專利名稱：用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，并特別涉及用于帶有諸如顆粒過濾器等排氣凈化器的內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒控制設(shè)備，其配置為降低發(fā)動機的過量的空氣比，并提高發(fā)動機的排氣溫度，而不會增加排氣煙霧。
背景技術(shù)：
近年來，對于在排氣通道中帶有排氣凈化器的發(fā)動機，公開了提高排氣溫度以激活排氣凈化器的各種技術(shù)。在Japanese PatentProvisional Publication No.2000-320386，特別是在節(jié) 到 中公開了這樣的一種技術(shù)。在這一技術(shù)中，根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)計算產(chǎn)生所需發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的基本燃料噴射量。燃料的基本燃料噴射量通過上死點(TDC)附近的多個燃料噴射器提供給發(fā)動機的汽缸。
另一方面，從排氣去除顆粒物(PM)的一種已知的方法采用了顆粒過濾器。顆粒過濾器包含一多孔的過濾器元件以過濾排氣去除PM。當(dāng)在顆粒過濾器中PM的累積量超過規(guī)定量時，發(fā)動機的背壓升高，引起操作中的故障。于是，必須不時處理PM以使顆粒過濾器再生。一種已知的PM再生方法提高了排氣溫度，以便提高顆粒過濾器底部的溫度，其結(jié)果是燃燒PM。

發(fā)明內(nèi)容
然而，以上討論的技術(shù)有以下的困難。在該技術(shù)中分離的燃料噴射造成連續(xù)的燃燒。換言之，隨后的燃料被噴射到由先前燃料噴射產(chǎn)生的火焰中。于是，擴散的燃燒過程在由第二次或后來的燃料噴射產(chǎn)生的燃燒中有很大影響。在擴散的燃燒中，降低的過量空氣比導(dǎo)致增加排氣的煙霧。雖然這種燃燒控制能夠提高排氣溫度，但就排氣煙霧來看其難以減少過量空氣比。因而，這種技術(shù)不適于顆粒過濾器的再生，這需要降低過量空氣比以提供氧氣供燃燒PM。
因而，本發(fā)明的目的是要提供一種燃燒控制設(shè)備，用于有諸如顆粒過濾器的排氣凈化器的內(nèi)燃發(fā)動機，其配置為降低發(fā)動機的過量空氣比，并提高發(fā)動機的排氣溫度，而不增加排氣煙霧。
為了實現(xiàn)本發(fā)明上述和其他目的，一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒控制設(shè)備，包括在發(fā)動機排氣通路中的排氣凈化器，用于在發(fā)動機燃燒室中引起燃燒的燃燒控制致動器，用于控制燃燒控制致動器的控制器，以及所述控制器配置為執(zhí)行以下過程，根據(jù)排氣凈化器狀態(tài)在正常燃燒模式與分離延遲燃燒(split retard combustion)模式之間切換燃燒模式，根據(jù)發(fā)動機的工作點確定用于正常燃燒模式的第一EGR速率，及用于分離延遲燃燒模式的低于第一EGR速率的第二EGR速率，在正常燃燒模式下執(zhí)行以下過程，產(chǎn)生正常燃燒以生成發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，并以第一EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣，并在分離延遲燃燒模式下執(zhí)行以下過程，在或接近上死點產(chǎn)生初步燃燒，以釋放燃燒室中預(yù)定量的熱，在初步燃燒結(jié)束之后，在晚于正常燃燒模式的正常燃燒起動定時的一個定時起動主燃燒，以產(chǎn)生發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，并以第二EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一方式，一種用于內(nèi)燃發(fā)動機燃燒控制設(shè)備，包括用于直接向發(fā)動機的燃燒室噴射燃料的燃料噴射器；用于向燃燒室再循環(huán)排氣的EGR裝置；用于控制燃料噴射器并用于控制EGR裝置的控制器，以及所述控制器配置為執(zhí)行以下過程，根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)在正常燃燒模式與分離延遲燃燒模式之間切換燃燒模式，根據(jù)發(fā)動機的工作點確定兩個不同的EGR速率，即用于正常燃燒模式的第一EGR速率與用于分離延遲燃燒模式的第二EGR速率，在正常燃燒模式中執(zhí)行以下過程，控制正常燃料噴射以產(chǎn)生正常燃燒生成發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，并以第一EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣，并在分離延遲燃燒模式中執(zhí)行以下過程，控制第一燃料噴射以便在或接近上死點產(chǎn)生初步燃燒，以釋放預(yù)定量的熱，在晚于正常燃燒模式的正常燃料噴射起動定時的一個定時，起動第二燃料噴射，以便在初步燃燒之后起動主燃燒，以產(chǎn)生發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，并以第二EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣。
根據(jù)本發(fā)明的又一方式，一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒控制設(shè)備，包括用于凈化排氣的排氣凈化裝置；用于在發(fā)動機燃燒室中引起燃燒的燃燒控制裝置；用于控制燃燒控制裝置的控制裝置，以及所述控制裝置配置為執(zhí)行以下過程，根據(jù)排氣凈化裝置狀態(tài)在正常燃燒模式與分離延遲燃燒模式之間切換燃燒模式，根據(jù)發(fā)動機的工作點對正常燃燒模式確定第一EGR速率并對分離延遲燃燒模式確定低于第一EGR速率的第二EGR速率，在正常燃燒模式下執(zhí)行以下過程，產(chǎn)生正常燃燒以生成發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，并以第一EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣，并在分離延遲燃燒模式下執(zhí)行以下過程，在或接近上死點產(chǎn)生初步燃燒，以釋放燃燒室中預(yù)定量的熱，在初步燃燒結(jié)束之后，在晚于正常燃燒模式的正常燃燒起動定時的一個定時起動主燃燒，以產(chǎn)生發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，并以第二EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一方式，一種控制包含排氣凈化器的內(nèi)燃發(fā)動機燃燒的方法，該方法包括根據(jù)排氣凈化器狀態(tài)在正常燃燒模式與分離延遲燃燒模式之間切換燃燒模式，根據(jù)發(fā)動機的工作點確定用于正常燃燒模式的第一EGR速率，及用于分離延遲燃燒模式的低于第一EGR速率的第二EGR速率，在正常燃燒模式下執(zhí)行以下步驟，產(chǎn)生正常燃燒以生成發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，并以第一EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣，并在分離延遲燃燒模式下執(zhí)行以下過程，在或接近上死點產(chǎn)生初步燃燒，以釋放燃燒室中預(yù)定量的熱，在初步燃燒結(jié)束之后，在晚于正常燃燒模式的正常燃燒起動定時的一個定時起動主燃燒，以產(chǎn)生發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，并以第二EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣。


在結(jié)合附圖從以下對用于實施本發(fā)明最佳方式的詳細描述，可明顯看到本發(fā)明的以上目的和其他目的，特征和優(yōu)點，其中圖1是描繪包含根據(jù)本發(fā)明實施例的燃燒控制設(shè)備的柴油發(fā)動機的示意圖。
圖2是確定根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)動機工作模式的過程的流程圖。
圖3是用于確定PM再生起動的閾值壓力Pel、發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv之間的關(guān)系的圖表示。
圖4A是正常燃燒模式下燃料噴射量的時序圖。
圖4B是根據(jù)圖4A所示的燃料噴射的熱釋放率的時序圖。
圖5A是分離延遲燃燒模式下燃料噴射量的時序圖。
圖5B是根據(jù)圖5A所示的燃料噴射的熱釋放率的時序圖。
圖6A是分離延遲燃燒模式下排氣溫度與第二燃料噴射定時ITm之間的關(guān)系的表的表示。
圖6B是分離延遲燃燒模式下煙霧量與第二燃料噴射定時ITm之間的關(guān)系的表的表示。
圖6C是分離延遲燃燒模式下CO量與第二燃料噴射定時ITm之間的關(guān)系的表的表示。
圖6D是分離延遲燃燒模式下HC量與第二燃料噴射定時ITm之間的關(guān)系的表的表示。
圖7A是在低負荷狀態(tài)下分離延遲燃燒模式中燃料噴射量的時序圖。
圖7B是根據(jù)圖7A所示燃燒噴射量的熱釋放率的時序圖。
圖8是一流程圖，描繪根據(jù)本發(fā)明實施例用于對分離延遲式燃料模式確定燃料噴射量的過程。
圖9是加速器開度APO、發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm之間的關(guān)系的圖表示。
圖10是第一燃料噴射量Qp、發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm之間的關(guān)系的圖表示。
圖11是描繪根據(jù)本發(fā)明控制EGR操作的過程的流程圖。
圖12是第一目標(biāo)EGR速率tRegr1、發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv之間的關(guān)系的圖表示。
圖13是第二目標(biāo)EGR速率tRegr2、發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv之間的關(guān)系的圖表示。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的實施例第一EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr1與目標(biāo)過量空氣比tλ之間的關(guān)系的表的表示。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施例第二EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr2與NOx收集器溫度Tnox之間的關(guān)系的表的表示。
圖16是第三目標(biāo)EGR速率tRegr3、發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv之間的關(guān)系的圖表示。
圖17是描繪圖11中所示PM再生過程中控制排氣溫度的過程的流程圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的實施例PM量PMQ與PM再生tλreg中目標(biāo)過量空氣比之間的關(guān)系的表的表示。
圖19是根據(jù)本發(fā)明的實施例基準(zhǔn)吸入空氣量tQac0，發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm之間的關(guān)系的圖表示。
圖20是根據(jù)本發(fā)明的實施例第一燃料噴射定時ITp，發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm之間的關(guān)系的圖表示。
圖21是根據(jù)本發(fā)明的實施例第二燃料噴射定時ITm，發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm之間的關(guān)系的圖表示。
圖22是根據(jù)本發(fā)明的實施例燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1與第二燃料噴射定時ITm之間的關(guān)系的表的表示。
圖23是根據(jù)本發(fā)明的實施例燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr2與目標(biāo)過量空氣比tλ之間的關(guān)系的表的表示。
圖24是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例S再生過程的流程圖。
圖25是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例NOx再生過程的流程圖。
圖26是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例避免排氣凈化器損壞的過程的流程圖。
圖27是根據(jù)本發(fā)明的實施例擊穿避免模式中目標(biāo)吸入空氣量tQacrec、發(fā)動機速度Ne與主燃料噴射量Qmain之間的關(guān)系的圖表示。
圖28是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例設(shè)置工作模式標(biāo)志的第一過程的流程圖。
圖29是根據(jù)本發(fā)明的實施例可采用分離延遲燃燒模式的分離延遲燃燒區(qū)域的圖表示。
圖30是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例設(shè)置工作模式標(biāo)志的第二過程的流程圖。
圖31是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例設(shè)置工作模式標(biāo)志的第三過程的流程圖。
圖32是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例設(shè)置PM再生請求標(biāo)志rqREG過程的流程圖。
圖33是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例設(shè)置S再生請求標(biāo)志rqDESUL過程的流程圖。
圖34是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例設(shè)置NOx再生請求標(biāo)志rqSP過程的流程圖。
圖35是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例快速激活排氣凈化器過程的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參見圖1，其中示出包括根據(jù)本發(fā)明實施例的燃燒控制設(shè)備的柴油發(fā)動機。吸入空氣通過配置在進氣通路11入口的空氣濾清器(未示出)流入?？諝鉃V清器從吸入的空氣去除灰塵顆粒。在進氣通路11配置有可變噴嘴渦輪增壓器12的壓縮機12a，其壓縮吸入的空氣。在壓縮機12a的下游配置中間冷卻器13，其冷卻壓縮的吸入空氣。在冷卻之后，吸入的空氣流向緩沖罐14。緩沖罐14包括一歧管部分，用于向汽缸分配吸入空氣。緩沖罐14的上游配置有節(jié)流閥15，其改變吸入的空氣的氣流量。節(jié)流閥15A連接到節(jié)流閥致動器151，以調(diào)節(jié)其開度。
在發(fā)動機1的汽缸頭中配置有每一汽缸內(nèi)的燃料噴射器21。從燃料泵(未示出)釋放的燃料通過一公共軌道22提供給燃料噴射器21。燃料噴射器21直接向每一燃燒室噴射燃料。燃料噴射器21能夠在一個沖程中在多個定時噴射燃料。發(fā)動機1通常以正常工作模式工作在正常燃燒模式。在正常燃燒模式中，燃料噴射器21執(zhí)行用于產(chǎn)生發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩的主燃料噴射，以及在主燃料噴射之前的引燃燃料噴射。
排氣在排氣通路31中流動。排氣歧管的下游配置有渦輪增壓器12的渦輪12b。渦輪12b旋轉(zhuǎn)由排氣驅(qū)動的壓縮機12a。渦輪12b包含可移動葉片121。可移動葉片121連接到葉片致動器122，用于調(diào)節(jié)其角度。渦輪12b的下游配置有NOx收集器32，其下游配置有顆粒過濾器，諸如柴油顆粒過濾器(DPF)33。NOx收集器32根據(jù)排氣-燃料比具有不同的功能。就是說，在排氣-燃料比低或排氣在燃料中貧乏(lean)期間，NOx收集器32從排氣去除和收集NOx。另一方面，在排氣-燃料比高或在燃料中排氣豐富(rich)期間，NOx收集器32釋放NOx。從NOx收集器32釋放的NOx通過還原劑諸如碳氫化合物(HC)在排氣中被凈化。除了NOx，NOx收集器32從排氣去除和收集硫含量(S)。NOx收集器32除了凈化NOx的功能之外，具有氧化HC及一氧化碳(CO)的功能。DPF 33包含由陶瓷形成的多孔過濾器元件。DPF 33的過濾器元件過濾排氣以去除排氣顆粒物。NOx收集器32和DPF 33用作為排氣凈化器，以收集排氣中的物質(zhì)。
在進氣通路11與排氣通路31之間配置有EGR管路34。在EGR管路34內(nèi)配置有EGR閥35。EGR35閥連接到EGR致動器351，以調(diào)節(jié)EGR閥35的開度。在排氣通路31中，壓力傳感器51配置在NOx收集器32與DPF 33之間，用于檢測排氣的排氣壓力Pexh。DPF33的下游配置有氧傳感器52和溫度傳感器53。氧傳感器52檢測過量空氣比λ。溫度傳感器53檢測排氣的溫度。被檢測的排氣溫度用于估計NOx收集器32的底部溫度(NOx收集器溫度)Tnox以及DPF 33的底部溫度(DPF溫度)Tdpf。NOx收集器溫度Tnox和DPF溫度Tdpf可通過配置在NOx收集器32和DPF 33處的溫度傳感器直接檢測。該發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣流量計54，曲軸角度傳感器55，以及加速器開度傳感器56。作為狀態(tài)傳感器的傳感器收集確定發(fā)動機工作狀態(tài)所需的信息，并向控制器諸如電控單元(ECU)41輸出信號。ECU 41基于分別來自空氣流量計54、曲軸角度傳感器55與加速器開度傳感器56的信號，確定或計算吸入的空氣量Qac，發(fā)動機速度Ne，與加速器開度APO。ECU 41執(zhí)行包括以上討論的計算的程序，并向燃燒控制致動器發(fā)出命令，該致動器包括燃料噴射器21，葉片致動器122，節(jié)流閥致動器151，及EGR致動器351。
以下描述ECU 41的操作。PM再生指示從DPF 33釋放PM的操作。NOx再生指示從NOx收集器32釋放NOx的操作。S再生指示從NOx收集器32釋放硫含量的操作?，F(xiàn)在參見圖2，其中示出一流程圖，描繪了根據(jù)本發(fā)明的實施例確定發(fā)動機工作模式的過程。ECU41根據(jù)該工作模式切換燃燒模式。
在步驟S1，ECU 41讀取發(fā)動機速度Ne，加速器開度APO，NOx收集器溫度Tnox，及排氣壓力Pexh。
在步驟S2，進行一檢驗以確定NOx收集器32是否被激活。實際上，這是確定NOx收集器溫度Tnox是否高于或等于預(yù)定的閾值溫度T11。當(dāng)對步驟S2的回答為YES時，程序進到步驟S3。另一方面，當(dāng)對步驟S2的回答為NO時，程序進到圖35所示的程序。溫度T11是NOx收集器32被激活的激活溫度。
在步驟S3，ECU 41確定收集的NOx量(NOx量NOX)。作為在NOx收集器32中收集的NOx量NOX，是基于發(fā)動機速度Ne從以下方程式(1)計算的。
NOX＝NOXn-1+Ne·Δt (1)其中包含數(shù)字下標(biāo)n-1的變量指示在先前執(zhí)行的計算的值，Δt指示程序執(zhí)行系列的時間間隔。另外，NOx量NOX可通過對每一預(yù)定行進距離預(yù)定量求和估計。
在步驟S4，ECU 41確定S的收集量(S量SOX)。作為在NOx收集器32中收集的NOX的量的S量SOX，如同在NOx量NOX的情形那樣，是基于發(fā)動機速度Ne從以下方程式(2)計算的。
SOX＝SOXn-1+Ne·Δt (1)在步驟S5，ECU 41確定顆粒物(PM)累積量PMQ。作為在DPF33中累積的PM量的PM量PMQ，是基于DPF 33上游的排氣壓力Pexh計算的。另外，PM量PMQ可基于發(fā)動機速度Ne和/或行進距離通過計算每單位時間PM量并求和而估計。
在步驟S6，進行一檢驗以確定PM再生標(biāo)志Freg是否等于零。在正常工作模式期間，PM再生標(biāo)志Freg被復(fù)位為零。當(dāng)對步驟S6的回答為YES時，程序進到步驟S7。另一方面，當(dāng)對步驟S6的回答為NO時，程序進到圖17所示的程序。
在步驟S7，進行一檢驗以確定S再生標(biāo)志Fdesul是否等于零。在正常工作模式期間，S再生標(biāo)志Fdesul復(fù)位為零。當(dāng)對步驟S7的回答為YES時，程序進到步驟S8。另一方面，當(dāng)對步驟S7的回答為NO時，程序進到圖24所示的程序。
在步驟S8，進行一檢驗以確定NOx再生標(biāo)志Fsp是否等于零。在正常工作模式期間，NOx再生標(biāo)志Fsp復(fù)位為零。當(dāng)對步驟S8的回答為YES時，程序進到步驟S9。另一方面，當(dāng)對步驟S8的回答為NO時，程序進到圖25所示的程序。
在步驟S9，進行一檢驗以確定擊穿避免標(biāo)志Frec是否等于零。在正常工作模式期間，擊穿避免標(biāo)志Frec復(fù)位為零，并只是在PM再生或S再生中斷之后臨時設(shè)置為1。當(dāng)對步驟S9的回答為YES時，程序進到步驟S10。另一方面，當(dāng)對步驟S9的回答為NO時，程序進到圖26所示的程序。
在步驟S10，進行一檢驗以確定S再生請求標(biāo)志rqDESUL是否等于零。在正常工作模式期間，S再生請求標(biāo)志rqDESUL復(fù)位為零，并當(dāng)根據(jù)S量SOX需要S再生時被設(shè)置為1。當(dāng)對步驟S10的回答為YES時，程序進到步驟S11。另一方面，當(dāng)對步驟S10的回答為NO時，程序進到圖28所示的程序。
在步驟S11，進行一檢驗以確定PM再生請求標(biāo)志rqREG是否等于零。在正常工作模式期間，PM再生請求標(biāo)志rqREG復(fù)位為零，并當(dāng)根據(jù)PM量PMQ需要PM再生時被設(shè)置為1。當(dāng)對步驟S11的回答為YES時，程序進到步驟S12。另一方面，當(dāng)對步驟S11的回答為NO時，程序進到圖30所示的程序。
在步驟S12，進行一檢驗以確定PM再生請求標(biāo)志rqREG是否等于零。在正常工作模式期間，PM再生請求標(biāo)志rqREG復(fù)位為零，并當(dāng)根據(jù)NOx量NOX需要NOx再生時被設(shè)置為1。當(dāng)對步驟S12的回答為YES時，程序進到步驟S13。另一方面，當(dāng)對步驟S12的回答為NO時，程序進到圖31所示的程序。在圖31的步驟S701，NOx再生標(biāo)志Fsp設(shè)置為1。
在步驟S13，進行一檢驗以確定是否需要PM再生。就是說，確定PM量PMQ是否大于或等于預(yù)定的閾值量PM1。根據(jù)工作狀態(tài)確定對應(yīng)于閾值量PM1的排氣壓力Pe1。實際上，由壓力傳感器51檢測的排氣壓力Pexh與壓力Pe1比較。壓力Pe1是從如圖3所示的作為發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv的函數(shù)的圖計算或檢索的。閾值壓力Pe1隨增加的發(fā)動機速度Ne及增加的燃料噴射量請求Qfdrv而增加。如以下所討論，燃料噴射量請求Qfdrv指示在正常燃燒模式下以主燃料噴射提供的燃料量(主燃料噴射量)Qmain，并指示在分離延遲燃燒模式下以次燃料噴射提供的燃料量(次燃料噴射量)Qm。當(dāng)對步驟S13的回答為YES時，程序進到步驟圖32所示的程序。在圖32的步驟S801，PM再生請求標(biāo)志rqREG設(shè)置為1。另一方面，當(dāng)對步驟S13的回答為NO時程序進到步驟S14。另外，為了確定PM再生請求標(biāo)志rqREG還可計算PM再生的上次過程之后的行進距離。在這一情形下，當(dāng)上次PM再生之后行進距離達到預(yù)定距離時，PM再生請求標(biāo)志rqREG設(shè)置為1。這防止了潛在的PM再生的多余執(zhí)行。
在步驟S14，進行一檢驗以確定是否需要S再生。就是說，確定S量SOX是否大于或等于預(yù)定的閾值量SOX1。當(dāng)對步驟S14的回答為YES時，程序進到圖33所示的程序。在圖33的步驟S901，S再生請求標(biāo)志rqDESUL設(shè)置為1。另一方面，當(dāng)對步驟S14的回答為NO時，程序進到步驟S15。
在步驟S15，進行一檢驗以確定是否需要NOx再生，就是說確定NOx量NOX是否大于或等于預(yù)定的閾值量NOX1。當(dāng)對步驟S15的回答為YES時，程序進到圖34所示的程序。在圖34的步驟S1001，NOx再生請求標(biāo)志rqSP設(shè)置為1。另一方面，當(dāng)對步驟S15的回答為NO時程序進到步驟S16。
當(dāng)發(fā)動機1接通時，再生請求標(biāo)志reREG，reDESUL及reSP每一個復(fù)位為零。
在步驟S16，ECU 41按正常燃燒貧乏模式(正常燃燒模式)操縱發(fā)動機1。另一方面，在程序從步驟S2進到圖35的程序以激活NOx收集器32的情形下，在程序從步驟S6進到圖17的程序以執(zhí)行PM再生的情形下，在程序從步驟S7進到圖24的程序以執(zhí)行S再生的情形下，以及在程序從步驟S8進到圖25的程序以執(zhí)行NOx再生的情形下，ECU 41把燃燒模式移向分離延遲燃燒模式。
以下詳細描述燃燒模式。參見圖4A到5B，其中示出每一燃燒模式中的燃料噴射方式與熱釋放速率。圖4A與4B示出正常燃燒模式。圖5A和5B示出分離延遲燃燒模式。在正常燃燒模式中，在正規(guī)工作狀態(tài)下進行引燃燃料噴射和主燃燒噴射。引燃燃料噴射在上死點之前(BTDC)的40-10℃A之間執(zhí)行。每沖程的燃料量設(shè)置為1-3mm3。在引燃燃燒噴射之后，在10°BTDC與20°上死點之后(ATDC)之間執(zhí)行主燃料噴射。引燃燃料噴射與主燃料噴射的定時(開始定時)之間的時間間隔設(shè)置在10-30℃A。
如圖5A和5B所示，在分離延遲燃燒模式中采用兩次燃料噴射。在分離延遲燃燒模式下，在壓縮沖程執(zhí)行第一燃料噴射，并在膨脹沖程中執(zhí)行第二燃料噴射。第一燃料噴射在或接近TDC產(chǎn)生初步燃燒以釋放熱量P，以便提高壓縮沖程的TDC處的汽缸內(nèi)溫度(壓縮結(jié)束溫度)。第一燃料噴射的燃料量(第一燃料噴射量)Qp是這樣確定的，使其產(chǎn)生可識別的熱釋放量。所需的第一燃料噴射量Qp根據(jù)發(fā)動機系統(tǒng)的工作狀態(tài)而變化。在初步燃燒結(jié)束之后，執(zhí)行第二燃料噴射，使得主燃燒產(chǎn)生發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩。主燃燒釋放熱量M?；诎l(fā)動機速度Ne確定第一燃料噴射開始定時(第一燃料噴射定時)ITp與第二燃料噴射開始定時(第二燃料噴射定時)ITm之間的時間間隔Δtij，使得初步燃燒的開始定時與主燃燒的開始定時之間的時間間隔長于或等于20℃A。由于主燃燒發(fā)生在膨脹沖程，主燃燒的燃燒過程的持續(xù)時間被延長，使得燃燒過程的結(jié)束定時在50°ATDC之后。初步燃燒或初步燃燒的熱釋放在第一燃料噴射開始之后開始點火滯后Δtigp。主燃燒或主燃燒的熱釋放在第二燃料噴射開始之后開始點火滯后Δtigm。
現(xiàn)在參見圖6A到6D，其中示出參照第二燃料噴射定時ITm由分離延遲燃燒產(chǎn)生的效應(yīng)。過量空氣比λ保持不變。在分離延遲燃燒模式中，排氣溫度隨如圖6A所示的延遲的第二燃料噴射定時ITm而增加。調(diào)節(jié)第一燃料噴射定時ITp與第二燃料噴射定時ITm之間的時間間隔Δtij，以保證初步燃燒結(jié)束定時與主燃燒開始定時之間的時間間隔。在初步燃燒結(jié)束之后執(zhí)行第二燃料噴射，保證了比初步燃燒結(jié)束定時與主燃燒開始定時之間的點火滯后Δtigm長的一個時間段。這增加了主燃燒中預(yù)混合燃燒的比例。在再生排氣凈化器期間，例如在對于DPF 33的PM再生期間，排氣溫度上升到激活NOx收集器32所需的高溫，且過量空氣比λ降低而不會增加排氣的煙霧。如圖6A和6B所示，排氣溫度上升且排氣煙霧量隨延遲的第二燃料噴射定時ITm降低。一般來說，通過降低吸入空氣量降低排氣的空氣-燃料比，但這傾向于產(chǎn)生不穩(wěn)定的燃燒過程。然而，在所示的實施例中，初步燃燒增加了壓縮結(jié)束的溫度，以便允許穩(wěn)定主燃燒過程。在分離延遲燃燒模式中，HC量保持低于與第二燃料噴射定時ITm有關(guān)的低水平。
在低負荷狀態(tài)下，排氣溫度固有的低。因而，必須大大提高排氣溫度，以獲得對于PM再生或S再生的目標(biāo)溫度。為了提高排氣溫度，主燃燒定時(主燃燒開始定時)需要比正常分離延遲燃燒模式更多的延遲。然而，有可能單個初步燃燒過程不足以維持汽缸內(nèi)溫度在所需的主燃燒水平以上。這種情形下，在分離延遲燃燒模式中，初步燃燒采用多個燃燒過程，如圖7A和7B所示。通過初步燃燒的第一過程提高汽缸內(nèi)溫度，并由以下的過程維持汽缸內(nèi)溫度。熱釋放P1，P2和M沒有間隙地分開，以調(diào)節(jié)排氣溫度到目標(biāo)溫度而不增加排氣煙霧。
現(xiàn)在參見圖8，其中示出描繪對于分離延遲燃燒模式確定燃料噴射量的過程的流程圖。這一程序在執(zhí)行分離延遲燃燒的情形下執(zhí)行。實際上，確定第一燃料噴射量Qp與由第二燃料噴射的燃料量(第二燃料噴射量)Qm。
在步驟S51，進行檢驗以確定是否命令燃燒模式轉(zhuǎn)移。ECU 41在激活NOx收集器32，PM再生，S再生，及NOX再生的情形下，發(fā)出轉(zhuǎn)移燃燒模式的命令。當(dāng)對步驟S51的回答為YES時，程序進到步驟S52。另一方面，當(dāng)對步驟S51的回答為NO時，程序返回。
在步驟S52，ECU 41讀取發(fā)動機速度Ne及加速器開度APO。然后，程序進到步驟S53。
在步驟S53，ECU 41確定第二燃料噴射量Qm。第二燃料噴射量Qm是從圖9所示作為發(fā)動機速度Ne與加速器開度APO的函數(shù)的圖計算或檢索的。在發(fā)動機速度Ne保持不變下，第二燃料噴射量Qm隨增加的加速器開度而增加。
在步驟S54，ECU 41確定第一燃料噴射量Qp。第一燃料噴射量Qp是從圖10所示作為發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm的函數(shù)的圖計算或檢索的。第一燃料噴射量Qp隨降低的發(fā)動機速度Ne與降低的第二燃料噴射量Qm而增加。
現(xiàn)在參見圖11，其中示出描繪控制EGR操作過程的流程圖。在所示的實施例中，EGR速率指示循環(huán)排氣量對工作氣體總量的速率。
在步驟S61，ECU 41讀取作為工作點的發(fā)動機速度Ne及燃料噴射量請求Qfdrv，并讀取吸入空氣量Qac。然后程序進到步驟S62。
在步驟S62，進行檢驗以確定是否命令了燃燒模式的轉(zhuǎn)移。當(dāng)對步驟S62的回答為YES時，程序進到步驟S63。另一方面，當(dāng)對步驟S62的回答為NO時，程序進到步驟S64。
在步驟S64，ECU 41確定第一目標(biāo)EGR速率tRegr1。第一目標(biāo)EGR速率tRegr1是從圖12所示作為發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv(＝Qmain)的函數(shù)的圖計算或檢索的。第一目標(biāo)EGR速率tRegr1隨降低的發(fā)動機速度Ne與降低的燃料噴射量請求Qfdrv而增加。然后，程序進到步驟S73。
在步驟S63，ECU 41讀取目標(biāo)過量空氣比tλ。對于PM再生、S再生、NOx再生及排氣凈化器的快速激活中的每一個，目標(biāo)過量空氣比tλ設(shè)置為一適當(dāng)?shù)闹?。實際上，在快速激活之外的其他過程中，目標(biāo)過量空氣比tλ設(shè)置為低于正常燃燒的一個值。然后，程序進到步驟S65。
在步驟S65，進行一檢驗以確定目標(biāo)過量空氣比tλ是否高于1。當(dāng)對步驟S65的回答為YES時，程序進到步驟S66。另一方面，當(dāng)對步驟S65的回答為NO時，程序進到步驟S72。
在步驟S66，ECU 41確定第二目標(biāo)EGR速率rRegr2。第二目標(biāo)EGR速率rRegr2是從圖13所示作為發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv的函數(shù)的圖計算或檢索的。第二目標(biāo)EGR速率tRegr2隨降低的發(fā)動機速度Ne與降低的燃料噴射量請求Qfdrv而增加。對于任何工作點，就是說對于發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv的任何組合，第二目標(biāo)EGR速率tRegr2設(shè)置為一低于第一目標(biāo)EGR速率rRegr1的值。例如，對于發(fā)動機速度Nea與燃料噴射量請求Qfdrva的第二目標(biāo)EGR速率tRegr2a設(shè)置為0.1，而對于發(fā)動機速度Nea與燃料噴射量請求Qfdrva的第一目標(biāo)EGR速率tRegr1a設(shè)置為0.5。然后程序進到步驟S67。
在步驟S67，ECU 41讀取NOx收集器溫度Tnox。然后程序進到步驟S68。
在步驟S68，進行一檢驗以確定NOx收集器溫度Tnox是否低于預(yù)定的溫度T12。一般來說，增加的NOx收集器溫度Tnox衰減了NOx收集器32的功能。因而，溫度T12設(shè)置為NOx收集器溫度Tnox的上限，在這時NOx收集器32功能正常。當(dāng)對步驟S68的回答為YES時，程序進到步驟S69。另一方面，當(dāng)對步驟S68的回答為NO時，程序進到步驟S70。
在步驟S69，ECU 41確定第一EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr1作為EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr。第一EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr1是從圖14所示作為目標(biāo)過量空氣比tλ的函數(shù)的一個表計算或檢索的。第一EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr1隨增加的目標(biāo)過量空氣比tλ而增加。然后程序進到步驟S71。
在步驟S70，ECU 41確定第二EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr2作為EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr。第二EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr2是從圖15所示作為NOx收集器溫度的函數(shù)的一個表計算或檢索的。第二EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr2，在NOx收集器溫度Tnox高于溫度T12時，設(shè)置為高于1的一個值。在所示的實施例中，在變化的NOx收集器溫度Tnox下第二EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr2保持不變。另外，第二EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr2可隨增加的NOx收集器溫度Tnox而增加，以根據(jù)NOx收集器32的收集功能的衰減程度調(diào)節(jié)EGR速率。然后程序進到步驟S71。
在步驟S71，通過步驟S66確定的第二目標(biāo)EGR速率tRegr2乘以EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的第二目標(biāo)EGR速率tRegr2。在NOx收集器32的功能可用期間，以EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr調(diào)節(jié)的第二目標(biāo)EGR速率tRegr2隨降低的過量空氣比λ而降低。另一方面，在NOx收集器32的功能衰減期間，第二目標(biāo)EGR速率tRegr2增加得比初始檢索的第二目標(biāo)EGR速率tRegr2多。這樣，通過增加EGR速率降低排氣中的NOx量，以防止排氣中向大氣發(fā)出的污染的增加。然后程序進到步驟S73。
在步驟S72，ECU 41確定第三目標(biāo)EGR速率tRegr3作為EGR速率調(diào)節(jié)因子Kegr。第三目標(biāo)EGR速率tRegr3是從圖16所示作為發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv的函數(shù)的一個圖計算或檢索的。第三目標(biāo)EGR速率tRegr3隨降低的發(fā)動機速度Ne與降低的燃料噴射量請求Qfdrv而增加。在所示的實施例中，降低吸入空氣量以降低排氣-燃料比。循環(huán)一適當(dāng)量的排氣結(jié)果是得到適當(dāng)量的工作氣體，以減少泵損失的增加。在過量空氣比λ低于1的燃燒模式中發(fā)出的HC與CO，通過NOx收集器32的氧化功能凈化。然后，程序進到步驟S73。
在步驟S73，ECU 41確定目標(biāo)EGR閥的開度tAegr。首先，使用以下方程式(3)作為目標(biāo)EGR速率tRegr(tRegr1、tRegr2、或tRegr3)及吸入空氣量Qac的一個函數(shù)計算目標(biāo)EGR量tQegr。
TQegr＝{tRegr(1-tRegr)}×tQac (3)根據(jù)目標(biāo)EGR量tQegr確定目標(biāo)EGR閥開度tQegr。ECU 41控制EGR致動器351以調(diào)節(jié)EGR閥35到目標(biāo)EGR閥開度tAegr。然后，程序返回。
現(xiàn)在參見圖17，其中示出PM再生過程的流程圖。當(dāng)對圖2中步驟S6的回答為NO即當(dāng)PM再生標(biāo)志Freg設(shè)置為1時，執(zhí)行這一程序。通過升高排氣溫度實現(xiàn)PM再生以燃燒DPF 33中的顆粒物。因而，發(fā)動機系統(tǒng)工作在分離延遲燃燒模式?？刂频诙剂蠂娚涠〞rITm以升高排氣溫度，并升高DPF溫度直到PM被燃燒的溫度，諸如在所示的實施例中為600℃。這一程序確定第一燃料噴射定時ITp和第二燃料噴射定時ITm。
在圖12中的步驟S101，ECU 41讀取DPF溫度Tdpf。然后，程序進到步驟S102。
在步驟S102，ECU 41把過量空氣比λ控制到根據(jù)DPF 33中的PM量PMQ確定的目標(biāo)過量空氣比tλ。通過激活節(jié)流閥15和EGR閥35控制過量空氣比λ。從圖18所示的作為PM量PMQ的函數(shù)的表，計算或檢索PM再生中目標(biāo)過量空氣比tλreg。目標(biāo)過量空氣比tλreg隨增加的PM量PMQ而降低。在所示的實施例中，目標(biāo)過量空氣比tλreg一般在從1到1.4的范圍內(nèi)。對應(yīng)于理想配比的空氣過量比的基準(zhǔn)吸入空氣量tQac0，是從圖19所示的作為發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm的一個函數(shù)的圖計算或檢索的。基準(zhǔn)吸入空氣量tQac0隨增加的發(fā)動機速度Ne與增加的第二燃料噴射量Qm而增加。基準(zhǔn)吸入空氣量tQac0乘以目標(biāo)過量空氣比tλreg，以產(chǎn)生目標(biāo)吸入空氣量tQac(tQac＝tQac0×tλreg)。ECU 41根據(jù)目標(biāo)吸入空氣量tQac控制節(jié)流閥15。基于來自氧傳感器52的反饋信號，確定實際的過量空氣比與目標(biāo)過量空氣比tλreg之間的差。ECU 41控制EGR閥35以降低這一差。基于排氣壓力Pexh估計PM量PMQ。從圖20所示作為發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm的函數(shù)的圖，計算或檢索第一燃料噴射定時ITp。第一燃料噴射定時ITp隨增加的發(fā)動機速度Ne與增加的第二燃料噴射量Qm而提前。從圖21所示作為發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm的函數(shù)的圖，計算或檢索第二燃料噴射定時ITm。第二燃料噴射定時ITm隨降低的發(fā)動機速度Ne與降低的第二燃料噴射量Qm而延遲。
這樣，第二燃料噴射定時ITm比在值正常燃燒模式中的主燃料噴射開始定時晚得多。因而，根據(jù)第二燃料噴射定時ITm，調(diào)節(jié)第二燃料噴射量Qm與目標(biāo)吸入空氣量tQac，以便根據(jù)延遲的第二燃料噴射定時ITm降低發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩的變化。從圖22所示作為第二燃料噴射定時ITm的函數(shù)的一個表計算或檢索燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1。第二燃料噴射量Qm乘以燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的第二燃料噴射量Qm。燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1隨延遲的第二燃料噴射定時ITm增加。此外，根據(jù)目標(biāo)過量空氣比tλ調(diào)節(jié)第二燃料噴射量Qm與目標(biāo)吸入空氣量tQac，以便根據(jù)降低的過量空氣比降低泵損失的增加。第二燃料噴射量Qm乘以燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr2，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的第二燃料噴射量Qm。從圖23所示作為目標(biāo)過量空氣比tλ的函數(shù)的表計算或檢索燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr2。
在步驟S103，進行檢驗以確定DPF溫度Tdpf是否足以燃燒DPF33中的PM。實際上，確定DPF溫度Tdpf是否高于或等于預(yù)定的閾值溫度T21諸如600℃。當(dāng)對步驟S103的回答為YES時，程序進到步驟S104。另一方面，當(dāng)對步驟S103的回答為NO時，程序進到步驟S108。
在步驟S108，ECU 41基于如圖21所示的圖延遲第二燃料噴射定時ITm，以便升高排氣溫度。然后，程序進到步驟S109。
在步驟S109，ECU 41基于通過S108確定的第二燃料噴射定時ITm，使用如圖22所示的圖，確定燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1。第二燃料噴射量Qm乘以燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的第二燃料噴射量Qm。然后程序返回。
在步驟S104，進行一檢驗以確定DPF溫度Tdpf是否低于或等于預(yù)定的閾值溫度T22。溫度T22設(shè)置為一溫度，在該溫度之下施加到DPF 33的熱負荷在可接受的限制內(nèi)，諸如700℃。當(dāng)對步驟S104的回答為YES時，程序進到步驟S105。另一方面，當(dāng)對步驟S104的回答為NO時，程序進到步驟S110。
在步驟S110，ECU 41基于圖21所示的圖延遲第二燃料噴射定時ITm，以升高排氣溫度。然后，程序進到步驟S111。
在步驟S111，ECU 41基于通過S110確定的第二燃料噴射定時ITm，使用如圖22所示的圖，確定燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1。第二燃料噴射量Qm乘以燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的第二燃料噴射量Qm。然后程序返回。
在步驟S105，進行一檢驗以確定在分離延遲燃燒模式在步驟S108或S110開始之后是否經(jīng)過了預(yù)定的時間段treg。當(dāng)對步驟S105的回答為YES時，程序進到步驟S106。另一方面，當(dāng)對步驟S105的回答為NO時，程序返回。在DPF溫度Tdpf保持在目標(biāo)范圍內(nèi)期間即在溫度T21與T22之間，PM被燃燒。
在步驟S106，PM再生標(biāo)志Freg復(fù)位為零，以便把工作模式切換到正常燃燒模式。PM量PMQ也復(fù)位為零。然后，程序進到步驟S107。
在步驟S107，擊穿避免標(biāo)志Frec設(shè)置為1。由于設(shè)置了擊穿避免標(biāo)志Frec，發(fā)動機被操縱防止擊穿或DPF 33過熱。如果過量空氣比立即設(shè)置為正常值λ而有部分PM未燃燒，則有可能未燃燒的PM被快速燃燒，以便對DPF 33強加大的熱負荷。
現(xiàn)在參見圖20，其中示出描繪S再生過程的流程圖。S再生是通過把排氣控制為燃料豐富狀態(tài)以向NOx收集器32提供還原劑，或通過升高排氣溫度以促進S的分解而實現(xiàn)的。實際上，發(fā)動機在分離延遲燃燒模式下被操縱以執(zhí)行S再生。在所示的實施例中，NOx收集器32包含Ba型催化劑。對于S再生必須升高催化劑溫度到超過650℃。這一程序確定第一燃料噴射定時ITp與第二燃料噴射定時ITm。
在步驟S201，ECU 41讀取NOx收集器溫度Tnox。然后，程序進到步驟S202。
在步驟S202，ECU 41把過量空氣比λ控制到目標(biāo)過量空氣比tλdesul(＝1，在所示的實施例中)。過量空氣比λ通過激活節(jié)流閥15和EGR閥35而被控制。對應(yīng)于理想配比的過量空氣比的基準(zhǔn)吸入空氣量tQac0，是從圖19所示的作為發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm的函數(shù)的圖計算或檢索的。基準(zhǔn)吸入空氣量tQac(tQac＝tQac0)隨增加的發(fā)動機速度Ne與增加的第二燃料噴射量Qm而增加。ECU 41根據(jù)目標(biāo)吸入空氣量tQac控制節(jié)流閥15。從圖20所示的作為發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm的函數(shù)的圖，計算或檢索第一燃料噴射定時ITp。使用圖21所示的圖確定第二燃料噴射定時ITm。用于降低泵損失增加的燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1與燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr2，是從圖22和23所示的表推導(dǎo)的。第二燃料噴射量Qm乘以燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1與燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr2，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的第二燃料噴射量Qm。
在步驟S203，進行一檢驗以確定NOx收集器溫度Tnox是否高于或等于預(yù)定的閾值溫度T13。溫度T13設(shè)置為分解S所需的最小溫度，諸如650℃。當(dāng)對步驟203的回答為YES時，程序進到步驟S204。另一方面，當(dāng)對步驟203的回答為NO時，程序進到步驟S208。
在步驟S208，ECU 41基于如圖21所示的圖延遲第二燃料噴射定時ITm，以升高排氣溫度。然后，程序進到步驟S209。
在步驟S209，ECU 41基于通過步驟S208確定的第二燃料噴射定時ITm，使用圖22所示的圖，確定燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1。第二燃料噴射量Qm乘以燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的第二燃料噴射量Qm。然后程序返回。
在步驟S204，進行一檢驗以確定在步驟S208分離延遲燃燒模式開始之后是否經(jīng)過了預(yù)定的時間段tdesul。當(dāng)對步驟S204的回答為YES時，程序進到步驟S205。另一方面，當(dāng)對步驟204的回答為NO時，程序返回。在NOx收集器溫度Tnox保持在目標(biāo)范圍就是說高于T13期間，S被分解并從NOx收集器32釋放。從NOx收集器32釋放的S由排氣中的還原劑凈化。
在步驟S205，S再生標(biāo)志Fdesul復(fù)位為零，以便把工作模式切換為正常燃燒模式。S量SOX也復(fù)位為零。然后，程序進到步驟S206。
在步驟S206。NOx量NOX復(fù)位為零，且NOx再生請求標(biāo)志rqSP復(fù)位為零。然后程序進到步驟S206。
在步驟S207，擊穿避免標(biāo)志Frec設(shè)置為1。由于設(shè)置的擊穿避免標(biāo)志Frec，發(fā)動機被操縱防止DPF 33的擊穿。如果隨PM部分地被燃燒過量空氣比立即設(shè)置為正常值λ，則可能未燃燒的PM被迅速燃燒，而對DPF 33施加大的熱負荷。
現(xiàn)在參見圖25，其中示出描繪NOx再生的過程的流程圖。NOx再生是通過把排氣控制在燃料豐富狀態(tài)實現(xiàn)的，以向NOx收集器32提供還原劑。實際上發(fā)動機被操作在分離延遲燃燒模式執(zhí)行NOx再生。在NOx再生中，如同在S再生那樣希望升高排氣溫度。另一方面，在NOx再生中吸入空氣量降低，以降低排氣空氣燃料比，這一比趨向降低壓縮結(jié)束溫度。因而，采用分離延遲燃燒模式用于克服這一困難。這一程序確定第一燃料噴射定時ITp與第二燃料噴射定時ITm。
在步驟S301，ECU 41把過量空氣比λ控制到對于NOx再生確定的目標(biāo)過量空氣比tλsp。目標(biāo)過量空氣比tλsp設(shè)置為低于1的一個值，諸如0.9，這指示燃料豐富狀態(tài)。過量空氣比λ通過激活節(jié)流閥15和EGR閥35控制。從圖19所示作為發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm的函數(shù)的圖，計算或檢索對應(yīng)于理想配比的空氣過量比的基準(zhǔn)吸入空氣量tQac0。基準(zhǔn)吸入空氣量tQac0乘以目標(biāo)過量空氣比tλsp，以產(chǎn)生目標(biāo)吸入空氣量tQac(tQac＝tQac0×tλsp)。ECU 41根據(jù)目標(biāo)吸入空氣量tQac控制節(jié)流閥15。實際的過量空氣比與目標(biāo)過量空氣比tλreg之間的差是基于來自氧傳感器52的反饋信號確定的。ECU 41控制EGR閥35以降低這個差。從圖20所示的作為發(fā)動機速度Ne與第二燃料噴射量Qm的函數(shù)的圖計算或檢索第一燃料噴射定時ITp。第二燃料噴射定時ITm是基于圖21所示的圖確定的。用于降低泵損失的增加的燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1和燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr2，是從圖22和23所示表推導(dǎo)的。第二燃料噴射量Qm乘以燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1和燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr2，以產(chǎn)生一調(diào)節(jié)的第二燃料噴射量Qm。
在步驟S302，進行一檢驗以確定在分離延遲燃燒模式之后是否經(jīng)過了預(yù)定的時間段tspike。在時間段tspike，NOx從NOx收集器32被分解和釋放NOx。通過在排氣中的還原劑凈化從NOx收集器32釋放的NOx。當(dāng)對步驟302的回答為YES時，程序進到步驟S303。另一方面，當(dāng)對步驟302的回答為NO時，程序返回。
在步驟S303，NOx再生標(biāo)志Fsp復(fù)位為零，以便把工作模式切換為正常燃燒模式。NOx量NOX也復(fù)位為零。然后，程序返回。
現(xiàn)在參見圖26，其中示出描繪擊穿避免操作過程的流程圖。擊穿避免操作是通過把過量空氣比λ控制為高于或等于一個值諸如1.4(燃料-貧乏狀態(tài))而實現(xiàn)的，其高于PM再生或S再生中的值。采用正常燃燒模式以降低排氣溫度。
在步驟S401，ECU 41讀取DPF溫度Tdpf。然后程序進到步驟S402。
在步驟S402，ECU 41把過量空氣比λ控制為目標(biāo)過量空氣比tλrec，這是對于擊穿避免操作確定的。從圖27所示的作為發(fā)動機速度Ne與主燃料噴射量Qmain的函數(shù)的圖，計算或檢索目標(biāo)吸入空氣量tQacrec。然后程序進到步驟S403。
在步驟S403，進行一檢驗以確定DPF溫度Tdpf是否低于或等于預(yù)定的溫度T23。當(dāng)對步驟S302的回答為YES時，確定不可能快速燃燒未燃燒的PM，且程序進到步驟S404。另一方面，當(dāng)對步驟S403的回答為NO時，程序返回。
在步驟S404，擊穿避免標(biāo)志Frec復(fù)位為零，以便把工作模式切換到正常燃燒模式。然后程序返回。
現(xiàn)在參見圖28、30和31，其中示出設(shè)置再生標(biāo)志的過程。當(dāng)PM再生請求標(biāo)志rqREG，S再生請求標(biāo)志rqDESUL與NOx再生請求標(biāo)志rqSP之一被切換到1時，執(zhí)行這些程序之一。當(dāng)設(shè)置了多個請求標(biāo)志時，這些程序確定操作的優(yōu)先級或執(zhí)行順序，并設(shè)置PM再生標(biāo)志Freg，S再生標(biāo)志Fdesul，或NOx再生標(biāo)志Fsp。
當(dāng)S再生請求標(biāo)志rqDESUL等于1時，執(zhí)行圖28所示的程序。在步驟S601，進行一檢驗以確定PM再生請求標(biāo)志rqREG是否等于零。當(dāng)對步驟S601的回答為YES時，程序進到步驟S603。另一方面，當(dāng)對步驟S601的回答為NO時，程序進到步驟S602。
在步驟S602，PM再生標(biāo)志Freg設(shè)置為1。然后程序返回。
在步驟S603，進行一檢驗以確定NOx收集器溫度Tnox是否高于或等于一預(yù)定的閾值溫度T14。溫度T14設(shè)置為最小溫度，在該溫度能夠在比較短的時間段平滑地進行向S再生狀態(tài)的模式轉(zhuǎn)移，且該溫度低于S再生的目標(biāo)溫度T13。當(dāng)對步驟S603的回答為YES時，程序進到步驟S604。另一方面，當(dāng)對步驟S603的回答為NO時，程序進到步驟S606。
在步驟S604，進行一檢驗以確定當(dāng)前的工作狀態(tài)是否處于能夠采用分離延遲燃燒模式的分離延遲燃燒區(qū)內(nèi)。分離延遲燃燒區(qū)是根據(jù)發(fā)動機的速度Ne與加速器開度APO，基于圖29所示的圖定義的。當(dāng)對步驟S604的回答為YES時，程序進到步驟S605。另一方面，當(dāng)對步驟S604的回答為NO時，程序返回。
在步驟S605，S再生標(biāo)志Fdesul設(shè)置為1。然后程序返回。
在步驟S606，進行一檢驗以確定NOx再生請求標(biāo)志rqSP是否等于零。當(dāng)對步驟S606的回答為YES時，程序進到步驟S604。另一方面，當(dāng)對步驟S606的回答為NO時，程序進到步驟S607，在此NOx再生標(biāo)志Fsp設(shè)置為1，并然后返回。NOx再生獲得比S再生高的優(yōu)先級。
當(dāng)PM再生請求標(biāo)志rqREG等于1且S再生請求標(biāo)志rqDESUL等于零時，執(zhí)行圖30所示的程序。在步驟S501，進行一檢驗以確定NOx再生請求標(biāo)志rqSP是否等于零。當(dāng)對步驟S501的回答為YES時，程序進到步驟S502。另一方面，當(dāng)對步驟S501的回答為NO時，程序進到步驟S504。
在步驟S502，進行一檢驗以確定當(dāng)前的工作狀態(tài)是否處于能夠采用分離延遲燃燒模式的分離延遲燃燒區(qū)內(nèi)。分離延遲燃燒區(qū)是根據(jù)發(fā)動機的速度Ne與加速器開度APO，基于圖29所示的圖定義的。在低速和低負荷狀態(tài)下，禁止向分離延遲燃燒模式的模式轉(zhuǎn)移。當(dāng)對步驟S502的回答為YES時，程序進到步驟S503。另一方面，當(dāng)對步驟S502的回答為NO時，程序返回。
在步驟S503，PM再生標(biāo)志Freg設(shè)置為1。然后程序返回。
在步驟S504，進行一檢驗以確定發(fā)動機1是否工作在排氣中NOx量小的低NOx狀態(tài)。例如這是根據(jù)發(fā)動機1的工作狀態(tài)是否處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)而確定的。就是說，在發(fā)動機1工作在穩(wěn)定狀態(tài)期間確定NOx量是小的。當(dāng)對步驟S504的回答為YES時，程序進到步驟S505。另一方面，當(dāng)對步驟S504的回答為NO時，程序返回。
在步驟S505，進行一檢驗以確定DPF溫度Tdpf是否高于或等于預(yù)定的閾值溫度T24。溫度T24設(shè)置為低于PM再生目標(biāo)溫度T21的DFP 33被激活的溫度。當(dāng)對步驟S505的回答為YES時，程序進到步驟S502。另一方面，當(dāng)對步驟S504的回答為NO時，確定取一可比較的時間段以增加DPF溫度Tdpf，且程序進到步驟S506。
在步驟S506。NOx再生步驟Fsp設(shè)置為1。
當(dāng)PM再生請求標(biāo)志rqREG與S再生請求標(biāo)志rqDESUL等于零，且NOx再生請求標(biāo)志rqSP等于1時，執(zhí)行圖31所示的程序。因而，NOx再生標(biāo)志Fsp設(shè)置為1。
現(xiàn)在參見圖35，其中示出排氣凈化器快速激活過程。在步驟S1101，ECU 41讀取NOx收集器溫度Tnox。然后程序進到步驟S1102。
在步驟S1102，進行一檢驗以確定當(dāng)前工作狀態(tài)是否處于通過參照圖29所示的圖的分離延遲燃燒區(qū)內(nèi)。當(dāng)對步驟S1102的回答為YES時，程序進到步驟S1103。另一方面，當(dāng)對步驟S1102的回答為NO時，程序返回。
在步驟S1103，ECU 41把發(fā)動機系統(tǒng)控制在分離延遲燃燒模式。在分離延遲燃燒模式中，基于圖20和21所示的圖，ECU 41確定第一燃料噴射定時ITp與第二燃料噴射定時ITm。延遲第二燃料噴射定時ITm的結(jié)果是升高排氣溫度并激活NOx收集器32。此外，基于圖22所示的圖確定燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1。第二燃料噴射量Qm乘以燃料噴射量調(diào)節(jié)因子Ktr1，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的第二燃料噴射量Qm。在快速激活中，目標(biāo)過量空氣比tλ設(shè)置為如同在正常燃燒模式中那樣的正常值。然后程序進到步驟S1104。
在步驟S1104，進行一檢驗以確定NOx收集器溫度Tnox是否高于或等于閾值溫度T11。當(dāng)對步驟S1104的回答為YES時，程序返回。另一方面，當(dāng)對步驟S1104的回答為NO時，程序重復(fù)步驟S1103。在程序返回之后，燃燒模式被轉(zhuǎn)移到正常燃燒模式(步驟S16)。
以下描述根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒控制設(shè)備產(chǎn)生的效果。首先，DPF 33的PM再生，S再生，NOx再生，及NOx收集器32的快速激活，是通過把發(fā)動機工作模式轉(zhuǎn)移到分離延遲燃燒模式實現(xiàn)的，其中在比正常燃燒模式中主燃料噴射晚的定時或曲軸角度執(zhí)行第二燃料噴射。其結(jié)果在于升高了排氣溫度，以便把NOx收集器32加熱到目標(biāo)溫度。在PM再生模式或S再生模式中，通過降低吸入空氣量降低排氣空氣燃料比。第一燃料噴射引起初步燃燒，這釋放熱以升高汽缸內(nèi)溫度。這導(dǎo)致穩(wěn)定的主燃燒過程。
第二，調(diào)節(jié)第一和第二燃料噴射之間的時間間隔Δtij，使得主燃燒的開始定時在初步燃燒的結(jié)束定時之后。這提高了預(yù)混合燃燒比。降低PM再生，NOx再生，及S再生中的過量空氣比，減少了排氣煙霧，因為預(yù)混合燃燒在主燃燒中占據(jù)主導(dǎo)。
第三，對于任何工作狀態(tài)，就是說對于發(fā)動機速度Ne與燃料噴射量請求Qfdrv的任何組合，對于分離延遲燃燒模式的第二目標(biāo)EGR速率tRegr2設(shè)置為低于第一目標(biāo)EGR速率tRegr1的一個值。在分離延遲燃燒模式中，燃料噴射定時晚于正常燃燒模式，這導(dǎo)致較低的燃燒溫度和較少的排放的NOx量。于是，限制分離延遲燃燒模式中NOx排氣量所需的EGR速率低于正常燃燒模式。降低的目標(biāo)EGR速率tRegr2結(jié)果是促進了預(yù)混合燃燒，降低了排氣煙霧，使NOx排放量符合排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)目標(biāo)過量空氣比tλ設(shè)置為高于1的值時，即在PM再生與快速激活中，目標(biāo)EGR速率tRegr設(shè)置為第二目標(biāo)EGR速率tRegr2(步驟S65)。在PM再生中，降低產(chǎn)生的排放煙霧量導(dǎo)致流向DPF 33的排放煙霧量的降低，結(jié)果是DPF 33中快速和完全的PM燃燒操作。在快速激活中，在快速激活操作期間在DPF 33中累積的PM量降低，以增加PM再生的間隔。
當(dāng)目標(biāo)過量空氣比tλ設(shè)置為低于或等于1的一個值時，就是說在S再生，及在NOx再生，目標(biāo)EGR速率tRegr設(shè)置為第三目標(biāo)EGR速率tRegr3。第三目標(biāo)EGR速率tRegr3是按照燃燒的穩(wěn)定性和燃料的經(jīng)濟性確定的，這與按限制NOx排放量確定的目標(biāo)EGR速率tRegr1及tRegr2相反。
在所示的實施例中，發(fā)動機包括分開的NOx收集器32與DPF33。另外，發(fā)動機可以包含一整體的排氣凈化器。例如，NOx收集器的催化劑可安裝在DPF 33的過濾器元件上。
本申請基于2003年7月31日提交的先有的日本專利申請No.2003-284328。這一日本專利申請No.2003-284328的全部內(nèi)容在此結(jié)合以資對比。
雖然以上描述了實施本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明不限于這里所示和所述的特定實施例，在不背離按以下權(quán)利要求定義的發(fā)明的范圍和精神之下，可以作出各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒控制設(shè)備，包括在發(fā)動機排氣通路中的排氣凈化器；用于在發(fā)動機燃燒室中引起燃燒的燃燒控制致動器；用于控制燃燒控制致動器的控制器；以及所述控制器配置為執(zhí)行以下過程根據(jù)排氣凈化器狀態(tài)在正常燃燒模式與分離延遲燃燒模式之間切換燃燒模式；根據(jù)發(fā)動機的工作點，確定用于正常燃燒模式的第一EGR速率，及用于分離延遲燃燒模式的低于第一EGR速率的第二EGR速率；在正常燃燒模式下執(zhí)行以下過程產(chǎn)生正常燃燒以生成發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩；以及以第一EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣；并且在分離延遲燃燒模式下執(zhí)行以下過程在或接近上死點產(chǎn)生初步燃燒，以釋放燃燒室中預(yù)定量的熱；在初步燃燒結(jié)束之后，在晚于正常燃燒模式的正常燃燒起動定時的一個定時起動主燃燒，以產(chǎn)生發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩；以及以第二EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣。
2.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒控制設(shè)備，包括用于直接向發(fā)動機的燃燒室噴射燃料的燃料噴射器；用于向燃燒室再循環(huán)排氣的EGR裝置；控制器，用于控制燃料噴射器，并用于控制EGR裝置；以及所述控制器配置為執(zhí)行以下過程根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)在正常燃燒模式與分離延遲燃燒模式之間切換燃燒模式；根據(jù)發(fā)動機的工作點確定兩個不同的EGR速率，即用于正常燃燒模式的第一EGR速率與用于分離延遲燃燒模式的第二EGR速率；在正常燃燒模式下執(zhí)行以下過程控制正常燃料噴射以產(chǎn)生正常燃燒生成發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩；以及以第一EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣；以及在分離延遲燃燒模式下執(zhí)行以下過程控制第一燃料噴射以便在或接近上死點產(chǎn)生初步燃燒，以釋放預(yù)定量的熱；在晚于正常燃燒模式的正常燃料噴射起動定時的一個定時，起動第二燃料噴射，以便在初步燃燒之后起動主燃燒，以產(chǎn)生發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩；以及以第二EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣。
3.如權(quán)利要求2中所述的燃燒控制設(shè)備，還包括狀態(tài)傳感器，用于收集確定發(fā)動機的工作狀態(tài)所需的信息。
4.如權(quán)利要求3中所述的燃燒控制設(shè)備，其中在發(fā)動機的每一工作點，第二EGR速率低于第一EGR速率。
5.如權(quán)利要求4中所述的燃燒控制設(shè)備，其中狀態(tài)傳感器檢測發(fā)動機的發(fā)動機速度；且控制器配置為執(zhí)行以下過程根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)確定產(chǎn)生發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的燃料噴射的燃料噴射量；以及基于發(fā)動機速度與燃料噴射量，確定發(fā)動機的工作點。
6.如權(quán)利要求5中所述的燃燒控制設(shè)備，其中控制器配置為根據(jù)降低的發(fā)動機速度增加第二EGR速率。
7.如權(quán)利要求5中所述的燃燒控制設(shè)備，其中控制器配置為根據(jù)降低的燃料噴射量增加第二EGR速率。
8.如權(quán)利要求1到7中任一項所述的燃燒控制設(shè)備，其中控制器配置為在分離延遲燃料模式下執(zhí)行以下過程根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)確定過量空氣比；以及在過量空氣比高于1期間，以第二EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣。
9.如權(quán)利要求8中所述的燃燒控制設(shè)備，其中控制器配置為根據(jù)降低的過量空氣比降低第二EGR速率。
10.如權(quán)利要求2到7中任一項所述的燃燒控制設(shè)備，還包括在發(fā)動機排氣通路中的排氣凈化器，其中狀態(tài)傳感器檢測確定排氣凈化器狀態(tài)所需的信息；且控制器配置為根據(jù)排氣凈化器的狀態(tài)切換燃燒模式。
11.如權(quán)利要求10中所述的燃燒控制設(shè)備，其中排氣凈化器狀態(tài)包括排氣凈化器中收集的物質(zhì)量。
12.如權(quán)利要求10中所述的燃燒控制設(shè)備，其中排氣凈化器包括顆粒過濾器與NOx收集器至少之一。
13.如權(quán)利要求12中所述的燃燒控制設(shè)備，其中排氣凈化器包括顆粒過濾器與NOx收集器至少之一；且控制器配置為執(zhí)行以下過程根據(jù)排氣凈化器的狀態(tài)，產(chǎn)生對再生顆粒過濾器與NOx收集器中相關(guān)的一個的再生請求；以及響應(yīng)該再生請求選擇分離延遲燃燒模式。
14.如權(quán)利要求12中所述的燃燒控制設(shè)備，其中排氣凈化器包括顆粒過濾器與NOx收集器兩者；且控制器配置為執(zhí)行以下過程根據(jù)排氣凈化器狀態(tài)，產(chǎn)生對于再生顆粒過濾器的PM再生請求；根據(jù)排氣凈化器狀態(tài)，產(chǎn)生對于再生NOx收集器的NOx再生請求；以及響應(yīng)PM再生請求及NOx再生請求，選擇分離延遲燃燒模式。
15.一種控制包含排氣凈化器的內(nèi)燃發(fā)動機燃燒的方法，該方法包括根據(jù)排氣凈化器狀態(tài)在正常燃燒模式與分離延遲燃燒模式之間切換燃燒模式；根據(jù)發(fā)動機的工作點確定用于正常燃燒模式的第一EGR速率，及用于分離延遲燃燒模式的低于第一EGR速率的第二EGR速率；在正常燃燒模式下執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生正常燃燒以生成發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩；以及以第一EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣；以及在分離延遲燃燒模式下執(zhí)行以下步驟；在或接近上死點產(chǎn)生初步燃燒，以釋放燃燒室中預(yù)定量的熱；在初步燃燒結(jié)束之后，在晚于正常燃燒模式的正常燃燒起動定時的一個定時起動主燃燒，以產(chǎn)生發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩；以及以第二EGR速率向燃燒室再循環(huán)排氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃燒控制設(shè)備，在再生諸如顆粒過濾器等排氣凈化器期間，以分離延遲燃燒模式操作內(nèi)燃發(fā)動機。在分離延遲燃燒模式下，該燃燒控制設(shè)備控制第一燃料噴射，以引起在或接近上死點的初步燃燒，并在初步燃燒結(jié)束之后控制第二燃料噴射以引起主燃燒。以此方式，該燃燒控制設(shè)備控制排氣溫度，或排氣空氣－燃料比，而不增加排氣煙霧。分離延遲燃燒模式期間，燃燒控制設(shè)備控制發(fā)動機的EGR速率。在發(fā)動機每一工作點，設(shè)置分離延遲燃燒模式下的EGR速率低于正常燃燒模式。
文檔編號F02D41/40GK1576531SQ200410063338
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月8日
發(fā)明者北原靖久 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社