CN104603434A - 内燃机的控制系统 - Google Patents

内燃机的控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104603434A
CN104603434A CN201380046658.XA CN201380046658A CN104603434A CN 104603434 A CN104603434 A CN 104603434A CN 201380046658 A CN201380046658 A CN 201380046658A CN 104603434 A CN104603434 A CN 104603434A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion engine
temperature
internal
fuel injection
injection amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380046658.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104603434B (zh
Inventor
岩谷一树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN104603434A publication Critical patent/CN104603434A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104603434B publication Critical patent/CN104603434B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0245—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by increasing temperature of the exhaust gas leaving the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2033—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/025—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/34—Honeycomb supports characterised by their structural details with flow channels of polygonal cross section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/08—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1606—Particle filter loading or soot amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1626—Catalyst activation temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/0022—Controlling intake air for diesel engines by throttle control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0812—Particle filter loading
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0255—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus to accelerate the warming-up of the exhaust gas treating apparatus at engine start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/045—Detection of accelerating or decelerating state
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1466—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本发明的课题在于，在具备如下的排气净化装置的内燃机的控制系统中，在NOx催化剂的温度较低时抑制排气排放的增加的同时抑制加速性能的下降，其中，所述排气净化装置包括具有NOx还原功能的NOx催化剂和颗粒过滤器。对此，本发明在如下的内燃机的控制系统中，在颗粒过滤器的颗粒物捕获量为预定量以下、并且内燃机处于加速运转状态下时，根据内燃机的吸入空气量和NOx催化剂的温度而对燃料喷射量的限制值进行补正，所述内燃机的控制系统具备：被配置于内燃机的排气通道上，并包括具有NOx还原功能的NOx催化剂以及颗粒过滤器的排气净化装置；根据NOx催化剂的温度而对吸入空气量进行限制的进气量限制单元；根据内燃机的吸入空气量而对燃料喷射量进行限制的燃料限制单元；取得颗粒过滤器的颗粒物捕获量的颗粒物捕获量取得单元。

Description

内燃机的控制系统
技术领域
本发明涉及一种在排气通道上配置有如下的排气净化装置的内燃机的控制系统，所述排气净化装置包括具有NOx还原功能的NOx催化剂和颗粒过滤器，尤其涉及一种对内燃机的燃料喷射量进行控制的技术。
背景技术
已知一种如下的技术(例如，参照专利文献1)，即在催化剂温度低于催化剂的温度净化窗口时并且内燃机被加速运转时，如果排气温度高于催化剂温度，则通过减小进气节流阀的开度并且减小EGR(废气再循环)阀的开度，从而使催化剂迅速地升温的技术。
在选择还原型催化剂的温度低于温度净化窗口时实施吸入空气量的减量以及燃料喷射正时的滞后的装置中，还提出了一种如下的技术，即，选择还原型催化剂的温度越低则越减少吸入空气量(例如，参照专利文献2)。
在对被设置于内燃机的排气系统中的催化剂实施进行未燃燃料成分的添加的燃料添加控制的内燃机的排气净化装置中，还提出了一种如下的技术，即在与根据催化剂的温度而被设定的预定量相比内燃机的吸入空气量较多时，减少未燃燃料成分的添加量(例如，参照专利文献3)。
在根据内燃机的负载而被决定的基准燃料喷射量与上限值相比较多时将燃料喷射量限制为上限值的装置中，还提出了一种如下的技术，即，颗粒过滤器的颗粒物捕获量较多时与较少时相比，将上限值设定为较小的值(例如，参照专利文献4)。
在内燃机的排气系统中具备氧化催化剂的排气净化装置中，还提出了一种如下的技术，即，以使氧化催化剂的温度不超过容许温度的上限值的方式来对燃料喷射量进行限制(例如，参照专利文献5)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10－061429号公报
专利文献2：日本特开2012－007557号公报
专利文献3：日本特开2007－321614号公报
专利文献4：日本特开2003－307145号公报
专利文献5：日本特开2005－307907号公报
发明内容
本发明所要解决的问题
但是，在选择还原型催化剂和吸留还原型催化剂等这种具有NOx还原功能的NOx催化剂的温度低于温度净化窗口时减少吸入空气量的方法中，当为了控制粒状物质(颗粒物)的产生量的增加而减少(限制)燃料喷射量时，每单位量的排气中所含有的热量将会减少。其结果为，存在使催化剂迅速地升温较为困难的可能性。另外，当在吸入空气量以及燃料喷射量被限制时内燃机被加速运转时，存在内燃机的产生转矩小于要求转矩，从而使车辆的加速性能下降的可能性。
本发明是鉴于上述这种实际情况而完成的，其目的在于，在排气通道上配置有如下的排气净化装置的内燃机中，提供一种在NOx催化剂的温度较低时，能够在抑制排气排放的增加以及加速性能的下降的同时，使NOx催化剂迅速地升温的技术，其中，所述排气净化装置包括具有NOx还原功能的NOx催化剂和颗粒过滤器。
用于解决本发明的方法
为了解决上述的课题，本发明在如下的内燃机的控制系统中，在颗粒过滤器的颗粒物捕获量为预定量以下、并且内燃机处于加速运转状态下时，根据内燃机的吸入空气量和NOx催化剂的温度而对燃料喷射量的限制值进行补正，所述内燃机的控制系统具备：被配置于内燃机的排气通道上，并包括具有NOx还原功能的NOx催化剂以及颗粒过滤器的排气净化装置；在NOx催化剂的温度低于温度净化窗口时根据NOx催化剂的温度而对吸入空气量进行限制的进气量限制单元；根据内燃机的吸入空气量而对燃料喷射量进行限制的燃料限制单元；取得颗粒过滤器的颗粒物捕获量的颗粒物捕获量取得单元。
详细而言，本发明的内燃机的控制系统具备：
排气净化装置，其被配置于内燃机的排气通道上，并包括具有NOx还原功能的NOx催化剂以及颗粒过滤器；
温度取得单元，其取得所述NOx催化剂的温度；
进气量限制单元，其在由所述温度取得单元所取得的温度较低时，与较高时相比，将内燃机的吸入空气量限制为较少；
燃料限制单元，其根据内燃机的吸入空气量而对燃料喷射量进行限制；
颗粒物捕获量取得单元，其取得作为被所述颗粒过滤器捕获到的粒状物质的量的颗粒物捕获量；补正单元，其在由所述颗粒物捕获量取得单元所取得的颗粒物捕获量为预定量以下、并且内燃机处于加速运转状态下的情况下，在由所述温度取得单元所取得的温度较低并且由所述进气量限制单元所限制的吸入空气量较多时，以与由所述温度取得单元所取得的温度较高以及/或者由所述进气量限制单元所限制的吸入空气量较少时相比使由所述燃料限制单元实施的限制缓和的方式，来对燃料喷射量的限制值进行补正。
另外，此处所说的“温度净化窗口”为，NOx催化剂的NOx还原功能处于活化状态的温度范围。由于温度净化窗口根据催化剂的负载量和容量等而发生变化，因此优选为预先通过实验来求取符合这些条件的温度净化窗口。
在NOx催化剂的温度低于温度净化窗口时，需要通过使燃料喷射量增加，从而使每单位量的排气中所含有的热量增加，并使NOx催化剂迅速地升温。但是，当燃料喷射量相对于内燃机的吸入空气量而不慎被设为较多时，存在如下的可能性，即虽然每单位量的排气中所含有的热量增加，但是排气中所含有的粒状物质(颗粒物)的量也增加。尤其是，在通过进气量限制单元来对内燃机的吸入空气量进行限制时，当燃料喷射量不慎被设为较多时，存在排气中所含有的颗粒物的量变得过多的可能性。因此考虑到，在对吸入空气量进行限制时，通过根据吸入空气量而对燃料喷射量也进行限制，从而将从内燃机排出的颗粒物的量控制为较少。
但是，在对吸入空气量进行限制时，当根据吸入空气量而对燃料喷射量进行限制时，每单位量的排气中所含有的热量将会变少。因此，存在使催化剂迅速地升温较为困难的可能性。而且，如果在对燃料喷射量进行限制时内燃机被加速运转，则内燃机的产生转矩将小于驾驶员的要求转矩，从而也存在导致加速性能的下降的可能性。
相对于此，本发明在颗粒过滤器的颗粒物捕获量为预定量以下、并且内燃机处于加速运转状态下的情况下，在NOx催化剂的温度较低并且由进气量限制单元所限制的吸入空气量较多时，以与NOx催化剂的温度较高以及/或由进气量限制单元所限制的吸入空气量较少时相比，使燃料喷射量的限制缓和(燃料喷射量增加)的方式，来对燃料喷射量的限制值进行补正。在这种情况下，能够在抑制每单位量的排气中所含有的热量的减少的同时，使内燃机的产生转矩与要求转矩的背离缓和。其结果为，能够使NOx催化剂迅速地升温，并且使加速性能的下降缓和。
另外，燃料喷射量的限制被缓和的情况与未被缓和的情况相比，存在燃料的燃烧时所产生的颗粒物的量(从内燃机排出的颗粒物的量)增加的可能性。但是，由于内燃机的吸入空气量较少时与较多时相比，限制之后的燃料喷射量被设为较少，因此颗粒物产生量的增加能够被控制为较少。另外，由于从内燃机排出的颗粒物被颗粒过滤器所捕获，因此排出到大气中的颗粒物的量几乎不会增加。
因此，根据本发明的内燃机的控制系统，在NOx催化剂的温度低于温度净化窗口时，能够在抑制排气排放的增加(排出到大气中的颗粒物量的增加)以及加速性能的下降的同时，使NOx催化剂迅速地升温。
但是，在颗粒过滤器所捕获的颗粒物的量(颗粒物捕获量)较多时，如果实施上述这种燃料喷射量的限制值的补正，则颗粒物捕获量将会变得过多，从而存在作用于内燃机上的背压增加的可能性。
相对于此，本发明是以颗粒过滤器的颗粒物捕获量为预定量以下作为条件而执行的。此时的“预定量”为，即使在颗粒过滤器的颗粒物捕获量与该预定量相等时执行了上述的补正，也认为作用于内燃机上的背压不会过度变大的最大颗粒物捕获量、或者从该颗粒物捕获量中减去余量所得的量，且为预先通过实验而求取的量。
当以颗粒过滤器的颗粒物捕获量为预定量以下作为条件来执行燃料喷射量的限制值的补正时，能够在抑制作用于内燃机上的背压的过度增加的同时，实现抑制排气排放的增加和加速性能的下降。
另外，对燃料喷射量的限制值进行补正处理可以在内燃机不处于加速运转状态下的情况下也被实施。在这种情况下，能够在抑制加速运转时的驾驶性能的下降的同时，抑制加速运转时以外的燃料消耗量的增加。
另外，本发明所涉及的排气净化装置可以被构成为在颗粒过滤器的下游处配置有NOx催化剂，也可以被构成为在NOx催化剂的下游处配置有颗粒过滤器，或者也可以使颗粒过滤器和NOx催化剂被一体地构成(以在颗粒过滤器上负载有NOx催化剂的方式而构成)。另外，本发明中的NOx催化剂可以为选择还原型催化剂，或者也可以为吸留还原型催化剂。
根据本发明，在排气通道上配置有如下的排气净化装置的内燃机中，能够在NOx催化剂的温度较低时，在抑制排气排放的增加以及加速性能的下降的同时使NOx催化剂迅速地升温，其中，所述排气净化装置包括具有NOx还原功能的NOx催化剂和颗粒过滤器。
附图说明
图1为表示应用了本发明的内燃机及其进气排气系统的概要结构的图。
图2为表示SCR的温度与NOx净化率之间的关系的图。
图3为表示限制之后的吸入空气量、SCR的温度和限制之后的燃料喷射量之间的关系的图。
图4为表示内燃机1的加速运转时的吸入空气量、燃料喷射量、车速、SCR的温度、NOx排出量、以及颗粒物排出量的时间性变化的图。
图5为表示在第一实施例中实施升温处理时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的具体实施方式进行说明。本实施方式所记载的结构元件的尺寸、材质、形状、相对配置等只要没有进行特别记载，则均不表示将本发明的技术范围限定于此的含义。
图1表示应用了本发明的内燃机及其进气排气系统的概要结构的图。图1所示的内燃机1为具有多个气缸的压缩点火式的内燃机(柴油发动机)。另外，应用本发明的内燃机并不仅限于压缩点火式的内燃机，也可以为被稀薄燃烧运转的火花点火式的内燃机(汽油发动机)。
内燃机1具备向气缸内喷射燃料的燃料喷射阀1a。另外，在内燃机1上连接有进气通道2和排气通道3。进气通道2为将从大气中获取的新鲜空气(空气)向内燃机1的气缸引导的通道。排气通道3为用于使从内燃机1的气缸内排出的已燃气体(排气)流通的通道。
在进气通道2的中途配置有进气节流阀(节气门)4。节气门4为通过对进气通道2的通道截面面积进行变更从而对被吸入至内燃机1的气缸内的空气量进行调节的阀门机构。另外，节气门4具备阀体和用于对该阀体进行开闭驱动的电动机，电动机通过后文所述的ECU10而被控制。
在排气通道3的中途从上游侧起直列配置有第一催化剂外壳5和第二催化剂外壳6。第一催化剂外壳5在筒状的外壳内内置有氧化催化剂和颗粒过滤器。此时，氧化催化剂可以负载在配置于颗粒过滤器的上流处的催化剂载体上，或者也可以负载在颗粒过滤器上。
另外，第二催化剂外壳6为，将负载有NOx催化剂的催化剂载体收纳在筒状的外壳内的部件。虽然作为NOx催化剂能够使用选择还原型催化剂和吸留还原型催化剂，但是在本实施例中对使用了选择还原型催化剂(SCR：Selective Catalytic Reduction)的示例进行叙述。SCR的催化剂载体为，在具有由例如堇青石或Fe－Cr－Al类的耐热钢构成的蜂窝形状的横截面的蜂窝型的基材上涂敷上铝类或沸石类的活化成分(载体)而获得的部件。而且，在催化剂载体上负载有具有氧化能力的贵金属催化剂(例如铂(Pt)和钯(Pd)等)。
另外，也可以采用如下方式，即，在第二催化剂外壳6的内部，在与SCR相比靠下游处配置有负载了氧化催化剂的催化剂载体。此时的氧化催化剂为，用于对从后文所述的还原剂添加阀7向SCR供给的还原剂中的、穿过了SCR的还原剂进行氧化的催化剂。
在第一催化剂外壳5与第二催化剂外壳6之间的排气通道3上，安装有用于向排气中添加(喷射)作为NH3或NH3的前驱体的还原剂的还原剂添加阀7。还原剂添加阀7为，具有通过针阀的移动而被开闭的喷孔的阀门装置。还原剂添加阀7经由泵70而与还原剂罐71相连接。泵70对还原剂罐71所储存的还原剂进行抽吸，并且将抽吸出的还原剂向还原剂添加阀7进行加压输送。还原剂添加阀7将从泵70被加压输送来的还原剂向排气通道3内喷射。
在此，作为还原剂罐71所储存的还原剂，能够使用尿素和氨基甲酸铵等的水溶液或者NH3气体。在本实施例中，对作为还原剂而使用了尿素水溶液的示例进行叙述。
当从还原剂添加阀7喷射尿素水溶液时，尿素水溶液与排气一起流入到第二催化剂外壳6中。此时，尿素水溶液受到排气和第二催化剂外壳6的热而被热分解或被加水分解。当尿素水溶液被热分解或被加水分解时，将会生成氨气(NH3)。如此生成的氨气(NH3)被SCR所吸附(或者吸留)。SCR所吸附的氨气(NH3)与排气中所含有的氮氧化物(NOx)反应从而生成氮气(N2)和水(H2O)。也就是说，氨气(NH3)作为氮氧化物(NOx)的还原剂而发挥功能。
另外，内燃机1具备EGR装置，所述EGR装置包括使进气通道2和排气通道3连通的EGR通道100、和对该EGR通道100的通道截面面积进行变更的EGR(废气再循环)阀101。EGR通道100为，以流过排气通道3的排气的一部分作为EGR气体并将其引导至与进气通道2的节气门4相比靠下游处的通道。EGR(废气再循环)阀101为，通过对所述EGR通道100的通道截面面积进行变更，从而对从排气通道3向进气通道2供给的EGR气体量进行调节的阀门机构。另外，EGR(废气再循环)阀101具备阀体和用于对该阀体进行开闭驱动的电动机，电动机通过后文所述的ECU10而被控制。
在以这种方式构成的内燃机1上并列设置有ECU10。ECU10为具备CPU、ROM、RAM、后备RAM等的电子控制单元。ECU10与第一排气温度传感器8、第二排气温度传感器9、曲轴位置传感器11、加速器位置传感器12、空气流量计13、以及A/F传感器14等的各种传感器电连接。
第一排气温度传感器8被配置于与第一催化剂外壳5相比靠下游、并且与第二催化剂外壳6相比靠上流的排气通道3上，并输出与从第一催化剂外壳5流出的排气的温度、换言之与被收纳于第一催化剂外壳5中的颗粒过滤器的温度相关的电信号。第二排气温度传感器9被配置于与第二催化剂外壳6相比靠下游的排气通道3上，并输出与从第二催化剂外壳6流出的排气的温度、换言之与被收纳于第二催化剂外壳6中的SCR的温度相关的电信号。曲轴位置传感器11输出与内燃机1的输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号。加速器位置传感器12输出与加速踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号。空气流量计13输出与被吸入至内燃机1的空气量(吸入空气量)相关的电信号。A/F传感器14被配置于与第一催化剂外壳5相比靠上流的排气通道3上，并输出与排气的空燃比相关的电信号。
ECU10与燃料喷射阀1a、节气门4、还原剂添加阀7、泵70、以及EGR(废气再循环)阀101等的各种设备电连接。ECU10根据所述的各种传感器的输出信号而对所述各种设备进行电连接。例如ECU10除了内燃机1的燃料喷射控制、和从还原剂添加阀7间歇性地喷射还原剂的添加控制等的已知的控制以外，还在被收纳于第二催化剂外壳6中的SCR的温度低于温度净化窗口时，执行实现SCR的升温的升温处理。以下，对本实施例中的升温处理的执行方法进行叙述。
首先，根据图2对SCR的NOx净化能力处于活性状态下的温度范围(温度净化窗口)进行说明。图2中的横轴表示SCR的温度，纵轴表示SCR的NOx净化率(通过SCR而被净化的NOx量相对于向SCR流入的NOx量的比率)。由于在SCR的温度低于第一温度Te1时该SCR的还原能力降低，因此NOx净化率变得低于预先规定的下限值。另一方面，由于当SCR的温度变为与高于第一温度Te1的第二温度Te2相比而较高时，该SCR能够吸附的NH3的量将变少，因此NOx净化率将变得低于下限值。由此，SCR在从第一温度Te1至第二温度Te2的温度范围(温度净化窗口)中发挥有效的NOx净化能力。另外，由于第一温度Te1以及第二温度Te2根据SCR的负载量和容量等而发生变化，因此优选为，预先通过实验来求取符合车辆所搭载的SCR的温度净化窗口。
在SCR的温度低于所述第一温度Te1时(低于温度净化窗口时)，需要使SCR迅速地升温。对此，考虑到如下的方法，即，在SCR的温度低于温度净化窗口时(低于第一温度Te1时)与属于温度净化窗口时(为第一温度Te1以上且第二温度Te2以下时)相比，将吸入空气量限制为较少、或者使燃烧喷射量增量。在这种情况下，由于排气的流量减少，并且每单位量的排气中所含有的热量增加(排气温度上升)，因此从SCR中被夺取到排气中的热量减少，并且从排气向SCR传递的热量增加。其结果为，SCR的温度迅速地上升。
另外，当相对于吸入空气量燃料喷射量不慎增加时，存在虽然每单位量的排气中所含有的热量增加，但是排气中所含有的颗粒物(例如烟)的量也增加的可能性。对此，考虑到一种根据吸入空气量而对燃料喷射量进行限制的方法。此处所说的“燃料喷射量”为，例如如引燃喷射量和主喷射量等这样，在对内燃机1的输出(产生转矩)具有贡献的正时被喷射的燃料的量，且为与颗粒物的产生量相关的燃料喷射量。
当燃料喷射量被限制为较少时，能够将燃料在气缸内燃烧时所产生的颗粒物的量抑制为较少。但是，燃料喷射量被限制为较少时与未被限制时相比，存在每单位量的排气中所含有的热量变少并且内燃机1的产生转矩小于驾驶员的要求转矩的可能性。尤其是，在内燃机1被加速运转时，如果吸入空气量和燃料喷射量受到限制，则存在车辆的加速性能低于驾驶员所期望的性能从而导致驾驶性能下降的可能性。
因此，在本实施例中的升温处理中，ECU10根据吸入空气量和SCR的温度来决定燃料喷射量的限制值(使燃料喷射量减少的量)。详细而言，ECU10在吸入空气量较多并且SCR的温度较低时，以与吸入空气量较少时以及/或SCR的温度较高时相比，使燃料喷射量的限制值变小的方式进行补正(以使限制之后的燃料喷射量变多的方式来对限制值进行补正)。
在此，在图3中图示了吸入空气量、SCR的温度与限制之后的燃料喷射量之间的关系。在图3中，SCR的温度越低则限制之后的燃料喷射量越被设定得较多，并且吸入空气量越多则限制之后的燃料喷射量越被设定得较多。换言之，SCR的温度越低则燃料喷射量的限制值越被设定得较小，并且吸入空气量越多则燃料喷射量的限制值越被设定得较小。
另外，限制之后的燃料喷射量可以以与SCR的温度成反比的方式而连续地被设定得较多，或者也可以相对于SCR的温度的下降而阶段性地被设定得较多。另外，限制之后的燃料喷射量可以以与吸入空气量成比例的方式而被设定得较多，或者也可以相对于吸入空气量的增加而阶段性地被设定得较多。
由于燃料喷射量的限制值以这种方式被补正的情况与未被补正的情况相比，每单位量的排气中所含有的热量变多，因此能够使SCR的温度迅速地上升。另外，由于燃料喷射量的限制值被补正了的情况与未被补正的情况相比，对内燃机1的输出具有贡献的燃料的量变多，因此能够减小内燃机1被加速运转时的该内燃机1的产生转矩与驾驶员的要求转矩之间的背离。
但是，燃料喷射量的限制值被补正了的情况与未被补正的情况相比，存在燃料在气缸内燃烧时所产生的颗粒物的量(从内燃机1排出的颗粒物的量)变多的可能性。但是，由于燃料喷射量的限制值被补正为吸入空气量越多则越变小的值(以吸入空气量越多则限制之后的燃料喷射量越变多的方式进行补正)，因此能够避免颗粒物产生量的过度增加。而且，由于从内燃机1排出的颗粒物被颗粒过滤器所捕获，因此不会出现排出到大气中的颗粒物的量大幅度地增加的情况。
在此，在图4中图示了在内燃机1的加速运转时对燃料喷射量的限制值进行补正的情况下与未进行补正的情况下的吸入空气量、燃料喷射量、车辆的行驶速度(车速)、SCR的温度、排出到大气中的NOx的量、以及排出到大气中的颗粒物的量的时间性变化。另外，图4中的实线表示燃料喷射量的限制值被补正了的情况下的时间性变化，图4中的单点划线表示燃料喷射量的限制值未被补正的情况下的时间性变化。
如图4所示，由于燃料喷射量的限制值被补正了的情况与未被补正的情况相比，对内燃机1的输出做出贡献的燃料的量变多，因此加速运转时的车辆的行驶速度(车速)的增加速度变大。由此，内燃机1的产生转矩与驾驶员的要求转矩之间的背离被缓和，从而抑制了驾驶性能的下降。
另外，燃料喷射量的限制值被补正的情况下与未进行补正的情况下的吸入空气量相同。因此，燃料喷射量的限制值被补正了的情况与未被补正的情况相比，每单位量的排气中所含有的热量变多。其结果为，燃料喷射量的限制值被补正了的情况与未被补正的情况相比，SCR的温度变高，并且温度上升速度也变快。由此，能够使SCR的温度迅速地上升。
当SCR的温度以及温度上升速度变高时，SCR的NOx净化率将变高。因此，燃料喷射量的限制值被补正了的情况与未被补正的情况相比，排出到大气中的NOx的量、换言之SCR中未被净化的NOx的量(图4中的NOx排出量)将变少。另一方面，虽然燃料喷射量的限制值被补正了的情况与未被补正的情况相比，从内燃机1排出的颗粒物增加，但是该增加部分所包含的颗粒物被颗粒过滤器所捕获。因此，在燃料喷射量的限制值被补正了的情况下排出到大气中的颗粒物的量(图4中的颗粒物排出量)，将被保持为与燃料喷射量的限制值未被补正的情况下相同。
但是，如果在颗粒过滤器的颗粒物捕获量较多时对燃料喷射量的限制值进行补正，则存在由于从内燃机1排出的颗粒物量的增加而使颗粒物捕获量变得过多的可能性。当颗粒过滤器的颗粒物捕获量变得过多时，存在颗粒过滤器的压力损耗增大从而使作用于内燃机1上的背压变得过大的可能性。当作用于内燃机1上的背压变得过大时，存在内燃机1的输出降低而车辆的加速性能反而下降的可能性。
因此，在本实施例中，以颗粒过滤器的颗粒物捕获量为预定量以下作为条件来对燃料喷射量的限制值进行补正。此处所说的“预定量”为，认为在颗粒过滤器的颗粒物捕获量与该预定量相等时即使对燃料喷射量的限制值进行补正也不会使作用于内燃机1上的背压变得过大的颗粒物捕获量、或者从该颗粒物捕获量中减去余量所得的量，且为通过预先利用实验等的适当处理而求取的量。
当以颗粒过滤器的颗粒物捕获量为预定量以下作为条件而对燃料喷射量的限制值进行补正时，能够在避免作用于内燃机1上的背压变得过大的事态的同时使SCR升温。
因此，当通过上述的方法来执行升温处理时，能够在抑制驾驶性能的下降以及排气排放的增加的同时使SCR的温度升温。
以下，沿着图5对本实施例中的升温处理的执行操作进行说明。图5为表示在实施升温处理时通过ECU而被执行的处理程序的流程图。图5的处理程序被预先存储于ECU10的ROM中，并通过ECU10而被周期性地执行。
在图5的处理程序中，首先执行S101的处理。即，ECU10在S101的处理中，读取SCR的温度和颗粒过滤器的颗粒物捕获量ΣPM。此时，ECU10可以将第一排气温度传感器8的输出信号作为SCR的温度来读取，或者也可以读取将内燃机1的运转履历(从启动时起的累计吸入空气量和累计燃料喷射量等)作为参数而运算(推断)出的值。另外，颗粒物捕获量ΣPM可以将未图示的差压传感器的输出信号和空气流量计13的输出信号(排气的流量)作为参数而被运算出，或者也可以根据内燃机1的运转履历(吸入空气量的累计值和燃料喷射量的累计值等)而被运算(推断)出。通过由ECU10执行S101的处理，从而实现了本发明所涉及的温度取得单元以及颗粒物捕获量取得单元。
在S102的处理中，ECU10对在所述S101的处理中所读取的温度TSCR是否低于温度净化窗口的下限值(第一温度)Te1进行判断。在S102的处理中作出否定判断的情况下(TSCR≥Te1)，ECU10不执行升温处理而是结束本程序的执行。另一方面，在S102的处理中作出肯定判断的情况下(TSCR＜Te1)，ECU10进入S103的处理。
在S103的处理中，ECU10将内燃机1的吸入空气量限制为较少。在此，作为将吸入空气量限制为较少的方法，能够采用与SCR的温度TSCR属于温度净化窗口的情况(在第一温度Te1以上并且第二温度Te2以下的情况下)相比而减小节气门4的开度的方法、减小排气节流阀的开度的方法、使进气门的开阀正时(IVO)滞后的方法、使进气门的闭阀正时(IVC)提前的方法等。此时设定为，以SCR的温度TSCR越低则越减少吸入空气量的方式来对节气门4等进行控制。这是由于，SCR的温度TSCR越低，则越需要增加每单位量的排气中所含有的热量，并且越需要减少从SCR中被夺取至排气中的热量。另外，通过由ECU10执行S103的处理，从而实现了本发明所涉及的进气量限制单元。
在S104的处理中，ECU10对在所述S101中被读取的颗粒物捕获量ΣPM是否为预定量以下进行判断。在S104中作出肯定判断的情况下(ΣPM≤预定量)，ECU10进入S105的处理。
在S105的处理中，ECU10对内燃机1是否处于加速运转状态进行判断。详细而言，ECU10可以根据加速器位置传感器12的输出信号来对加速器开度的增加速度进行运算，如果加速器开度的增加速度为预定值以上，则判断为内燃机1处于加速运转状态下。另外，ECU10也可以根据曲轴位置传感器11的输出信号来对内燃机转速的增加速度进行运算，如果内燃机转速的增加速度为预定值以上则判断为内燃机1处于加速运转状态下。
在S106的处理中，ECU10读取限制之后的吸入空气量Ga。具体而言，ECU10读取空气流量计13的输出信号。
在S107的处理中，ECU10对燃料喷射量的限制值进行运算。详细而言，ECU10如通过前文所述的图3的说明所叙述的那样，在SCR的温度TSCR较低并且吸入空气量Ga较多时，以与SCR的温度TSCR较高时、以及/或者吸入空气量Ga较少时相比使限制之后的燃料喷射量变多的方式，来对限制值进行运算。另外，也可以预先将图3所示的这种关系映射图化，从而根据该映射图、吸入空气量Ga和SCR的温度TSCR来决定限制值。如此，通过由ECU10执行S107的处理，从而实现了本发明所涉及的补正单元。
在S108的处理中，ECU10利用在所述S107的处理中所计算的限制值来执行燃料喷射量的限制。例如，ECU10从利用另外的燃料喷射量运算程序而计算出的目标燃料喷射量中，减去在所述S107的处理中所算出的限制值，并根据减法运算之后的燃料喷射量来控制燃料喷射阀1a。如此，通过由ECU10执行S108的处理，从而实现了本发明所涉及的燃料限制单元。
另外，在S104或S105中作出否定判断的情况下，ECU10跳过S106以及S107的处理而执行S108的处理。在这种情况下，ECU10使用燃料喷射量的限制值的规定值来对燃料喷射量进行限制。另外，规定值为，将内燃机1的吸入空气量Ga作为参数而决定的值，且为以使从内燃机1排出的颗粒物的量变少的方式而确定的值。
当依照以上所述的这种处理程序来实施升温处理时，能够在抑制排气排放的增加、加速性能的下降、以及颗粒物捕获量的过度增加的同时，使SCR迅速地升温。
因此，根据本实施例，在排气通道上配置有包括SCR和颗粒过滤器的排气净化装置的内燃机中，能够在SCR的温度较低时在抑制排气排放的增加以及驾驶性能的下降的同时实现SCR的提前活化。
另外，虽然在前文所述的实施方式中，作为本发明所涉及的排气净化装置而对在颗粒过滤器的下游处配置有SCR的示例进行了叙述，但是也可以在SCR的下游处配置有颗粒过滤器，或者还可以在颗粒过滤器上负载有SCR。另外，本发明所涉及的排气净化装置也可以采用在颗粒过滤器的下游处配置有吸留还原型催化剂的结构、在与吸留还原型催化剂相比靠下游处配置有颗粒过滤器的结构、或者在颗粒过滤器上负载有吸留还原型催化剂的结构。
符号说明
1…内燃机；
1a…燃料喷射阀；
2…进气通道；
3…排气通道；
4…节气门；
5…第一催化剂外壳；
6…第二催化剂外壳；
7…还原剂添加阀；
8…第一排气温度传感器；
9…第二排气温度传感器；
10…ECU；
11…曲轴位置传感器；
12…加速器位置传感器；
13…空气流量计；
14…A/F传感器；
70…泵；
71…还原剂罐；
100…EGR通道；
101…EGR(废气再循环)阀。

Claims (1)

1.一种内燃机的控制系统，具备：
排气净化装置，其被配置于内燃机的排气通道上，并包括具有NOx还原功能的NOx催化剂以及颗粒过滤器；
温度取得单元，其取得所述NOx催化剂的温度；
进气量限制单元，其在由所述温度取得单元所取得的温度较低时，与较高时相比，将内燃机的吸入空气量限制为较少；
燃料限制单元，其根据内燃机的吸入空气量而对燃料喷射量进行限制；
颗粒物捕获量取得单元，其取得作为被所述颗粒过滤器捕获到的粒状物质的量的颗粒物捕获量；
补正单元，其在由所述颗粒物捕获量取得单元所取得的颗粒物捕获量为预定量以下、并且内燃机处于加速运转状态下的情况下，在由所述温度取得单元所取得的温度较低并且由所述进气量限制单元所限制的吸入空气量较多时，以与由所述温度取得单元所取得的温度较高以及/或者由所述进气量限制单元所限制的吸入空气量较少时相比使由所述燃料限制单元实施的限制缓和的方式，来对燃料喷射量的限制值进行补正。
CN201380046658.XA 2012-09-07 2013-09-03 内燃机的控制系统 Expired - Fee Related CN104603434B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-197174 2012-09-07
JP2012197174A JP5472406B2 (ja) 2012-09-07 2012-09-07 内燃機関の制御システム
PCT/JP2013/073685 WO2014038550A1 (ja) 2012-09-07 2013-09-03 内燃機関の制御システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104603434A true CN104603434A (zh) 2015-05-06
CN104603434B CN104603434B (zh) 2017-03-08

Family

ID=50237159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380046658.XA Expired - Fee Related CN104603434B (zh) 2012-09-07 2013-09-03 内燃机的控制系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9435278B2 (zh)
EP (1) EP2894318B1 (zh)
JP (1) JP5472406B2 (zh)
CN (1) CN104603434B (zh)
WO (1) WO2014038550A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107762653A (zh) * 2017-10-10 2018-03-06 中国第汽车股份有限公司 柴油机氧化催化器温度控制系统
CN108779729A (zh) * 2015-10-14 2018-11-09 康明斯公司 分层发动机控制系统和方法
CN109690040A (zh) * 2016-08-31 2019-04-26 五十铃自动车株式会社 车辆用的后处理系统及车辆的后处理方法
CN109798166A (zh) * 2017-11-17 2019-05-24 罗伯特·博世有限公司 运行试剂定量系统的方法和执行该方法的设备、线路网络
US10947914B2 (en) 2015-10-14 2021-03-16 Cummins Inc. Reference value engine control systems and methods
US11002203B2 (en) 2015-10-14 2021-05-11 Cummins Inc. Reference value engine control systems and methods
US11035310B2 (en) 2015-10-14 2021-06-15 Cummins Inc. Reference value engine control systems and methods

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9243538B1 (en) * 2014-07-08 2016-01-26 Cummins Inc. Reduced emissions internal combustion engine systems
JP6090293B2 (ja) * 2014-12-08 2017-03-08 トヨタ自動車株式会社 フィルタの機能診断装置
JP6426064B2 (ja) * 2015-07-30 2018-11-21 ヤンマー株式会社 エンジン
JP6590097B1 (ja) * 2019-02-20 2019-10-16 トヨタ自動車株式会社 Ｐｍ量推定装置、ｐｍ量推定システム、データ解析装置、内燃機関の制御装置、および受信装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004340032A (ja) * 2003-05-15 2004-12-02 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
CN1576533A (zh) * 2003-07-08 2005-02-09 日产自动车株式会社 用于内燃发动机的燃烧控制装置和方法
JP2006348905A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
CN101868607A (zh) * 2007-11-21 2010-10-20 丰田自动车株式会社 用于内燃机的控制装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1061429A (ja) 1996-05-17 1998-03-03 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP3344320B2 (ja) * 1998-06-25 2002-11-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2002155783A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
JP2003307145A (ja) 2002-04-12 2003-10-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US6804952B2 (en) * 2003-02-21 2004-10-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst warm up control for diesel engine
US20050223698A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Mitsubishi Fuso Truck And Bus Corporation Exhaust gas cleaning device
JP4508714B2 (ja) 2004-04-23 2010-07-21 Ｕｄトラックス株式会社 排気浄化装置
JP2007321614A (ja) 2006-05-31 2007-12-13 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP5371893B2 (ja) 2010-06-25 2013-12-18 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004340032A (ja) * 2003-05-15 2004-12-02 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
CN1576533A (zh) * 2003-07-08 2005-02-09 日产自动车株式会社 用于内燃发动机的燃烧控制装置和方法
JP2006348905A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
CN101868607A (zh) * 2007-11-21 2010-10-20 丰田自动车株式会社 用于内燃机的控制装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108779729A (zh) * 2015-10-14 2018-11-09 康明斯公司 分层发动机控制系统和方法
US10947914B2 (en) 2015-10-14 2021-03-16 Cummins Inc. Reference value engine control systems and methods
US11002203B2 (en) 2015-10-14 2021-05-11 Cummins Inc. Reference value engine control systems and methods
US11035310B2 (en) 2015-10-14 2021-06-15 Cummins Inc. Reference value engine control systems and methods
US11053881B2 (en) 2015-10-14 2021-07-06 Cummins Inc. Hierarchical engine control systems and methods
CN109690040A (zh) * 2016-08-31 2019-04-26 五十铃自动车株式会社 车辆用的后处理系统及车辆的后处理方法
CN109690040B (zh) * 2016-08-31 2021-06-15 五十铃自动车株式会社 车辆用的后处理系统及车辆的后处理方法
CN107762653A (zh) * 2017-10-10 2018-03-06 中国第汽车股份有限公司 柴油机氧化催化器温度控制系统
CN107762653B (zh) * 2017-10-10 2020-03-17 中国第一汽车股份有限公司 柴油机氧化催化器温度控制系统
CN109798166A (zh) * 2017-11-17 2019-05-24 罗伯特·博世有限公司 运行试剂定量系统的方法和执行该方法的设备、线路网络
CN109798166B (zh) * 2017-11-17 2022-03-29 罗伯特·博世有限公司 运行试剂定量系统的方法和执行该方法的设备、线路网络

Also Published As

Publication number Publication date
JP5472406B2 (ja) 2014-04-16
EP2894318A4 (en) 2015-09-16
EP2894318A1 (en) 2015-07-15
US20150226145A1 (en) 2015-08-13
US9435278B2 (en) 2016-09-06
CN104603434B (zh) 2017-03-08
WO2014038550A1 (ja) 2014-03-13
EP2894318B1 (en) 2017-02-22
JP2014051931A (ja) 2014-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104603434A (zh) 内燃机的控制系统
CN101424204B (zh) 用于控制过高排气温度的组分和方法
CN101646846B (zh) 氨氧化催化剂中的n2o生成量推定方法以及内燃机的排气净化系统
CN102414405B (zh) 发动机的排气净化装置
US20090104085A1 (en) Reducing agent spray control system ensuring operation efficiency
JP6149930B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
RU2627620C1 (ru) Устройство для контроля за выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания
CN102510935B (zh) 内燃机的排气净化装置
JP2008163856A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
EP3110531B1 (en) Exhaust throttle control for aftertreatment system thermal management
CN104662269A (zh) 内燃机的排气净化系统
AU2014298160A1 (en) Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine and control method thereof
EP2570625B1 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
CN105765186A (zh) 内燃机的排气净化装置
US10072548B2 (en) Method for injecting reductant into an exhaust gas of an engine
CN104838102B (zh) 内燃机的排气净化系统
WO2013179487A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN105143631A (zh) 内燃机的排气净化装置
EP2677150A2 (en) Exhaust gas control apparatus of internal combustion engine
EP2987977B1 (en) Control system and control method of internal combustion engine
JP2013227950A (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP2013253540A (ja) 内燃機関の排気浄化システム
CN103097680B (zh) 内燃机的排气净化装置
JP5834978B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2013234608A (ja) 排気浄化装置の昇温制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170308

Termination date: 20190903