CN100520024C - 用于内燃发动机的燃烧控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在废气通道中具有废气净化器的内燃发动机的燃烧控制装置，包括用于控制对发动机的燃料和空气供应的控制器。该控制器被配置为根据废气净化器的状况，在预定的条件下产生在压缩上止点或其附近的预先燃烧以及在预先燃烧结束后的主燃烧。该控制器进而被配置为通过根据扭矩校正值把增加校正添加到目标空气进气量来确定目标空气进气量，以及通过依据实际的空气量和目标空气/燃料比计算目标燃料喷射量来确定目标燃料喷射量。还提供一种燃烧控制方法。

Description

用于内燃发动机的燃烧控制装置和方法
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的燃烧控制装置和方法。
背景技术
迄今，人们知道一种柴油发动机燃料喷射系统，其中燃料喷射器如同在未审定的日本专利公开第2000-320386中揭示的那样当需要促进催化剂的活化作用时在压缩上止点或其附近把燃料的喷射分成三次分开的喷射。
发明内容
然而，在上述的日本专利公开中揭示的燃料喷射系统中，燃料是这样喷射的，即，使三次分开的喷射的燃料燃烧不断地发生。即，燃料被这样喷射到第一喷射的燃料火焰，以便在第二喷射或其后喷射的燃料主要引起扩散燃烧。当空气/燃料比在这样的燃烧条件下变得比较浓的时候，不可避免地或必然引起烟排放大大增加。
因此本发明的目的是提供一种用于内燃发动机的燃烧控制装置和方法，即使当空气/燃料比为了废气温度升高而变得比较浓的时候也能实现不增加烟排放的燃烧。
为了达到上述目的，依照本发明的一个方面，提供一种用于废气通道中具有废气净化器的内燃发动机的燃烧控制装置，其包括用于控制对该发动机的燃料和空气供应的控制器，该控制器被配置成：根据废气净化器的状况，在预定的条件下产生在压缩上止点或其附近的预先燃烧和预先燃烧结束之后的主燃烧；根据扭矩校正值通过把增加校正加到目标进气量上来确定目标进气量，以及通过依据实际的空气量和目标空气/燃料比计算目标燃料喷射量来确定目标燃料喷射量；确定用于预先燃烧的燃料喷射量，使得在用于主燃烧的燃料喷射时的汽缸内温度高于自燃温度。
依照本发明的另一方面，提供用于具有设置在废气通道中的废气净化器的内燃发动机的燃烧控制方法，该方法包括：根据废气净化器的状况，在预定的条件下产生在压缩上止点或其附近的预先燃烧和在预先燃烧结束之后的主燃烧；根据扭矩校正值通过将增加的校正加到目标进气量来确定目标进气量，依据实际的空气量和目标空气/燃料比，通过计算目标燃料喷射量来确定目标燃料喷射量；确定用于预先燃烧的燃料喷射量，使得在用于主燃烧的燃料喷射时的汽缸内温度高于自燃温度。
附图说明
图1是依照本发明的本实施方案的内燃发动机的系统方框图；
图2是展示废气净化控制的流程图(部分1)；
图3是展示废气净化控制的流程图(部分2)；
图4是展示废气净化控制的流程图(部分3)；
图5是展示废气净化控制的流程图(部分4)；
图6是展示废气净化控制的流程图(部分5)；
图7是展示废气净化控制的流程图(部分6)；
图8是展示废气净化控制的流程图(部分7)；
图9是展示废气净化控制的流程图(部分8)；
图10是展示废气净化控制的流程图(部分9)；
图11是展示废气净化控制的流程图(部分10)；
图12是展示废气净化控制的流程图(部分11)；
图13是展示燃烧模式的第一个实例的时间图；
图14是展示燃烧模式的第二个实例的时间图；
图15是展示依照本发明的燃烧模式的时间图；
图16是展示用③指示的本发明与用①指示的第一个实例和用②指示的第二个实例关于废气条件的比较的图；
图17A到17D是展示主燃烧定时和废气条件之间的关系的图；
图18是展示用于预先燃烧的目标燃料喷射定时图；
图19是展示用于预先燃烧的目标燃料喷射量图；
图20是展示用于主燃烧的目标燃料喷射定时图；
图21展示依照本发明的另一种燃烧模式的时间图；
图22是展示切换到分裂延迟燃烧的流程图。
图23是展示在再生期间PM量和目标λ之间关系的曲线图；
图24是展示能够执行DPF再生和S(硫)毒化解除的操作范围的图；
图25是展示包括扭矩校正的空气量控制的流程图；
图26是展示燃料喷射量控制的流程图；
图27是用于计算基本扭矩校正值的示意图；
图28是展示主喷射定时和扭矩校正系数之间关系的曲线图；
图29是展示冷却水温度和扭矩校正系数之间关系的曲线图。
具体实施方式
首先参照图1，依照本发明的一个实施方案的内燃发动机(在此是作为柴油发动机展示的)将被描述。
柴油发动机1在进气道2具有可变喷嘴型涡轮增压器3的吸入空气压缩机，以便吸入的空气被该压缩机增压并且在中间冷却器4被冷却，然后通过进气节流阀5，再流过收集器6进入每个汽缸的燃烧室。燃料被公用轨道型燃料喷射系统(即，高压燃料泵7)增压后传送到公用轨道8并且被从每个汽缸的燃料喷射器9直接喷射到燃烧室。吸入燃烧室的空气和被喷射的燃料的混合物借助压缩点火燃烧，而废气被排放到废气通道10。
排放到废气通道10中的一部分废气通过EGR通道11经由EGR阀12返回到进气一侧。废气的其余部分通过可变喷嘴型涡轮增压器3的废气涡轮，以便驱动该涡轮增压器。
在本文中，在废气通道10中废气涡轮的下游设置了NOx捕集催化剂13，用于当废气的空气/燃料比稀的时候捕获废气中的NOx并且当废气空气/燃料比变得浓的时候清除被捕获的NOx。此外，NOx捕集催化剂13携带氧化催化剂(贵金属)以便具有氧化流经此的废气成份(HC，CO)的功能。
此外，NOx捕集催化剂13的下游设置了狄塞尔微粒过滤器(在下文中称之为DPF)14。DPF 14也携带氧化催化剂(贵金属)以便具有氧化流经那里的废气成份(HC，CO)的功能。在此期间，NOx捕集催化剂13和DPF 14可能被反向配置，而且DPF可能在其上携带NOx捕集催化剂，以使构成一个整体单元。
为了控制发动机1而提供给控制单元20的输入是来自用来检测发动机速度Ne的发动机速度传感器21、用来检测加速器开度APO的加速器开度传感器22、用来检测吸入空气量Qac的气流计23和用来检测冷却水温度Tw的水温传感器24的信号。
进一步提供用来检测NOx捕集催化剂13的温度(催化剂温度)的催化剂温度传感器25、用来在废气通道10的DPF 14的入口一侧检测废气压力的废气压力传感器26、用来检测DPF 14的温度(DPF温度)的DPF温度传感器27和用来检测DPF14出口一侧的废气的空气/燃料比(在下文中称之为废气λ，而且它的数值是用过量空气比表示的)的空气/燃料比传感器28，而且来自这些传感器的信号也被输入到控制单元20。然而，NOx捕集催化剂13的温度和DPF14的温度可借助配置在NOx捕集催化剂13和DPF 14下游的废气温度传感器(未展示)从废气温度间接检测。
根据那些信号，控制单元20把燃料喷射指令信号输出给用来控制燃料喷射量和每个燃料喷射器9的燃料喷射定时的燃料喷射器9，把一个开度指令信号输出给进气节流阀5，把一个开度指令信号输出给EGR阀12，等。
在此处，控制单元20完成废气净化控制，包括：通过使DPF 14捕获的和在其上积聚的PM燃尽而对DPF 14再生的控制、用来清除NOx捕集催化剂13捕获的NOx的控制和用来解除NOx捕集催化剂13的S(硫)-毒化的控制，而且这样的废气净化控制在下文中将予以详细描述。
图2到12是展示在控制单元20中完成的废气净化控制的流程图。
首先参照图2的流程图描述废气净化控制。
在步骤S1中，各种不同的传感器信号被读出，以检测发动机速度Ne，加速器开度APO、吸入空气量Qac、催化剂温度、DPF入口侧压力，DPF温度、DPF出口侧温度和DPF出口侧废气λ。
在步骤S2中，判定废气系统中的NOx捕集催化剂13究竟是处在低温条件下还是高温条件下，当催化剂温度等于或低于NOx捕集催化剂13的活化温度T5的时候，确定NOx捕集催化剂13处在低温条件下，而且处理转到图12的对预热促进模式的控制，这将在稍后予以描述，当确定NOx捕集催化剂13处在高温条件下的时候，处理转到步骤S3。
在步骤S3，NOx量(即被NOx捕集催化剂13捕获并且积聚在其上的NOx的量)被计算出来。例如，与在美国专利第5,437,887号的第8栏中揭示的对NOx的吸收量的计算类似，NOx的量可能依据发动机速度的累积值(即，曲轴转数的累积值)或行驶距离来估计。在使用累积值的情况下，累积值在完成NOx清除的时候(包括当NOx清除连同S-毒化解除一起实现的时候)被重新设定。
在步骤S4中，作为由于S-毒化而积聚在NOx捕集催化剂13上的硫的量的硫积聚量(在下文中简称为S量)被计算出来。关于这一点，类似于上述的NOx量的计算，S量能依据发动机速度的累积值或行驶距离来估计。在使用累积值的情况下，当完成S-毒化解除时，累积值被重新设定。
在步骤S5中，PM量(即，被DPF 14捕获并且在其上积聚的PM量)是以下述方式计算的。随着PM数量增加，DPF出口侧废气压力自然增加，因此，DPF出口侧废气压力被废气压力传感器26检测而且与标准的废气压力相比较，借此估算PM量。同时，将会通过把来自DPF 14先前的再生的发动机速度或行驶距离的累积值与废气压力相结合来估算PM量。
在步骤S6中，判定指明DPF再生正在进行的reg标志是否已被设定。在reg标志已被设定(＝1)的情况下，处理转到图3中的DPF再生模式控制，稍后将予以描述。
在步骤S7中，判定指明S-毒化解除正在进行中的desul标志是否已被设定。在desul标志已被设定(＝1)的情况下，处理转到图4中的对S-毒化解除模式的控制，稍后将予以描述。
在步骤S8中，判定指明用来净化NOx捕集催化剂13的NOx捕集器的浓强化(rich spike)模式正在进行中的sp标志是否已被设定。在sp标志已被设定(＝1)的情况下，处理转到图5中对浓强化模式的控制，稍后将予以描述。
在步骤S9中，判定指明在DPF14的再生和S-毒化解除之后的熔化损伤防止模式正在进行中的sp标志是否已被设定。在sp标志已被设定(＝1)的情况下，处理转到图6中的对熔化损伤防止模式的控制，稍后将予以描述。
在步骤S10中，判定指明请求DPF 14再生的rq-DPF标志是否已被设定。在请求DPF 14再生以使rq-DPF标志被设定(＝1)的情况下，处理转到稍后将予以描述的图7的流程，当请求DPF14再生的情况下在此确定用于再生的优先顺序。
在步骤S11中，判定指明请求S-毒化解除的rq-desul标志是否已被设定。在rq-desul标志已被设定(＝1)(即，请求S-毒化解除)的情况下，处理转到稍后将予以描述的图8的流程，当请求S-毒化解除的情况下在此确定用于再生的优先顺序。
在步骤S12中，判定在步骤S5中计算的DPF 14的PM量是否超过PM1以及是否到了使DPF 14再生的时间。
在PM量大于PM1从而确定已到使DPF 14再生的时间的情况下，处理转到图9的流程，在此，在步骤S701中设定rq-DPF标志(＝1)以请求DPF 14的再生。
在步骤S13中，判定在步骤S4中计算的NOx捕集催化剂的S量是否超过预定的量S1以及是否到了解除S-毒化的时间。
在S量大于S1从而确定解除NOx捕集催化剂的S-毒化的时间已经到来的情况下，处理转到图10的流程，在此在步骤S801中设定rq-desul标志以请求S-毒化解除。
在步骤S14中，判定在步骤S3中计算的NOx捕集催化剂13的NOx量是否超过预定的量NOx1以及是否到了净化NOx捕集器的时间。
在NOx量大于NOx1从而确定净化NOx捕集催化剂13的NOx捕集器的时间已经到来的情况下，处理转到图11的流程，在此，在步骤901中设定rq-sp标志以提出NOx捕集器净化请求(浓强化请求)。
然后，对图3的DPF再生模式的控制将被描述。如果PM量超过预定的量PM1以致rq-DPF标志被设定(＝1)而且响应于此，稍后将予以描述的图7的流程被执行，以致reg标志被设定(＝1)，开始图3的处理流程。
在步骤101中，为了DPF 14的再生，发动机的燃烧模式从正常稀燃烧模式切换到依照本发明的分裂延迟燃烧模式(split retardcombustion mode)。
在此，依照本发明的分裂延迟燃烧模式将予以描述。在此期间分裂延迟燃烧模式不是用于DPF 14的再生而是被用于解除S-毒化、NOx捕集器的净化(浓强化)和促进发动机预热。
在执行DPF 14的再生的情况下，保持废气λ介于1和1.4之间以及DPF 14的温度在600℃以上是必要的。此外，在执行解除S-毒化的情况下，实现λ≤1和废气温度≥600℃是必要的。
在稀条件下正常使用的操作范围中，完成先导喷射是有用的实践。先导喷射定时是BTDC40°到10°，以及先导喷射量为1-3mm3/st。主喷射定时是BTDC10°到-20°，而且先导喷射和主喷射之间的间隔被设定为大约10℃A到30℃A。
为了在发动机的正常操作下实现用于DPF 14的再生和S-毒化解除等的低λ和高废气温度，减少吸入空气量是必要的。然而，当吸入空气量被减少时汽缸内的压缩结束温度降低，以致燃烧变得不稳定。因此，如果先导喷射的设定类似于正常的稀燃烧模式，那么提前主喷射的定时是必要的(参见图13中的第一个实例)。因为用来升高废气温度的喷射定时的延迟将引起不稳定燃烧，所以通过这样设定燃料喷射量和喷射定时由于延迟的限制而难以实现低λ和高废气温度。
因此，未审查的日本专利公开第2000-320386号通过把主喷射分裂并由此扩展延迟的限制来实现低λ和高废气温度。
然而，由于在先前喷射或喷射的燃料的燃烧活跃的条件下进行下一次喷射，所以引起图14所示的连续燃烧。即，用于主燃烧的燃料被分开的各部分被喷射到先前喷射的燃烧火焰中，以致燃烧在燃料喷射后直接开始，因此提高了扩散燃烧的速率，使局部当量比变得非常浓，所以大大增加烟排放。
因此，依照本发明，用来产生主扭矩的主燃烧和主燃烧之前的预先燃烧如同图15所示的那样执行，即，燃料喷射(a，b)被控制成使预先燃烧发生在压缩上止点(TDC)附近，以及主燃烧在预先燃烧完全结束之后开始。
即，燃料的喷射(a)是在压缩冲程期间完成的，以便由此执行用来升高邻近TDC的汽缸内温度(压缩结束温度)。虽然用来产生预先燃烧的热量的燃料的喷射量依据发动机操作条件变化，但是至少喷射的燃料量使预先燃烧的热量生成能够被感知而且在用于主燃烧的燃料喷射时汽缸内温度高于自燃温度，此外，通过根据基于发动机操作条件估算的压缩结束温度改变用于预先燃烧的燃料喷射量和喷射定时，预先燃烧的稳定性能够得到改善。
然后，用于主燃烧的燃料的喷射(b)是TDC之后执行的，以致主燃烧在预先燃烧完全结束之后开始。
即，通过借助预先燃烧升高汽缸内温度，主燃烧的延迟限制被扩展，以使由此提高在将废气温度控制到目标温度方面的控制能力，而在另一方面，通过在预先燃烧完全结束之后喷射用于主燃烧的燃料，获得用于主燃烧的点火延迟的时间周期，由此使主燃烧中的预混合燃烧速率变得更高以及抑制烟排放。
预先燃烧的燃烧开始定时和主燃烧的燃烧开始定时之间的间隔至少是20℃A，尽管其可根据发动机速度的变化而改变，因为如果不是这样，预先燃烧(预先燃烧的放热)将不完全结束。通过以这种方式设定间隔，主燃烧的恶化能够得到抑制，因此可能防止在烟排放方面的恶化。此外，因为主燃烧在膨胀冲程期间开始，所以燃烧速度是非常缓慢的，以致主燃烧在ATDC 50°或之后完成。通过尽可能多地延迟主燃烧的燃烧结束定时，主燃烧变得缓慢，因此可能抑制在燃烧噪声方面的恶化。
通过实现本发明的分裂，如同在图16中用③指出的那样，分别与用①和②指出的图13、14的第一个和第二个实例相比较，即使在实现浓条件的时候也能够获得废气温度高和烟排放少的燃烧。此外，本发明的分裂呈现非常低的HC浓度。
此外，由于主燃烧的延迟限制通过预先燃烧得到扩展，在低λ条件下的燃烧即使在主燃烧的喷射定时被延迟的时候也可以是稳定的，因此获得高废气温度变成可能的。
参照图17A到17D，主燃烧的定时的延迟增加主燃烧中预混合燃烧的比例，从而甚至在λ小的条件下，主燃烧的定时被延迟得越多，烟排放就受到越大的抑制。此外，如果主燃烧的定时被延迟，就能实现较高的废气温度。因此，通过改变用于主燃烧的燃料喷射定时，废气温度能够得到控制。
图18展示使用发动机操作条件(发动机速度Ne和负荷Q)作为参数的用于预先燃烧的目标燃料喷射时间。
图19展示使用发动机操作条件(发动机速度Ne和负荷Q)作为参数的用于预先燃烧的目标燃料喷射量。
图20展示使用发动机操作条件(发动机速度Ne和负荷Q)作为参数的用来实现某个目标废气温度的目标燃料喷射定时(主喷射定时)。为了扭矩的校正，通过稍后将描述的方式确定用于主燃烧的燃料喷射量。
同时，在低负荷的条件下，用来获得目标废气温度的主燃烧的燃烧时间被大大延迟，以致下述的情况发生，即，只有一个预先燃烧不能维持在主燃烧的喷射定时汽缸内温度为高。在这种情况下，如图21所示，预先燃烧以这种方式完成多次，即，燃烧的热释放不互相重叠。由此，即使在低负荷条件下，也能同时获得低的烟排放和高的废气温度。
如同前面描述过的那样，在DPF再生、S-毒化解除等需要低λ和高废气温度的情况下，燃烧模式被切换到本发明的分裂延迟燃烧模式。更明确地说，如同图22的流程图所展示的那样，在步骤S1101中，用于预先燃烧的燃料喷射量(参照图19)的燃料在预先燃烧的燃料喷射定时(参照图18)喷射。然后，在步骤S1102中，用于主燃烧的燃料喷射在延迟的燃料喷射定时执行(参照图20)。
回过来参照图3，在步骤S101中发动机的燃烧模式从正常的稀燃烧模式切换到本发明的用于DPF的再生的分裂延迟燃烧模式之后，处理转到步骤S102。
在步骤S102中，废气λ被控制到目标值。在DPF再生时，废气λ的目标值依据PM量的变化发生改变。因此，在DPF入口一侧的废气压力被检测并且与发动机操作条件(发动机速度Ne和负荷Q)下的基准废气压力进行比较，由此估计PM量、确定与图23所示的PM量相对应的目标λ和将废气λ控制到目标值。
对目标λ的控制(稍后将予以描述)是在进行扭矩校正的时候完成的，因为扭矩被延迟燃烧降低。
在步骤S103中，判定DPF的温度是否超过目标上限T22。
如果DPF温度>T22，那么DPF温度在再生期间超过该上限，所以处理转到步骤S110，在此，主燃烧的燃料喷射定时被提前以降低废气温度。
在步骤S104中，确定DPF14温度是否低于目标下限T21。
如果DPF温度<T21，那么DPF温度在DPF14的再生期间被降低到该下限以下，所以处理转到步骤S109，在此，主燃烧的燃料喷射定时被延迟以升高废气温度。
在步骤S105中，判定是否已从DPF再生的起点逝去预定的时间t dpfreg。如果该预定的时间已逝去，那么在DPF 14上积聚的PM被完全燃尽，所以处理转到步骤S106。
在步骤S106中，燃烧模式从本发明的分裂延迟燃烧模式切换到正常燃烧模式，以便停止DPF 14的加热，因为DPF再生已完成。
在步骤S107中，reg标志被清除(＝0)，因为DPF再生已完成。
在步骤S108中，rec标志被设定(＝1)，以便开始熔化损伤防止模式，因为虽然DPF再生已完成，但是如果保留DPF 14上的PM，那么废气λ的快速增加有可能使PM立刻在DPF 14处燃烧并且引起熔化损伤。
然后，将描述图4所示的用于S-毒化解除模式的控制。在NOx捕集催化剂13中S(硫)的量超过预定量S1，以致rq-desul标志被设定(＝1)而且作为对此的响应，稍后将描述的图8的处理流程被执行以便设定desul标志(＝1)的情况下，开始图4的处理流程。
在步骤S201中，为了解除NOx捕集催化剂13的S-毒化，发动机的燃烧模式从正常的稀燃烧模式切换到本发明的分裂延迟燃烧模式。
在步骤S202中，将λ控制为理想配比。即，通过按理想配比设定目标废气λ来控制废气λ。对目标废气λ的控制(稍后予以详细描述)是在完成扭矩校正的同时完成的，因为延迟燃烧引起扭矩降低。
在步骤S203中，判定催化剂温度是否高于预定温度T4。例如，T4被设定在600℃，因为在Ba作为NOx捕集催化剂的情况下至理想配比的浓的气氛需要在600℃或以上。
如果催化剂温度低于预定温度T4，那么处理转到步骤S210，在此主燃烧的燃料喷射定时被延迟，以便升高废气温度。
在步骤S204中，判定是否已从S-毒化解除模式的起点逝去预定的时间t desul。如果该预定的时间已逝去，则确定S-毒化解除已完成而且处理转到步骤S205。
在步骤S205中，由于S-毒化解除已完成，所以燃烧模式从本发明的分裂延迟燃烧模式切换到正常燃烧模式，以便停止NOx捕集催化剂13的预热。当然，理想配比操作同时被取消。
在步骤S206中，由于S-毒化解除已完成，所以desul标志被清除(＝0)。
在步骤S207中，rec标志被设定(＝1)，以便开始熔化损伤防止模式，因为虽然S-毒化解除已完成，如果PM积聚在DPF 14上，在这样的高温条件下废气λ的快速增加有可能使PM立刻在DPF 14处全部燃烧并且导致熔化损伤。
在步骤S208中，rq-sp标志被清除(＝0)。通过S-毒化解除的执行，同时导致清除NOx，因为NOx捕集催化剂受到理想配比的影响。因此，如果已经做过，则这是用来取消NOx清除请求(浓强化请求)。
然后，将描述图5的浓强化模式(NOx清除模式)。当NOx捕集催化剂13的NOx量超过预定量NOx1，以致rq-sp标志被设定(＝1)并且作为对此的响应，图7或8的处理流程被执行以使sp标志被设定(＝1)的时候，开始图5的处理流程。
在步骤S301中，为了清除NOx捕集催化剂13中的NOx，发动机的燃烧模式从正常的稀燃烧模式切换到本发明的分裂延迟燃烧模式。
在步骤S302中，废气λ被控制为浓。即，通过把目标λ设定为浓来控制废气λ。对目标λ的控制(稍后将予以详细描述)是在进行扭矩校正的同时完成的，因为扭矩被延迟燃烧降低。
在步骤S303中，判定是否已从浓强化模式的起点逝去预定时间tspike。如果该预定的时间已逝去，那么判定NOx清除已完成而且流程转到步骤S304。
在步骤S304中，由于NOx清除已完成，燃烧模式从分裂延迟燃烧模式切换到正常燃烧模式。当然，浓操作被同时取消。
在步骤S305中，由于NOx清除已完成，sp标志被取消(＝0)。
然后，将描述图6的熔化损伤防止模式。当DPF再生或S-毒化解除已完成而且图3或图4的流程被执行以使rec标志被设定(＝1)时，开始图6的处理流程。
在步骤401中，由于DPF14恰好在DPF再生等处理之后仍然处在高温条件下，并因此把废气λ快速控制到浓有可能引起DPF 14上剩余的PM立刻全部燃烧并因此引起熔化损伤，所以废气λ被控制到目标值，例如，控制到使λ≤1.4。同时，在熔化损伤防止模式中，希望废气温度低，从而不用本发明的分裂延迟燃烧模式而用正常燃烧模式把废气λ控制到目标值。
在步骤402中，判定DPF 14的温度是否低于PM不可能快速氧化的预定温度T3(例如，500℃)。如果DPF 14的温度高于T3，废气λ的控制则继续。如果DPF 14的温度低于T3，即使氧的浓度变成与大气中的浓度相等，DPF 14的损伤也能被避免，所以处理流程转到步骤S403。
在步骤403中，由于不存在任何DPF 14熔化损伤的可能性，所以废气λ的控制结束。
在步骤404中，由于熔化损伤防止模式已结束，所以rec标志被清除(＝0)。
然后，将描述图7的第一再生优先顺序确定流程。当DPF再生请求(rq-DPF标志＝1)被发出的时候，开始图7的处理流程。在此期间，该流程在DPF再生请求、S-毒化解除请求或NOx清除请求同时发出的时候确定优先顺序。
在步骤S501中，借助类似于步骤S13的方法，判定S量是否超过预定量S1以及是否到了解除S-毒化的时间。
如果S量>S1，处理转到图10的处理流程的步骤S801，以便设定rq-desul标志(＝1)和发出S-毒化解除请求。在这种情况下，优先顺序是用图8的处理流程确定的。
在S的积聚量<S1的情况下，处理转到S502。
在步骤S502中，确定rq-sp标志是否已被设定(＝1)，即NOx清除请求(浓强化请求)是否已发出。如果尚未发出，处理转到步骤S503。
在步骤S503中，借助类似于步骤S14的技术，确定NOx量是否超过预定数NOx1以及是否到了净化NO捕集器的时机。
如果NOx量>NOx1，处理转到图11的流程的步骤S901，以便设定rq-sp标志(＝1)并且发出NOx清除请求(浓强化请求)。
如果在步骤S503中判定NOx量<NOx1，这是仅仅发出DPF再生请求的情况，所以处理转到步骤S504。
在步骤S504中，判定发动机操作条件是否处在能够执行DPF再生和S-毒化解除的范围中(即，不同于低速和低负荷范围的操作范围，在该范围中温度升高的程度比较小而且排气效率的恶化程度不超过允许值)。如果发动机操作条件在能够执行DPF再生的范围中，处理转到步骤505，以便设定reg标志(＝1)并且着手进行DPF再生。
如果在步骤S502中判定rq-sp标志已被设定(＝1)，这是DPF再生请求和NOx清除请求被同时发出的情况，所以处理转到步骤S506。
在步骤S506中判定发动机是否正在NOx排放量很小(例如，稳定状态)的条件下操作。在NOx排放量小的发动机操作条件下，即使NOx捕集催化剂13的再生略有延迟也几乎不在尾管引起任何废气恶化，所以最好把优先级给予对发动机操作有很大影响的DPF再生。因此，在这种情况下，处理转到步骤S507。
在NOx排放量大的发动机操作条件(例如，加速条件)下，希望把优先级给予NOx捕集催化剂13的再生以便防止尾管中废气的恶化。因此，在这种情况下，处理转到步骤S508，以便设定sp标志(＝1)以及着手进行NOx清除(浓强化)。
在步骤S507中，判定DPF的温度是否高于DPF 14上携带的氧化催化剂被活化的温度T6。如果在开始升高DPF 14温度的时候低于T6，优选的是把优先级给予NOx捕集催化剂13的再生。这是因为即使开始升高DPF 14的温度，DPF 14被加热到DPF的再生能被执行的温度要花费很长的时间，而且可能在温度的上升期间引起废气尾管处的NOx恶化。因此，在这种情况下，处理转到步骤S508，以便设定sp标志(＝1)和着手进行NOx清除(浓强化)。
如果在步骤S507中判定DPF的温度>T6，那么处理转到步骤S504和S505以便把优先级给予DPF再生。
然后，将描述图8的第二再生优先级顺序确定流程。如果S-毒化解除请求(rq-desul标志＝1)已发出，开始图8的处理流程。在此期间，这个处理流程是当S-毒化解除请求和NOx清除请求同时发出时用来确定优先级顺序的。
在S601步骤中，在S-毒化解除请求发出之后并且用类似于步骤S12的技术确定PM量是否超过预定量PM1以及是否到了再生DPF 14的时间。
如果PM量>PM1，那么处理转到图9的处理流程的步骤S701，以便设定rg-DPF标志(＝1)和发出DPF再生请求。在这种情况下，用图7的处理流程确定优先级顺序。
如果PM量<PM1，处理转到步骤S602。
在步骤S602中，判定催化剂温度是否高于预定温度T1。如果高于该温度，处理转到步骤S603。
在步骤S603中，判定发动机操作条件是否处在能够执行DPF再生和S-毒化解除的操作范围中(即，不同于低速和低负荷范围的操作范围，在该范围中温度上升的程度比较小而且排气效率的恶化程度不超过允许值)。如果该发动机操作条件是在能够执行S-毒化解除的范围中，处理转到步骤S604，以便设定desul标志(＝1)和着手进行S-毒化解除。
如果在步骤S602中判定催化剂温度<T1，优选的是把优先级给予NOx清除。这是因为，即使开始升高DPF14的温度，把催化剂加热到能执行S-毒化解除的温度仍然要花费很长的时间，而且有可能在催化剂的温度上升期间在废气尾管处引起NOx恶化。相应地，处理转到步骤S605。
在步骤S605中，判定rq-sp标志是否已设定(＝1)，即，判定是否NOx清除请求已发出。如果已发出，处理转到步骤S607以便设定sp标志(＝1)和着手进行NOx清除(浓强化)。
如果rq-sp标志尚未设定，处理转到步骤S606。
在步骤S606中，在S-毒化解除请求发出之后并且用类似于步骤S14的技术判定NOx量是否超过预定值NOx1以及是否到了净化NOx捕集器的时候。
如果NOx量>NOx1，处理转到图11的处理流程的步骤S901，以便设定rq-sp标志(＝1)。
然后，将描述图12的预热促进模式的控制。该控制是在催化剂温度等于或低于T5时执行的。
在步骤S1001中，判定发动机的操作是否处在能够执行预热促进操作的操作范围内。在这方面，由于预热促进操作是借助本发明的分裂延迟燃烧模式执行的，所以判定发动机的操作是否处在能够执行分裂延迟燃烧模式的范围中。具体地说，在图24中展示的能够执行DPF再生和S-毒化解除的范围被认为是能够执行预热促进操作的操作范围，而且，如果发动机操作条件处在这个范围中，则处理转到步骤S1002。
在步骤S1002中，为了促进预热，发动机的燃烧模式从正常的稀燃烧模式切换到本发明的分裂延迟燃烧模式。通过切换到本发明的该燃烧模式，废气温度变高，从而使促进催化剂的预热变成可能。
另外，在这种情况下，目标λ被设定以及废气λ被控制到目标λ，稍后将详细描述的对目标λ的控制是在进行扭矩校正的同时完成的，因为扭矩被延迟燃烧降低。
在步骤S1003中，判定催化剂温度是否高于T5，即，它的活化温度。如果催化剂温度>T5，那么处理转到S1004，以便把燃烧模式从本发明的分裂延迟燃烧模式切换到正常燃烧模式并且结束预热促进操作。
然后，将描述在本发明的分裂延迟燃烧模式期间对目标λ的控制以及扭矩校正。
延迟燃烧引起扭矩下降，所以在维持目标λ的同时怎样补偿扭矩的下降是重要的。此外，由于废气温度通过延迟用于主燃烧的燃料喷射定时升高得越多，扭矩下降得就越多，所以处理这个问题是必要的。此外，尤其是在预热促进模式的情况下，如果在发动机的某些部分温度低，则虽然用于主燃烧的燃料喷射定时是一样的，但是燃烧效率降低并且扭矩降低许多。因此，处理这个问题也是必要的。
图25是包括扭矩校正的用于吸入空气量控制的流程图。
在步骤S2001中，等同于被请求发动机扭矩的被请求的燃料喷射量QFDRV依据加速器开度APO和发动机速度Ne被计算出来。
在步骤S2002中，基本目标空气量tQacb依据目标燃料喷射量QFDRV和目标λ被计算出来。在此期间，目标λ如同前面描述的那样被确定为分别经历DPF产生、S-毒化解除、NOx清除和预热加速。
在步骤S2003中，判定分裂延迟燃烧模式是否正在进行中。如果分裂延迟燃烧模式正在进行中，处理转到步骤S2004。
在步骤S2004中，基本扭矩校正值ka1依据目标λ和发动机速度Ne参照图27的图表被计算出来。在这方面，如果目标λ变成小于1，扭矩被减速，以使ka1在目标λ变成小于1时变得更大。此外，如果发动机速度Ne变得更高，即使燃烧时间一样也会引起曲柄角改变，因此引起扭矩降低。于是，当发动机速度Ne更高时，ka1也变得更大。
在步骤S2005中，用于基本扭矩校正值的校正系数ka2是在分裂延迟燃烧模式期间依据燃料喷射定时(主喷射之时)计算出来的。具体地说，参照在图28中展示的表，主喷射定时被延迟得越多，校正系数ka2变得越大。这是因为主喷射定时延迟得越多，扭矩减少就越多。
在步骤S2006中，用于基本扭矩校正值的校正系数ka3依据作为表示发动机温度的参数的冷却水温度Tw被计算出来。具体地说，参照在图29中展示的表，校正系数ka3当冷却水温度Tw较低的时候变得更大。这是因为冷却水温度Tw变得较低的时候燃烧效率变得较差，因此扭矩降低更多。这种校正在预热加速模式是特别有效的。
在步骤S2007中，最后的扭矩校正值Ka＝ka1×ka2×ka3依据基本扭矩校正值ka1和校正系数ka2、ka3被计算出来。
在步骤S2008中，为了校正扭矩，目标空气量tQac＝tQacb×Ka通过使基本目标空气量tQacb乘以扭矩校正值Ka被计算出来。
另一方面，如果在步骤S2003中判定分裂延迟燃烧模式不在进行中，则处理转到步骤S2009，以便把基本目标空气量tQacb按原样看作是最后的目标空气量tQac＝tQacb。
在步骤S2008和S2009之后，处理转到步骤S2010，以使控制进气节流阀和EGR阀从而实现目标空气量tQac。更具体说，进气节流阀被控制实现目标空气量tQac，除此之外，为了进行细调，实际空气量Qac是用气流计检测的，而EGR阀受反馈控制，以使Qac＝tQac。
图26展示用于燃料喷射量控制的流程图。
在步骤S2101中，用气流计检测实际空气量Qac。
在步骤S2102中，目标燃料喷射量tQF依据实际空气量Qac和目标λ被计算出来。
在步骤S2103中，燃料喷射阀被控制为实现目标燃料喷射量tQF。
从上面的描述将理解，在分裂延迟燃烧模式期间，供应给发动机的目标空气量受到校正以便通过扭矩校正值来增加，并从实际空气量和目标空气量计算出目标燃料喷射量，借此控制燃料喷射阀，由此，扭矩的减少能在实现目标λ的同时受到抑制。
此外，通过按照用于主燃烧的燃料喷射定时(主喷射定时)校正上述的扭矩校正值，由主喷射定时的变化造成的扭矩变化能得到处理。
此外，通过按照发动机温度(尤其是表示它的冷却水温度)校正上述的扭矩校正值，在预热促进模式由于温度低造成的扭矩下降能得到处理。
此外，通过依据目标λ和发动机速度计算上述的扭矩校正值的基本值(基本扭矩校正值)，由于目标λ变得更浓造成的扭矩下降和由于发动机速度增加造成的扭矩下降都能得到处理。
从前面的描述将理解，通过依照本发明所述的借助预先燃烧升高汽缸内温度以及预先燃烧结束之后产生主燃烧，预混合燃烧通过主燃烧获得，因此使升高废气温度和获得浓的空气/燃料比而不恶化烟排放变成可能。此外，扭矩的下降将不可避免地由延迟燃烧引起。这种扭矩的减少能借助下述对发动机的燃料和空气的控制在实现目标空气/燃料比的同时受到抑制，这种控制通过根据扭矩校正值把增加的校正加到目标空气量上来确定目标空气量，以及通过依据实际空气量和目标空气/燃料比来计算目标燃料喷射量从而确定目标燃料喷射量。
日本专利申请第P2003-279629号(2003年7月25日申请)的全部内容在此并入作为参考。
虽然本发明已参照某个实施方案被描述，但是本发明不局限于上述的实施方案。鉴于前面的教导，本领域技术人员将想到上述实施方案的修改方案和变化。本发明的范围是用权利要求书定义的。

Claims (24)

1.一种用于废气通道中具有废气净化器的内燃发动机的燃烧控制装置，其包括用于控制对发动机的燃料和空气供应的控制器，
其特征在于，该控制器被配置成：
根据废气净化器的状况，在预定的条件下提供在压缩上止点或其附近的预先燃烧以及预先燃烧结束后的主燃烧；
通过根据扭矩校正值将增加校正添加到目标空气量来确定目标空气量，以及通过依据实际的空气量和目标空气/燃料比计算目标燃料喷射量来确定目标燃料喷射量；以及
确定用于预先燃烧的燃料喷射量，使得在用于主燃烧的燃料喷射时的汽缸内温度高于自燃温度。
2.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，该控制器进一步被配置成依照用于主燃烧的燃料喷射定时来校正扭矩校正值。
3.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，该控制器进一步被配置成依照发动机温度来校正扭矩校正值。
4.根据权利要求3的燃烧控制装置，其中，该控制器进一步被配置成使用冷却水温度作为发动机温度。
5.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，该控制器进一步被配置成依据目标空气/燃料比和发动机速度来计算扭矩校正值的基本值。
6.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，主燃烧的燃烧开始定时和预先燃烧的燃烧开始定时之间的间隔等于或大于20°曲柄角。
7.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，主燃烧的燃烧结束定时和压缩上止点之间的间隔等于或大于50°曲柄角。
8.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，该控制器进一步被配置成通过改变用于主燃烧的燃料喷射定时来控制发动机的废气温度。
9.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，废气净化器包括用于收集废气中的微粒物质的微粒过滤器，以及该控制器进一步被配置成根据废气净化器的状况，在预定的条件下提高微粒过滤器的温度以使积聚在该微粒过滤器上的微粒物质燃尽，由此使微粒过滤器再生。
10.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，废气净化器包括当废气空气/燃料比稀的时候捕获废气中的NOx的NOx捕集催化剂，以及，该控制器进一步被配置成根据废气净化器的状况，在预定的条件下使废气空气/燃料比变得较浓以及清除被NOx捕集催化剂捕集的NOx。
11.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，废气净化器包括当废气空气/燃料比稀的时候捕获废气中的NOx的NOx捕集催化剂，以及，该控制器进一步被配置成根据废气净化器的状况，在预定的条件下提高发动机的废气温度和解除NOx捕集催化剂的S毒化。
12.根据权利要求1的燃烧控制装置，其中，该控制器进一步被配置成根据废气净化器的状况，在预定的条件下预热废气净化器，所述废气净化器的状况是废气净化器处在其低温条件下的状况。
13.一种用于具有设置在废气通道中的废气净化器的内燃发动机的燃烧控制方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
根据废气净化器的状况，在预定的条件下产生在压缩上止点或其附近的预先燃烧以及在预先燃烧结束之后的主燃烧；以及
通过根据扭矩校正值将增加校正添加到目标空气量来确定目标空气量，以及通过依据实际空气量和目标空气/燃料比计算目标燃料喷射量来确定目标燃料喷射量；以及
确定用于预先燃烧的燃料喷射量，使得在用于主燃烧的燃料喷射时的汽缸内温度高于自燃温度。
14.根据权利要求13的燃烧控制方法，进一步包括依照用于主燃烧的燃料喷射定时来校正扭矩校正值。
15.根据权利要求13的燃烧控制方法，进一步包括依照发动机温度校正扭矩校正值。
16.根据权利要求15的燃烧控制方法，其中所述校正包括使用冷却水温度作为发动机温度。
17.根据权利要求13的燃烧控制方法，进一步包括依据目标空气/燃料比和发动机速度计算扭矩校正值的基本值。
18.根据权利要求13的燃烧控制方法，其中，主燃烧的燃烧开始定时和预先燃烧的燃烧开始定时之间的间隔等于或大于20°曲柄角。
19.根据权利要求13的燃烧控制方法，其中，主燃烧的燃烧结束定时和压缩上止点之间的间隔等于或大于50°曲柄角。
20.根据权利要求13的燃烧控制方法，进一步包括通过改变用于主燃烧的燃料喷射定时来控制发动机的废气温度。
21.根据权利要求13的燃烧控制方法，其中，废气净化器包括用于收集废气中的微粒物质的微粒过滤器，该方法进一步包括根据废气净化器的状况，在预定的条件下提高微粒过滤器的温度以使积聚在微粒过滤器上的微粒物质燃尽，由此使微粒过滤器再生。
22.根据权利要求13的燃烧控制方法，其中，废气净化器包括当废气空气/燃料比稀的时候捕获废气中的NOx的NOx捕集催化剂，所述方法进一步包括根据废气净化器的状况，在预定的条件下使废气空气/燃料比变得较浓以及清除被NOx捕集催化剂捕获的NOx。
23.根据权利要求13的燃烧控制方法，其中，废气净化器包括当废气空气/燃料比稀的时候捕获废气中的NOx的NOx捕集催化剂，所述方法进一步包括根据废气净化器的状况，在预定的条件下提高发动机的废气温度以及解除NOx捕集催化剂的S-毒化。
24.根据权利要求13的燃烧控制方法，进一步包括根据废气净化器的状况，在预定的条件下加热废气净化器，所述废气净化器的状况是指废气净化器处在其低温条件下的状况。
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