СИСТЕМА ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
EXHAUST GAS CLEANING SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к системе очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания.
Описание предшествующего уровня техники
[0002] В данной области техники известная технология включает в себя применение электромагнитных волн к устройству очистки выхлопных газов, предусмотренному в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания. Например, патентный документ 1 в нижеприведенном списке библиографических ссылок раскрывает технологию применения микроволн, испускаемых из микроволнового излучающего устройства в катализатор очистки выхлопных газов, предоставленный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, чтобы нагревать катализатор очистки выхлопных газов. Патентный документ 2 в списке библиографических ссылок раскрывает технологию применения микроволн к сажевому фильтру, который предоставляется в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, чтобы улавливать твердые частицы в выхлопных газах. Оборудование, раскрытое в патентном документе 2, выполнено с возможностью применять микроволны к впускной торцевой поверхности сажевого фильтра. Кроме того, оборудование, раскрытое в патентном документе 2, имеет температурный датчик, предоставленный в выпускном канале ниже по потоку от сажевого фильтра.
Список библиографических ссылок
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент (Япония) № 2017-02785
Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент (Япония) № H04-171210
Сущность изобретения
[0004] Как описано выше, в некоторых компоновках, электромагнитные волны излучаются из излучающего устройства в устройство очистки выхлопных газов, такое как катализатор очистки выхлопных газов или сажевый фильтр, в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, датчик выхлопных газов, такой как температурный датчик и/или датчик воздушно-топливного соотношения, предоставляется в местоположении относительно близко к устройству очистки выхлопных газов в выпускном канале в некоторых случаях. Если такой датчик выхлопных газов расположен в пределах диапазона излучения электромагнитных волн из излучающего устройства в выпускном канале, датчик выхлопных газов также облучается с помощью электромагнитных волн, когда электромагнитные волны излучаются из устройства излучения электромагнитных волн в устройство очистки выхлопных газов. Затем на выходное значение датчика выхлопных газов могут влиять электромагнитные волны. Другими словами, имеется вероятность того, что ошибки в выходном значении датчика выхлопных газов могут быть вызваны воздействием электромагнитных волн. Это может приводить к ухудшению точности считывания датчика выхлопных газов.
[0005] Чтобы предотвращать влияние электромагнитных волн на выходное значение датчика выхлопных газов, датчик выхлопных газов может располагаться в местоположении за пределами диапазона излучения электромагнитных волн в выпускном канале. Тем не менее, возникают случаи, когда степень гибкости в местоположении выхлопного датчика является низкой в зависимости от того, что должно считываться датчиком выхлопных газов. По этой причине, в некоторых случаях необходимо располагать датчик выхлопных газов в диапазоне излучения электромагнитных волн. Кроме того, чтобы исключать влияние электромагнитных волн на выходное значение датчика выхлопных газов, может предоставляться экранирующий элемент для датчика выхлопных газов, чтобы блокировать электромагнитные волны. Тем не менее, экранирующий элемент может затруднять контакт датчика выхлопных газов с выхлопными газами, возможно приводя к ухудшению чувствительности датчика выхлопных газов.
[0006] Настоящее изобретение осуществлено с учетом вышеописанной проблемы. Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предотвращать, улучшенным способом, ухудшение точности считывания датчика выхлопных газов от эффекта электромагнитных волн в системе очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, который выполнен с возможностью применять электромагнитные волны к устройству очистки выхлопных газов, предоставленному в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания.
[0007] Система согласно настоящему изобретению выполнена с возможностью приостанавливать излучение электромагнитных волн в устройство очистки выхлопных газов временно в течение периода дискретизации, в который выполняется дискретизация выходного значения датчика выхлопных газов.
[0008] Более конкретно, система очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению содержит устройство очистки выхлопных газов, предусмотренное в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, устройство излучения, предусмотренное в выпускном канале и выполненное с возможностью излучать электромагнитные волны конкретной частоты в устройство очистки выхлопных газов, датчик выхлопных газов, расположенный в пределах диапазона излучения электромагнитных волн из излучающего устройства в выпускном канале, и модуль управления излучением, выполненный с возможностью выполнять излучение микроволн из излучающего устройства, когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, при этом модуль управления излучением приостанавливает излучение электромагнитных волн из излучающего устройства в течение периода дискретизации, в который дискретизация выходного значения датчика выхлопных газов выполняется даже в то время, как конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется.
[0009] Система очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению включает в себя излучающее устройство, предусмотренное в выпускном канале, чтобы излучать электромагнитные волны конкретной частоты в устройство очистки выхлопных газов. Конкретная частота, упомянутая выше, определяется, например, экспериментально, чтобы удовлетворять цели излучения электромагнитных волн. Модуль управления излучением выполняет излучение электромагнитных волн из излучающего устройства, когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется. Это конкретное условие для выполнения излучения задается согласно цели излучения электромагнитных волн.
[0010] Датчик выхлопных газов в системе очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению расположен в пределах диапазона излучения электромагнитных волн из излучающего устройства (а именно, расположен в местоположении, которого достигают излучаемые электромагнитные волны) в выпускном канале. Таким образом, когда электромагнитные волны излучаются из излучающего устройства, электромагнитные волны падают также на датчик выхлопных газов. Датчик выхлопных газов представляет собой датчик, который выводит выходное значение, указывающее значение конкретного параметра, которое должно определяться, связанного с состоянием выхлопных газов, такого как температура выхлопных газов или концентрация конкретного компонента в выхлопных газах.
[0011] В системе согласно настоящему изобретению, модуль управления излучением приостанавливает излучение электромагнитных волн из излучающего устройства в течение периода дискретизации, в который выполняется дискретизация выходного значения датчика выхлопных газов, даже когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется. Период дискретизации представляет собой период, в который значение вывода датчика выхлопных газов получается в качестве значения измерения конкретного параметра, которое должно определяться датчиком выхлопных газов. Как следствие, в системе согласно настоящему изобретению, электромагнитные волны не должны достигать датчика выхлопных газов в течение периода дискретизации. Таким образом, в течение периода дискретизации, на выходное значение датчика выхлопных газов не влияют электромагнитные волны. Следовательно, в течение периода дискретизации, выходное значение датчика выхлопных газов, на которое не влияют электромагнитные волны, может получаться в качестве значения измерения, измеренного датчиком выхлопных газов. Поскольку необязательно предоставлять экранирующий элемент, чтобы блокировать электромагнитные волны, чувствительность датчика выхлопных газов не ухудшается таким экранирующим элементом, который может создавать помехи контакту датчика выхлопных газов с выхлопными газами. Следовательно, ухудшение точности считывания датчика выхлопных газов за счет эффекта электромагнитных волн может предпочтительно предотвращаться.
[0012] В системе согласно настоящему изобретению, модуль управления излучением может прекращать излучение электромагнитных волн из излучающего устройства перед началом периода дискретизации и повторно начинать излучение электромагнитных волн из излучающего устройства после конца периода дискретизации. Этот дополнительный признак задает период, в который излучение электромагнитных волн из излучающего устройства приостанавливается, большим периода дискретизации. Затем, даже если возникают варьирования во времени прекращения или повторного начала излучения микроволн вследствие варьирований управления устройством излучения или других причин, можно предотвращать попадание микроволн на датчик выхлопных газов в течение периода дискретизации с повышенной вероятностью.
[0013] В некоторых случаях, дискретизация выходного значения датчика выхлопных газов многократно выполняется в предварительно определенном цикле дискретизации в системе очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания. В таких случаях, если излучение электромагнитных волн из излучающего устройства должно приостанавливаться в течение каждого периода дискретизации, излучение электромагнитных волн будет многократно прекращаться. В таком случае, может возникать задержка во времени достижения цели излучения электромагнитных волн в устройство очистки выхлопных газов.
[0014] Чтобы разрешать вышеуказанную проблему, в случаях, если дискретизация выходного значения датчика выхлопных газов многократно выполняется в предварительно определенном цикле дискретизации в системе согласно настоящему изобретению, предварительно определенный цикл дискретизации может задаваться большим тогда, когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, чем тогда, когда конкретное условие для выполнения излучения не удовлетворяется, тогда как длительность периода дискретизации сохраняется идентичной. Этот дополнительный признак задает интервал между одним периодом дискретизации и следующим периодом дискретизации большим тогда, когда излучение электромагнитных волн из излучающего устройства выполняется, чем тогда, когда излучение электромагнитных волн не выполняется. В таком случае, частота прекращения излучения электромагнитных волн из излучающего устройства может задаваться ниже частоты в случае, если цикл дискретизации, который задается, когда конкретное условие для выполнения излучения, равен циклу дискретизации, который задается, когда конкретное условие для выполнения излучения не удовлетворяется. Это позволяет предотвращать или уменьшать задержку во времени достижения цели излучения электромагнитных волн в устройство очистки выхлопных газов.
[0015] В случаях, если дискретизация выходного значения датчика выхлопных газов выполняется многократно в предварительно определенном цикле дискретизации в системе согласно настоящему изобретению, когда условие для выполнения излучения удовлетворяется, модуль управления излучением может приостанавливать излучение электромагнитных волн из излучающего устройства в течение одного периода дискретизации из предварительно определенного числа периодов дискретизации. Этот дополнительный признак может задавать частоту прекращения излучения электромагнитных волн из излучающего устройства ниже частоты в случае, если излучение электромагнитных волн из излучающего устройства приостанавливается в течение каждого цикла дискретизации. Это позволяет предотвращать или уменьшать задержку во времени достижения цели излучения электромагнитных волн в устройство очистки выхлопных газов. Кроме того, может предотвращаться влияние электромагнитных волн на выходное значение датчика выхлопных газов в течение одного периода дискретизации из предварительно определенного числа периодов дискретизации, в которые излучение электромагнитных волн из излучающего устройства приостанавливается. Другими словами, когда предварительно определенное число дискретизаций выходного значения датчика выхлопных газов выполняется в то время, когда излучение электромагнитных волн из излучающего устройства выполняется, выходное значение датчика выхлопных газов, на которое не влияют электромагнитные волны, может получаться в качестве значения измерения, измеренного датчиком выхлопных газов в течение одного из периодов дискретизации.
[0016] Датчик выхлопных газов в системе очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может представлять собой температурный датчик, который измеряет температуру выхлопных газов, протекающих в устройство очистки выхлопных газов (которые также называются "втекающими выхлопными газами"), или выхлопных газов, протекающих из устройства очистки выхлопных газов (которые также называются "вытекающими выхлопными газами"). Температурный датчик для измерения температуры втекающих выхлопных газов или вытекающих выхлопных газов должен располагаться в местоположении в выпускном канале близко к устройству очистки выхлопных газов. По этой причине, температурный датчик неизбежно расположен в пределах диапазона излучения электромагнитных волн. Настоящее изобретение предпочтительно может предотвращать ухудшение точности измерения температурным датчиком за счет эффекта электромагнитных волн даже в случае, если температурный датчик расположен в пределах диапазона излучения электромагнитных волн.
[0017] Настоящее изобретение может предотвращать, улучшенным способом, ухудшение точности считывания датчика выхлопных газов за счет эффекта электромагнитных волн в системе очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, который выполнен с возможностью применять электромагнитные волны к устройству очистки выхлопных газов, предоставленному в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания.
Краткое описание чертежей
[0018] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей общую конфигурацию системы всасывания воздуха и системы выпуска выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления.
Фиг. 2 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменения во времени флага дискретизации, флага выполнения излучения, выходного значения Sout1 первого температурного датчика и выходного значения Sout2 второго температурного датчика в случае, если конкретное условие для выполнения излучения микроволн из излучающего устройства в фильтр удовлетворяется в системе согласно варианту осуществления.
Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа для процесса управления излучением микроволн из излучающего устройства в фильтр согласно варианту осуществления.
Фиг. 4 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменения во времени флага дискретизации, флага выполнения излучения, выходного значения Sout1 первого температурного датчика и выходного значения Sout2 второго температурного датчика в случае, если конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется в системе согласно первой модификации.
Фиг. 5 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменения во времени флага дискретизации, флага выполнения излучения и температуры фильтра в случае, если конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется в системе согласно второй модификации.
Фиг. 6 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменения во времени флага дискретизации, флага выполнения излучения, выходного значения Sout1 первого температурного датчика и выходного значения Sout2 второго температурного датчика в случае, если конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется в системе согласно третьей модификации.
Подробное описание вариантов осуществления
[0019] Далее описываются конкретные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Размеры, материалы, формы, относительные компоновки и другие признаки компонентов, которые описываются в связи с вариантами осуществления, не имеют намерение ограничивать объем настоящего изобретения только означенными, если не указано иное.
[0020] Вариант осуществления
Общая конфигурация
Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей общую конфигурацию системы всасывания воздуха и системы выпуска выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления. Двигатель 1 внутреннего сгорания согласно этому варианту осуществления представляет собой дизельный двигатель, используемый для того, чтобы приводить в движение транспортное средство. Тем не менее, двигатели внутреннего сгорания, к которым должно применяться настоящее изобретение, не ограничены дизельными двигателями, но настоящее изобретение может применяться к бензиновым двигателям. Каждый цилиндр двигателя 1 внутреннего сгорания содержит клапан 6 впрыска топлива. Двигатель 1 внутреннего сгорания соединяется с впускным каналом 2 и выпускным каналом 3. Впускной канал 2 содержит расходомер 4 воздуха и дроссельный клапан 5. Расходомер 4 воздуха измеряет расход всасываемого воздуха (т.е. объем всасываемого воздуха двигателя 1 внутреннего сгорания). Дроссельный клапан допускает варьирование площади поперечного сечения канала всасываемого воздуха, чтобы управлять объемом всасываемого воздуха двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0021] Выпускной канал 3 содержит окислительный катализатор 7 и сажевый фильтр 8, который называется просто "фильтром 8" в дальнейшем. Фильтр 8 размещается ниже по потоку от окислительного катализатора 7 в выпускном канале 3. Фильтр 8 представляет собой фильтр пристеночного потока, который улавливает твердые частицы (PM) в выхлопных газах. Выпускной канал 3 также содержит первый температурный датчик 13, который расположен ниже по потоку от окислительного катализатора 7 и выше по потоку от фильтра 8, и второй температурный датчик 14, который расположен ниже по потоку от фильтра 8. Первый температурный датчик 13 измеряет температуру выхлопных газов, протекающих в фильтр 8 (которые также называются "втекающими выхлопными газами"), и второй температурный датчик 14 измеряет температуру выхлопных газов, вытекающих из фильтра 8 (которые также называются "вытекающими выхлопными газами"). Другими словами, параметр, который должен измеряться первым температурным датчиком 13, представляет собой температуру втекающих выхлопных газов, и параметр, который должен измеряться вторым температурным датчиком 14, представляет собой температуру вытекающих выхлопных газов. С этой целью, первый температурный датчик 13 и второй температурный датчик 14 располагаются в местоположениях около фильтра 8.
[0022] Выпускной канал 3 дополнительно содержит излучающее устройство 9, которое расположено ниже по потоку от окислительного катализатора 7 и выше по потоку от первого температурного датчика 13. Излучающее устройство 9 представляет собой устройство, которое излучает или испускает микроволны (электромагнитные волны), которые должны применяться к фильтру 8. Излучающее устройство 9 включает в себя микроволновый генератор и микроволновый эмиттер, ни один из которых не проиллюстрирован на чертежах. В качестве микроволнового генератора, может использоваться полупроводниковый генератор. Излучающее устройство 9 испускает микроволны, сформированные микроволновым генератором, к фильтру 8 через микроволновый эмиттер.
[0023] Первый температурный датчик 13 размещается между излучающим устройством 9 и фильтром 8 в выпускном канале 3. Второй температурный датчик 14 расположен ниже по потоку от и в окрестности фильтра 8 в выпускном канале 3. Таким образом, местоположения первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14 находятся в диапазоне микроволнового излучения от излучающего устройства 9 в выпускном канале 3. Как следствие, когда микроволны излучаются из излучающего устройства 9 в фильтр 8, микроволны также достигают первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14.
[0024] В этом варианте осуществления, фильтр 8 соответствует "устройству очистки выхлопных газов" согласно настоящему изобретению. Тем не менее, устройство очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению не ограничено сажевым фильтром, но оно может представлять собой катализатор очистки выхлопных газов, такой как окислительный катализатор, трехкомпонентный катализатор, накопительно-восстановительный катализатор NOx или катализатор избирательного каталитического восстановления NOx. Устройство очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может представлять собой составной объект из сажевого фильтра и катализатора очистки выхлопных газов. Излучающее устройство 9 в этом варианте осуществления соответствует "излучающему устройству" согласно настоящему изобретению.
2
[0025] В этом варианте осуществления, первый температурный датчик 13 и/или второй температурный датчик 14 соответствует "датчику выхлопных газов" согласно настоящему изобретению. Тем не менее, датчик выхлопных газов согласно настоящему изобретению не ограничен температурным датчиком, но он может представлять собой датчик, который измеряет значение параметра, связанного с состоянием выхлопных газов, отличным от температуры. Пример такого параметра представляет собой концентрацию определенного компонента в выхлопных газах. В частности, датчик выхлопных газов может представлять собой датчик O, датчик NOx или датчик воздушно-топливного соотношения и т.д.
[0026] Электронный модуль 10 управления (ECU) предоставляется для двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 10 управляет рабочим состоянием двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 10 электрически соединяется с расходомером 4 воздуха, первым температурным датчиком 13 и вторым температурным датчиком 14. ECU 10 также электрически соединяется с датчиком 11 позиции коленчатого вала и датчиком 12 степени открытия акселератора. Значения измерения этих датчиков вводятся в ECU 10. ECU 10 вычисляет частоту вращения двигателя для двигателя 1 внутреннего сгорания на основе значения измерения датчика 11 позиции коленчатого вала. Кроме того, ECU 10 вычисляет нагрузку на двигатель для двигателя 1 внутреннего сгорания на основе значения измерения датчика 12 степени открытия акселератора.
[0027] В этом варианте осуществления, ECU 10 выполняет дискретизацию выходных значений первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14 многократно в предварительно определенном цикле дискретизации в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания работает. Таким образом, периоды дискретизации повторяются в предварительно определенном цикле дискретизации, в котором ECU 10 получает выходные значения первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14 в качестве измеренных значений в отношении втекающих выхлопных газов и вытекающих выхлопных газов, соответственно. ECU 10 оценивает температуру фильтра 8 на основе температуры втекающих выхлопных газов и температуры вытекающих выхлопных газов, полученных в течение периодов дискретизации. Длительность каждого периода дискретизации предварительно определена (например, 10 мс).
[0028] ECU 10 электрически соединяется с дроссельным клапаном 5, клапаном 6 впрыска топлива и излучающим устройством 9. Эти компоненты управляются посредством ECU 10. Например, когда нагрев фильтра 8 требуется, ECU 10 инструктирует излучающему устройству 9 излучать микроволны конкретной частоты в фильтр 8. Эта конкретная частота определяется, например, экспериментально в качестве частоты, предпочтительной для нагрева фильтра 8.
[0029] Излучение микроволн
По мере того, как фильтр 8 улавливает твердые частицы (PM), улавливаемые PM постепенно осаждаются в фильтре 8. В то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания работает, ECU 10 оценивает величину PM, улавливаемых фильтром 8, и величину PM, окисленных в фильтре 8, и вычисляет осажденное количество PM в фильтре 8 (а именно, количество PM, осаждаемых в фильтре 8) путем интегрирования вышеуказанных оцененных величин в любое время. Когда осажденное количество PM в фильтре 8 достигает предварительно определенного порогового значения для начала восстановления, выполняется процесс восстановления фильтра, который представляет собой процесс окисления PM, осаждаемых в фильтре 8, путем намеренного повышения температуры фильтра 8 до температуры, при которой могут окисляться PM (которая также называется "температурой окисления PM"). В этом варианте осуществления, этот процесс восстановления фильтра выполняется путем излучения микроволн из излучающего устройства 9.
[0030] В частности, когда осажденное количество PM в фильтре 8 достигает предварительно определенного порогового значения для начала восстановления, ECU 10 начинает излучение микроволн конкретной частоты из излучающего устройства 9 в фильтр 8. Следовательно, фильтр 8 нагревается, и температура фильтра 8 повышается до конкретной температуры окисления PM. Затем ECU 10 управляет излучением микроволн из излучающего устройства 9 таким образом, чтобы сохранять температуру фильтра 8 равной или выше и близкой к конкретной температуре окисления PM. Более конкретно, когда температура фильтра 8 достигает или превышает конкретную температуру окисления PM, ECU 10 инструктирует излучающему устройству 9 прекращать излучение микроволн. Когда позднее температура фильтра 8 становится ниже конкретной температуры окисления PM, ECU 10 инструктирует излучающему устройству 9 повторно начинать излучение микроволн. Как описано выше, в этом варианте осуществления, если условие для выполнения процесса восстановления фильтра удовлетворяется, и температура фильтра 8 ниже конкретной температуры окисления PM, ECU 10 определяет то, что нагрев фильтра 8 требуется, и активирует излучение микроволн в фильтр 8 излучающим устройством 9.
[0031] Как описано выше, первый температурный датчик 13 и второй температурный датчик 14 расположены в пределах диапазона излучения из излучающего устройства 9 в компоновке согласно варианту осуществления. Как следствие, когда микроволны конкретной частоты излучаются из излучающего устройства 9 в фильтр 8, микроволны также падают на первый температурный датчик 13 и второй температурный датчик 14. Микроволны, падающие на первый температурный датчик 13 и второй температурный датчик 14, могут вызывать ошибки в выходных значениях первого температурного датчика 13 и/или второго температурного датчика 14. Если выходные значения, содержащие ошибки, дискретизируются в качестве значений измерения этих датчиков 13, 14, точность измерения температур втекающих выхлопных газов и/или вытекающих выхлопных газов этими датчиками ухудшается. В таком случае, точность оценки температуры фильтра 8 посредством ECU 10 также ухудшается.
[0032] В этом варианте осуществления, чтобы предотвращать ухудшение точности измерения температуры втекающих выхлопных газов и температуры вытекающих выхлопных газов первым температурным датчиком 13 и вторым температурным датчиком 14, излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 приостанавливается в течение периодов дискретизации, в которые выполняется дискретизация выходных значений первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14. Фиг. 2 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменения во времени флага дискретизации, флага выполнения излучения, выходного значения первого температурного датчика и выходного значения второго температурного датчика в случае, если конкретное условие для выполнения излучения микроволн из излучающего устройства в фильтр удовлетворяется в системе согласно варианту осуществления. Конкретное условие для выполнения излучения микроволн в этом варианте осуществления состоит в том, что условие для выполнения процесса восстановления фильтра удовлетворяется, и температура фильтра 8 ниже конкретной температуры окисления PM. Горизонтальная ось на фиг. 2 представляет время t.
[0033] Флаг дискретизации на фиг. 2 представляет собой флаг, который активируется, когда ECU 10 должен выполнять дискретизацию выходных значений первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14. Следовательно, на фиг. 2, периоды ds, в течение которых флаг дискретизации включен, указывают периоды дискретизации. На фиг. 2, цикл Cs от начала одного периода ds дискретизации до начала следующего периода ds дискретизации представляет собой предварительно определенный цикл дискретизации в этом варианте осуществления.
[0034] Флаг выполнения излучения на фиг. 2 представляет собой флаг, который активируется, когда должно выполняться излучение микроволн конкретной частоты из излучающего устройства 9. Следовательно, в течение периодов, в которые флаг выполнения излучения включен, излучение микроволн из излучающего устройства 9 выполняется. С другой стороны, в течение периодов, в которые флаг выполнения излучения отключен, излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается. На фиг. 2, Sout1 представляет выходное значение первого температурного датчика 13, и Sout2 представляет выходное значение второго температурного датчика 14. Пунктирная линия L1 на фиг. 2 представляет фактическую температуру втекающих выхлопных газов, которая должна измеряться первым температурным датчиком 13. Фактическая температура втекающих выхлопных газов остается практически постоянной с течением времени. Пунктирная линия L2 на фиг. 2 представляет фактическую температуру вытекающих выхлопных газов, которая должна измеряться вторым температурным датчиком 14. По мере того, как микроволны конкретной частоты излучаются из излучающего устройства 9 в фильтр 8, температуры фильтра 8 повышается. Фактическая температура (L2) вытекающих выхлопных газов постепенно повышается с повышениями температуры фильтра 8.
[0035] Как видно на фиг. 2, в течение периодов, в которые флаг выполнения излучения включен, выходное значение Sout1 первого температурного датчика 13 колеблется, и, соответственно, возникают разности между выходным значением Sout1 и фактической температурой втекающих выхлопных газов. Кроме того, в течение периодов, в которые флаг выполнения излучения включен, выходное значение Sout2 второго температурного датчика 14 колеблется, и, соответственно, возникают разности между выходным значением Sout2 и фактической температурой вытекающих выхлопных газов также. Флуктуации выходных значений первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14 возникают за счет падения микроволн, излучаемых из излучающего устройства 9, на датчики 13, 14.
[0036] В этом варианте осуществления, даже когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, флаг выполнения излучения деактивируется в течение периодов ds дискретизации. Это означает то, что излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается в течение периодов ds дискретизации. Как следствие, микроволны не падают на первый температурный датчик 13 или второй температурный датчик 14 в течение периодов ds дискретизации. Следовательно, предотвращается влияние микроволн на выходные значения первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14 в течение периодов ds дискретизации. Таким образом, предотвращается возникновение флуктуаций выходных значений первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14, к примеру, флуктуаций, возникающих во время излучения микроволн из излучающего устройства 9, в течение периодов ds дискретизации. Следовательно, как видно на фиг. 2, в течение периодов ds дискретизации, выходное значение первого температурного датчика 13 указывает фактическую температуру (L1) втекающих выхлопных газов, и выходное значение второго температурного датчика 14 указывает фактическую температуру (L2) вытекающих выхлопных газов.
[0037] Как описано выше, излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается в течение периодов дискретизации. Как следствие, можно получать выходные значения первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14, на которые не влияют микроволны, а именно, выходные значения, соответствующие фактическим температурам втекающих выхлопных газов и вытекающих выхлопных газов, в качестве значений измерения, измеренных соответствующими датчиками 13, 14. Таким образом, предотвращается ухудшение точности измерения температуры втекающих выхлопных газов первым температурным датчиком 13 и точности измерения температуры вытекающих выхлопных газов вторым температурным датчиком 14. Следовательно, ECU 10 может оценивать температуру фильтра 8 на основе температуры втекающих выхлопных газов и температуры вытекающих выхлопных газов, которые измеряются с высокой точностью. Это позволяет предотвращать ухудшение точности оценки температуры фильтра 8 посредством ECU 10.
[0038] Вышеописанный процесс может исключать влияние микроволн на выходные значения первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14 без потребности предоставлять экранирующий элемент для блокирования микроволн для этих датчиков. Следовательно, чувствительность первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14 не ухудшается таким экранирующим элементом, который может создавать помехи контакту этих датчиков с выхлопными газами.
[0039] Процесс управления микроволновым излучением
Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа для процесса управления излучением микроволн из излучающего устройства в фильтр. Этот процесс реализуется программой, сохраненной в ECU 10 заранее, которая выполняется посредством ECU 10 многократно с предварительно определенными интервалами в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания работает. ECU 10 составляет модуль управления излучением согласно настоящему изобретению в выполнении этого процесса.
[0040] В этом процессе, во-первых, на этапе S101, определяется то, удовлетворяется или нет конкретное условие для выполнения излучения. Как описано выше, конкретное условие для выполнения излучения состоит в том, что условие для выполнения процесса восстановления фильтра удовлетворяется, и температура фильтра 8 ниже конкретной температуры окисления PM.
[0041] ECU 10 многократно выполняет другой процесс, отличающийся от процесса, описанного здесь, чтобы вычислять осажденное количество PM в фильтре 8 в любое время. Когда осажденное количество PM в фильтре 8 достигает предварительно определенного порогового значения для начала восстановления, определяется то, что условие для выполнения процесса восстановления фильтра удовлетворяется. Когда осажденное количество PM в фильтре 8 снижается до предварительно определенного порогового значения, указывающего завершение восстановления после начала процесса восстановления фильтра, определяется то, что условие для выполнения восстановления фильтра сбоит. Таким образом, период, в который удовлетворяется условие для выполнения процесса восстановления фильтра, продолжается от времени, когда осажденное количество PM в фильтре 8 достигает предварительно определенного порогового значения для начала восстановления, до времени, когда, осажденное количество PM снижается до предварительно определенного порогового значения, указывающего завершение восстановления. Температура фильтра 8 оценивается посредством ECU 10 в любое время на основе измеренного значения температуры втекающих выхлопных газов (т.е. выходного значения первого температурного датчика 13) и измеренного значения вытекающих выхлопных газов (т.е. выходного значения второго температурного датчика 14), которые получаются в предварительно определенном цикле дискретизации.
[0042] Если положительное определение выполняется на этапе S101, то на этапе S102 определяется то, включен или нет флаг дискретизации. Если отрицательное определение выполняется на этапе S102, другими словами, если в данный момент не протекает период дискретизации, то на этапе S103, флаг выполнения излучения активируется. Следовательно, излучение микроволн конкретной частоты из излучающего устройства 9 выполняется. Если отрицательное определение выполнено на этапе S102 при последнем выполнении этого процесса, излучение микроволн конкретной частоты из излучающего устройства 9, которое уже выполнено, продолжается.
[0043] Если отрицательное определение выполняется на этапе S101, то на этапе S104, флаг выполнения излучения деактивируется. Следовательно, излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается. Если положительное определение выполняется на этапе S102, а именно, если в данный момент протекает период дискретизации в то время, когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, то на этапе S104, флаг выполнения излучения деактивируется. Следовательно, излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается. Если отрицательное определение выполнено на этапе S101, или положительное определение выполнено на этапе S102 при последнем выполнении этого процесса, излучение микроволн из излучающего устройства 9, которое уже приостановлено, по-прежнему приостановлено.
[0044] В вышеуказанном процессе, даже когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается в течение периодов дискретизации.
[0045] Первая модификация
В дальнейшем описывается модификация управления излучением микроволн из излучающего устройства в фильтр согласно варианту осуществления. Фиг. 4 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменения во времени флага дискретизации, флага выполнения излучения, выходного значения Sout1 первого температурного датчика и выходного значения Sout2 второго температурного датчика в случае, если конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется в процессе согласно первой модификации.
[0046] Также в процессе управления излучением микроволн согласно этой модификации, излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается в течение периодов ds дискретизации. В процессе согласно этой модификации, флаг выполнения излучения переключается из включенного состояния в выключенное до того, как флаг дискретизации переключается из выключенного состояния во включенное в каждом периоде ds дискретизации, как проиллюстрировано на фиг. 4. Кроме того, флаг выполнения излучения переключается из выключенного состояния во включенное после того, как флаг дискретизации переключается из включенного состояния в выключенное в каждом периоде ds дискретизации.
[0047] Таким образом, излучение микроволн из излучающего устройства прекращается перед началом периода Ds дискретизации и повторно начинается после конца периода Ds дискретизации. Другими словами, период, в который излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается, превышает период ds дискретизации.
[0048] Как описано выше, когда флаг выполнения излучения изменяется из включенного состояния в выключенное в то время, когда излучение микроволн из излучающего устройства 9 выполняется, излучение микроволн из излучающего устройства 9 прекращается. Когда флаг выполнения излучения изменяется из выключенного состояния во включенное в то время, когда излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается, излучение микроволн из излучающего устройства 9 повторно начинается. Могут быть варьирования во времени прекращения или повторного начала излучения микроволн вследствие варьирований управления устройством излучения 9 или по другим причинам. В случае если время переключения между включением и выключением флага выполнения излучения определяется заранее таким образом, чтобы задавать длину периода приостановки микроволнового излучения из излучающего устройства 9 равной периоду ds дискретизации, как проиллюстрировано на фиг. 2, имеется вероятность того, что микроволны излучаются из излучающего устройства 9 в течение периода ds дискретизации, если возникают варьирования во времени прекращения или повторного начала излучения микроволн. Другими словами, имеется вероятность того, что излучение микроволн из излучающего устройства 9 может продолжаться даже после начала периода ds дискретизации, или излучение микроволн из излучающего устройства 9 может повторно начинаться перед концом периода ds дискретизации.
[0049] Чтобы разрешать вышеуказанную проблему, в процессе согласно этой модификации, время переключения между включением и выключением флага выполнения излучения задается заранее таким образом, чтобы задавать период приостановки микроволнового излучения из излучающего устройства 9 большим периода ds дискретизации, как проиллюстрировано на фиг. 4. Этот процесс может предотвращать излучение микроволн в течение периодов ds дискретизации, даже если возникают варьирования во времени прекращения или повторного начала излучения микроволн вследствие варьирований управления излучающим устройством 9 или других причин. Следовательно, можно предотвращать падение микроволн на первый температурный датчик 13 и второй температурный датчик 14 в течение периодов ds дискретизации с повышенной вероятностью.
[0050] В процессе этой модификации, интервал между временем, когда флаг дискретизации переключается из выключенного состояния во включенное, и временем, когда флаг выполнения излучения переключается из включенного состояния в выключенное, и интервал между временем, когда флаг дискретизации переключается из включенного состояния в выключенное, и временем, когда флаг выполнения излучения переключается из выключенного состояния во включенное, определяются заранее. Следовательно, также в случае этой модификации, излучение микроволн из излучающего устройства 9 может приостанавливаться в цикле, соответствующем предварительно определенному циклу дискретизации.
[0051] Вторая модификация
Фиг. 5 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменения во времени флага дискретизации, флага выполнения излучения и температуры фильтра 8 (температура фильтра) в случае, если конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется в процессе согласно второй модификации. Также в процессе управления излучением микроволн согласно этой модификации, излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается в течение периодов ds дискретизации. В процессе согласно второй модификации из вышеописанного варианта осуществления отличается то, что предварительно определенный цикл дискретизации задается большим тогда, когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, чем тогда, когда оно не удовлетворяется, тогда как длительность каждого периода ds дискретизации сохраняется идентичной.
[0052] На графиках флага дискретизации и флага выполнения излучения на фиг. 5, пунктирные линии представляют изменения этих флагов в случае, если предварительно определенный цикл Cs дискретизации задается равным циклу дискретизации в течение времени, когда конкретное условие для выполнения излучения не удовлетворяется. На графиках флага дискретизации и флага выполнения излучения на фиг. 5, сплошные линии представляют изменения этих флагов в случае, если предварительно определенный цикл Cs' дискретизации задается больше цикла дискретизации в течение времени, когда конкретное условие для выполнения излучения не удовлетворяется. На графике температуры фильтра на фиг. 5, пунктирная линия L3 представляет изменения температуры фильтра в случае, если предварительно определенный цикл Cs дискретизации задается равным циклу дискретизации в течение времени, когда конкретное условие для выполнения излучения не удовлетворяется. На графике температуры фильтра на фиг. 5, сплошная линия L4 представляет изменения температуры фильтра в случае, если предварительно определенный цикл Cs' дискретизации задается больше цикла дискретизации в течение времени, когда конкретное условие для выполнения излучения не удовлетворяется.
[0053] Если излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается в течение каждого периода ds дискретизации, излучение микроволн многократно прекращается. Если частота прекращения излучения микроволн является слишком высокой, скорость повышения температуры фильтра 8 может становиться низкой. Если скорость повышения температуры фильтра 8 становится низкой, то должна возникать задержка во времени, когда температура фильтра 8 достигает конкретной температуры окисления PM.
[0054] Чтобы разрешать вышеуказанную проблему, в процессе согласно второй модификации, как проиллюстрировано на фиг. 5, предварительно определенный цикл дискретизации задается большим тогда, когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, чем тогда, когда оно не удовлетворяется, тогда как длительность периода ds дискретизации сохраняется идентичной. Как следствие, интервал между одним периодом дискретизации и следующим периодом дискретизации является большим тогда, когда излучение микроволн из излучающего устройства 9 выполняется, чем тогда, когда излучение микроволн не выполняется. Соответственно, интервал между одним периодом приостановки излучения, в течение которого излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается, и следующим периодом приостановки излучения является большим тогда, когда излучение микроволн из излучающего устройства 9 выполняется, чем тогда, когда излучение микроволн не выполняется. Таким образом, частота приостановки излучения микроволн из излучающего устройства 9 задается ниже, чем в случае, если цикл дискретизации в течение времени, когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, задается равным циклу дискретизации в течение времени, когда конкретное условие для выполнения излучения не удовлетворяется. Как следствие, как указано сплошной линией L4 на фиг. 5, скорость повышения температуры фильтра 8 выше скорости повышения (указываемой пунктирной линией L3) в случае, если цикл дискретизации в течение времени, когда конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется, задается равным циклу дискретизации в течение времени, когда конкретное условие для выполнения излучения не удовлетворяется. Следовательно, задержка во времени, когда температура фильтра 8 достигает конкретной температуры окисления PM, может предотвращаться или уменьшаться.
[0055] Также в процессе согласно второй модификации, излучение микроволн из излучающего устройства 9 может прекращаться до начала периода ds дискретизации, и излучение микроволн из излучающего устройства 9 может повторно начинаться после конца периода ds дискретизации, аналогично процессу согласно вышеописанной первой модификации.
[0056] Третья модификация
Фиг. 6 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменения во времени флага дискретизации, флага выполнения излучения, выходного значения Sout1 первого температурного датчика и выходного значения Sout2 второго температурного датчика в случае, если конкретное условие для выполнения излучения удовлетворяется в процессе согласно третьей модификации. В вышеописанном варианте осуществления, излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 приостанавливается в течение каждого периода дискретизации, как проиллюстрировано на фиг. 2. В процессе согласно третьему варианту осуществления, излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 приостанавливается в течение одного из предварительно определенного числа периодов дискретизации.
[0057] Фиг. 6 является временной диаграммой в случае, если излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 приостанавливается в течение одного периода ds3 дискретизации из трех периодов ds1, ds2, ds3 дискретизации. В этом случае, излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 продолжается в двух периодах ds1, ds2 дискретизации из трех периодов дискретизации. Как следствие, флуктуации выходного значения Sout1 первого температурного датчика 13 и выходного значения Sout2 второго температурного датчика 14 возникают в течение двух периодов ds1, ds2 дискретизации вследствие эффекта микроволн. Следовательно, возникают разности между выходным значением Sout1 первого температурного датчика 13 и фактической температурой (L1) втекающих выхлопных газов и разности между выходным значением Sout2 второго температурного датчика 14 и фактической температурой (L2) вытекающих выхлопных газов в течение двух периодов ds1, ds2 дискретизации.
[0058] С другой стороны, предотвращается возникновение флуктуаций выходных значений первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14 в течение периода ds3 дискретизации, в течение которого излучение микроволн из излучающего устройства 9 приостанавливается в фильтр 8. Как следствие, в течение этого периода ds3 дискретизации, выходное значение первого температурного датчика 13 указывает фактическую температуру (L1) втекающих выхлопных газов, и выходное значение второго температурного датчика 14 указывает фактическую температуру (L2) вытекающих выхлопных газов.
[0059] В процессе управления излучением микроволн согласно этой модификации, частота приостановки излучения микроволн из излучающего устройства 9 ниже, чем в случае, если излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 приостанавливается в течение каждого периода дискретизации. Как следствие, скорость повышения температуры фильтра 8 выше, чем в случае, если излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 приостанавливается в течение каждого периода дискретизации. Следовательно, задержка во времени, когда температура фильтра 8 достигает конкретной температуры окисления PM, может предотвращаться или уменьшаться.
[0060] В процессе согласно этой модификации, ECU 10 получает выходные значения первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14, которые дискретизируются в одном периоде (ds3 на фиг. 6) дискретизации, в течение которого излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 приостанавливается из предварительно определенного числа периодов дискретизации, в качестве значений измерения этих датчиков 13, 14. Кроме того, ECU 10 оценивает температуру фильтра 8 на основе этих значений измерения. Другими словами, выходные значения первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14, которые дискретизируются в периодах (ds1 и ds2 на фиг. 6) дискретизации, в течение которых излучение микроволн из излучающего устройства 9 в фильтр 8 продолжается, из предварительно определенного числа периодов дискретизации, не используются посредством ECU 10 в качестве значений измерения температуры втекающих выхлопных газов и температуры вытекающих выхлопных газов при оценке температуры фильтра 8.
[0061] За счет процесса согласно третьей модификации, как описано выше, выходные значения первого температурного датчика 13 и второго температурного датчика 14, на которые не влияют микроволны, получаются в качестве значений, измеренных этими датчиками 13, 14. Оценка температуры фильтра 8 на основе этих значений может предотвращать ухудшение точности оценки температуры фильтра 8.
[0062] Также в процессе согласно третьей модификации, излучение микроволн из излучающего устройства 9 может прекращаться до начала периода дискретизации, и излучение микроволн из излучающего устройства 9 может повторно начинаться после конца периода дискретизации, аналогично процессу согласно вышеописанной первой модификации.
[0063] Другие модификации
В вышеприведенном пояснении, описаны случаи, в которых микроволны излучаются из излучающего устройства 9 в целях нагрева фильтра 8. Тем не менее, цель излучения микроволн из излучающего устройства 9 не ограничена нагревом фильтра 8. Например, излучающее оборудование 9 может размещаться выше по потоку от окислительного катализатора 7, и излучение микроволн из излучающего устройства 9 может выполняться в целях нагрева окислительного катализатора 7. В этом случае также, если микроволны, излучаемые из излучающего устройства 9 до окислительного катализатора 7, падают на первый температурный датчик 13 и/или второй температурный датчик 14, может использоваться вышеописанное управление микроволновым излучением согласно варианту осуществления или его модификациям.
[0064] Цель излучения электромагнитных волн из излучающего устройства в устройство очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению не ограничена нагревом устройства очистки выхлопных газов. Например, некоторые двигатели внутреннего сгорания имеют катализатор избирательного каталитического восстановления NOx для восстановления NOx в выхлопных газах с использованием аммиака в качестве восстанавливающего агента, предоставленный в качестве устройства очистки выхлопных газов в выпускном канале. Излучающее устройство может быть выполнено с возможностью излучать микроволны в такой катализатор избирательного каталитического восстановления NOx в целях оценки количества аммиака, адсорбированного в катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx. В том случае, если определенный датчик выхлопных газов присутствует в пределах диапазона излучения микроволн из излучающего оборудования, может использоваться управление излучением согласно настоящему изобретению.