CN106414933A - 内燃机的排气净化*** - Google Patents

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Abstract

一种排气净化***，包括：微粒过滤器26；选择性还原催化剂28，其被设置在所述过滤器的下游侧；氨成分馈送装置32，其将氨成分馈送到所述选择性还原催化剂；控制装置，其控制在所述选择性还原催化剂处吸附的氨成分量以使其变为目标吸附量；以及过滤器再生***，其在执行开始条件成立时执行用于去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的过滤器再生处理。当需要去除PM时，只要所述过滤器再生***的所述过滤器再生处理的所述执行开始条件不成立，则目标吸附量便被分阶段多次减少，并且所述过滤器再生处理的所述执行开始条件在所述目标吸附量的每个阶段被更改为不同的条件。

Description

内燃机的排气净化***
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化***。
背景技术
过去已知存在这样一种内燃机的排气净化***：该***在排气通道中设置捕获废气中的微粒物质(下文称为“PM”)的微粒过滤器，以及通过还原作用还原并净化废气中的NOX的选择性还原催化剂。在此类排气净化***中，选择性还原催化剂配备馈送尿素或氨或另一氨成分的氨馈送装置。此外，通过调整来自氨馈送装置的氨馈送量，使得选择性还原催化剂处的氨成分吸附量保持为适当的水平。因此，包含在废气中的NOX能够被选择性还原催化剂可靠地去除。
同时，在使用内燃机的过程中，PM逐渐在微粒过滤器上堆积。进一步地，如果PM堆积量变大，微粒过滤器会被堵塞并且微粒过滤器的排放阻力变大。因此，在配备微粒过滤器的内燃机中，当微粒过滤器处的PM堆积量达到一定程度或更大时，执行过滤器再生处理，在该处理中，升高微粒过滤器的温度以去除已经在微粒过滤器处堆积的PM。对于还在内燃机排气通道中设置上述选择性还原催化剂的内燃机，该过滤器再生处理同样导致选择性还原催化剂的温度升高。
但是，如果选择性还原催化剂的温度变高，则无法再吸附氨，因此，包含氨的废气将在所谓的“氨泄漏”现象中从选择性还原催化剂流出。如果执行上述过滤器再生处理，选择性还原催化剂的温度会升高，因此，在这种情况下也会发生氨泄漏。
这样，有人提议在执行过滤器再生处理时停止从氨馈送装置馈送氨，并且在选择性还原催化剂的氨吸附量变为特定值或更小时开始过滤器再生处理(例如，PTL 1)。通过在选择性还原催化剂的氨吸附量以上述方式减少之后开始过滤器再生处理，即使过滤器再生处理导致选择性还原催化剂的温度升高，也认为能够抑制氨成分从选择性还原催化剂流出。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本专利公开2012-2065A
PTL 2：日本专利公开2011-99428A
发明内容
技术问题
在上述PTL 1中，在内燃机的通常操作期间执行过滤器再生处理。另一方面，根据本申请的发明人的研究，可以认为，与在通常操作期间(即，当不在怠速操作期间或者不在内燃机停止的同时)执行过滤器再生处理相比，如果在内燃机的怠速期间或者在内燃机停止的同时执行过滤器再生处理，则微粒过滤器的再生所需的能量较小。也就是说，如果在内燃机的通常操作期间执行过滤器再生处理，则大量废气在再生处理期间通过微粒过滤器，这样使得微粒过滤器保持高温所需的能量变大。另一方面，如果在内燃机的怠速操作期间或者在内燃机停止的同时执行过滤器再生处理，则在再生处理期间通过微粒过滤器的废气的流量小，这样使得微粒过滤器保持高温所需的能量变小。
进一步地，如果在通常操作期间执行过滤器再生处理，则与此同时，选择性还原催化剂的温度迅速升高。因此，当执行过滤器再生处理时，有必要充分地降低选择性还原催化剂处的氨吸附量。类似地，即使在怠速操作期间或者在内燃机停止的同时执行过滤器再生处理，选择性还原催化剂的温度也会升高，因而有必要减少在过滤器再生处理之前减少选择性还原催化剂处的氨吸附量。但是，即使在怠速操作期间或者在内燃机停止的同时执行过滤器再生处理，选择性还原催化剂的温度也不会迅速升高。所以当执行过滤器再生处理时，不必将氨吸附量降低那么多。
然而，当仅在怠速操作期间或者在内燃机停止的同时执行过滤器再生处理的情况下，如果内燃机长时间地未处于怠速或停止状态，则会长时间地不执行过滤器再生处理。如果以此方式长时间地不执行过滤器再生处理，微粒过滤器上的PM堆积量会增加，并且微粒过滤器导致的压力损耗将变大。
因而，考虑到上述问题，本发明的一个目标是提供一种内燃机的排气净化***，所述***具有微粒过滤器和选择性还原催化剂，在所述***中，能够在有效地执行微粒过滤器的再生处理的同时抑制选择性还原催化剂处的氨泄漏。
问题解决方案
为了解决此问题，在本发明的第一方面，提供一种内燃机的排气净化***，包括：微粒过滤器，其被设置在内燃机排气通道中；选择性还原催化剂，其被设置在所述内燃机排气通道中并且在排气流动方向上位于所述微粒过滤器的下游侧；氨成分馈送装置，其将氨成分馈送到所述选择性还原催化剂；控制装置，其控制来自所述氨成分馈送装置的氨成分的馈送量，以使在所述选择性还原催化剂处吸附的氨成分量变为目标吸附量；以及过滤器再生***，其在用于去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的过滤器再生处理的执行开始条件成立时执行所述过滤器再生处理，其中当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，只要所述过滤器再生***的所述过滤器再生处理的所述执行开始条件不成立，所述目标吸附量便被分阶段多次减少，并且所述过滤器再生处理的所述执行开始条件在所述目标吸附量的每个阶段被更改为不同的条件。
在本发明的第二方面，提供本发明的第一方面，其中所述过滤器再生处理的所述执行开始条件被设定为随着所述目标吸附量被分阶段减少而具有更高成立频率的条件。
在本发明的第三方面，提供本发明的第二方面，其中当内燃机速度为相应预定速度或更低时，所述过滤器再生处理的每个执行开始条件成立；以及其中所述预定速度被设定为随着所述目标吸附量被分阶段减少而更高的速度。
在本发明的第四方面，提供本发明的第一到第三方面中的任一项，其中如果NOX的排出量累积值在所述目标吸附量上一次被减少之后达到预定量，则所述目标吸附量被再次减少。
在本发明的第五方面，提供本发明的第一到第四方面中的任一项，其中所述过滤器再生***具有多个用于去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的过滤器再生单元；以及其中在所述目标吸附量的每个阶段，当所述过滤器再生处理的所述执行开始条件成立时，使用针对所述目标吸附量的每个阶段部分地不同的过滤器再生单元去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM。
在本发明的第六方面，提供本发明的第一到第五方面中的任一项，其中所述过滤器再生***具有多个用于去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的过滤器再生单元；当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，只要所述过滤器再生***的所述过滤器再生处理的所述执行开始条件不成立，则作为第一阶段，所述目标吸附量被设定为第一吸附量，以及作为第二阶段，所述目标吸附量被设定为小于所述第一吸附量的第二吸附量；当所述目标吸附量被设定为所述第一吸附量时，所述过滤器再生处理的所述执行开始条件被设定为第一条件，以及当所述目标吸附量被设定为所述第一吸附量并且所述过滤器再生处理的所述执行开始条件成立时，通过第一过滤器再生单元去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM；以及当所述目标吸附量被设定为所述第二吸附量时，所述过滤器再生处理的所述执行开始条件被设定为成立频率高于所述第一条件的第二条件，以及当所述目标吸附量被设定为所述第二吸附量并且所述过滤器再生处理的所述执行开始条件成立时，通过至少部分地不同于所述第一过滤器再生单元的第二过滤器再生单元升高所述微粒过滤器的温度。
在本发明的第七方面，提供本发明的第六方面，其中在不需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的通常操作时，所述目标吸附量被设定为基于所述内燃机的操作参数而被设定的通常目标吸附量；当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，如果所述第一吸附量大于所述通常目标吸附量，则在所述第一阶段，所述目标吸附量被设定为所述通常目标吸附量而不是所述第一吸附量；以及当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，如果所述第二吸附量大于所述通常目标吸附量，则在所述第二阶段，所述目标吸附量被设定为所述通常目标吸附量而不是所述第二吸附量。
在本发明的第八方面，提供本发明的第六或第七方面，进一步包括：加热器，其通过电力加热所述微粒过滤器；二次空气馈送装置，其将二次空气馈送到所述微粒过滤器；以及燃料添加阀，其将燃料馈送到所述微粒过滤器，其中所述第一条件在内燃机速度变为0时成立；当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第一过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且从所述二次空气馈送装置馈送二次空气；以及当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第二过滤器再生单元将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器。
在本发明的第九方面，提供本发明的第六或第七方面，进一步包括：加热器，其通过电力加热所述微粒过滤器；以及燃料添加阀，其将燃料馈送到所述微粒过滤器，其中当内燃机速度为高于0的预定怠速上限速度或更低时，所述第一条件成立；当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第一过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器；以及当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第二过滤器再生单元不使用所述加热器来使所述微粒过滤器的温度升高，而是将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器。
在本发明的第十方面，提供本发明的第六或第七方面，进一步包括：加热器，其通过电力加热所述微粒过滤器；二次空气馈送装置，其将二次空气馈送到所述微粒过滤器；以及燃料添加阀，其将燃料馈送到所述微粒过滤器，其中当内燃机速度变为0时，所述第一条件成立，而当内燃机速度为高于0的预定怠速上限速度或更低时，所述第二条件成立；当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第一过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且从所述二次空气馈送装置馈送二次空气；以及当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第二过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器。
在本发明的第十一方面，提供本发明的第六或第七方面，其中当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，只要所述过滤器再生***的所述过滤器再生处理未开始，则作为第三阶段，所述目标吸附量被设定为小于所述第二吸附量的第三吸附量；以及当所述目标吸附量被设定为所述第三吸附量时，所述过滤器再生处理的所述执行开始条件被设定为成立频率高于所述第二条件的第三条件，以及当所述目标吸附量被设定为所述第三吸附量并且所述过滤器再生处理的所述执行开始条件成立时，通过至少部分地不同于所述第一过滤器再生单元和所述第二过滤器再生单元的第三过滤器再生单元去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM。
在本发明的第十二方面，提供本发明的第十一方面，进一步包括：加热器，其通过电力加热所述微粒过滤器；二次空气馈送装置，其将二次空气馈送到所述微粒过滤器；以及燃料添加阀，其将燃料馈送到所述微粒过滤器，其中当内燃机速度变为0时，所述第一条件成立，而当内燃机速度为高于0的预定怠速上限速度或更低时，所述第二条件成立；当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第一过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且从所述二次空气馈送装置馈送二次空气；当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第二过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器；以及当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第三过滤器再生单元不使用所述加热器来升高所述微粒过滤器的温度，而是将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器。
本发明的有利效果
根据本发明，在其中具有微粒过滤器和选择性还原催化剂的内燃机的排气净化***中，能够在有效地执行微粒过滤器的再生处理的同时抑制选择性还原催化剂处的氨泄漏。
附图说明
图1是其中安装本发明的排气净化***的内燃机的示意性整体视图；
图2是示出不同再生模式下的NOX选择性还原催化剂处的氨目标吸附量的视图；
图3是执行第一实施例中的过滤器再生控制时的内燃机速度等的时间图；
图4是执行第一实施例中的过滤器再生控制时的与图3类似的时间图；
图5是示出第一实施例中的过滤器再生控制的控制例程的流程图的一部分；
图6是示出第一实施例中的过滤器再生控制的控制例程的流程图的一部分；
图7是执行第二实施例中的过滤器再生控制时的内燃机速度等的时间图；
图8是执行第三实施例中的过滤器再生控制时的内燃机速度等的时间图；
图9是执行第四实施例中的过滤器再生控制时的内燃机速度等的时间图；
图10是示出NOX选择性还原催化剂的温度与氨目标吸附量之间的关系的视图。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本发明的实施例。需要指出，在下面的解释中，同样的部件被赋予相同的参考标号。
<内燃机的配置>
参考图1，1指示内燃机体，2指示气缸的燃烧室，3指示用于将燃料注入燃烧室2的电子控制型燃料喷射器，4指示进气歧管，以及5指示排气歧管。进气歧管4通过进气管6与排气涡轮增压器7的压缩机7c的出口连通。压缩机7c的入口通过配备气流计8的进气管与空气过滤器9连通。在进气管6内，设置电子控制型节流阀10。进一步地，在进气管6的周围，设置用于对流过进气管6内部的进气进行冷却的冷却装置11。另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的排气涡轮7t的入口连通。排气涡轮7t的出口与排气净化***20连通。
排气歧管5和进气歧管4通过废气再循环(下文称为“EGR”)通道12彼此连通。在EGR通道12内，设置有电子控制型EGR控制阀13。进一步地，在EGR通道12的周围，设置用于对流过EGR通道12内部的EGR气体进行冷却的冷却装置14。另一方面，每个燃料喷射器3通过燃料供给管15与共轨管16连通。该共轨管16通过排出量可变的电子控制型燃料泵17与燃料箱18连通。燃料箱18中的燃料通过燃料泵17被馈送到共轨管16的内部，被馈送到共轨管16的内部的燃料通过每个燃料供给管16被馈送到燃料喷射器3。
排气净化***20配备上游侧套管22和下游侧套管24，上游侧套管22通过排气管21与排气涡轮7t的出口连通，下游侧套管24通过排气管23与上游侧套管22连通。在上游侧套管22内，容纳氧化催化剂或三元催化剂25、用于捕获废气中的微粒的微粒过滤器26和用于加热微粒过滤器26的电加热器27。微粒过滤器26承载氧化催化剂。另一方面，在下游侧套管24内，容纳适合在氧气过剩条件下通过氨还原废气中的NOX的NOX选择性还原催化剂28，以及氧化催化剂或三元催化剂29。
另一方面，包含产生氨的氨生成化合物的液体被存储在储液罐30中。存储在储液罐30中的包含氨生成化合物的液体通过进料泵31和电磁控制型添加控制阀32被馈送到排气管23的内部。需要指出，储液罐30可以存储氨。在这种情况下，使用电磁控制型添加控制阀32馈送氨。
进一步地，排气管21配备：燃料添加阀33，该阀将燃料添加到流过排气管21的内部的废气中；以及二次空气馈送装置34，该装置将二次空气馈送到流过排气管21的内部的废气中。因此，在本实施例中，能够通过燃料添加阀33和二次空气馈送装置34将燃料和空气馈送到微粒过滤器26。
电子控制单元40由数字计算机组成，并且包括ROM(只读存储器)42、RAM(随机存取存储器)43、CPU(微处理器)44、输入端口45和输出端口46形成，所有这些组件通过双向总线41连接在一起。气流计8产生与进气量成正比的输出电压。该输出电压通过对应的AD转换器47被输入到输入端口45。
在上游侧套管22内，附接用于检测微粒过滤器26之前与之后之间的压差(排气流动方向上的微粒过滤器26的上游侧与下游侧之间的压差)的压差传感器36。进一步地，在排气管23中的NOX选择性还原催化剂28的上游，附接用于检测流入NOX选择性还原催化剂28的废气中的NOX量或NOX浓度的NOX传感器37。此外，在下游侧套管24中的NOX选择性还原催化剂28的下游，附接用于检测从NOX选择性还原催化剂28流出的废气中的NOX量或NOX浓度的NOX传感器38。这些传感器36、37和38的输出信号通过对应的AD转换器47被输入到输入端口45。
加速踏板49被连接到负荷传感器50，该负荷传感器产生与加速踏板49的下踏量成正比的输出电压。负荷传感器50的输出电压通过对应的AD转换器47被输入到输入端口35。此外，输入端口45被连接到曲柄角传感器51，该曲柄角传感器在曲柄轴每次旋转例如15°时产生输出脉冲。另一方面，输出端口46通过对应的驱动电路48被连接到燃料喷射器3、用于节流阀10的驱动装置、EGR控制阀13、燃料泵17，进料泵31、以及添加控制阀32。
<NOX选择性还原催化剂中含有的氨成分量>
现在，如上所述，包含氨生成化合物或氨的液体被馈入位于NOX选择性还原催化剂28上游的排气管23中。作为能够产生氨的氨生成化合物，存在各种化合物。因此，可以使用多种化合物作为氨生成化合物。具体而言，作为氨生成化合物，可以提及尿素等等。下面解释位于NOX选择性还原催化剂28上游的排气管23中的尿素水溶液的馈送情况作为一个实例。需要指出，在具体实施方式中，氨生成化合物和氨将被统称为“氨成分”。
另一方面，作为NOX选择性还原催化剂28，例如使用以二氧化钛作为载体并且在该载体上承载氧化钒的催化剂V2O5/TiO2(五氧化二钒-二氧化钛催化剂)或以沸石作为载体并且在该载体上承载铜的催化剂Cu/ZSM5(铜沸石催化剂)。
在以此方式配置的NOX选择性还原催化剂28中，使用氨NH3还原并净化包含过剩氧的废气中的NOX。废气中的NO例如通过诸如以下公式(1)之类的反应还原，而废气中的NO2例如通过诸如以下公式(2)之类的反应还原。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (1)
8NH3+6NO2→7N2+12H2O (2)
进一步地，NOX选择性还原催化剂28具有使其能吸附氨的吸附能力。因此，如果在位于NOX选择性还原催化剂28上游的排气管23中馈送氨，NOX选择性还原催化剂28会吸附氨。进一步地，如果在位于NOX选择性还原催化剂28上游的排气管23中馈送尿素水溶液，所馈送的尿素水溶液将被诸如以下公式(3)之类的反应水解，并且产生氨。以此方式产生的氨将在NOX选择性还原催化剂28处被吸附。
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 (3)
当NOX选择性还原催化剂28的氨吸附量较大时，NOX选择性还原催化剂28处的NOX净化率较高。但是，能够在NOX选择性还原催化剂28处吸附的氨的量存在限制。如果在NOX选择性还原催化剂28处吸附的氨的量达到特定限制吸附量，则无法进一步吸附氨。因此，在本实施例中，控制从添加控制阀32馈送的尿素水溶液的量，以使在NOX选择性还原催化剂28处吸附的氨的量变为大于0且小于限制吸附量的预定目标吸附量。
具体而言，首先计算NOX选择性还原催化剂28处的氨吸附量。在计算氨吸附量时，基于每单位时间来自添加控制阀32的尿素水溶液的馈送量来计算每单位时间被馈送到NOX选择性还原催化剂28的氨的量。此外，基于上游侧NOX传感器37的输出来计算每单位时间流入NOX选择性还原催化剂28的NOX量。
流入NOX选择性还原催化剂28的NOX的净化率根据内燃机工作状态而变化。例如，当前氨吸附量越大，NOX净化率越高。进一步地，如果添加控制阀30处于馈送尿素水溶液的中间，则与不处于馈送尿素水溶液的中间相比，NOX净化率变高。因此，在本实施例中，通过试验或计算提前找到与内燃机工作状态对应的NOX净化率，并且内燃机工作状态与NOX净化率之间的关系作为映射被存储在ECU 40的ROM 42中。在使用时，通过使用该映射，基于内燃机工作状态计算NOX净化率，并且用NOX净化率乘以基于上游侧NOX传感器37的输出而计算的NOX量。以此方式计算的值表示在NOX选择性还原催化剂28处消耗的氨的量。因此能够通过从被馈送到NOX选择性还原催化剂28的氨的量减去在NOX选择性还原催化剂28处消耗的氨的量来计算NOX选择性还原催化剂28处的氨吸附量。
在本实施例中，对来自添加控制阀32的尿素水溶液的馈送量执行反馈控制，从而使以此方式计算的NOX选择性还原催化剂28处的氨吸附量变为目标吸附量。这样，NOX选择性还原催化剂28吸附适量的氨，由此废气中的NOX能够被适当地净化。
<过滤器再生控制>
另一方面，废气中包含的PM被在微粒过滤器26上捕获，随后被氧化。但是，如果被捕获的PM量变得大于被氧化的PM量，PM会逐渐堆积在微粒过滤器26上。如果PM堆积量以此方式增加，微粒过滤器26处的压力损耗将增大，从而使得内燃机输出下降。因此，当PM堆积量增加时，有必要去除堆积的PM。与此相对，如果在氧气过剩的情况下使得微粒过滤器26的温度升高到大约600℃左右(下文称为“PM再生温度”)，则堆积的PM会被氧化和去除。
为此，当沉积在微粒过滤器26上的PM量变大时(即，当压差传感器36检测到的微粒过滤器26的之前与之后之间的压差dP变大时)，有必要使得微粒过滤器26的温度升高，从而通过氧化去除堆积的PM作为过滤器再生处理。
作为此类过滤器再生处理，例如可以提及三种再生处理方法：“停止时再生处理”、“怠速再生处理”和“强制再生处理”。
<停止时再生处理>
在这些再生处理方法中，停止时再生处理是在内燃机停止(即，当内燃机速度为0时)的同时执行的再生处理。具体而言，例如，当安装内燃机的车辆停止，并且内燃机也已经停止的同时，或者当同时由内燃机和电动机驱动的车辆仅被电动机驱动的同时，执行此再生处理。
在停止时再生处理中，二次空气被二次空气馈送装置34馈送到废气中。在内燃机停止的同时，废气停止流动，因此，排气管21或微粒过滤器26中的气体根据二次空气馈送装置34馈送的空气量流动。此外，在停止时再生处理中，微粒过滤器26被电加热器27加热。
在停止时再生处理中，能够使得通过微粒过滤器26的气流量非常小。为此，在再生处理期间，气体从微粒过滤器26带走的热量极少，从而使得微粒过滤器26能够被有效地再生。进一步地，二次空气馈送装置34能够完全控制通过微粒过滤器26的气流，因此，微粒过滤器26的温度永远不会发生意外变化。因而，根据停止时再生处理，微粒过滤器26的温度能够被按需进行控制。
另一方面，只能在内燃机停止的同时执行停止时再生处理。然而，内燃机不一定会被频繁地停止。有时，停止时再生处理无法被长时间地执行。因而可以认为执行停止时再生处理的频率低。
<怠速再生处理>
另一方面，怠速再生处理是在内燃机的怠速操作期间(即，当内燃机以预定怠速上限速度(例如，800rpm)或更低的内燃机速度工作时)执行的再生处理。在怠速操作期间，当执行怠速再生处理时，从内燃机体1的燃烧室2排放的废气流过微粒过滤器26，因此无需从二次空气馈送装置34馈送进气。
进一步地，在怠速再生处理中，微粒过滤器26被电加热器27加热。此外，当单独电加热器27无法使得微粒过滤器26的温度充分升高时，通过燃料添加阀33将燃料添加到流入微粒过滤器26的废气中。以此方式添加的燃料与废气中的氧气发生反应并燃烧。因此，微粒过滤器26被充分地加热。
在怠速再生处理中，通过微粒过滤器26的废气流量相对较小。为此，在再生处理期间，废气从微粒过滤器26带走的热量相对较少。因此，尽管未达到停止时再生处理的程度，但是微粒过滤器26也能够相对有效地被再生。进一步地，在怠速再生处理中，由于内燃机速度低，通过微粒过滤器26的废气的流量相对较小。为此，即使通过燃料添加阀33添加燃料并使废气温度上升，温度上升速度也不会太快。因此，在怠速再生处理中，尽管未达到停止时再生处理的程度，但是微粒过滤器26的温度也能够在一定程度上被按需地控制。
另一方面，怠速再生处理只能在内燃机的怠速操作期间执行。但是，例如当在高速公路上驾驶，从而使得中负荷或高负荷操作继续时，有时不会长时间地执行怠速操作。另一方面，内燃机处于怠速的频率大于内燃机停止的频率。因此，可以认为能够执行再生处理的频率在一定程度上较高。
<强制再生处理>
强制再生处理是基本上能够在内燃机的操作期间的任意时刻执行的再生处理。在强制再生处理期间，内燃机以特定的速度工作，因此，从内燃机流出的废气流量大。为此，即使微粒过滤器26被电加热器27加热，但是微粒过滤器26的温度也无法升高到PM再生温度。所以，在强制再生处理中，电加热器27不用于加热，而是燃料添加阀33将燃料添加到废气中。所添加的燃料在氧化催化剂25处与废气中的氧气发生反应并且燃烧，这样，高温废气流入微粒过滤器26。因此，将微粒过滤器26的温度升高到PM再生温度。
在强制再生处理中，大量高温废气被馈送到微粒过滤器26。但是，被传递到微粒过滤器26的热量只是部分原因。因此，废气在处于高温的同时从微粒过滤器26流出。因而，在强制再生处理中，为了使微粒过滤器26再生而输入的能量(燃料量)大，并且相应地微粒过滤器26无法被有效地再生。进一步地，如果通过燃料添加阀33添加燃料，则高温废气大量流入微粒过滤器26，从而使得微粒过滤器26的温度快速升高。因此，在强制再生处理中，难以按需控制微粒过滤器26的温度。
另一方面，强制再生处理基本上能够在内燃机的操作期间的任意时刻执行。因此，可以认为能够执行强制再生的频率极高。
可以通过表1表示对上述停止时再生处理、怠速再生处理和强制再生处理的总结。
表1
在表1中，“配置”栏示出执行再生处理所需的配置。“燃料添加”表示燃料添加阀33将燃料添加到废气中。“加热器”表示通过电加热器27加热微粒过滤器26，“二次空气”表示需要通过二次空气馈送装置34将二次空气馈送到废气中。表中的破折号示出无需动作。
进一步地，在表1中，“特征”栏示出再生处理中的特征。“再生效率”示出为了微粒过滤器26的再生而输入的能量。输入能量越少，效率越高。“可再生频率”示出可以执行再生处理的频率，并且能够被认为示出过滤器再生处理的执行开始条件成立的频率(成立率)。“温度可控性”示出在再生处理期间执行所需温度控制的良好程度，具体是指微粒过滤器16的温度升高的缓慢程度。
<NOX选择性还原催化剂的温度和过滤器再生处理>
在此期间，在NOX选择性还原催化剂28中，温度变得越高，可被吸附的最大氨量(最大可吸附氨量)就减少得越多。具体而言，如果NOX选择性还原催化剂28的温度超过350℃，便完全不再吸附氨。
另一方面，如上所述，为了执行过滤器再生处理，微粒过滤器26的温度必须被升高到PM再生温度或更高。如果使微粒过滤器26的温度升高到PM再生温度，则随之在排气流动方向上被设置在微粒过滤器26下游侧的NOX选择性还原催化剂28的温度也变高。因此，NOX选择性还原催化剂28几乎不再能够吸附任何氨，并且已在NOX选择性还原催化剂28处吸附的氨被释放。
这样，当执行过滤器再生处理时，已在NOX选择性还原催化剂28处吸附的氨被释放。此时，如果使NOX选择性还原催化剂28的温度快速升高，则已在NOX选择性还原催化剂28处吸附的氨被快速释放。基于此原因，每单位时间释放大量的氨。因而，为了在过滤器再生处理时使得每单位时间释放的氨量保持较小，必须使NOX选择性还原催化剂28的温度逐渐升高。
在此方面，如上所述，当执行停止时再生处理作为过滤器再生处理时，温度可控性高，因此能够使得微粒过滤器26的温度逐渐升高。鉴于此原因，也能够使得NOX选择性还原催化剂28的温度逐渐升高。另一方面，当执行强制再生处理作为过滤器再生处理时，温度可控性低，因此，微粒过滤器26的温度快速升高。这样，从执行过滤器再生处理时的NOX选择性还原催化剂28的温度可控性的角度来看，停止时再生处理是优选的。
但是，如上所述，停止时再生处理的可再生频率低。为此，如果延迟过滤器再生处理的执行，直至停止时再生处理的执行开始条件(即，内燃机速度变为0)成立，则在某些情况下，微粒过滤器26的压力损耗将变得显著增加。另一方面，强制再生处理的可再生频率高。为此，基本能够在需要执行再生处理的任意时刻执行强制再生处理。
<本实施例的过滤器再生控制>
因此，在本实施例中，在考虑不同过滤器再生处理的特征(即，停止时再生处理、怠速再生处理和强制再生处理的特征)的同时通过以下程序执行过滤器再生控制。
在本实施例中，在过滤器再生处理期间，能够执行三种再生模式：即，停止时再生模式、怠速再生模式和强制再生模式。如果进入停止时再生模式，则将NOX选择性还原催化剂28的氨目标吸附量设定为停止时再生目标吸附量。停止时再生目标吸附量是即使执行停止时再生处理，每单位时间从NOX选择性还原催化剂28流出的氨量也变为预定极限值或更低时的量。因此，如图2所示，停止时再生目标吸附量被设定为比通常操作期间(在不执行过滤器再生处理等时的操作期间)的目标吸附量(下文称为“通常目标吸附量”)小的量。为此，在停止时再生模式下，与通常操作时相比，NOX略为容易地从NOX选择性还原催化剂28流出。进一步地，在停止时再生模式期间，如果停止时再生处理的执行开始条件成立，即，如果内燃机速度变为0，则执行停止时再生处理。
进一步地，如果进入怠速再生模式，则将NOX选择性还原催化剂28的氨目标吸附量设定为怠速再生目标吸附量。怠速再生目标吸附量是即使执行怠速再生处理，每单位时间从NOX选择性还原催化剂28流出的氨量也变为预定极限值或更低时的量。因此，如图2所示，怠速再生目标吸附量被设定为小于停止时再生目标吸附量的量。为此，在怠速再生模式下，与停止时再生模式相比，NOX更容易从NOX选择性还原催化剂28流出。进一步地，在怠速再生模式期间，如果怠速再生处理的执行开始条件成立，即，如果内燃机速度变为怠速上限速度或更低，则执行怠速再生处理。
此外，如果进入强制再生模式，则将NOX选择性还原催化剂28的氨目标吸附量设定为强制再生目标吸附量。强制再生目标吸附量是即使执行强制再生处理，每单位时间从NOX选择性还原催化剂28流出的氨量也变为预定极限值或更低时的量。因此，如图2所示，强制再生目标吸附量被设定为小于怠速再生目标吸附量的量。进一步地，如果进入强制再生模式，则基本上伴随强制再生模式执行强制再生处理。但是，可以将强制再生模式设定为使得在内燃机负荷高并且内燃机速度高时不执行强制再生处理。在这种情况下，在强制再生模式期间，如果强制再生处理的执行开始条件成立，即，当内燃机负荷为预定值或更小并且内燃机速度为预定速度(高于怠速上限速度的速度)或更低时，执行强制再生处理。
此外，在本实施例中，当需要微粒过滤器26的再生时，例如，当微粒过滤器26的PM堆积量为调整基准量或更大时，首先进入停止时再生模式。进一步地，如果在从停止时再生模式开始起的预定停止时再生限制时间范围内未执行停止时再生处理，则将停止时再生模式切换到怠速再生模式。之后，如果在从怠速再生模式开始起的预定怠速再生限制时间范围内未执行怠速再生处理，则开始强制再生模式。
需要指出，在每种再生模式下，在NOX选择性还原催化剂28处的氨吸附量达到目标吸附量之后实际执行再生处理。因此，例如在实际氨吸附量达到停止再生目标吸附量之前，即使进入停止时再生模式并且内燃机速度随后变为0，也不会开始停止时再生处理。
<图3的时间图>
图3是在本实施例中执行微粒过滤器26的再生控制时的内燃机速度RE、PM堆积量Qp、氨吸附量Q和、NOX选择性还原催化剂28的温度T、以及从NOX选择性还原催化剂28排放的氨浓度Cn的时间图。催化剂温度T处的虚线示出微粒过滤器26的温度。
在图3所示的实例中，在时间t1之前，不执行过滤器再生控制，而是仅执行通常操作。因此，在此时，NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt被设定为通常目标吸附量Qntn。通常目标吸附量Qntn例如是当NOX选择性还原催化剂28的温度变为低于350℃的预定温度时接近最大可吸附氨量的量。备选地，通常目标吸附量Qntn可以被设定为根据NOX选择性还原催化剂28的温度变化。在这种情况下，温度变得越高，通常目标吸附量Qntn被设定得越小。
进一步地，在时间t1之前，不执行过滤器再生控制，因此，微粒过滤器26处的PM堆积量逐渐增加。在所示实例中，在时间t1处，PM堆积量Qp达到调整基准量Qpref。如果PM堆积量Qp以此方式达到调整基准量Qpref，PM再生需求标志将被设定为ON，并且开始过滤器再生控制。
如上所述，在本实施例中，如果开始过滤器再生控制，则首先进入停止时再生模式。为此，在时间t1处，NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt从通常目标吸附量Qntn减少到停止时再生目标吸附量Qnts。如果目标吸附量Qnt以此方式减少，则与此同时，实际氨吸附量Qn也逐渐减少。通过减少从添加控制阀32馈送的尿素水溶液的量来减少氨吸附量Qnt。之后，实际氨吸附量Qn被保持接近停止时再生目标吸附量Qnts。
如果内燃机速度RE在停止时再生模式期间变为0，则执行停止时再生处理。但是，在图3所示的实例中，在从开始停止时再生模式的时间t1起的停止再生限制时间范围Δt1内，内燃机速度RE未变为0。为此，在该时间范围内，不执行停止时再生处理。因此，在图3所示的实例中，在从开始停止时再生模式的时间t1起经过停止时再生限制时间范围Δt1到达时间t2时，再生模式被从停止时再生模式切换到怠速再生模式。
如果在时间t2处进入怠速再生模式，则NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt从停止时再生目标吸附量Qnts减少到怠速再生目标吸附量Qnti。与此同时，实际氨吸附量Qn也逐渐减少。之后，实际氨吸附量Qn被保持接近怠速再生目标吸附量Qnti。
如果内燃机速度在怠速再生模式期间变为怠速上限速度REi或更低，则执行怠速再生处理。但是，在图3所示的实例中，在从开始怠速再生模式的时间t2起的怠速再生限制时间范围Δt2内，内燃机速度未变为怠速上限速度REi或更低。为此，在该时间范围内，不执行怠速再生处理。因此，在图3所示的实例中，在从开始怠速再生模式的时间t2起经过怠速再生限制时间范围Δt2到达时间t3时，再生模式被从怠速再生模式切换到强制再生模式。
如果在时间t3处进入强制再生模式，则NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt从怠速再生目标吸附量Qnti减少到强制再生目标吸附量Qntf。与此同时，实际氨吸附量Qn也逐渐减少。
之后，如果实际氨吸附量在时间t4处减少到接近强制再生目标吸附量Qntf的量，则执行强制再生处理。因此，通过燃料添加阀33将燃料添加到废气中。因此，微粒过滤器26的温度(图中的虚线)升高到PM再生温度。如果微粒过滤器26的温度以此方式升高，则与此同时，NOX选择性还原催化剂28的温度也升高。因此，在时间t4之后，NOX选择性还原催化剂28的温度T升高。随着该温度升高，NOX选择性还原催化剂28的氨吸附量Qn减少，并且NOX选择性还原催化剂28排出氨。
但是，在时间t4处，NOX选择性还原催化剂28的氨吸附量Qn减少到接近强制再生目标吸附量Qntf。因此，从时间t4开始，即使强制再生处理导致NOX选择性还原催化剂28排出氨，此时的氨排放浓度Cn也不会变得那么高，并且被保持为预定极限值Cnmax或更低。
之后，如果在时间t5处，微粒过滤器26的PM堆积量Qp达到基本为0，则强制再生处理结束。因此，在时间t5之后，执行内燃机的通常操作。这样，在时间t5之后，微粒过滤器26的PM堆积量Qp逐渐增加，并且NOX选择性还原催化剂28的氨吸附量朝向通常目标吸附量逐渐增加。
<图4的时间图>
图4是在本实施例中执行过滤器再生控制时的与图3类似的时间图。但是，在图4所示的实例中，示出在怠速再生模式期间，内燃机速度RE变为怠速上限速度REi或更低，并且因此怠速再生执行开始条件成立的情况。
在图4所示的实例中，在时间t2之前，参数遵循与图3所示的实例类似的趋势。如果在时间t2处进入怠速再生模式，则NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt减少到怠速再生目标吸附量Qnti。与此同时，实际氨吸附量Qn保持接近怠速再生目标吸附量Qnti。
在图4所示的实例中，当怠速再生模式开始并且实际氨吸附量Qn保持接近怠速再生目标吸附量Qnti时，在时间t3处，内燃机速度RE下降到怠速上限速度REi或更低。因此，在时间t3处，怠速再生处理的执行开始条件成立并且执行怠速再生处理。因而，通过电加热器27加热微粒过滤器26，并且通过燃料添加阀33将燃料添加到废气中。这样，微粒过滤器26的温度升高到PM再生温度。
但是，怠速再生处理在内燃机的怠速操作期间执行，因此，微粒过滤器26的温度的升高速度可能相对缓慢。这样，与执行强制再生处理时相比，怠速再生处理中的NOX选择性还原催化剂28的温度升高速度变慢。为此，即使作为怠速再生处理的结果而从NOX选择性还原催化剂28排出氨，氨排放浓度Cn也保持较小。因此，在怠速再生处理期间，即使NOX选择性还原催化剂28的氨吸附量Qn被设定为大于强制再生目标吸附量Qntf的怠速再生目标吸附量Qnti，也能够使氨排放浓度Cn降到预定极限值Cnmax或更低。
如上所述，在本实施例中，当需要微粒过滤器26的再生时，只要过滤器再生处理未开始，就相继地切换再生模式。随着再生模式的这种切换，NOX选择性还原催化剂28的氨目标吸附量被分阶段多次减少。进一步地，对于每个再生模式，过滤器再生处理的执行开始条件被改变，因此在本实施例中，可以认为过滤器再生处理的执行开始条件在氨目标吸附量的每个阶段被改变。具体而言，在本实施例中，随着氨目标吸附量被分阶段减少，执行开始条件被更改为具有更高成立频率的条件。
此外，在本实施例中，针对不同的再生处理使用至少部分不同的过滤器再生单元。例如，在停止时再生处理中，作为过滤器再生单元，使用电加热器27和二次空气馈送装置34，而在怠速再生处理中，作为过滤器再生单元，使用电加热器27并且在某些情况下使用燃料添加阀33。另外，在强制再生处理中，作为过滤器再生单元，仅使用燃料添加阀33。因此，在本实施例中，在氨目标吸附量的每个阶段，可以认为针对过滤器再生处理使用至少部分不同的过滤器再生单元。
这样，根据本实施例，如果需要微粒过滤器26的再生，则过滤器再生处理的执行开始条件被分阶段更改为具有更高成立频率的执行开始条件。但是，与能够在具有低成立频率的执行开始条件下执行的过滤器再生处理相比，在能够在具有高成立频率的执行开始条件下执行的过滤器再生处理中，NOX选择性还原催化剂28处吸附的氨很容易流出。因此，在本实施例中，随着分阶段更改过滤器再生处理的执行开始条件，NOX选择性还原催化剂28的氨目标吸附量被分阶段减少。根据本实施例，通过执行此类控制，能够在高效地执行微粒过滤器26的再生处理的同时抑制氨从NOX选择性还原催化剂28流出。
需要指出，在上述实施例中，开始停止时再生模式之后直至将再生模式切换到怠速再生模式的时间(停止时再生限制时间范围)以及开始怠速再生模式之后直至将再生模式切换到强制再生模式的时间(怠速再生限制时间范围)是预定值。但是，这些时间范围也可以根据NOX选择性还原催化剂28的温度或流入NOX选择性还原催化剂28的NOX的流量而改变。在这种情况下，NOX选择性还原催化剂28的温度越高，时间范围被设定得越短，而NOX的流量越大，时间范围被设定得越短。
备选地，可以基于每单位时间或每单位行驶距离从NOX选择性还原催化剂28排放的NOX量或所述NOX量的累积值，将停止时再生模式切换到怠速再生模式以及将怠速再生模式切换到强制再生模式。在这种情况下，例如，如果NOX的排放量在开始停止时再生模式之后达到预定上限值，则再生模式被从停止时再生模式切换到怠速再生模式。备选地，如果从开始停止时再生模式起，NOX的排放量的累积值达到预定上限值，则再生模式被从停止时再生模式切换到怠速再生模式。
进一步地，在上述实施例中，停止时再生处理和怠速再生处理的执行开始条件均仅基于内燃机速度而被设定。但是，这些再生处理的执行开始条件也可以使用内燃机速度之外的其它参数。作为这些参数，可以使用内燃机负荷、安装内燃机的车辆的速度等等。
<流程图>
图5和6是示出本实施例中的过滤器再生控制的控制例程的流程图。所示控制例程通过固定时间间隔的中断而被执行。
如图5、6所示，首先，在步骤S11判定PM再生标志是否被设定为ON。PM再生标志是在需要微粒过滤器26的再生时被设定为ON，否则被设定为OFF的标志。当在步骤S11，PM再生标志被设定为OFF时，例程继续到步骤S12。
在步骤S12，判定压差传感器26检测到的微粒过滤器26的之前与之后之间的压差dP是否为判定基准压差dPref或更大。微粒过滤器26的之前与之后之间的压差dP根据PM堆积量变化，因此在步骤S12，可以认为判定微粒过滤器26的PM堆积量是否为判定基准量或更大。当判定压差dP低于判定基准压差dPref时，即，当判定PM堆积量小于判定基准量时，控制例程结束。另一方面，当在步骤S12判定压差dP为判定基准压差dPref或更大时，即，当判定PM堆积量为判定基准量或更大时，例程继续到步骤S13。在步骤S13，PM再生标志被设定为ON。
如果PM再生标志被设定为ON，则在下一控制例程，例程从步骤S11继续到步骤S14。在步骤S14，判定强制标志是否被设定为ON。强制标志是在强制再生模式期间被设定为ON的标志。当强制标志在步骤S14被设定为OFF时，例程继续到步骤S15。在步骤S15，判定怠速标志是否被设定为ON。怠速标志是在怠速再生模式期间被设定为ON的标志。当怠速标志在步骤S15被设定为OFF时，例程继续到步骤S16。
在步骤S16到S19，进入停止时再生模式。首先在步骤S16，NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt被设定为停止时再生目标吸附量Qnts。接着，在步骤S17判定是否内燃机速度为0并且氨吸附量Qn接近停止时再生目标吸附量Qnts，即，是否满足停止时再生处理的执行开始条件。当在步骤S17判定满足停止时再生处理的执行开始条件时，例程继续到步骤S18。在步骤S18，执行停止时再生处理。因此，通过二次空气馈送装置34将空气馈送到废弃中，并且通过电热器27加热微粒过滤器26。接下来，在步骤S19，PM再生标志和所有其它标志被重置为OFF。
另一方面，如果在步骤S17判定不满足停止时再生处理的执行开始条件，则例程继续到步骤S20。在步骤S20，判定从停止时再生模式开始起的时间Δt是否长于停止时再生限制时间范围Δt1。如果在步骤S20判定时间Δt为停止时再生限制时间范围Δt1或更短，则控制例程结束。另一方面，如果在步骤S20判定时间Δt长于停止时再生限制时间范围Δt1，则例程继续到步骤S21。在步骤S21，怠速标志被设定为ON，并且控制例程结束。
如果怠速标志被设定为ON，则在下一控制例程，例程从步骤S15继续到步骤S22。在步骤S22到S25，进入怠速再生模式。首先在步骤S22，NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt被设定为怠速再生目标吸附量Qnti。接着，在步骤S23判定是否内燃机速度为怠速上限速度REi或更低并且氨吸附量Qn接近怠速再生目标吸附量Qnti，即，是否满足怠速再生处理的执行开始条件。当在步骤S23判定满足怠速再生处理的执行开始条件时，例程继续到步骤S24。在步骤S24，执行怠速再生处理。因此，通过电加热器27加热微粒过滤器26，并且通过燃料添加阀33将燃料添加到流入微粒过滤器26的废气中。接下来，在步骤S25，PM再生标志和所有其它标志被重置为OFF。
另一方面，如果在步骤S23判定不满足怠速再生处理的执行开始条件，则例程继续到步骤S26。在步骤S26，判定从怠速再生模式开始起的时间Δt是否长于怠速再生限制时间范围Δt2。如果在步骤S26判定时间Δt为怠速再生限制时间范围Δt2或更短，则控制例程结束。另一方面，如果在步骤S26判定时间Δt长于怠速再生限制时间范围Δt2，则例程继续到步骤S27。在步骤S27，强制标志被设定为ON，并且控制例程结束。
如果强制标志被设定为ON，则在下一控制例程，例程从步骤S14继续到步骤S28。在步骤S28到S31，进入强制再生模式。首先在步骤S28，NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt被设定为强制再生目标吸附量Qntf。接着，在步骤S29判定是否氨吸附量Qn接近强制再生目标吸附量Qntf。如果在步骤S29判定氨吸附量Qn接近强制再生目标吸附量Qntf，则例程继续到步骤S30。在步骤S30，执行强制再生处理。因此，通过燃料添加阀33将燃料添加到流入微粒过滤器26的废气中。接下来，在步骤S31，PM再生标志和所有其它标志被重置为OFF。另一方面，如果在步骤S29判定氨吸附量Qn不接近强制再生目标吸附量Qntf，则控制例程结束。
需要指出，在上述实施例中，由检测微粒过滤器26的之前与之后之间的压差的压差传感器36计算微粒过滤器26的PM堆积量。但是，微粒过滤器26的PM堆积量例如也可以基于内燃机负荷或输出转矩等而被计算，或者通过另一手段找到。
<第二实施例>
接下来将参考图7解释本发明的第二实施例。第二实施例中的内燃机的排气净化***的配置和控制与第一实施例中的排气净化***的配置和控制基本类似。但是，在第二实施例的排气净化***中，不进入怠速再生模式。相应地，不执行怠速再生处理。
也就是说，在第二实施例的排气净化***中，当需要微粒过滤器26的再生时，首先执行停止时再生模式。进一步地，当在从停止时再生模式开始起的预定停止时再生限制时间范围内未执行停止时再生处理时，再生模式被从停止时再生模式切换到强制再生模式。
图7是在第二实施例中执行过滤器再生控制时的与图3类似的时间图。在图7所示的实例中，在时间t2之前，参数遵循与图3所示的实例相似的趋势。但是在本实施例中，在时间t2处，即，当从停止时再生模式开始起已经经过停止时再生限制时间范围Δt1时，再生模式被从停止时再生模式切换到强制再生模式。
如果在时间t2处进入强制再生模式，则NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt从停止时再生目标吸附量Qnts减少到强制再生目标吸附量Qntf。与此同时，实际氨吸附量也减少到接近强制再生目标吸附量Qntf。如果实际氨吸附量在时间t3处减少到接近强制再生目标吸附量Qntf，则执行强制再生处理。因此，已在微粒过滤器26上堆积的PM被去除，并且NOX选择性还原催化剂排出预定极限值的氨或更少的氨。
也就是说，在本实施例中，当需要微粒过滤器26的再生时，只要过滤器再生处理未开始，则作为第一阶段，目标吸附量被设定为第一吸附量(停止时再生目标吸附量)，以及作为第二阶段，目标吸附量被设定为小于第一吸附量的第二吸附量(强制再生目标吸附量)。进一步地，当目标吸附量被设定为第一吸附量时，过滤器再生处理的执行开始条件被设定为第一条件(内燃机速度为0，并且实际氨吸附量基本达到停止时再生目标吸附量)。此外，当在目标吸附量被设定为第一吸附量时过滤器再生处理的执行开始条件成立时，通过第一过滤器再生单元去除已在微粒过滤器上堆积的PM。当目标吸附量被设定为第二吸附量时，过滤器再生处理的执行开始条件被设定为成立频率高于第一条件的第二条件(实际氨吸附量基本达到强制再生目标吸附量)。此外，当在目标吸附量被设定为第二吸附量时过滤器再生处理的执行开始条件成立时，通过至少部分地不同于第一过滤器再生单元的第二过滤器再生单元升高微粒过滤器的温度。
<第三实施例>
接下来将参考图8解释本发明的第三实施例。第三实施例中的内燃机的排气净化***的配置和控制与第一实施例中的排气净化***的配置和控制基本类似。但是，在第三实施例的排气净化***中，不进入停止时再生模式，相应地，不执行停止时再生处理。
也就是说，在第三实施例的排气净化***中，当需要微粒过滤器26的再生时，首先执行怠速再生处理。进一步地，当在从怠速再生模式开始起的预定怠速再生限制时间范围内未执行怠速再生处理时，再生模式被从怠速再生模式切换到强制再生模式。
图8是在第三实施例中执行过滤器再生控制时的与图3类似的时间图。在图8所示的实例中，在时间t1处，微粒过滤器26的PM堆积量Qp达到判定基准量Qpref，并且开始过滤器再生控制。如果开始过滤器再生控制，则在本实施例中，首先进入怠速再生模式。因此，在时间t1处，NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt从通常目标吸附量Qntn减少到怠速再生目标吸附量Qnti。与此同时，实际氨吸附量Qn被保持为接近怠速再生目标吸附量Qnti。
如果在怠速再生模式期间，内燃机速度变为怠速上限速度REi或更低，则执行怠速再生处理。但是在图8所示的实例中，内燃机速度RE在从时间t1起的怠速再生限制时间范围Δt2内未变为怠速上限速度REi或更低。为此，在该时间范围内，不执行怠速再生处理。在时间t2处，再生模式被从怠速再生模式切换到强制再生模式。
如果在时间t2处进入强制再生模式，则NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt从怠速再生目标吸附量Qnti减少到强制再生目标吸附量Qntf。与此同时，实际氨吸附量Qn减少到接近强制再生目标吸附量Qntf。如果实际氨吸附量在时间t3处减少到接近强制再生目标吸附量Qntf，则执行强制再生处理。因此，已在微粒过滤器26处堆积的PM被去除，并且NOX选择性还原催化剂排出预定极限值的氨或更少的氨。
<第四实施例>
接下来将参考图9解释本发明的第四实施例。第四实施例中的内燃机的排气净化***的配置和控制与第一实施例中的排气净化***的配置和控制基本类似。但是，在第四实施例的排气净化***中，不进入强制再生模式，并且相应地，不执行强制再生处理。
也就是说，在第四实施例的排气净化***中，当需要微粒过滤器26的再生时，首先进入停止时再生模式。进一步地，当在从停止时再生模式开始起的预定停止时再生限制时间范围内未执行停止时再生处理时，再生模式被从停止时再生模式切换到怠速再生模式。之后，再生模式保持为怠速再生模式，直至怠速再生处理的执行开始条件成立，即，内燃机速度RE变为怠速上限速度REi或更低。
图9是在第四实施例中执行过滤器再生控制时的与图3类似的时间图。在图9所示的实例中，在时间t2之前，参数遵循与图3所示的实例相似的趋势。此外，在时间t2处，即，在从停止时再生模式开始起已经经过停止时再生限制时间范围Δt1之后，再生模式被从停止时再生模式切换到怠速再生模式。
如果在时间t2处执行怠速再生模式，则NOX选择性还原催化剂28中的氨目标吸附量Qnt从停止时再生目标吸附量Qnts减少到怠速再生目标吸附量Qnti。与此同时，实际氨吸附量Qn保持接近怠速再生目标吸附量Qnti。
之后，在图9所示的实例中，在上述从时间t2起的怠速再生限制时间范围Δt2内，内燃机速度RE未落到怠速上限速度REi或更低，因此不执行怠速再生处理。但是，在本实施例中，即使在怠速再生限制时间范围Δt2内不执行怠速再生处理，怠速再生模式也会继续。也就是说，在本实施例中，怠速再生模式一直继续，直至执行怠速再生处理。
在图9所示的实例中，在从时间t2起经过怠速再生限制时间范围Δt2而达到时间t3时，内燃机速度RE变为上限速度REi或更低。相应地，在时间t3处，执行怠速再生处理。因而，通过电加热器27加热微粒过滤器26，并且通过燃料添加阀33将燃料添加到废气中。这样，微粒过滤器26的温度能够升高到PM再生温度，并且已在微粒过滤器26上堆积的PM能够被去除。
<第五实施例>
接下来将参考图10解释本发明的第五实施例。第五实施例中的内燃机的排气净化***的配置和控制与上述排气净化***的配置和控制基本类似。但是，在第五实施例的排气净化***中，每个再生模式下的氨目标吸附量有时根据NOX选择性还原催化剂28的温度而变化。
在上述实施例中，通常目标吸附量Qntn有时根据NOX选择性还原催化剂28的温度而变化。但是，即使在这种情况下，通常目标吸附量Qntn也始终被设定为大于停止时再生目标吸附量Qnts的量。与此相反，在本实施例中，如图10所示，根据NOX选择性还原催化剂28的温度，通常目标吸附量Qntn被设定为变得小于停止时再生目标吸附量Qnts、怠速再生目标吸附量Qnti、以及强制再生目标吸附量Qntf。
图10是示出NOX选择性还原催化剂28的温度与氨目标吸附量Qnt之间的关系的视图。如图10所示，NOX选择性还原催化剂28的温度变得越高，通常目标吸附量Qntn被设定得越小。因此，如果NOX选择性还原催化剂28的温度变为特定温度或更高，则通常目标吸附量Qntn变得小于停止时再生目标吸附量Qnts、怠速再生目标吸附量Qnti、以及强制再生目标吸附量Qntf。
在此方面，在本实施例中，在以此方式设定通常目标吸附量Qntn的情况下，当要执行的模式下的氨目标吸附量大于通常目标吸附量Qntn时，将氨目标吸附量设定为通常目标吸附量Qntn。例如，如果NOX选择性还原催化剂28的温度为图10中的T2，则停止时再生目标吸附量Qnts大于通常目标吸附量Qntn。因此，当NOX选择性还原催化剂28的温度为T2时，在停止时再生模式下，氨目标吸附量被设定为通常目标吸附量Qntn。另一方面，如果NOX选择性还原催化剂28的温度为图10中的T1，则停止时再生目标吸附量Qnts小于通常目标吸附量Qntn。因此，当NOX选择性还原催化剂28的温度为T1时，在停止时再生模式下，氨目标吸附量被设定为停止时再生目标吸附量Qnts。
参考标号列表
1.内燃机体
2.燃烧室
3.燃料喷射器
4.进气歧管
5.排气歧管
20.排气净化***
22.上游侧套管
24.下游侧套管
25.三元催化剂
26.微粒过滤器
27.电加热器
28.NOX选择性还原催化剂
29.三元催化剂
32.添加控制阀
33.燃料添加阀
34.二次空气馈送装置
40.ECU

Claims (12)

1.一种内燃机的排气净化***，包括：
微粒过滤器，其被设置在内燃机排气通道中；
选择性还原催化剂，其被设置在所述内燃机排气通道中并且在排气流动方向上位于所述微粒过滤器的下游侧；
氨成分馈送装置，其将氨成分馈送到所述选择性还原催化剂；
控制装置，其控制来自所述氨成分馈送装置的氨成分的馈送量，以使在所述选择性还原催化剂处吸附的氨成分量变为目标吸附量；以及
过滤器再生***，其在用于去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的过滤器再生处理的执行开始条件成立时执行所述过滤器再生处理，
其中当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，只要所述过滤器再生***的所述过滤器再生处理的所述执行开始条件不成立，所述目标吸附量便被分阶段多次减少，并且
所述过滤器再生处理的所述执行开始条件在所述目标吸附量的每个阶段被更改为不同的条件。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化***，其中所述过滤器再生处理的所述执行开始条件被设定为随着所述目标吸附量被分阶段减少而具有更高成立频率的条件。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化***，其中当内燃机速度为相应预定速度或更低时，所述过滤器再生处理的每个执行开始条件成立；以及
其中所述预定速度被设定为随着所述目标吸附量被分阶段减少而更高的速度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的排气净化***，其中如果NOX的排出量累积值在所述目标吸附量上一次被减少之后达到预定量，则所述目标吸附量被再次减少。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的排气净化***，其中所述过滤器再生***具有多个用于去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的过滤器再生单元；以及
其中在所述目标吸附量的每个阶段，当所述过滤器再生处理的所述执行开始条件成立时，使用针对所述目标吸附量的每个阶段部分地不同的过滤器再生单元去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的排气净化***，其中
所述过滤器再生***具有多个用于去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的过滤器再生单元；
当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，只要所述过滤器再生***的所述过滤器再生处理的所述执行开始条件不成立，则作为第一阶段，所述目标吸附量被设定为第一吸附量，以及作为第二阶段，所述目标吸附量被设定为小于所述第一吸附量的第二吸附量；
当所述目标吸附量被设定为所述第一吸附量时，所述过滤器再生处理的所述执行开始条件被设定为第一条件，以及当所述目标吸附量被设定为所述第一吸附量并且所述过滤器再生处理的所述执行开始条件成立时，通过第一过滤器再生单元去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM；以及
当所述目标吸附量被设定为所述第二吸附量时，所述过滤器再生处理的所述执行开始条件被设定为成立频率高于所述第一条件的第二条件，以及当所述目标吸附量被设定为所述第二吸附量并且所述过滤器再生处理的所述执行开始条件成立时，通过至少部分地不同于所述第一过滤器再生单元的第二过滤器再生单元升高所述微粒过滤器的温度。
7.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化***，其中
在不需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM的通常操作时，所述目标吸附量被设定为基于所述内燃机的操作参数而被设定的通常目标吸附量；
当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，如果所述第一吸附量大于所述通常目标吸附量，则在所述第一阶段，所述目标吸附量被设定为所述通常目标吸附量而不是所述第一吸附量；以及
当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，如果所述第二吸附量大于所述通常目标吸附量，则在所述第二阶段，所述目标吸附量被设定为所述通常目标吸附量而不是所述第二吸附量。
8.根据权利要求6或7所述的内燃机的排气净化***，进一步包括：加热器，其通过电力加热所述微粒过滤器；二次空气馈送装置，其将二次空气馈送到所述微粒过滤器；以及燃料添加阀，其将燃料馈送到所述微粒过滤器，
其中所述第一条件在内燃机速度变为0时成立；
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第一过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且从所述二次空气馈送装置馈送二次空气；以及
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第二过滤器再生单元将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器。
9.根据权利要求6或7所述的内燃机的排气净化***，进一步包括：加热器，其通过电力加热所述微粒过滤器；以及燃料添加阀，其将燃料馈送到所述微粒过滤器，
其中当内燃机速度为高于0的预定怠速上限速度或更低时，所述第一条件成立；
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第一过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器；以及
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第二过滤器再生单元不使用所述加热器来使所述微粒过滤器的温度升高，而是将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器。
10.根据权利要求6或7所述的内燃机的排气净化***，进一步包括：加热器，其通过电力加热所述微粒过滤器；二次空气馈送装置，其将二次空气馈送到所述微粒过滤器；以及燃料添加阀，其将燃料馈送到所述微粒过滤器，
其中当内燃机速度变为0时，所述第一条件成立，而当内燃机速度为高于0的预定怠速上限速度或更低时，所述第二条件成立；
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第一过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且从所述二次空气馈送装置馈送二次空气；以及
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第二过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器。
11.根据权利要求6或7所述的内燃机的排气净化***，其中
当需要去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，只要所述过滤器再生***的所述过滤器再生处理未开始，则作为第三阶段，所述目标吸附量被设定为小于所述第二吸附量的第三吸附量；以及
当所述目标吸附量被设定为所述第三吸附量时，所述过滤器再生处理的所述执行开始条件被设定为成立频率高于所述第二条件的第三条件，以及当所述目标吸附量被设定为所述第三吸附量并且所述过滤器再生处理的所述执行开始条件成立时，通过至少部分地不同于所述第一过滤器再生单元和所述第二过滤器再生单元的第三过滤器再生单元去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM。
12.根据权利要求11所述的内燃机的排气净化***，进一步包括：加热器，其通过电力加热所述微粒过滤器；二次空气馈送装置，其将二次空气馈送到所述微粒过滤器；以及燃料添加阀，其将燃料馈送到所述微粒过滤器，
其中当内燃机速度变为0时，所述第一条件成立，而当内燃机速度为高于0的预定怠速上限速度或更低时，所述第二条件成立；
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第一过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且从所述二次空气馈送装置馈送二次空气；
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第二过滤器再生单元通过所述加热器使所述微粒过滤器的温度升高，并且将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器；以及
当去除已在所述微粒过滤器上堆积的PM时，所述第三过滤器再生单元不使用所述加热器来升高所述微粒过滤器的温度，而是将燃料从所述燃料添加阀馈送到所述微粒过滤器。
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