專利名稱：用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣系統(tǒng)中具有廢氣凈化器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制裝置，特別地，涉及用于基于廢氣凈化器的狀況控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃燒的裝置。
背景技術(shù)：
日本專利申請(qǐng)首次公開(kāi)號(hào)No.2000-320386示出用于具有催化劑的柴油機(jī)的燃料噴射控制系統(tǒng)，其中根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩要求確定的燃料量被分裂成多部分燃料以及在接近壓縮上死點(diǎn)的燃料噴射定時(shí)，于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中以預(yù)定間隔噴射燃料的各分裂部分以便促使催化劑的溫度上升。
在如上所述的燃料噴射控制系統(tǒng)中，在提供第二分裂燃料噴射(split fuel injection)時(shí)以及分裂燃料噴射后，將各分裂燃料部分噴射到由第一或在前的分裂燃料噴射產(chǎn)生的燃燒室中的火焰中。在第二分裂燃料噴射時(shí)或之后噴射的分裂燃料部分產(chǎn)生主要擴(kuò)散燃燒(diffusive combustion)。在主要擴(kuò)散燃燒中，在將空氣-燃料比降低到低于理想配比空氣-燃料比，即將空氣-燃料比改變?yōu)闈鈧?cè)(rich side)期間，空氣-燃料比局部變得太低。這導(dǎo)致產(chǎn)生大量煙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于具有廢氣凈化器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制裝置，其能基于廢氣凈化器的狀況控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中的燃燒狀態(tài)，而不惡化排煙。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于具有排氣通道的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制裝置，燃燒控制裝置包括
廢氣凈化器，適用于設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中；以及控制單元，其被編程為有選擇地實(shí)現(xiàn)第一燃燒模式和第二燃燒模式，該第二燃燒模式提供主燃燒以便產(chǎn)生主轉(zhuǎn)矩，以及提供主燃燒之前在壓縮沖程的上死點(diǎn)或其附近的初步燃燒，并在完成初步燃燒后起動(dòng)主燃燒；基于廢氣凈化器的狀況，確定是否請(qǐng)求從第一燃燒模式切換到第二燃燒模式；以及當(dāng)請(qǐng)求從第一燃燒模式切換到第二燃燒模式時(shí)，從第一燃燒模式切換到第二燃燒模式，以及在允許第二燃燒模式的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制具有排氣通道的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒的方法，該廢氣凈化器位于排氣通道中，該方法包括檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件；檢測(cè)廢氣凈化器的條件；有選擇地實(shí)現(xiàn)第一燃燒模式和第二燃燒模式，第二燃燒模式提供主燃燒以產(chǎn)生主轉(zhuǎn)矩，以及提供主燃燒之前在壓縮沖程的上死點(diǎn)或其附近的初步燃燒，并在完成初步燃燒后起動(dòng)主燃燒；基于廢氣凈化器的狀況，判定是否請(qǐng)求從第一燃燒模式切換到第二燃燒模式；基于發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件，判定在允許第二燃燒模式的條件下發(fā)動(dòng)機(jī)是否繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)；以及當(dāng)請(qǐng)求從第一燃燒模式切換到第二燃燒模式時(shí)，從第一燃燒模式切換到第二燃燒模式，以及在允許第二燃燒模式的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。


圖1是示例說(shuō)明應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃燒控制裝置的柴油機(jī)的示意圖；圖2是示例說(shuō)明在本實(shí)施例的裝置中實(shí)現(xiàn)的分裂延遲燃燒(splitretard combustion)模式，即用于廢氣凈化器的再生的燃燒模式中的燃料噴射圖和燃燒圖的時(shí)間圖；圖3A-3D圖示說(shuō)明在該實(shí)施例的裝置中的分裂延遲燃燒模式的主燃燒期間的廢氣條件；圖4是示例說(shuō)明用于本實(shí)施例的裝置中的分裂延遲燃燒模式的主燃燒的目標(biāo)燃料噴射定時(shí)的圖；圖5是示例說(shuō)明燃料噴射圖和燃燒圖不同于圖2的分裂延遲燃燒模式的改進(jìn)的時(shí)間圖；圖6是用于在本實(shí)施例的裝置中，為控制廢氣凈化器的再生而執(zhí)行的主例程的流程圖；圖7是為實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的裝置中的柴油顆粒過(guò)濾器(DPF)的再生而執(zhí)行的例程的流程圖；圖8是為實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的裝置中的氧化氮(NOx)捕集器(trap)的硫毒化的恢復(fù)而執(zhí)行的例程的流程圖；圖9是為實(shí)現(xiàn)該實(shí)施例的裝置中的濃強(qiáng)化操作(rich spikeoperation)而執(zhí)行的例程的流程圖；圖10是在該實(shí)施例的裝置中防止DPF融化而執(zhí)行的例程的流程圖；圖11是在該實(shí)施例的裝置中，在請(qǐng)求再生DPF的條件下，判定是否需要再生DPF而執(zhí)行的例程的流程圖；圖12是在該實(shí)施例的裝置中，在請(qǐng)求恢復(fù)NOx捕集器的硫毒化的條件下，確定是否需要恢復(fù)NOx捕集器的硫毒化而執(zhí)行的例程的流程圖；圖13是在該實(shí)施例的裝置中，用于請(qǐng)求再生DPF而執(zhí)行的例程的流程圖；圖14是在該實(shí)施例的裝置中，用于請(qǐng)求恢復(fù)NOx捕集器的硫毒化而執(zhí)行的例程的流程圖；圖15是在該實(shí)施例的裝置中，用于請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作而執(zhí)行的例程的流程圖；
圖16是在該實(shí)施例的裝置中，用于控制促使活化NOx捕集器而執(zhí)行的例程的流程圖；圖17是在該實(shí)施例的裝置中，用于控制各燃燒模式間的切換而執(zhí)行的例程的流程圖；圖18是示例說(shuō)明在該實(shí)施例的裝置中，允許分裂延遲燃燒模式的范圍的圖；圖19是示例說(shuō)明在該實(shí)施例的裝置中，在分裂延遲燃燒模式中用于初步燃燒的目標(biāo)燃料噴射量的特性的圖；圖20是示例說(shuō)明在該實(shí)施例的裝置中，在分裂延遲燃燒模式中用于初步燃燒的目標(biāo)燃料噴射定時(shí)的特性的圖；圖21是示例說(shuō)明在該實(shí)施例的裝置中，用于分裂延遲燃燒模式的主燃燒的燃料噴射定時(shí)和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的校正系數(shù)之間的關(guān)系的圖；圖22是示例說(shuō)明在該實(shí)施例的裝置中，在DPF的再生操作期間，DPF中累積的顆粒物質(zhì)(PM)的量與目標(biāo)空氣-燃料比間的關(guān)系的圖；圖23是示例說(shuō)明在該實(shí)施例的裝置中，在分裂延遲燃燒模式中，目標(biāo)空氣-燃料比和用于主燃燒的燃料噴射量的校正系數(shù)間的關(guān)系的圖；圖24是示例說(shuō)明用于濃強(qiáng)化操作的目標(biāo)進(jìn)氣量的特性的圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1-24，現(xiàn)在解釋根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制裝置。在這一實(shí)施例中，將該裝置應(yīng)用到柴油機(jī)(在下文中，僅稱為發(fā)動(dòng)機(jī))。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)1包括進(jìn)氣通道2和位于進(jìn)氣通道2下游的渦輪增壓器3的壓縮機(jī)3a。進(jìn)氣由渦輪增壓器3增壓，然后由中間冷卻器4冷卻。進(jìn)氣通過(guò)進(jìn)氣節(jié)流閥6并流入各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的燃燒室。將由燃料泵8增壓的燃料經(jīng)公用軌道9供給每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的燃料噴射器10。將燃料直接從燃料噴射器10噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的燃燒室中。流入燃燒室的進(jìn)氣以及噴射到燃燒室中的燃料形成空氣-燃料混合物。通過(guò)壓縮點(diǎn)火使燃燒室內(nèi)的空氣-燃料混合物燃燒。將通過(guò)燃燒產(chǎn)生的廢氣排入廢氣通道12。所排出的一部分廢氣經(jīng)設(shè)置有在下文中稱為EGR控制閥的廢氣再循環(huán)控制閥19的廢氣再循環(huán)通道11返回到進(jìn)氣通道2。所排出的其余廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器3的渦輪3b，以致與渦輪3b同軸排列的壓縮機(jī)3a使流入渦輪增壓器3的進(jìn)氣增壓。
在下文中稱為NOx捕集器的氮氧化物捕集器13位于廢氣通道12內(nèi)的渦輪3b的下游。在下文中稱為DPF的柴油顆粒過(guò)濾器14位于NOx捕集器13的下游。NOx捕集器13被構(gòu)造成當(dāng)廢氣空氣-燃料比稀(lean)(其中廢氣具有過(guò)高的氧濃度)時(shí)捕集包含在廢氣中的氮氧化物(NOx)，以及當(dāng)廢氣空氣-燃料比濃(其中廢氣具有過(guò)多的燃料量)時(shí)釋放和凈化所捕集的NOx。換句話說(shuō)，NOx捕集器13構(gòu)造成當(dāng)廢氣空氣-燃料比高于理想配比空氣燃料比時(shí)捕集包含在廢氣中的NOx，以及當(dāng)廢氣空氣-燃料比低于理想配比空氣燃料比時(shí)釋放和凈化所捕集的NOx。NOx捕集器13帶有氧化催化劑，例如貴金屬，諸如Pt，因此具有氧化流入NOx捕集器13的廢氣成分諸如HC和CO的功能。DPF 14被構(gòu)造成收集包含在廢氣中的PM。DPF 14也帶有氧化催化劑，例如貴金屬，因此具有氧化流入DPF 14的廢氣成分，諸如HC和CO的功能。NOx捕集器13還安置在廢氣通道12中的DPF 14的下游。另外，NOx捕集器13和DPF 14可以構(gòu)造為一個(gè)集成單元。
各種傳感器電耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元25(在下文中稱為ECU)。ECU 25接收由各傳感器生成的信號(hào)以及處理這些信號(hào)以便確定發(fā)動(dòng)機(jī)1的操作狀態(tài)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)，ECU 25執(zhí)行如下所述的各種控制。ECU 25包括一個(gè)或多個(gè)微型計(jì)算機(jī)，每個(gè)包括中央處理單元(CPU)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)以及輸入/輸出接口(I/O接口)。
各種傳感器包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器或曲柄角傳感器20、加速度器傳感器21、NOx捕集器溫度傳感器22、廢氣溫度傳感器15、廢氣壓力傳感器17、DPF溫度傳感器23和廢氣空氣-燃料比傳感器16。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器20檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度并生成表示所檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的信號(hào)Ne。加速度器傳感器21檢測(cè)加速度器的開(kāi)度并生成表示所檢測(cè)的加速度器開(kāi)度的信號(hào)APO。NOx捕集器溫度傳感器22檢測(cè)NOx捕集器13的床層溫度(bed temperature)并生成表示所檢測(cè)的NOx捕集器13的床層溫度的信號(hào)。DPF溫度傳感器23檢測(cè)DPF 14的床層溫度以及生成表示所檢測(cè)的DPF 14的床層溫度的信號(hào)。廢氣溫度傳感器15檢測(cè)NOx捕集器13的出口側(cè)的廢氣溫度并生成表示所檢測(cè)的廢氣溫度的信號(hào)。廢氣壓力傳感器17檢測(cè)DPF 14的入口側(cè)的廢氣壓力，并生成表示所檢測(cè)的廢氣壓力的信號(hào)。廢氣空氣-燃料比傳感器16檢測(cè)DPF 14的出口側(cè)的廢氣空氣-燃料比，并生成表示所檢測(cè)的廢氣空氣-燃料比的信號(hào)λ。
基于由廢氣溫度傳感器15檢測(cè)的廢氣溫度可估算NOx捕集器13的床層溫度。另外，廢氣溫度傳感器可位于DPF 14的下游端。根據(jù)由設(shè)置在DPF 14下游端上的廢氣溫度傳感器檢測(cè)的廢氣溫度可估算DPF 14的床層溫度。
ECU 25形成并向燃料噴射器10傳送燃料噴射控制信號(hào)以用于控制燃料噴射量以及燃料噴射定時(shí)、形成并向進(jìn)氣節(jié)流閥6傳送進(jìn)氣節(jié)流控制信號(hào)以用于控制開(kāi)度、以及形成并向EGR控制閥19傳送EGR控制信號(hào)以用于控制開(kāi)度。
ECU 25實(shí)現(xiàn)廢氣凈化器，即NOx捕集器13和DPF 14的再生控制。再生控制包括以高溫和稀氣氛(lean atmosphere)氧化累積在DPF14中的PM量的控制、以濃氣氛(rich atmosphere)釋放和還原由NOx捕集器13捕集的NOx的控制，以及以高溫和濃氣氛恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化的控制。
ECU 25被編程以便基于發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件，有選擇地在正常燃燒模式中和分裂延遲燃燒模式中操作發(fā)動(dòng)機(jī)1。具體地說(shuō)，在稀操作條件下，ECU 25在正常燃燒模式中操作發(fā)動(dòng)機(jī)1。在正常燃燒模式中，在主燃燒噴射之前提供初步燃料噴射以防止初始階段的突然燃燒。在上死點(diǎn)(BTDC)前，在曲柄角(CA)的40°至10°的范圍內(nèi)設(shè)置用于初步燃料噴射的燃料噴射定時(shí)。在每個(gè)沖程1至3mm3的范圍內(nèi)設(shè)置用于初步燃料噴射的燃料噴射量。在約10°至約-20℃A BTDC的范圍內(nèi)設(shè)置用于主燃燒噴射的燃料噴射定時(shí)。在約10°至約30℃A的范圍內(nèi)設(shè)置初步燃料噴射和主燃燒噴射之間的間隔。另一方面，ECU 25在實(shí)現(xiàn)DPF 14和NOx捕集器13的再生(其中要求廢氣濃的空氣-燃料比和高溫)后，從正常燃燒模式切換到分裂延遲燃燒模式。
如果降低進(jìn)氣量以便在正常燃燒模式中的初始燃料噴射后時(shí)將廢氣空氣-燃料比改變到濃側(cè)，則將減小汽缸內(nèi)(incylinder)壓縮結(jié)束溫度。在這里，汽缸內(nèi)壓縮結(jié)束溫度是指在壓縮沖程的上死點(diǎn)或其附近的汽缸內(nèi)大氣溫度。在這種情況下，即使為升高廢氣溫度和將廢氣空氣-燃料比調(diào)整到濃側(cè)的目的而向著延遲來(lái)改變主燃燒噴射定時(shí)，也不能按需要延遲主燃燒噴射定時(shí)。例如，不能實(shí)現(xiàn)要求恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件，即，其中過(guò)量空氣比為1或更低以及廢氣溫度為600℃或更高的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件。
為了如上所述的原因，當(dāng)需要再生DPF 14和NOx捕集器13時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)操作從正常燃燒模式切換到分裂延遲燃燒模式，其中，執(zhí)行以高廢氣空氣-燃料比和/或高廢氣溫度的發(fā)動(dòng)機(jī)操作。在分裂延遲燃燒模式中，控制燃料噴射以便在產(chǎn)生主轉(zhuǎn)矩的主燃燒之前，在壓縮沖程的TDC或其附近提供初步燃燒，以及在完成初步燃燒后開(kāi)始主燃燒。
圖2示例說(shuō)明在分裂延遲燃燒模式中提供的燃料噴射圖和放熱率。如圖2所示，在壓縮沖程提供初步燃料噴射，從而在壓縮TDC或其附近產(chǎn)生初步燃燒，以便提高汽缸內(nèi)溫度。在壓縮沖程時(shí)，為產(chǎn)生初步燃燒所提供的初步燃料噴射量是在主燃燒噴射時(shí)將汽缸內(nèi)溫度增加到高于自點(diǎn)火溫度的溫度所需的燃料噴射量。自點(diǎn)火溫度是指燃燒室中的空氣-燃料混合物能自燃時(shí)的溫度。由于由初步燃燒引起的汽缸內(nèi)溫度升高，能促使主燃燒的推遲或延遲。
圖5示例說(shuō)明分裂延遲燃燒模式的改進(jìn)。在這一改進(jìn)中，編程ECU 25以便在分裂延遲燃燒模式中，于發(fā)動(dòng)機(jī)操作的一個(gè)周期提供多次初步燃燒。在這種情況下，提供初步燃料噴射以便在壓縮TDC或其附近產(chǎn)生至少一次初步燃燒。另外，能編程ECU 25以便基于分裂延遲燃燒模式中汽缸內(nèi)壓縮結(jié)束溫度，改變用于初步燃燒的初步燃料噴射量和/或初步燃料噴射定時(shí)?？捎砂l(fā)動(dòng)機(jī)1的操作條件，包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne、燃料噴射量Qf，來(lái)估算汽缸內(nèi)壓縮結(jié)束溫度。
另外，編程ECU 25以便在分裂延遲燃燒模式中，在壓縮上死點(diǎn)(ATDC)后提供主燃燒噴射，從而在完成初步燃燒后開(kāi)始主燃燒。具體地，控制主燃燒噴射的燃料噴射定時(shí)，以便從初步燃燒的初步燃燒開(kāi)始定時(shí)將主燃燒的主燃燒開(kāi)始定時(shí)延遲不低于20°曲柄角。因此，預(yù)混合燃燒與主燃燒之間的比率增加，從而抑制排煙。此外，控制主燃燒噴射的燃料噴射定時(shí)，以便將主燃燒的主燃燒結(jié)束定時(shí)設(shè)置成等于或大于壓縮上死點(diǎn)(ADTC)后50°曲柄角。
在產(chǎn)生初步燃燒和主燃燒的分裂延遲燃燒模式中，初步燃燒允許加寬主燃燒的延遲限制(retard limit)。這改善了將廢氣溫度控制到目標(biāo)溫度的控制。另外，在分裂延遲燃燒模式中，在完成初步燃燒后提供主燃燒噴射，然后開(kāi)始主燃燒。這導(dǎo)致初混合燃燒與主燃燒之間的比率增加，從而限制在以濃空氣-燃料比的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間產(chǎn)生的排煙的增加。
圖3A-3D示例說(shuō)明在分裂延遲燃燒模式中主燃燒周期期間的廢氣條件。圖3A表示廢氣溫度。圖3B表示煙濃度。圖3C表示一氧化碳(NO)濃度。圖3D表示碳?xì)浠衔?HC)濃度。如圖3A和3B所示，當(dāng)延遲主燃燒周期時(shí)，煙濃度變得較低以及廢氣溫度變得較高。這是因?yàn)殡S著促使主燃燒周期的延遲，預(yù)混合燃燒比增加。
圖4示例說(shuō)明用于產(chǎn)生主燃燒的目標(biāo)燃料噴射定時(shí)。在圖4中，橫坐標(biāo)軸表示發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne，縱坐標(biāo)軸表示燃料噴射量Qf。從圖4可以看出，為了在低速和低負(fù)載范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間達(dá)到目標(biāo)廢氣溫度，需要大大地延遲主燃燒。在低速和低負(fù)載范圍中，不能通過(guò)僅產(chǎn)生一次的初步燃燒使汽缸內(nèi)溫度總是保持為高。在這種情況下，如圖5所示，提供多次初步燃料噴射，以便在彼此不重疊的情況下產(chǎn)生多次初步燃燒以及產(chǎn)生放熱。結(jié)果，即使在低速和低負(fù)載發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍中，也能將主燃燒延遲到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)廢氣溫度的限度。
參考圖6，將解釋由ECU 25實(shí)現(xiàn)的、用于控制廢氣凈化器的再生的主例程的流程。邏輯流開(kāi)始并進(jìn)入塊S1，在此讀入發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件。發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne、加速度器開(kāi)度APO、NOx捕集器13的床層溫度、DPF 14的床層溫度以及DPF 14的進(jìn)氣和出氣端的廢氣壓力。另外，在塊S1，通過(guò)搜索表示基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和加速度器開(kāi)度APO作為參數(shù)計(jì)算的燃料噴射量Qf的圖，讀入燃料噴射量Qf。然后，邏輯進(jìn)入塊S2，在此判定是否預(yù)熱，即活化NOx捕集器13。具體地，這一判定是有關(guān)基于來(lái)自廢氣溫度傳感器15的輸出信號(hào)計(jì)算的廢氣溫度T是否高于NOx捕集器13開(kāi)始被活化時(shí)的預(yù)定溫度T5。如果塊S2的答案為“是”，判定NOx捕集器13被活化，以及邏輯進(jìn)入塊S3。如果塊S2的答案為“否”，判定NOx捕集器13處于未活化狀態(tài)，以及邏輯進(jìn)入用于控制促使NOx捕集器13活化的子例程10。稍后將參考圖16解釋子例程10的流程。
在塊S3，計(jì)算通過(guò)NOx捕集器13捕集的NOx量。由發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的累積值或汽車(chē)的英里數(shù)的累積值估算NOx量。在完成NOx量的釋放和還原時(shí)，復(fù)位NOx量估算結(jié)果。通過(guò)執(zhí)行NOx捕集器13的硫毒化恢復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)NOx量的釋放和減少。在這種情況下，還執(zhí)行NOx量估算結(jié)果的復(fù)位。
在塊S4，計(jì)算由NOx捕集器13捕集的硫含量，諸如SOx的量，在下文中稱為S量。與NOx量類似，也可由發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的累積值或車(chē)輛的英里數(shù)的累積值來(lái)估算S量。在完成NOx捕集器13的硫毒化恢復(fù)時(shí)，復(fù)位S量估算結(jié)果。
在塊S5，計(jì)算累積在DPF 14中的PM量。通過(guò)將由DPF 14的進(jìn)氣端上的廢氣壓力傳感器17檢測(cè)的廢氣壓力與基于當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件(即發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和燃料噴射量Qf)確定的參考廢氣壓力進(jìn)行比較來(lái)估算PM量?？捎蓙?lái)自在前執(zhí)行的DPF 14再生的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的累積值或車(chē)輛的英里數(shù)的累積值估算PM量。另外，可從由廢氣壓力傳感器17檢測(cè)的廢氣壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的累積值或英里數(shù)的累積值的組合來(lái)估算PM量。
在塊S6，判定是否將reg標(biāo)志設(shè)置為0，即reg標(biāo)志＝0。如果塊S6的答案為“是”，判定不操作用于再生DPF 14的DPF再生模式，以及邏輯進(jìn)入塊S7。在DPF再生模式中，執(zhí)行累積在DPF 14中的PM量的氧化。如果塊S6的答案為“否”，表示reg標(biāo)志＝1，判定操作DPF再生模式，以及邏輯進(jìn)入用于實(shí)現(xiàn)DPF再生操作的子例程1。稍后將參考圖7解釋子例程1的流程。
在塊S7，判定是否將desul標(biāo)志設(shè)置為0，即，desul標(biāo)志＝0。如果塊S7的答案為“是”，判定不操作用于恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化的NOx捕集器硫毒化恢復(fù)模式，以及邏輯進(jìn)入塊S8。如果塊S7的答案為“否”，表示desul標(biāo)志＝1，判定操作硫毒化恢復(fù)模式，以及邏輯進(jìn)入用于實(shí)現(xiàn)NOx捕集器硫毒化恢復(fù)操作的例程2。稍后將參考圖8解釋子例程2的流程。
在塊S8，判定sp標(biāo)志是否設(shè)置為0，即，sp標(biāo)志＝0。如果塊S8的答案為“是”，判定不操作濃強(qiáng)化模式，其中臨時(shí)將廢氣空氣-燃料比改變?yōu)榈陀诶硐肱浔鹊目諝?燃料比的濃側(cè)以便釋放和還原由NOx捕集器13捕集的NOx量。然后，邏輯進(jìn)入塊S9。如果塊S8的答案為“否”，表示sp標(biāo)志＝1，判定操作濃強(qiáng)化模式，以及邏輯進(jìn)入用于實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作的子例程3。稍后將參考圖9解釋子例程3的流程。
在塊S9，判定是否將rec標(biāo)志設(shè)置為0，即rec標(biāo)志＝0。如果塊S9的答案為“是”，判定在操作DPF再生模式或NOx捕集器硫毒化恢復(fù)模式后，不操作防止DPF 14熔化的DPF防止熔化模式。然后，邏輯進(jìn)入塊S10。如果塊S9的答案為“否”，表示rec標(biāo)志＝1，判定操作DPF防止熔化模式，以及邏輯進(jìn)入用于實(shí)現(xiàn)DPF防止熔化操作的子例程4。稍后，將參考圖10解釋子例程4的流程。
在塊S10，判定是否將rq-DPF標(biāo)志設(shè)置成0，即，re-DPF標(biāo)志＝0。如果塊S10的答案為“是”，判定不請(qǐng)求再生DPF 14，以及邏輯進(jìn)入塊S11。如果塊S10的答案為“否”，表示rq-DPF標(biāo)志＝1，判定請(qǐng)求再生DPF 14。然后，邏輯進(jìn)入用于按優(yōu)先順序轉(zhuǎn)變?yōu)镈PF再生模式的子例程5。稍后，將參考圖11解釋子例程5的流程。
在塊S11，判定是否將rq-desul標(biāo)志設(shè)置為0，即，rq-desul標(biāo)志＝0。如果塊S11的答案為“是”，判定不請(qǐng)求恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化，以及邏輯進(jìn)入塊S12。如果塊S11的答案為“否”，表示rq-desul標(biāo)志＝1，判定請(qǐng)求恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化。然后，邏輯進(jìn)入用于按優(yōu)先順序轉(zhuǎn)變成硫毒化恢復(fù)模式的子例程6。稍后，將參考圖13解釋子例程6的流程。
在塊S12，判定在塊S5計(jì)算的PM量是否小于預(yù)定值PM1。當(dāng)PM量達(dá)到預(yù)定值PM1時(shí)，DPF 14需要再生。換句話說(shuō)，在塊S12，判定是否達(dá)到再生DPF 14的定時(shí)。如果塊S12的答案為“是”，判定未達(dá)到再生DPF 14的定時(shí)，以及邏輯進(jìn)入塊S13。如果塊S12的答案為“否”，判定PM量等于或大于預(yù)定值PM1，以及達(dá)到再生DPF 14的定時(shí)。然后，邏輯進(jìn)入圖13所示的子例程7。在圖13中，在塊S701將rq-DPF標(biāo)志設(shè)置為1以便請(qǐng)求再生DPF 14。
在塊S13，判定在塊S4計(jì)算的S量是否小于預(yù)定值S1。預(yù)定值S1表示用于請(qǐng)求恢復(fù)或去除NOx捕集器13的硫毒化的等級(jí)。當(dāng)S量達(dá)到預(yù)定值S1時(shí)，需要恢復(fù)或去除NOx捕集器13的硫毒化，從而再生NOx捕集器13。如果塊S13的答案為“是”，判定不需要求恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化，以及邏輯進(jìn)入塊S14。如果塊S13的答案為“否”，判定S量等于或大于預(yù)定值S1以及要求恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化。然后，邏輯進(jìn)入如圖14所示的子例程。在圖14中，在塊S801將rq-desul標(biāo)志設(shè)置為1以便請(qǐng)求恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化。
在塊S14，判定在允許分裂延遲燃燒模式中的濃操作條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)操作是否繼續(xù)預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。換句話說(shuō)，確定在允許分裂延遲燃燒模式中的濃操作條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)操作的持續(xù)時(shí)間是否達(dá)到預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。在本實(shí)施例中，預(yù)定時(shí)間為約3至5分鐘。當(dāng)在高速度范圍內(nèi)(其中發(fā)動(dòng)機(jī)速度高于預(yù)定速度)的分裂延遲燃燒模式中操作發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，廢氣溫度增加太多。另外，當(dāng)在高負(fù)載范圍內(nèi)(其中發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載超出上限)的分裂延遲燃燒模式中操作發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，不能足夠地抑制由濃操作引起的排煙。另外，當(dāng)在低負(fù)載范圍內(nèi)(其中發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低于下限)的分裂延遲燃燒模式中操作發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。因此，在低和中速以及中等負(fù)載范圍中(其中發(fā)動(dòng)機(jī)速度等于或低于預(yù)定速度以及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載位于上下限之間)滿足允許在分裂延遲燃燒模式中的濃操作而不產(chǎn)生上述問(wèn)題的條件，圖18示例說(shuō)明低和中速以及中等負(fù)載范圍，在下文中稱為再生燃燒模式范圍。在再生燃燒模式范圍中，能抑制排煙，以及能將空氣-燃料比控制到用于恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化的濃側(cè)。
如果塊S14的答案為“是”，判定在允許分裂延遲燃燒模式中的濃操作的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)操作繼續(xù)預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。在這種情況下，能在不偏離再生燃燒模式范圍的情況下獲得NOx捕集器13的硫毒化恢復(fù)。例如，在高速公路上以速度80km/h-120km/h行駛的車(chē)輛將滿足該操作條件。然后，邏輯進(jìn)入塊S15。
在塊S15，判定在塊S4處計(jì)算的S量是否小于預(yù)定值S2。預(yù)定值S2小于在塊S13使用的預(yù)定值S1，并表示用于即使在S量小于預(yù)定值S1時(shí)也允許恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化的值。如果塊S15的答案為“否”，判定S量小于或大于預(yù)定值S2并小于預(yù)定值S1，以及需要恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化。然后，邏輯進(jìn)入子例程8，與在塊S13判定S量小于或大于預(yù)定值S1類似。
具體地，當(dāng)S量達(dá)到預(yù)定值S1時(shí)，要求恢復(fù)或去除NOx捕集器13的硫毒化。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作于再生燃燒模式中繼續(xù)預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)以及S量位于預(yù)定值S1和預(yù)定值S2之間的情況下，判定滿足從正常燃燒模式切換到分裂延遲燃燒模式的請(qǐng)求。在這種情況下，確定地實(shí)現(xiàn)NOx捕集器13的硫毒化的恢復(fù)。結(jié)果，在能抑制排煙和能實(shí)現(xiàn)NOx捕集器13的恢復(fù)的最佳條件下，執(zhí)行NOx捕集器13的硫毒化的恢復(fù)。
如果塊S14的答案為“否”，判定在允許分裂延遲燃燒模式中的濃操作的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)操作不繼續(xù)預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。邏輯進(jìn)入塊S16。如果塊S15的答案為“是”，判定S量小于預(yù)定值S2，以及邏輯進(jìn)入塊S16。
在塊S16，判定在塊S3所計(jì)算的NOx量是否小于預(yù)定值NOx1。換句話說(shuō)，在塊S16，判定是否到達(dá)釋放和減少NOx量的操作的定時(shí)。如果塊S16的答案為“是”，判定不需要NOx釋放和還原操作，即濃強(qiáng)化操作，以及結(jié)束邏輯。如果塊S16的答案為“否”，判定NOx量等于或大于預(yù)定值NOx1以及需要NOx釋放和還原操作。接著，邏輯進(jìn)入圖15所示的子例程9。在圖15中，在塊S901，rq-sp標(biāo)志被設(shè)置成1以便請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)NOx釋放和還原操作所需的濃強(qiáng)化操作。
接著，參考圖7，詳細(xì)地解釋當(dāng)圖6的主例程的塊S6的答案為“否”時(shí)，用于實(shí)現(xiàn)DPF再生的子例程1。在塊S101，將燃燒模式從正常稀燃燒模式切換到分裂延遲燃燒模式。由圖17所示的流程執(zhí)行這一燃燒模式切換操作。如圖17所示，在塊S1101，提供用于初步燃燒的初步燃料噴射。具體地，通過(guò)基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和燃料噴射量Qf檢索圖19的圖，設(shè)置為產(chǎn)生初步燃燒而提供的目標(biāo)初步燃料噴射量。通過(guò)基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和燃料噴射量Qf檢索圖20的圖，設(shè)置為產(chǎn)生初步燃燒而提供的目標(biāo)初步燃料噴射定時(shí)。
在圖17的塊S1102，通過(guò)基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和燃料噴射量Qf檢索圖4的圖，設(shè)置用于產(chǎn)生主燃燒的目標(biāo)主燃燒噴射定時(shí)，以及使當(dāng)前主燃燒噴射定時(shí)逐步向著目標(biāo)主燃燒噴射定時(shí)延遲。另外，設(shè)置在延遲的主燃燒噴射定時(shí)提供的延遲主燃燒噴射量，以便基于圖21的圖中所示的校正系數(shù)，產(chǎn)生等于在正常燃燒模式中獲得的輸出轉(zhuǎn)矩。如圖21所示，當(dāng)延遲主燃燒噴射定時(shí)的時(shí)候，校正系數(shù)變大。通過(guò)將正常主燃燒噴射量乘以校正系數(shù)來(lái)確定延遲的主燃燒噴射量。因此，當(dāng)延遲主燃燒噴射定時(shí)的時(shí)候，延遲的主燃燒噴射量增加。
再參考圖7，在塊S102，通過(guò)基于PM量檢索圖22的圖，將在DPF再生操作期間將提供的廢氣空氣-燃料比λ控制到目標(biāo)值，即濃空氣-燃料比。如圖22所示，當(dāng)PM量變大時(shí)，將廢氣空氣-燃料比λ的目標(biāo)值設(shè)置得更大以便防止大量PM的突然氧化。通過(guò)由進(jìn)氣節(jié)流閥6和/或EGR控制閥19調(diào)整新鮮空氣量來(lái)獲得目標(biāo)廢氣空氣-燃料比。如果目標(biāo)空氣-燃料比降低到理想配比的空氣-燃料比或其近似值，則將通過(guò)節(jié)流進(jìn)氣導(dǎo)致泵送損失。因此，在這種情況下，使用圖23所示的校正系數(shù)校正主燃燒噴射量以便增加。如圖23所示，當(dāng)使目標(biāo)空氣-燃料比向濃側(cè)改變時(shí)，校正系數(shù)變大。
在塊S103，判定DPF 14的床層溫度是否等于或大于目標(biāo)下限值T22。如果塊S103的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S104。在塊S104，判定DPF床層溫度是否等于或小于目標(biāo)上限值T21。如果塊S104的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S105。在塊S105，判定用于將廢氣空氣-燃料比λ控制到目標(biāo)值的時(shí)間t是否大于參考時(shí)間tDPFreg1。如果塊S105的答案為“是”，確定完成DPF再生，以及邏輯進(jìn)入塊S106。
在塊S106，將發(fā)動(dòng)機(jī)操作從分裂延遲燃燒模式切換到正常燃燒模式。停止加熱DPF 14，以及使廢氣空氣-燃料比λ的目標(biāo)值返回到正常值。在塊S107，將reg標(biāo)志設(shè)置為0。在塊S108，rec標(biāo)記被設(shè)置為1以便實(shí)現(xiàn)DPF防止熔化操作。通過(guò)實(shí)現(xiàn)DPF防止熔化操作，防止由于DPF 14中剩余的PM量的突然燃燒而導(dǎo)致的DPF 14融化。
如果塊S103的答案為“否”，判定DPF床層溫度小于目標(biāo)下限值T22，以及邏輯進(jìn)入塊S111。在塊S111，延遲主燃燒噴射定時(shí)，從而將DPF床層溫度提高到目標(biāo)下限值T22或更高。然后，邏輯進(jìn)入塊S112。在塊S112，執(zhí)行轉(zhuǎn)矩校正以便補(bǔ)償由于主燃燒噴射定時(shí)延遲而引起的轉(zhuǎn)矩下降或轉(zhuǎn)矩減小。通過(guò)增加主燃燒噴射量實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩校正。
如果塊S104的答案為“否”，判定DPF床層溫度大于目標(biāo)上限值T21，以及邏輯進(jìn)入塊S109。在塊S109，使主燃燒噴射定時(shí)提前，從而降低廢氣溫度以及將DPF床層溫度降低到目標(biāo)上限值T21或更低。在塊S110，執(zhí)行轉(zhuǎn)矩校正以便補(bǔ)償由于使主燃燒噴射定時(shí)提前而引起的轉(zhuǎn)矩改變。
如果塊S105的答案為“否”，判定時(shí)間t等于或小于參考時(shí)間tDPFreg1，以及邏輯跳過(guò)塊S106-S108并結(jié)束，以便繼續(xù)DPF再生操作。
參考圖8，將詳細(xì)地解釋用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)圖6的主例程的塊S7的回答案為“否”，即，desul標(biāo)志＝1時(shí)執(zhí)行的NOx捕集器13的硫毒化的恢復(fù)的子例程2。在塊S201，根據(jù)圖17的流程，將發(fā)動(dòng)機(jī)操作從正常燃燒模式切換到分裂延遲燃燒模式。
在塊S202，將廢氣空氣-燃料比λ控制為理想配比的空氣-燃料比以便恢復(fù)或去除NOx捕集器13的硫毒化。通過(guò)由進(jìn)氣節(jié)流閥6和/或EGR控制閥19調(diào)整新鮮空氣量來(lái)執(zhí)行廢氣空氣-燃料比λ的控制，與實(shí)現(xiàn)DPF再生操作的情形類似。在塊S203，判定NOx捕集器13的床層溫度是否大于預(yù)定值T4。例如，在使用基于Ba的NOx捕集器的情況下，將預(yù)定溫度T4設(shè)置成600℃或更高，因?yàn)樵谥晾硐肱浔葰夥諠獾那闆r下，需要NOx捕集器13的溫度不低于600℃。如果塊S203的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S204。
在塊S204，判定以理想配比空氣-燃料比和高廢氣溫度實(shí)現(xiàn)NOx捕集器13的硫毒化的恢復(fù)所需的時(shí)間t是否大于預(yù)定時(shí)間tdesul。換句話說(shuō)，判定是否完成硫毒化恢復(fù)操作。如果塊S204的答案為“是”，判定完成硫毒化恢復(fù)操作，以及邏輯進(jìn)入塊S205。
在塊S205，取消在分裂延遲燃燒模式中理想配比空氣-燃料比下的發(fā)動(dòng)機(jī)操作，以及使發(fā)動(dòng)機(jī)操作返回到正常燃燒模式。在塊S206。rec標(biāo)記被設(shè)置為1以便實(shí)現(xiàn)防止DPF熔化操作。由于實(shí)現(xiàn)防止DPF熔化操作，防止在將廢氣空氣-燃料比λ突然改變到稀側(cè)時(shí)，由于累積在DPF 14中的PM量的突然燃燒引起的DPF 14熔化。
在塊S207，將desul標(biāo)志設(shè)置為0。接著，在塊S208，使NOx捕集器13中累積的S量復(fù)位為0。在塊S209，將rq-sp標(biāo)志設(shè)置為0。這是因?yàn)樵诹蚨净謴?fù)操作期間，通過(guò)使NOx捕集器13暴露于具有理想配比空氣-燃料比的理想配比氣氛中一段長(zhǎng)時(shí)間來(lái)釋放和減少由NOx捕集器13捕集的NOx量。
如果塊S203的答案為“否”，判定NOx捕集器床層溫度是否等于或小于預(yù)定值T4，以及邏輯進(jìn)入塊S201。在塊S201，延遲主燃燒噴射定時(shí)以便提高廢氣溫度。在塊S211，執(zhí)行轉(zhuǎn)矩校正以便補(bǔ)償由于延遲主燃燒噴射定時(shí)而引起的轉(zhuǎn)矩減小。通過(guò)增加主燃燒噴射量執(zhí)行轉(zhuǎn)矩校正。塊S210和S211與圖7所示的子例程1的塊S111和S112相同。
如果塊S204的答案為“否”，判定時(shí)間t是否等于或小于預(yù)定時(shí)間tdesul，以及邏輯跳過(guò)塊S205至S209并結(jié)束，以便繼續(xù)NOx捕集器硫毒化恢復(fù)操作。
參考圖9，將詳細(xì)地解釋用于實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作，即NOx釋放和還原操作的子例程3。在塊301，根據(jù)圖17的流程，使發(fā)動(dòng)機(jī)操作從正常燃燒模式切換到分裂延遲燃燒模式。在塊S302，使空氣燃料比λ被控制為目標(biāo)值，即，濃空氣-燃料比。通過(guò)使進(jìn)氣量控制到圖24所示的目標(biāo)進(jìn)氣量Qa，實(shí)現(xiàn)空氣燃料比λ的目標(biāo)值。這導(dǎo)致將NOx捕集器13暴露于其中的氣氛暫時(shí)改變成濃的氣氛，即，還原氣氛，從而允許釋放和還原由NOx分捕集的NOx量。在塊S303，判定用于實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作的時(shí)間t是否比預(yù)定時(shí)間tspike長(zhǎng)。如果塊S303的答案為“是”，判定完成濃強(qiáng)化操作，以及邏輯進(jìn)入塊S304。在塊S304，將sp標(biāo)志設(shè)置為0。如果塊S303的答案為“否”，判定時(shí)間t等于或短于預(yù)定時(shí)間tspike，邏輯跳過(guò)塊S304并結(jié)束，以便繼續(xù)濃強(qiáng)化操作。
參考圖10，將詳細(xì)地解釋用于實(shí)現(xiàn)防止DPF熔化操作的子例程4。在塊S401，計(jì)算DPF 14的床層溫度。在塊S402，判定DPF床層溫度是否小于預(yù)定值T3。換句話說(shuō)，判定DPF底座溫度是否在一個(gè)溫度范圍內(nèi)，在該溫度范圍中防止出現(xiàn)在DPF 14中累積的PM量突然氧化。如果塊S402的答案為“否”，判定DPF床層溫度等于或大于預(yù)定值T3，以及邏輯進(jìn)入塊S405。在塊S405，通過(guò)調(diào)整進(jìn)氣節(jié)流閥6和/或EGR控制閥19，使空氣燃料比λ控制到預(yù)定值，以便減小廢氣溫度以及將DPF床層溫度降低到小于預(yù)定值T3的值。如果塊S402的答案為“是”，判定不需要防止DPF熔化操作，以及邏輯進(jìn)入塊S403。在塊S403，停止將空氣燃料比λ控制到預(yù)定值。在塊S404，rec標(biāo)志設(shè)置為0。
參考圖11，將詳細(xì)地解釋當(dāng)請(qǐng)求再生DPF時(shí)，將優(yōu)先級(jí)給予DPF再生操作或是NOx捕集器再生操作的子例程5。在塊S501，判定在NOx捕集器13中累積的S量是否小于預(yù)定值S1。如果塊S501的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S502。如果塊S501的答案為“否”，判定S量等于或大于預(yù)定值S1并且需要NOx捕集器硫毒化恢復(fù)操作。然后，邏輯進(jìn)入圖14所示的子例程8。在圖14中，在塊S801，將rq-desul標(biāo)志設(shè)置為1以便請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)NOx捕集器硫毒化恢復(fù)操作。
在塊S502，判定是否將rq-sp標(biāo)志設(shè)置為0。如果塊S502的答案為“是”，判定不請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作，以及邏輯進(jìn)入塊S503。在塊S503，判定由NOx捕集器13捕集的NOx量是否小于預(yù)定值NOx1。如果塊S503的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S504。如果塊S503的答案為“否”，判定由NOx捕集器13捕集的NOx量等于或大于預(yù)定值NOx1以及必須實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作。邏輯進(jìn)入圖15所示的子例程9。在圖15中，在塊S901，將rq-sp標(biāo)志設(shè)置為1以便請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作。
在塊S504，判定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)操作，即當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載是否處于分裂延遲燃燒模式中允許DPF再生操作和NOx捕集器硫毒化恢復(fù)操作的范圍內(nèi)。即，該范圍是在分裂延遲燃燒模式中能再生DPF 14以及能恢復(fù)或去除NOx捕集器13的硫毒化的發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍。如果塊S504的答案為“是”，判定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載處于允許DPF再生操作以及NOx捕集器硫毒化恢復(fù)操作的發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍中，以及邏輯進(jìn)入塊S505。在塊S505，將reg標(biāo)志設(shè)置為1以便實(shí)現(xiàn)DPF再生操作。如果塊S504的答案為“否”，邏輯跳過(guò)塊S505并結(jié)束。
如果塊S502的答案為“否”，判定請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作，以及邏輯進(jìn)入塊S506。在塊S506，判定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)操作是否處于從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的NOx量很少的條件，即正常發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件。如果塊S506的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S507。在塊S507，判定DPF 14的床層溫度Tbed是否大于預(yù)定值T3。如果塊S507的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S504。
如果塊S506的答案為“否”，邏輯進(jìn)入塊S508。在塊S508，將sp標(biāo)志設(shè)置為1以便在DPF再生操作前，實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作，即NOx釋放和還原操作。如果塊S507的答案為“否”，判定DPF 14的床層溫度等于或小于預(yù)定值T3，以及邏輯進(jìn)入塊S508。因此，在DPF 14的床層溫度Tbed等于或小于預(yù)定值T3的情況下，通過(guò)考慮直到床層溫度Tbed達(dá)到能再生DPF 14時(shí)的溫度所需的時(shí)間，在DPF再生操作前實(shí)現(xiàn)NOx釋放和還原操作。
參考圖12，將詳細(xì)地解釋當(dāng)請(qǐng)求恢復(fù)NOx捕集器13的硫毒化時(shí)，將優(yōu)先級(jí)給予硫毒化恢復(fù)操作或是NOx捕集器再生操作的子例程6。在塊S601，判定在DPF 14中累積的PM量是否小于預(yù)定值PM1。如果塊S601的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S602。如果塊S601的答案為“否”，判定PM量等于或大于預(yù)定值PM1，以及邏輯進(jìn)入子例程7，如圖13所示。在圖13中，在塊S701，將rq-DPF標(biāo)志設(shè)置為1以便請(qǐng)求再生DPF 14。
在塊S602，判定NOx捕集器13的床層溫度Tbed是否大于預(yù)定值T1。預(yù)定值T1是適用于實(shí)現(xiàn)硫毒化恢復(fù)操作的NOx捕集器13的床層溫度。如果塊S602的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S603。在塊S603，判定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件是否處于允許DPF再生和硫毒化恢復(fù)的范圍。如果塊S603的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S604。在塊S604，將desul標(biāo)志設(shè)置為1以便實(shí)現(xiàn)硫毒化恢復(fù)操作。如果塊S603的答案為“否”，邏輯跳過(guò)塊S604并結(jié)束。
如果塊S602的答案為“否”，判定NOx捕集器13的床層溫度Tbed等于或小于預(yù)定值T1，邏輯進(jìn)入塊S605。在塊S605，判定是否將rq-sp標(biāo)志設(shè)置為0。如果塊S605的答案為“是”，判定不請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作，邏輯進(jìn)入塊S606。在塊S606，判定NOx量是否小于預(yù)定值NOx1。如果塊S606的答案為“是”，判定不需要NOx釋放和還原操作，即濃強(qiáng)化操作，以及結(jié)束邏輯。
如果塊S605的答案為“否”，判定請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作，以及邏輯進(jìn)入塊S607。在塊S607，將sp標(biāo)志設(shè)置為1以便實(shí)現(xiàn)NOx釋放和還原操作。如果塊S606的答案為“否”，判定NOx量等于或大于預(yù)定值NOx1以及需要NOx釋放和還原操作，即濃強(qiáng)化操作。邏輯進(jìn)入圖15所示的子例程9。在圖15中，在塊S901，將rq-sp標(biāo)志設(shè)置為1以便請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)濃強(qiáng)化操作。
參考圖16，將詳細(xì)地解釋用于控制促使活化NOx捕集器13的子例程10。在塊S1001，判定發(fā)動(dòng)機(jī)操作是否處于能促使NOx捕集器13預(yù)熱的NOx捕集器預(yù)熱促使范圍內(nèi)。換句話說(shuō)，判定發(fā)動(dòng)機(jī)操作是否處于允許分裂恢復(fù)燃燒模式的條件下。如果塊S1001的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S1002。在塊S1002，將發(fā)動(dòng)機(jī)操作從正常燃燒模式切換到分裂延遲燃燒模式。在分裂延遲燃燒模式中，能有效地延遲主燃燒周期，導(dǎo)致廢氣溫度增加，因此促使NOx捕集器13預(yù)熱。接著，在塊S1003，判定NOx捕集器13的床層溫度是否高于活化NOx捕集器13時(shí)的活化溫度T5。如果塊S1003的答案為“是”，邏輯進(jìn)入塊S1004。在塊S1004，通過(guò)從分裂延遲燃燒模式切換到正常燃燒模式，取消NOx捕集器預(yù)熱促使范圍中的發(fā)動(dòng)機(jī)操作。
如果塊S1001的答案為“否”，邏輯跳過(guò)塊S1002-S1004并結(jié)束。如果塊S1003的答案為“否”，邏輯跳過(guò)塊S1004并結(jié)束。
如上所述，本發(fā)明的燃燒控制裝置提供分裂延遲燃燒模式，其中在結(jié)束初步燃燒后起動(dòng)主燃燒。這導(dǎo)致主要通過(guò)預(yù)混合燃燒形成主燃燒，從而防止在使空氣-燃料比變濃時(shí)導(dǎo)致的排煙惡化。另外，通過(guò)初步燃燒增加汽缸內(nèi)溫度，從而能延遲主燃燒起動(dòng)定時(shí)，因此能增加廢氣溫度。于是，當(dāng)基于廢氣凈化器的狀況需要濃空氣-燃料比操作和提高廢氣溫度時(shí)，通過(guò)從正常燃燒模式切換到分裂延遲燃燒模式，能實(shí)現(xiàn)濃空氣-燃料比操作和提高廢氣溫度，而不惡化排煙。
另外，當(dāng)在能操作分裂延遲燃燒模式的條件下，即，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作穩(wěn)定地處于可允許分裂延遲燃燒模式的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)操作繼續(xù)預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)，執(zhí)行切換到分裂延遲燃燒模式。因此，能防止發(fā)動(dòng)機(jī)操作偏離在請(qǐng)求產(chǎn)生分裂延遲燃燒模式中的燃燒之前的條件。這可在不惡化排煙以及不過(guò)度升高廢氣溫度的情況下實(shí)現(xiàn)分裂延遲燃燒模式中的燃燒。
本申請(qǐng)基于在2003年7月30提交的在先日本專利申請(qǐng)No.2003-282721。該日本專利申請(qǐng)No.2003-282721的全部?jī)?nèi)容在此引入以供參考。
盡管通過(guò)參考本發(fā)明的某些實(shí)施例描述了本發(fā)明，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。鑒于上述教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能想到對(duì)所述實(shí)施例的改進(jìn)和改變。本發(fā)明的范圍參考下述權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于具有排氣通道的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制裝置，所述燃燒控制裝置包括廢氣凈化器，其適合于被設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中；以及控制單元，其被編程用以有選擇地實(shí)現(xiàn)第一燃燒模式和第二燃燒模式，所述第二燃燒模式提供主燃燒以便產(chǎn)生主轉(zhuǎn)矩，以及提供所述主燃燒前在壓縮沖程的上死點(diǎn)或其附近的初步燃燒，并且在完成該初步燃燒后起動(dòng)該主燃燒；基于所述廢氣凈化器的狀況，判定是否請(qǐng)求從所述第一燃燒模式切換到所述第二燃燒模式；以及當(dāng)請(qǐng)求從所述第一燃燒模式切換到所述第二燃燒模式時(shí)，從該第一燃燒模式切換到該第二燃燒模式，以及在允許該第二燃燒模式的條件下，所述發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒控制裝置，其中，所述控制單元進(jìn)一步被編程用來(lái)基于累積在所述廢氣凈化器中的物質(zhì)的量判定是否請(qǐng)求從所述第一燃燒模式切換到所述第二燃燒模式。
3.如權(quán)利要求2所述的燃燒控制裝置，其中，所述廢氣凈化器包括被構(gòu)造成當(dāng)廢氣空氣/燃料比稀時(shí)捕集包含在所述廢氣中的NOx的NOx捕集器，所述控制單元進(jìn)一步被編程用以基于累積在所述NOx捕集器中的硫成分的量判定是否請(qǐng)求從所述第一燃燒模式切換到所述第二燃燒模式，該控制單元進(jìn)一步被編程用以通過(guò)在所述第二燃燒模式中將廢氣空氣/燃料比控制到理想配比空氣/燃料比以及提高廢氣溫度來(lái)恢復(fù)所述NOx捕集器的硫毒化。
4.如權(quán)利要求2所述的燃燒控制裝置，其中，所述廢氣凈化器包括被構(gòu)造成收集包含在廢氣中的顆粒物質(zhì)的柴油顆粒過(guò)濾器，所述控制單元被進(jìn)一步編程用以基于由所述柴油顆粒過(guò)濾器收集的顆粒物質(zhì)的量判定是否請(qǐng)求從所述第一燃燒模式切換到所述第二燃燒模式，該控制單元被進(jìn)一步編程用以通過(guò)將廢氣空氣/燃料比控制到低于理想配比空氣/燃料比的目標(biāo)值以及提高所述第二燃燒模式中的廢氣溫度來(lái)再生所述柴油顆粒過(guò)濾器。
5.如權(quán)利要求2所述的燃燒控制裝置，其中，所述廢氣凈化器包括被構(gòu)造成當(dāng)廢氣空氣/燃料比稀時(shí)捕集包含在所述廢氣中的NOx的NOx捕集器，所述控制單元被進(jìn)一步編程用以基于由所述NOx捕集器捕集的NOx量判定是否請(qǐng)求從所述第一燃燒模式切換到所述第二燃燒模式，該控制單元進(jìn)一步被編程用以通過(guò)在所述第二燃燒模式中將廢氣空氣/燃料比控制到低于理想配比空氣/燃料比的目標(biāo)值以及提高廢氣溫度來(lái)再生所述NOx捕集器。
6.如權(quán)利要求1所述的燃燒控制裝置，其中，允許所述第二燃燒模式的條件是發(fā)動(dòng)機(jī)速度等于或低于預(yù)定速度以及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載是位于上限和下限間的中等負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件。
7.如權(quán)利要求1所述的燃燒控制裝置，其中，所述控制單元被進(jìn)一步編程用以當(dāng)提供用于主燃燒的燃料噴射時(shí)，把要為所述初步燃燒提供的燃料噴射量控制到使汽缸內(nèi)溫度增加到高于空氣-燃料混合物可自燃時(shí)的自點(diǎn)火溫度所需的燃料噴射量。
8.如權(quán)利要求1所述的燃燒控制裝置，其中，所述控制單元被進(jìn)一步編程用以使主燃燒的主燃燒起動(dòng)定時(shí)從所述初步燃燒的初步燃燒起動(dòng)定時(shí)延遲不低于20°曲柄角。
9.如權(quán)利要求1所述的燃燒控制裝置，其中，所述控制單元被進(jìn)一步編程用以將主燃燒的主燃燒結(jié)束定時(shí)設(shè)定為等于或大于在壓縮上死點(diǎn)后的50°曲柄角。
10.如權(quán)利要求1所述的燃燒控制裝置，其中，所述控制單元被進(jìn)一步編程用以通過(guò)改變將為所述主燃燒提供的燃燒噴射定時(shí)來(lái)控制廢氣溫度。
11.如權(quán)利要求3所述的燃燒控制裝置，其中，所述控制單元被進(jìn)一步編程用以當(dāng)在允許所述第二燃燒模式以及硫成分的量達(dá)到預(yù)定值(S2)的條件下發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)，即使硫成分的量低于用于請(qǐng)求恢復(fù)所述NOx捕集器的硫毒化的水平(S1)時(shí)，也恢復(fù)所述NOx捕集器的硫毒化。
12.如權(quán)利要求1所述的燃燒控制裝置，其中，所述控制單元被進(jìn)一步編程用以在所述第二燃燒模式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作一個(gè)周期產(chǎn)生多次所述初步燃燒，在壓縮TDC或其附近至少產(chǎn)生一次初步燃燒。
13.一種用于控制具有排氣通道的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒的方法，在所述排氣通道中設(shè)置一個(gè)廢氣凈化器，所述方法包括檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件；檢測(cè)所述廢氣凈化器的狀況；有選擇地實(shí)現(xiàn)第一燃燒模式和第二燃燒模式，所述第二燃燒模式提供主燃燒以產(chǎn)生主轉(zhuǎn)矩，以及提供主燃燒之前在壓縮沖程的上死點(diǎn)或其附近的初步燃燒，并在完成所述初步燃燒后起動(dòng)主燃燒；基于所述廢氣凈化器的狀況判定是否請(qǐng)求從第一燃燒模式切換到第二燃燒模式；基于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件判定在允許所述第二燃燒模式的條件下，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是否繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)；以及當(dāng)請(qǐng)求從所述第一燃燒模式切換到所述第二燃燒模式時(shí)，從該第一燃燒模式切換到該第二燃燒模式，以及在允許所述第二燃燒模式的條件下發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述廢氣凈化器包括被構(gòu)造成當(dāng)廢氣空氣/燃料比稀時(shí)捕集包含在廢氣中的NOx的NOx捕集器，通過(guò)累積在所述NOx捕集器中的硫成分的量來(lái)檢測(cè)所述廢氣凈化器的狀況，該方法進(jìn)一步包括在所述第二燃燒模式中將廢氣空氣/燃料比控制到理想配比空氣/燃料比以及升高廢氣溫度，從而恢復(fù)所述NOx捕集器的硫毒化。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述廢氣凈化器包括被構(gòu)造成收集包含在廢氣中的顆粒物質(zhì)的柴油顆粒過(guò)濾器，通過(guò)由所述柴油顆粒過(guò)濾器收集的顆粒物質(zhì)的量來(lái)檢測(cè)所述廢氣凈化器的狀況，該方法進(jìn)一步包括在所述第二燃燒模式中將廢氣空氣/燃料比控制到低于理想配比空氣/燃料比的目標(biāo)值以及升高廢氣溫度，從而再生所述柴油顆粒過(guò)濾器。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述廢氣凈化器包括被構(gòu)造成當(dāng)廢氣空氣/燃料比稀時(shí)捕集包含在廢氣中的NOx的NOx捕集器，通過(guò)由所述NOx捕集器捕集的NOx的量來(lái)檢測(cè)所述廢氣凈化器的狀況，該方法進(jìn)一步包括在第二燃燒模式中將廢氣空氣/燃料比控制到低于理想配比空氣/燃料比的目標(biāo)值以及提高廢氣溫度，從而再生所述NOx捕集器。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，允許所述第二燃燒模式的條件是發(fā)動(dòng)機(jī)速度等于或低于預(yù)定速度以及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載是位于上限和下限之間的中等負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括，當(dāng)提供用于主燃燒的燃料噴射時(shí)，把要為所述初步燃燒提供的燃料噴射量控制到使汽缸內(nèi)溫度增加到高于空氣-燃料混合物可自燃時(shí)的自點(diǎn)火溫度所需的燃料噴射量。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括，使所述主燃燒的主燃燒起動(dòng)定時(shí)從所述初步燃燒的初步燃燒起動(dòng)定時(shí)延遲不低于20°曲柄角。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括將所述主燃燒的主燃燒結(jié)束定時(shí)設(shè)定為等于或大于在壓縮上死點(diǎn)之后50°曲柄角。
21.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)改變將為所述主燃燒提供的燃料噴射定時(shí)來(lái)控制廢氣溫度。
22.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，當(dāng)在允許所述第二燃燒模式以及硫成分的量達(dá)到預(yù)定值的條件下發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)，即使硫成分的量低于用于請(qǐng)求恢復(fù)NOx捕集器的硫毒化的水平時(shí)，也能執(zhí)行對(duì)廢氣空氣/燃料比的控制。
23.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述第二燃燒模式中，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作的一個(gè)周期產(chǎn)生多次初步燃燒，在壓縮TDC或其附近至少產(chǎn)生一次初步燃燒。
全文摘要
用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制裝置，包括廢氣凈化器，以及被編程用以有選擇地實(shí)現(xiàn)第一燃燒模式和第二燃燒模式的控制單元，第二燃燒模式提供主燃燒，以及提供主燃燒前在壓縮上死點(diǎn)或其附近的初步燃燒，以及在完成初步燃燒后起動(dòng)主燃燒。該控制單元被編程用以當(dāng)基于廢氣凈化器的狀況請(qǐng)求從第一燃燒模式切換到第二燃燒模式時(shí)，從該第一燃燒模式切換到該第二燃燒模式，以及在允許第二燃燒模式的條件下發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)操作預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F01N3/08GK1576529SQ200410063330
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社