CN112211697B

CN112211697B - 内燃机的控制装置

Info

Publication number: CN112211697B
Application number: CN202010645488.9A
Authority: CN
Inventors: 铃木一也; 藤原孝彦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2040-07-07
Also published as: JP7188304B2; CN112211697A; JP2021014820A; US20210010434A1; US11067017B2

Abstract

本发明涉及内燃机的控制装置。课题在于使附着于捕集器的灰分在低的温度区域中从捕集器脱离。内燃机具备内燃机主体、设置于内燃机主体的排气通路且捕集排气中的颗粒状物质的捕集器及设置于比捕集器靠排气流动方向上游侧的排气通路的催化剂装置。控制内燃机的控制装置具备在捕集器的温度为预定的第1设定温度以上且低于第2设定温度时使向所述捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度下降的二氧化碳浓度控制部。第1设定温度被设为从在捕集器内处于二氧化碳浓度比处于排气氛围下时低的氛围下时能够使附着于捕集器的灰分从所述捕集器脱离的温度带中选择的温度。第2设定温度被设为为了防止催化剂装置的过升温而设定的温度。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置。

背景技术

在专利文献1中，作为以往的内燃机的控制装置，公开了构成为为了使堆积于颗粒捕集器的灰分从颗粒捕集器脱离而实施使颗粒捕集器的温度上升至预先确定的灰分脱离温度并维持为该灰分脱离温度的灰分脱离控制的内燃机的控制装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-129105号公报

专利文献2：日本特开2015-166705号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，灰分能够脱离的颗粒捕集器的温度根据向颗粒捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度而变化。具体而言，具有向颗粒捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度越高则灰分能够脱离的颗粒捕集器的温度越高的倾向。因而，在未考虑向颗粒捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度的前述的专利文献1中，在排气中的二氧化碳浓度高的情况下，灰分脱离温度可能会变得过高。

本发明着眼于这样的问题点而完成，其目的在于使附着于颗粒捕集器的灰分在低的温度区域中从颗粒捕集器脱离。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的某方案的内燃机具备：内燃机主体；捕集器，设置于内燃机主体的排气通路，捕集排气中的颗粒状物质；及催化剂装置，设置于比捕集器靠排气流动方向上游侧的排气通路。用于控制内燃机的控制装置具备二氧化碳浓度控制部，该二氧化碳浓度控制部在捕集器的温度为预定的第1设定温度以上且低于比所述第1设定温度高的预定的第2设定温度时，使向捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度下降。第1设定温度是从在捕集器内处于二氧化碳浓度比处于排气氛围下时低的氛围下时能够使附着于捕集器的灰分从捕集器脱离的温度带中选择的温度。第2设定温度是为了防止催化剂装置的过升温而设定的温度。

发明效果

根据本发明的该方案，通过使排气中的二氧化碳浓度逐渐下降，能够使捕集器内的二氧化碳浓度逐渐接近大气中的二氧化碳浓度，因此能够使灰分脱离温度下降。因而，能够使附着于捕集器的灰分在低的温度区域中从捕集器脱离。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的内燃机及用于控制内燃机的电子控制单元的概略结构图。

图2A是本发明的第1实施方式的颗粒捕集器的主视图。

图2B是本发明的第1实施方式的颗粒捕集器的侧视剖视图。

图3A是示出颗粒捕集器内的灰分的状态的示意图。

图3B是示出颗粒捕集器内的灰分的状态的示意图。

图4是示出排气中的二氧化碳浓度(二氧化碳分压)与灰分脱离温度的关系的图。

图5是对本发明的第1实施方式的灰分脱离控制进行说明的流程图。

图6是对本发明的第1实施方式的灰分脱离控制的动作进行说明的时间图。

图7是对本发明的第2实施方式的灰分脱离控制进行说明的流程图。

图8是对本发明的第2实施方式的灰分脱离控制的动作进行说明的时间图。

图9是对本发明的第3实施方式的灰分脱离控制进行说明的流程图。

图10是对本发明的第3实施方式的灰分脱离控制的动作进行说明的时间图。

图11是本发明的第4实施方式的内燃机及用于控制内燃机的电子控制单元的概略结构图。

图12是对本发明的第4实施方式的灰分脱离控制进行说明的流程图。

图13是对本发明的第4实施方式的灰分脱离控制的动作进行说明的时间图。

具体实施方式

以下，参照附图来对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注同一附图标记。

(第1实施方式)

图1是本发明的第1实施方式的内燃机100及控制内燃机100的电子控制单元200的概略结构图。

本实施方式的内燃机100是火花点火式的汽油发动机，具备内燃机主体1、进气装置20及排气装置30。此外，内燃机100的种类没有特别的限定，也可以是预混合压缩着火式的汽油发动机，还可以是柴油发动机。

内燃机主体1具备气缸体2和固定于气缸体2的上表面的气缸盖3。

在气缸体2形成有多个气缸4。在气缸4的内部收容有接受燃烧压力而在气缸4的内部往复运动的活塞5。活塞5经由连杆(未图示)而与曲轴(未图示)连结，活塞5的往复运动由曲轴变换为旋转运动。由气缸盖3的内壁面、气缸4的内壁面及活塞顶面区划出的空间成为燃烧室6。

在气缸盖3形成有向气缸盖3的一方的侧面开口并且向燃烧室6开口的进气口7和向气缸盖3的另一方的侧面开口并且向燃烧室6开口的排气口8。

另外，在气缸盖3安装有用于开闭燃烧室6与进气口7的开口的进气门9、用于开闭燃烧室6与排气口8的开口的进气门10、对进气门9进行开闭驱动的进气凸轮轴11及对进气门10进行开闭驱动的排气凸轮轴12。

而且，在气缸盖3安装有用于向燃烧室6内喷射燃料的燃料喷射阀13和用于将从燃料喷射阀13喷射出的燃料与空气的混合气在燃烧室6内点火的火花塞14。此外，燃料喷射阀13也可以以能够向进气口7内喷射燃料的方式安装于气缸盖3。

进气装置20是用于经由进气口7而将空气向气缸4内引导的装置，具备空气滤清器21、进气管22、进气歧管23、空气流量计211、电子控制式的节气门24、节气门致动器25及节气门传感器212。

空气滤清器21除去空气中包含的沙子等异物。

进气管22的一端连结于空气滤清器21，另一端连结于进气歧管23的稳压罐23a。经由空气滤清器21而流入到进气管22内的空气(进气)由进气管22向进气歧管23的稳压罐23a引导。

进气歧管23具备稳压罐23a和从稳压罐23a分支并与形成于气缸盖侧面的各进气口7的开口连结的多个进气支管23b。导入到稳压罐23a的空气经由进气支管23b而向各气缸4内均等地分配。这样，进气管22、进气歧管23及进气口7形成用于将空气向各气缸4内引导的进气通路。

空气流量计211设置于进气管22内。空气流量计211检测在进气管22内流动的空气的流量(以下称作“进气量”)。

节气门24设置于比空气流量计211靠下游侧的进气管22内。节气门24由节气门致动器25驱动，使进气管22的通路截面积连续地或阶段性地变化。通过由节气门致动器25调整节气门24的开度(以下称作“节气门开度”)TH，来调整向各气缸4内吸入的进气量。节气门开度由节气门传感器212检测。

排气装置30是用于将在燃烧室6内产生的燃烧气体(以下称作“排气”)净化并向外气排出的装置，具备排气歧管31、排气管32、催化剂装置33、壁流型的颗粒捕集器34及排气温度传感器213。

排气歧管31具备与形成于气缸盖侧面的各排气口8的开口连结的多个排气支管和使排气支管集合而汇集成1根的集合管。

排气管32的一端连结于排气歧管31的集合管，另一端向外气开口。从各气缸4经由排气口8而排出到排气歧管31的排气在排气管32中流动并向外气排出。

催化剂装置33在载体上担载有排气净化催化剂，设置于排气管32。排气净化催化剂例如是氧化催化剂(二元催化剂)或三元催化剂，不限于此，能够根据内燃机100的种类、用途而使用适当的催化剂。在本实施方式中，使用三元催化剂作为排气净化催化剂。在使用了三元催化剂作为排气净化催化剂的情况下，排气中的有害物质即碳氢化合物HC、一氧化碳CO及氮氧化物NOx由催化剂装置33净化。

颗粒捕集器34设置于比催化剂装置33靠排气流动方向下游侧的排气管32，捕集排气中包含的颗粒(颗粒状物质)。图2A及图2B是对本实施方式的颗粒捕集器34的构造进行说明的图。图2A是颗粒捕集器34的主视图，图2B是颗粒捕集器34的侧视剖视图。

如图2A及图2B所示，颗粒捕集器34具有蜂巢构造，具备互相平行地延伸的多个排气流通路341、342和将排气流通路341、342互相隔开的分隔壁343。

排气流通路341、342由上游端开放且下游端由下游栓345封闭的排气流入通路341和上游端由上游栓344封闭且下游端开放的排气流出通路342构成。此外，在图2A中，标注了影线的部分表示上游栓344。因此，排气流入通路341及排气流出通路342隔着薄壁的分隔壁343而交替配置。换言之，排气流入通路341及排气流出通路342以各排气流入通路341由4个排气流出通路342包围且各排气流出通路342由4个排气流入通路341包围的方式配置。

分隔壁343由多孔质材料(例如堇青石、碳化硅、氮化硅、二氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、莫来石、硅酸锂铝、磷酸锆这样的陶瓷)形成。因此，如图2B的箭头所示，排气首先向排气流入通路341内流入，接着在周围的分隔壁343内通过而向相邻的排气流出通路342内流出。这样，分隔壁343构成排气流入通路341的内周面。

返回图1，排气温度传感器213设置于颗粒捕集器34的入口侧附近的排气管32，检测向颗粒捕集器34流入的排气的温度。在本实施方式中，基于由该排气温度传感器213检测到的排气温度来推定颗粒捕集器34的温度(以下称作“捕集器温度”)TF。然而，捕集器温度TF的推定不限于这样的方法，从例如根据内燃机运转状态而推定等公知的各种手法中适当选择来进行推定即可，在捕集器温度TF的推定时未必需要排气温度传感器213。

电子控制单元200是具备通过双向性总线而相互连接的中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、输入端口及输出端口的微型计算机。

对电子控制单元200除了输入来自前述的空气流量计211、节气门传感器212、排气温度传感器213的输出信号之外，还输入来自负荷传感器221、曲轴角传感器222等各种传感器的输出信号，负荷传感器221产生与相当于内燃机主体1的负荷(内燃机负荷)的加速器踏板220的踩踏量(以下称作“加速器踩踏量”)成比例的输出电压，曲轴角传感器222作为用于算出内燃机转速等的信号而每当内燃机主体1的曲轴(未图示)旋转例如15°时产生输出脉冲。

并且，电子控制单元200基于输入的各种传感器的输出信号等来控制燃料喷射阀13、节气门24等，从而控制内燃机100。以下，对作为由电子控制单元200实施的内燃机100的控制之一的灰分脱离控制进行说明。

在排气中，除了前述的颗粒之外，也包含有以碳酸钙CaCO₃为主成分的被称作灰分(Ash)的不燃性的燃烧生成物，该灰分也与颗粒一起由颗粒捕集器34捕集。

当捕集器温度TF成为预定的PM除去温度(例如600[℃])以上时，捕集于颗粒捕集器34的颗粒在颗粒捕集器34内燃烧，从颗粒捕集器34除去。然而，由于捕集于颗粒捕集器34的灰分是不燃性的燃烧生成物，所以即使捕集器温度TF成为PM除去温度以上也无法使其燃烧。因而，灰分不从颗粒捕集器34除去，而如图3A的A所示，从排气流入通路341的上游端侧到下游端侧以覆盖排气流入通路341的内周面的方式向排气流入通路341的内周面附着并堆积。这样一来，因灰分而导致颗粒捕集器34的压力损失增大，作为其结果，背压增加而内燃机输出可能会下降。

并且，附着并堆积于排气流入通路341上的灰分随着其量变多而粒状的灰分彼此互相结合，成为层的形状。在该过程中，灰分和分隔壁343例如通过锚定而互相卡合，其结果，灰分的层向排气流入通路341的内周面牢固地附着。因而，即使例如排气的流动作用于灰分，也难以使灰分从排气流入通路341的内周面脱离。

另一方面，灰分当捕集器温度TF成为预定的灰分脱离温度以上时，灰分的主成分即碳酸钙CaCO₃被变换为氧化钙CaO。即，碳酸钙CaCO₃被分解成氧化钙CaO和二氧化碳CO₂，作为气体的二氧化碳CO₂从灰分的层放出。其结果，灰分的粒径变小，灰分的层的密度下降，因此灰分彼此的结合及灰分与分隔壁343的卡合减弱。另外，氧化钙CaO的结合能比碳酸钙CaCO₃的结合能高。在离子晶体中，结合能高的材料比结合能低的材料硬。因而，若碳酸钙CaCO₃被变换为氧化钙CaO，则灰分变硬，灰分的层变脆。因此，能够容易地使灰分从排气流入通路341的内周面脱离。

这样，通过将灰分变换为氧化钙CaO而使其从排气流入通路341的内周面脱离，如图3B的A所示，能够通过在排气流入通路341内流动的排气而使灰分移动至排气流入通路341的下游端。另外，被变换为氧化钙CaO而从排气流入通路341的内周面脱离后的灰分由于粒径变小，所以在使脱离后的灰分的一部分朝向排气流入通路341的下游端移动的过程中，能够在分隔壁343内通过而向相邻的排气流出通路342内排出。

因此，通过使捕集器温度TF成为灰分脱离温度以上，能够使颗粒捕集器34的压力损失下降。然而，灰分脱离温度根据向颗粒捕集器34流入的排气中的二氧化碳浓度而变化。具体而言，灰分脱离温度具有向颗粒捕集器34流入的排气中的二氧化碳浓度越高则该灰分脱离温度越高的倾向。

如前所述，灰分的主成分是碳酸钙CaCO₃，但实际上是也包含很多其他成分(例如磷酸钙Ca₃(PO₄)₂等)的复合化合物。因而，即使排气中的二氧化碳浓度相同，图4的实线所示的灰分脱离温度也比图4所虚线的使纯粹的碳酸钙CaCO₃变换为氧化钙CaO所需的温度高。

并且，如图4的实线所示，可知，二氧化碳浓度越高(二氧化碳分压越高)，则灰分脱离温度越高。并且，汽油发动机具有排气中的二氧化碳浓度比柴油发动机高的倾向，在内燃机100是汽油发动机的情况下，如图4所示，颗粒捕集器34处于大气氛围下时的灰分脱离温度成为约700[℃]，另一方面，颗粒捕集器34处于排气氛围下时的灰分脱离温度成为超过900[℃]的高温。

此外，在图4所示的例中，颗粒捕集器34处于大气氛围下时是在燃烧室6内不使燃料燃烧而空气正向颗粒捕集器34流入时。另外，颗粒捕集器34处于排气氛围下时是在燃烧室6内正使空气过剩率λ为1的混合气燃烧时从燃烧室6排出的排气正向颗粒捕集器34流入时。

这样，在内燃机100是汽油发动机的情况下，颗粒捕集器34处于排气氛围下时的灰分脱离温度成为超过900[℃]的高温。因而，若为了使灰分从排气流入通路341的内周面脱离而实施例如在膨胀行程或排气行程中从燃料喷射阀13喷射追加的燃料而使捕集器温度升温至超过900[℃]的温度的控制，则在颗粒捕集器34的排气流动方向上游侧配置的催化剂装置33的温度也会上升，因此催化剂装置33的温度可能会变得过高而使催化剂装置33劣化。

另一方面，汽油发动机具有排气温度比柴油发动机高的倾向。因此，在如本实施方式这样内燃机100是汽油发动机的情况下，即使不实施用于使捕集器温度上升的特殊的控制，即，即使在通常的运转时，也能够使捕集器温度TF成为700[℃]以上。

于是，在本实施方式中，若将颗粒捕集器34处于大气氛围下时的灰分脱离温度设为第1设定温度TF1，则在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上的情况下实施燃料切断控制时，以使燃料切断控制中的节气门开度TH成为比在其以外的场景中实施的通常的燃料切断控制中的通常设定开度TH1大的预定的灰分脱离开度TH2的方式控制节气门24(更详细而言是节气门致动器25)。

燃料切断控制是在搭载有内燃机100的车辆的减速时等在内燃机100的运转中预定的燃料切断执行条件成立时停止向内燃机主体1的燃烧室6的燃料供给的控制。若实施燃料切断控制，则向内燃机主体1的燃烧室6的燃料供给停止，空气向颗粒捕集器34流入。因而，在燃料切断控制中，颗粒捕集器34内成为大气氛围下。因此，若捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上，则灰分的主成分即碳酸钙CaCO₃被变换为氧化钙CaO，能够使灰分从排气流入通路341的内周面脱离。

并且，通过如本实施方式这样在捕集器温度为第1设定温度TF1以上的情况下将燃料切断控制中的节气门开度TH控制成比通常时大的灰分脱离开度TH2，能够使比通常的燃料切断控制中多量的空气向颗粒捕集器34流入，使在颗粒捕集器34内流动的空气的流量增大。由此，能够促进灰分从排气流入通路341的内周面的脱离。

即，在灰分的主成分即碳酸钙CaCO₃被变换为氧化钙CaO时，会放出二氧化碳CO₂，因此，若在颗粒捕集器34内流动的空气的流量少，则颗粒捕集器34内的二氧化碳浓度容易上升。其结果，灰分脱离温度变高而灰分的脱离(向氧化钙CaO的变换)可能会停滞。因此，通过使在颗粒捕集器34内流动的空气的流量增大，能够抑制由在灰分的主成分即碳酸钙CaCO₃被变换为氧化钙CaO时放出的二氧化碳CO₂引起的颗粒捕集器34内的二氧化碳浓度的上升，抑制灰分的脱离停滞。因而，能够促进灰分从排气流入通路341的内周面的脱离。

另外，通过使在颗粒捕集器34内流动的空气的流量增大而提高空气的流速(风压)，灰分容易从变脆的灰分的层剥离，因此能够促进灰分从排气流入通路341的内周面的脱离。另外，容易使剥离后的灰分移动至排气流入通路341的下游端，并且脱离后的灰分的一部分在朝向排气流入通路341的下游端移动的过程中容易经由分隔壁343而向相邻的排气流出通路342内排出。

图5是对本实施方式的灰分脱离控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转中以预定的运算周期反复执行本例程。

在步骤S1中，电子控制单元200判定燃料切断执行条件是否成立。作为燃料切断执行条件，例如可举出加速器踩踏量为零、内燃机转速Ne为预定转速以上、车速为预定速度以上等。若燃料切断执行条件成立，则电子控制单元200进入步骤S2的处理。另一方面，若燃料切断执行条件不成立，则电子控制单元200进入步骤S8的处理。

在步骤S2中，电子控制单元200读入与本例程相独立地在内燃机运转中随时算出的附着于颗粒捕集器34的灰分的量的推定值(以下称作“灰分附着量推定值”)QA。

灰分附着量推定值QA例如能够使用下述的(1)式来算出。在(1)式中，dQAi是每单位时间的灰分附着量的增加量，dQAr是每单位时间的灰分附着量的减少量。

QA＝QA+dQAi-dQAr…(1)

灰分附着量的增加量dQAi例如能够参照预先通过实验等制作出的映射等，基于内燃机运转状态(内燃机负荷L及内燃机转速Ne)来算出。灰分附着量的减少量dQAr例如能够参照预先通过实验等制作出的映射等，基于捕集器温度TF及进气量来算出。

在步骤S3中，电子控制单元200判定灰分附着量推定值QA是否为预先设定的预定的设定附着量QA1以上。若灰分附着量推定值QA为设定附着量QA1以上，则电子控制单元200进入步骤S4的处理。另一方面，若灰分附着量推定值QA小于设定附着量QA1，则电子控制单元200进入步骤S7的处理。

在步骤S4中，电子控制单元200判定捕集器温度TF是否为前述的第1设定温度TF1以上。此外，在本实施方式中，如前所述，将第1设定温度TF1设定为与颗粒捕集器34处于大气氛围下时的灰分脱离温度相当的700[℃]。然而，第1设定温度TF1只要从在颗粒捕集器34内处于二氧化碳浓度比处于排气氛围下时低的氛围下时能够将附着于颗粒捕集器34的灰分的主成分即碳酸钙CaCO₃分解成氧化钙CaO和二氧化碳CO₂的温度带中适当选择即可。即，只要从在颗粒捕集器34内处于二氧化碳浓度比处于排气氛围下时低的氛围下时能够使附着于颗粒捕集器34的灰分脱离的温度带中适当选择即可。若捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上，则电子控制单元200进入步骤S5的处理。另一方面，若捕集器温度TF低于第1设定温度TF1，则电子控制单元200进入步骤S7的处理。

在步骤S5中，电子控制单元200判定捕集器温度TF是否低于以防止催化剂装置33的过升温为目的而设定的预定的第2设定温度TF2。在本实施方式中，将第2设定温度TF2设定为900[℃]。若捕集器温度TF低于第2设定温度TF2，则电子控制单元200进入步骤S6的处理。另一方面，若捕集器温度TF为第2设定温度TF2以上，则电子控制单元200进入步骤S7的处理。

这是因为，若在捕集器温度TF为第2设定温度TF2以上时进入步骤S6，则催化剂装置33的温度会变得过高，催化剂装置33可能会劣化。即，在后述的步骤S6中，使节气门开度TH比通常的燃料切断控制中大，因此比通常的燃料切断控制中多量的空气(氧)向催化剂装置33流入。因而，在催化剂装置33中容易发生氧化反应，催化剂装置33的温度容易上升。并且，在捕集器温度TF为高温时，可认为催化剂装置33也为高温。因而，若在捕集器温度TF为第2设定温度TF2以上时使节气门开度TH比通常的燃料切断控制中大，则催化剂装置33的温度会变得过高，催化剂装置33可能会劣化。

在步骤S6中，电子控制单元200以使节气门开度TH成为前述的灰分脱离开度TH2的方式控制节气门24，实施燃料切断控制。

在步骤S7中，电子控制单元200以使节气门开度TH成为前述的通常设定开度TH1的方式控制节气门24，实施燃料切断控制。通常设定开度TH1被设为在燃料切断控制中能够得到基于发动机制动的适度的减速感的任意的节气门开度(例如10[％])。此外，也可以将通常设定开度TH1根据燃料切断控制中的内燃机转速等而适当变更。

在步骤S8中，电子控制单元200停止燃料切断控制。

此外，在本实施方式中，如图5的流程图的步骤S2及步骤S3所示，算出灰分附着量推定值QA并且判定灰分附着量推定值QA是否为设定附着量QA1以上，但这样的处理未必需要，在燃料切断执行条件成立时，也可以与灰分附着量推定值QA无关地(即，不执行步骤S2及步骤S3的处理)进入步骤S4以后的处理。

图6是对本实施方式的灰分脱离控制的动作进行说明的时间图。

当在时刻t1下例如加速器踩踏量成为零而燃料切断执行条件成立时，实施燃料切断控制。此时，在图6所示的时间图中，在时刻t1的时间点下灰分附着量推定值QA为设定附着量QA1以上，另外，捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2，因此，在使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH2的状态下实施燃料切断控制。通过实施燃料切断控制，颗粒捕集器34内从排气氛围下成为大气氛围下，灰分从颗粒捕集器34脱离。

当在时刻t2下伴随于燃料切断控制的实施而捕集器温度TF下降并变得小于第1设定温度TF1时，节气门开度TH被设为通常设定开度TH1。在时刻t2以后，灰分从颗粒捕集器34的脱离停滞。

然后，当在时刻t3下例如车速(或内燃机转速)成为预定值以下时，燃料切断执行条件变得不成立，以将内燃机转速维持为怠速转速的方式在燃烧室6内开始燃料的燃烧。由此，颗粒捕集器34内从大气氛围下再次成为排气氛围下。

以上说明的本实施方式的内燃机100具备内燃机主体1、设置于内燃机主体1的排气通路且捕集排气中的颗粒状物质的颗粒捕集器34(捕集器)及设置于比颗粒捕集器34靠排气流动方向上游侧的排气通路的催化剂装置33。并且，控制该内燃机100的电子控制单元200(控制装置)具备在捕集器温度TF为预定的第1设定温度TF1以上且低于比第1设定温度TF1高的预定的第2设定温度TF2时使向颗粒捕集器34流入的排气中的二氧化碳浓度下降的二氧化碳浓度控制部。第1设定温度TF1是从在颗粒捕集器34内处于二氧化碳浓度比处于排气氛围下时低的氛围下时能够使附着于颗粒捕集器34的灰分从颗粒捕集器34脱离的温度带中选择的温度。第2设定温度TF2是为了防止催化剂装置33的过升温而设定的温度。

这样，通过在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上时使排气中的二氧化碳浓度逐渐下降，能够使颗粒捕集器34内的二氧化碳浓度逐渐接近大气中的二氧化碳浓度，因此能够使灰分脱离温度朝向第1设定温度TF1下降。因而，即使是例如如汽油发动机那样排气中的二氧化碳浓度高的内燃机100，也能够在比催化剂装置33会劣化的温度区域(超过900[℃]的温度区域)低的温度区域中使灰分从颗粒捕集器34脱离。另外，在捕集器温度TF为第2设定温度TF2以上时，不使排气中的二氧化碳浓度下降，因此能够抑制例如因使排气中的二氧化碳浓度下降而在催化剂装置33中容易发生氧化反应从而催化剂装置33的温度变得过高。因此，能够抑制催化剂装置33劣化。

尤其是，在本实施方式中，二氧化碳浓度控制部构成为，通过以使颗粒捕集器34内的二氧化碳浓度变得与大气中的二氧化碳浓度相当的方式实施停止向内燃机主体1的燃烧室6的燃料供给的燃料切断控制，来使向颗粒捕集器34流入的排气中的二氧化碳浓度下降。并且，第1设定温度TF1被设为在颗粒捕集器34内处于大气氛围下时附着于颗粒捕集器34的灰分从颗粒捕集器34脱离的温度。

由此，能够使颗粒捕集器34内的二氧化碳浓度下降至与大气中的二氧化碳浓度相等。即，在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上时，能够使颗粒捕集器34内成为大气氛围下，因此能够可靠地使灰分从颗粒捕集器34脱离。

另外，在本实施方式中，二氧化碳浓度控制部构成为，在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2时，通过将向颗粒捕集器34流入的空气增量，来使向颗粒捕集器34流入的排气中的二氧化碳浓度下降。具体而言，在本实施方式中，二氧化碳浓度控制部构成为，在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2时实施燃料切断控制的情况下，与在捕集器温度TF低于第1设定温度TF1时实施的通常燃料切断控制时相比，增大用于调节向内燃机主体1吸入的进气量的节气门24的开度。

由此，能够使在颗粒捕集器34内流动的空气的流量增大，因此能够抑制颗粒捕集器34内的二氧化碳浓度的上升而促进灰分从颗粒捕集器34的脱离。另外，脱离后的灰分向下游端的移动和经由分隔壁343而向排气流出通路342内的排出变得容易。

(第2实施方式)

接着，对本发明的第2实施方式进行说明。本实施方式在以下方面与第1实施方式不同：在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2的情况下实施燃料切断控制时，当从燃料切断控制开始起的进气量Ga的累计值(以下记为“进气量累计值”)IGa成为预定累计值IGa1以上后，以使节气门开度TH从通常设定开度TH1成为灰分脱离开度TH2的方式控制节气门24。以下，以该不同点为中心进行说明。

在前述的第1实施方式中，在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2的情况下实施燃料切断控制时，在燃烧切断控制开始的同时，以使节气门开度TH成为灰分脱离开度TH2方式控制节气门24。然而，这样一来，在燃料切断控制开始的同时，低温的空气大量向颗粒捕集器34流入，因此捕集器温度TF会下降，可能会变得低于第1设定温度TF1。

于是，在本实施方式中，直到从燃料切断控制开始起的进气量累计值IGa成为预定累计值IGa1以上为止，将节气门开度TH控制成通常设定开度TH1。通过这样，能够抑制捕集器温度TF的下降，可靠地在颗粒捕集器34内使灰分脱离(向氧化钙CaO变换)。

并且，当从燃料切断控制开始起的进气量累计值IGa成为预定累计值IGa1以上后，将节气门开度TH控制成灰分脱离开度TH2而使在颗粒捕集器34内流动的空气的流量增大，由此促进灰分的脱离。即，抑制颗粒捕集器34内的二氧化碳浓度的上升，并且脱离后的灰分向下游端的移动和经由分隔壁343而向排气流出通路342内的排出变得容易。

图7是对本实施方式的灰分脱离控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转中以预定的运算周期反复执行本例程。此外，在图7中，步骤S1～步骤S5、步骤S7及步骤S8的处理的内容与第1实施方式是同样的，因此这里省略说明。

在步骤S21中，电子控制单元200以使节气门开度TH成为通常设定开度TH1的方式控制节气门24，开始燃料切断控制。

在步骤S22中，电子控制单元200判定从开始燃料切断控制起的进气量Ga的累计值即进气量累计值IGa是否为预定累计值IGa1以上。若进气量累计值IGa为预定累计值IGa1以上，则电子控制单元200进入步骤S23的处理。另一方面，若进气量累计值IGa小于预定累计值IGa1，则电子控制单元200结束本次的处理，在将节气门开度TH维持为通常设定开度TH1的状态下继续燃料切断控制。

在步骤S23中，电子控制单元200以使节气门开度TH成为灰分脱离开度TH2的方式控制节气门24，继续燃料切断控制。

此外，在本实施方式中，在从开始燃料切断控制起的进气量累计值IGa成为了预定累计值IGa1以上时，将节气门开度TH从通常设定开度TH1变更为灰分脱离开度TH2，但不限于此，例如，也可以在从开始燃料切断控制起的经过时间成为了预定时间以上时将节气门开度TH从通常设定开度TH1变更为灰分脱离开度TH2。

图8是对本实施方式的灰分脱离控制的动作进行说明的时间图。

当在时刻t1下例如加速器踩踏量成为零而燃料切断执行条件成立时，在本实施方式中，首先在使节气门开度TH成为了通常设定开度TH1的状态下实施燃料切断控制，计算从开始燃料切断控制起的进气量累计值IGa。然后，当在时刻t11下进气量累计值IGa成为预定累计值IGa1以上时，在使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH2的状态下实施燃料切断控制。时刻t2、时刻t3以后的动作与第1实施方式是同样的。

在以上说明的本实施方式中，控制内燃机100的电子控制单元200(控制装置)也构成为具备在颗粒捕集器34的温度TF为预定的第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2时使向颗粒捕集器34流入的排气中的二氧化碳浓度下降的二氧化碳浓度控制部。

并且，在本实施方式中，二氧化碳浓度控制部构成为，在颗粒捕集器34的温度为第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2时实施燃料切断控制的情况下，当从开始燃料切断控制起的进气量累计值IGa或经过时间成为预定值以上后，使节气门24的开度比通常燃料切断控制时大。

由此，能够抑制由在燃料切断控制开始的同时低温的空气大量向颗粒捕集器34内流入引起的捕集器温度TF的下降，首先可靠地在颗粒捕集器34内使灰分脱离(向氧化钙CaO变换)。并且，通过当从燃料切断控制开始起的进气量累计值IGa成为预定累计值IGa1以上后将节气门开度TH控制成灰分脱离开度TH2而使在颗粒捕集器34内流动的空气的流量增大，能够促进灰分的脱离。

(第3实施方式)

接着，对本发明的第3实施方式进行说明。本实施方式在以下方面与第1实施方式不同：在燃料切断控制中使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH2时，在搭载有内燃机100的车辆中，增大设置于从内燃机100到车辆驱动轮为止的动力传递路径的变速器(未图示)的变速比。以下，以该不同点为中心进行说明。此外，变速器的变速比是将该变速器的输入转速除以该变速器的输出转速而得到的值。

若如前述的第1实施方式那样在燃料切断控制中使节气门开度TH成为比通常设定开度TH1大的灰分脱离开度TH2，则基于发动机制动的减速度会与增大了节气门开度TH相应地变小。

于是，在本实施方式中，以即使在燃料切断控制中使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH2的情况下也能够得到与使节气门开度TH成为了通常设定开度TH1时同等的减速感的方式，与增大了节气门开度TH相应地提高变速器的变速比。

图9是对本实施方式的灰分脱离控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转中以预定的运算周期反复执行本例程。此外，在本实施方式中，电子控制单元200构成为除了控制内燃机100之外也一并控制变速器。另外，在图9中，步骤S1～步骤S8的处理的内容与第1实施方式是同样的，因此这里省略说明。

在步骤S31中，电子控制单元200以能够得到与使节气门开度TH成为了通常设定开度TH1时同等的减速感的方式，与增大了节气门开度TH相应地提高变速器的变速比。变速器可以是有级变速器也可以是无级变速器，在变速器是有级变速器的情况下，通过降低变速档来提高变速器的变速比即可。

图10是对本实施方式的灰分脱离控制的动作进行说明的时间图。

当在时刻t1下例如加速器踩踏量成为零而燃料切断执行条件成立时，与第1实施方式同样，在使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH2的状态下实施燃料切断控制。此时，在本实施方式中，与使节气门开度TH比通常设定开度TH1大相应地，使变速比比通常时的变速比大。在图10的时间图中，示出了变速器是有级变速器的情况的例，根据车速的下降而逐渐进行变速档的降档，但在本实施方式中，变速档被设为比通常时低的变速档。然后，当在时刻t2下节气门开度TH被设为通常设定开度TH1时，恢复为通常时的变速比即通常时的变速档。

根据以上说明的本实施方式，电子控制单元200具备变速比控制部，该变速比控制部在与使节气门开度TH成为通常设定开度TH1而实施的通常燃料切断控制时相比增大节气门24的开度时，使设置于从内燃机100到车辆驱动轮为止的动力传递路径的变速器的变速比比通常燃料切断控制时大。

由此，即使在燃料切断控制中使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH2的情况下，也能够得到与使节气门开度TH成为了通常设定开度TH1时同等的减速感。

(第4实施方式)

接着，对本发明的第4实施方式进行说明。本实施方式在以下方面与第1实施方式不同：在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2的情况下实施燃料切断控制时，取代增大节气门开度TH而从比颗粒捕集器34靠排气流动方向上游侧的排气通路供给二次空气。以下，以该不同点为中心进行说明。

图11是示出本实施方式的内燃机100及控制内燃机100的电子控制单元200的概略结构图。

如图11所示，本实施方式的内燃机100具备作为用于向颗粒捕集器34导入空气的空气供给装置的二次空气供给装置40。

二次空气供给装置40是用于向比颗粒捕集器34靠排气流动方向上游侧的排气管32供给二次空气并将该二次空气向颗粒捕集器34导入的装置，具备二次空气供给管41、二次空气供给泵42、二次空气供给阀43及用于对二次空气供给阀43进行开闭驱动的致动器44。

二次空气供给管41连接于比颗粒捕集器34靠排气流动方向上游侧的排气管32。

二次空气供给泵42设置于二次空气供给管41。二次空气供给泵42由电子控制单元200控制，经由二次空气供给管41而向比颗粒捕集器34靠排气流动方向上游侧的排气管32压送二次空气。

二次空气供给阀43是常闭阀，设置于比二次空气供给泵42靠二次空气流动方向下游侧的二次空气供给管41。二次空气供给阀43在应该将二次空气向颗粒捕集器34导入时被打开。

致动器54由电子控制单元200控制，在应该将二次空气向颗粒捕集器34导入时将二次空气供给阀43向打开侧驱动。

图12是对本实施方式的灰分脱离控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转中以预定的运算周期反复执行本例程。此外，在图12中，步骤S1～步骤S8的处理的内容与第1实施方式是同样的，因此这里省略说明。

在步骤S41中，电子控制单元200以使节气门开度TH成为通常设定开度TH1的方式控制节气门24而实施燃料切断控制，并且，驱动二次空气供给泵52并且打开二次空气供给阀43而向排气管32供给二次空气，将该二次空气向颗粒捕集器34内导入。

图13是对本实施方式的灰分脱离控制的动作进行说明的时间图。

当在时刻t1下例如加速器踩踏量成为零而燃料切断执行条件成立时，在本实施方式中，在使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH1的状态下实施燃料切断控制，直到捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上的时刻t2，开始二次空气的供给。并且，在时刻t2以后，停止二次空气的供给，直到时刻t3为止，在使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH1的状态下实施燃料切断控制。

根据以上说明的本实施方式，内燃机100还具备用于向比颗粒捕集器34靠排气流动方向上游侧的排气通路供给二次空气的二次空气供给装置40，电子控制单元200的二氧化碳浓度控制部构成为，在捕集器温度TF为第1设定温度TF1以上且低于第2设定温度TF2时，通过利用二次空气供给装置40向排气通路供给二次空气，来使向颗粒捕集器34流入的排气中的二氧化碳浓度下降。通过这样，也能够得到与使节气门开度TH成为了灰分脱离开度TH2的第1实施方式同等的效果。

以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

标号说明

1 内燃机主体

32 排气管(排气通路)

33 催化剂装置

34 颗粒捕集器(捕集器)

40 二次空气供给装置

100 内燃机

200 电子控制单元(控制装置)

Claims

1.一种内燃机的控制装置，用于控制内燃机，该内燃机具备：

内燃机主体；

捕集器，设置于所述内燃机主体的排气通路，捕集排气中的颗粒状物质；及

催化剂装置，设置于比所述捕集器靠排气流动方向上游侧的所述排气通路，

其中，所述控制装置具备二氧化碳浓度控制部，该二氧化碳浓度控制部在所述捕集器的温度为预定的第1设定温度以上且低于比所述第1设定温度高的预定的第2设定温度时，使向所述捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度下降，

所述第1设定温度是从在所述捕集器内处于二氧化碳浓度比处于排气氛围下时低的氛围下时能够使附着于所述捕集器的灰分从所述捕集器脱离的温度带中选择的温度，

所述第2设定温度是为了防止所述催化剂装置的过升温而设定的温度。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，

所述二氧化碳浓度控制部在所述捕集器的温度为所述第1设定温度以上且低于所述第2设定温度时，以使所述捕集器内的二氧化碳浓度变得与大气中的二氧化碳浓度相当的方式使向所述捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度下降，

所述第1设定温度被设为在所述捕集器内处于大气氛围下时附着于所述捕集器的灰分从所述捕集器脱离的温度。

3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，

所述二氧化碳浓度控制部在所述捕集器的温度为所述第1设定温度以上且低于所述第2设定温度时，通过将向所述捕集器流入的空气增量来使向所述捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度下降。

4.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，

5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机的控制装置，

所述二氧化碳浓度控制部在所述捕集器的温度为所述第1设定温度以上且低于所述第2设定温度时，通过实施停止向所述内燃机主体的燃烧室的燃料供给的燃料切断控制来使向所述捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度下降。

6.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，

所述二氧化碳浓度控制部在所述捕集器的温度为所述第1设定温度以上且低于所述第2设定温度时实施所述燃料切断控制的情况下，与在所述捕集器的温度低于所述第1设定温度时实施的通常燃料切断控制时相比，增大用于调节向所述内燃机主体吸入的进气量的节气门的开度。

7.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，

所述二氧化碳浓度控制部在所述捕集器的温度为所述第1设定温度以上且低于所述第2设定温度时实施所述燃料切断控制的情况下，当从开始所述燃料切断控制起的所述进气量的累计值或经过时间成为了预定值以上后，使所述节气门的开度比所述通常燃料切断控制时大。

8.根据权利要求6或7所述的内燃机的控制装置，

具备变速比控制部，在使所述节气门的开度比所述通常燃料切断控制时大时，所述变速比控制部使设置于从所述内燃机到车辆驱动轮为止的动力传递路径的变速器的变速比比所述通常燃料切断控制时大。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机的控制装置，

所述内燃机还具备用于向比所述捕集器靠排气流动方向上游侧的所述排气通路供给二次空气的二次空气供给装置，

所述二氧化碳浓度控制部在所述捕集器的温度为所述第1设定温度以上且低于所述第2设定温度时，通过利用所述二次空气供给装置向所述排气通路供给二次空气来使向所述捕集器流入的排气中的二氧化碳浓度下降。