中，布置有与其结合的ECU 100，其是用于控制内燃机1的电子控制单元的。尿素水添加阀7、燃料添加阀10和节气门22也电连接至ECU 100，使得它们由ECU 100控制。此外，诸如第一NOx传感器8等传感器电连接至ECU 100，使得这些传感器的输出信号被输入至ECU 100。ECU 100基于第一NOx传感器8的检测值来控制待由尿素水添加阀7添加的尿素水的量。此外，用于检测内燃机1的曲轴的旋转位置的曲轴位置传感器13和用于检测设置在其上安装有内燃机1的车辆上的加速踏板的开度的加速器开度传感器14均电连接到ECU 100，使得这些传感器的输出信号被输入至ECU 100。ECU 100根据来自各个传感器的输出信号来掌握内燃机1的操作状态(每单位时间的发动机转数和发动机负载)，进而执行对从布置在内燃机1的每个燃烧室中的燃料喷射阀12喷射的喷射燃料量的控制等。在这里，注意，用于检测其上安装有内燃机1的车辆的速度的速度计(未示出)、用于检测内燃机1内的冷却水的温度的水温传感器(未示出)等均电连接至ECU 100。

这里，需注意在排气通路2中，可以适当地设置用于检测排气的温度的温度传感器、用于检测横跨SCRF 6的压差的压差传感器、用于检测排气的空燃比的A/F传感器等。此外，可以通过适当的方式改变各种传感器的安装位置和安装数量。此外，在SCRF 6的下游侧可以布置用于氧化从SCRF 6流出的氨的氧化催化剂。

此外，用于将从内燃机1排出的一部分排气回流到进气通路20的EGR通路23在其一端处连接至燃料添加阀10的上游侧处的排气通路2。EGR通路23在其另一端处连接至节气门22的下游侧处的进气通路20。此外，用于调节待被再回流的排气(EGR气体)的流量的EGR阀24被布置在EGR通路23中。EGR阀24电连接至ECU 100，使得其由ECU 100控制。通过调节待被回流的EGR气体的回流量，变得能够控制内燃机1的燃烧温度等，使得可以对从内燃机1排出的NOx的量进行抑制等。这里，请注意，EGR通路23和EGR阀24一起构成了根据本发明的EGR设备。

在如上述构造的用于内燃机1的排气净化装置中，排气中的PM被SCRF 6去除。这里，被SCRF 6捕集的PM逐渐堆积，但是当堆积量超过一定量时，由于SCRF 6中的压力损失的增加，可能导致内燃机1的操作状态出现问题。因此，在本实施例中，估计PM在整个SCRF 6中堆积的堆积量，并且当如此估计的堆积量(估计堆积量)变得等于或大于预定的堆积量阈值时，执行用于除去堆积的PM的再生处理。例如，估计堆积量是通过求每单位时间SCRF 6中堆积的PM的量的积分而获得的。可以使用根据内燃机1的每单位时间的转数、发动机载荷、燃料喷射量、进气量等获得的每单位时间的PM的排出量，作为每单位时间在SCRF 6中堆积的PM的量。此外，堆积量阈值通过实验等预先设定为比在可能发生过度温度升高时整个过滤器中的PM的堆积量足够低的值，从而防止了由于在再生处理的执行期间的温度过度升高而引起的SCRF 6的损坏。

当执行再生处理时，ECU 100开始从燃料添加阀10添加燃料。这样添加的燃料在氧化催化剂4中被氧化，从而使流入SCRF 6的排气被产生的氧化热量加热。通过这样加热的排气，引起SCRF 6的温度上升至堆积的PM被氧化的温度。这里，请注意，从燃料添加阀10添加的燃料量由ECU 100控制，使得SCRF 6的温度保持在促进PM的氧化且同时，不会发生由过度温度升高造成的损坏的预定的过滤器再生温度(例如，600-650摄氏度)。当SCRF 6的温度保持在过滤器再生温度的保持状态持续了一定的时间段时，堆积在SCRF 6中的PM被氧化并被除去，从而SCRF 6的过滤功能恢复。

然而，在该实施例中，流入SCRF 6的排气由分散板9偏转，使得当如此偏转的排气流入SCRF 6时，在流速分布上可能会发生偏差。这里，请注意，偏转的排气的流速分布根据排气的流量而变化。因此，根据排气的流量的状态，在SCRF 6中可能会发生PM的偏差堆积或非均匀堆积。下文中，将使用附图对以这种方式产生的PM的偏差堆积或非均匀堆积进行描述。

图2A和图2B是通过影线示意性地示出SCRF 6中PM的堆积的分布的视图，其中示出影线越密，PM的堆积量越大。这里，请注意，两幅图都是当从上游侧看SCRF 6时的视图。如上所述，偏转的排气的流速分布根据排气的流量而变化，且因此，流入SCRF 6的排气(流入排气)的流量偏移(vary)的同时相对大程度地变化的情况下，待堆积的PM大部分分散在SCRF 6中。因此，如图2A所示，在这种情况下的PM的堆积的分布变为几乎均匀。

另一方面，在流入排气的流量相对小程度地变化的状态，即，排气的流量的每单位时间的变化量相对小的状态持续的情况下，排气局部流入到SCRF 6的特定区域内的状态得以保持。具体地，流入SCRF 6的排气通过螺旋形成的分散板9改变成在沿如图2B中所示的箭头A的方向旋转的同时前进的螺旋流。其结果为，如图中的虚线所示，PM可以不均衡地或非均匀地堆积在SCRF 6中的分散板9的开口部相对的区域的附近。这里，请注意，由此发生的非均匀堆积的程度(非均匀堆积的量或密度)取决于偏转的排气的局部流入状态曾被保持的时间段的长度。这里，在内燃机1的操作在发生非均匀堆积之后继续的情况下，由于内燃机1的操作状态的变化而排出的PM，即使在SCRF 6内分散和堆积，也可以进一步地堆积在已经发生非均匀堆积的区域。因此，在非均匀堆积的程度已经相对发展的情况下，如果当由于PM在那个区域的进一步堆积引起整个SCRF 6中PM的堆积量已经变为等于或大于上述的堆积量阈值时执行再生处理，则将存在该区域内可能发生局部过度温度升高的忧虑。在下文中，将对可以采用这种方式发生的局部过度温度升高进行说明。

图3A和图3B是均从概念上示出堆积在SCRF 6中的PM的堆积的分布的视图。在两个图中，横坐标轴表示在径向上(图2A和图2B中箭头B的方向)SCRF 6的端面的位置，并且纵坐标轴表示在径向上其的位置处的PM的堆积密度。换言之，在这两个图中，均图示出在SCRF 6中的PM的堆积的分布，并通过每个曲线所包围的区域的面积显示在SCRF 6上堆积的PM的量.此外，阈值p是假设当执行SCRF 6的再生处理时发生局部过度温度升高所在的PM的堆积密度值。

当从内燃机1排出的PM正被SCRF 6所捕集时，在每个位置或地点的堆积密度会逐渐上升。然后，当由示出堆积分布的每个曲线所包围的区域的面积变为等于或大于堆积量阈值Qth时，SCRF 6的再生处理由ECU 100来执行。这里，图3A中的曲线L1概念性地示出了堆积量阈值Qth的PM已经以均匀分布方式堆积情况下的堆积分布(这里，请注意，SCRF 6的横截面是圆形的，所以堆积的实际分布与此不同)。在这种情况下，在每个地点的PM的堆积密度小于阈值p，并且因此，即使执行再生处理，也不会发生局部过度温度升高。

这里，曲线L2示出了当由于流入排气的流量相对小程度地变化的状态的持续时的PM的堆积分布，当将来在整个SCRF 6中PM的估计堆积量将变为等于或大于堆积量阈值Qth时，已经发生假定进行到如此程度以致于引起局部过度温度升高的PM的非均匀堆积量(具体非均匀堆积)。如上所述，曲线L2下方区域的面积对应于在这个时间点已经堆积在SCRF 6中的PM的估计堆积量Qpm。因此，当Qth-Qpm量的PM(以下也称为“追加PM”)在这个时间点之后进一步在SCRF 6中堆积时，将执行再生处理。这里，可以认为如果当已经堆积了追加量PM时在SCRF 6的每个位置上的PM的堆积密度小于阈值p，则SCRF 6中不会发生局部过度温度升高。但是，在已经发生特定非均匀堆积的情况下，即使由于内燃机1的操作状态足够程度地改变的同时而偏移引起该追加PM已经大部分分散和堆积，如图3B的曲线L3所示，在整个SCRF 6的估计堆积量到达Qth时，在超过阈值p的区域R中仍可能发生局部过度温度升高。

因此，在本实施例中，在流入排气的排气的流量的每单位时间的变化量变为等于或小于预定的变化量阈值的时间段已经经过预定的时间段阈值的情况下，在估计堆积量QPM小于堆积量阈值Qth的时间期间，则判定已经发生特定非均匀堆积，由此进行作为通过ECU100用于缩短再生处理的执行的时间间隔的控制的早期再生控制。这里，该变化量阈值是当判定如图2B所示的PM的非均匀堆积可能会发生在SCRF 6中的特定区域中时排气的流量的每单位时间的变化量。这个预定的变化量可以根据通过偏转板9的排气的偏转程度通过实验等事先设定。此外，由于流入排气的流量的每单位时间的变化量等于或小于变化量的阈值，预定时间段阈值可以被设定为如曲线图L2所示的特定非均匀堆积发生所需的时间段。该时间段阈值可以考虑到SCRF 6的耐热性能、PM捕集能力等通过实验等被事先设定。这里，请注意，由于堆积的PM被保持直到执行再生处理，可以认为即使在排气的流量的每单位时间的变化量变为等于或小于预定的变化量阈值的状态间歇性地持续的情况下，仍可能会进行PM的非均匀堆积。因此，在通过求以下时间段的积分，在所述时间段中变化量等于或小于预定的变化量阈值，所获得的积分时间段变为等于或大于预定的时间段阈值的情况下，，则判定已经经过预定的时间段阈值，从而进行早期再生控制。

在下文中，将通过使用附图对早期再生控制进行说明。图4是示出了由ECU 100执行的控制例程的流程图。该例程已经被存储在ECU 100中，并且以周期性的方式在每个时间间隔TA处被执行。这里，请注意，该时间间隔TA设定为用于以高准确度来计算排气的流量的每单位时间的变化量的足够短的时间段。

首先，在步骤S101中，ECU 100更新估计堆积量Qpm以便获得在执行该例程时在SCRF 6中堆积的PM的堆积量。具体地，将从上次例程的结束时间至当前例程的开始时间堆积的PM量加到在上次例程结束时间的估计堆积量Qpm的值。这里，请注意，PM的增加量是从根据内燃机1的每单位时间的转数、燃料喷射量等估计的每单位时间在过滤器中堆积的PM的量中获得的。

接着，在步骤S102中，ECU 100判定由分散板9偏转的排气(流入的排气)的流量的每单位时间的变化量是否等于或小于阈值Vth。该阈值Vth是对应于上述的预定的变化量阈值的值，并且通过实验等被预先设定。这里，请注意，偏转的排气的流量可由从内燃机1排出的排气的流量(简称为排气的流量)来代替。因此，在该步骤中，判定通过将执行上次例程时的排气的流量与执行当前例程时的排气的流量之间差的绝对值除以TA而获得的值是否等于或小于阈值Vth。这里，请注意，在本实施例中，在执行每一个例程时排气的流量是根据由空气流量计21检测的进气量获得的。

在步骤S102中做出肯定的判定的情况下，ECU 100进行到步骤S103，并且计数器i增加1。该计数器i每当在前面的步骤中做出肯定的判定时加1，并可以被视为指示排气的流量的每单位时间的变化量等于或小于阈值Vth的状态(以下也称为“排气的流量的低变化量状态”)的持续时间的指标。

在步骤S104中，ECU 100判定计数器i是否等于或大于阈值ith。这里，这个阈值ith是通过将上述预定的时间段阈值除以该例程的执行周期TA而获得的值。换句话说，当计数器i达到阈值ith时，判定已经经过该预定的时间段阈值。在该步骤中做出肯定的判定的情况下，这意味着在SCRF 6中已经发生了特定的非均匀堆积，所以ECU 100进行到步骤S105，并将修正量Qad加到在步骤S101更新的估计堆积量Qpm。换句话说，在步骤S105中，执行估计堆积量Qpm的增加修正。这里，通过使用图5A和图5B，将对当修正量Qad以这种方式加到估计堆积量Qpm的效果进行描述。与图3A和图3B相似，这两幅图均是从概念上示出了堆积在SCRF 6中的PM的堆积分布的视图。由图5A中的曲线L4所示，当修正量Qad加到估计堆积量Qpm时，可以理解地是该PM的堆积分布已经被虚拟地抬高或增大。在本实施例中，如将在后面所描述的，当增加修正的估计堆积量(Qpm+Qad)变为等于或大于堆积量阈值Qth时，执行再生处理。换言之，当作为由曲线L1和曲线L4所包围的区域的面积的Qth-Qpm-Qad量的PM(以下也简称为“修正后追加PM”)已经进一步堆积时，执行再生处理。这里，修正后追加PM的量比通过使用图3A说明的追加的PM量小Qad。在此，在修正量Qad被设定为大到足够的程度的情况下，即使修正后追加PM已经在进行非均匀堆积的区域R的附近集中地堆积，如图5B中曲线L5所示，在每个位置上的PM的堆积密度变为小于阈值p。因此，由于以这种方式进行的估计堆积量Qpm的增加修正，变得能够在PM堆积在该区域R至过度程度之前开始过滤器的再生处理。其结果是，在将来将执行再生处理时，就可以事先抑制由于PM的非均匀堆积造成的局部过度温度升高的发生。

当以这种方式进行估计堆积量Qpm的增加修正时，则在步骤S106中，ECU 100将计数器i和后面将要描述的计数器j重置为零。然后，在步骤S107中，ECU 100判定增加修正后的估计堆积量Qpm是否等于或大于堆积量阈值Qth。在此步骤S107中做出肯定的判定的情况下，则在步骤S108中，ECU 100执行SCRF 6的再生处理。换句话说，当增加修正后的估计堆积量Qpm变为等于或大于堆积量阈值Qth时，则ECU 100执行SCRF 6的再生处理。由此，再生处理是在估计堆积量Qpm实际上变为等于或大于堆积量阈值Qth之前执行的，使得能够在非均匀堆积进行到如此程度以致于引起局部过度温度升高之前实行再生处理。

这里，请注意，当在步骤S107中做出否定判定的情况下，当前例程结束，但是，当估计堆积量Qpm在下次和下次之后待执行的例程的步骤S101中被更新时，则基于在当前例程的步骤S105中修正量Qad已经加到的估计堆积量Qpm对估计堆积量Qpm进行更新。由此，在将来要执行的例程中的步骤S107中，判定已经增加修正的估计堆积量Qpm是否等于或大于堆积量阈值Qth。因此，在以后的例程中，也当增加修正后的估计堆积量Qpm变为等于或大于堆积量阈值Qth时，执行再生处理。其结果是，再生处理是在估计堆积量Qpm实际上变为等于或大于堆积量阈值Qth之前被执行的，因此变得能够在非均匀堆积进行到如此程度使得发生局部过度温度升高之前执行再生处理。

这里，请注意，在步骤S104中做出否定判定的情况下，ECU 100判定排气流量变成低变化量状态的时间段尚未经过上述时间段阈值，并进行到步骤S107，不进行估计堆积量Qpm的增加修正。然后，在步骤S107中，ECU 100判定估计堆积量Qpm是否等于或大于堆积量阈值Qth，并且当做出肯定的判定时，在步骤S108中ECU 100执行再生处理。

另一方面，在步骤S102中做出否定判定的情况下，这意味着排气的流量不处于低变化量状态下。因此，ECU 100进行到步骤S109，并且计数器j增加1。这个计数器j可以被视为指示排气的流量每单位时间的变化量大到足够的程度的状态(高变化量的状态)的持续时间的指标。这里，可以认为在排气处于高变化量状态的情况下，待堆积的PM在SCRF 6中分散到足够的程度。

然后，在步骤S110中，ECU 100判定计数器j是否等于或大于阈值jth。这里，由阈值jth所意指的时间段可以被理解为形成用于以下判定的PM的堆积分布所需的时间段，作为PM在被变成高变化量状态的排气分散的同时已经堆积的事实的结果，所述PM的堆积分布被判定为，即使当估计堆积量Qpm在将来变为等于或大于堆积量阈值Qth时执行再生处理，也不会发生局部过度温度升高。换言之，在步骤S110中做出肯定的判定的情况下，这意味着，即使PM的堆积将在之后发展，在估计堆积量Qpm变为等于或大于堆积量阈值Qth之前，在SCRF 6中不会出现其中PM的堆积密度变为等于或大于上述的阈值p的区域。因此，在这种情况下，在估计堆积量Qpm变为等于或大于堆积量阈值Qth之前，没有必要为了执行再生处理而进行估计堆积量Qpm的增加修正，因此，在步骤S106中，ECU 100将计数器i和计数器j重置为零，然后，进行到步骤S107。在步骤S107中做出肯定判定的情况下，接着在步骤S108中，ECU 100执行再生处理。

此处，应注意的是，如上所述，堆积的PM保持或继续存在于SCRF 6中，直到执行再生处理。因此，即使在低变化量状态间歇性持续的情况下，即，即使在步骤S102中没有持续做出肯定的判定的情况下，在步骤S103中计数器i也可以累加。此外，对于计数器j也同样适用。

根据上述，在上述例程中，当PM的特定非均匀堆积发生时，再生处理是在估计堆积量Qpm实际上变为等于或大于堆积量阈值Qth之前执行的。换句话说，根据上述例程，在存在可能会发生由于非均匀堆积造成的局部过度温度升高的忧虑的情况下，相比于不存在这样的忧虑的情况，可以在更早的阶段开始再生处理，因此，可以缩短再生处理的执行的时间间隔。其结果是，即使在已经发生了一定量的非均匀堆积的情况下，仍能够执行过滤器的再生处理，使得由于PM的非均匀堆积所造成的局部过度温度升高不会发生。

(第二实施例)

接着，将对作为另一个例子的本发明的第二实施例进行说明。从内燃机1排出的PM的排出量可以根据内燃机1的操作状态而改变，但可以认为在PM的排出量相对较大的情况下，在更早的阶段进行SCRF 6中的PM的非均匀堆积。因此，在该第二实施例中，在PM的排出量大的情况下，在非均匀堆积进行到如此程度以致于引起局部过度温度升高之前，根据从内燃机1排出的PM的排出量对上述阈值ith和Vth进行修正，以便采用更可靠的方式来执行SCRF 6的再生处理。以下，将通过使用图6对本实施例中的早期再生控制的执行过程进行说明。本例程已被存储在ECU 100中，并且以周期性的方式在每个时间间隔TA处进行。这里，请注意，该例程与在图4所示流程的不同之处在于步骤S201到S204是在步骤S101和S102之间执行的。因此，将省略对与图4所示的流程共用的那些步骤的说明。另外，在该第二实施例中的用于内燃机1的排气净化装置的配置与上面提到的第一实施例的配置是相同的，因此，也省略其的说明。

当执行步骤S101时，接着在步骤S201中，在执行本例程时，ECU 100估计作为从内燃机1中排出的PM排出量的排出量Qex。该排出量是根据内燃机1的每单位时间的转数、燃料喷射量等来估计的。然后，ECU 100进行到步骤S202，并且判定这样获得的排出量Qex是否等于或大于预定阈值Qexth。阈值Qexth是为了判定是否已经从内燃机1中排出了如SCRF 6中堆积的量的PM而设定的阈值。在该步骤做出否定判定的情况下，这意味着尚未排出堆积在SCRF6中的这样的程度的PM量，并且也没有必要考虑PM的非均匀堆积，其结果是ECU 100立即结束该例程的执行。另一方面，在该步骤做出肯定的判定的情况下，ECU 100进行到步骤S203，其中，排出量Qex越大，使阈值Vth增加得越多。由此，即使在排气的流量的每单位时间的变化量大得多的情况下，在步骤S102中也将做出肯定的判定，其结果是，计数器i可以在更早的阶段变为等于或大于阈值ith。据此，当由于排出量Qex相对较大而导致更容易发生PM的非均匀堆积时，就变得能够在非均匀堆积进行到如此程度以致于引起局部过度温度升高之前以更可靠的方式执行过滤器的再生处理。

随后，在步骤S204中，估计堆积量Qpm越大，ECU 100减小阈值ith越多。这里，在作为整个SCRF 6中的估计堆积量的估计堆积量Qpm相对较大的情况下，可以认为在以往的例程执行时已经从内燃机1排出的PM排出量较大，因此，PM的非均匀堆积进行到更大程度的概率很高。因此，通过随增加估计堆积量Qpm来减小阈值ith，变得更容易在步骤S104中做出肯定的判定，使得可以判定在更早的时间段已经发生特定非均匀堆积。因此，在非均匀堆积进行到如此程度以致于引起局部过度温度升高之前，变得能够以更可靠的方式来执行SCRF 6的再生处理。

因此，根据本实施例，在非均匀堆积进行到更大程度的概率很高的情况下，在非均匀堆积进行到如此程度以致于引起局部过度温度升高之前，变得能够以更可靠的方式来执行SCRF 6的再生处理，其结果是变得能够以更可靠的方式来抑制由于PM的非均匀堆积导致的局部过度温度升高的发生。

(第三实施例)

接着，将对作为另一个例子的本发明的第三实施例进行描述。在上述实施例中的早期再生控制中，当排气的流量变成低变化量状态的时间段已经经过了预定的时间段阈值时，执行SCRF 6的再生处理的时间间隔被缩短，从而抑制了由于PM的非均匀堆积引起的局部过度温度升高。然而，在这种情况下，再生处理的执行频度能够变高，其结果是，存在导致燃料消耗的增加的忧虑。因此，在根据该第三实施例的早期再生控制中，在执行SCRF 6的再生处理之前，待通过EGR通路23回流到进气通路20的EGR气体的量由ECU 100减小。以下，将通过使用图9对该第三实施例的早期再生控制的执行过程进行说明。该过程或例程已被存储在ECU 100中，并且以周期性的方式在每个时间间隔TA处执行。这里，请注意，该例程与图4所示流程的不同之处在于，步骤S305是在步骤S105之后执行的。因此，对于与图4所示的流程共有的那些步骤，省略其说明。此外，在该第三实施例中的用于内燃机1的排气净化装置的配置是与上面提到的第一实施例的配置相同，因此，也省略其说明。

当执行步骤S105时，接着在步骤S305中，ECU 100通过调节EGR阀24的开度来减小EGR气体的量。由此，内燃机1中的燃烧温度下降，所以从内燃机1本身排出的PM量减小。因此，即使在执行再生处理的时间间隔已经通过进行估计堆积量Qpm的增加修正被缩短之后，仍能够延迟PM堆积的进行。以这种方式，通过减小待通过EGR通路23被回流的EGR气体量，在执行再生处理之前，可以抑制执行再生处理的频度的增加，同时抑制由非均匀堆积引起的局部过度温度升高的发生，从而能够抑制燃料消耗的增加。

(变型)

在上述实施例中的早期再生控制中，当排气流量变成低变化量状态的时间段已经经过了预定的时间段阈值时，通过进行估计堆积量Qpm的增加修正，SCRF 6的再生处理的执行时间间隔被缩短。另一方面，为了缩短执行再生处理的时间间隔，可以对堆积量阈值Qth进行减少修正，而不进行估计堆积量Qpm的增加修正。换言之，在本变型中，在判定已经出现了特定非均匀堆积的情况下，从堆积量阈值Qth中减去预定的修正量，此后，当估计堆积量Qpm变为等于或大于经受这样的减法修正的堆积量阈值时，再生处理开始。其结果为，与上述实施例类似的，当已经发生PM的特定非均匀堆积时，在估计堆积量Qpm实际上变为等于或大于堆积量阈值Qth之前执行再生处理，因此，变得能够执行过滤器的再生处理，使得不发生由PM的非均匀堆积引起的局部过度温度升高。

另外，在上述的实施例中，假设排气由分散板9偏转，但流入SCRF 6的排气可以由于其它因素偏转。例如，如图1所示，在由形成在SCRF 6的上游侧的排气通路2中的弯曲部W偏转的排气也流入SCRF 6的情况下，可能会发生PM的非均匀堆积。因此，如果上述的阈值Vth、ith、jth和修正量Qad都根据弯曲部W的曲率等以适当的方式被设定，通过进行与上述流程相同的处理，即使在一定量的非均匀堆积已经发生的情况下，也能够在非均匀堆积进行到如此程度以致于引起局部过度温度升高之前以更可靠的方式执行过滤器的再生处理。

此外，在上述的实施例中，在执行控制例程时排气的流量是根据由空气流量计21检测出的内燃机1的进气量而获得的，但这种排气的流量可以替代地通过其他方法来获得。例如，这种排气的流量可以基于在执行控制例程时的车辆的车速值而得到，所述排气流量已经根据节气门22的开度和/或EGR阀24的开度而被修正。在这种情况下，修正是以这样的方式进行的使得节气门22的开度越小，则EGR阀24的开度越大，流入SCRF 6的排气的流量变得越小。通过使用这样的方法，在上述的实施例中，可以采用这样的配置，其中，当车辆正在以排气的流量处于低变化量状态的车速行驶的时间段已经经过预定的时间段阀值，而不是使用排气的流量处于低变化量状态的时间段时，执行早期再生控制。在这种情况下，通过以适当的方式设定对于车速的每单位时间变化量的阀值，而不是设定对于排气流量的每单位时间的变化量的阈值Vth，可以执行上述的早期再生控制。

[附图标记列表]

1 内燃机

2 排气通路

6 SCRF

9 分散板

10 燃料添加阀

100 ECU

Claims

1.一种用于内燃机的排气净化装置，包括：

控制单元，其当由所述堆积量估计单元估计的估计堆积量等于或大于预定的堆积量阈值时，执行再生处理以氧化堆积在所述过滤器中的所述颗粒物质；

其中，当通过求以下时间段的积分，在所述时间段中由所述偏转单元偏转的所述排气的流量的每单位时间的变化量等于或小于预定的变化量阈值，所获得的积分时间段变为等于或大于预定的时间段阈值时，在未执行所述再生处理的时间期间，所述控制单元在所述估计堆积量变为等于或大于所述预定的堆积量阈值之前执行所述再生处理。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气净化装置，其中

在未执行所述再生处理的所述时间期间，当所述积分时间段变为等于或大于所述预定的时间段阈值时，所述控制单元增加由所述堆积量估计单元估计的所述估计堆积量，且其后，当该增加的估计堆积量变为等于或大于所述堆积量阈值时，所述控制单元执行所述再生处理。

3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的排气净化装置，其中，

在未执行所述再生处理的所述时间期间，由所述堆积量估计单元估计的所述估计堆积量越大，所述控制单元减小所述时间段阈值越多。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，进一步包括：

排出量估计单元，其估计从所述内燃机排出的颗粒物质的排出量；

其中，在未执行所述再生处理的所述时间期间，所述颗粒物质的估计排出量越大，所述控制单元增大所述预定的变化量阈值越多。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，进一步包括：

EGR设备，其将流过所述排气通路的排气的一部分回流至所述内燃机中的进气；

其中，当所述积分时间段变为等于或大于所述预定的时间段阈值时，在未执行所述再生处理的所述时间期间，所述控制单元在执行所述再生处理之前减小由所述EGR设备回流的所述排气的量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，进一步包括：

还原剂添加单元，其被布置在所述排气通路中所述过滤器的所述上游侧处，并添加还原剂或其的前体到流入所述过滤器的所述排气中；

其中，所述过滤器具有在其的载体上支持的选择催化还原催化剂，用于通过使用还原剂来选择性地还原排气中的氮氧化物；并且

所述偏转单元以这样的方式形成以致于使流入所述过滤器的所述排气偏转，从而引起从所述添加单元添加的所述还原剂或所述其的前体在所述排气内扩散。