CN101091042B - 用于增压式内燃机的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于增压式内燃机的控制系统，该增压式内燃机设有主排气通路(20)、排气旁通通路(25)和排气旁通阀(26)，所述主排气通路延伸通过涡轮增压器涡轮机(21)并且还通过催化剂(23，24)，以向外侧空气开放，所述排气旁通通路通过在涡轮机的上游侧从主排气通路分支并在到达在涡轮机下游侧的催化剂之前与主排气通路合并而绕过涡轮增压器涡轮机，所述排气旁通阀设置在排气旁通通路处，该用于增压式内燃机的控制系统根据内燃机暖机状态和催化剂暖机状态中的至少一者控制点火定时，直到内燃机的暖机和所述催化剂的暖机完成为止，并且该控制系统还基于点火定时的控制而控制排气旁通阀的开度。

Description

用于增压式内燃机的控制系统
技术领域
本发明涉及用于增压式内燃机的控制系统。
背景技术
通常，在增压式内燃机中，在排气通路中催化剂的上游处布置有涡轮增压器涡轮机，因此内燃机从排气口到催化剂的排气通路的长度变得比自然吸气式内燃机的长。此外，由于排气通路的长度增大和涡轮增压器的存在，所以排气系统的热容量增大，并且热辐射表面积增大。因此，在增压式内燃机中，来自内燃机的排气的温度降低，直至到达催化剂为止。尤其是，在内燃机冷起动后，使催化剂暖机(也就是说，使催化剂的温度升高至活性化温度)需要时间，所以易于发生排气排放恶化。
此外，已知一种处理该问题的方法，该方法提供用于绕过涡轮增压器涡轮机的排气旁通通路和打开/关闭该排气旁通通路的排气旁通阀，当催化剂应当暖机时，使排气绕过涡轮增压器涡轮机，以便将高温排气供给到催化剂(例如，见日本专利公报(A)No.2001-107722)。
发明内容
然而，当排气以这种方式绕过涡轮增压器涡轮机时，排气到达催化剂之前的滞留时间缩短，所以排气的后燃(更具体地，排气中所包含的碳氢化合物在排气通路内的燃烧)不充分，到达催化剂的排气中碳氢化合物(HC)的量变大，结果导致排放恶化。
本发明是考虑到上述问题而作出的，并且本发明的目的是提供一种使排气绕过涡轮增压器涡轮机以促进催化剂暖机的用于增压式内燃机的控制系统，该用于增压式内燃机的控制系统能够抑制排放恶化，同时促进催化剂早期暖机。
作为用于解决上述问题的手段，本发明提供一种如权利要求书中所述的用于增压式内燃机的控制系统。
在本发明的第一方面中，提供一种用于增压式内燃机的控制系统，所述内燃机设有主排气通路、排气旁通通路和排气旁通阀，所述主排气通路从所述内燃机的排气口延伸通过涡轮增压器涡轮机并且进一步通过催化剂，以向外侧空气开放，所述排气旁通通路通过在所述涡轮机上游侧从所述主排气通路分支并且在所述涡轮机下游侧在到达所述催化剂之前与所述主排气通路合并而绕过所述涡轮增压器涡轮机，所述排气旁通阀设置在所述排气旁通通路处，所述用于增压式内燃机的控制系统根据发动机暖机状态和催化剂暖机状态中的至少一者控制点火定时，直至所述内燃机机体的暖机和所述催化剂的暖机完成，并且所述控制系统还基于对所述点火定时的控制而控制所述排气旁通阀的开度。
此外，在本发明的第二方面中，提供本发明的第一方面，其中当所述内燃机的点火定时被延迟(推迟，retard)到预定点火定时或被延迟得更多时，所述排气旁通阀被打开以使所述催化剂暖机。
当上述排气旁通阀打开时，高温排气被供给到催化剂，使得催化剂的温度升高，但由于排气到达催化剂之前的滞留时间被缩短，所以排气的后燃不充分，到达催化剂的排气中碳氢化合物(HC)的量增大，结果在某些情况下导致排放恶化。另一方面，如果点火定时被延迟，则排气的温度升高并且后燃被促进，所以随着点火定时被延迟，由于排气旁通阀的打开/关闭状态所引起的到达催化剂的排气中碳氢化合物(HC)的量差别变小。当点火定时被延迟到某个点火定时或被延迟得更多时，碳氢化合物(HC)的量不受排气旁通阀的打开/关闭状态的影响。然而，通常，如果内燃机的点火定时被延迟，则燃烧变得不稳定。此外，如果内燃机尚未被暖机，则点火定时的延迟易于造成失火并且易于造成燃烧恶化。
从上文可知，根据本发明的第一和第二方面，可以抑制燃烧恶化，抑制排放恶化，并且促进催化剂早期暖机。此外，尤其在本发明的第二方面中，如果上述预定点火定时被设定为等于或延迟于使碳氢化合物(HC)的量不再受排气旁通阀的打开/关闭状态影响的点火定时，则排放的这种恶化能够被可靠地抑制。也就是说，在这种情况下，即使上述排气旁通阀被打开并且到达催化剂的排气的滞留时间被缩短，排气的后燃也是充分的，到达催化剂的排气中的碳氢化合物(HC)的量不会变大，结果不再发生上述排放恶化。
根据本发明的第三方面，提供一种用于增压式内燃机的控制系统，所述内燃机设有主排气通路、排气旁通通路和排气旁通阀，所述主排气通路从所述内燃机的排气口延伸通过涡轮增压器涡轮机并且进一步通过催化剂，以向外侧空气开放，所述排气旁通通路通过在所述涡轮机上游侧从所述主排气通路分支并且在所述涡轮机下游侧在到达所述催化剂之前与所述主排气通路合并而绕过所述涡轮增压器涡轮机，所述排气旁通阀通过打开和关闭而打开和关闭所述排气旁通通路，在所述内燃机起动后，当所述内燃机的点火定时被延迟到预定点火定时或被延迟得更多时，所述用于增压式内燃机的控制系统打开所述排气旁通阀以使所述催化剂暖机。
如上所述，当打开上述排气旁通阀时，高温排气被供给到催化剂，催化剂的温度升高被促进，但到达催化剂的排气中碳氢化合物(HC)的量增大，结果在某些情况下导致排放恶化。另一方面，如果延迟点火定时，则由于上述排气旁通阀的打开/关闭状态所引起的到达催化剂的排气中碳氢化合物(HC)的量的差别变小。当点火定时被延迟到某个点火定时或被延迟得更多时，碳氢化合物(HC)的量不再受上述排气旁通阀的打开/关闭状态的影响。
因此，根据本发明的第三方面，通过适当地设定上述预定点火定时，可以抑制排放恶化并且促进催化剂早期暖机。此外，尤其在将上述预定点火定时设定为等于或延迟于使碳氢化合物(HC)的量不再受上述排气旁通阀的打开/关闭状态影响的点火定时的情况下，可以可靠地抑制上述排放恶化。也就是说，在这种情况下，即使打开上述排气旁通阀并且排气到达催化剂之前的滞留时间被缩短，排气的后燃也是充分的，到达催化剂的排气中的碳氢化合物(HC)的量不会变大，结果不再发生上述排放恶化。
在本发明的第四方面中，提供本发明的第二或第三方面，其中从所述内燃机起动到所述内燃机成为预定的发动机暖机状态，使所述点火定时为提前于所述预定点火定时的定时。
在本发明的第五方面中，提供本发明的第二至第四方面中的任意一个，其中在所述内燃机起动并且所述内燃机机体处于预定的发动机暖机状态后，所述点火定时被延迟到所述预定点火定时或被延迟得更多，并且所述排气旁通阀被打开。
如上所述，通常，当内燃机的点火定时被延迟时，燃烧变得不稳定。此外，如果内燃机尚未被暖机，则点火定时的延迟易于造成失火并且易于造成燃烧恶化。因此，根据本发明的第四和第五方面，通过适当地设定上述预定的发动机暖机状态，可以可靠地抑制燃烧恶化，抑制排放恶化，并且促进催化剂早期暖机。
根据本发明的第六方面，提供本发明的第一、第二、第四和第五方面中的任意一个，其中所述内燃机机体的发动机暖机状态基于进气压力而被判断。
如果内燃机机体的温度升高，则排气的温度升高。如果排气的温度升高，则涡轮增压器涡轮机的转速升高。如果涡轮增压器涡轮机的转速升高，则进气压力升高。因此，根据本发明的第六方面，通过使用进气压力，可以容易地并且准确地判断内燃机机体的发动机暖机状态。
在本发明的第七方面中，提供本发明的第一至第六方面中的任意一个，其中在使进气压力成为预定的进气压力或更小后，为使所述催化剂暖机而打开的排气旁通阀被关闭。
当排气旁通阀被关闭时，被供给到涡轮增压器涡轮机的排气的量增大，所以涡轮机的转速升高。因此，当上述排气旁通阀被关闭时，进气压力迅速升高，并且在某些情况下发生转矩冲击。另一方面，如果使进气压力足够低，则即使涡轮机的转速升高，进气压力也不会受到大的影响。结果，转矩也不会受到大的影响。
因此，根据本发明的第七方面，通过适当地设定预定的进气压力，可以抑制由于排气旁通阀的关闭引起的转矩冲击。
附图说明
本发明的这些和其它目的及特征从以下参照附图对优选实施例的说明将变得更清楚，附图中：
图1是示出一内燃机的整体构造的说明图，该内燃机使用了本发明一实施例的用于增压式内燃机的控制系统；
图2是内燃机的点火定时Tf、排气中碳氢化合物(HC)的量Qhc(更具体地，在到达催化剂的时间点排气中HC的量)以及排气旁通阀的打开/关闭状态的关系图；
图3是在本发明一实施例中作为整体执行的暖机控制的控制例程的流程图；
图4是在图3的步骤200处执行的发动机机体暖机处理的控制例程的流程图；
图5是在图3的步骤300处执行的上游催化剂暖机处理的控制例程的流程图；
图6是在图3的步骤400处执行的下游催化剂暖机处理的控制例程的流程图；
图7示出在执行图3的流程图中所示的暖机控制的情况下，发动机转速Ne、点火定时Tf、排气旁通阀开度(或打开/关闭状态)θb、排气温度Gt、进气压力Pm、节气门开度θt以及进气量累积值Ga随时间变化的示例。
具体实施方式
以下将参照附图详细说明本发明的优选实施例。图1是一内燃机的整体构造的说明图，该内燃机使用本发明一实施例的用于增压式内燃机的控制系统。应注意，图示内燃机是直喷式(将燃料直接喷射到燃烧室中的类型)汽油机。然而，例如，本发明也可应用于进气口喷射式(将燃料喷射到进气口中的类型)汽油机或其它内燃机。
在图1中，1指示发动机机体，2指示气缸体，3指示气缸盖，4指示活塞，5指示燃烧室，6指示电控式燃料喷射器，6b指示火花塞，7指示进气门，8指示进气口，9指示排气门，10指示排气口。气缸体2设有用于检测冷却水的温度的冷却水温度传感器50，所述冷却水用于冷却内燃机。
各进气口8经由对应的进气管11与稳压罐12相连。稳压罐12经由进气管13与涡轮增压器(排气涡轮增压器)14的压缩机15相连。稳压罐12设有用于检测内燃机的进气压力的进气压力传感器51。此外，在上述压缩机15上游侧的进气管13设有用于检测被吸入燃烧室5的空气的量(进气量)的空气流量计52。
在进气管13内布置有由步进马达16驱动的节气门17。此外，进气管13周围布置有冷却系统18，该冷却系统用于冷却流过进气管13内部的进气。在图1所示的内燃机中，发动机冷却水被导入冷却系统18。该发动机冷却水被用于冷却进气。另一方面，排气口10经由排气歧管19和排气管20连接到涡轮增压器14的涡轮机21。涡轮机21的出口经由排气管20与上游三元催化剂23和下游三元催化剂24(以下简称为“上游催化剂23”和“下游催化剂24”)相连。在涡轮机21上游侧的排气管20设有用于检测空燃比的氧浓度传感器(或空燃比传感器)53。
此外，如图1所示，从在涡轮机21上游侧的排气管20分支有旁通管25。该旁通管25在涡轮机21下游侧在到达上游催化剂23之前与排气管20合并。也就是说，旁通管25被设置为使得排气能够绕过上述涡轮机21。旁通管25设有排气旁通阀26，该排气旁通阀具有增压压力控制阀的功能。通过操作该排气旁通阀，能够控制经过旁通管25的排气。
应注意，从以上说明可以清楚地看出，本实施例中内燃机的排气系统包括：主排气通路，该主排气通路从排气口10延伸通过涡轮增压器14的涡轮机21并且进一步通过催化剂(上游催化剂23和下游催化剂24)，以向外侧空气开放；排气旁通通路，该排气旁通通路通过在涡轮机上游侧从上述主排气通路分支并且在涡轮机下游侧在到达上游催化剂23之前与主排气通路合并而绕过上述涡轮增压器14的涡轮机21；以及排气旁通阀26，该排气旁通阀打开和关闭以打开和关闭上述排气旁通通路。
另一方面，各燃料喷射器6都经由燃料管6a与燃料储蓄器，即所谓的输送管27相连。输送管27供给有来自电控式可变排出量(variabledischarge)燃料泵28的燃料。供给到输送管27的燃料经由各燃料管6a被供给到各燃料喷射器6。输送管27设有用于检测输送管27内的燃料压力的燃料压力传感器29。燃料泵28的排出量基于燃料压力传感器29的输出信号而被控制，使得输送管27内的燃料压力成为目标燃料压力。
电子控制单元30由数字计算机组成，该数字计算机包括通过双向总线31连接的部件，即，只读存储器(ROM)32、随机存取存储器(RAM)33、微处理器(CPU)34、输入口35以及输出口36。燃料压力传感器29、冷却水温度传感器50、进气压力传感器51、空气流量计52以及氧浓度传感器(或空燃比传感器)53输出经由对应的AD转换器37被输入到输入口35信号。
加速踏板40连接到负荷传感器41，该负荷传感器产生与加速踏板40的下压量成比例的输出电压。负荷传感器41输出经由对应的AD转换器37被输入到输入口35的电压。此外，输入口35与曲柄转角传感器42相连，每当曲轴转过例如15°时该曲柄转角传感器产生一输出脉冲。另一方面，输出口36经由对应的驱动电路38与燃料喷射器6、火花塞6b、节气门驱动步进马达16、排气旁通阀26以及燃料泵28相连。
然而，通常在增压式内燃机中，如图1所示，在催化剂上游侧布置有涡轮增压器涡轮机，所以从内燃机的排气口到催化剂的排气通路长度比自然吸气式内燃机的长。此外，由于排气通路长度的增大和涡轮增压器的存在，排气系统的热容量增大，并且热辐射表面积增大。因此，在增压式内燃机中，来自内燃机的排气的温度在排气到达催化剂之前降低。尤其是，紧接在内燃机冷起动之后，使催化剂暖机(即，使催化剂的温度升高至活性化温度)需要很长时间，因此易于造成排气排放恶化。
此外，为了应对该问题，当具有图1所示的构造时，即，当设有用于绕过涡轮增压器涡轮机的排气旁通通路以及用于打开和关闭排气旁通通路的排气旁通阀时，在使催化剂暖机时，有时使排气绕过涡轮增压器涡轮机，以便将高温排气供给到催化剂，用于使催化剂早期暖机。
然而，通过以这种方式使排气绕过涡轮增压器涡轮机，排气到达催化剂之前的滞留时间被缩短，所以排气的后燃(更具体地，排气中所包含的碳氢化合物在排气通路内的燃烧)不充分，到达催化剂的排气中碳氢化合物(HC)的量变大，结果有时导致排放恶化。
因此，在本实施例中，考虑到这点，在内燃机起动后，通过以下说明的控制使催化剂暖机，以抑制排放恶化并且促进催化剂早期暖机。该控制利用了这样的事实，即，内燃机的点火定时Tf、排气中碳氢化合物(HC)的量Qhc(更具体地，在到达催化剂时排气中HC的量)以及上述排气旁通阀26的打开/关闭状态处于图2所示的关系中。
图2示出上述三者的关系，横轴示出上述点火定时Tf，纵轴示出HC量Qhc。在图中，曲线Op示出上述排气旁通阀26被打开的情况，而曲线Cs示出上述排气旁通阀26被关闭的情况。参照该图可见，如果延迟点火定时Tf，则由于排气旁通阀26的打开/关闭状态所引起的HC量Qhc的差别逐渐变小。此外，尤其是当点火定时被延迟到点火定时Tfk或被延迟得更多时，上述HC量Qhc不再受上述排气旁通阀26的打开/关闭状态的影响。
这是因为如果延迟点火定时Tf，则排气的温度升高，结果促进了上述后燃。尤其是，如果点火定时Tf被延迟到上述点火定时Tfk或被延迟得更多，则即使上述排气旁通阀26被打开并且到达催化剂之前排气的滞留时间被缩短，排气的后燃也是充分的，并且HC量Qhc也不会比排气旁通阀26被关闭的情况多。
结果，如果点火定时Tf等于或延迟于点火定时Tfk，则即使上述排气旁通阀26被打开，上述HC量Qhc也不会增大。因此，不再发生上述排放恶化。
因此，如果点火定时Tf能够被延迟到点火定时Tfk或被延迟得更多，则通过将点火定时Tf延迟到点火定时Tfk或延迟得更多，然后打开排气旁通阀26，上述排放恶化能够被可靠地抑制，并且催化剂能够被早期暖机。
接下来，将详细说明在本实施例中执行的暖机控制。图3是在本实施例中作为整体执行的暖机控制的控制例程的流程图。该控制例程与内燃机起动一起开始。当该控制例程开始时，首先，在步骤100处，判断内燃机是否处于冷态起动后(即，冷起动后)的怠速状态。更具体地，在本实施例中，为了进行该判断，判断发动机冷却水温度Tw是否是预定的基准冷却水温度Tc或更低，以及加速踏板40的下压量L是否是预定的基准下压量Lc或更小。也就是说，如果判断出发动机冷却水温度Tw是预定的基准冷却水温度Tc或更低，以及加速踏板40的下压量L是预定的基准下压量Lc或更小，则判断为内燃机处于冷起动后的怠速状态。
如果在步骤100处判断出内燃机不处于冷起动后的怠速状态，则控制例程终止。另一方面，如果在步骤100处判断出内燃机处于冷起动后的怠速状态，则例程进行到步骤200。在步骤200处，执行用于使发动机机体暖机的处理(发动机机体暖机处理)。由于稍后必须较大地延迟点火定时(具体地，在后面的步骤S300处)，因此这是作为准备而进行的。
也就是说，如上所述，如果将点火定时Tf延迟到上述点火定时Tfk或延迟得更多，然后通过打开排气旁通阀26，上述HC量Qhc不增大，则上述排放恶化能够被可靠地抑制，并且催化剂能够被早期暖机。然而，通常，如果内燃机的点火定时被延迟，则燃烧变得不稳定。此外，如果发动机机体尚未被暖机，则点火定时的延迟容易造成失火，并且容易造成燃烧恶化。此外，将点火定时Tf延迟到上述点火定时Tfk或延迟得更多，通常意味着点火定时相当大的延迟，所以如果在发动机机体尚未被暖机的状态下进行，则会发生失火并且燃烧恶化。
因此，在本实施例中，首先，执行步骤200的处理以使发动机机体暖机。应注意，在如本实施例中一样的直喷式内燃机中，这里执行的发动机机体暖机更具体地是指升高活塞4顶面的温度。而在进气口喷射式内燃机中，发动机机体暖机是指升高进气口和进气门的温度。因此，例如，在直喷式内燃机中当活塞4顶面的温度升高至预定温度或更高时，以及在进气口喷射式内燃机中当进气口和进气门的温度升高至预定温度或更高时，发动机机体被暖机，并且上述发动机机体暖机处理终止。
图4是在步骤200处执行的发动机机体暖机处理的控制例程的流程图。当控制例程开始时，首先，在步骤201处，控制点火定时Tf。这里执行的点火定时控制向着预定的目标点火定时Tfh延迟点火定时Tf。该目标点火定时Tfh是被延迟到即使发动机机体尚未被暖机也不会发生燃烧恶化的程度的点火定时，优选地是在被延迟到不会发生失火的范围内的限度的情况下的点火定时。该点火定时是预先通过试验等得出的，并且被用作目标点火定时Tfh。该目标点火定时Tfh通常在比上述点火定时Tfk提前的一侧(见图2)。
当在步骤201处开始上述点火定时延迟控制时，例程进行到步骤203。在步骤203处，关闭排气旁通阀26。在本实施例中，当内燃机起动时，上述排气旁通阀26被关闭，更具体地，排气旁通阀26保持关闭。这是因为，如上所述，当点火定时Tf在比点火定时Tfk提前的一侧时，如果排气旁通阀26被打开，则HC量Qhc变得较大，并且会发生上述排放恶化。也就是说，这里通过关闭排气旁通阀26，优先权被赋予抑制上述排放恶化，而不是被赋予催化剂的早期暖机。
在步骤203之后，例程进行到步骤205。在步骤205处，判断是否满足发动机机体暖机完成条件。这里，发动机机体暖机完成条件是发动机机体处于发动机暖机状态，在该状态下，即使在随后的步骤300处将点火定时Tf延迟到目标点火定时Tfj(该点火定时Tfj被设定在比上述点火定时Tfk延迟的一侧)也不会发生失火。这在原理上可限定为，在直喷式内燃机中，活塞4顶面的温度升高至预定温度或更高；在进气口喷射式内燃机中，进气口和进气门的温度升高至预定温度或更高。
在本实施例中，对应于上述发动机机体暖机完成条件的发动机暖机状态以进气压力Pm为基准来表达。当进气压力Pm是对应于完成条件的进气压力Pme时，判断为满足发动机机体暖机完成条件。也就是说，在本实施例中，基于进气压力判断内燃机机体的发动机暖机状态。可以这样做是因为：如果内燃机机体的温度(更具体地，在直喷式内燃机中，活塞4的顶面的温度，而在进气口喷射式内燃机中，进气口和进气门的温度)Et升高，则排气的温度Gt升高；如果排气的温度Gt升高，则涡轮增压器涡轮机的转速Nt升高；如果涡轮增压器涡轮机的转速Nt升高，则进气压力Pm升高；更具体地，这些参数处于基本成比例关系(Et∝Gt∝Nt∝Pm)。此外，通过以这种方式使用进气压力Pm，可以容易地并且准确地判断内燃机机体的发动机暖机状态。应注意，上述进气压力Pme的适当值是预先通过试验等得到的。
当在步骤205处判断出不满足发动机机体暖机完成条件时，例程返回到步骤201，从该步骤201重复该控制例程。另一方面，当判断出满足发动机机体暖机完成条件时，该控制例程终止(即，发动机机体暖机处理终止)并且例程进行到图3的控制例程的步骤300。
在步骤300处，执行用于使上游催化剂23暖机的处理(上游催化剂暖机处理)。图5是在步骤300处执行的上游催化剂暖机处理的控制例程的流程图。当控制例程开始时，首先在步骤301处控制点火定时Tf。这里执行的点火定时控制向着预定的目标点火定时Tfj延迟点火定时Tf。这里的目标点火定时Tfj在比上述点火定时Tfk延迟的一侧(见图2)，并且被设定为使得与上述发动机机体暖机完成条件具有上述关系。
当上述点火定时延迟控制在步骤301处开始时，例程进行到步骤303。在步骤303处，判断此时的点火定时Tf是否是允许打开排气旁通阀26的点火定时。也就是说，判断此时的点火定时是否等于或延迟于上述点火定时Tfk。也就是说，如果此时的点火定时Tf等于或延迟于上述点火定时Tfk，则判断为可打开排气旁通阀26。如果此时的点火定时Tf在比上述点火定时Tfk提前的一侧，则判断为不可打开排气旁通阀26。
当在步骤303处判断出可打开排气旁通阀26时，例程进行到步骤305，在该步骤305打开排气旁通阀26。另一方面，当在步骤303处判断出不可打开排气旁通阀26时，例程进行到步骤307，在该步骤307排气旁通阀26保持关闭。此外，从以上说明可以清楚地看出，通过这么做，可以可靠地抑制排放恶化，同时促进催化剂早期暖机。应注意，如上所述，这里的目标点火定时Tfj在比上述点火定时Tfk延迟的一侧，所以当点火定时Tf延迟到上述目标点火定时Tfj时，排气旁通阀26被打开。
在步骤305和307后，例程进行到步骤309。在步骤309处，判断是否满足上游催化剂暖机完成条件。这里，上游催化剂暖机完成条件是上游催化剂23的温度升高至活性化温度。在本实施例中，该上游催化剂暖机完成条件以从本次内燃机起动起进气量的累积值Ga为基准表达。当该累积值Ga成为对应于完成条件的进气量的累积值Gaj或更大时，判断为满足上游催化剂暖机完成条件。也就是说，当通过本实施例中的方法升高上游催化剂23的温度时，上述累积值Gaj是从内燃机的冷起动直到上游催化剂23的温度升高至活性化温度所吸入空气量的累积值。该值Gaj预先通过试验等得到。
当在步骤309处判断出不满足上游催化剂暖机完成条件时，控制例程返回步骤301，从该步骤301重复该控制例程。另一方面，当判断出满足上游催化剂暖机完成条件时，该控制例程终止(即，上游催化剂暖机处理终止)，并且例程进行到图3的控制例程的步骤400。应注意，当接近判断出上游催化剂暖机完成条件成立时，点火定时Tf被延迟到上述目标点火定时Tfj。因此，通常，例程在上述排气旁通阀26被打开的状态下进行到步骤400。
在步骤400处，执行用于使下游催化剂24暖机的处理(下游催化剂暖机处理)。图6是在步骤400处执行的下游催化剂暖机处理的控制例程的流程图。当控制例程开始时，首先，在步骤401处，控制点火定时Tf。这里执行的点火定时控制向着预定的目标点火定时Tfe提前点火定时Tf。这里的目标点火定时Tfe在比上述点火定时Tfk提前的一侧。而且，通常，也在比上述目标点火定时Tfh提前的一侧(见图2)。
当上述点火定时提前控制在步骤401处开始时，例程进行到步骤403。在步骤403处，判断排气旁通阀26是否处于打开状态。当在步骤403处判断出排气旁通阀26不处于打开状态，也就是说，处于关闭状态时，例程进行到步骤411。另一方面，当在步骤403处判断出排气旁通阀26处于打开状态时，例程进行到步骤405。应注意，如上所述，通常，例程在上述排气旁通阀26被打开的状态下进行到步骤400。因此，当例程初次进行到步骤403时，排气旁通阀26处于打开状态，从而例程进行到步骤405。
当例程进行到步骤405时，判断是否有排气旁通阀26的关闭要求。这判断此时的点火定时Tf是否在比点火定时Tfk提前的一侧。也就是说，如果此时的点火定时Tf在比点火定时Tfk提前的一侧，则判断为有排气旁通阀26的关闭要求。如果点火定时Tf等于或延迟于点火定时Tfk，则判断为没有排气旁通阀26的关闭要求。做出该判断是由于，如上所述，当点火定时Tf在比点火定时Tfk提前的一侧时，排气旁通阀26的打开会增大HC量Qhc，因此为了抑制排放恶化，最好关闭排气旁通阀26。
当在步骤405处判断出有排气旁通阀26的关闭要求时，例程进行到步骤407，而当判断出没有排气旁通阀26的关闭要求时，例程在排气旁通阀26打开的状态下进行到步骤411。当例程进行到步骤407时，判断进气压力Pm是否是预定的进气压力Pmc或更小。
也就是说，在本实施例中，当点火定时Tf的提前控制在上述步骤401处开始时，节气门17被控制到关闭侧，从而转矩不会伴随点火定时Tf的提前而升高。因此，进气压力Pm逐渐下降，并且在该步骤407处判断进气压力Pm是否成为预定的进气压力或更小。这里，上述进气压力Pmc是足够低的进气压力Pm，以便即使排气旁通阀26被关闭并且涡轮增压器14涡轮机21的转速Nt升高进气压力Pm也不受影响，所述进气压力Pmc是考虑了这点预先通过试验等得到的。
当在步骤407处判断出此时的进气压力Pm是上述进气压力Pmc或更小时，例程进行到步骤409，在该步骤409关闭上述排气旁通阀26。另一方面，当在步骤407处判断出此时的进气压力Pm大于上述进气压力Pmc时，例程在排气旁通阀26被打开的状态下进行到步骤411。在本实施例中，执行该控制以抑制由于排气旁通阀26的关闭而产生的转矩冲击。也就是说，如果上述排气旁通阀26被关闭，则供给到涡轮增压器14的涡轮机21的排气量增大，所以涡轮机的转速升高。因此，当排气旁通阀26被关闭时，进气压力迅速升高，并且在某些情况下会发生转矩冲击，但如果使进气压力足够低，则即使涡轮机的转速升高，进气压力也根本不受到大的影响，结果转矩也根本不受到大的影响。这里，仅当判断出进气压力Pm是上述进气压力Pmc或更小时上述排气旁通阀26才被关闭，所以可以抑制由于排气旁通阀26的关闭引起的转矩冲击。
当例程从上述步骤403、405和407进行到步骤411时，判断是否满足下游催化剂暖机完成条件。这里，下游催化剂暖机完成条件是下游催化剂24的温度升高至活性化温度。在本实施例中，与上述上游催化剂暖机完成条件相似，该下游催化剂暖机完成条件以从本次内燃机起动起进气量的累积值Ga为基准表达。当该累积值Ga成为对应于完成条件的进气量的累积值Gak或更大时，判断为满足下游催化剂暖机完成条件。也就是说，当通过本实施例中的方法升高下游催化剂24的温度时，上述累积值Gak是从内燃机的冷起动直到下游催化剂24的温度升高至活性化温度所吸入空气量的累积值。该值Gak预先通过试验等得到。
当在步骤411处判断出不满足下游催化剂暖机完成条件时，例程返回步骤401，从该步骤401再次执行该控制例程。另一方面，当判断出满足下游催化剂暖机完成条件时，该控制例程终止(即，下游催化剂暖机处理终止)。因此，由图3的控制例程所示的暖机控制终止。
图7示出在执行上述暖机控制的情况下，发动机转速Ne、点火定时Tf、排气旁通阀开度(或打开/关闭状态)θb、排气温度Gt、进气压力Pm、节气门开度θt和进气量累积值Ga随时间变化的示例。在该示例中，从时刻t1到t2的间隔对应于发动机机体暖机处理(步骤200)，从时刻t2到t5的间隔对应于上游催化剂暖机处理(步骤300)，从时刻t5到t8的间隔对应于下游催化剂暖机处理(步骤300)。
在本示例中，在时刻t1处，判断出内燃机处于冷起动后的怠速状态(步骤100)，然后开始发动机机体暖机处理(步骤200)。也就是说，从时刻t1起，点火定时延迟控制开始，其中点火定时Tf被向着上述目标点火定时Tfh延迟。此后，点火定时Tf被延迟到目标点火定时Tfh。维持该点火定时Tfh直到时刻t2。在从时刻t1到t2的间隔中，上述排气旁通阀26维持在关闭状态。在从时刻t1到t2的间隔中，随着排气温度Gt的升高，涡轮增压器涡轮机的转速Nt升高，所以进气压力Pm逐渐升高。当在时刻t2进气压力Pm达到进气压力Pme时，判断为发动机机体已进入预定的发动机暖机状态，也就是说，发动机机体暖机完成条件满足，并且发动机机体暖机处理(步骤200)终止，上游催化剂暖机处理(步骤300)继而开始。
当上游催化剂暖机处理(步骤300)开始时，点火定时延迟控制开始，其中点火定时Tf被向着上述目标点火定时Tfj延迟。而且，在该示例中，在时刻t3处点火定时Tf被延迟到上述点火定时Tfk。如果点火定时Tf被延迟到上述点火定时Tfk，则如上所述，在本实施例中，判断为上述排气旁通阀26可以被打开，所以在时刻t3处，上述排气旁通阀26被打开。因此，进气压力Pm开始下降。
此后，点火定时Tf被进一步延迟。在时刻t4处，点火定时Tf被延迟到上述目标点火定时Tfj。而且，维持该点火定时Tfj直到时刻t5。应注意，从时刻t2到t4，为了抑制转矩随点火定时Tf的延迟而下降，使节气门开度θt较大。在时刻t5处，进气量的累积值Ga达到上述累积值Gaj，并且上游催化剂暖机完成条件满足。因此，上游催化剂暖机处理(步骤300)终止，下游催化剂暖机处理(步骤400)继而开始。
当下游催化剂暖机处理(步骤400)开始时，点火定时提前控制开始，其中点火定时Tf被向着上述目标点火定时Tfe提前。而且，在该示例中，在时刻t6处点火定时Tf被提前到点火定时Tfk。如上所述，当点火定时Tf被提前于上述点火定时Tfk时，判断为存在对于上述排气旁通阀26的关闭要求。因此，当经过时刻t6后，判断为存在对于上述排气旁通阀26的关闭要求。
然而，在时刻t6，进气压力Pm大于上述进气压力Pmc，所以排气旁通阀26保持打开。然后当在时刻t7处进气压力Pm下降到上述进气压力Pmc时，排气旁通阀26被关闭。而且，在时刻t8处，进气量的累积值Ga达到上述累积值Gak，并且下游催化剂暖机完成条件满足。因此，下游催化剂暖机处理(步骤400)终止，并且暖机控制作为整体终止。应注意，从时刻t5到t8，为了抑制转矩随点火定时Tf的提前而升高等，使节气门开度θt较小。
如上所述，在本实施例中，在内燃机机体的暖机和催化剂的暖机完成之前，点火定时根据发动机暖机状态和催化剂暖机状态中的至少一者而被控制，并且排气旁通阀的开度基于点火定时的控制而被控制。
此外，更具体地，在本实施例中，在内燃机起动后，在内燃机进入预定的发动机暖机状态之前，点火定时Tf被设定在比上述点火定时Tfk提前的定时，并且上述排气旁通阀26被关闭。而且，在内燃机进入预定的发动机暖机状态后，点火定时Tf被延迟到上述点火定时Tfk或被延迟得更多，并且上述排气旁通阀26被打开。而且，如上所述，通过这样做，可以抑制燃烧恶化，同时可靠地抑制排放恶化，并且促进催化剂早期暖机。
此外，在本实施例中，为使催化剂暖机而打开的排气旁通阀26在进气压力Pm等于上述进气压力Pmc或更小之后被关闭。而且，如上所述，通过这样做，可以抑制由于排气旁通阀26的关闭而引起的转矩冲击。
应注意，在上述实施例中，点火定时Tf至少被延迟到点火定时Tfk——其中HC量Qhc不再受排气旁通阀26的打开/关闭状态的影响，然后上述排气旁通阀26被打开；但在另一个实施例中，如果点火定时Tf被延迟到设定在比点火定时Tfk提前的点火定时Tfx，则上述排气旁通阀26可以被打开。也就是说，代替上述实施例中的点火定时Tfk，可以使用上述点火定时Tfx。
如上所述，如果点火定时被延迟，则由于上述排气旁通阀26的打开/关闭状态所引起的HC量Qhc差别逐渐变小，所以即使这样做，通过适当地设定点火定时Tfx(例如，通过将点火定时Tfx设定为较接近上述点火定时Tfk)，也可以获得将排放恶化抑制到相当程度的效果，并且还可以促进催化剂早期暖机。而且，在这种情况下，点火定时Tf的延迟量变小，所以可减小燃烧恶化的可能性。
此外，在另一个实施例中，在控制例程中，可以删除图3的步骤200的发动机机体暖机处理，代之以在步骤300的上游催化剂暖机处理中在步骤301处将点火定时Tf反复地延迟到此时不会发生失火的延迟最多的点火定时，从而将点火定时延迟到上述目标点火定时Tfj。在这种情况下，实质上，在该步骤301处执行发动机机体暖机处理。
虽然已参照为了示意性目的而选择的具体实施例说明了本发明，但显而易见，本领域的技术人员可对其做出许多变型而不背离本发明的基本概念和范围。

Claims (5)

1.一种用于增压式内燃机的控制系统，所述内燃机设有主排气通路、排气旁通通路和排气旁通阀，所述主排气通路从所述内燃机的排气口延伸通过涡轮增压器涡轮机并且进一步通过催化剂，以向外侧空气开放，所述排气旁通通路通过在所述涡轮机上游侧从所述主排气通路分支并且在所述涡轮机下游侧在到达所述催化剂之前与所述主排气通路合并而绕过所述涡轮增压器涡轮机，所述排气旁通阀设置在所述排气旁通通路处，
所述用于增压式内燃机的控制系统根据内燃机机体暖机状态和催化剂暖机状态中的至少一者控制点火定时，直至所述内燃机机体的暖机和所述催化剂的暖机完成，并且所述控制系统还基于对所述点火定时的控制而控制所述排气旁通阀的开度，
其中，当所述内燃机的点火定时被延迟到预定点火定时或被延迟得更多时，所述排气旁通阀被打开以使所述催化剂暖机。
2.根据权利要求1所述的用于增压式内燃机的控制系统，其中，从所述内燃机起动到所述内燃机成为预定的内燃机机体暖机状态，使所述点火定时为提前于所述预定点火定时的定时。
3.根据权利要求1所述的用于增压式内燃机的控制系统，其中，在所述内燃机起动并且所述内燃机机体处于预定的内燃机机体暖机状态后，所述点火定时被延迟到所述预定点火定时或被延迟得更多，并且所述排气旁通阀被打开。
4.根据权利要求1所述的用于增压式内燃机的控制系统，其中，所述内燃机机体暖机状态基于进气压力而被判断。
5.根据权利要求1所述的用于增压式内燃机的控制系统，其中，在使进气压力成为预定的进气压力或更小后，为使所述催化剂暖机而打开的所述排气旁通阀被关闭。
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