專利名稱：帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于與帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通過現(xiàn)有技術(shù)人們熟知柴油機微粒過濾器(Diesel particulate filter ;以下稱為“DPF”)設(shè)置于排氣通路中的柴油發(fā)動機。該DPF捕捉排氣中的顆粒狀物質(zhì)(PM:Particulate matter),顆粒狀物質(zhì)的堆積量增加時需要再生。在這樣的DPF的上游側(cè)通常設(shè)置有具有氧化功能的催化器、例如氧化催化器，為了 DPF的再生而利用該催化器。例如，在根據(jù)日本特開2004-316441號公報(文獻I)的柴油發(fā)動機中，在汽缸內(nèi)執(zhí)行噴射用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的燃料的主噴射后，執(zhí)行后噴射，從而將未燃狀態(tài)的燃料導(dǎo)入至排氣通路。當(dāng)未燃燃料到達至催化器時，在那里進行氧化反應(yīng)，提升排氣溫度。其結(jié)果是，堆積在DPF的PM通過高溫的排氣焚燒去除。像這樣，執(zhí)行DPF的再生。又，在這種柴油發(fā)動機中，有時為了回收排氣的能量以提高增壓壓力而具備渦輪增壓器。例如，在日本特開2009-191737號公報(文獻2)中示出的柴油發(fā)動機中，具備大和小的兩個渦輪增壓器，小型渦輪增壓器的渦輪相對于大型渦輪增壓器的渦輪配設(shè)在排氣上游側(cè)。又，在排氣通路上設(shè)置有繞過上游側(cè)渦輪的上游側(cè)旁通通路和繞過下游側(cè)渦輪的下游側(cè)旁通通路，在上游側(cè)旁通通路上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，在下游側(cè)旁通通路上設(shè)置有廢氣旁通閥。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述文獻2中示出的帶有渦輪增壓器的發(fā)動機中，發(fā)動機轉(zhuǎn)入減速狀態(tài)(低旋轉(zhuǎn)低負荷運行狀態(tài))時，優(yōu)選的是具備在之后的再加速，將調(diào)節(jié)閥控制在關(guān)閉側(cè)，并使旋轉(zhuǎn)慣性小的小型渦輪增壓器工作。通過這樣，可以改善發(fā)動機再加速時的加速響應(yīng)。但是，此時，從發(fā)動機的汽缸排出的排氣通過小型渦輪增壓器的渦輪后供給至氧化催化器，因此排氣的熱在該渦輪中被奪走，而供給至氧化催化器的排氣的溫度下降。尤其是，發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，通常，由于在汽缸的壓縮行程中的燃料噴射(主噴射)被禁止(由于被執(zhí)行燃料中斷)，因此供給至氧化催化器的排氣的溫度顯著下降，使氧化催化器維持活性狀態(tài)變得困難。因此，即使為了實施DPF再生而執(zhí)行后噴射，噴射的燃料在氧化催化器中也不會引起氧化反應(yīng)，因此失去了利用該氧化反應(yīng)熱的排氣的升溫效果，DPF再生時間變長。DPF再生時間變長時，導(dǎo)致燃料消耗量的惡化，并且因后噴射而附著在汽缸內(nèi)壁面的燃料增加，從而存在導(dǎo)致發(fā)動機油的稀釋化的問題。本發(fā)明是鑒于上述相關(guān)問題而形成的，其目的在于針對帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置，通過悉心研究其結(jié)構(gòu)，而謀求發(fā)動機減速狀態(tài)以后的DPF再生時間的縮短，進而抑制通過后噴射執(zhí)行DPF再生時的發(fā)動機油的稀釋化及燃料消耗量的惡化。解決問題的手段:
在本發(fā)明中，在具備供給有將輕油作為主成分的燃料的發(fā)動機主體；形成為向汽缸內(nèi)噴射燃料的結(jié)構(gòu)的燃料噴射閥；設(shè)置于從該發(fā)動機主體的汽缸排出排氣的排氣通路中的渦輪增壓器的渦輪；繞過所述渦輪的旁通通路；開閉該旁通通路的旁通閥；相對于排氣通路中的該渦輪及旁通通路配設(shè)在下游側(cè)，凈化排氣中的HC的氧化催化器；和配設(shè)在排氣通路中的該氧化催化器的下游側(cè)，捕集排氣中的黑煙的DPF的帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置中，具備:在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，停止作為在所述汽缸的壓縮行程中的燃料噴射的主噴射的燃料中斷控制部；在規(guī)定的DPF再生條件成立時，在所述汽缸的膨脹行程中執(zhí)行后噴射，以此向所述氧化催化器供給HC并通過該HC的氧化反應(yīng)熱執(zhí)行DPF再生的DPF再生控制部；和控制所述旁通閥的旁通閥控制部；所述旁通閥控制部形成為在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且所述規(guī)定的DPF再生條件成立時，與該DPF再生條件不成立時相比將所述旁通閥控制在打開側(cè)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在規(guī)定的DPF再生條件成立時，通過DPF再生控制部執(zhí)行燃料的后噴射。后噴射的未燃燃料(HC)與排氣一起供給至氧化催化器而引起氧化反應(yīng)，通過此時產(chǎn)生的氧化反應(yīng)熱使排氣升溫，從而通過該升溫的排氣燃燒去除堆積在DPF中的排氣微粒。這樣，通過DPF再生控制部執(zhí)行DPF再生。這樣，在DPF再生條件成立時(DPF再生中)發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，上述旁通閥通過旁通閥控制部與DPF再生條件不成立時相比控制在打開側(cè)。其結(jié)果是，繞過渦輪增壓器的渦輪的排氣的流量比率增加。因此，可以防止供給至DPF的排氣的熱在渦輪中被奪走，從而使其溫度下降的情況。因此，發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，即使因通過燃料中斷控制部的燃料中斷(主噴射的停止)而導(dǎo)致汽缸內(nèi)的溫度下降，也可以將供給至氧化催化器的排氣的溫度維持在高溫，可以將DPF盡可能維持在活性化狀態(tài)(活性化溫度以上的狀態(tài))。進而，可以使供給至DPF的排氣充分升溫，縮短DPF再生時間。因此，可以抑制伴隨著后噴射(DPF再生)的發(fā)動機油的稀釋化及發(fā)動機的燃料消耗量的惡化。在上述發(fā)明中，也可以是還具備向所述發(fā)動機主體的汽缸內(nèi)導(dǎo)入進氣的進氣通路、和控制開閉與所述排氣通路中的相對于所述渦輪的上游側(cè)的部分連通的EGR通路的EGR閥的EGR閥控制部，所述EGR閥控制部形成為在通過所述DPF再生控制部的DPF再生的執(zhí)打中，將所述EGR閥控制為全閉的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在DPF再生中通過EGR閥控制部將EGR閥控制為全閉。借助于此，可以防止后噴射的未燃燃料(HC成分)的一部分從EGR通路返回至汽缸內(nèi)而半燃燒的情況。因此，在發(fā)動機減速時也不影響發(fā)動機制動的效力。在上述發(fā)明中，也可以是所述渦輪增壓器串聯(lián)地設(shè)置為兩級，各渦輪增壓器的渦輪配設(shè)為從排氣通路的上游側(cè)向下游側(cè)串聯(lián)地排列；所述旁通通路包含繞過設(shè)置于排氣通路的渦輪中的位于排氣上游側(cè)的上游側(cè)渦輪的上游側(cè)旁通通路、和繞過位于排氣下游側(cè)的下游側(cè)渦輪的下游側(cè)旁通通路；所述旁通閥包含開閉所述上游側(cè)旁通通路的上游側(cè)旁通閥、和開閉所述下游側(cè)旁通通路的下游側(cè)旁通閥；所述氧化催化器在所述排氣通路中相對于所述下游側(cè)旁通通路配設(shè)在下游側(cè)；所述旁通閥控制部形成為在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且所述DPF再生條件成立時，與所述DPF再生條件不成立時相比，將所述上游側(cè)旁通閥及下游側(cè)旁通閥控制在打開側(cè)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在帶有兩級渦輪增壓器的柴油發(fā)動機中，發(fā)動機處于減速狀態(tài)且DPF再生條件成立時，通過旁通閥控制部將上游側(cè)旁通閥及下游側(cè)旁通閥與DPF再生條件不成立時相比控制在打開側(cè)。其結(jié)果是，從汽缸排出的排氣繞過上游側(cè)渦輪及下游側(cè)渦輪而供給至氧化催化器。因此，可以防止從汽缸排出的排氣的熱在渦輪中被奪走而使其溫度下降的情況，進而可以抑制供給至氧化催化器的排氣的溫度的下降。因此可以得到與權(quán)利要求1的發(fā)明相同的作用效果。在上述發(fā)明中，所述旁通閥控制部也可以形成為在所述發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，通過所述DPF再生控制部的DPF再生結(jié)束后，與DPF再生中相比將所述旁通閥控制在關(guān)閉側(cè)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在上述發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，通過DPF再生控制部的DPF再生結(jié)束后，通過旁通閥控制部將上述旁通閥與DPF再生中相比控制在關(guān)閉側(cè)。因此，例如，發(fā)動機從該減速狀態(tài)加速時，可以迅速地使渦輪增壓器(渦輪)工作以促進增壓壓力的上升，并且可以謀求加速響應(yīng)的改善。又，根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制方法是具備具有配置在排氣通路中的渦輪的渦輪增壓器、配置在該渦輪的下游并凈化從發(fā)動機主體排出的HC的氧化催化器、和配設(shè)在該氧化催化器的下游并捕集排氣中的黑煙的DPF，并且在減速狀態(tài)下停止主噴射的柴油發(fā)動機的控制方法，其中，在規(guī)定的DPF再生條件成立時，通過后噴射向所述氧化催化器供給HC并通過該HC的氧化反應(yīng)熱執(zhí)行DPF再生，并且在所述柴油發(fā)動機為減速狀態(tài)時執(zhí)行DPF再生時，與在加速狀態(tài)或者等速狀態(tài)時執(zhí)行DPF再生時相t匕，控制繞過所述渦輪的排氣的比例以使其增大。具體地是，根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制方法是具備供給有將輕油作為主成分的燃料的發(fā)動機主體；形成為向汽缸內(nèi)噴射燃料的結(jié)構(gòu)的燃料噴射閥；設(shè)置于從該發(fā)動機主體的汽缸排出排氣的排氣通路中的渦輪增壓器的渦輪；繞過所述渦輪的旁通通路；開閉該旁通通路的旁通閥；相對于排氣通路中的該渦輪及旁通通路配設(shè)在下游側(cè)，凈化排氣中的HC的氧化催化器；和配設(shè)在排氣通路中的該氧化催化器的下游側(cè)，捕集排氣中的黑煙的DPF的帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制方法，其中，由在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，停止作為在所述汽缸的壓縮行程中的燃料噴射的主噴射的步驟；在規(guī)定的DPF再生條件成立時，通過在所述汽缸的膨脹行程中執(zhí)行后噴射，以此向所述氧化催化器供給HC并通過該HC的氧化反應(yīng)熱執(zhí)行DPF再生的步驟；和在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且所述規(guī)定的DPF再生條件成立時，與該DPF再生條件不成立時相比，將所述旁通閥控制在打開側(cè)的步驟構(gòu)成。如以上所說明，通過本發(fā)明的帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置，柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且規(guī)定的DPF再生條件成立時，與DPF再生條件不成立時相比，將繞過該渦輪增壓器的渦輪的旁通閥控制在打開側(cè)，以此可以謀求發(fā)動機的減速狀態(tài)以后的DPF再生時間的縮短，進而可以抑制伴隨著通過后噴射的DPF再生的發(fā)動機油的稀釋化及燃料消耗量的惡化。


圖1是示出具備根據(jù)本發(fā)明的實施形態(tài)的控制裝置的柴油發(fā)動機的概略 圖2是涉及柴油發(fā)動機的控制的框 圖3是將大型渦輪增壓器及小型渦輪增壓器的工作區(qū)域根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)示出的 圖4是示出調(diào)節(jié)閥的開口面積與小型渦輪增壓器的渦輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的概略圖表； 圖5是示出通過PCM的減速時再生控制的流程圖。
具體實施例方式以下，基于附圖詳細說明本發(fā)明的實施形態(tài)。圖1示出根據(jù)實施形態(tài)的發(fā)動機(發(fā)動機主體)I的概略結(jié)構(gòu)。該發(fā)動機I是搭載在車輛上，并且供給有將輕油作為主成分的燃料的柴油發(fā)動機，具有設(shè)置有多個汽缸Ila(僅圖示一個)的汽缸體11、配設(shè)在該汽缸體11上的汽缸蓋12、配設(shè)在汽缸體11的下側(cè)以貯留潤滑油的油底殼13。在該發(fā)動機I的各汽缸Ila內(nèi)分別嵌插有可往復(fù)運動的活塞14，在該活塞14的頂面形成有劃定凹入(reentrant)形燃燒室14a的腔室。該活塞14通過連桿14b與曲軸15連接。在上述汽缸蓋12上設(shè)置有噴射燃料的噴射器18、和用于在發(fā)動機I處于冷態(tài)時加熱吸入空氣以提高燃料的點火性的電熱塞19。上述噴射器18配設(shè)為其燃料噴射口從燃燒室14a的頂面面向該燃燒室14a，從而基本上在壓縮行程上死點附近向燃燒室14a直接噴射供給燃料。該噴射器18構(gòu)成燃料噴射閥。上述發(fā)動機I的一側(cè)面與和各汽缸Ila的進氣道16連通的進氣通路30連接。另一方面，上述發(fā)動機I的另一側(cè)面與排出來自于各汽缸Ila的燃燒室14a的已燃氣體(排氣)的排氣通路40連接。如后文詳細說明，在這些進氣通路30及排氣通路40上配設(shè)有執(zhí)行吸入空氣的增壓的大型渦輪增壓器61和小型渦輪增壓器62。在進氣通路30的上游端部配設(shè)有過濾吸入空氣的空氣濾清器31。另一方面，在進氣通路30的下游端附近配設(shè)有穩(wěn)壓罐33。相對于該穩(wěn)壓罐33位于下游側(cè)的進氣通路30設(shè)置為向每個汽缸Ila分歧的獨立通路，這些各獨立通路的下游端分別與各汽缸Ila的進氣道16相連接。在進氣通路30的空氣濾清器31和穩(wěn)壓罐33之間配設(shè)有大型渦輪增壓器61及小型渦輪增壓器62的壓縮器61a、62a、冷卻通過該壓縮器61a、62a壓縮的空氣的中冷器35、和調(diào)節(jié)至上述各汽缸Ila的燃燒室14a的吸入空氣量的節(jié)氣門36。該節(jié)氣門36基本上設(shè)定為全開狀態(tài)，而發(fā)動機I停止時設(shè)定為全閉狀態(tài)以使不在發(fā)動機I上發(fā)生沖擊。上述排氣通路40的上游側(cè)部分由具有向每個汽缸Ila分歧而與排氣道17的外側(cè)端連接的獨立通路和集合該各獨立通路的集合部的排氣歧管構(gòu)成。在該排氣通路40的相對于排氣歧管的下游側(cè)，從上游側(cè)依次配設(shè)有小型渦輪增壓器62的渦輪(上游側(cè)渦輪)62b、大型渦輪增壓器61的渦輪(下游側(cè)渦輪)61b、凈化排氣中的有害成分的排氣凈化裝置41、消聲器42。該排氣凈化裝置41具有氧化催化器41a和DPF 41b，從上游側(cè)以該順序排列。氧化催化器41a及DPF 41b容納于一個殼體內(nèi)。上述氧化催化器41a具有負載鉬或者在鉬中添加了鈀的物質(zhì)等的氧化催化劑，并且促進排氣中的CO及HC氧化而生成CO2及H2O的反應(yīng)。該氧化催化器41a構(gòu)成具有氧化功能的催化器。又，上述DPF 41b是捕集包含在發(fā)動機I的排氣中的黑煙等的PM的構(gòu)件,例如是由碳化娃(SiC)或堇青石(cordierite)等的耐熱性陶瓷材料形成的壁流(wall flow)型過濾器、或者是由耐熱性陶瓷纖維形成的三維網(wǎng)狀過濾器。另外，在DPF 41b上也可以涂布氧化催化劑。上述進氣通路30中的上述穩(wěn)壓罐33和節(jié)氣門36之間的部分(即，相對于小型渦輪增壓器62的小型壓縮器62a的下游側(cè)部分)與上述排氣通路40中的上述排氣歧管和小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b之間的部分(S卩，相對于小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b的上游側(cè)部分)通過將排氣的一部分回流至進氣通路30的EGR通路51相連接。在該EGR通路51中配設(shè)有用于調(diào)節(jié)排氣至進氣通路30的回流量的EGR閥51a及通過發(fā)動機冷卻水冷卻排氣的EGR冷卻器52。大型渦輪增壓器61具有配設(shè)在進氣通路30中的大型壓縮器61a和配設(shè)在排氣通路40中的大型渦輪61b。大型壓縮器61a配設(shè)在進氣通路30中的空氣濾清器31和中冷器35之間。另一方面，大型渦輪61b配設(shè)在排氣通路40中的排氣歧管和氧化催化器41a之間。小型渦輪增壓器62具有配設(shè)在進氣通路30中的小型壓縮器62a和配設(shè)在排氣通路40中的小型渦輪62b。小型壓縮器62a配設(shè)在進氣通路30中的大型壓縮器61a的下游偵U。另一方面，小型渦輪62b配設(shè)在排氣通路40中的大型渦輪61b的上游側(cè)。S卩，在進氣通路30中，從上游側(cè)依次串聯(lián)地配設(shè)有大型壓縮器61a和小型壓縮器62a，在排氣通路40中，從上游側(cè)依次串聯(lián)地配設(shè)有小型渦輪62b和大型渦輪61b。這些大型渦輪61b及小型渦輪62b通過排氣流旋轉(zhuǎn)，通過這些大型渦輪61b及小型渦輪62b的旋轉(zhuǎn)使分別與該大型渦輪61b及小型渦輪62b連接的上述大型壓縮器61a及小型壓縮器62a分別工作。小型渦輪增壓器62是相對小型的器件，大型渦輪增壓器61是相對大型的器件。即，大型渦輪增壓器61的大型渦輪61b的慣性大于小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b的慣性。而且，進氣通路30與繞過小型壓縮器62a的小型進氣旁通通路(上游側(cè)旁通通路)63相連接。在該小型進氣旁通通路63中配設(shè)有用于調(diào)節(jié)流入該小型進氣旁通通路63的空氣量的小型進氣旁通閥63a。該小型進氣旁通閥63a形成為在無通電時變成全閉狀態(tài)(常閉)的結(jié)構(gòu)。另一方面，排氣通路40與繞過小型渦輪62b的小型排氣旁通通路64和繞過大型渦輪61b的大型排氣旁通通路(下游側(cè)旁通通路)65相連接。在小型排氣旁通通路64中配設(shè)有用于調(diào)節(jié)流入該小型排氣旁通通路64的排氣量的調(diào)節(jié)閥(上游側(cè)旁通閥)64a，在大型排氣旁通通路65中配設(shè)有用于調(diào)節(jié)流入該大型排氣旁通通路65的排氣量的廢氣旁通閥(wastegate valve ;下游側(cè)旁通閥)65a。調(diào)節(jié)閥64a及廢氣旁通閥65a—起形成為在無通電時變成全開狀態(tài)(常開)的結(jié)構(gòu)。這樣構(gòu)成的柴油發(fā)動機I由作為控制裝置的動力傳動系統(tǒng)控制模組(以下稱為PCM) 10控制。PCM 10由具有CPU、存儲器、計數(shù)器定時器群、接口及連接這些單元的總線的微處理器構(gòu)成。在PCM 10中，如圖2所示，輸入檢測發(fā)動機冷卻水的溫度的水溫傳感器SW1、安裝于穩(wěn)壓罐33并檢測供給至燃燒室14a的空氣的壓力的增壓壓力傳感器SW2、檢測吸入空氣的溫度的進氣溫度傳感器SW3、檢測曲軸15的旋轉(zhuǎn)角的曲軸角傳感器SW4、檢測與車輛的加速器踏板(圖示省略)的操作量對應(yīng)的加速器開度的加速器開度傳感器SW5、檢測DPF 41b的上游側(cè)的排氣壓力的上游側(cè)排氣壓力傳感器SW6、檢測DPF 41b的下游側(cè)的排氣壓力的下游側(cè)排氣壓力傳感器SW7、檢測氧化催化器41a的溫度的催化器溫度傳感器SW8的檢測信號，基于這些檢測信號執(zhí)行各種運算，以此判定發(fā)動機I或車輛的狀態(tài)，與此相應(yīng)地向噴射器18、電熱塞19、配氣機構(gòu)的VVM 71、各種閥36、5la、63a、64a、65a的執(zhí)行器輸出控制信號。另外，PCM 10作為功能性要素具有燃料中斷控制部、DPF再生控制部、旁通閥控制部、節(jié)氣門控制部以及EGR閥控制部。因此，該發(fā)動機I形成為其幾何壓縮比達到12以上、15以下的比較低的壓縮比的結(jié)構(gòu)，借助于此謀求排氣排放性能的提高及熱效率的提高。另一方面，在該發(fā)動機I中，通過前述的大型渦輪增壓器61及小型渦輪增壓器62提高轉(zhuǎn)矩，從而補償幾何壓縮比的低壓縮比化。(發(fā)動機控制的概要)
上述PCM 10作為發(fā)動機I的基本的控制主要根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速及加速器開度決定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩(成為目標(biāo)的負荷)，在壓縮上死點附近執(zhí)行通過噴射器18的燃料噴射(主噴射)以產(chǎn)生該目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。但是，通過PCM 10的燃料中斷控制部在發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時執(zhí)行燃料中斷控制，以此停止(禁止)壓縮上死點附近上的燃料的主噴射。此外，通過噴射器18在汽缸Ila的膨脹行程中執(zhí)行對燃燒不做貢獻(不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩)的后噴射，以使通過PCM 10的DPF再生控制部在DPF再生條件成立時再生DPF 41b。后噴射的燃料與排氣一起供給至氧化催化器41a而引起氧化反應(yīng),并通過此時產(chǎn)生的氧化反應(yīng)熱使供給至DPF 41b的排氣升溫，通過該升溫的排氣燃燒去除堆積在DPF 41b中的PM(DPF41b被再生)。在這里，DPF再生條件是能夠判定為需要DPF 41b的再生的規(guī)定的條件。在本實施形態(tài)中，通過DPF 41b的上游側(cè)的排氣壓力和下游側(cè)的排氣壓力之間的壓差ΛΡ評價(推定)DPF 41b的PM堆積量，并且該壓差Λ P達到規(guī)定值X以上時規(guī)定為DPF 41b的再生條件成立。該DPF再生在上述壓差Λ P低于比作為再生條件的規(guī)定值X小的規(guī)定的下限值Y(<Χ)時結(jié)束。因此，DPF 41b的PM堆積量M變成規(guī)定值X以上而開始DPF再生控制時，SP使PM堆積量小于規(guī)定值X，如果不小于下限值Y，則也會認為DPF再生條件成立并繼續(xù)執(zhí)行該控制。通過PCM 10的DPF再生控制由在發(fā)動機I的加速時或等速時執(zhí)行的通常時再生控制、和在發(fā)動機I的減速運行時執(zhí)行的減速時再生控制構(gòu)成。即，PCM 10判定為過濾器再生條件在發(fā)動機I的減速運行狀態(tài)下成立時，執(zhí)行減速時再生控制，另一方面，判定為過濾器再生條件在發(fā)動機I的加速狀態(tài)或等速狀態(tài)下成立時，執(zhí)行通常時再生控制。在該通常時再生控制中，后噴射的噴射時期設(shè)定在ATDC (壓縮上死點后)80° 120°，在以下的說明中將該后嗔射稱為通常后嗔射。另一方面，在減速時再生控制中，后嗔射的噴射時期與通常后噴射的噴射時期相比設(shè)定在提前角側(cè)的ATDC30。 40°。在以下的說明中，將該后噴射稱為減速后噴射。又,通過PCM 10的旁通閥控制部控制上述調(diào)節(jié)閥64a及廢氣旁通閥65a以達到根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)(發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定開度。具體地是，該設(shè)定開度利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)之間的關(guān)系而預(yù)先被映射化并存儲于ROM中，以使各渦輪增壓器61、62按照圖3所示的圖表工作。即，PCM 10在圖3的圖表中的低旋轉(zhuǎn)且低負荷側(cè)的區(qū)域A中，主要使小型渦輪增壓器62工作，為了這樣做，而將調(diào)節(jié)閥64a相對地控制在關(guān)閉側(cè)，將廢氣旁通閥65a控制為全開狀態(tài)。另一方面，在高旋轉(zhuǎn)且高負荷側(cè)的區(qū)域B中，小型渦輪增壓器62成為排氣阻力，因此主要僅僅使大型渦輪增壓器61工作，為了這樣做，將調(diào)節(jié)閥64a相對地控制在打開側(cè)，將廢氣旁通閥65a控制為全閉狀態(tài)。如圖4所示，調(diào)節(jié)閥64a越接近全閉狀態(tài)，小型渦輪增壓器62的渦輪62b的轉(zhuǎn)速越增加而其增壓能力越增大。PCM 10在減速時再生控制的執(zhí)行中執(zhí)行將調(diào)節(jié)閥64a的開度與其設(shè)定開度相比控制在更向打開側(cè)的開閥修正控制。在本實施形態(tài)中，作為該開閥修正控制的一個示例，在通過PCM 10的減速時再生控制的執(zhí)行中將調(diào)節(jié)閥64a控制在全開狀態(tài)(與設(shè)定開度相比更向打開側(cè))。因此，在減速時再生控制的執(zhí)行中，盡管發(fā)動機I的運行區(qū)域位于低旋轉(zhuǎn)低負荷側(cè)的區(qū)域A，但是因排氣繞過小型渦輪62b，因此不必使小型渦輪增壓器62工作。這樣，PCM 10形成為在不執(zhí)行減速時再生控制的過程中，將廢氣旁通閥65a及調(diào)節(jié)閥64a分別控制為設(shè)定開度以使各渦輪增壓器61、62按照圖3所示的圖表工作，另一方面，在執(zhí)行減速時再生控制的過程中，將廢氣旁通閥65a控制為設(shè)定開度且將調(diào)節(jié)閥64a控制為與設(shè)定開度相比更向打開側(cè)(在本實施形態(tài)中全開狀態(tài))的結(jié)構(gòu)。又，通過PCM 10的節(jié)氣門控制部根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)控制節(jié)氣門36的開度。具體地是，PCM 10在不執(zhí)行減速時再生控制的過程中將節(jié)氣門36控制為全開，另一方面，在執(zhí)行減速時再生控制的過程中執(zhí)行將節(jié)氣門36的開度相對地控制在關(guān)閉側(cè)的節(jié)流控制。該節(jié)氣門36的節(jié)流開度在發(fā)動機I不停止的范圍內(nèi)設(shè)定為接近全閉的開度，并利用與發(fā)動機轉(zhuǎn)速及發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的關(guān)系預(yù)先被映射化而存儲于ROM中。又，通過PCM 10的EGR閥控制部根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)控制EGR閥51a的開度。具體地是，PCM 10根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)計算出目標(biāo)EGR率，并控制EGR閥51a的開度以達到該目標(biāo)EGR率。但是，PCM 10在執(zhí)行后噴射的過程中，不管發(fā)動機I的運行狀態(tài)而將EGR閥51a控制為全閉狀態(tài)。接著，基于圖5的流程圖說明PCM 10中的DPF再生控制的具體情況。在步驟SI中，判定DPF再生條件是否成立，該判定為“否”時進入步驟S8，另一方面，該判定為“是”時進入步驟S2。在步驟S2中，對EGR閥51a的驅(qū)動執(zhí)行器輸出控制信號，以通過EGR閥51a全閉EGR通路51 (以禁止外部EGR)。在步驟S3中，基于來自于曲軸角傳感器(發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器)SW4及加速器開度傳感器SW5的信號判定發(fā)動機I是否處于減速狀態(tài)，該判定為“否”時進入步驟S13，另一方面，該判定為“是”時進入步驟S4。在步驟S4中，對噴射器18輸出停止主噴射的控制信號，以執(zhí)行燃料中斷控制。在步驟S5中,對噴射器18輸出控制信號，以執(zhí)行上述減速后噴射。在步驟S6中，對調(diào)節(jié)閥64a的驅(qū)動執(zhí)行器輸出控制信號，以執(zhí)行調(diào)節(jié)閥64a的開閥修正控制。在步驟S7中，對節(jié)氣門36的驅(qū)動執(zhí)行器輸出控制信號，以執(zhí)行節(jié)氣門36的節(jié)流控制。在步驟SI的判定為“否”時進入的步驟S8中，對EGR閥51a的驅(qū)動執(zhí)行器輸出控制信號，以將EGR閥51a控制為對應(yīng)于運行狀態(tài)的開度。
在步驟S9中，對節(jié)氣門36的驅(qū)動執(zhí)行器輸出控制信號，以使節(jié)氣門36控制為全開狀態(tài)。在步驟SlO中，禁止通過噴射器18的后噴射的執(zhí)行。在步驟Sll中，禁止調(diào)節(jié)閥64a的開閥修正控制的執(zhí)行。在步驟S12中，禁止節(jié)氣門36的節(jié)流控制的執(zhí)行，然后返回。在步驟S3的判定為“否”時進入的步驟S13中，對噴射器18輸出控制信號，以在汽缸Ila的壓縮上死點附近執(zhí)行燃料的主噴射。在步驟S14中，對噴射器18輸出控制信號，以執(zhí)行上述通常后噴射。在步驟S15中，禁止調(diào)節(jié)閥64a的開閥修正控制的執(zhí)行。在步驟S16中，禁止節(jié)氣門36的節(jié)流控制的執(zhí)行，然后返回。在如以上構(gòu)成的柴油發(fā)動機I的控制裝置中，例如，DPF再生條件成立時(在步驟SI中為“是”)，發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時(在步驟S3中為“是”)執(zhí)行減速后噴射，并執(zhí)行DPF41b的再生(步驟S5)。在該減速狀態(tài)下，通常發(fā)動機I的運行狀態(tài)向低負荷且低旋轉(zhuǎn)一側(cè)的區(qū)域A (參照圖3)，因此廢氣旁通閥65a對應(yīng)于圖3的增壓器工作圖表而向打開側(cè)驅(qū)動。另一方面，調(diào)節(jié)閥64a按照該增壓器工作圖表，在發(fā)動機I的運行狀態(tài)向低負荷且低旋轉(zhuǎn)一側(cè)的區(qū)域A時被控制在關(guān)閉側(cè)，而在DPF再生中的減速狀態(tài)下，執(zhí)行調(diào)節(jié)閥64a的開閥修正控制，以此使其開度與設(shè)定開度相比控制在更向打開側(cè)(在本實施形態(tài)中為全開狀態(tài))(步驟S6)。其結(jié)果是，從汽缸Ila排出的排氣繞過小型渦輪62b及大型渦輪61b而供給至氧化催化器41a。這樣，DPF再生條件成立且發(fā)動機I在減速狀態(tài)下，排氣繞過小型渦輪62b及大型渦輪61b，相對于此，在其以外的條件下，排氣不這樣流動。即，在DPF再生條件不成立時(在步驟SI中為“否”)，以及雖然DPF再生條件成立，但是發(fā)動機處于加速狀態(tài)或者等速狀態(tài)時(在步驟S3中為“否”)，按照圖3所示的圖表控制調(diào)節(jié)閥64a及廢氣旁通閥65a，因此排氣流過小型渦輪62b或大型渦輪61b中的任意一個。即，將小型渦輪62b及大型渦輪61b作為整體認為是一個渦輪(渦輪單元)時，在DPF再生條件成立且發(fā)動機I為減速狀態(tài)時，排氣繞過該渦輪單元，但是在其以外的條件下排氣不會繞過該渦輪單元(通過小型渦輪62b或大型渦輪61b中的任意一個)。換而言之，根據(jù)本實施形態(tài)的PCM 10 (旁通閥控制部)控制調(diào)節(jié)閥64a及廢氣旁通閥65a，以使繞過渦輪(由小型渦輪62b及大型渦輪61b構(gòu)成)的排氣的比率在DPF再生條件成立且發(fā)動機I為減速狀態(tài)時，與DPF再生條件成立且在加速狀態(tài)或等速狀態(tài)時相比(或者與DPF再生條件不成立時相比)增大。借助于此，在DPF再生條件成立且發(fā)動機I為減速狀態(tài)時，可以防止供給至氧化催化器41a的排氣的熱在渦輪61b、62b中被奪走的情況。因此，即使因伴隨著發(fā)動機I向減速狀態(tài)的轉(zhuǎn)移的燃料中斷(主噴射的停止)而汽缸Ila的溫度下降，但是也可以將供給至氧化催化器41a的排氣的溫度維持在高溫，盡量可以將氧化催化器41a維持在活性狀態(tài)。又，在DPF再生中發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時，EGR閥51a通過PCM 10控制為全閉(步驟S2)，因此可以防止后噴射的未燃燃料(HC成分)的一部分從EGR通路51返回至汽缸Ila內(nèi)而半燃燒的情況。因此，也不會影響發(fā)動機I減速時發(fā)動機制動的效力。又，在DPF再生中發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時，通過PCM 10執(zhí)行節(jié)氣門36的節(jié)流控制，節(jié)氣門36控制在關(guān)閉側(cè)(步驟S7)。因此，可以抑制至汽缸Ila內(nèi)的新氣(溫度低的空氣)的流入，可以抑制伴隨著燃料中斷的缸內(nèi)溫度的下降。借助于此，可以更加確實地抑制供給至氧化催化器41a的排氣的溫度下降，可以將氧化催化器41a維持在活性狀態(tài)。進而，可以將供給至DPF 41b的排氣的溫度維持在高溫并縮短DPF再生時間。借助于此，可以謀求發(fā)動機I的燃料消耗量的改善，并且抑制發(fā)動機油的稀釋化。這樣，通過執(zhí)行DPF再生而DPF 41b的PM堆積量M低于下限值Y時，結(jié)束DPF再生。而且，在發(fā)動機I處于減速狀態(tài)的期間結(jié)束DPF再生時(步驟SI中為“否”)，通過PCM10禁止調(diào)節(jié)閥64a的開閥修正控制及節(jié)氣門36的節(jié)流控制(步驟Sll及S12)，其結(jié)果是，調(diào)節(jié)閥64a控制在關(guān)閉側(cè)，并且節(jié)氣門36控制為全開。借助于此，發(fā)動機I由該減速狀態(tài)之后加速時，充分確保加速所需的進氣量，并且使起動性優(yōu)異的小型渦輪增壓器62迅速地工作，從而可以促進增壓壓力的上升，可以謀求加速響應(yīng)的改善。如以上所說明，在上述實施形態(tài)中，PCM 10形成為在發(fā)動機I處于減速狀態(tài)且上述規(guī)定的DPF再生條件成立時(步驟S3中為“是”)，與該DPF再生條件不成立時相比，將上述調(diào)節(jié)閥64a控制在打開側(cè)(與設(shè)定開度相比更向打開側(cè))的結(jié)構(gòu)(步驟S6)。借助于此，可以謀求發(fā)動機I的減速狀態(tài)以后的DPF再生時間的縮短，進而可以抑制伴隨著后噴射(DPF再生)的發(fā)動機油的稀釋化及燃料消耗量的惡化。(其他實施形態(tài))
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)并不限于上述實施形態(tài)，還包含其以外的各種結(jié)構(gòu)。S卩，在上述實施形態(tài)中，在DPF再生中發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時，通過執(zhí)行調(diào)節(jié)閥64a的開閥修正控制，將調(diào)節(jié)閥64a與DPF再生條件不成立時相比控制在打開側(cè)，但是此外也可以通過執(zhí)行廢氣旁通閥65a的開閥修正控制，也將廢氣旁通閥65a與DPF再生條件不成立時相比控制在打開側(cè)。借助于此，可以更加抑制隨著排氣通過渦輪而引起的溫度下降，可以進一步縮短發(fā)動機I的減速狀態(tài)以后的DPF再生時間。又，在上述實施形態(tài)中，發(fā)動機I的低旋轉(zhuǎn)低負荷區(qū)域中，將廢氣旁通閥65a控制為全開狀態(tài)，但是例如也可以控制為全閉狀態(tài)。在上述實施形態(tài)中，雖然具備兩個渦輪增壓器61、62，但是并不限于此，例如渦輪增壓器也可以是一個，也可以是三個以上。
權(quán)利要求
1.一種帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置，具備:供給有將輕油作為主成分的燃料的發(fā)動機主體；形成為向汽缸內(nèi)噴射燃料的結(jié)構(gòu)的燃料噴射閥；設(shè)置于從該發(fā)動機主體的汽缸排出排氣的排氣通路中的渦輪增壓器的渦輪；繞過所述渦輪的旁通通路；開閉該旁通通路的旁通閥；相對于排氣通路中的該渦輪及旁通通路配設(shè)在下游側(cè)，凈化排氣中的HC的氧化催化器；和配設(shè)在排氣通路中的該氧化催化器的下游側(cè)，捕集排氣中的黑煙的DPF，其特征在于，具備: 在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，停止作為在所述汽缸的壓縮行程中的燃料噴射的主噴射的燃料中斷控制部； 在規(guī)定的DPF再生條件成立時，在所述汽缸的膨脹行程中執(zhí)行后噴射，以此向所述氧化催化器供給HC并通過該HC的氧化反應(yīng)熱執(zhí)行DPF再生的DPF再生控制部；和控制所述旁通閥的旁通閥控制部； 所述旁通閥控制部形成為在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且所述規(guī)定的DPF再生條件成立時，與該DPF再生條件不成立時相比將所述旁通閥控制在打開側(cè)的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置，其特征在于， 還具備向所述發(fā)動機主體的汽缸內(nèi)導(dǎo)入進氣的進氣通路、和控制開閉與所述排氣通路中的相對于所述渦輪的上游側(cè)的部分連通的EGR通路的EGR閥的EGR閥控制部； 所述EGR閥控制部形成為在通過所述DPF再生控制部的DPF再生的執(zhí)行中，將所述EGR閥控制為全閉的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置，其特征在于， 所述渦輪增壓器串聯(lián)地設(shè)置為兩級，各渦輪增壓器的渦輪配設(shè)為從排氣通路的上游側(cè)向下游側(cè)串聯(lián)地排列； 所述旁通通路包含繞過設(shè)置于排氣通路的渦輪中的位于排氣上游側(cè)的上游側(cè)渦輪的上游側(cè)旁通通路、和繞過位于排氣下游側(cè)的下游側(cè)渦輪的下游側(cè)旁通通路； 所述旁通閥包含開閉所述上游側(cè)旁通通路的上游側(cè)旁通閥、和開閉所述下游側(cè)旁通通路的下游側(cè)旁通閥； 所述氧化催化器在所述排氣通路中相對于所述下游側(cè)旁通通路配設(shè)在下游側(cè)； 所述旁通閥控制部形成為在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且所述DPF再生條件成立時，與所述DPF再生條件不成立時相比，將所述上游側(cè)旁通閥及下游側(cè)旁通閥控制在打開側(cè)的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置，其特征在于，所述旁通閥控制部形成為在所述發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，通過所述DPF再生控制部的DPF再生結(jié)束后，與DPF再生中相比將所述旁通閥控制在關(guān)閉側(cè)的結(jié)構(gòu)。
5.一種帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制方法，是具備具有配置在排氣通路中的渦輪的渦輪增壓器、配置在該渦輪的下游并凈化從發(fā)動機主體排出的HC的氧化催化器、和配設(shè)在該氧化催化器的下游并捕集排氣中的黑煙的DPF，并且在減速狀態(tài)下停止主噴射的柴油發(fā)動機的控制方法，其特征在于， 在規(guī)定的DPF再生條件成立時，通過后噴射向所述氧化催化器供給HC并通過該HC的氧化反應(yīng)熱執(zhí)行DPF再生，并且在所述柴油發(fā)動機為減速狀態(tài)時執(zhí)行DPF再生時，與在加速狀態(tài)或者等速狀態(tài)時執(zhí)行DPF再生時相比，控制繞過所述渦輪的排氣的比例以使其增大。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機的控制裝置及控制方法，柴油發(fā)動機(1)處于減速狀態(tài)且規(guī)定的DPF再生條件成立時，與DPF再生條件不成立時相比，將繞過渦輪增壓器(62)的渦輪(62b)的旁通閥(64a)控制在打開側(cè)。
文檔編號F02D41/38GK103184946SQ201210542099
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者西村博幸 申請人:馬自達汽車株式會社