內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于提供一種在具備向氣缸內(nèi)噴射燃料的第一燃料噴射閥和向進(jìn)氣通路噴射燃料的第二燃料噴射閥的火花點火式的內(nèi)燃機(jī)中，適合于在該內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上配置微粒過濾器的情況的燃料噴射技術(shù)。為了解決該課題，本發(fā)明的火花點火式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)在微粒過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)的量為閾值以上時，減少第一燃料噴射閥的燃料噴射量相對于第二燃料噴射閥的燃料噴射量的比率即缸內(nèi)噴射比率，從而減少從內(nèi)燃機(jī)排出的粒子狀物質(zhì)的量。
【專利說明】內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種火花點火式的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射技術(shù)，該內(nèi)燃機(jī)具備:向氣缸內(nèi)噴射燃料的第一燃料噴射閥；向進(jìn)氣通路噴射燃料的第二燃料噴射閥；以及配置在排氣通路上的微粒過濾器。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有在具備向氣缸內(nèi)噴射燃料的第一燃料噴射閥和向進(jìn)氣通路噴射燃料的第二燃料噴射閥的內(nèi)燃機(jī)中，伴隨于向預(yù)先確定的高轉(zhuǎn)速區(qū)域轉(zhuǎn)移，使第一燃料噴射閥的噴射比率增大的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]另外，也已知有在具備EGR (Exhaust Gas Recirculation:排氣再循環(huán))系統(tǒng)的壓縮點火式的內(nèi)燃機(jī)中，執(zhí)行用于消除配置在排氣通路上的NOX催化劑的硫中毒(SOx中毒)的處理時，以從內(nèi)燃機(jī)排出的煤量減少的方式調(diào)整EGR氣體量的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-138252號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-278356號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]本發(fā)明的目的在于，提供一種在具備向氣缸內(nèi)噴射燃料的第一燃料噴射閥和向進(jìn)氣通路噴射燃料的第二燃料噴射閥的火花點火式的內(nèi)燃機(jī)中，適合于在該內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上配置微粒過濾器的情況的燃料噴射技術(shù)。
[0010]用于解決課題的手段
[0011]本發(fā)明為了解決所述的課題，在具備向氣缸內(nèi)噴射燃料的第一燃料噴射閥、向進(jìn)氣通路噴射燃料的第二燃料噴射閥、及配置于排氣通路的微粒過濾器的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)中，所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)在微粒過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)(PM)的量為閾值以上時，以使從內(nèi)燃機(jī)排出的粒子狀物質(zhì)減少的方式調(diào)整第一燃料噴射閥與第二燃料噴射閥的噴射比率。
[0012]詳細(xì)而言，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)具備:
[0013]第一燃料噴射閥，向氣缸內(nèi)噴射燃料；
[0014]第二燃料噴射閥，向進(jìn)氣通路噴射燃料；
[0015]微粒過濾器，配置于排氣通路，對排氣中含有的粒子狀物質(zhì)進(jìn)行捕集；以及
[0016]控制單元，在所述微粒過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)的量為閾值以上時，與小于閾值時相比，減少從第一燃料噴射閥噴射的燃料量相對于所述第一燃料噴射閥及所述第二燃料噴射閥的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷始锤變?nèi)噴射比率。[0017]需要說明的是，在此所謂“閾值”例如相當(dāng)于判斷為需要從微粒過濾器除去粒子狀物質(zhì)(PM)用的處理(過濾器再生處理)的捕集量、或從該捕集量減去余量所得到的量。
[0018]在微粒過濾器的PM捕集量多時，與少時相比，由該微粒過濾器產(chǎn)生的排氣的壓力損失變大。其結(jié)果是，在微粒過濾器的PM捕集量多時，與少時相比，作用于內(nèi)燃機(jī)的背壓變大。在背壓過度變大時，存在內(nèi)燃機(jī)的輸出下降或燃料消耗量增加的可能性。因此，在背壓的大小成為會導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的輸出下降或燃料消耗量的增加的大小之前，需要從微粒過濾器將PM除去。
[0019]作為從微粒過濾器除去PM的方法，可考慮在PM捕集量達(dá)到預(yù)先確定的量(閾值)時，使微粒過濾器曝露在氧過剩且高溫的氣氛下，由此使PM氧化的方法。另外，在火花點火式的內(nèi)燃機(jī)中，為了制造出氧過剩且高溫的氣氛，需要使內(nèi)燃機(jī)以稀空燃比運轉(zhuǎn)或進(jìn)行燃油切斷運轉(zhuǎn)，且需要提高排氣的溫度。然而，根據(jù)運轉(zhuǎn)者的運轉(zhuǎn)操作的不同而存在不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)的情況。這樣的情況下，微粒過濾器的PM捕集量變得過多，可能會導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的輸出下降或燃料消耗量的增加等不良情況。
[0020]相對于此，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，在微粒過濾器的PM捕集量為閾值以上時，與小于閾值時相比，減少缸內(nèi)噴射比率。在此，在缸內(nèi)噴射比率高時，與低時相t匕，從內(nèi)燃機(jī)排出的PM的量存在變多的傾向。因此，在微粒過濾器的PM捕集量為閾值以上時若減少缸內(nèi)噴射比率，則從內(nèi)燃機(jī)排出的PM的量減少。其結(jié)果是，能夠?qū)⒚繂挝粫r間由微粒過濾器捕集的PM的量，換言之，每單位時間的PM捕集量的增加量(增加速度)抑制得較少。
[0021]因此，即便在PM捕集量達(dá)到閾值之后不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)，也能夠抑制PM捕集量的過度增加。其結(jié)果是，能夠抑制背壓的過度增加，并且能夠盡量避免內(nèi)燃機(jī)的輸出下降或燃料消耗量的增加。
[0022]需要說明的是，在具備第一燃料噴射閥和第二燃料噴射閥的內(nèi)燃機(jī)中，根據(jù)該內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的不同而有僅從第一燃料噴射閥噴射燃料的情況。這樣的情況下當(dāng)PM捕集量成為閾值以上時，控制單元只要減少第一燃料噴射閥的燃料噴射量，并且從第二燃料噴射閥噴射該減少的量即可。
[0023]在本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)中，可以的是，在微粒過濾器的PM捕集量達(dá)到比所述閾值大的上限值時，控制單元使缸內(nèi)噴射比率為零。即，控制單元可以在PM捕集量為上限值以上時，使第一燃料噴射閥停止，并且僅從第二燃料噴射閥噴射燃料。
[0024]在此所謂“上限值”相當(dāng)于從考慮了在實施過濾器再生處理時微粒過濾器過升溫的PM捕集量(以下，稱為“0T極限量”)減去余量所得到的量。
[0025]在微粒過濾器的PM捕集量達(dá)到閾值之后，由于缸內(nèi)噴射比率的減少而每單位時間由微粒過濾器捕集的PM量減少。但是，在PM捕集量達(dá)到閾值之后若不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)長時間繼續(xù)，則有PM捕集量成為所述OT極限量以上的可能性。
[0026]相對于此，在微粒過濾器的PM捕集量達(dá)到上限值時，若使缸內(nèi)噴射比率為零，則從內(nèi)燃機(jī)排出的PM的量進(jìn)一步減少。其結(jié)果是，微粒過濾器的PM捕集量變得不易到達(dá)OT極限量。由此，在微粒過濾器的PM捕集量達(dá)到OT極限量之前執(zhí)行過濾器再生處理的可能性升高。
[0027]接著，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)可以還具備:爆震檢測單元，檢測內(nèi)燃機(jī)的爆震；延遲單元，在爆震檢測單元檢測到爆震時，使點火定時為延遲。這種情況下，控制單元可以在延遲單元使點火定時延遲的延遲角量超過規(guī)定量時，使缸內(nèi)噴射比率大于零。
[0028]當(dāng)微粒過濾器的PM捕集量成為上限值以上時，殘留于氣缸內(nèi)的已燃?xì)怏w的量存在變多的可能性。當(dāng)殘留于氣缸內(nèi)的已燃?xì)怏w的量變多時，氣缸內(nèi)的溫度(以下，稱為“缸內(nèi)溫度”)升高。而且，當(dāng)缸內(nèi)噴射比率為零時，無法預(yù)料由從第一燃料噴射閥噴射的燃料的氣化潛熱產(chǎn)生的缸內(nèi)溫度的下降。因此，在PM捕集量為上限值以上時若使缸內(nèi)噴射比率為零，則存在發(fā)生爆震的可能性。
[0029]在火花點火式的內(nèi)燃機(jī)中，在爆震檢測單元檢測到爆震時，通過使點火定時延遲而抑制爆震。然而，在PM捕集量為上限值以上且使缸內(nèi)噴射比率為零時，爆震變得容易發(fā)生，因此存在點火定時的延遲角量變得過多的可能性。當(dāng)點火定時的延遲角量變得過多時，存在導(dǎo)致不點火或燃燒穩(wěn)定性的下降的可能性。
[0030]相對于此,在點火定時的延遲角量超過規(guī)定量(例如，從有可能導(dǎo)致不點火或燃燒穩(wěn)定性下降的延遲角量減去余量所得到的量)時，若缸內(nèi)噴射比率大于零，則由于從第一燃料噴射閥噴射的燃料的氣化潛熱而缸內(nèi)溫度下降，因此能夠抑制爆震的發(fā)生。需要說明的是，使缸內(nèi)噴射比率大于零的方法可以使用使缸內(nèi)噴射比率增加至通常時(PM捕集量小于閾值時)的比率的方法、使缸內(nèi)噴射比率增加至能避免爆震的最少量(以下，稱為“爆震避免噴射量”)的燃料從第一燃料噴射閥噴射時的比率的方法等。
[0031]另外，在內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)處于僅從第二燃料噴射閥噴射燃料的區(qū)域時，控制單元只要使爆震避免噴射量的燃料從第一燃料噴射閥噴射，并且從第二燃料噴射閥的燃料噴射量減少爆震避免噴射量即可。
[0032]在以上敘述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)中，由控制單元進(jìn)行的缸內(nèi)噴射比率的減少處理(也包括使缸內(nèi)噴射比率為零的處理)可以執(zhí)行至過濾器再生處理被執(zhí)行為止、優(yōu)選執(zhí)行至微粒過濾器的PM捕集量低于比所述閾值小的判定值為止。換言之，控制單元可以在微粒過濾器的PM捕集量低于比所述閾值小的判定值時，結(jié)束缸內(nèi)噴射比率的減少處理。
[0033]另外，微粒過濾器的PM捕集量與比微粒過濾器靠上游處的排氣壓力和比微粒過濾器靠下游處的排氣壓力之差(以下，稱為“前后差壓”)、比微粒過濾器靠上游處的排氣壓力(以下，稱為“上游側(cè)排氣壓力”)、或者從微粒過濾器流出的PM的量(以下，稱為“PM流出量”)等相關(guān)。
[0034]因此，控制單元可以使用前后差壓、上游側(cè)排氣壓力、PM流出量中的任一個作為表示PM捕集量的參數(shù)。即，控制單元可以使用前后差壓、上游側(cè)排氣壓力、或PM流出量的任一個作為與所述閾值、所述上限值、或所述判定值進(jìn)行比較的參數(shù)。而且，控制單元可以使用基于內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而運算(例如，以燃料噴射量或吸入空氣量等的累計值為參數(shù)而運算)的PM捕集量(推定值)作為表示PM捕集量的參數(shù)。
[0035]發(fā)明效果
[0036]根據(jù)本發(fā)明，在具備向氣缸內(nèi)噴射燃料的第一燃料噴射閥、向進(jìn)氣通路噴射燃料的第二燃料噴射閥、及配置于排氣通路的微粒過濾器的火花點火式的內(nèi)燃機(jī)中，能夠通過適合于微粒過濾器的狀態(tài)的方式進(jìn)行燃料噴射。
【專利附圖】

【附圖說明】[0037]圖1是表示適用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的簡要結(jié)構(gòu)的圖。
[0038]圖2是表示缸內(nèi)噴射比率與PM排出量的關(guān)系的圖。
[0039]圖3是表示在本實施例中決定噴射比率時執(zhí)行的處理例程的流程圖。
【具體實施方式】
[0040]以下，基于附圖，說明本發(fā)明的具體的實施方式。本實施方式記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、相對配置等只要沒有特別記載，就不是將發(fā)明的技術(shù)范圍僅限定于此。
[0041]圖1是表示適用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的簡要結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的內(nèi)燃機(jī)I是具備多個氣缸的4沖程循環(huán)的火花點火式內(nèi)燃機(jī)(汽油發(fā)動機(jī))。需要說明的是，在圖1中，僅示出多個氣缸中的一個氣缸。
[0042]活塞3滑動自如地內(nèi)裝于內(nèi)燃機(jī)I的各氣缸2?；钊?經(jīng)由連桿4而與未圖示的輸出軸(曲軸)連結(jié)。在各氣缸2安裝有用于向缸內(nèi)噴射燃料的第一燃料噴射閥5和用于給缸內(nèi)的混合氣點火的火花塞6。
[0043]氣缸2的內(nèi)部與進(jìn)氣端口 7及排氣端口 8連通。氣缸2內(nèi)的進(jìn)氣端口 7的開口端由進(jìn)氣閥9來開閉。氣缸2內(nèi)的排氣端口 8的開口端由排氣閥10來開閉。進(jìn)氣閥9和排氣閥10由未圖示的進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪分別進(jìn)行開閉驅(qū)動。
[0044]所述進(jìn)氣端口 7與進(jìn)氣通路70連通。在進(jìn)氣通路70上配置有節(jié)氣門71。在比節(jié)氣門71靠上游的進(jìn)氣通路70上配置有空氣流量計72。在比節(jié)氣門71靠下游的進(jìn)氣通路70上配置有朝向進(jìn)氣端口 7噴射燃料的第二燃料噴射閥11。
[0045]所述排氣端口 8與排氣通路80連通。在排氣通路80上配置有用于捕集排氣中的粒子狀物質(zhì)(PM)的微粒過濾器81。微粒過濾器81例如是由多孔質(zhì)的基材形成的壁流式的過濾器。需要說明的是，在比微粒過濾器81靠上游的排氣通路80、或比微粒過濾器81靠下游的排氣通路80上可以配置具備排氣凈化用催化劑(例如，三效催化劑、吸留還原型NOx催化劑、選擇還原型NO5JS化劑等)的凈化裝置。
[0046]在如此構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)I上同時設(shè)置有E⑶20。E⑶20是由CPU、ROM、RAM、備用RAM等構(gòu)成的電子控制單元。除了前述的空氣流量計72之外，爆震傳感器12、曲柄位置傳感器
21、油門位置傳感器22、差壓傳感器82等各種傳感器的檢測信號也向E⑶20輸入。
[0047]空氣流量計72輸出與流過進(jìn)氣通路70的進(jìn)氣的量(質(zhì)量)相關(guān)的電信號。爆震傳感器12安裝在內(nèi)燃機(jī)I的缸體上，輸出與缸體的振動的大小相關(guān)的電信號。爆震傳感器12相當(dāng)于本發(fā)明的爆震檢測單元。曲柄位置傳感器21輸出與曲軸的旋轉(zhuǎn)位置相關(guān)的信號。油門位置傳感器22輸出與未圖示的油門踏板的操作量(油門開度)相關(guān)的電信號。差壓傳感器82輸出比微粒過濾器81靠上游處的排氣壓力與比微粒過濾器81靠下游處的排氣壓力之差(前后差壓)相關(guān)的電信號。
[0048]另外，E⑶20與第一燃料噴射閥5、火花塞6、第二燃料噴射閥11及節(jié)氣門71等各種設(shè)備電連接，基于前述的各種傳感器的輸出信號來控制各種設(shè)備。例如，ECU20對應(yīng)于根據(jù)曲柄位置傳感器21、油門位置傳感器22、空氣流量計72等的輸出信號而確定的內(nèi)燃機(jī)I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，來控制第一燃料噴射閥5的燃料噴射量與第二燃料噴射閥11的燃料噴射量的噴射比率。以下，敘述本實施例中的噴射比率的控制方法。
[0049]首先，E⑶20以內(nèi)燃機(jī)I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油門開度、吸入空氣量等)為參數(shù)，運算基本噴射比率。在此所謂“基本噴射比率”包括:從第一燃料噴射閥5噴射的燃料量相對于總?cè)剂蠂娚淞?從第一燃料噴射閥5噴射的燃料量與從第二燃料噴射閥11噴射的燃料量的總和)的比率(缸內(nèi)噴射比率)的基本值；從第二燃料噴射閥11噴射的燃料量相對于總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?端口噴射比率)的基本值。
[0050]需要說明的是，內(nèi)燃機(jī)I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)與基本噴射比率的關(guān)系可以預(yù)先通過利用了實驗等的適合作業(yè)來確定，并作為映射或函數(shù)式而存儲于ECU20的ROM。
[0051]接下來，E⑶20判別由微粒過濾器81捕集的PM的量(PM捕集量)是否為閾值以上。PM捕集量可以以內(nèi)燃機(jī)I的運轉(zhuǎn)履歷(燃料噴射量或吸入空氣量的累計值)為參數(shù)而進(jìn)行推定運算。PM捕集量與微粒過濾器81的前后差壓相關(guān)，因此也可以使用差壓傳感器82的輸出信號作為PM捕集量的替代值。而且，PM捕集量與從微粒過濾器81流出的PM的量(PM流出量)相關(guān)，因此可以使用配置在比微粒過濾器81靠下游的排氣通路80上的PM傳感器(未圖示)的輸出信號作為PM捕集量的替代值。此外，PM捕集量也與比微粒過濾器81靠上游處的排氣壓力相關(guān)，因此也可以使用配置在比微粒過濾器81靠上游的排氣通路80上的壓力傳感器(未圖示)的輸出信號作為PM捕集量的替代值。在本實施例中，說明使用差壓傳感器82的輸出信號作為PM捕集量的替代值的情況。
[0052]需要說明的是，所述閾值例如是考慮到需要用于對微粒過濾器81捕集的PM進(jìn)行氧化除去的處理(過濾器再生處理)的PM捕集量，或從該PM捕集量減去余量所得到的量。
[0053]在PM捕集量小于閾值時，E⑶20按照所述基本噴射比率，運算第一燃料噴射閥5及第二燃料噴射閥11的各自的燃料噴射量(燃料噴射時間)。例如，ECU20通過將根據(jù)內(nèi)燃機(jī)I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而確定的總?cè)剂蠂娚淞砍艘愿變?nèi)噴射比率的基本值，來運算第一燃料噴射閥5的燃料噴射量。而且，E⑶20通過將總?cè)剂蠂娚淞砍艘远丝趪娚浔嚷实幕局?，來運算第二燃料噴射閥11的燃料噴射量。
[0054]另一方面，在PM捕集量為閾值以上時，E⑶20以使缸內(nèi)噴射比率減少的方式校正所述基本噴射比率。例如，E⑶20將缸內(nèi)噴射比率的基本值乘以I以下的校正系數(shù)(以下，稱為“第一校正系數(shù)”)，并且將端口噴射比率的基本值乘以I以上的校正系數(shù)(以下，稱為“第二校正系數(shù)”)。此時，第一校正系數(shù)和第二校正系數(shù)以校正后的總?cè)剂蠂娚淞颗c校正前的總?cè)剂蠂娚淞客鹊姆绞酱_定。需要說明的是，第一校正系數(shù)和第二校正系數(shù)可以是固定值，但也可以是根據(jù)PM捕集量而增減的可變值。在第一校正系數(shù)及第二校正系數(shù)為可變值的情況下，在PM捕集量多時，與少時相比，只要減小第一校正系數(shù)并且增大第二校正系數(shù)即可。
[0055]若通過這樣的方法來校正缸內(nèi)噴射比率及端口噴射比率，則在PM捕集量為閾值以上時，從內(nèi)燃機(jī)I排出的PM的量減少。即，從內(nèi)燃機(jī)I排出的PM的量(PM排出量)如圖2所示存在與缸內(nèi)噴射比率高時相比缸內(nèi)噴射比率低時減少的傾向。因此，在PM捕集量為閾值上時，若減少缸內(nèi)噴射比率并且增加端口噴射比率，則內(nèi)燃機(jī)I的PM排出量減少。
[0056]當(dāng)內(nèi)燃機(jī)I的PM排出量減少時，每單位時間由微粒過濾器81捕集的PM的量減少。換言之，內(nèi)燃機(jī)I的PM排出量減少時，每單位時間的PM捕集量的增加量(增加速度)降低。
[0057]在此，在實施過濾器再生處理時，需要將微粒過濾器81曝露在氧過剩且高溫的氣氛中。因此，能夠執(zhí)行過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)區(qū)域局限于內(nèi)燃機(jī)I以稀空燃比運轉(zhuǎn)的區(qū)域或進(jìn)行燃油切斷運轉(zhuǎn)的區(qū)域。因此，可想到的是在PM捕集量達(dá)到了閾值之后不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)的情況。這樣的情況下，微粒過濾器81的PM捕集量變得過多，存在作用于內(nèi)燃機(jī)I的背壓變得過大的可能性。當(dāng)作用于內(nèi)燃機(jī)I的背壓變大時，可能會導(dǎo)致由進(jìn)氣效率或排氣效率的下降引起的內(nèi)燃機(jī)輸出的下降、以抑制內(nèi)燃機(jī)輸出的下降為目的的燃料消耗量的增加等不良情況。
[0058]相對于此，在PM捕集量為閾值以上時若使內(nèi)燃機(jī)I的PM排出量減少，則即使在不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)的情況下，也能夠抑制PM捕集量的過度的增加。其結(jié)果是，能夠?qū)?nèi)燃機(jī)輸出的下降或燃料消耗量的增加抑制成最小限度。
[0059]然而，即使在如上述那樣實施使缸內(nèi)噴射比率減少的處理的情況下，若不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)長期繼續(xù)，則存在PM捕集量成為OT極限量以上的可能性。在此所謂“0T極限量”是考慮了在實施過濾器再生處理時該微粒過濾器81過升溫的PM捕集量，是比所述閾值大的值。
[0060]因此，E⑶20在微粒過濾器81的PM捕集量達(dá)到上限值時，以使缸內(nèi)噴射比率成為零的方式校正為基本噴射比率。在此所謂“上限值”相當(dāng)于從OT極限量減去余量所得到的PM捕集量，是比所述閾值大的值。
[0061]使缸內(nèi)噴射比率為零時，第一燃料噴射閥5的燃料噴射量成為零(從第一燃料噴射閥5的燃料噴射停止)，并且第二燃料噴射閥11的燃料噴射量與總?cè)剂蠂娚淞肯嗟?。其結(jié)果是，內(nèi)燃機(jī)I的PM排出量進(jìn)一步減少。由此，即使在PM捕集量達(dá)到了閾值之后不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)長時間繼續(xù)，PM捕集量也不易達(dá)到OT極限量。換言之，能夠拖長PM捕集量在達(dá)到閾值之后達(dá)到OT極限量為止花費的時間。若從PM捕集量達(dá)到閾值起至PM捕集量達(dá)到OT極限量為止的時間變長，則能夠提高在PM捕集量達(dá)到OT極限量之前實施過濾器再生處理的可能性。
[0062]另外，當(dāng)PM捕集量超過所述上限值而繼續(xù)增加時，內(nèi)燃機(jī)I的排氣效率下降，殘留在氣缸2內(nèi)的已燃?xì)怏w的量增多。由于已燃?xì)怏w相比進(jìn)氣(吸入空氣)成為高溫，因此在殘留于氣缸2內(nèi)的已燃?xì)怏w的量多時，缸內(nèi)溫度升高。而且，使缸內(nèi)噴射比率為零時，無法預(yù)料由從第一燃料噴射閥5噴射的燃料的氣化潛熱引起的缸內(nèi)溫度的下降。由此，在PM捕集量為上限值以上時若使缸內(nèi)噴射比率為零，則存在發(fā)生爆震的可能性。
[0063]相對于此，E⑶20在通過爆震傳感器12檢測到爆震的發(fā)生時(通過爆震傳感器12檢測到的振動的大小為爆震判定值以上時)，使火花塞6的工作定時(點火定時)延遲。然而，在PM捕集量為上限值以上且缸內(nèi)噴射比率為零時容易發(fā)生爆震，因此點火定時的延遲角量存在變得過多的可能性。當(dāng)點火定時的延遲角量變得過多時，存在導(dǎo)致不點火或燃燒穩(wěn)定性的下降的可能性。
[0064]因此，E⑶20在PM捕集量為上限值以上且缸內(nèi)噴射比率為零時，若點火定時的延遲角量超過規(guī)定量，則使缸內(nèi)噴射比率大于零。即，E⑶20在PM捕集量為上限值以上且缸內(nèi)噴射比率為零時，若點火定時的延遲角量超過規(guī)定量，則使燃料從第一燃料噴射閥5噴射。在此所謂“規(guī)定量”是例如從存在導(dǎo)致不點火或燃燒穩(wěn)定性下降的可能性的延遲角量減去余量所得到的值。
[0065]作為使缸內(nèi)噴射比率大于零的方法，可考慮使缸內(nèi)噴射比率恢復(fù)成校正前的基本噴射比率的方法。但是，在內(nèi)燃機(jī)I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)處于僅從第二燃料噴射閥11噴射燃料的運轉(zhuǎn)區(qū)域時，ECU20可以使爆震避免噴射量的燃料從第一燃料噴射閥5噴射，并且從第二燃料噴射閥11的燃料噴射量減少爆震避免噴射量。
[0066]在點火定時的延遲角量超過了規(guī)定量時若使缸內(nèi)噴射比率大于零，則通過從第一燃料噴射閥5噴射的燃料的氣化潛熱而降低缸內(nèi)溫度。其結(jié)果是，能夠避免爆震的發(fā)生，并且也能夠抑制由點火定時的過度的延遲引起的不點火或燃燒穩(wěn)定性的下降。
[0067]若通過以上敘述的方法來控制噴射比率，則能夠通過適合于微粒過濾器81的狀態(tài)(PM捕集量)的方式進(jìn)行燃料噴射，并且也能夠抑制內(nèi)燃機(jī)I的不點火或燃燒穩(wěn)定性的下降。
[0068]接下來，按照圖3來說明本實施例的噴射比率的控制步驟。圖3是表示ECU20決定噴射比率時執(zhí)行的處理例程的流程圖。該處理例程預(yù)先存儲于E⑶20的R0M，由E⑶20周期性地執(zhí)行。
[0069]在圖3的處理例程中，E⑶20首先在SlOl中讀入差壓傳感器82的輸出信號(前后差壓)APfil。接著，E⑶20進(jìn)入S102，判別所述前后差壓APfil是否為閾值A(chǔ)Pthre以上。在所述S102中作出肯定判定時(APfil≥APthre)，ECU20進(jìn)入S103。
[0070]在S103中，E⑶20判別所述前后差壓APfil是否小于上限值A(chǔ)Plimit。在所述S103中作出肯定判定時(APfil〈 Λ Plimit)，ECU20進(jìn)入S104。
[0071]在S104中，以缸內(nèi)噴射比率減少且端口噴射比率增加的方式校正基本噴射比率。這種情況下，內(nèi)燃機(jī)I的PM排出量減少，因此每單位時間的PM捕集量的增加量減少。其結(jié)果是，即使在PM捕集量(前后差壓APfil)成為閾值(APthre)以上之后不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)，也能抑制PM捕集量的過度的增力卩。E⑶20執(zhí)行完所述S104的處理時，暫時結(jié)束本例程。
[0072]另外，在所述S103中作出否定判定時(APfil≥Λ Plimit)，ECU20進(jìn)入S105。在S105中，E⑶20以使缸內(nèi)噴射比率成為零的方式校正基本噴射比率。換言之，E⑶20以使端口噴射比率成為100%的方式校正基本噴射比率。這種情況下，內(nèi)燃機(jī)I的PM排出量進(jìn)一步減少，因此在PM捕集量(前后差壓APfil)成為上限值(APlimit)以上之后即使不適合過濾器再生處理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)，PM捕集量也不易達(dá)到OT極限量。
[0073]E⑶20在執(zhí)行了所述S105的處理后進(jìn)入S106，判別由爆震的發(fā)生引起的點火定時的延遲角量(爆震延遲角量)Δ SAkcs是否小于規(guī)定量Δ SAlimit0在所述S106中作出肯定判定時(ASAkcs〈ASAlimit)，E⑶20暫時結(jié)束本例程。另一方面，在所述S106中作出否定判定時(Δ SAkcs ≥ Δ SAlimit)，ECU20 進(jìn)入 S107。
[0074]在S107中，E⑶20使缸內(nèi)噴射比率由零增加，并從端口噴射比率減少缸內(nèi)噴射比率的增加量。這種情況下，通過從第一燃料噴射閥5噴射的燃料的氣化潛熱而缸內(nèi)溫度下降，因此能夠?qū)⒈鹧舆t角量Λ SAkcs抑制成規(guī)定量ASAlimit以下，且能夠抑制爆震的發(fā)生。E⑶20執(zhí)行完所述S107的處理時，暫時結(jié)束本例程。
[0075]另外，在所述S102中作出否定判定時(APfil〈APthre)，ECU20進(jìn)入S108。在S108中，E⑶20判別所述前后差壓APfil是否小于判定值ΛΡ1。即，E⑶20判別通過執(zhí)行過濾器再生處理而PM捕集量是否減少。在此所謂“判定值ΛΡ1”相當(dāng)于遠(yuǎn)小于所述閾值Δ Pthre的捕集量。
[0076]在所述S108中作出否定判定時(APfil≥ΔΡ1), E⑶20暫時結(jié)束本例程。另一方面，在所述S108中作出肯定判定時(APfiKAPl)，E⑶20進(jìn)入S109，將缸內(nèi)噴射比率及端口噴射比率恢復(fù)成基本噴射比率。E⑶20執(zhí)行完S109的處理時，暫時結(jié)束本例程。
[0077]如以上敘述那樣，E⑶20通過執(zhí)行圖3的處理例程，而實現(xiàn)本發(fā)明的控制單元。其結(jié)果是，能夠通過與微粒過濾器81的狀態(tài)(PM捕集量)或內(nèi)燃機(jī)I的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(爆震延遲角量)相適合的方式來進(jìn)行燃料噴射。其結(jié)果是，在能避免爆震延遲角量的過度增加的范圍內(nèi)，能夠抑制PM捕集量的過度增加。
[0078]需要說明的是，在本實施例中，敘述了使用爆震傳感器12作為本發(fā)明的爆震檢測單元的例子，但并不局限于此。例如，ECU20可以根據(jù)由缸內(nèi)壓傳感器測定的燃燒壓波形來檢測異常燃燒(爆震)。而且，ECU20也可以根據(jù)由安裝于火花塞6的離子電流測定裝置測定的離子電流值來檢測異常燃燒(爆震)。
[0079]標(biāo)號說明
[0080]I內(nèi)燃機(jī)
[0081]2 氣缸
[0082]3 活塞
[0083]4 連桿
[0084]5第一燃料噴射閥
[0085]6火花塞
[0086]7進(jìn)氣端口
[0087]8排氣端口
[0088]9進(jìn)氣閥
[0089]10排氣閥
[0090]11第二燃料噴射閥
[0091]12爆震傳感器
[0092]20 ECU
[0093]21曲柄位置傳感器
[0094]22油門位置傳感器
[0095]70進(jìn)氣通路
[0096]71節(jié)氣門
[0097]72空氣流量計
[0098]80排氣通路
[0099]81微粒過濾器
[0100]82差壓傳感器
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，其具備: 第一燃料噴射閥，向氣缸內(nèi)噴射燃料； 第二燃料噴射閥，向進(jìn)氣通路噴射燃料； 微粒過濾器，配置于排氣通路，對排氣中含有的粒子狀物質(zhì)進(jìn)行捕集；以及 控制單元，在所述微粒過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)的量為閾值以上時，與小于閾值時相t匕，減少從所述第一燃料噴射閥噴射的燃料量相對于所述第一燃料噴射閥及所述第二燃料噴射閥的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷始锤變?nèi)噴射比率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，其中， 在所述微粒過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)的量為比所述閾值大的上限值以上時，所述控制單元使缸內(nèi)噴射比率為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，其中， 所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)還具備: 爆震檢測單元，檢測所述內(nèi)燃機(jī)的爆震；以及 延遲單元，在所述爆震檢測單元檢測到爆震時，使點火定時延遲， 在所述延遲單元使點火定時延遲的延遲角量超過規(guī)定量時，所述控制單元使缸內(nèi)噴射比率大于零。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，其中， 在所述微粒過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)的量低于比所述閾值小的判定值時，所述控制單元結(jié)束用于使缸內(nèi)噴射比率減少的處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，其中， 所述控制單元使用所述微粒過濾器的前后差壓、比所述微粒過濾器靠上游處的排氣壓力、從所述微粒過濾器流出的粒子狀物質(zhì)的量、根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)履歷而運算的推定值中的任一個作為表示所述微粒過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)的量的參數(shù)。
【文檔編號】F02D41/34GK103958871SQ201180075250
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月2日
【發(fā)明者】入澤泰之 申請人:豐田自動車株式會社