CN101622434A - 内燃机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种火花点火式内燃机的控制系统,在催化剂尚未充分激活时通过使点火时期比MBT向前提前而谋求从内燃机排出的碳氢化合物(HC)的降低,同时通过对催化剂上游的排气供给氧气而使从内燃机所排出的一氧化碳(CO)氧化。根据本发明就能够尽可能地降低排气净化装置处于未激活状态时的排气排放,同时还能够利用一氧化碳(CO)的氧化反应热来谋求催化剂的早期激活。
Description
技术领域
本发明涉及对火花点火式内燃机进行控制的技术。
背景技术
在日本特开2006-220020号公报中公开了如下技术:在对催化剂进行预热时,使点火时期延迟,并且将混合气的空燃比在稀空燃比和浓空燃比之间交替地切换。
在日本特开平9-88663号公报中公开了如下技术:通过使内燃机的部分气缸以稀空燃比进行运转并且使剩余的气缸以浓空燃比进行运转,来谋求催化剂的升温。另外,在该公报中还公开了在催化剂的温度低于规定的温度(在催化剂内促进CO的氧化反应的温度)时,禁止执行上述控制的技术。
在日本特开平11-257062号公报中公开了如下技术:在催化剂的上游配置了再燃烧器的内燃机的排气净化装置中,在使催化剂升温时使内燃机以浓空燃比进行运转,并且向再燃烧器供给二次空气。
在日本特开2000-240547号公报中公开了如下技术:在火花点火式内燃机被低温起动时,通过使点火时期比MBT向前提前,以使冷却水的受热量增加。
发明内容
然而,上述的公报所记载的技术却未考虑催化剂激活以前的排气排放。
本发明的目的就在于提供一种在火花点火式的内燃机控制系统中,能够一面尽可能地降低催化剂激活以前的排气排放一面使催化剂早期激活的技术。
本发明为了达到上述目的,在火花点火式的内燃机控制系统中,通过使点火时期比MBT向前提前,并且对催化剂上游的排气供给氧气,来谋求排气排放的降低和催化剂的早期激活。
此外,MBT是使内燃机产生的转矩最大的点火时期(Minimum sparkadvance for Best Torque)。
在内燃机处于冷状态等情况下,气缸内的温度(以下称之为“缸内温度”)变得较低。在缸内温度较低时,燃料易于附着在气缸内的壁面(气缸内径壁面或活塞的顶面等)。附着在气缸内的壁面上的燃料(以下称之为“附着燃料”)的大部分未被供于燃烧而保持未燃状态从气缸内被排出。此时,如果被配置在内燃机的排气系统中的催化剂尚未激活,则上述的未燃燃料就未被用催化剂进行净化而向大气中排出。
特别是,在内燃机在低温下被起动时,附着燃料的量随着从内燃机起动开始到催化剂激活的期间变长而增加。因而,向大气中排出的未燃燃料量就有可能变得过多。
针对于此,本申请发明者进行了锐意实验以及验证的结果是,得知若在火花点火式的内燃机中点火时期比MBT向前提前(以下称之为“过进角”),从气缸内排出的未燃燃料(例如HC)将显著减少。
进而,根据本申请发明者的实验以及验证,得知在点火时期被进行过进角的情况下,从气缸内排出的碳氢化合物(HC)的量将减少,同时从气缸内排出的一氧化碳(CO)将增加。
一氧化碳(CO)具有在低于碳氢化合物(HC)的温度范围被氧化的特性。因此,在点火时期被进行过进角时,如果在排气中存在足够的氧气,排气中的一氧化碳(CO)就会与氧气进行反应。
但是,在内燃机起动时或刚刚起动以后,为了提高混合气的燃烧稳定性而使混合气的空燃比成为浓空燃比。因此,存在于排气中的氧气量相对于一氧化碳(CO)的氧化所需要的量就有可能变得过少。特别是,在点火时期被进行过进角时,因上述的附着燃料的氧化而消耗混合气中的氧气,所以排气中的氧气将进一步变少。
因而,本发明所涉及的内燃机控制系统包括:使点火时期进行过进角的过进角单元;被配置在内燃机的排气通路中的催化剂;在通过过进角单元使点火时期进行过进角时,对催化剂上游的排气供给氧气的氧气供给单元。
根据这种构成,通过点火时期的过进角使从气缸内排出的碳氢化合物(HC)降低,所以能够在催化剂激活前使向大气中排出的碳氢化合物(HC)降低。
由于从气缸内排出的一氧化碳(CO)与氧气供给单元所供给的氧气进行反应,所以还可抑制向大气中排出的一氧化碳(CO)的增加。进而,由于一氧化碳(CO)与氧气进行反应时将产生氧化反应热,所以还可以通过该氧化反应热来促进催化剂的升温。
从而,根据本发明所涉及的内燃机控制系统,就可以尽可能地降低催化剂激活以前的排气排放的同时谋求催化剂的早期激活。
在本发明所涉及的内燃机控制系统中,还可以是氧气供给单元通过使内燃机的部分气缸以稀空燃比进行运转,来对催化剂上游的排气供给氧气。这里所说的稀空燃比是指燃料的比率低于理论空燃比的空燃比。
此外,若在内燃机处于冷状态时使一部分气缸进行稀空燃比运转,则有混合气的燃烧稳定性受损的可能性。特别是,在上述一部分气缸中,若在点火时期被进行过进角的状态下使混合气的空燃比成为稀空燃比,则还有可能发生混合气的燃烧不良等情况。因而,在使内燃机的部分气缸以稀空燃比运转的情况下最好是将上述部分气缸的点火时期设定在MBT以后。在此情况下,就可以无损上述部分气缸的燃烧稳定性地进行氧气供给。
在内燃机中具备可以向催化剂上游的排气通路供给二次空气的二次空气供给装置的情况下,还可以是氧气供给单元通过使二次空气供给装置作动对催化剂上游的排气供给氧气。
此外,本发明所涉及的排气通路意味着从气缸内被排出的气体直到被向大气中排出为止将通过的通路,例如,是包含排气口、排气歧管、排气管、消音器等的概念。因而,二次空气供给装置只要满足催化剂上游这样的条件,则对排气通路的哪个地方供给二次空气也可以。
在本发明所涉及的内燃机控制系统中,还可以是氧气供给单元通过使内燃机间歇性地以稀空燃比运转,来对催化剂上游的排气供给氧气。此外,最好是将稀空燃比运转时的点火时期设定在MBT以后。
在本发明中,最好是,从氧气供给单元所供给的氧气量随着排气中的一氧化碳(CO)变多而相应地变多。因而,本发明所涉及的内燃机控制系统还可以进一步具备取得从内燃机排出的一氧化碳(CO)的量的第1取得单元。在此情况下,还可以是,氧气供给单元随着第1取得单元所取得的一氧化碳(CO)的量变多而使氧气的供给量相应地增加。
例如,在通过使内燃机的部分气缸以稀空燃比运转而对催化剂上游的排气供给氧气的情况下,氧气供给单元,随着第1取得单元所取得的一氧化碳(CO)的量变多,而使以稀空燃比运转的气缸数相应地增加,或者使在以稀空燃比运转的气缸中被燃烧的混合气的空燃比相应地变高(稀空燃比),由此使排气中残留的氧气量增加。
在通过二次空气供给装置对催化剂上游的排气供给二次空气的情况下,还可以是,氧气供给单元随着第1取得单元所取得的一氧化碳(CO)的量变多,而使从二次空气供给装置每单位时间所供给的氧气量相应地增加。
在通过使内燃机间歇性地以稀空燃比运转而对催化剂上游的排气供给氧气的情况下,还可以采用如下等方法:氧气供给单元,随着第1取得单元所取得的一氧化碳(CO)的量变多而使以稀空燃比运转时的空燃比相应地变高(稀空燃比)、使每一次的稀空燃比运转时间相应地变长、或者使每一定期间以稀空燃比运转的次数增加。
其次,本发明所涉及的内燃机控制系统,还可以进一步具备取得催化剂的温度的第2取得单元。在这种构成中,还可以是,氧气供给单元,在通过过进角单元已使点火时期进行过进角时,以第2取得单元所取得的催化剂温度大于等于规定温度为条件,对上述催化剂上游的排气供给氧气。换言之,还可以是,氧气供给单元,即便在通过过进角单元已使点火时期进行过进角时,如果第2取得单元所取得的催化剂温度不到规定温度则停止氧气供给。
催化剂使排气中的一氧化碳(CO)氧化的能力(以下称之为“CO净化能力”),与该催化剂使排气中的碳氢化合物(HC)氧化的能力(以下称之为“HC净化能力”)相比,在低的温度下被激活。但是,在催化剂的温度非常低的情况下CO净化能力也未被激活。因而,在催化剂的CO净化能力激活以前即使氧气供给单元进行氧气供给也很难将排气中的一氧化碳(CO)净化。
因此,最好是,氧气供给单元,即便在点火时期已被进行过进角时,如果催化剂的温度低于规定温度,则也停止氧气供给。还可以与催化剂的CO净化能力激活的温度范围的最低值同等地设定上述的规定温度。
但是,在排气的温度比较高时,排气中的一氧化碳(CO)将与氧气进行反应而不依赖于催化剂。由此,即便催化剂的温度不到规定温度,如果排气温度充分高也可以利用氧气供给单元进行氧气供给。
在本发明所涉及的内燃机控制系统中,还可以是氧气供给单元在催化剂中的碳氢化合物(HC)的净化率(以下称之为“HC净化率”)超过催化剂中的一氧化碳(CO)的净化率(以下称之为“CO净化率”)时,停止针对催化剂上游的排气的氧气供给。
根据本发明者的见解,在催化剂的预热过程(升温过程)中,虽然在催化剂温度较低时CO净化率高于HC净化率,但是若催化剂温度升温到特定温度以上则HC净化率将超过CO净化率。
因而,在催化剂温度升温到特定温度以上以后,即便不利用过进角单元进行点火时期的过进角,碳氢化合物(HC)也在催化剂中得以净化。进而,若点火时期的过进角结束,则从气缸内所排出的一氧化碳(CO)的量也将减少,所以,利用氧气供给单元的氧气供给也就变得无用。
此外,催化剂的CO净化率和HC净化率与催化剂的温度相关。因而,氧气供给单元还可以基于催化剂的温度来推定CO净化率和HC净化率的相对关系。具体而言,还可以预先以实验方式求得HC净化率和CO净化率变得同等时的催化剂温度(相当于上述的特定温度),以实际的催化剂温度超过上述特定温度为条件而使利用氧气供给单元的氧气供给停止。
附图说明
图1是表示实施例1中的内燃机点火控制系统之概略构成的图。
图2是表示从气缸内所排出的碳氢化合物(HC)与点火时期之关系的图。
图3是表示点火时期与气缸内状态之关系的图。
图4是表示从气缸内所排出的一氧化碳(CO)与点火时期之关系的图。
图5是表示实施例1中的附着燃料降低控制的执行方法的时序图。
图6是表示实施例1中的附着燃料降低控制程序的流程图。
图7是表示实施例2中的附着燃料降低控制的执行方法的时序图。
图8中(a)是表示稀空燃比运转时的空燃比与CO量之关系的图,图8中(b)是表示每一次的稀空燃比运转时间与CO量之关系的图,图8中(c)是表示稀空燃比运转的间隔与CO量之关系的图。
图9是表示实施例2中的附着燃料降低控制程序的流程图。
图10是表示实施例3中的内燃机控制系统之概略构成的图。
图11是表示实施例3中的附着燃料降低控制程序的流程图。
具体实施方式
下面,基于附图就本发明的具体实施方式进行说明。
<实施例1>
基于图1~图6就本发明第1实施例进行说明。图1是表示本发明所涉及的内燃机点火控制系统之概略构成的图。
图1所示的内燃机1是具有多个气缸2的四冲程循环的火花点火式内燃机(汽油发动机)。内燃机1的各气缸2经由进气口3而连接到进气通路30上,同时经由排气口4而连接到排气通路40上。
在进气口3上设有向气缸2内喷射燃料的燃料喷射阀5。在进气通路30上设有对在该进气通路30内流通的空气量进行控制的节气门6。在节气门6下游的进气通路30上设有对该进气通路30内的压力(进气压)进行测定的进气压传感器7。在节气门6上游的进气通路30上设有对流经该进气通路30的空气量进行测定的空气流量计8。
在排气通路40上配置排气净化装置9。排气净化装置9具备三元催化剂或吸留还原型NOx催化剂等,在处于规定的激活温度域时对排气进行净化。此外,这里所说的排气净化装置9的激活只要没有特别的记载就表示HC净化能力的激活。
在排气净化装置9下游的排气通路40上配置对流经该排气通路40内的排气的温度进行测定的排气温度传感器41。
另外,在内燃机1上设有对面对气缸2内的进气口3的开口端进行开闭的进气阀10;对面对气缸2内的排气口4的开口端进行开闭的排气阀11。分别由进气侧凸轮轴12和排气侧凸轮轴13对这些进气阀10和排气阀11进行开闭驱动。
在气缸2的上部配置有对该气缸2内的混合气进行点火的点火火花塞14。在气缸2内自由滑移地插入活塞15。活塞15经由连杆16与曲轴17连接。
在曲轴17附近的内燃机1上配置有对曲轴17的旋转角度进行检测的曲柄位置传感器18。进而,在内燃机1上安装对循环于该内燃机1的冷却水的温度进行测定的水温传感器19。
在这样构成的内燃机1上同时设置ECU20。ECU20是具有CPU、ROM、RAM等的电子控制单元。ECU20与上述的进气压传感器7、空气流量计8、曲柄位置传感器18、水温传感器19、排气温度传感器41等各种传感器电连接,并输入各种传感器的测定值。
ECU20基于上述的各种传感器的测定值以电气方式控制燃料喷射阀5、节气门6以及点火火花塞14。例如,ECU20进行使附着在气缸2内的壁面上的燃料降低的附着燃料降低控制。
以下,就本实施例中的附着燃料降低控制进行叙述。
在如内燃机1处于冷状态时那样缸内温度较低的情况下,燃料易于附着在气缸2内的壁面及活塞15上。附着在气缸2内的壁面及活塞15上的燃料(附着燃料)的大部分未被供于燃烧而保持未燃状态从气缸内被排出。此时,如果排气净化装置9的温度没有达到激活温度范围,则上述的未燃燃料就未用排气净化装置9进行净化而向大气中排出。
特别是,在内燃机1被冷起动时,附着燃料量随着从内燃机1的起动开始到排气净化装置9激活为止的期间变长而增加。因此,就有向大气中排出的未燃燃料的量变得过多之虞。
针对于此,在附着燃料降低控制中,通过ECU20在附着燃料量变多时使点火火花塞14的作动时刻(点火时期)比MBT向前提前(过进角),而使从气缸2内排出的未燃燃料(主要是碳氢化合物(HC))降低。
根据本申请发明者的锐意实验以及验证,可知在使点火时期比MBT向前提前了的情况下,如图2所示那样,随着该提前量增加从气缸2内排出的碳氢化合物(HC)相应地减少。
关于这一机理虽然未明确地解释,但大概被认为是基于如下机理。
图3是表示在点火时期被进行过进角时(图3中的ST1)、点火时期被设定成MBT时(图3中的ST2)、点火时期被设定成压缩上止点(TDC)时(图3中的ST3)的各个情况下对气缸2内的状态进行了测量的结果的图。
分别是,图3中的实线表示点火时期被进行过进角的情况、虚线表示点火时期被设定成MBT的情况、单点划线表示点火时期被设定成压缩上止点(TDC)的情况。
在图3中,点火时期被进行过进角的情况,与点火时期被设定成MBT的情况以及点火时期被设定成压缩上止点(TDC)的情况相比,在压缩上止点前所燃烧的混合气的量较多。因此,由于混合气的燃烧所产生的热能的峰值(参照图3中的热产生率、产生热量以及燃烧质量比例)就向压缩上止点前移动。
由此,借助于混合气的燃烧所带来的升温/升压效果、和活塞的上升动作(从下止点朝向上止点的动作)所带来的压缩效果的协同效果,从压缩行程到膨胀行程的期间中的缸内压力以及缸内温度的峰值将大幅上升。其结果,已附着在气缸内的壁面上的燃料和/或将附着在气缸内的壁面之前的燃料的气化以及氧化被促进。
因而,构成为,ECU20在排气净化装置9处于未激活状态、且附着燃料量大于等于规定量时,使点火时期进行过进角。
此外,作为附着燃料量的取得方法,能够例示在气缸2内配置以光学方式测量液膜厚度的传感器进行实测的方法、在气缸2内配置对导电率进行测量的传感器并将该传感器的测量值换算成附着燃料量的方法、或者根据内燃机1的运转条件(以下称之为“发动机运转条件”)来推定附着燃料量的方法等。
在根据发动机运转条件来推定附着燃料量的情况下,ECU20还可以将水温传感器19的测定值(冷却水温度)、进气压力传感器7的测定值(进气压力)、内燃机1从起动时到当前时间点的累计吸入空气量、内燃机1从起动时开始到当前时间点的累计燃料喷射量、当前时间点下的燃料喷射量、当前时间点下的混合气的空燃比的至少一个作为参数来推定附着燃料量。
另外,作为判别排气净化装置9是否已激活的方法,能够例示以该排气净化装置9的温度收敛在激活温度范围(温度净化窗口)内为条件而判定为已激活的方法。
还可以根据内燃机1的运转状态(例如、冷却水温度、向排气净化装置9流入的排气的温度、或者从排气净化装置9流出的排气的温度等)和/或内燃机1的运转履历(例如、从起动时起的累计吸入空气量、或者从起动时起的累计燃料喷射量等)来推定排气净化装置9的温度。由于本实施例所例示的内燃机1在排气净化装置9下游的排气通路上具有排气温度传感器41,所以还可以基于该排气温度传感器41的测定值(即、从排气净化装置9流出的排气的温度)来推定排气净化装置9的温度。在此情况下,排气温度传感器41相当于本发明所涉及的第2取得单元。
当通过上述方法取得了附着燃料量以及排气净化装置9的温度时,ECU20判别附着燃料是否大于等于规定量,并且判别排气净化装置9的温度是否低于激活温度范围。还可以以使从内燃机1的全部气缸2排出的未燃燃料的总量低于限制量来确定上述规定量。
ECU20在判定为附着燃料量大于等于规定量、且排气净化装置9的温度低于激活温度范围的情况下,使点火时期进行过进角。在此情况下,从内燃机1的气缸2内所排出的碳氢化合物(HC)的量将大幅降低。其结果,就可以降低从内燃机1向大气中排出的碳氢化合物(HC)而不依赖于排气净化装置9的净化能力。
于是,根据本申请发明者的实验以及验证,可知在点火时期被进行过进角的情况下,从气缸2内排出的碳氢化合物(HC)的量将减少,但从气缸2内排出的一氧化碳(CO)的量如图4所示那样将增加。
针对于此,ECU20在使点火时期进行过进角时,进行对排气净化装置9上游的排气供给氧气的处理(以下称之为“氧气供给处理”)。
一氧化碳(CO),与碳氢化合物(HC)相比,具有在低温下氧化的特性。因此,如果向排气净化装置9流入的排气含有充分量的氧气,则排气中的一氧化碳(CO)就在排气中和/或排气净化装置9中被氧化。
但是,在排气温度低于一氧化碳(CO)的可氧化温度范围的最低值(以下称之为“CO氧化开始温度”)、且排气净化装置9的温度低于该排气净化装置9的CO净化能力激活的温度范围的最低值(以下称之为“CO净化开始温度”)的情况下,即便排气中的氧气量充分,排气中的一氧化碳(CO)也几乎不被氧化。
由此,最好是,即便在点火时期已被进行过进角时,在排气温度不到CO氧化开始温度、且排气净化装置9的温度不到CO净化开始温度时,也禁止氧气供给处理的执行。
因而,ECU20,在已使点火时期进行过进角时,以排气温度传感器41的测定值(排气温度)大于等于规定温度为条件来执行氧气供给处理。上述规定温度相当于CO氧化开始温度和CO净化开始温度中某较低一方的温度。
此外,排气净化装置9的CO净化开始温度低于一氧化碳(CO)不依赖于排气净化装置9而被氧化的温度范围。因此,还可以与排气净化装置9的CO净化开始温度同等地设定上述规定温度。
作为氧气供给处理的具体执行方法,能够例示使内燃机1的部分气缸2以稀空燃比运转的方法。在使内燃机1的部分气缸2以稀空燃比运转的情况下,稀空燃比运转的气缸2(以下称之为“稀空燃比运转气缸”)将排出氧气含有量较多的气体。其结果,将氧气供给到排气净化装置9上游的排气。以下,将使内燃机1的部分气缸2以稀空燃比运转的处理称之为“气缸区别处理”。
然而,若在气缸区别处理执行时以稀空燃比运转的气缸的点火时期被进行过进角,则混合气的可点燃性及燃烧稳定性就有可能会降低。因此,最好是,稀空燃比运转气缸的点火时期被延迟到MBT以后。若稀空燃比运转25气缸的点火时期被设定成MBT以后,则该稀空燃比运转气缸中的混合气的可点燃性及燃烧稳定性的降低就得以抑制。
接着,基于图5就本实施例中的附着燃料降低控制的执行方法进行说明。图5是表示附着燃料降低控制的执行顺序的时序图。
图5中的排气温度是排气温度传感器41的测定值,还可以被用作排气净化装置9的温度的替代值。附着燃料量表示在假定未进行点火时期的过进角的情况下的附着燃料量。过进角执行标志是在过进角执行条件成立时被设为“1”,在过进角执行条件不成立时被设为“0”的标志。氧气供给标志是在氧气供给条件成立时被设为“1”,在氧气供给条件不成立时被设为“0”的标志。
上述的过进角执行条件在(1)附着燃料量大于等于规定量Afue1;(2)排气净化装置9的温度(排气温度)不到第2规定温度T2;以及(3)内燃机1中被供于燃烧的混合气的空燃比小于等于理论空燃比、等条件全部都已成立时成立。
上述的第2规定温度T2相当于排气净化装置9的HC净化能力已激活时的排气净化装置9的温度(在此情况下是排气温度)。详细而言,第2规定温度T2相当于排气净化装置9的HC净化率与CO净化率同等时的排气净化装置9的温度(排气温度)。预先以实验方式求得此第2规定温度T2。
上述的氧气供给条件在(1)排气净化装置9的温度(排气温度)大于等于第1规定温度T1;以及(2)排气净化装置9的温度(排气温度)不到第2规定温度T2、等条件都已成立时成立。
上述的第1规定温度T1相当于排气净化装置9的CO净化开始温度,预先以实验方式而求得。
图5中,在附着燃料量大于等于规定量Afue1、且排气净化装置9的温度(排气温度)低于第1规定温度T1的期间(图5中的t1),ECU20将过进角执行标志的值设成“1”,并且将氧气供给标志的值设成“0”。
在此情况下,不执行气缸区别处理而仅执行点火时期的过进角。即,内燃机1的全部气缸2不以稀空燃比运转而仅将点火时期进行过进角。其结果,从内燃机1的全部气缸2排出的碳氢化合物(HC)得以降低。
接着,在排气净化装置9的温度(排气温度)大于等于第1规定温度T1、且不到第2规定温度T2的期间(图5中的t2),ECU20将过进角执行标志的值设成“1”,并且将氧气供给标志的值也设成“1”。
在此情况下,在气缸区别处理被执行的同时执行点火时期的过进角。即、内燃机1的部分气缸2以稀空燃比运转,并且,这些稀空燃比运转气缸2的点火时期被延迟到MBT以后。未以稀空燃比运转的气缸(以下称之为“非稀空燃比运转气缸”)2的点火时期被进行过进角。
稀空燃比运转气缸2排出含有大量氧气的排气。稀空燃比运转气缸2中的混合气的可点燃性及燃烧稳定性通过点火时期被延迟到MBT以后而得以补偿。点火时期的延迟所带来的附着燃料量的增加通过混合气的稀空燃比化而得以补偿。从而,稀空燃比运转气缸2就排出氧气的含有量较多、且碳氢化合物(HC)的含有量较少的排气,而无损可点燃性及燃烧稳定性。
非稀空燃比运转气缸2,通过点火时期的过进角,排出碳氢化合物(HC)的含有量较少、且一氧化碳(CO)的含有量较多的排气。从非稀空燃比运转气缸2所排出的一氧化碳(CO)与从稀空燃比运转气缸2所排出的氧气在排气中和/或排气净化装置9中进行反应。其结果,在上述期间t2中,从内燃机1向大气中排出的碳氢化合物(HC)以及一氧化碳(CO)就大幅降低。进而,排气净化装置9接受一氧化碳(CO)的氧化反应热而迅速地升温。
接着,在排气净化装置9的温度(排气温度)上升到大于等于第2规定温度T2以后(图5中的t3),ECU20将过进角执行标志的值设成“0”,并且将氧气供给标志的值设成“0”。
在此情况下,内燃机1的全部气缸2以通常的空燃比而运转,并且全部气缸2的点火时期返回到通常的点火时期。若结束了点火时期的过进角,则全部气缸2的排气中所含有的碳氢化合物(HC)就有可能会增加。但是,由于排气净化装置9的HC净化率变得非常高,所以从全部气缸2所排出的碳氢化合物(HC)就在排气净化装置9中得以氧化(净化)。其结果,从内燃机1所排出的碳氢化合物(HC)就不会未被净化而向大气中排出。
此外,在气缸区别处理被执行之际以稀空燃比运转的气缸2的数量和/或稀空燃比运转气缸2的空燃比既可以是预先确定的固定值,但也可以是根据从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量而变更的可变值。
例如,以稀空燃比运转的气缸2的数量还可以随着从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量变多而相应地变多,并且随着从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量变少而相应地变少。另外,稀空燃比运转气缸2的空燃比还可以随着从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量变多而相应地变高,并且随着从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量变少而相应地变低。
若气缸区别处理执行时以稀空燃比运转的气缸2的数量和/或稀空燃比运转气缸2的空燃比根据从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量而变更,则从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)就恰当地得以净化。进而,也不会使以稀空燃比运转的气缸2的数量无用地变多,或者使稀空燃比运转气缸2的空燃比无用地变高。因此,还能够尽可能地使内燃机1的燃烧状态稳定。
还可以在排气净化装置9上游配置CO浓度传感器来检测从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量。在此情况下,CO浓度传感器相当于本发明所涉及的第1取得单元。另外,从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量还可以是ECU20根据内燃机1的运转条件(燃料喷射量、吸入空气量、点火时期、空燃比、冷却水温度、进气温度、或者外部空气温度等的至少一个)来进行推定。在此情况下,ECU2100相当于本发明所涉及的第1取得单元。
接着,沿着图6的流程图就本实施例中的附着燃料降低控制的执行顺序进行说明。图6是表示附着燃料降低控制程序的流程图。此附着燃料降低控制程序是由ECU20周期性地执行的程序,被预先存储在ECU20的ROM中。
在附着燃料降低控制程序中,ECU20首先在S101中判别过进角执行标志的值是否为“1”。即、ECU20判别在前述的图5说明中所述的过进角执行条件是否已成立。
当在上述S101中作出否定判定的情况下(过进角执行标志≠1)ECU20暂时结束本程序的执行。另一方面,当在上述S101中作出肯定判定的情况下(过进角执行标志=1),ECU20进入S102。
在S102中,ECU20判别氧气供给标志的值是否为“1”。即,ECU20判别在前述的图5说明中所述的氧气供给条件是否成立。
当在上述S102中作出肯定判定的情况下(氧气供给标志=1),ECU20进入S103。在S103中,ECU20执行点火时期的过进角和气缸区别处理(参照前述的图5的期间t2)。详细而言,ECU20对于一部分气缸2将混合气的空燃比设定成稀空燃比,并且使点火时期延迟到MBT以后。ECU20对于非稀空燃比运转气缸2使点火时期过进角。以稀空燃比运转的气缸2的数量和/或稀空燃比运转气缸52的空燃比还可以根据从非稀空燃比运转气缸2排出的一氧化碳(CO)的量而变更。
在上述S103的处理被执行的情况下,稀空燃比运转气缸2排出氧气的含有量较多且碳氢化合物(HC)的含有量较少的排气,而无损混合气的可点燃性以及燃烧稳定性。非稀空燃比运转气缸2排出碳氢化合物(HC)的含有量较少且一氧化碳(CO)的含有量较多的排气。
从非稀空燃比运转气缸2所排出的一氧化碳(CO)与从稀空燃比运转气缸2所排出的氧气在排气中和/或排气净化装置9中进行反应。一氧化碳(CO)进行氧化之际产生的热量被传递到排气净化装置9。
其结果,就可以不会使内燃机1的运转状态变得不稳定地、降低从该内燃机1向大气中排出的碳氢化合物(HC)以及一氧化碳(CO),并且也可以谋求排气净化装置9的早期激活。
另一方面,当在上述S102作出否定判定的情况下(氧气供给标志≠1),ECU20进入S104。在S104中,ECU20不执行气缸区别处理,仅执行点火时期的过进角(参照前述的图5的期间t1)。
在此情况下,在内燃机1的全部气缸2中点火时期被进行过进角。从内燃机1的全部气缸2排出的碳氢化合物(HC)因点火时期的过进角而得以降低。其结果,从内燃机1向大气中排出的碳氢化合物(HC)就得以降低。
这样通过ECU20执行图6的附着燃料降低控制程序,本发明所涉及的过进角单元以及氧气供给单元得以实现。由此,在火花点火式的内燃机1中就能够一面尽可能地降低排气净化装置9激活以前的排气排放一面谋求排气净化装置9的早期激活。
<实施例2>
接着,基于图7~图9就本发明所涉及的内燃机控制系统的第2实施例进行说明。在这里,就与前述第1实施例不同的构成进行说明,对于同样的构成将省略说明。
在本实施例中,就在氧气供给条件已成立时,通过使内燃机1的全部气缸2间歇性地进行稀空燃比运转而对排气净化装置9上游的排气供给氧气的例子进行叙述。
图7是表示本实施例中的附着燃料降低控制的执行方法的时序图。图7所示的空燃比表示在内燃机1的全部气缸2中被供于燃烧的混合气的空燃比。
图7中,在氧气供给条件成立的期间(图7中的t2),ECU20使内燃机1间歇性地以稀空燃比运转。在此情况下,在内燃机1的全部气缸2中被供于燃烧的空燃比就间歇性地变成稀空燃比。在内燃机1被进行稀空燃比运转时,从该内燃机1排出的排气就成为含有大量氧气的气体。其结果,对排气净化装置9上游的排气间歇性地供给氧气。此外,内燃机1以稀空燃比运转时的点火时期最好是被延迟到MBT以后。
从而,在内燃机1未以稀空燃比运转时(在图7的例子中为内燃机1以浓空燃比运转时),从该内燃机1所排出的一氧化碳(CO)就与在内燃机1进行了稀空燃比运转时从该内燃机1所排出的氧气在排气中和/或排气净化装置9中进行反应。
然而,由于稀空燃比运转时期和浓空燃比运转时期相异,也可以考虑从浓空燃比运转时的内燃机1所排出的一氧化碳(CO)未被全部氧化的情况。由此,最好是,排气净化装置9具有在被暴露于稀空燃比环境的排气时吸留排气中的氧气,在被暴露于浓空燃比环境的排气时将所吸留的氧气放出的能力(所谓的氧气吸留能力)。
若排气净化装置9具有氧气吸留能力,则,能够在内燃机1的稀空燃比运转时在排气中吸留氧气,在内燃机1的浓空燃比运转时将所吸留的氧气放出。其结果,就可以使从浓空燃比运转状态的内燃机1排出的一氧化碳(CO)大致全部氧化。
另外,还可以根据从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量而变更内燃机1以稀空燃比运转时的空燃比A/F1、每一次的稀空燃比运转时间Δt1、或者每单位时间以稀空燃比运转的次数(换言之,稀空燃比运转与稀空燃比运转之间的间隔Δt2)。
例如,稀空燃比运转时的空燃比A/F1如图8中(a)所示那样,随着从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量(或者排气中的CO浓度)变多而相应地变高,并且随着从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量(或者排气中的CO浓度)变少而相应地变低。
每一次的稀空燃比运转时间Δt1,如图8中(b)所示那样,随着从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量(或者排气中的CO浓度)变多而相应地变长,并且随着从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量(或者排气中的CO浓度)变少而相应地变短。
稀空燃比运转的间隔Δt2,如图8中(c)所示那样,随着从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量(或者排气中的CO浓度)变多而相应地变短,并且随着从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量(或者排气中的CO浓度)变少而相应地变长。在此情况下,每单位时间的稀空燃比运转次数,随着从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量(或者排气中的CO浓度)变多而相应地变多,并且随着从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量(或者排气中的CO浓度)变少而相应地变少。
若如图8中(a)~(c)所示决定了稀空燃比运转时的空燃比A/FI、每一次的稀空燃比运转时间Δt1、或者稀空燃比运转的间隔Δt2,则,从浓空燃比运转时的内燃机1排出的一氧化碳(CO)就恰当地得以净化。进而,由于不会使稀空燃比运转时的空燃比A/F1、每一次的稀空燃比运转时间Δt1、每单位时间的稀空燃比运转次数无用地增加,所以还能够尽可能地使内燃机1的燃烧状态稳定。
接着,沿着图9的流程图就本实施例中的附着燃料降低控制的执行顺序进行说明。图9是表示附着燃料降低控制程序的流程图。此附着燃料降低控制程序是由ECU20周期性地执行的程序,被预先存储在ECU20的ROM中。此外,在图9中对与前述的第1实施例的附着燃料降低控制程序(参照图6)同样的处理附加同一标记。
在图9的附着燃料降低控制程序中,ECU20,当在S102中作出肯定判定的情况下(氧气供给标志=1)进入S201。在S201中ECU20使全部气缸2的点火时期进行过进角。进而,ECU20,决定稀空燃比运转时的空燃比A/F1、每一次的稀空燃比运转时间Δt1以及稀空燃比运转的间隔Δt2。稀空燃比运转时的空燃比A/F1、每一次的稀空燃比运转时间Δt1以及稀空燃比运转的间隔Δt2之中至少一个还可以基于前述的图8所示的映射图来决定。
在S202中,ECU20使浓空燃比计数器起动。浓空燃比计数器25是对内燃机1被进行浓空燃比运转的时间进行计量的计数器。
在S203中,ECU20判别浓空燃比计数器的值是否大于等于上述的间隔Δt2。当在S203中作出否定判定的情况下(浓空燃比计数器值<Δt2),ECU20反复执行S203的处理直到浓空燃比计数器值大于等于上述间隔Δt2。当在S203中作出肯定判定的情况下(浓空燃比计数器值≥Δt2),ECU202进入S204。
在S204中,ECU20将内燃机1的全部气缸2的空燃比变更成在上述S201所决定的空燃比A/F1,并且,使点火时期延迟到MBT以后。
在S205中,ECU20使稀空燃比计数器起动。稀空燃比计数器是对内燃机1被进行稀空燃比运转的时间进行计量的计数器。
在S206中,ECU20判别稀空燃比计数器的值是否大于等于在上述S201所决定的稀空燃比运转时间Δt1。当在S206中作出否定判定的情况下(稀空燃比计数器值<Δt1),ECU20反复进行S206的处理直到稀空燃比计数器值大于等于上述稀空燃比运转时间Δt1。当在S206中作出肯定判定的情况下(稀空燃比计数器值≥Δt1),ECU20进入S207。
在S207中,ECU20将全部气缸2的空燃比返回到通常的空燃比,并且使点火时期的过进角重新执行。接着,ECU20返回到S101,判别过进角执行标志的值是否为“1”。ECU20,当在S101中作出肯定判定的情况下(过进角执行标志=1)执行S102以后的处理,当在S101中作出否定判定的情况下(过进角执行标志≠1),在S208中使点火时期恢复到通常的时刻。
如以上所述那样,当ECU20执行图9的附着燃料降低控制程序后,在过进角执行条件以及氧气供给条件已成立时,内燃机1间歇性地以稀空燃比运转。其结果,就可以降低从内燃机1向大气中排出的碳氢化合物(HC)以及一氧化碳(CO),并且,还可以谋求排气净化装置9的早期激活。
从而,根据本实施例的内燃机控制系统,在火花点火式的内燃机1中就能够尽可能地降低排气净化装置9激活以前的排气排放的同时谋求排气净化装置9的早期激活。
<实施例3>
接着,基于图10~图11就本发明所涉及的内燃机控制系统的第3实施例进行说明。在这里,就与前述第1实施例不同的构成进行说明,对于同样的构成将省略说明。
在本实施例中,就在氧气供给条件已成立时,利用二次空气供给装置对排气净化装置9上游的排气供给氧气的例子进行叙述。
图10是表示本实施例中的内燃机控制系统之概略构成的图。图10所示的内燃机1具备向排气口4内喷射空气(二次空气)的二次空气供给装置42。其他构成与前述第1实施例相同。
下面,沿着图11的流程图就本实施例中的附着燃料降低控制的执行顺序进行说明。图11是表示附着燃料降低控制程序的流程图。此附着燃料降低控制程序是由ECU20周期性地执行的程序,被预先存储在ECU20的ROM中。此外,在图11中对与前述的第1实施例的附着燃料降低控制程序(参照图6)同样的处理附加同一标记。
在图11的附着燃料降低控制程序中,ECU20,当在S102中作出肯定判定的情况下(氧气供给标志=1)进入S301。在S301中,ECU20使内燃机1的全部气缸2的点火时期进行过进角,并且使二次空气供给装置42作动。
在此情况下,从内燃机1的全部气缸2排出的排气就成为碳氢化合物(HC)的含有量较少且一氧化碳(CO)的含有量较多的气体。若对于这样的排气从二次空气供给装置42供给二次空气,则排气中的一氧化碳(CO)和二次空气中的氧气就在排气中和/或排气净化装置9中进行反应。其结果,从内燃机1所排出的一氧化碳(CO)就不会未被净化而向大气中排出。进而,借助于一氧化碳(CO)和氧气的反应热而促进排气净化装置9的升温。
从而,根据本实施例所涉及的内燃机控制系统,在火花点火式内燃机中就能够尽可能地降低排气净化装置9激活以前的排气排放的同时谋求排气净化装置9的早期激活。另外,根据本实施例的内燃机控制系统,就能够谋求一氧化碳(CO)的净化而不用使内燃机1的部分或者全部气缸2以稀空燃比运转。因此,还不会损害内燃机1的燃烧稳定性。
此外,在附着燃料降低控制的执行时从二次空气供给装置42供给的二次空气的量既可以是预先设定的固定量,也可以根据从内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量而变更。
此时,作为二次空气供给装置42的作动方法,考虑有使该二次空气供给装置42连续地作动的方法、和使该二次空气供给装置42间歇性地作动的方法。
在使二次空气供给装置42连续性地作动的情况下,ECU20还可以使二次空气供给装置42每单位时间喷射的二次空气的量随着从内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量变多而相应地增加,并且随着从内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量变少而相应地减少。
在使二次空气供给装置42间歇性地作动的情况下,ECU20还可以使二次空气供给装置42每单位时间喷射的二次空气的量、或者每一次的作动时间,随着从内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量变多而相应地增加。另外,ECU20还可以使二次空气供给装置4的作动间隔随着从内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量变多而相应地缩短。
若二次空气的供给量根据从内燃机1排出的一氧化碳(CO)的量而变更,则从内燃机1所排出的一氧化碳(CO)就恰当地得以净化。另外,由于二次空气的供给量不会变得过多,所以也不会因二次空气而妨碍排气净化装置9的升温。
虽然本实施例的二次空气供给装置42构成为向内燃机1的排气口4内供给二次空气,但只要是排气净化装置9上游的位置则在哪个位置上供给二次空气都无妨。
但是,随着二次空气被供给时的排气的温度变高,排气中被氧化的一氧化碳(CO)的量(即、到达排气净化装置9以前被氧化的一氧化碳(CO)的量)将相应地变多。
因而,可以说最好是二次空气供给装置42供给二次空气的位置尽量在燃烧室的附近。
Claims (13)
1.一种内燃机控制系统,其特征在于,包括:
使火花点火式内燃机的点火时期比MBT向前提前的过进角单元;
被配置在上述内燃机的排气通路中的催化剂;
在通过上述过进角单元使点火时期比MBT向前提前时,对上述催化剂上游的排气供给氧气的氧气供给单元。
2.按照权利要求1所述的内燃机控制系统,其特征在于:
上述氧气供给单元通过使上述内燃机的部分气缸以稀空燃比运转,对上述催化剂上游的排气供给氧气。
3.按照权利要求1所述的内燃机控制系统,其特征在于:
上述氧气供给单元通过使上述内燃机间歇性地以稀空燃比运转,对上述催化剂上游的排气供给氧气。
4.按照权利要求1所述的内燃机控制系统,其特征在于,还包括:
向上述催化剂上游的排气通路内喷射空气的二次空气供给装置,
上述氧气供给单元通过使上述二次空气供给装置作动,对上述催化剂上游的排气供给氧气。
5.一种内燃机控制系统,其特征在于,包括:
使火花点火式内燃机的点火时期比MBT向前提前的过进角单元;
被配置在上述内燃机的排气通路中的催化剂;
在通过上述过进角单元使点火时期比MBT向前提前时,通过使上述内燃机的部分气缸以稀空燃比运转,对上述催化剂上游的排气供给氧气的氧气供给单元。
6.一种内燃机控制系统,其特征在于,包括:
使火花点火式内燃机的点火时期比MBT向前提前的过进角单元;
被配置在上述内燃机的排气通路中的催化剂;
在通过上述过进角单元使点火时期比MBT向前提前时,通过使上述内燃机间歇性地以稀空燃比运转,对上述催化剂上游的排气供给氧气的氧气供给单元。
7.一种内燃机控制系统,其特征在于,包括:
使火花点火式内燃机的点火时期比MBT向前提前的过进角单元;
被配置在上述内燃机的排气通路中的催化剂;
向上述催化剂上游的排气通路内供给空气的二次空气供给装置;
在通过上述过进角单元使点火时期比MBT向前提前时,通过使上述二次空气供给装置作动,对上述催化剂上游的排气供给氧气的氧气供给单元。
8.按照权利要求2或5所述的内燃机控制系统,其特征在于:
以稀空燃比运转的气缸的点火时期被设定成MBT以后。
9.按照权利要求3或6所述的内燃机控制系统,其特征在于:
上述内燃机以稀空燃比运转时的点火时期被设定成MBT以后。
10.按照权利要求1~9中任意一项所述的内燃机控制系统,其特征在于,还包括:
取得从上述内燃机排出的一氧化碳(CO)的量的第1取得单元,
上述氧气供给单元随着上述第1取得单元所取得的一氧化碳(CO)的量变多而使对上述催化剂上游的排气中供给的氧气量相应地增加。
11.按照权利要求1~1O中任意一项所述的内燃机控制系统,其特征在于,还包括:
取得上述催化剂的温度的第2取得单元,
上述氧气供给单元在通过上述过进角单元使点火时期比MBT向前提前时,若上述第2取得单元所取得的催化剂温度不到规定温度,则停止针对上述催化剂上游的排气的氧气供给。
12.按照权利要求11所述的内燃机控制系统,其特征在于:
上述规定温度是上述催化剂可以氧化排气中的一氧化碳(CO)的温度范围的最低值。
13.按照权利要求1~12中任意一项所述的内燃机控制系统,其特征在于:
若上述催化剂中的碳氢化合物(HC)的净化率超过上述催化剂中的一氧化碳(CO)的净化率,上述氧气供给单元则停止对上述催化剂上游的排气的氧气供给。
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