CN103874833A - 内燃机的排气净化系统 - Google Patents

Abstract

一种内燃机的排气净化系统，在发动机刚启动后等预热运转时，确保发动机的稳定燃烧的同时，能够抑制HC排出量的增加，谋求排气净化装置的及早升温，包括：空气流量控制装置（50），其通过减少向发动机（1）提供的空气流量，谋求从发动机（1）排出的排放气体的升温；工作时机控制装置（52），其控制空气流量控制装置（50）工作的时机。即使空气流量控制装置（50）工作，向发动机（1）提供的空气流量减少，所述工作时机控制装置（52）也控制空气流量控制装置（50）工作的时机，防止发动机（1）的燃烧状态变得不稳定。

Description

内燃机的排气净化系统

技术领域

本发明涉及具有DOC、DPF、SCR等排气净化装置的内燃机的排气净化系统，具体地，涉及在刚启动发动机后等预热运转时，及早使排气净化装置升温的技术。

背景技术

氧化催化剂（DOC）、柴油颗粒过滤器（DPF）、选择性还原催化剂（SCR）等排气净化装置，如果没有达到规定以上的温度环境，就不能充分发挥净化功能。例如，图18表示在还原并净化氮氧化物（NOx）的SCR装置中，SCR催化剂载体温度，SCR出入口的NOx浓度以及发动机运转时间的关系。从图18可知，在SCR装置的催化剂载体温度达到活性温度为止的期间，SCR出口的NOx浓度相对较高，由此可知，利用SCR装置的NOx净化功能并没有被充分发挥。因此，在发动机刚启动等预热运转时，为了及早进行排气净化，有必要使SCR装置等排气净化装置及早升温。

以往，为了及早使排气净化装置升温，采取了改变喷射燃料的时机的措施，或者，采取了控制可变增压器或者吸气节流阀，控制（减少）向发动机提供的空气流量的措施。例如，在专利文献1，公开有改变喷射燃料的时机的喷射时机控制的例子。此外，在专利文献2，公开有控制（减少）向发动机提供的空气流量的空气流量控制的例子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特开2003-65121号公报

专利文献2：（日本）专利第3972611号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述的排气净化装置的及早升温技术中，空气流量控制的升温效果较大。但是，如果控制（减少）向发动机提供的空气流量，气缸内的压力将下降，所以如果在发动机运转的早期实施空气流量控制，发动机的燃烧有可能变得不稳定。

图19是用于说明在以往的技术中，开始空气流量控制的时机和发动机燃烧状态的关系的图。发动机燃烧状态的稳定/不稳定能够通过燃料喷射时机的气缸内温度（T_cyl）和气缸内压力（P_cyl）来评价，气缸内的温度及压力越高，就能够评价为发动机的燃烧状态越稳定。而且，如图19所示，在发动机刚启动后发动机的燃烧状态为不稳定的状态下，如果立即实施空气流量控制（ii），则发动机的燃烧状态就更不稳定。此外，在空气流量控制（ii）之前实施喷射时机控制（i），使气缸内升温的情况下，气缸内的升温不充分，气缸内的压力因空气流量控制（ii）而下降，导致发动机的燃烧状态不稳定。

如果发动机的燃烧状态变得不稳定，则碳氢化合物（HC）的排查量增加，并且，在最坏的情况下，导致熄火，发动机停止。在对排放气体的限制变得日益严格的时期，人们强烈地要求在发动机刚启动后等预热运转时，确保发动机的稳定燃烧的同时，还能够谋求排气净化装置的及早升温的排气净化系统的开发。

鉴于如上所述的现有技术的课题，本发明的目的在于提供一种内燃机的排气净化系统，其在发动机刚启动后等预热运转时，在能够确保发动机的稳定燃烧的同时，抑制HC排出量的增加，谋求排气净化装置的及早升温。

解决课题的技术方案

本发明是为了达成上述的现有技术中的课题及目的而发明出的，

本发明的内燃机的排气净化系统，包括发动机、从该发动机排出的排放气体所通过的排气通路、设在该排气通路的排气净化装置，其特征在于，

具有空气流量控制装置和工作时机控制装置，所述空气流量控制装置通过减少向所述发动机提供的空气流量，谋求从所述发动机排出的排放气体的升温，所述工作时机控制装置控制该空气流量控制装置工作的时机，

所述工作时机控制装置构成为，即使所述空气流量控制装置工作，向所述发动机提供的空气流量减少，所述工作时机控制装置也能够控制所述空气流量控制装置工作的时机，防止所述发动机的燃烧状态变得不稳定。

在上述的发明中，即使所述空气流量控制装置工作，向所述发动机提供的空气流量减少，也能够利用工作时机控制装置控制空气流量控制装置工作的时机，防止所述发动机的燃烧状态变得不稳定。虽然空气流量控制的升温效果大，但是具有使发动机的燃烧变得不稳定的缺点，而根据本发明，可以获得确保发动机的稳定燃烧的同时，能够抑制HC排出量的增加，谋求排气净化装置的及早升温的内燃机的排气净化系统。

在上述发明中，

所述工作时机控制装置构成为，在从发动机的启动经过规定时间之后，使所述空气流量控制装置工作，该规定时间是与所述发动机的发动机转速及燃料喷射量对应地计算的。此时，优选地，所述规定时间是与所述发动机工作着的状态下的外气温及大气压的至少任一方对应地进行修正的。

根据上述的本发明，能够通过简单的方法控制发动机刚启动后的排气净化装置的升温和HC排出量增加的抑制。此外，在此时，与外气温以及/或者大气压相应地修正空气流量控制装置工作为止的规定时间，由此，能够与外气温、大气压相应地，高精度地确定使空气流量控制装置工作的时机。

此外，在上述的发明中，所述工作时机控制装置构成为，在冷却所述发动机的发动机冷却水或者通过所述发动机内部的润滑油的温度在阈值以上的情况下，所述工作时机控制装置能够使所述空气流量控制装置工作。此时，所述冷却水温度或者润滑油温度的阈值，与所述发动机工作着的状态下的外气温及大气压的至少任一方对应地进行修正。

根据上述的本发明，通过从发动机冷却水或者润滑油的温度掌握发动机的燃烧状态，能够控制空气流量控制装置工作的时机。因此，在确保发动机的稳定燃烧的同时，能够谋求排气净化装置的及早升温。此外，在此时，通过与外气温以及/或者大气压相应地修正冷却水温度或者润滑油温度的阈值，能够与外气温、大气压相应地，高精度地确定使空气流量控制装置工作的时机。

在上述发明中，

所述工作时机控制装置推定所述发动机的气缸内的温度以及压力，基于该推定的气缸内的温度以及压力，控制所述空气流量控制装置工作的时机。

根据上述的本发明，在高精度地推定实施空气流量控制之后的发动机的燃烧状态的基础上，控制空气流量控制装置工作的时机，所以在确保发动机的稳定燃烧的同时，能够谋求排气净化装置的及早升温。

此外，在上述发明中，

所述工作时机控制装置构成为，具有测定所述发动机的气缸内的压力的气缸内压测定装置，基于利用该气缸内压测定装置测定的气缸内的压力，控制所述空气流量控制装置工作的时机。

根据上述的本发明，由于利用气缸内压测定装置直接测定气缸内压，所以在直接地掌握发动机的燃烧稳定性的同时，能够控制空气流量控制装置的工作时机。因此，由于能够实时地测量发动机的燃烧状态的同时实施空气流量控制，所以在确保发动机的稳定燃烧的同时，能够谋求排气净化装置的及早升温。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种内燃机的排气净化系统，其在发动机刚启动等预热运转时，在确保发动机的稳定燃烧的同时，能够抑制HC排出量的增加，谋求排气净化装置的及早升温。

附图说明

图1是具有本发明的排气净化系统的柴油发动机的整体结构图。

图2是表示本发明的空气流量控制装置的方框图。

图3是用于说明第一实施方式的示意图。

图4是用于计算开始空气流量控制的时间（规定时间：t1）的脉谱图，（A）是标准脉谱图，（B）是气温修正脉谱图，（C）是气压修正脉谱图。

图5是在图1的第一实施方式中，表示开始空气流量控制的时间（规定时间：t1）的计算方法的方框图。

图6是第一实施方式的控制流程图。

图7是用于说明第二实施方式的示意图。

图8是用于说明第二实施方式的标准脉谱图、温度修正脉谱图、气压修正脉谱图的图。

图9是在第二实施方式中，表示规定的冷却水温度（tw1）的计算方法的方框图。

图10是第二实施方式的控制流程图。

图11是用于说明第三实施方式的示意图。

图12是在第三实施方式中，表示是否稳定燃烧的判定方法的方框图。

图13是第三实施方式的控制流程图。

图14是用于说明第四实施方式的示意图。

图15是第四实施方式的控制流程图。

图16是用于说明第四实施方式的变形例的图。

图17是第四实施方式的变形例的控制流程图。

图18是表示SCR装置的催化剂载体温度、SCR出入口的NOx浓度以及运转时间的关系的图。

图19是用于说明在现有技术中，开始空气流量控制的时机和发动机燃烧状态的关系的图。

具体实施方式

下面，对于本发明的实施方式，基于附图进行详细说明。

需要说明的是，本发明的范围并不限于以下的实施方式。在没有特别说明的情况下，以下实施方式所述的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不将本发明的范围限定于所述的情况，而只不过是单纯的说明例。

图1是具有本发明的内燃机的排气净化系统的柴油发动机的整体结构图。首先，参照图1，对本发明的内燃机的排气净化装置的整体结构进行说明。

如图1所示，具有本发明的排气净化系统的柴油发动机由下述部件构成：发动机1、排气通路3、供气通路13、可变涡轮增压器11、高压共轨燃料喷射装置18、EGR管23等各种装置、配管；氧化催化剂（DOC装置）5、柴油颗粒过滤器（DPF装置）7、选择性还原催化剂（SCR装置）9等各种排气净化装置；控制这些部件的发动机控制单元（ECU）19和各种传感器等。

在发动机1的下游侧连接有排气通路3，在排气通路3设有DOC装置5以及DPF装置7。DOC装置5具有氧化除去排放气体中的碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的同时，氧化排放气体中的一氧化氮（NO），生成二氧化氮（NO₂）的功能。DPF装置7设在DOC装置5的下游侧，是利用过滤器收集排放气体中包含的碳颗粒等排放微粒（PM）并从排放气体中除去的装置。

此外，在DPF装置7的下游侧设有尿素水喷射装置8，在该尿素水喷射装置8的正下游设有SCR装置9。尿素水喷射装置8基于来自ECU19的控制信号，从喷射喷嘴8a向排放通路3喷射贮存在尿素水箱8b的尿素水。向排气通路3喷射的尿素水，被排放气体27的热水解，产生氨（NH₃），产生的所述氨（NH₃）成为还原剂，在SCR装置9进行被包含在排放气体27的NOx的还原。

为了在这些DOC装置5以及SCR装置9进行排放气体的净化，有必要将载置于DOC装置5以及SCR装置9的催化剂加热到活性温度以上。此外，在DPF装置7中，为了除去被过滤器收集的PM而使过滤器再生，有必要将DPF装置7加热至规定以上的温度。即，为了在这些排气净化装置中发挥充分的净化功能，需要将排气净化装置加热至规定以上的温度。在本发明的内燃机的排气净化系统中，作为谋求这些排气净化装置的升温的装置，具有后述的空气流量控制装置50。

一方面，在发动机1的上游侧连接有供气通路13。而且，在供气通路13和排气通路3之间设有可变涡轮增压器11。该可变涡轮增压器11具有配置在排气通路3的排气涡轮11b和配置在供气通路13的压缩器11a，该压缩器11a被排气涡轮11b同轴驱动。此外，在所述可变涡轮增压器11，基于来自ECU19的控制信号，通过调整可变喷嘴叶片（未图示）的开度、放气阀（ウェイストゲートバルブ）（未图示）的开度，能够控制从压缩器11a排出的空气26的流量。

在供气通路13设有中间冷却器15以及供气节流阀17。而且，从压缩器11a排出的空气26在中间冷却器15被冷却之后，通过供气节流阀17，流入发动机1的各气缸内的燃烧室1a。此时，供气节流阀17基于来自ECU19的控制信号调整其开度，由此，调整向发动机1提供的供气流量。

此外，在发动机1设有向燃烧室1a喷射燃料的高压共轨燃料喷射装置18。所述高压共轨燃料喷射装置18基于来自ECU19的控制信号，控制喷射时期及喷射量。基于来自ECU19的控制信号，通过将从高压共轨燃料喷射装置18向燃烧室1a喷射的燃料的喷射量及喷射时期控制成与通常运转模式不同，进行后述的喷射时机控制。

此外，EGR管23从排气通路3的排气涡轮11b的上游侧分岔，与供气节流阀17的下游侧连接。此外，在EGR管23，与EGR冷却器24一起配置有EGR阀25。而且，通过对EGR阀25进行开闭控制，从发动机1排出的排放气体27的一部分通过EGR管23在发动机1进行再循环。

从发动机1排出的排放气体27通过排气通路3，驱动上述的排气涡轮11b，同轴驱动压缩器11a。并且，通过排气通路3，通过上述的DOC装置5、DPF装置7、SCR装置9。此外，在供气通路13配置有检测向压缩器11a流入的空气流量的空气流量计31，向ECU19输入与在该空气流量计31测定的供气流量相关的信号。

此外，在排气通路3配置有DOC入口温度传感器35、DPF入口压力传感器36、DPF入口温度传感器37、DPF差压传感器38以及DPF出口温度传感器39。并且，向ECU19输入在这些传感器测定的与DOC入口温度、DPF入口温度、DPF出口温度等相关的信号。此外，在SCR装置9的下游侧也配置有SCR出口温度传感器33以及NOx传感器34。并且，向ECU19输入在SCR出口温度传感器33以及NOx传感器34测定的与SCR装置9的下游侧的温度及NOx浓度相关的信号。

此外，在供气节流阀17的下游侧配置有供气温度传感器41以及供气压力传感器43。并且，向ECU19输入与在该供气温度传感器41测定的供气温度以及在该供气压力传感器43测定的供气压力相关的信号。并且，在ECU19，通过基于这些供气温度、供气压力计算出最适合的EGR量，进行上述的EGR阀25的开闭控制。

此外，在ECU19中，基于来自未图示的曲轴传感器、凸轮传感器、加速器传感器、节流阀传感器等各种传感器的输入信号，计算出发动机转速及燃料喷射量。此外，在发动机1的周围形成有未图示的冷却水通路，并且，配置有测定在该冷却水通路流动的发动机冷却水的水温的冷却水温度测定装置（未图示）。

ECU19由微计算机构成，该微计算机由中央处理装置（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）以及I/O接口等构成。来自上述的传感器的各种信号，经由I/O接口被输入到CPU。在CPU，按照存储在ROM的控制程序，执行各种控制。并且，如图1所示，通过该ECU19，构成本发明的空气流量控制装置50以及动作时机控制装置52。

图2是表示本发明的空气流量控制装置50的方框图。本实施方式的空气流量控制装置50基于来自工作时机控制装置52的指令，控制上述的供气节流阀17以及可变涡轮增压器11的开度，控制（减少）向发动机1提供的空气流量。此外，本发明的空气流量控制装置50不必一定要控制供气节流阀17以及可变涡轮增压器11的双方，只要能够控制（减少）向发动机1提供的空气流量，则可以只控制任一方。

空气流量控制的升温效果高，在发动机刚启动后等预热运转时，对于谋求排气净化装置的及早升温是极为有效的。而另一方面，如在前述的图19中所述，如果进行空气流量控制，则由于气缸内的压力降低，所以如果在发动机启动后的过早的时机实施空气流量控制，将使发动机的燃烧状态变得不稳定。

因此，在本发明中，由于利用工作时机控制装置52控制空气流量控制装置50工作的时机，即使实施了空气流量控制，发动机1的燃烧状态也不会变得不稳定。

下面，对本发明的工作时机控制装置52的实施方式进行具体说明。

<第一实施方式>

图3A是在第一实施方式中，表示开始空气流量控制的时机和发动机燃烧状态的关系的图。图3B是表示发动机运转时间和SCR催化剂载体温度的关系的图。如图3A以及图3B所示，所述第一实施方式的工作时机控制装置52在发动机1的启动后，在实施喷射时机控制（i）的同时，进行发动机1的预热运转（ii）。并且，在从发动机1的启动经过规定时间（t1）之后，实施空气流量控制（iii）。

如图5所示，上述规定时间（t1）通过在标准时间（t1’）乘上温度修正系数以及气压修正系数而算出（温度、气压修正），所述标准时间（t1’）是利用标准脉谱图56算出的，所述标准脉谱图56以发动机1的发动机转速（Ne）以及燃料喷射量（Qf）作为输入数据；所述温度修正系数是利用温度修正脉谱图57算出的，所述温度修正脉谱图57以外气温作为输入数据；所述气压修正系数是利用气压修正脉谱图58算出的，所述气压修正脉谱图58以大气压作为输入数据。这些标准脉谱图56、温度修正脉谱图57、气压修正脉谱图58是通过进行实验等而制成的，被预先存储在ECU19的ROM。

在本实施方式中，对于上述的温度修正以及气压修正，可以是仅实施其中的任一方，也可以是双方均不实施。在温度修正以及气压修正均不被实施的情况下，在图5中，标准时间（t1’）直接变成规定时间（t1）。

在此，如图4A所示，发动机转速（Ne）和标准时间（t1’）的关系为：发动机转速（Ne）越高，标准时间（t1’）变得越短，相反地，发动机转速（Ne）越低，标准时间（t1’）变得越长。此外，燃料喷射量（Qf）和标准时间（t1’）的关系为：燃料喷射量（Qf）越多，标准时间（t1’）变得越短，相反地，燃料喷射量（Qf）越少，标准时间（t1’）变得越长。此外，如图4B所示，外气温越高，气温修正系数变得越小，如图4C所示，外气压越高，气压修正系数变得越小。

图6是第一实施方式的控制流程图。如图6所示，第一实施方式的工作时机控制装置52在发动机启动后（S10），实施喷射时机控制（S11），进行发动机的升温。并且，如上述的图5所示，计算开始空气流量控制的时间（规定时间：t1）（S12）。在存储算出的规定时间（t1）的同时（S13），比较存储的规定时间（t1）和经过时间（t）（S14），在t≧t1的情况（在S14中的Yes）下，实施空气流量控制（S15）。另一方面，在t<t1的情况（在S14中的No）下，不实施空气流量控制，返回S12。

这样，第一实施方式的工作时机控制装置52，在从发动机1的启动经过规定时间（t1）之后，使空气流量控制装置50工作。如图5所示，该规定时间（t1）利用标准脉谱图56计算，所示标准脉谱图56以发动机1的转速（Ne）以及燃料喷射量（Qf）作为输入数据。此外，根据需要，根据发动机1工作着的状态下的外气温及大气压进行修正而算出。

根据上述的第一实施方式，能够以简单的方法控制发动机刚启动后的排气净化装置的升温和HC排出量的增加控制。此外，在此时，由于与外气温以及/或者大气压相应地修正规定时间，所以能够与外气温、大气压相应地，高精度地确定空气流量控制装置50工作的时机。

<第二实施方式>

图7A以及图7B是用于说明第二实施方式的示意图，图7A是表示开始空气流量控制的时机和发动机燃烧状态的关系的图，图7B是表示发动机运转时间、SCR催化剂载体温度以及冷却水温度的关系的图。如图7A以及图7B所示，第二实施方式的工作时机控制装置52在发动机1的启动后，在实施喷射时机控制（i）的同时，进行发动机1的预热运转（ii）。并且，在发动机冷却水达到规定的冷却水温度（tw1）之后，实施空气流量控制（iii）。发动机冷却水温度能够通过上述的未图示的冷却水温测定装置等掌握。

如图9所示，上述规定的冷却水温度（tw1）通过在标准冷却水温度（tw1’）乘上温度修正系数以及气压修正系数而算出（温度、气压修正），所述标准冷却水温度（tw1’）是利用标准脉谱图66算出的，所述标准脉谱图66以发动机1的发动机转速（Ne）以及燃料喷射量（Qf）作为输入数据；所述温度修正系数是利用温度修正脉谱图67算出的，所述温度修正脉谱图67以外气温作为输入数据；所述气压修正系数是利用气压修正脉谱图68算出的，所述气压修正脉谱图68以大气压作为输入数据。这些标准脉谱图66、温度修正脉谱图67、气压修正脉谱图68是通过进行实验等而制成的，被预先存储在ECU19的ROM。

在本实施方式中，对于上述的温度修正以及气压修正，可以是仅实施其中的任一方，也可以是双方均不实施。在温度修正以及气压修正均不被实施的情况下，在图9中，标准冷却水温度（tw1’）直接变成规定的冷却水温度（tw1）。

在此，如图8A所示，发动机转速（Ne）和标准冷却水温度（tw1’）的关系为：到规定的燃料喷射量为止，发动机转速（Ne）越高，标准冷却水温度（tw1’）变得越低，相反地，发动机转速（Ne）越低，标准冷却水温度（tw1’）变得越高。此外，燃料喷射量（Qf）和标准冷却水温度（tw1’）的关系为：到规定的燃料喷射量为止，燃料喷射量（Qf）越多，标准冷却水温度（tw1’）变得越低，相反地，燃料喷射量（Qf）越少，标准冷却水温度（tw1’）变得越高。如果燃料喷射量（Qf）超过所述规定值，则与发动机转速（Ne）无关地，标准冷却水温度（tw1’）变得基本固定。此外，如图8B所示，外气温越高，气温修正系数变得越小，如图8C所示，大气压越高，气压修正系数变得越小。

图10是第二实施方式的控制流程图。如图10所示，第二实施方式的工作时机控制装置52在发动机启动后（S20）实施喷射时机控制（S21），进行发动机的升温。并且，如上述的图9所示，计算开始空气流量控制的规定的冷却水温度（tw1）（S22）。并且，比较算出的规定的冷却水温度（tw1）和在未图示的冷却水温度测定装置测定的冷却水温度（tw）（S23）。并且，在tw≧tw1的情况（在S23中的Yes）下，实施空气流量控制（S24）。另一方面，在tw<tw1的情况（在S23中的No）下，不实施空气流量控制，返回S22。

这样，在冷却发动机1的发动机冷却水的温度达到阈值（规定的冷却水温度：tw1）以上的情况下，第二实施方式的工作时机控制装置52使空气流量控制装置50工作。如图9所示，规定的冷却水温度（tw1）利用标准脉谱图66计算，所述标准脉谱图66以发动机1的发动机转速（Ne）以及燃料喷射量（Qf）作为输入数据。此外，根据需要，根据在发动机1工作着的状态下的外气温及大气压进行修正，从而算出规定的冷却水温度（tw1）。此外，发动机冷却水温度能够通过上述的冷却水温测定装置等获知。

此外，代替上述的发动机冷却水的温度，利用通过所述发动机内部的润滑油的温度也能够掌握发动机1的燃烧状态。即，在通过发动机1的内部的润滑油温度达到阈值以上的情况下，使空气流量控制装置50工作。此时，与上述发动机冷却水的情况相同地，规定的润滑油温度（阈值）是利用标准脉谱图计算的，所述标准脉谱图以发动机1的发动机转速（Ne）以及燃料喷射量（Qf）作为输入数据。此外，与上述发动机冷却水的情况相同地，根据需要，也可以根据在发动机1工作着的状态下的外气温以及大气压进行修正，从而算出规定的润滑油温度（阈值）。此外，润滑油温度能够通过配置在润滑路径上的适当位置的温度传感器（未图示）等获知。

根据上述的第二实施方式，由于能够从发动机冷却水的温度或者润滑油温度掌握发动机1的燃烧状态，所以能够控制空气流量控制装置50工作的时机。因此，在确保发动机1的稳定燃烧的同时，能够谋求排气净化装置的及早升温。此外，在此时，由于与外气温以及/或者大气压相应地修正冷却水温度或者润滑油温度的阈值，所以能够与外气温、大气压相应地，高精度地确定空气流量控制装置50工作的时机。

<第三实施方式>

图11是用于说明第三实施方式的示意图，表示开始空气流量控制的时机和发动机燃烧状态的关系。第三实施方式的工作时机控制装置52在发动机1的启动后，在实施喷射时机控制（i）的同时，进行发动机1的预热运转（ii）。并且，在确认了发动机1的燃烧状态处于“稳定燃烧”的状态后，实施空气流量控制（iii）。

在此，本实施方式的“稳定燃烧”是指，即使实施了空气流量控制（iii），发动机1的燃烧状态也处于稳定状态。即，在图11中以符号a’表示的发动机的燃烧状态不是本实施方式所述的稳定燃烧，而以符号a表示的发动机的燃烧状态才可以被判断为是开始本实施方式所述的稳定燃烧。

如图12所示，发动机1的燃烧状态是否为“稳定燃烧”，可以利用稳定燃烧判断脉谱图76进行判断，所述稳定燃烧判断脉谱图76以燃烧喷射时机（θ）的气缸内温度（T_cyl）以及气缸内压力（P_cyl）作为输入数据。燃烧喷射时机（θ）的气缸内温度（T_cyl）从在供气温度传感器41测定的供气温度和燃料喷射时机（θ）运算（推定）。此外，燃料喷射时机（θ）的气缸内压力（P_cyl）从在供气压力传感器43测定的供气压力和燃料喷射时机（θ）运算（推定）。此外，燃料喷射时机（θ）是利用脉谱图78算出的，该脉谱图78以发动机转速（Ne）和燃料喷射量（Qf）作为输入数据。

图13是第三实施方式的控制流程图。如图13所示，第三实施方式的工作时机控制装置52在发动机启动后（S30）实施喷射时机控制（S31），进行发动机的升温。并且，如上述的图12所示，计算燃料喷射时机（θ）的气缸内温度（T_cyl）以及气缸内压力（P_cyl）（S32、S33）。需要说明的是，S32和S33的顺序可以颠倒，也可以同时进行。然后，根据上述的稳定燃烧脉谱图76，判断供气流量控制后的发动机1能否“稳定燃烧”（S34）。在判断为能够稳定燃烧的情况（在步骤S34中的Yes）下，实施空气流量控制（S35）。另一方面，在判断为不能稳定燃烧的情况（在步骤S34中的No）下，不实施空气流量控制，返回S32。

这样，第三实施方式的工作时机控制装置52推定发动机1的气缸内的温度以及压力，基于所述被推定的气缸内的温度及压力，判断空气流量控制后的气缸内是否处于“稳定燃烧”状态，之后，使空气流量控制装置50工作。

因此，根据上述第三实施方式，由于在高精度地推定了实施空气流量控制之后的发动机1的燃烧状态的基础上，控制空气流量控制装置50工作的时机，所以在确保发动机1的稳定燃烧的同时，能够谋求排气净化装置的及早升温。

<第四实施方式>

图14A以及图14B是用于说明第四实施方式的示意图，图14A是表示开始空气流量控制的时机和发动机燃烧状态的关系的图，图14B是表示发动机运转时间和气缸内最高压力变动率（P_max-cov）、可变涡轮增压器的叶片开度、SCR催化剂载体温度的关系的图，表示了通过调整可变涡轮增压器11的叶片开度，进行空气流量控制的例子。

第四实施方式的工作时机控制装置52具有测定气缸内的压力的气缸内压测定装置（未图示）。并且，在发动机1的启动后，在实施了喷射时机控制（i）后，利用气缸内压测定装置感知气缸内的压力，使发动机1的燃烧状态保持为稳定状态的同时，实施空气流量控制（ii）。

发动机1的燃烧状态是否是稳定状态，例如能够从气缸内最高压力（P_max）的变动率（cov）判断。即，从在某一特定期间的循环的气缸内最高压力的标准偏差σ（P_max）和气缸内最高压力的算术平均值（P_{max_avg}）通过下述式（1）求出气缸内最高压力变动率（P_max-cov），在所述气缸内最高压力变动率（P_max-cov）没有超出预先存储在ECU19的ROM的阈值（例如1%）的情况下，能够判断燃烧状态处于稳定状态。

P_max-cov=（σ（P_max））/（P_{max_avg}）……（1）

图15是第四实施方式的控制流程图。如图15所示，第四实施方式的工作时机控制装置52在发动机启动后（S40）实施喷射时机控制（S41），进行发动机的升温。然后，利用上述的气缸内压测定装置检测气缸内最高压力（P_max）的同时（S42），计算气缸内最高压力变动率（P_max-cov）（S43）。然后，在算出的气缸内最高压力变动率（P_max-cov）在阈值以下的情况（在S44中的Yes）下，开始空气流量控制（S45）。在空气流量控制中，例如通过逐渐地调整可变涡轮增压器11的叶片开度，能够缓慢减少向发动机1提供的空气流量。另一方面，在算出的气缸内最高压力变动率（P_max-cov）比阈值大的情况（在S44中的No）下，不实施空气流量控制，返回S42。

在空气流量控制（S45）开始后，计算空气流量控制中的气缸内最高压力变动率（P_max-cov），与阈值进行比较（S46）。然后，在气缸内最高压力变动率（P_max-cov）低于阈值的情况（在S46中的Yes）下，对空气流量是否达到了目标控制量进行判定（S47），在达到了目标控制量的情况下，就此终止空气流量控制（S48），在空气流量没有达到目标控制量的情况下，返回S45，继续进行空气流量控制。另一方面，在气缸内最高压力变动率（P_max-cov）大于阈值的情况（在S46中的No）下，中断空气流量控制，返回S42。

此外，在上述说明中，举例说明了通过逐渐地调整可变涡轮增压器11的叶片开度，缓慢减少向发动机1提供的空气流量的情况。但是本实施方式不限于此，例如，如图16所示，还可以通过阶段性地关小供气节流阀17的开度，能够阶段性地控制向发动机1提供的空气流量。该情况下的控制流程如图17所示。即，由于空气流量控制是阶段性地进行，因此图15的空气流量控制的开始（S45）以及空气流量控制的中断（S49）在图17中作为一个步骤标注，被表示成空气流量控制的实施（S45’）。

此外，在上述说明中，从气缸内最高压力变动率（P_max-cov）对发动机1的燃烧状态进行了判断，但本实施方式不限于此。例如，还可以通过上述的气缸内压测定装置计算图示平均压力（IMEP），根据所述IMEP的变动率判断发动机的燃烧状态。

这样，第四实施方式的工作时机控制装置52具有测定发动机1的气缸内压力的气缸内压测定装置（未图示），基于利用该气缸内压测定装置测定的气缸内的压力，在实时地测量发动机1的燃烧状态的同时，控制空气流量控制装置50工作的时机。

因此，根据这样的第四实施方式，由于能够利用气缸内压测定装置实时地直接掌握发动机1的燃烧稳定性的同时，控制空气流量控制装置50的工作时机，所以在确保发动机1的稳定燃烧的同时，能够谋求排气净化装置的及早升温。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的目的的范围内，能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式的说明中，作为利用空气流量控制装置50升温的排气净化装置，以SCR装置9为例进行了说明。但是，作为本发明的排气净化装置，除了SCR装置之外，还可以例举DOC装置5、DPF装置7等。本发明能够适用于具有这些DOC装置5及DPF装置7的内燃机的排气净化系统。

此外，在上述实施方式的说明中，举例说明了在实施空气流量控制之前实施喷射时机控制的情况，但在本发明中，喷射时机控制的实施不是必须的。

产业上的利用可能性

本发明能够适用于具有DOC、DPF、SCR等排气净化装置的柴油发动机的排气净化系统。

Claims (7)

1.一种内燃机的排气净化系统，包括发动机、从该发动机排出的排放气体所通过的排气通路、设在该排气通路的排气净化装置，其特征在于，

具有空气流量控制装置和工作时机控制装置，所述空气流量控制装置通过减少向所述发动机提供的空气流量，谋求从所述发动机排出的排放气体的升温，所述工作时机控制装置控制该空气流量控制装置工作的时机，

所述工作时机控制装置构成为，即使所述空气流量控制装置工作，向所述发动机提供的空气流量减少，所述工作时机控制装置也控制所述空气流量控制装置工作的时机，防止所述发动机的燃烧状态变得不稳定。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，所述工作时机控制装置构成为，在从发动机的启动经过规定时间之后，使所述空气流量控制装置工作，所述规定时间是与所述发动机的发动机转速及燃料喷射量对应地算出的。

3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，与所述发动机工作着的状态下的外气温及大气压中的至少任一方对应地修正所述规定时间。

4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，所述工作时机控制装置构成为，在冷却所述发动机的发动机冷却水或者通过所述发动机内部的润滑油的温度达到阈值以上的情况下，所述工作时机控制装置使所述空气流量控制装置工作。

5.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，与所述发动机工作着的状态下的外气温及大气压中的至少任一方对应地修正所述冷却水温度或者润滑油温度的阈值。

6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，所述工作时机控制装置构成为，推定所述发动机的气缸内的温度及压力，基于所述被推定的气缸内的温度及压力，控制所述空气流量控制装置工作的时机。

7.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，所述工作时机控制装置构成为，具有测定所述发动机的气缸内的压力的气缸内压测定装置，基于利用该气缸内压测定装置测定的气缸内的压力，控制所述空气流量控制装置工作的时机。

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