CN105464828A - 用于内燃发动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于内燃发动机(1)的控制装置。所述控制装置包括电子控制单元(80)。所述电子控制单元(80)配置成，当NOx净化催化剂(41)的温度等于或高于活性化温度并且在预定时间内车辆外部的气温的下降量在预先确定的阈值以上的情况下，通过控制所述内燃发动机(1)的燃烧室中的空燃混合物的燃烧状态来执行NOx低减处理，以使得在外部气温下降量在所述预先确定的阈值以上的情形中所述内燃发动机(1)的燃烧室中产生的NOx的量比在外部气温下降量小于所述预先确定的阈值的情形中小。

Description

用于内燃发动机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的控制装置。
背景技术
在根据现有技术的车辆搭载的内燃发动机中，利用设置在排气通路中的催化剂来从排气中净化氮氧化物(NOx)。例如，日本专利申请公报No.2012-2065(JP2012-2065A)中记载的内燃发动机设置有从排气中净化NOx的选择性还原型催化剂和向排气通路中添加由催化剂用于NOx净化的尿素水的添加阀。
从添加阀添加到排气通路中的尿素水通过排气的热水解并且变成氨。该氨被吸附在催化剂上并且通过该吸附的氨从排气中还原净化NOx。为了控制尿素水添加量，JP2012-2065A中记载的装置根据催化剂中的NOx净化效率来控制所添加的尿素水的量。在计算NOx净化效率时，考虑了催化剂入口处的排气温度、对催化剂的入口温度有影响的外部空气温度等。
发明内容
即使在催化剂的温度等于或高于活性化温度的状态下，当外部空气温度由于车辆的移动而快速下降时，排气通路也会快速冷却并且设置在排气通路中的催化剂的外周温度由此会下降。在例如发动机在车库中的暖机完成且然后车辆移动到气温较低的车库外的情况下，可能发生该现象。
当催化剂的外周温度如上所述地下降时，催化剂的外周附近的化学反应减慢并且外周附近的NOx净化效率下降。因此，尽管在催化剂的中央附近充分执行了NOx净化，但催化剂的外周附近的NOx净化量减少。结果，从车辆排出的NOx的量会增加。
在大多数情况下，通过设置在位于催化剂的排气上游侧的排气通路中的温度传感器来检测上述催化剂入口处的排气温度。在催化剂设置在车辆的底面上的情况下，温度检测单元如温度传感器会由于与安装等相关的制约而必须配置在远离催化剂的位置。在此情况下，通过温度传感器检测出的温度和催化剂外周的温度彼此不同，且难以检测催化剂温度的下降。
本发明提供了一种用于内燃发动机的控制装置，该控制装置即使在车辆周围的外部空气温度快速下降的情况下也能够减少从车辆排出的NOx的量。
根据本发明的一方面，提供了一种用于内燃发动机的控制装置。所述内燃发动机安装在车辆上。所述内燃发动机的排气通路设置有NOx净化催化剂。所述控制装置包括电子控制单元。所述电子控制单元配置成，当所述催化剂的温度等于或高于活性化温度并且在预定时间内所述车辆外部的气温的下降量等于或大于预先确定的阈值时，通过控制所述内燃发动机的燃烧室中的空燃混合物的燃烧状态来执行NOx低减处理，以使得在外部气温下降量等于或大于所述预先确定的阈值的情形中所述内燃发动机的燃烧室中产生的NOx的量比在外部气温下降量小于所述预先确定的阈值的情形中小。
在根据上述方面的控制装置中，在预定时间内外部气温下降量在阈值以上的情况下，即使当催化剂的温度在活性化温度以上时，也能判定车辆周围的外部气温快速下降的可能性高。因此，执行用于减少燃烧室中产生的NOx的量的NOx低减处理。因此，即使在催化剂的外周附近的NOx净化效率由于车辆周围的外部气温的快速下降而降低的状态下，也能基于上述NOx低减处理的执行来减少燃烧室中产生的NOx的量本身，并且因此能减少从车辆排出的NOx的量。
在根据该方面的控制装置中，所述电子控制单元可配置成执行所述NOx低减处理以使得随着所述外部气温下降量增大而通过所述NOx低减处理来增加所述内燃发动机的燃烧室中产生的NOx的低减量。根据该方面，燃烧室中产生的NOx的量随着车辆周围的外部气温的下降量增大并且催化剂的外周附近的NOx净化效率的下降程度增大而变成越来越多地减少。因此，即使在车辆周围的外部气温的下降量变化的情况下，也能适当地减少从车辆排出的NOx的量。
随着车辆的速度升高，通过行驶风来冷却排气通路的效果升高，且因此催化剂的外周附近的温度下降量增大。在根据该方面的控制装置中，所述电子控制单元可配置成执行所述NOx低减处理以使得随着所述车辆的速度升高而通过所述NOx低减处理来增加所述内燃发动机的燃烧室中产生的NOx的低减量。
根据该方面，燃烧室中产生的NOx的量随着车辆的速度升高以及催化剂的外周附近的温度下降量增大——亦即随着催化剂的外周附近的NOx净化效率的下降程度增大——而变成越来越多地减少。因此，能考虑可归因于车辆速度差异的NOx净化效率的差异来精确地设定通过NOx低减处理减少的NOx的量。
在根据该方面的控制装置中，所述电子控制单元可配置成修正所述NOx低减处理执行期间的燃料喷射量，以使得随着所述内燃发动机的燃烧室中产生的NOx的量减少的量通过所述NOx低减处理而增加，所述燃料喷射量的修正量增加并且在所述NOx低减处理执行期间所述内燃发动机的输出转矩的变动被抑制。
空燃混合物的燃烧状态在NOx低减处理被执行时改变，且因此可能由于发动机输出转矩的改变而发生转矩梯级等。根据该方面，发动机输出转矩的这种改变能被抑制，因为燃料喷射量被修正以使得NOx低减处理的执行所引起的发动机输出转矩的改变被抑制。空燃混合物的燃烧状态随着通过NOx低减处理减少的NOx的量增加而越来越多地改变，且因此在此情况下发动机输出转矩的改变量也增加。根据该方面，燃料喷射量的修正量随着通过NOx低减处理减少的NOx的量增加而增加。因此，能根据NOx低减处理的执行所引起的发动机输出转矩的改变量来适当地修正燃料喷射量。在发动机输出转矩由于NOx低减处理的执行而减小的情况下，可对燃料喷射量进行增量修正。同时，在发动机输出转矩由于NOx低减处理的执行而增大的情况下，可对燃料喷射量进行减量修正。
在修正燃料喷射量以便抑制发动机输出转矩的改变的情况下，当进气温度变化时，空燃混合物的燃烧温度变化。因此，发动机输出转矩的改变量即使在燃料喷射量的修正量相同的情况下也变化。换言之，空燃混合物的燃烧能量随着进气温度下降而减少，且因此即使在燃料喷射量以相同量被增量修正的情况下发动机输出转矩的增量也随着进气温度下降而减少。此外，即使在燃料喷射量以相同量进行减量修正的情况下，发动机输出转矩的减量也随着进气温度下降而增加。在根据该方面的控制装置中，所述电子控制单元可配置成根据所述内燃发动机中的进气温度来设定所述燃料喷射量的修正量。
根据该方面，关于对燃料喷射量的修正量，考虑了对发动机输出转矩有影响的进气温度，因此能适当地抑制NOx低减处理的执行所引起的发动机输出转矩的改变。在对燃料喷射量进行增量修正以便抑制由NOx低减处理的执行所引起的发动机输出转矩的下降的情况下，燃料喷射量的增量修正量可随着进气温度下降而增加。在对燃料喷射量进行减量修正以便抑制由NOx低减处理的执行所引起的发动机输出转矩的增大的情况下，燃料喷射量的减量修正量可随着进气温度下降而减少。
由于空燃混合物的燃烧状态由于NOx低减处理的执行而改变，故紧接在NOx低减处理的执行之后空燃混合物的燃烧噪音改变，并且这种燃烧噪音的改变会使车辆驾驶者感到不适。
在根据该方面的控制装置中，所述电子控制单元可配置成，当在所述预定时间内所述车辆外部的气温的下降量等于或大于所述预先确定的阈值时以及当所述车辆的速度在预定速度以上时，执行所述NOx低减处理。根据该方面，当由于车辆的行驶声音等而观察到空燃混合物的燃烧噪音的改变的可能性低时，执行NOx低减处理。因此，能抑制会使车辆驾驶者感到不适的由NOx低减处理的执行所引起的空燃混合物的燃烧噪音的改变。
当燃烧噪音的音质在连续的空燃混合物噪音产生的中途改变时，燃烧噪音的改变使驾驶者感到不适的可能性低。同时，在燃料切断的执行之前的燃烧噪音和从燃料切断恢复之后的燃烧噪音彼此不同的情况下，燃烧噪音之间的差异使车辆驾驶者感到不适的可能性低，因为燃烧噪音并非以连续的方式产生。在根据该方面的控制装置中，所述电子控制单元可配置成，当在所述预定时间内所述车辆外部的气温的下降量等于或大于所述预先确定的阈值时以及当所述内燃发动机从燃料切断恢复时，开始所述NOx低减处理的执行。
根据该方面，NOx低减处理的执行在从燃料切断恢复期间开始，亦即在车辆驾驶者对燃烧噪音的改变感到不适的可能性低时开始。因此，能抑制会使车辆驾驶者感到不适的由NOx低减处理的执行所引起的空燃混合物的燃烧噪音的改变。
在根据该方面的控制装置中，所述内燃发动机可包括允许一部分排气再循环到进气通路中的排气再循环装置。所述电子控制单元可配置成控制所述排气再循环装置作为所述NOx低减处理，以使得与外部气温下降量等于或大于所述预先确定的阈值的情形有关的排气再循环量比在外部气温下降量小于所述预先确定的阈值的情形中大。
根据该方面，由于通过排气再循环量的增量修正而降低了空燃混合物的燃烧温度，能减少从燃烧室产生的NOx的量。在根据该方面的控制装置中，所述内燃发动机可以是柴油发动机。所述电子控制单元可配置成控制燃料喷射正时作为所述NOx低减处理，以使得与外部气温下降量等于或大于所述预先确定的阈值的情形有关的燃料喷射正时相比于与外部气温下降量小于所述预先确定的阈值的情形有关的燃料喷射正时延迟。
根据该方面，由于空燃混合物的燃烧温度通过燃料喷射正时的延迟修正而下降，能减少从燃烧室产生的NOx的量。可设置检测外部气温的外部气温传感器作为用于掌握外部气温下降量的构型。所述电子控制单元可配置成基于由所述外部气温传感器检测出的值来计算所述外部气温下降量。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出了用于内燃发动机的控制装置的第一实施例适用的内燃发动机及其周边构型的示意图；
图2是示出了与根据该实施例的NOx低减处理的执行有关的步骤的流程图；
图3是示出了该实施例中设定EGR增量修正值的概念图；
图4是示出了根据该实施例的NOx低减处理的执行时间的概念图；
图5是示出了与根据第二实施例的NOx低减处理的执行有关的步骤的一部分的流程图；
图6是示出了该实施例中设定输出转矩修正量的方式的概念图；
图7是示出了与根据第三实施例的NOx低减处理的执行有关的步骤的一部分的流程图；
图8是示出了第一实施例的修改例中设定喷射正时延迟修正量的方式的概念图；
图9是示出了该修改例中设定输出转矩修正量的方式的概念图。
具体实施方式
在下文中，将参照图1至4说明用于搭载在车辆上的内燃发动机的控制装置的第一实施例。
内燃发动机1和内燃发动机1的周边构型在图1中示出。内燃发动机1是柴油发动机，并且在内燃发动机1中设置有多个气缸#1至#4。多个燃料喷射阀4a至4d安装在与相应气缸#1至#4关联的气缸盖2上。燃料喷射阀4a至4d喷射燃料到相应气缸#1至#4的燃烧室中。此外，在与相应气缸#1至#4关联的气缸盖2中设置有导入新鲜空气到气缸中的进气口和从气缸排出燃烧气体的排气口6a至6d。
燃料喷射阀4a至4d与蓄积高压燃料的共轨9a连接。共轨9与供给泵10连接。供给泵10抽吸燃料箱中的燃料并且供给高压燃料到共轨9。当相应燃料喷射阀4a至4d打开时，供给到共轨9的高压燃料从燃料喷射阀4a至4d喷射到气缸中。
进气歧管7与进气口连接。进气歧管7与进气通路3连接。在进气通路3中设置有调节进气量的进气节气门16。
排气歧管8与排气口6a至6d连接。排气歧管8与排气通路26连接。在排气通路26的中途设置有利用排气压力对导入气缸中的进气增压的涡轮增压器11。在涡轮增压器11的进气侧压缩机与进气节气门16之间的进气通路3中设置有中间冷却器18。中间冷却器18在进气温度由于由涡轮增压器11执行的增压而上升之后冷却进气。
在排气通路26的中途和涡轮增压器11的排气侧涡轮下游的排气中设置有净化排气的第一净化部件30。在第一净化部件30中，关于排气流动的方向串联配置有氧化催化剂31和过滤器32。
对排气中的HC执行氧化处理的催化剂被载持在氧化催化剂31中。过滤器32是捕集排气中的颗粒物质(PM)并由多孔陶瓷构成的部件。促进PM的氧化的催化剂被载持在过滤器32中。排气中的PM在经过过滤器32的多孔壁时被捕集。
在排气歧管8的合并部附近设置有将燃料作为添加剂供给到氧化催化剂31和过滤器32的燃料添加阀5。燃料添加阀5经由燃料供给管27与供给泵10连接。燃料添加阀5的配置位置能适当地改变，只要燃料添加阀5的配置位置在排气系统中位于第一净化部件30的上游侧。此外，燃料可通过基于燃料喷射正时调节的后喷射作为添加剂供给到氧化催化剂31和过滤器32。
当通过过滤器32捕集的PM的量超过预定值时，用于过滤器32的再生处理开始并且燃料从燃料添加阀5喷射到排气歧管8中。从燃料添加阀5喷射的燃料在从燃料添加阀5喷射的燃料到达氧化催化剂31时燃烧。然后，排气的温度上升。随着通过氧化催化剂31升温的排气流入过滤器32中，过滤器32的温度上升。然后，蓄积在过滤器32中的PM经受氧化处理并且过滤器32被再生。
在排气通路26的中途和第一净化部件30下游的排气中设置有净化排气的第二净化部件40。在第二净化部件40中配置有利用还原剂还原净化来自排气的NOx的选择性还原型NOx催化剂(在下文中称为SCR催化剂)41。
在排气通路26的中途和第二净化部件40下游的排气中设置有净化排气的第三净化部件50。在第三净化部件50中配置有净化来自排气的氨的氨氧化催化剂51。
在内燃发动机1中设置有尿素水供给机构200，作为向SCR催化剂41添加还原剂的还原剂供给机构。储存尿素水的罐210、喷射供给尿素水到排气通路26中的尿素添加阀230、将尿素添加阀230和罐210彼此连接的供给通路240以及设置在供给通路240的中途的泵220构成尿素水供给机构200。
尿素添加阀230在第一净化部件30与第二净化部件40之间设置在排气通路26中，并且尿素添加阀230的喷射孔朝向SCR催化剂41开口。当尿素添加阀230打开时，尿素水经由供给通路240被喷射供给到排气通路26中。
泵220是电动泵。在正旋转期间，泵220将尿素水从罐210送向尿素添加阀230。在逆旋转期间，泵220将尿素水从尿素添加阀230送向罐210。换言之，在泵220逆旋转期间，尿素水从尿素添加阀230和供给通路240被回收并返回罐210。
在排气通路26中，在尿素添加阀230与SCR催化剂41之间设置有分散板60。分散板60通过分散从尿素添加阀230喷射的尿素水来促进尿素水的雾化。
从尿素添加阀230喷射的尿素水通过排气的热而被水解并且变成氨。这种氨被供给到SCR催化剂41作为NOx还原剂。供给到SCR催化剂41的氨被吸附在SCR催化剂41上并用于NOx还原。
内燃发动机1还设置有排气再循环装置(在下文中称为EGR装置)。EGR装置执行用于使一部分排气再循环到进气的排气再循环处理(在下文中称为EGR处理)，且然后燃烧室中的燃烧温度下降并且NOx生成量减少。允许进气通路3和排气歧管8彼此连通的EGR通路13、EGR阀15和设置在EGR通路13中的EGR冷却器14等构成该EGR装置。当EGR阀15的开度被调节时，从排气通路26导入进气通路3中的排气的再循环量(在下文中称为EGR量)因此被调节。此外，流入EGR通路13中的排气通过EGR冷却器14降温。
各种传感器安装在内燃发动机1上以便检测发动机的运转状态。例如，空气流量计19检测进气量G，节气门开度传感器20检测进气节气门16的开度，发动机转速传感器21检测曲轴的转速、亦即发动机转速NE，加速器传感器22检测加速器踏板踏压量、亦即加速器操作量ACCP，并且外部气温传感器23检测车辆周围的外部气温THout。外部气温传感器23配置在受从内燃发动机1等释放的热影响的可能性低的位置。外部气温传感器23例如设置在散热器的车辆前方侧，所述散热器设置在车辆前方并冷却发动机冷却剂。车速传感器24检测搭载内燃发动机1的车辆的车速SPD。水温传感器25检测内燃发动机1中的冷却剂温度THW。进气温度传感器150检测空气流量计19附近的进气温度THA。
设置在氧化催化剂31上游的第一排气温度传感器100检测作为流入氧化催化剂31之前的排气的温度的第一排气温度TH1。差压传感器110检测过滤器32的上游和下游的排气的压力之间的压力差ΔP。
在排气通路26中，第二排气温度传感器120和第一NOx传感器130设置在第一净化部件30与第二净化部件40之间且在尿素添加阀230的上游。第二排气温度传感器120检测作为流入SCR催化剂41之前的排气的温度的第二排气温度TH2。第一NOx传感器130检测作为NOx的量的第一NOx浓度N1，更具体地，流入SCR催化剂41之前的排气中包含的NOx的浓度(单位：ppm)。
在排气通路26中，在第三净化部件50的下游设置有第二NOx传感器140。第二NOx传感器140检测作为通过SCR催化剂41净化的排气的NOx浓度的第二NOx浓度N2。
这些传感器等的输出被输入构成控制单元的电子控制单元80(ECU)中。电子控制单元80的主要构件是微计算机，该微计算机设置有例如中央处理单元(CPU)、各种程序和脉谱图等被预先存储在其中的只读存储器(ROM)、临时存储CPU的计算结果的随机存取存储器(RAM)、计时计数器、输入接口和输出接口。
用于内燃发动机1的各种类型的控制由电子控制单元80执行。其示例包括与燃料喷射阀4a至4d和燃料添加阀5有关的燃料喷射量控制和喷射正时控制、与供给泵10有关的排出压力控制以及与开闭进气节气门16的致动器17有关的驱动量控制。
电子控制单元80还执行各类排气净化控制，例如用于由过滤器32捕集的PM的燃烧的再生处理。电子控制单元80执行基于EGR阀15的开度的调节的EGR处理作为排气净化控制的一个示例。在EGR处理中，基于发动机转速NE、燃料喷射量Q、进气量GA等来设定目标EGR量Ep。根据目标EGR量Ep来调节EGR阀15的开度，且从燃烧室产生的NOx的量因此减少。随着目标EGR量Ep的值增大，EGR阀15的开度增大，并且返回燃烧室的EGR量增大。
电子控制单元80通过尿素添加阀230来控制尿素水添加作为排气净化控制的另一个示例。在该添加控制中，基于发动机运转状态等来计算利用SCR催化剂41对内燃发动机1的燃烧室中产生的NOx的低减处理所需的要求尿素水添加量QE。尿素添加阀230的打开状态被控制成使得尿素添加阀230的喷射量对应于计算出的要求尿素水添加量QE。
即使在SCR催化剂41的温度等于或高于活性化温度的状态下，当车辆周围的外部气温由于车辆的移动而快速下降时，排气通路26也可快速冷却，且设置在排气通路26中的SCR催化剂41的外周温度会因此下降。在例如内燃发动机1的暖机在车库中完成且然后车辆移动到温度较低的车库外的情况下，发生该现象的可能性高。上述活性化温度指的是SCR催化剂41中由于预定量的尿素水的供给而发生基准值以上的NOx还原作用的温度。
当SCR催化剂41的外周温度如上所述地下降时，SCR催化剂41的外周附近的化学反应减慢且外周附近的NOx净化效率下降。因此，尽管在SCR催化剂41的中央附近充分执行了NOx净化，SCR催化剂41的外周附近的NOx净化量减少。结果，从车辆排出的NOx的量会增加。
在本实施例中，在车辆周围的外部气温快速下降的情况下执行用于减少NOx产生量的NOx低减处理。因此，即使在外部气温快速下降的情况下，也能减少从车辆排出的NOx的量。
用于NOx低减处理的一系列处理步骤在图2中示出。处理步骤由电子控制单元80以预定周期反复执行。如图2所示，在第一处理步骤(S100)中，判定作为SCR催化剂41的温度的SCR床温ST是否等于或高于活性化温度T1。SCR床温ST由排气等的温度来推定。利用与SCR催化剂14的热平衡有关的各种参数来推定SCR床温ST，所述参数的示例包括作为流入SCR催化剂41中之前的排气的温度的第二排气温度TH2、对单位时间从排气移动到SCR催化剂41的热量有影响的排气流量、和对单位时间从SCR催化剂41移动到外部空气的热量有影响的外部气温。可通过设置在SCR催化剂41中的温度传感器直接检测SCR床温ST。
当SCR床温ST低于活性化温度T1(S100：否)时，由于SCR催化剂41中的NOx还原作用不充分，因而禁止尿素水添加(S140)，并且该处理暂时结束。
当SCR床温ST等于或高于活性化温度T1(S100：是)时，由于SCR催化剂41实现NOx还原作用，因而允许尿素水添加(S110)，并且执行步骤S120之后的处理。
在步骤S120中，判定外部气温下降量ΔTHout是否等于或大于阈值α(S120)。作为执行前轮该处理期间的外部气温THout与执行本轮该处理期间的外部气温THout之差的外部气温下降量ΔTHout是表示在预定时间内车辆周围的外部气温的下降量的值。外部气温下降量ΔTHout的值随着车辆周围的外部气温的下降量增大而增大。阈值α是用来判定车辆周围的外部气温是否已快速下降的值。更具体地，允许判定外部气温下降得如此之快以致潜在地降低SCR催化剂41的外周附近的NOx净化效率的值被设定为阈值α。
当外部气温下降量ΔTHout小于阈值α(S120：否)时，该处理暂时结束。当外部气温下降量ΔTHout等于或大于阈值α(S120：是)时，该处理在NOx还原处理被执行之后暂时结束(S130)。
在步骤S130的NOx还原处理中，执行EGR增量修正处理。在该EGR增量修正处理中，基于外部气温下降量ΔTHout和车速SPD来计算用于目标EGR量Ep的增量修正的EGR增量修正值EH。实际的EGR量随着EGR增量修正值EH增大而增加。因此，通过NOx低减处理减少的NOx的量随着EGR增量修正值EH增大而增加。
如图3所示，被设定为EGR增量修正值EH的值随着外部气温下降量ΔTHout增大而增大。此外，被设定为EGR增量修正值EH的值随着车速SPD升高而增大。
当EGR增量修正值如上所述地被设定时，目标EGR量Ep以EGR增量修正值EH被增量修正，并且实际的EGR量增大。于是，空燃混合物的燃烧状态改变，并且空燃混合物的燃烧温度降低。因此，燃烧室中产生的NOx的量相比于未执行EGR增量修正处理的情况减少。
在步骤S130中开始的NOx低减处理被执行到预定的执行时间经过为止。尽管SCR催化剂41的外周温度由于外部气温的下降而降低，但外周温度的这种下降是暂时的，并且降低的外周温度很快通过排气的热量而上升。因此，希望将SCR催化剂41的暂时降低的外周温度通过排气的热量充分上升所需的时间设定为NOx低减处理的执行时间。该时间能在预先的实验等中获得。尽管NOx低减处理的执行时间可以是预先确定的固定值，但SCR催化剂41的暂时降低的外周温度通过排气的热量充分上升所需的时间随着排气的温度升高或排气的流量增加而缩短。
因此，如图4所示，执行时间可以可变地设定，使得NOx低减处理的执行时间随着排气的温度升高而缩短。优选地，与SCR催化剂41的温度强相关的第二排气温度TH2是在此情况下参照的排气温度。此外，执行时间可以可变地设定成使得NOx低减处理的执行时间随着从进气量GA等推定的排气流量EG增加而缩短。
利用以上说明的本实施例，能实现以下效果。(1)在SCR床温ST在活性化温度T1以上(图2中的S100：是)并且外部气温下降量ΔTHout等于或大于阈值α的条件成立(S120：是)的情况下，执行用于改变空燃混合物的燃烧状态的NOx低减处理(S130)，以使得NOx产生量比在该条件不成立(S120：否)时小。
即使当SCR床温ST在活性化温度T1以上时，在外部气温下降量ΔTHout等于或大于阈值α的情况下，也能判断车辆周围的外部气温快速下降的可能性高。因此，执行用于减少燃烧室中产生的NOx的量的NOx低减处理。因此，即使在SCR催化剂41的外周附近的NOx净化效率由于车辆周围的外部气温的快速下降而降低的状态下，也能基于上述NOx低减处理的执行来减少燃烧室中产生的NOx的量本身，且因此能减少从车辆排出的NOx的量。
(2)如图3所示，EGR增量修正值EH随着外部气温下降量ΔTHout增加而增大。因此，通过NOx低减处理减少的NOx的量随着外部气温下降量ΔTHout增加而增加。
因此，燃烧室中产生的NOx的量随着外部气温下降量ΔTHout增加并且SCR催化剂41的外周附近的NOx净化效率的下降程度增大——亦即随着从车辆排出的NOx的量增加的可能性高——而变成越来越多地减少。因此，即使在外部气温下降量变化的情况下，也能适当地减少从车辆排出的NOx的量。
(3)通过行驶风冷却排气通路26的效果随着车速SPD升高而增大，且因此SCR催化剂41的外周附近的温度下降量增大并且NOx净化效率降低。如图3所示，EGR增量修正值EH随着车速SPD升高而增大，且因此通过NOx低减处理而减少的NOx的量随着车速SPD升高而增加。
因此，燃烧室中产生的NOx的量随着车速SPD升高并且SCR催化剂41的外周附近的温度下降量增大——亦即随着SCR催化剂41的外周附近的NOx净化效率的下降程度增大——而变成越来越多地减少。因此，能考虑可归因于车速SPD差异的SCR催化剂41的外周附近的NOx净化效率的差异精确地设定通过NOx低减处理而减少的NOx的量。
(4)执行通过EGR装置调节的EGR增量修正作为NOx低减处理。由于空燃混合物的燃烧温度因EGR增量修正而降低，故能减少燃烧室中产生的NOx的量。
在下文中，将参照图5和6说明用于内燃发动机的控制装置的第二实施例。
当上述NOx低减处理被执行时，空燃混合物的燃烧状态改变，且因此内燃发动机1的输出转矩改变。更具体地，当空燃混合物的燃烧温度由于因NOx低减处理的执行所引起的EGR量的增加而降低时，内燃发动机1的输出转矩减小。结果，可能发生转矩梯级等。
根据本实施例，对与上文在第一实施例中说明的NOx低减处理有关的一系列处理步骤增加了用于抑制上述输出转矩改变的处理。第二实施例在这一点上与第一实施例不同，并且以下对第二实施例的说明将集中在该不同点上。
在根据本实施例的处理步骤中，在执行图2中的步骤S130的处理——亦即NOx低减处理——之后，如图5所示，计算输出转矩修正量DH(S200)。输出转矩修正量DH是基于发动机运转状态设定的用于内燃发动机1的目标燃料喷射量Qp的增量修正值。输出转矩修正量DH基于上述EGR增量修正值EH和进气温度THA而可变地设定。
如图6所示，被设定为输出转矩修正量DH的值随着EGR增量修正值TH增大而增大。此外，被设定为输出转矩修正量DH的值随着进气温度THA降低而增大。
在计算出输出转矩修正量DH之后，执行基于输出转矩修正量DH的对目标燃料喷射量Qp的增量修正(S210)。然后，暂时结束本处理。除上述第一实施例的效果外，利用以上说明的本实施例还能实现以下效果。
(5)基于输出转矩修正量DH而对目标燃料喷射量Qp进行增量修正，从而抑制了NOx低减处理的执行所引起的内燃发动机1的输出转矩的下降。因此，能抑制输出转矩的下降。
(6)空燃混合物的燃烧状态随着EGR增量修正值EH增大——亦即随着通过NOx低减处理而减少的NOx的量增加——而越来越多地改变。因此，在此情况下内燃发动机1的输出转矩的下降量也增加。在本实施例中，被设定为修正目标燃料喷射量Qp的输出转矩修正量DH的值随着EGR增量修正值EH增大并且通过NOx低减处理而减少的NOx的量增加而增大，如图6所示。因此，能根据NOx低减处理的执行所引起的输出转矩的下降量来适当地对内燃发动机1的燃料喷射量进行增量修正。
(7)在对目标燃料喷射量Qp进行增量修正以便抑制内燃发动机1的输出转矩的下降的情况下，当进气温度变化时，空燃混合物的燃烧温度变化。因此，即使燃料喷射量的修正量相同，内燃发动机1的输出转矩的改变量也变化。换言之，空燃混合物的燃烧能量随着进气温度降低而减少，且因此输出转矩的增加量即使在燃料喷射量以相同量被增量修正的情况下也随着进气温度降低而减少。在本实施例中，被设定为输出转矩修正量DH的值随着进气温度THA降低而增大，如图6所示。因此，对于输出转矩修正量DH考虑了对内燃发动机1的输出转矩有影响的进气温度THA，且因此能适当地抑制NOx低减处理的执行所引起的内燃发动机1的输出转矩的下降。
在下文中，将参照图7说明用于内燃发动机的控制装置的第三实施例。由于空燃混合物的燃烧状态由于上述NOx低减处理的执行而改变，故紧接在NOx低减处理的执行之后空燃混合物的燃烧噪音改变，这种燃烧噪音的改变会使车辆驾驶者感到不适。
在本实施例中，通过对与在第一实施例中说明的NOx低减处理有关的一系列处理步骤增加新的处理来抑制这种不适。第三实施例在这一点上与第一实施例不同，并且以下对第三实施例的说明将集中在该不同点上。
在根据本实施例的处理步骤中，在图2所示的步骤S120的处理中的肯定判定的情况下，判定车速SPD是否在车速阈值β以上(S300)，如图7所示。被设定为车速阈值β的车速SPD是由于车辆的行驶声音等而观察到NOx低减处理的执行所引起的空燃混合物的燃烧噪音的改变的可能性低的车速。
当车速SPD在车速阈值β以上(S300：是)时，执行图2中的步骤S130的处理——亦即NOx低减处理，然后暂时结束该处理。
当车速SPD小于车速阈值β(S300：否)时，判定从燃料切断的恢复是否在进行中(S310)。该燃料切断是已知的发动机控制并且在例如车辆减速期间执行。当从燃料切断的恢复正在进行中(S310：是)时，执行图2中的步骤S130的处理，亦即NOx低减处理，且然后暂时结束该处理。
当从燃料切断的恢复未在进行中(S310：否)时，暂时结束该处理而不执行NOx低减处理。除上述第一实施例的效果外，利用以上说明的本实施例还能实现以下效果。
(8)当车速SPD在车速阈值β以上(S300：是)时，执行NOx低减处理(S130)。因此，当由于车辆的行驶声音等而听到空燃混合物的燃烧噪音的可能性低时，执行NOx低减处理。因此，能抑制会使车辆驾驶者感到不适的NOx低减处理的执行所引起的空燃混合物的燃烧噪音的改变。
(9)当燃烧噪音的音质在连续的空燃混合物噪音产生的中途改变时，燃烧噪音的改变可能使驾驶者感到不适。同时，在燃料切断的执行之前的燃烧噪音和从燃料切断恢复之后的燃烧噪音彼此不同的情况下，燃烧噪音之间的差异使车辆驾驶者感到不适的可能性低，因为燃烧噪音并非以连续的方式产生。在从燃料切断恢复期间(S310：是)开始NOx低减处理的执行(S130)。由于NOx低减处理的执行在从燃料切断恢复期间——亦即在车辆驾驶者对燃烧噪音的改变感到不适的可能性低时——开始，故能抑制会使车辆驾驶者感到不适的NOx低减处理的执行所引起的空燃混合物的燃烧噪音的改变。
能将上述各实施例修改如下。·尽管已将用于增加EGR量的处理描述为NOx低减处理，但可采用不同方式改变空燃混合物的燃烧状态以使得燃烧室中产生的NOx的量减少。
在柴油发动机的情况下，例如，随着燃料喷射正时延迟，空燃混合物的燃烧状态改变并且空燃混合物的燃烧温度下降。作为NOx低减处理，可基于燃料喷射正时的延迟修正来减少从燃烧室产生的NOx的量。
如图8所示，在该修改例的情况下，优选地，通过NOx低减处理减少的NOx的量随着外部气温下降量ΔTHout增大而增加一被设定为用于燃料喷射正时的延迟修正的延迟修正量RH的值，所述延迟修正量随着外部气温下降量ΔTHout增大而增大。即使在此情况下，燃烧室中产生的NOx的量也随着外部气温下降量ΔTHout增加并且SCR催化剂41的外周附近的NOx净化效率的下降程度增大——亦即随着从车辆排出的NOx的量增加的可能性高——而变成越来越减少。因此，即使在车辆周围的外部气温的下降量变化的情况下，也能适当地减少从车辆排出的NOx的量，这是与在(2)记载的第一实施例的效果相同的效果。
如图8所示，优选地，通过NOx低减处理而减少的NOx的量随着车速SPD升高而增加一被设定为随着车速SPD升高而增大的延迟修正量RH的值。即使在此情况下，燃烧室中产生的NOx的量也随着车速SPD升高并且SCR催化剂41的外周附近的温度下降量增大——亦即随着SCR催化剂41的外周附近的NOx净化效率的下降程度增大——而变成越来越多地减少。因此，能考虑可归因于车速SPD差异的SCR催化剂41的外周附近的NOx净化效率的差异来精确地设定通过NOx低减处理而减少的NOx的量，这是与在(3)中记载的第一实施例的效果相同的效果。
在第二实施例中，在设定输出转矩修正量DH期间，被设定为输出转矩修正量DH的值随着EGR增量修正值EH增大而增大，如图6所示。同样，在执行燃料喷射正时的延迟修正作为NOx低减处理的情况下，优选地如图9所示，被设定为输出转矩修正量DH的值随着用于燃料喷射正时的延迟修正量RH增大而增大。即使在此情况下，被设定为用于目标燃料喷射量Qp的修正的输出转矩修正量DH的值也随着延迟修正量RH增加并且通过NOx低减处理而减少的NOx的量增加而增大，且因此实现了与在(6)中记载的第二实施例的效果相同的效果。换言之，能根据NOx低减处理的执行所引起的输出转矩的下降量来适当地对内燃发动机1的燃料喷射量进行增量修正。
·作为NOx低减处理，可一起执行EGR增量处理和燃料喷射正时延迟处理。
·在EGR增量修正值EH的设定期间可省略基于车速SPD的可变设定。即使在此情况下，也能实现(3)以外的效果。
·在输出转矩修正量DH的设定期间可省略基于进气温度THA的可变设定。即使在此情况下，也能实现(7)以外的效果。
·在第二实施例中，对燃料喷射量进行增量修正，因为内燃发动机1的输出转矩由于NOx低减处理的执行而减小。同时，优选地，在内燃发动机1的输出转矩由于NOx低减处理的执行而增大的情况下，目标燃料喷射量Qp的修正量被设定为使得对燃料喷射量进行减量修正。
如上所述，空燃混合物的燃烧能量随着进气温度降低而减少。因此，即使在燃料喷射量以相同量被减量修正的情况下，发动机输出转矩的下降量也随着进气温度降低而增加。在如上所述地对燃料喷射量进行减量修正以便抑制NOx低减处理的执行所引起的发动机输出转矩的增大的情况下，优选地，燃料喷射量的减量修正量随着进气温度降低而减少。即使在此情况下，对于燃料喷射量的减量修正量也考虑了对内燃发动机1的输出转矩有影响的进气温度THA，因此即使在内燃发动机1的输出转矩由于NOx低减处理的执行而增大的情况下也能适当地抑制输出转矩的增大。
·可从图7所示的第三实施例的处理步骤省略步骤S300的处理。即使在此情况下，也能实现(9)的效果。此外，在从这些处理步骤省略步骤S310的同时，在步骤S300中的否定判定的情况下，可在不执行步骤S130的NOx低减处理的情况下结束处理步骤。即使在此情况下，也能实现(8)的效果。
·NOx净化催化剂是使用尿素水作为NOx还原剂的SCR催化剂41。然而，NOx净化催化剂可以是不使用还原剂的催化剂。例如，NOx净化催化剂可以是NOx储存催化剂、三元催化剂等。

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机(1)的控制装置，所述内燃发动机(1)安装在车辆上，并且所述内燃发动机(1)的排气通路(26)设置有NOx净化催化剂(41)，所述控制装置包括：
电子控制单元(80)，所述电子控制单元配置成，当所述NOx净化催化剂(41)的温度等于或高于活性化温度并且在预定时间内所述车辆外部的气温的下降量等于或大于预先确定的阈值时，通过控制所述内燃发动机(1)的燃烧室中的空燃混合物的燃烧状态来执行NOx低减处理，以使得在外部气温下降量等于或大于所述预先确定的阈值的情形中所述内燃发动机(1)的燃烧室中产生的NOx的量比在外部气温下降量小于所述预先确定的阈值的情形中小。
2.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元(80)配置成执行所述NOx低减处理以使得随着所述外部气温下降量增大而通过所述NOx低减处理来增加所述内燃发动机(1)的燃烧室中产生的NOx的低减量。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元(80)配置成执行所述NOx低减处理以使得随着所述车辆的速度升高而通过所述NOx低减处理来增加所述内燃发动机(1)的燃烧室中产生的NOx的低减量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元(80)配置成修正所述NOx低减处理执行期间的燃料喷射量，以使得随着所述内燃发动机(1)的燃烧室中产生的NOx的量减少的量通过所述NOx低减处理而增加，所述燃料喷射量的修正量增加并且在所述NOx低减处理执行期间所述内燃发动机(1)的输出转矩的变动被抑制。
5.根据权利要求4所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元(80)配置成根据所述内燃发动机(1)中的进气温度来设定所述燃料喷射量的修正量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元(80)配置成，当在所述预定时间内所述车辆外部的气温的下降量等于或大于所述预先确定的阈值时以及当所述车辆的速度等于或高于预定速度时，执行所述NOx低减处理。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，
其中，所述电子控制单元(80)配置成，当在所述预定时间内所述车辆外部的气温的下降量等于或大于所述预先确定的阈值时以及当所述内燃发动机(1)从燃料切断恢复时，开始所述NOx低减处理的执行。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，
其中，所述内燃发动机(1)包括允许一部分排气再循环到进气通路中的排气再循环装置(13，14，15)，并且
其中，所述电子控制单元(80)配置成控制所述排气再循环装置(13，14，15)作为所述NOx低减处理，以使得与外部气温下降量等于或大于所述预先确定的阈值的情形有关的排气再循环量比在外部气温下降量小于所述预先确定的阈值的情形中大。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的控制装置，
其中，所述内燃发动机(1)为柴油发动机，并且
其中，所述电子控制单元(80)配置成控制燃料喷射正时作为所述NOx低减处理，以使得与外部气温下降量等于或大于所述预先确定的阈值的情形有关的燃料喷射正时相比于与外部气温下降量小于所述预先确定的阈值的情形有关的燃料喷射正时延迟。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的控制装置，其特征在于还包括：
外部气温传感器(23)，所述外部气温传感器配置成检测所述车辆外部的气温，
其中，所述电子控制单元(80)配置成基于由所述外部气温传感器(23)检测出的值来计算所述外部气温下降量。
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