內(nèi)燃機的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的內(nèi)燃機(10)的控制裝置具備在排氣通路(16)上配置的DPF(28)和在比DPF(28)靠上游側(cè)的排氣通路(16)上配置的DOC(26)。在內(nèi)燃機(10)的運轉(zhuǎn)期間判定為NO2再生速度比規(guī)定的閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立的情況下，上述控制裝置以促進(jìn)NO2再生的方式變更發(fā)動機控制參數(shù)。
【專利說明】內(nèi)燃機的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的控制裝置，特別涉及在對排氣通路上具備用于捕集粒子狀物質(zhì)的微粒過濾器的內(nèi)燃機進(jìn)行控制方面優(yōu)選的內(nèi)燃機的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，例如專利文獻(xiàn)I中公開了一種柴油發(fā)動機，主動地實施利用再循環(huán)NOx而通過利用二氧化氮(NO2)的如下的氧化反應(yīng)((2C+2N02 — C02+2N0)及/或(C+N02 — C0+N0))對由柴油微粒子過濾器(DPF)捕集的粒子狀物質(zhì)(煙灰(soot))進(jìn)行氧化除去的手法(以下，稱為“N02再生”)。
[0003]需要說明的是，作為與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的技術(shù)， 申請人:認(rèn)識到了包含上述的文獻(xiàn)在內(nèi)的以下記載的文獻(xiàn)。
[0004]另外，作為用于對堆積于微粒過濾器的粒子狀物質(zhì)進(jìn)行氧化除去的手法，除了上述的專利文獻(xiàn)I記載的NO2再生之外，還已知有利用氧(O2)而通過如下的氧化反應(yīng)((C+02 — CO2)及/或(2C+02 — 2C0))對由微粒過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)進(jìn)行氧化除去的手法(以下，稱為“02再生”)。
[0005]為了在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)期間高效率地進(jìn)行NO2再生，與通常燃燒時相比，需要增加向微粒過濾器供給的NO2量及雖然比O2再生時低但提高微粒過濾器的溫度。然而，NO2再生與O2再生相比，為了微粒過濾器的再生而需要長時間。因此，在對于執(zhí)行NO2再生時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)未作出充分的考慮而主動地執(zhí)行NO2再生的情況下，可認(rèn)為NO2再生花費長時間而執(zhí)行。其結(jié)果是，由NOx的排出增加引起的排氣排放性能的惡化、由微粒過濾器的溫度上升用的追加的燃料噴射的實施等引起的燃油經(jīng)濟性惡化成為問題。
[0006]另外，根據(jù)近年來的廢氣限制的強化，預(yù)想到今后在比以往更大的運轉(zhuǎn)區(qū)域中要求排氣排放的減少的情況。這樣的話，在比以往更大的運轉(zhuǎn)區(qū)域中，進(jìn)行EGR(Exhaust GasRecirculation:排氣再循環(huán))控制的擴大等，由此需要實現(xiàn)NOx的排出減少。其結(jié)果是,預(yù)想到例如在高速行駛時，在以往的話未作出特別的考慮而能夠期待實施NO2再生的狀況下，未估計到被動的NO2再生的實施。并且，當(dāng)這樣的事態(tài)實際產(chǎn)生時，強制性的O2再生的執(zhí)行頻度增加，燃油經(jīng)濟性惡化、油稀釋等成為問題。
[0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特表2011-511898號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:國際公開第02/066813號公報
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特表2011-511897號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明為了解決上述那樣的課題而作出，目的在于提供一種能夠盡量抑制NOx排出量的增加、燃油經(jīng)濟性惡化，且能夠確保在運轉(zhuǎn)期間高效率地進(jìn)行NO2再生的機會的內(nèi)燃機的控制裝置。
[0013]本發(fā)明是一種內(nèi)燃機的控制裝置，其具備微粒過濾器、NO2生成單元、NO2再生速度推定單元、運轉(zhuǎn)狀態(tài)判定單元、控制參數(shù)變更單元。
[0014]微粒過濾器配置于內(nèi)燃機的排氣通路，捕集粒子狀物質(zhì)。NO2生成單元在向所述微粒過濾器導(dǎo)入的廢氣中生成no2。NO2再生速度推定單元在所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)期間推定利用了 NO2的所述微粒過濾器的再生的速度(以下，稱為“N02再生速度”)。運轉(zhuǎn)狀態(tài)判定單元在所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)期間判定所述NO2再生速度比規(guī)定的閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否成立?？刂茀?shù)變更單元在通過所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)判定單元判定為所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立的情況下，以使向所述微粒過濾器供給的NO2量及所述微粒過濾器的溫度中的至少一方增大的方式變更發(fā)動機控制參數(shù)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，通過在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)期間判定NO2再生速度比上述閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否成立，能夠在選擇了估計到高效率的NO2再生的實施的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的基礎(chǔ)上以促進(jìn)NO2再生的方式變更發(fā)動機控制參數(shù)。因此，能夠防止進(jìn)行NO2再生促進(jìn)用的發(fā)動機控制參數(shù)的上述變更的期間變得過長的情況。因此，能夠盡量抑制NOx的排出量的增加、燃油經(jīng)濟性惡化，且能夠確保在運轉(zhuǎn)期間高效率地進(jìn)行NO2再生的機會。
[0016]另外，可以的是，本發(fā)明還具備第一控制參數(shù)變更禁止單元，在外部氣體溫度為規(guī)定值以下的情況下及/或發(fā)動機冷卻水溫度為規(guī)定值以下的情況下，即使為所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立時，該第一控制參數(shù)變更禁止單元也禁止所述控制參數(shù)變更單元對所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更。
[0017]由此，能夠防止在低溫時為了 NO2再生促進(jìn)而車輛的加熱性能不足或內(nèi)燃機的燃燒惡化發(fā)生的情況，并且能夠確保在運轉(zhuǎn)期間高效率地進(jìn)行NO2再生的機會。
[0018]另外，可以的是，本發(fā)明還具備第二控制參數(shù)變更禁止單元，在以使所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩為恒定的方式執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制的情況下，即使為所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立時，該第二控制參數(shù)變更禁止單元也禁止所述控制參數(shù)變更單元對所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更。
[0019]由此，能夠避免在上述轉(zhuǎn)矩控制的執(zhí)行中為了 NO2再生促進(jìn)而轉(zhuǎn)矩沖擊產(chǎn)生的情況，并且能夠確保在運轉(zhuǎn)期間高效率地進(jìn)行NO2再生的機會。
[0020]另外，可以的是，本發(fā)明還具備第三控制參數(shù)變更禁止單元，在搭載所述內(nèi)燃機的車輛進(jìn)行市區(qū)行駛的情況下，即使為所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立時,該第三控制參數(shù)變更禁止單元也禁止所述控制參數(shù)變更單元對所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更。
[0021]由此，能夠防止在進(jìn)行市區(qū)行駛時為了 NO2再生促進(jìn)而NOx的排出量增加的情況，并且能夠確保在運轉(zhuǎn)期間高效率地進(jìn)行NO2再生的機會。
[0022]另外，可以的是，本發(fā)明還具備參數(shù)變更中止單元，在由所述控制參數(shù)變更單元執(zhí)行所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更的期間中，所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)不再成立的情況下，該參數(shù)變更中止單元中止所述控制參數(shù)變更單元對所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更。
[0023]由此，NO2再生促進(jìn)用的發(fā)動機控制參數(shù)的上述變更僅通過估計到高效率的NO2再生的實施的運轉(zhuǎn)狀態(tài)就能夠可靠地實施。由此，能夠更可靠地防止效率差的狀況下的NO2再生的持續(xù)引起的NOx的排出量的增加、燃油經(jīng)濟性惡化。
[0024]另外，可以的是，在所述微粒過濾器的溫度比規(guī)定的閾值高，粒子狀物質(zhì)向所述微粒過濾器的堆積量比規(guī)定的閾值高，且向所述微粒過濾器流入的NO2量比規(guī)定的閾值高的情況下，本發(fā)明的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)判定單元判定為所述NO2再生速度比所述閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立。
[0025]由此，在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)期間，能夠良好地判定NO2再生速度比上述閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否成立。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖2是在本發(fā)明的實施方式I中執(zhí)行的例程的流程圖。
[0028]圖3是表示NO2再生速度模型的概要的框圖。
[0029]圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式I的NO2再生控制的效果的圖。
【具體實施方式】
[0030]實施方式1.[0031]圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的系統(tǒng)具備內(nèi)燃機10。在此，內(nèi)燃機10是4沖程的柴油機(壓縮點火內(nèi)燃機)10，搭載于車輛，作為其動力源。本實施方式的內(nèi)燃機10為串列4氣缸型，但是本發(fā)明中的內(nèi)燃機的氣缸數(shù)及氣缸配置沒有限定于此。
[0032]在內(nèi)燃機10的各氣缸設(shè)置有將燃料向缸內(nèi)直接噴射的燃料噴射閥12。各氣缸的燃料噴射閥12與接受由供給泵(未圖示)加壓的高壓的燃料的供給的共通的共軌(未圖示)連接。并且，從該共軌向各氣缸的燃料噴射閥12供給燃料。在各氣缸上連通有吸氣通路14及排氣通路16。
[0033]在內(nèi)燃機10的吸氣通路14的入口附近設(shè)有空氣濾清器18。在吸氣通路14的空氣濾清器18的下游附近設(shè)置有對吸入空氣量進(jìn)行檢測的空氣流量計20。通過空氣濾清器18吸入的空氣由渦輪增壓器22的壓縮機22a壓縮。渦輪增壓器22具備通過廢氣的排氣能量而動作的渦輪22b，與渦輪22b —體地連結(jié)的壓縮機22a由向渦輪22b輸入的廢氣的排氣能量驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。在吸氣通路14中的比壓縮機22a靠下游側(cè)的部位設(shè)有吸氣節(jié)流閥24。
[0034]渦輪增壓器22的渦輪22b配置在排氣通路16的中途。在比渦輪22b靠下游側(cè)的排氣通路16上，為了對廢氣進(jìn)行凈化，從廢氣的上游側(cè)依次串聯(lián)設(shè)置有柴油用氧化催化劑(DOC) 26及柴油微粒過濾器(DPF) 28。D0C26在氧(O2)存在的條件下，具有進(jìn)行烴(HC)、一氧化碳(CO)的氧化除去，并且使投入的廢氣中含有的一氧化氮(NO)的一部分氧化而轉(zhuǎn)換成二氧化氮(NO2)的功能。DPF28具有對廢氣中含有的由煙灰等構(gòu)成的粒子狀物質(zhì)(PM)進(jìn)行捕集的功能。由DPF28捕集的PM(尤其是煙灰)通過后述的再生處理的執(zhí)行而被氧化除去。
[0035]另外，在D0C26的上游側(cè)的排氣通路16上安裝有用于檢測向D0C26流入的廢氣的溫度(D0C入口氣體溫度)的溫度傳感器30，在DPF28的上游側(cè)的排氣通路16上安裝有用于檢測向DPF28流入的廢氣的溫度(DPF入口氣體溫度)的溫度傳感器32。[0036]另外，圖1所示的系統(tǒng)具備高壓廢氣回流通路(HPL:High Pressure Loop) 340HPL34構(gòu)成為將渦輪22b的上游側(cè)的排氣通路16與位于壓縮機22a的下游側(cè)的吸氣通路14連通。在該HPL34的中途配置有用于調(diào)整通過HPL34向吸氣通路14回流的再循環(huán)廢氣(EGR (Exhaust GasRecirculation)氣體)的量的 HPL-EGR 閥 36。
[0037]而且，圖1所示的系統(tǒng)具備低壓廢氣回流通路(LPL:Low Pressure Loop) 38 ?LPL38構(gòu)成為將比渦輪22b靠下游側(cè)且比DPF28靠下游側(cè)的排氣通路16與比壓縮機22a靠上游側(cè)的吸氣通路14連通。在該LPL38的中途，從EGR氣體的流動的上游側(cè)依次設(shè)有用于對流過LPL38的EGR氣體進(jìn)行冷卻的EGR冷卻器40、及用于調(diào)整通過LPL38向吸氣通路14回流的EGR氣體量的LPL-EGR閥42。EGR冷卻器40是利用對內(nèi)燃機10主體進(jìn)行冷卻的發(fā)動機冷卻水的水冷式的冷卻器。在EGR冷卻器40中由EGR氣體加熱后的發(fā)動機冷卻水向搭載內(nèi)燃機10的車輛的加熱器(未圖示)供給。
[0038]在曲軸44的附近配置有用于檢測曲柄角度或發(fā)動機轉(zhuǎn)速的曲柄角傳感器46。而且，在內(nèi)燃機 10上安裝有用于檢測發(fā)動機冷卻水的溫度的水溫傳感器48。
[0039]而且,本實施方式的系統(tǒng)具備EQJ (Electronic Control Unit:電子控制單元)50。而且，E⑶50電連接有上述的空氣流量計20、溫度傳感器30、32、曲柄角傳感器46、水溫傳感器48等用于檢測內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的各種傳感器。而且，在E⑶50上電連接有用于檢測搭載有內(nèi)燃機10的車輛(未圖示)的速度的車速傳感器52、用于檢測與內(nèi)燃機10組合的變速器(未圖示)的檔位的檔位傳感器54、用于檢測上述車輛的油門踏板的踏入量(油門開度)的油門開度傳感器56、及用于檢測外部氣體溫度的外部氣體溫度傳感器58。而且，在ECU50上電連接有上述的燃料噴射閥12、吸氣節(jié)流閥24、HPL-EGR閥36及LPL-EGR閥42等用于控制內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)的各種促動器。ECU50基于各傳感器的輸出，按照規(guī)定的程序使各促動器動作，由此控制內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0040]在上述的通過對由DPF28捕集的PM (煙灰)進(jìn)行氧化除去而使DPF28再生的方式中，存在利用O2而強制地實施的手法(以下，稱為“02再生”)和利用NO2的手法(以下，稱為“勵2再生”)。
[0041]更具體而言，O2再生是指如下情況:在運轉(zhuǎn)期間向DPF28的煙灰(PM)堆積量達(dá)到規(guī)定的閾值時，在主噴射之后實施后噴射等來提高排氣溫度，由此將DPF28的溫度(床溫)強制性地提高為規(guī)定的再生目標(biāo)溫度(例如，600°C)以上，從而利用如下的氧化反應(yīng)(_2 — CO2)及/或(2C+02 — 2C0))將煙灰(PM)氧化除去。而且，從內(nèi)燃機10排出的廢氣中含有的NO在通過D0C26時發(fā)生氧化而生成N02。NO2再生是指如下情況:以使從缸內(nèi)排出的NOx (NO)增加的方式調(diào)整發(fā)動機控制參數(shù)(燃料噴射參數(shù)(燃料噴射時期或先導(dǎo)噴射量等)或EGR氣體量等)，由此使向DPF28供給的NO2量增加，且雖然與O2再生時相比相對低，但是將DPF28的溫度(床溫)提高為規(guī)定的溫度(300°~400°C程度)以上，從而利用如下的煙灰的氧化反應(yīng)((2C+2N02 — C02+2N0)及/或(C+N02 — C0+N0))將煙灰(PM)氧化除去。
[0042]為了在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)期間高效率地進(jìn)行NO2再生，如上述那樣，與通常燃燒時相比，需要增加向DPF28供給的NO2量，并且雖然比O2再生時低但提高DPF28的溫度。然而，NO2再生與O2再生相比，為了 DPF28的再生而需要長時間。因此，對于執(zhí)行NO2再生時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)未作出充分的考慮而主動地執(zhí)行NO2再生時，可考慮長時間地執(zhí)行NO2再生的情況。其結(jié)果是，由NOx的排出增加引起的排氣排放性能的惡化、由DPF28的溫度上升用的追加的燃料噴射的實施等引起的燃油經(jīng)濟性惡化成為問題。
[0043]另外，根據(jù)近年來的廢氣限制的強化，預(yù)想到今后在比以往更大的運轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)要求排氣排放的減少的情況。這樣的話，在比以往更大的運轉(zhuǎn)區(qū)域中，進(jìn)行利用了 HPL或LPL的EGR控制的擴大等，由此需要實現(xiàn)NOx的排出減少。其結(jié)果是，預(yù)想到例如在高速行駛時，在以往的話未作特別的考慮而能夠期待實施NO2再生的狀況下，未估計到被動的NO2再生的實施。并且，當(dāng)這樣的事態(tài)實際發(fā)生時，強制的O2再生的執(zhí)行頻度增加，燃油經(jīng)濟性惡化或油稀釋等成為問題。
[0044]因此，在本實施方式中，參照圖3使用后述的NO2再生速度模型，在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)期間，判定NO2再生的速度(以下，稱為“N02再生速度”)比規(guī)定的閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否成立。而且，在這樣的運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立時，只要不是以下那樣的NO2再生禁止對象的規(guī)定的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的情況下，執(zhí)行相對于同一運轉(zhuǎn)區(qū)域的使用下的通常燃燒時促進(jìn)NO2再生用的(更具體而言，向DPF28供給的NO2量增加且DPF28的床溫升高用的)NO2再生模式。
[0045]上述的NO2再生禁止對象的規(guī)定的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的一例是外部氣體溫度及/或發(fā)動機冷卻水溫度為規(guī)定值以下的低溫時。而且，該發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的另一例是使內(nèi)燃機10的轉(zhuǎn)矩恒定的轉(zhuǎn)矩控制的執(zhí)行時(例如，空轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)時、以使車速為恒定的方式將內(nèi)燃機10的轉(zhuǎn)矩控制成恒定的巡航控制時)。而且，作為該發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的另一例，可列舉市區(qū)行駛時。即，在本實施方式中，在上述的運轉(zhuǎn)條件成立時，即使為在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)期間NO2再生速度比上述閾值高時且能進(jìn)行高效的NO2再生的實施的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也禁止用于促進(jìn)NO2再生的NO2再生模式的執(zhí)行。
[0046]圖2是表示為了實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式I的與NO2再生相關(guān)的控制而E⑶50執(zhí)行的控制例程的流程圖。需要說明的是，本例程每規(guī)定的控制周期反復(fù)執(zhí)行。
[0047]在圖2所示的例程中，首先，判定NO2再生速度是否比規(guī)定的閾值高(步驟100)。本步驟100中的閾值預(yù)先設(shè)定作為在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)期間，用于判斷估計到高效率(以短期間)進(jìn)行NO2再生的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否成立(到來)的值。
[0048]圖3是表示NO2再生速度模型的概要的框圖。
[0049]圖3所示的NO2再生速度模型是基于DPF28的床溫、向DPF28的煙灰堆積量、及向DPF28流入的NO2量，來計算NO2再生速度(由NO2再生效果產(chǎn)生的DPF28的再生速度(煙灰(PM)的氧化速度))的模型。以下，詳細(xì)敘述NO2再生速度模型的各構(gòu)成要素。
[0050]DPF床溫越高，NO2再生速度越高。因此，在NO2再生速度模型中，如圖3所示，使用以DPF床溫越高而越大的方式確定DPF床溫系數(shù)的一維映射，基于當(dāng)前的DPF床溫而算出NO2再生速度的DPF床溫系數(shù)。需要說明的是，DPF床溫自身例如可基于由溫度傳感器32檢測的DPF入口氣體溫度，或基于內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(發(fā)動機轉(zhuǎn)速及發(fā)動機負(fù)荷(燃料噴射量))而算出。
[0051]另外，向DPF28的煙灰堆積量越多，NO2再生速度越高。因此，在NO2再生速度模型中，如圖3所示，使用以煙灰堆積量越多而越大的方式確定煙灰堆積量系數(shù)的一維映射，基于當(dāng)前的煙灰堆積量，算出NO2再生速度的煙灰堆積量系數(shù)。需要說明的是，煙灰堆積量自身例如可基于內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)履歷(發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、空燃比等)、DPF前后的壓力之差(DPF差壓)而推定。[0052]另外，在NO2再生速度模型中，如圖3所示，基于由在D0C26內(nèi)的氧化而產(chǎn)生的從NO向NO2的反應(yīng)率(轉(zhuǎn)化率)與從缸內(nèi)排出的廢氣中的NOx推定量之積，來算出DPF28流入NO2量。從NO向NO2的上述反應(yīng)率在廢氣流量越多，而且，DOC床溫越高時越升高。因此，使用以廢氣流量越多而越高，而且，DOC床溫越高而越高的方式確定上述反應(yīng)率的二維映射，基于當(dāng)前的廢氣流量及DOC床溫來算出該反應(yīng)率。而且，從缸內(nèi)排出的廢氣中的NOx推定量以利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE與燃料噴射量Q的關(guān)系來確定該NOx推定量的二維映射的值為基礎(chǔ)，作為對于該值分別乘以規(guī)定的環(huán)境校正系數(shù)(基于發(fā)動機水溫、外部氣體溫度及大氣壓的校正系數(shù))及規(guī)定的EGR率校正系數(shù)而得到的值算出。需要說明的是，上述廢氣流量自身可以基于通過空氣流量計20檢測的吸入空氣量等而取得，DOC床溫自身例如可以基于通過溫度傳感器30檢測的DOC入口氣體溫度而算出。
[0053]并且，在圖3所示的勵2再生速度模型中，作為如上述那樣算出的DPF床溫系數(shù)、煙灰堆積量系數(shù)及DPF流入NO2量的積，算出NO2再生速度。S卩，NO2再生速度作為上述的參數(shù)即DPF床溫系數(shù)、煙灰堆積量系數(shù)及DPF流入NO2量分別越大而越高的值算出。再換言之，NO2再生速度比閾值高的狀態(tài)可以說是DPF床溫比規(guī)定的閾值高，煙灰堆積量比規(guī)定的閾值高，且DPF流入NO2量比規(guī)定的閾值高的狀態(tài)。并且，作為NO2再生速度比閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的具體例子，是內(nèi)燃機10為高負(fù)荷狀態(tài)的車輛行駛時，即，車輛的高速行駛時，爬坡行駛時或加速時等。
[0054]在圖2所示的例程中，在上述步驟100中判定為通過NO2再生速度模型推定的NO2再生速度比上述閾值高的情況下，即，在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)期間能夠判斷出高效率地進(jìn)行NO2再生的運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立(到來)的情況下，接著，判定相對于NO2再生模式的執(zhí)行的背離少的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件是否成立(步驟102)。具體而言，在本步驟102中，判斷當(dāng)前的運轉(zhuǎn)條件是否不符合已述的NO2再生禁止對象的規(guī)定的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件。即，在本步驟102中，基于外部氣體溫度或發(fā)動機水溫來判斷是否不符合NO2再生禁止對象的低溫時，是否不符合轉(zhuǎn)矩控制的執(zhí)行時(空轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)時或巡航控制時)，及基于車速(或廢氣溫度的舉動等)來判斷是否不符合市區(qū)行駛時。但是，本步驟102中的判定不僅是如此例示的判斷，而且在本步驟102中，可以基于DOC入口氣體溫度、DPF入口氣體溫度、車速、燃料噴射量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及變速器的齒輪級等各參數(shù)的組合，廣泛地執(zhí)行適合于NO2再生模式的實施的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否成立的判定。
[0055]在接著上述步驟100的判定成立之后而上述步驟102的判定成立時，執(zhí)行NO2再生模式(步驟104)。NO2再生模式如已述那樣，是相對于同一運轉(zhuǎn)區(qū)域的使用下的通常燃燒時促進(jìn)NO2再生(提高NO2再生速度)用的運轉(zhuǎn)模式(更具體而言，使向DPF28供給的NO2量增加，且DPF28的床溫升高用的運轉(zhuǎn)模式)。
[0056]NO2再生模式例如可如下那樣通過相對于通常燃燒時對發(fā)動機控制參數(shù)進(jìn)行變更而實現(xiàn)。即，在向NO2再生模式轉(zhuǎn)移時，例如，將規(guī)定的發(fā)動機控制參數(shù)(EGR氣體量、燃料噴射參數(shù))的控制映射從通常燃燒模式時使用的控制映射進(jìn)行切換。具體而言，通過這樣的控制映射的切換，為了使從缸內(nèi)排出的NOx量增加，而使基于LPL-EGR及/或HPL-EGR的EGR氣體量減少(作為一例，將基于LPL-EGR及HPL-EGR的EGR氣體的導(dǎo)入隔斷)。而且，為了使DPF28的床溫成為NO2再生時所需的規(guī)定值(300?400°C )以上且從缸內(nèi)排出的NOx量也增加，通過控制映射的切換，以使進(jìn)行燃燒的曲柄角度位置比通常燃燒時向滯后角側(cè)移動的方式進(jìn)行燃料噴射參數(shù)的最佳化。具體而言，例如，為了使燃料噴射時期相對于通常燃燒時的值滯后，且抑制伴隨于此的燃燒惡化而使先導(dǎo)噴射量增加?；蛘邽榱颂岣吲艢鉁囟?，通過控制映射的切換來執(zhí)行后噴射。
[0057]而且，在NO2再生模式中，為了較高地維持NO2再生速度，可以對于DPF床溫、DOC床溫及NOx排出量中的至少I個執(zhí)行反饋控制。這樣的反饋控制例如可通過基于變更后噴射的量和噴射時期進(jìn)行的排氣溫度的調(diào)整(進(jìn)而為NOx排出量的調(diào)整)來進(jìn)行。而且，在內(nèi)燃機的ECU內(nèi)構(gòu)筑有燃燒模型，若為通過該燃燒模型基礎(chǔ)能夠控制內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)的情況，則可以使用如下的手法。即，在極力抑制了燃油經(jīng)濟性惡化的狀態(tài)下能得到高的NO2再生速度這樣的觀點上，可以使用上述燃燒模型來決定能得到最佳的排氣溫度的發(fā)動機控制參數(shù)(EGR氣體量或燃料噴射參數(shù)等)的組合。或者，在沒有這樣的精煉的燃燒模型的情況下，在內(nèi)燃機的各運轉(zhuǎn)區(qū)域中，可以將與發(fā)動機控制參數(shù)的變化相對的燃油經(jīng)濟性、NOx排出量及排氣溫度的各自的變化量的關(guān)系(相對于燃油經(jīng)濟性等的發(fā)動機控制參數(shù)的靈敏度系數(shù))按各發(fā)動機控制參數(shù)形成映射或曲線而預(yù)先具備。并且，可以基于這樣的映射等關(guān)系，以在極力抑制了燃油經(jīng)濟性惡化的狀態(tài)下得到高的NO2再生速度的方式?jīng)Q定NO2再生模式時的各發(fā)動機控制參數(shù)的控制值。
[0058]另一方面，在圖2所示的例程中，在上述步驟100或102的判定不成立的情況下，不執(zhí)行(禁止)NO2再生模式，而且，在NO2再生模式的執(zhí)行期間上述步驟100或102的判定不成立的情況下，中止NO2再生模式(步驟106)。
[0059]根據(jù)以上說明的圖2所示的例程，限于在NO2再生速度比上述閾值高且相對于NO2再生模式的執(zhí)行的背離少的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件成立的情況下，執(zhí)行用于促進(jìn)NO2再生的NO2再生模式。如此，根據(jù)上述例程，在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)期間，始終判斷能進(jìn)行高效率的NO2再生的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否到來。并且，限于在可知處于能夠立即期待充分的NO2再生效果的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，且不是造成其他的壞影響的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的情況下，許可向NO2再生模式的轉(zhuǎn)移，由此，以盡量促進(jìn)NO2再生的方式變更發(fā)動機控制參數(shù)。如此，根據(jù)本實施方式的手法，僅在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)期間檢測到的NO2再生的效率良好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(在短期間能進(jìn)行NO2再生的運轉(zhuǎn)狀態(tài))下，執(zhí)行NO2再生模式，因此能夠防止NO2再生模式的執(zhí)行期間過長的情況。因此，能夠盡量抑制NOx的排出量的增加、燃油經(jīng)濟性惡化，并且能夠確保在運轉(zhuǎn)期間高效率地進(jìn)行NO2再生的機會。
[0060]圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式I的NO2再生控制產(chǎn)生的效果的圖。需要說明的是，在圖4中，標(biāo)注“以往控制”而由虛線表示的波形表示未適用本實施方式的控制的情況。
[0061]今后，為了實現(xiàn)向從廢氣限制的法定模式區(qū)域(例如，歐洲的NEDC模式區(qū)域)脫離的車輛行駛狀態(tài)(非周期狀態(tài))廢氣限制的對應(yīng)，預(yù)想到以NOx排出量減少目的進(jìn)行EGR控制的運轉(zhuǎn)區(qū)域擴大至更高負(fù)荷側(cè)的區(qū)域的情況。其結(jié)果是，以往因排氣溫度比較高而估計到NO2再生效果的高速行駛時等，因從缸內(nèi)排出的NOx減少而無法充分得到NO2再生效果。并且，不僅如此，由于在高負(fù)荷運轉(zhuǎn)時通過進(jìn)行EGR氣體的導(dǎo)入而容易排出煙，因此如圖4中的虛線所示，在高速行駛時，反而向DPF28的煙灰的堆積容易進(jìn)行。
[0062]相對于此，在本實施方式中，在內(nèi)燃機10的高負(fù)荷運轉(zhuǎn)時那樣的NO2再生速度高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，以成為背離的運轉(zhuǎn)條件不成立的情況為條件，在使NOx排出及燃油經(jīng)濟性盡量不惡化的范圍內(nèi)，為了促進(jìn)NO2再生效果而變更發(fā)動機控制參數(shù)。由此，如圖4中的實線所示，在本來能夠期待高的NO2再生速度的高速行駛時(內(nèi)燃機10的高負(fù)荷運轉(zhuǎn)時)，能夠有效地引出NO2再生效果。其結(jié)果是，在高速行駛時通過NO2再生而減少煙灰堆積量，由此能夠使煙灰堆積量增加的時機延遲至強制性的O2再生開始的再生開始煙灰閾值。如此，根據(jù)本實施方式的控制，在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)期間找到能夠高效率地執(zhí)行NO2再生的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，能夠確保高效的NO2再生機會。因此，能夠使強制性的O2再生引起的DPF28的再生間隔延長。其結(jié)果是，能夠減輕與強制性的O2再生的執(zhí)行相伴的燃油經(jīng)濟性惡化或油稀釋的風(fēng)險。
[0063]另外，根據(jù)上述例程，即使在通過O2再生速度模型推定的NO2再生速度比上述閾值高的情況下，在上述的NO2再生禁止對象的規(guī)定的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件成立時，也禁止向NO2再生模式的轉(zhuǎn)移。通過這樣的控制，在低溫時禁止向NO2再生模式的轉(zhuǎn)移，由此能得到如下的效果。即，若在低溫時向NO2再生模式轉(zhuǎn)移而減少EGR氣體量或者將EGR的導(dǎo)入隔斷，則發(fā)動機冷卻水通過EGR冷卻器40時不易得到熱量。其結(jié)果是，存在車輛的加熱性能不足的擔(dān)心。而且，若在低溫時向NO2再生模式轉(zhuǎn)移而進(jìn)行燃料噴射時期的滯后角化，則在低溫下存在燃燒的惡化的擔(dān)心。相對于此，在這樣的低溫時，即使估計到有效的NO2再生的運轉(zhuǎn)狀態(tài)到來也禁止向NO2再生模式的轉(zhuǎn)移，由此能夠防止加熱器性能的不足或燃燒惡化。
[0064]另外，在空轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)時或巡航控制時那樣的使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩恒定的轉(zhuǎn)矩控制的執(zhí)行時，禁止向NO2再生模式的轉(zhuǎn)移，由此能夠避免因NO2再生的促進(jìn)化用的發(fā)動機控制參數(shù)的變更而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩沖擊的情況。而且，在市區(qū)行駛時禁止向NO2再生模式的轉(zhuǎn)移，由此能夠防止在進(jìn)行市區(qū)行駛時為了 NO2再生促進(jìn)而NOx的排出量增加的情況。而且，根據(jù)本實施方式的控制，在上述那樣的NO2再生的禁止條件成立時，與NO2再生機會的確保相比，禁止條件的履行優(yōu)先。即，本實施方式的控制產(chǎn)生的NO2再生機會的確保只在沒有造成其他壞影響的擔(dān)心的狀況下能被許可。
[0065]另外，根據(jù)上述例程，在NO2再生模式開始之后而NO2再生速度下降為上述閾值以下，或者NO2再生模式的禁止對象的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件成立時，不是使NO2再生模式持續(xù)至煙灰堆積量減少到某一目標(biāo)值為止，而是立即中止NO2再生模式的執(zhí)行。根據(jù)這樣的控制，更可靠地確保限于高效率的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的NO2再生的實施、或限于沒有造成其他壞影響的擔(dān)心的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件下的NO2再生的實施。因此，能夠更可靠地防止效率差的狀況下的NO2再生的繼續(xù)引起的NOx的排出量的增加或燃油經(jīng)濟性惡化。而且，能夠更可靠地防止在上述的禁止對象的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件下因NO2再生的繼續(xù)而加熱器性能的不足等的壞影響發(fā)生的情況。
[0066]需要說明的是，在上述的實施方式I中，DPF28相當(dāng)于本發(fā)明中的“微粒過濾器”，D0C26相當(dāng)于本發(fā)明中的“N02生成單元”。而且，E⑶50通過利用圖3所示的NO2再生速度模型算出NO2再生速度而實現(xiàn)本發(fā)明中的“N02再生速度推定單元”，通過執(zhí)行上述步驟100的判定而實現(xiàn)本發(fā)明中的“運轉(zhuǎn)狀態(tài)判定單元”，通過執(zhí)行上述步驟104的處理而實現(xiàn)本發(fā)明中的“控制參數(shù)變更單元”。
[0067]另外，在上述的實施方式I中，E⑶50通過在上述步驟102的判定不成立時執(zhí)行上述步驟106的處理而實現(xiàn)本發(fā)明中的“第一控制參數(shù)變更禁止單元”。
[0068]另外，在上述的實施方式I中，E⑶50通過在上述步驟102的判定不成立時執(zhí)行上述步驟106的處理而實現(xiàn)本發(fā)明中的“第二控制參數(shù)變更禁止單元”。
[0069]另外，在上述的實施方式I中，E⑶50通過在上述步驟102的判定不成立時執(zhí)行上述步驟106的處理而實現(xiàn)本發(fā)明中的“第三控制參數(shù)變更禁止單元”。
[0070]另外，在上述的實施方式I中，E⑶50通過在上述步驟100或102的判定不成立時執(zhí)行上述步驟106的處理而實現(xiàn)本發(fā)明中的“參數(shù)變更中止單元”。
[0071]標(biāo)號說明
[0072]10內(nèi)燃機
[0073]12燃料噴射閥
[0074]14吸氣通路
[0075]16排氣通路
[0076]20空氣流量計
[0077]22渦輪增壓器
[0078]26柴油用氧化催化劑(DOC)
[0079]28柴油微粒過濾器(DPF)
[0080]30、32溫度傳感器
[0081]34高壓廢氣回流通路(HPL)
[0082]36HPL-EGR 閥
[0083]38低壓廢氣回流通路(LPL)
[0084]40 EGR 冷卻器
[0085]42 LPL-EGR 閥
[0086]44 曲軸
[0087]46曲柄角傳感器
[0088]48水溫傳感器
[0089]50 ECU (Electronic Control Unit:電子控制單兀)
[0090]52車速傳感器
[0091]54檔位傳感器
[0092]56油門開度傳感器
[0093]58外部氣體溫度傳感器
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，具備: 微粒過濾器，配置于內(nèi)燃機的排氣通路，捕集粒子狀物質(zhì)； NO2生成單元，在向所述微粒過濾器導(dǎo)入的廢氣中生成NO2 ； NO2再生速度推定單元，在所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)期間，推定利用了 NO2的所述微粒過濾器的再生的速度(以下，稱為‘102再生速度”)； 運轉(zhuǎn)狀態(tài)判定單元，在所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)期間，判定所述NO2再生速度比規(guī)定的閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否成立；以及 控制參數(shù)變更單元，在通過所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)判定單元判定為所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立的情況下，以使向所述微粒過濾器供給的NO2量及所述微粒過濾器的溫度中的至少一方增大的方式變更發(fā)動機控制參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 還具備第一控制參數(shù)變更禁止單元，在外部氣體溫度為規(guī)定值以下的情況下及/或發(fā)動機冷卻水溫度為規(guī)定值以下的情況下，即使為所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立時，該第一控制參數(shù)變更禁止單元也禁止所述控制參數(shù)變更單元對所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 還具備第二控制參數(shù)變更禁止單元，在以使所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩為恒定的方式執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制的情況下，即使為所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立時，該第二控制參數(shù)變更禁止單元也禁止所述控制參數(shù)變更單元對所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 還具備第三控制參數(shù)變更禁止單元，在搭載所述內(nèi)燃機的車輛進(jìn)行市區(qū)行駛的情況下，即使為所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立時，該第三控制參數(shù)變更禁止單元也禁止所述控制參數(shù)變更單元對所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 還具備參數(shù)變更中止單元，在由所述控制參數(shù)變更單元執(zhí)行所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更的期間中，所述NO2再生速度比所述閾值高的所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)不再成立的情況下，該參數(shù)變更中止單元中止所述控制參數(shù)變更單元對所述發(fā)動機控制參數(shù)的變更。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 在所述微粒過濾器的溫度比規(guī)定的閾值高，粒子狀物質(zhì)向所述微粒過濾器的堆積量比規(guī)定的閾值高，且向所述微粒過濾器流入的NO2量比規(guī)定的閾值高的情況下，所述運轉(zhuǎn)狀態(tài)判定單元判定為所述NO2再生速度比所述閾值高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)成立。
【文檔編號】F01N3/02GK103987929SQ201180075077
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月25日
【發(fā)明者】白井輝 申請人:豐田自動車株式會社