CN1957171A - 应用于内燃机废气控制设备的燃油供给控制方法及应用该方法的废气控制设备 - Google Patents

应用于内燃机废气控制设备的燃油供给控制方法及应用该方法的废气控制设备 Download PDF

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Abstract

在本发明的内燃机(1)废气控制设备中，包括净化内燃机(1)所排放的废气的废气控制催化剂(8)，以及向废气控制装置(8)的上游部分进行供给燃油的供油阀(10)。操作该供油阀(10)使得由供油阀(10)进行供给燃油的供油周期和不进行供给燃油的供油停止周期组合形成的循环被反复执行，以将废气控制催化剂(8)的温度控制为目标温度。控制供油周期和供油停止周期的设置，使得废气控制催化剂(8)在每个循环的起始点(P1)和终止点(P3)的温度等于目标温度。

Description

应用于内燃机废气控制设备的 燃油供给控制方法及应用该方法的废气控制设备
技术领域
本发明涉及一种应用于内燃机废气控制设备的燃油供给控制方法，该方法向废气控制装置的上游部分进行供给燃油，以将诸如NOx存储还原催化剂的废气控制装置的温度控制为目标温度。本发明同时还涉及一种应用该方法的废气控制设备。
背景技术
在用作稀燃内燃机(如柴油机)的废气控制装置的NOx存储还原催化剂中，其催化功能由于废气中所含氧化硫的累积而减弱。因此，当使用NOx存储还原催化剂时，为了分解并除去催化剂中累积的氧化硫，需要定期执行恢复过程，即所谓的S恢复，从而恢复其催化功能。在S恢复中，催化剂的温度(以下称之为催化剂温度)将会升高至比处于正常工作状态的温度范围的上限更高的目标温度(如等于或高于600℃的温度)，同时催化剂附近部分的空燃比维持在理论空燃比或浓空燃比。通过在废气中添加作为还原剂的燃油而使催化剂温度升高。然而，若持续供给将催化剂温度控制为目标温度所需的一定量的燃油，则可能连续发生还原反应，从而导致催化剂温度过度升高。为解决上述问题，如日本专利申请公开No.JP(A)2003-166415公开了一种废气控制设备，该设备通过交替重复供油模式和供油停止模式以代替连续供给S恢复所需的燃油，从而在继续进行S恢复的同时抑制催化剂的过热。同时，日本专利申请公开No.JP(A)11-148399和日本专利申请公开No.JP(A)2001-82137公开了与本发明相关的技术。
在上述每个文件所公开的废气控制设备中，设置燃油供给控制的一个基本循环使得在供给了每个循环期间所需的燃油总量之后，在根据此供油量设定的时期内停止供给燃油。对于这种设置，催化剂温度会产生波动，以致在每个循环的起始点和终止点为最低以及在该循环的中间点为最高。在这种情况下，如果控制温度使得每个循环内的平均温度基本与目标催化剂温度相等，就可以抑制催化剂的过热和催化剂温度的升温不足。然而，当循环的长度增长时，每个循环内的催化剂温度的波动范围也会增大。因此，在循环的起始点和终止点的催化剂温度也会根据循环的长度而波动。因此，当交替执行长度彼此不同的循环时，较迟执行的循环的起始点的催化剂温度可能会由于较前执行的循环的终止点的催化剂温度的影响而产生波动。因此，较迟执行的循环的催化剂温度可能偏离目标温度，从而可能造成催化剂的过热或是催化剂温度的升温不足。
发明内容
本发明的目标之一是为内燃机的废气控制设备提供一种燃油供给控制方法，以及提供一种应用该方法的废气控制设备，其中该燃油供给控制方法用于抑制诸如NOx存储还原催化剂的废气控制装置的温度偏离目标温度，从而防止废气控制设备装置的过热和废气控制装置温度的升温不足。
根据本发明的燃油供给控制方法应用于内燃机的废气控制设备，该废气控制设备包括净化从内燃机排放的废气的废气控制装置和向废气控制装置的上游部分进行供油的供油装置。在该燃油供给控制方法中，操作该供油装置将废气控制装置的温度控制为目标温度。更具体地说，当操作供油装置使得反复执行从供油装置供给燃油的供油周期和不进行供给燃油的供油停止周期组合形成的循环时，控制每个循环的供油周期和供油停止周期的设置，从而使得废气控制装置在每个循环的起始点和终止点的温度都等于目标温度。
对于这种设置，不管循环的长度如何，废气控制装置在每个循环的起始点和终止点的温度都等于目标温度。因此，即使组合执行长度彼此不同的周期时，废气控制装置的温度也只在波动范围的中心值与目标温度基本相等的波动范围内的波动。因此可防止废气控制装置温度偏离目标温度。同时还可抑制废气控制装置的过热和废气控制装置的升温不足。
在上述控制方法中，操作供油装置从而将供油周期和供油停止周期中的一个周期分为两个周期，并将供油周期和供油停止周期中的另一个周期设置在划分所得的两个周期之间。
对于这种设置，废气控制装置温度在波动范围的中心值与目标温度基本相等的波动范围内的波动。因此可使废气控制装置在每个循环的起始点和终止点的温度与目标温度相等。同时还可使废气控制装置温度波动的波动范围的中心值与目标温度相等。
根据本发明的废气控制设备，其包括：位于内燃机排气道中的废气控制装置；向废气控制装置的上游部分进行供给燃油的燃油供给控制装置；以及燃油供给控制装置，该燃油供给控制装置操作供油装置以便反复执行从供油装置供给燃油的供油周期和不进行供给燃油的供油停止周期组合的循环，以将废气控制装置的温度控制为目标温度。该废气控制设备的特征在于，该燃油供给控制装置包括：基于温度的所需供油量计算装置，其用于计算将废气控制装置的温度控制为目标温度所需的供油量；估计供油量计算装置，其用于计算在预定周期内维持废气控制装置的空燃比为目标空燃比所需的供油量；供油停止周期计算装置，其用于根据基于温度的所需供油量计算装置所计算的供油量和估计供油量计算装置所计算的供油量来计算循环的长度，以及通过将所计算的循环长度减去作为供油周期长度的预定周期的长度，来计算该循环内供油停止周期的长度；以及供油正时控制装置，其用于控制供油装置是否在每个周期内执行供给燃油，使得将所计算的供油停止周期的半个周期设置为在供油周期之前的供前供油停止周期。
对于这种设置，根据将废气控制装置的温度控制为目标温度所需的供油量和将废气控制装置的空燃比维持为预定的目标空燃比所需的供油量来计算每个循环的长度。因此，可设置每个循环内的供油停止周期的长度，从而通过在供给将废气控制装置的空燃比维持为目标空燃比所需的供油量的同时，抵消供油周期内的供给燃油所带来的催化剂温度的升高，使得循环内的催化剂温度的中心值与目标温度相等。通过将供油停止周期的半个周期设置为在供油周期前的供前供油停止周期，可使得循环的起始点和终止点的温度与目标温度相等。
在该废气控制设备中，燃油供给控制装置可能还包括供油停止周期修正装置，其根据在供前供油停止周期内由估计供油量计算装置或供油停止周期计算装置获得的计算结果的改变量，来修正供前供油停止周期的长度。
每个循环内的供油量基于例如供油周期内发动机负载的改变而产生波动。因此，即使基于供前供油停止周期内所估计的供油量设置供前供油停止周期的长度，若实际供油量偏离所估计供油量，则供前供油停止周期的长度可能会产生误差。即使在供前供油停止周期内，也可观察到供油周期内负载变化的迹象。在这种情况下，供油周期内的供油量的变化可根据供前供油停止周期内的估计供油量的改变趋势或基于估计供油量所计算的供油停止周期的长度来进行估计。使用上述设置，修正供前供油停止周期的长度。因此，可调整供前供油停止周期的长度以提前处理供油周期内供油量的变化。
在此废气控制设备中，燃油供给控制装置可能还包括供油周期修正装置，其用于从预定周期改变供油周期，使得供油周期内的实际供油量与在供前供油停止周期内由估计供油量计算装置计算的供油量相等。
使用上述设置，即使在供油周期内出现改变供油量的诸如发动机负载发生变化的因素，供油周期的长度也会根据供前供油停止周期的长度而发生改变。因此，控制供油周期内的供油量使其与供前供油停止周期内所估计的供油量相等。例如，当供油周期内的供油量达到估计供油量时，供油周期结束。因此，可防止实际供油量超过与供前供油停止周期长度相应的供油量。同时，当即使供油周期持续一个预定的时间供油周期内的供油量仍未达到估计供油量时，供油周期将被延长并进行催化剂的恢复过程。
在上述的废气控制设备中，燃油供给控制装置可能还包括温度维持燃油供给控制装置，该装置用于判断内燃机的运行状态是否适合由供油执行的废气控制装置的恢复过程；和当确定在供前供油停止周期内运行状态不适合恢复过程时，禁止供油装置的供油，以维持废气控制装置的温度；以及在供前供油停止周期结束后，允许供给燃油以维持废气控制装置的温度。
使用上述设置，即使内燃机的运行状态偏离适合供前供油停止周期内的催化剂恢复过程的运行状态，也不会执行用于维持催化剂温度的燃油供给，直到供前供油停止周期结束。因此，可防止供前供油停止周期内催化剂温度的升高，从而防止该周期内催化剂的升温，直到供油周期。因而可更早地进行恢复过程。同时，若未达到适合于恢复过程的运行状态时结束供前供油停止周期，则允许进行维持温度的供油。因此，可防止催化剂温度过度降低的情况发生。
该废气控制装置优选为NOx存储还原催化剂。
根据本发明另一方面的燃油供给控制设备包括：位于内燃机排气道中的废气控制装置；向废气控制装置的上游部分供给燃油的供油装置；以及燃油供给控制装置，该燃油供给控制装置用于操作供油装置以便反复执行从供油装置供油的供油周期和不进行供油的供油停止周期组合形成的循环，以将废气控制装置的温度控制为目标温度。在燃油供给控制设备中，燃油供给控制装置包括：基于温度的所需供油量计算装置，其用于计算将废气控制装置的温度控制为目标温度所需的供油量；估计供油量计算装置，其用于计算在预定周期内，维持废气控制装置的空燃比为目标空燃比所需的供油量；供油停止周期计算装置，其用于根据由基于温度的所需供油量计算装置计算的供油量和由估计供油量计算装置计算的供油量来计算循环的长度，以及通过将该循环的所计算的长度减去作为供油周期长度的预定周期的长度，来计算循环内供油停止周期的长度；以及供油正时控制装置，其用于控制供油装置是否在每个周期内执行供油，使得将所计算的供油停止周期的半个周期设置为在供油停止周期之前的供给停止前的供油周期。该废气控制装置优选为NOx存储还原催化剂。
附图说明
参照附图，通过阅读下述对本发明的示范性实施例的详细描述，可以更好地理解本发明的上述实施例和其它实施例、目的、特征、优点，及其在技术上和工业上的重要性，其中：
图1为将本发明应用于柴油机的示例的示意图。
图2A为根据本发明的一个实例的供油阀的供油脉冲与催化剂温度(床温)之间的关系的曲线图。
图2B为根据比较例的供油阀的供油脉冲与催化剂温度(床温)之间的关系的曲线图。
图3为根据本发明的设置供油周期和供油停止周期的更具体的实例的示意图。
图4为本发明的第一实施例的供油正时控制程序的流程图。
图5为第一实施例的供油执行程序的流程图。
图6为第一实施例中，ECU在一个循环内所计算的值、ECU控制的标志值和供油量之间的关系的曲线图。
图7为本发明的第二实施例的供油正时控制程序的流程图。
图8为图7所示程序中用于修正第一贫油周期的系数与第一贫油周期的长度改变量之间的关系的曲线图。
图9为第二实施例中，ECU在一个循环内所计算的值、ECU控制的标志值和供油量之间的关系的曲线图。
图10为本发明的第三实施例中，供油正时控制程序的流程图。
图11为第三实施例中，供油执行程序的流程图。
图12为第三实施例中，ECU在一个循环内所计算值、ECU控制的标志值和供油量之间的关系的曲线图。
图13为本发明的第四实施例中，供油正时控制程序的流程图。
图14为第四实施例中，供油执行程序的流程图。
图15为第四实施例中，ECU在一个循环内所计算的值、ECU控制的标志值和供油量之间的关系的曲线图。
图16为本发明的第五实施例中，供油正时控制程序的流程图。
图17为第五实施例中，供油执行程序的流程图。
图18为一个改进示例的示意图，其中，设置一个循环使得一个供油周期被分为两个供油周期，并将供油停止周期设置在划分所得的两个供油周期之间。
具体实施方式
以下将结合示范性实施例更为详细地描述本发明。
图1表示将本发明应用于作为内燃机的柴油机1的示例。该发动机1安装在车辆上作为行驶的动力源。进气道3和排气道4与包括在发动机1中的每个活塞2相通。进气道3设置有用于过滤进气的空气滤清器5，涡轮增压器6的压缩机6a，以及用于调整进气量的节气门7。排气道4设置有涡轮增压器6的涡轮6b。在排气道4的涡轮6b的下游位置设置有包括NOx存储还原催化剂(以下称之为催化剂)8的废气控制单元9，以及供油阀10，该供油阀为催化剂8的上游部分进行供给燃油，其中燃油作为还原剂。EGR通道11允许进气道3与排气道4相连接。在EGR通道11上设置有EGR冷却器12和EGR阀13。
设置供油阀10使得其向催化剂8的上游部分供给燃油，从而产生排放存储在催化剂8中的NOx以及恢复催化剂8对硫成分的去除能力(以下称之为执行催化剂8的S恢复)所必需的还原气体。供油阀10的供给燃油操作由发动机控制单元(ECU)15控制。该ECU15为已知的计算机单元，其通过操作多个装置，如为各气缸2喷油的喷油阀16，和存储向喷油阀16供应的燃油压力的共轨17上的压力调节阀等，来控制发动机1的运行状态。ECU15控制喷油阀16的喷油操作，将空燃比，即进入发动机1的空气与喷油阀16所供燃油的比值控制为比理想空燃比稀的稀空燃比。同时，ECU15通过执行如图4和图5所示的程序作为根据本发明的燃油供给控制装置。下文将详细描述该程序。虽然ECU15还控制了一些其它的元件，但这些元件并未在图中示出。
以下将描述将催化剂8的温度控制为S恢复中的目标温度时ECU15执行的燃油供给控制。图2A为根据本发明的一个简单燃油供给控制示例中，供油阀10的供油脉冲与催化剂8的温度(床温)之间的关系的曲线图。图2B为一个比较例中此关系的曲线图。在每个示例中，通过交替执行长度彼此不同(T1＜T2)的循环T1和T2来执行燃油供给控制。供油阀10以脉冲的形式进行供给燃油。在循环T1中，仅在一个脉冲内供给燃油。在循环T2中，则在多个连续形成的脉冲内供给燃油。在循环T2中连续形成脉冲的周期对应于供油周期。每个循环T1和T2中的供油周期的长度值设定为将床温控制为S恢复中的目标温度所需的值。循环T1中的供油周期的长度根据发动机1在循环T1中的运行状态来适当地设定，同时，循环T2中的供油周期的长度也根据发动机1在循环T2中的运行状态来适当地设定。设定供油停止周期的长度使得每个循环的起始点的床温与终止点的床温相等。即设定供油停止周期使得一个循环内的起始点的床温与终止点的床温相等。
以下将描述图2B所示的比较例。在该比较例中，在每个循环T1和T2的起点设定供油周期，同时，在供油停止周期不被分为两个或多个供油停止周期后，设定基于供油周期设定的供油停止周期。在这种情况下，由于在供油周期床温将升高，而在供油停止周期时已升高的床温将下降，故床温在每个循环的起始点和终止点最低。同时，每个循环T1和T2内的床温的波动范围根据循环的长度而变化。当循环长度增大时，波动范围也随之增大。因此，如图2(B)中的实线所示，每个循环T1和T2的起始点和终止点的床温必须根据循环的长度来变化，以控制床温使得循环T1和T2的平均温度与目标温度相等。然而，每个循环起始点的床温与上一个循环终止点的床温相等。因此，当循环T2紧接着循环T1执行时，由于受紧接在第二个周期开始前执行的循环T1终止点的床温的影响，循环T2起始点的床温将高于预定床温。因此，如图2B中的虚线所示，循环T2的床温高于目标床温。因此，最高床温将超过由循环T2决定的允许范围的上限值，造成催化剂8过热。
另一方面，如图2A中的示例所示，设置循环T1和T2使得不供给燃油的供油停止周期，供油的供油周期和另一个不供油的供油停止周期按此顺序设置。供前供油停止周期长度与供后供油停止周期长度相等。即在循环T1和T2中，供油停止周期被等长地划分为两个供油停止周期，并且该供油周期处于这两个供油停止周期之间。同时，在循环T1和T2中，起始点和终止点的床温均与目标温度相等。前半供油停止周期对应于供前供油停止周期。
用这种设置，在循环T1和T2中，床温在波动范围的中心值与目标温度基本相等的波动范围内波动。因此，循环T1和T2中的平均床温将等于目标温度。由于在循环T1和T2中，起始点和终止点的床温均与目标温度相等，因而即使组合执行长度彼此不同的循环T1和T2时也能控制床温，使得波动范围的中心值与目标温度基本相等。因此，图2B所示的问题将不会发生。因此可抑制床温偏离目标温度。
图3表示当重复执行连续3次执行的较长的循环T2并较短的循环T1时，催化剂8上游部分和下游部分的床温的波动曲线。当通过使用长度彼此不同的循环的组合执行燃油供给控制时，催化剂8上游部分的床温的波动范围会根据循环的长度发生变化。需要注意的是波动范围的中心值被控制为接近目标温度的值。
以下将结合图4至图6来描述ECU15所执行的供油正时控制程序。图6用作根据图4的程序执行控制的补充说明。需要注意的是在图6中使用与图4相同的参考术语，以及每个参考术语表示图4中程序所得的值。
图4中的供油正时控制程序在发动机1的操作过程中以预定的时间间隔反复执行。
在步骤S1中，判断是否发送了通过供油阀10的供油来对催化剂8的温度进行控制的请求。当催化剂8的温度需要通过供给燃油来控制在S恢复中的目标温度时，该请求根据ECU15所执行的另一个程序来发送。当确定没有发送控制温度的请求时，当前供油正时控制程序结束。另一方面，当确定发送控制温度的请求时，则执行步骤S2。
在步骤S2中，计算基于温度的所需供油量Qt(mm3/sec)。该基于温度的所需供油量Qt为单位时间内的供油量，其对将催化剂8的温度控制为目标温度是必要的。该基于温度的所需供油量Qt根据执行步骤2时获得的参数设置，该参数如催化剂8的目标温度，影响催化剂8温度的废气温度，废气流速，以及催化剂8的热容量等。在设定基于温度的所需供油量Qt所根据的参数中，至少有一个根据发动机1的运行状态波动。因此，当执行程序时，步骤2中所计算的供油量也将根据发动机1的运行状态波动。在步骤S2中，ECU15作为本发明的基于温度的所需供油量的计算装置。
在步骤3中，计算累计的基于温度的所需供油量Qtsum(mm3)。该累计的基于温度的所需供油量Qtsum通过累计燃油供给控制的一个循环内的从起始点至终止点的基于温度的所需供油量Qt获得。如图6所示，累计的基于温度的所需供油量Qtsum从循环的起始点P1开始逐渐增大。当在循环的终止点P3的累计的基于温度的所需供油量Qtsum与此循环内的实际供应的油量Qrich(以下称之为实际供油量Qrich)相等时，在该循环内供给用于将催化剂8的温度控制为目标温度的合适的燃油量。
在获得累计的基于温度的所需供油量Qtsum后，执行步骤S4。在步骤S4中，判断第一贫油周期完成标志是否为OFF，即判断该标志是否表示第一贫油周期还未完成，其中第一贫油周期完成标志用于判断图6中的第一贫油周期是否完成。第一贫油周期对应于图2A中的前半供油停止周期(供前供油停止周期)。当供油阀10未供给燃油时，邻近催化剂8的部分的空燃比控制为稀空燃比。因此，未供油的周期就被称为贫油周期。
当在步骤S4中确定第一贫油周期完成标志为OFF时，执行步骤S5计算估计供油量Qrichp(mm3)。该估计供油量Qrichp由以下公式获得。
Qrichp＝[(新鲜空气量/目标空燃比)-缸内喷油量]×富油周期长度
在这种情况下，新鲜空气量为从发动机1外部进入进气道3的空气量(mm3)。目标空燃比为在S恢复中邻近催化剂8的部分的空燃比的目标值。缸内喷油量为从喷油阀16喷入气缸2的油量(mm3)。同时，富油周期为一个循环内的供油周期(sec.)，其由发动机1的负载、催化剂8的升温性能和排放硫成分的请求来惟一地确定。即，由一个循环内应该供给燃油的秒数设定该富油周期。该富油周期对应于图2(A)中的供油周期的长度。根据新鲜空气量、目标空燃比、缸内喷油量和富油周期长度获得估计供油量Qrichp，作为仅在富油周期内将邻近催化剂8的部分的空燃比保持为目标空燃比所需的供油量。当在富油周期内发动机1的负载发生变化时，缸内喷油量也会发生变化。需要注意的是步骤S5得到的供油量Qrichp是一个估计值。
在步骤5中得到估计供油量Qrichp后，执行步骤S6。在步骤S6中，通过以下公式计算估计供油间隔Tint(sec.)。
Tint＝Qrichp/Qt
即，该估计供油间隔Tint在以步骤S2中计算得到的单位时间内供油量Qt继续进行供油的情况下，为供油量达到估计供油量Qrichp所必需的周期。估计供油间隔Tint对应于一个循环的长度。然后，执行步骤S7，其中按照以下公式计算第一贫油周期的长度Tlean 1(以下称之为第一贫油周期长度Tlean 1)。
Tlean 1＝(Tint-富油周期)/2
由上述公式可知，一个循环内的整个供油停止周期的长度由一个循环内Tint长度减去供油周期的长度来得到，其中供油周期的长度也就是步骤5中计算所用的富油周期长度。然后，将整个供油停止周期长度除以2得到了第一贫油周期长度Tlean 1。
在步骤S8中，根据以下公式，将Tlean 1乘以供油量Qt来计算第一贫油周期供油量Qlean 1(mm3)。
Qlean 1＝Tlean 1×Qt
在步骤S9中，判断在步骤S3中获得的累计的基于温度的所需供油量Qtsum是否达到第一贫油周期供油量Qlean 1。即，直到累计的基于温度的所需供油量Qtsum等于图6中的第一贫油周期供油量Qlean 1时才开始供油，并且当累计的基于温度的所需供油量Qtsum等于第一贫油周期供油量Qlean 1时(如图6中的时间点P2)，第一贫油周期结束。在步骤S9中判断Qtsum是否达到Qlean 1。由于温度并非由周期长度而是由所供能量来决定，故该判断基于第一贫油周期供油量Qlean 1作出，Qlean 1通过将Tlean 1换算为第一贫油周期供油量Qlean1获得。
当步骤S9做出否定判断时，ECU15判定第一贫油周期仍在执行，从而结束当前程序。另一方面，当步骤S9做出肯定判断时，ECU15认为第一贫油周期已经结束，从而执行步骤S10。在步骤S10中，第一贫油周期完成标志置为ON。在步骤S11中，供油允许标志置为ON，然后结束当前程序。
ECU15以一定时间间隔并行于图4中的程序反复执行图5中的供油执行程序。在图5的程序中，在步骤S100中判断由供油阀10供油的供油周期是否正在执行。当确定供油周期并未执行时，进行步骤S101，判断供油允许标志是否为ON。当图4中的步骤S11将供油允许标志置为ON时，图5中的步骤S101做出肯定判断。在这种情况下，在图5的步骤S102中ECU15允许供油阀10进行供油。因此，在供油周期内进行供油。当供油开始后，图5中的步骤S100做出肯定判断，然后执行步骤S103。在步骤S103中，ECU15判断在该循环中是否仅在富油周期内供油(相当于图4中的步骤S7所用的值)。当做出肯定判断时，执行步骤S104结束供油阀10执行的供油，然后结束图5的程序。另一方面，当在步骤S103中做出否定判断时，跳过步骤S104。
在图5中的步骤S102开始供油之后，图4中的步骤S4做出否定判断。在这种情况下，ECU15执行图4中的步骤S12。在步骤S12中，将供油允许标志设置为ON之后获得的供油量作为实际供油量Qrich(mm3)。在步骤S13中，判断累积的基于温度的所需供油量Qtsum是否等于或大于实际供油量Qrich，并结束供油阀10的供油。即判断是否达到图6中的第二贫油周期的终止点P3。当步骤S13作出否定判断时，确定该循环还未结束，并结束当前程序。另一方面，当步骤S13做出肯定判断时，在步骤S14中将累计的基于温度的所需供油量Qtsum和估计供油量Qrichp重置为初始值0。在步骤S15中，将第一贫油周期完成标志置为OFF，然后结束图4中的程序。
在上述实施例中，ECU15作为：(a)执行步骤S2的基于温度的所需供油量的计算装置；(b)执行步骤S5的估计供油量的计算装置；(c)执行步骤S6的供油停止周期的计算装置；以及(d)执行步骤S4，S8至S11，以及S13至S15的供油正时控制装置。在此实施例中，估计供油量的计算装置和供油停止周期的计算装置在每个供油循环的供前供油停止周期内分别计算供油量和供油停止周期的长度。
以下将描述根照本发明的第二至第五实施例。下述的每个实施例都是通过修改ECU15所执行的程序而获得。在下述的每个实施例中，对同样的元件将使用与第一实施例中相同的附图标记，并且对同样的元件将不再做出重复描述。在下述每个实施例的流程图中，所新加入的步骤将用粗线框标出。以下将参照图7至图9描述本发明的第二实施例。
图7中示出了第二实施例的供油正时控制程序。在该程序中，当在步骤S7中得到第一贫油周期长度Tlean 1后，在步骤20中计算修正的第一贫油周期长度Tlean 1′值。在步骤S8中，将该修正的第一贫油周期长度Tlean 1′换算为第一贫油周期供油量Qlean 1。其它步骤均与第一实施例的图4中的步骤相同。修正的第一贫油周期长度Tlean 1′由以下公式计算得到。
Tlean 1′＝Tlean 1×α
此处的α为修正系数，其由图8所示的第一贫油周期改变量ΔTlean 1获得。该改变量ΔTlean 1由将当前程序计算的第一贫油周期长度Tlean(i)减去上一个程序获得的第一贫油周期长度Tlean(i-1)而获得。若改变量ΔTlean 1为“0”，则修正系数α为“1”。由于改变量ΔTlean1正向增大，因此修正系数α也增大。
在第二实施例中，ECU15与图7中的程序并行地执行图5中的供油执行程序。
根据上述过程，根据估计供油量Qrichp和基于温度的所需供油量Qt来计算第一贫油周期长度Tlean 1，然后根据Tlean 1的改变量修正第一贫油周期供油量Qlean 1。例如，当车辆加速时，由于进气量增加，从而估计供油量Qrichp也增大，同时第一贫油周期长度Tlean 1也趋于增大。在这种情况下，如图9所示，第一贫油周期供油量Qlean 1将变为一个较大的值。因此，在步骤S9中做出肯定判断的时间将会推迟，同时累计的基于温度的所需供油量Qtsum变为等于第一贫油周期供油量Qlean 1的时间点P2将变为时间点P2之后的时间点P2′。即延长了第一贫油周期。如果当车辆加速时第一贫油周期没有延长，实际供油量将大于供油开始时所估计的供油量，从而使得催化剂8的温度高于估计的催化剂温度。然而，在第二实施例中，如果第一贫油周期延长，就可抵消温度的升高并抑制床温的波动。当车辆减速时，修正第一贫油周期长度Tlean 1使之缩短。因此，可防止催化剂8的床温过度降低。
在第二实施例中，第一贫油周期长度Tlean 1根据其改变量而被修正。然而，估计改变量本身可根据第一贫油周期的估计供油量Qrichp的改变量来进行修正。
在第二实施例中，ECU15通过执行步骤S20来作为供油停止周期修正装置。
接下来将参照图10至图12描述本发明的第三实施例。图10中示出了第三实施例的供油正时控制程序。此程序与第一实施例的程序相同，除了步骤S4做出否定判断并执行步骤S12后所执行的程序。即在第三实施例中，在步骤S12获得实际供油量Qrich后，步骤S30将判断是否正在进行富油周期。当做出肯定判断后，执行步骤S31，判断实际供油量Qrich是否等于或大于估计供油量Qrichp。如图12所示，这里使用的估计供油量Qrichp等于第一贫油周期结束时所获得的估计供油量Qrichp。
当步骤S31做出肯定判断后，供油强制终止标志置为ON，然后执行步骤S13。另一方面，当步骤S30或S31做出否定判断时，跳过步骤S32而执行步骤S13。在步骤S13做出肯定判断以及执行步骤S14和S15后，步骤S33将供油强制终止标志置为OFF。
图11示出了与图10的供油正时控制程序并行执行的供油执行程序。此供油执行程序与图5的供油执行程序相同，除了在步骤S101和S103之间加入了步骤S300。即当步骤S100确定供油周期正在进行时，将判断图11的程序的供油强制终止标志是否为ON。当确定供油强制终止标志为ON时，跳过步骤S103而执行步骤S104，然后结束供油。
根据上述过程，当实际供油量Qrich达到第一贫油周期结束时所获得的估计供油量Qrichp时，根据图10的程序将供油强制终止标志置为ON。然后，执行图11的步骤S300至步骤S104。因此，如图12所示，控制实际供油量Qrich使得当第一贫油周期结束时所获得的估计供油量Qrichp为实际供油量Qrich的上限。因此防止供油量超过第一贫油周期所估计的量。同时也防止第一贫油周期长度相对于实际供油量变得过短而使催化剂8的温度高于估计温度的情况发生。
在第三实施例中，ECU15通过执行步骤S30至S32，以及步骤S300和步骤S104来作为供油周期修正装置。
接下来将参照图13至图15描述本发明的第四实施例。图13示出了第四实施例的供油正时控制程序。在该程序中，在步骤S12中获得实际供油量Qrich后，步骤S40判断实际供油量Qrich是否等于或小于估计供油量Qrichp(第一贫油周期结束时所获得的值)。当做出肯定判断时，步骤S41将供油持续允许标志置为ON，然后执行步骤S13。另一方面，当步骤S40确定实际供油量Qrich超过估计供油量Qrichp(第一贫油周期结束时所获得的值)时，执行步骤S42将供油持续允许标志置为OFF。第四实施例的供油正时控制程序中的其它步骤与第一实施例中的步骤相同。
图14示出了与图13的供油正时控制程序并行执行的供油执行程序。此供油执行程序与图5的供油执行程序相同，除了在步骤S103和S104之间加入步骤S400。即，即使步骤S103确定该循环的整个富油周期内进行供油，仍然要在步骤S400内判断供油持续允许标志是否为ON，而不是在步骤S103做出肯定判断之后立刻执行步骤S104。当步骤S400确定供油持续允许标志为ON时，跳过步骤S104。另一方面，若步骤S400确定供油持续允许标志为OFF时，步骤S104结束供油。
根据上述过程，即使在第一贫油周期已经结束以及在整个预定的富油周期都进行供油以后，如果实际供油量Qrich未达到第一贫油周期结束时所获得的估计供油量Qrichp，则供油持续允许标志将保持为ON并继续进行供油。因此，如图15所示，贫油周期结束时所获得的估计供油量Qrichp被用作允许供油量。供油周期将延长直到实际供油量Qrich达到允许供油量为止。因此，即使当由于供油周期内的发动机1运行状态(如负载)的改变而造成实际供油量Qrich的增长率降低时，供油周期将会根据该增长率的降低量而延长，然后供给S恢复所需的足够的油量。即当根据催化剂8的状态供给更大量的供油时，延长供油周期进行S恢复。
在第四实施例中，ECU15通过执行步骤S40至S42，以及步骤S400和步骤S104来作为供油周期修正装置。
接下来将参照图16至图17描述本发明的第五实施例。图16示出了第五实施例的供油正时控制程序。该程序与图4的程序相同，除了在步骤S4和步骤S5之间加入了步骤S50。即当步骤S4确定第一贫油周期结束标志为OFF时，步骤S50判断硫成分排放条件满足标志(以下均简称为S排放条件满足标志)是否为ON。ECU15执行另一段程序来控制S排放条件满足标志。当执行催化剂8的S恢复时，将S排放条件满足标志置为ON。例如，当由于某种原因需要将空燃比控制为稀空燃比时，又如，若附着在构成排气道4的一部分的废气排气歧管上的燃油量过大，或是催化剂8的前端发生阻塞时，由于运行状态不适合执行S恢复，故S排放条件满足标志保持为OFF。
当步骤S50确定S排放条件满足标志为ON时，执行步骤S5。另一方面，当步骤S50确定S排放条件满足标志为OFF时，跳过步骤S5至S8而执行步骤S9。即，如图17所示，当S排放条件满足标志在第一贫油周期内被置为OFF时，停止估计供油量Qrichp的更新和根据估计供油量Qrichp所获得的第一贫油周期供油量Qlean 1的更新，同时Qrichp和Qlean 1值保持恰好在S排放条件满足标志置为OFF之前获得的值。当S排放条件满足标志置为ON时，第一贫油周期供油量Qlean1的更新重新开始。
在第五实施例中，ECU15与图16的程序并行地执行图5的供油执行程序。因此，即使当第一贫油周期内S排放条件满足标志置为OFF时，维持催化剂8的温度的供油也不会执行。当S排放条件满足标志为OFF时，通常执行较短循环的供油，以维持催化剂8的温度(以下称之为“温度维持供油”)。然而，在执行温度维持供油的情况下，当S排放条件满足标志再次置为ON时，直至执行供油的时间周期将会变长。因此，此处强制性禁止温度维持供油。然而，当在S排放条件满足标志保持为OFF的同时第一贫油周期结束时开始供油。由于S排放条件满足标志为OFF，因此在这种情况下的供油量小于S恢复期间的供油量，同时此供油量被限制为维持催化剂8的温度所必需的值。
根据上述过程，当在第一贫油周期内S排放条件满足标志为OFF时，第一贫油周期供油量Qlean 1就不会被更新，而是保持为一个常量。因此，在这种情况下的第一贫油周期将会比响应于S排放条件满足标志置为OFF的供给足够维持温度的油量情况下的第一贫油周期短。因此，可更为迅速地执行响应于S排放条件满足标志置为ON的S恢复的供油。
在第五实施例中，ECU15通过执行步骤S4，步骤S50和步骤S9至S11来作为温度维持燃油供给控制装置。
在第一至第五的每一个实施例中，对关于在S恢复中将催化剂8的温度控制为目标温度的示例进行了描述。然而，本发明并未被限制于这些实施例，本发明能够应用在为了达到某类目标而需将催化剂的温度控制为目标温度的多种情况中。例如，本发明能够应用于当通过燃烧微粒恢复为了收集包含在废气中的微粒而设置的过滤器的过滤功能时，执行温度控制。
为控制温度而进行的供油并不限于从设置在催化剂上游端的排气道内的供油阀所进行的供油。例如喷油阀16的后喷油，即为了在废气中添加燃油以及在气缸2内的喷油的主喷射后执行的喷油，可根据本发明进行控制。可考虑排气道4中燃油的附着和蒸发，和在供油和所供给的燃油到达催化剂8之间所存在的时间延迟来控制供油量。催化剂8的温度由供油量和催化剂8的净化效率来决定。因此，可根据净化效率来控制温度。
此外，在上述的每个实施例中，供油停止周期被分为两个周期，供油周期被设置在所分的两个供油停止周期之间。然而，如图18所示，供油周期也可被分为两个周期，同时可执行这样的一个循环使得供油停止周期被设置在所分开的两个供油周期之间。

Claims (9)

1.一种内燃机废气控制设备的燃油供给控制方法，其应用于内燃机(1)的废气控制设备，包括：净化从所述内燃机(1)排放的废气的废气控制装置(8)和向所述废气控制装置(8)的上游部分供给燃油的供油装置(10)，其中操作所述供油装置(10)使得所述废气控制装置(8)的温度被控制为目标温度，其特征在于包含如下步骤：
操作所述供油装置(10)使得反复进行从所述供油装置(10)供给燃油的供油周期和不进行供给燃油的供油停止周期组合形成的周期，以及
控制所述供油周期和所述供油停止周期的设置，使得所述废气控制装置(8)在每个循环的起始点和终止点的的温度都等于目标温度。
2.如权利要求1所述的燃油供给控制方法，其中
操作所述供油装置(10)使得所述供油周期和所述供油停止周期中的一个周期被分为两个周期，并且所述供油周期和所述供油停止周期中的另一个周期被设置在划分所获得的所述两个周期之间。
3.一种内燃机的废气控制设备，其特征在于包括：
位于内燃机(1)的排气道中的废气控制装置(8)；
向所述废气控制装置(8)的上游部分供给燃油的供油装置(10)；以及
燃油供给控制装置(15)，用于操作所述供油装置(10)使得反复进行从所述供油装置(10)供给燃油的供油周期和不进行供给燃油的供油停止周期组合形成的周期，以将所述废气控制装置(8)的温度控制为目标温度，其中
所述燃油供给控制装置(15)包括：
基于温度的所需供油量计算装置(15，S2)，其用于计算将所述废气控制装置(8)的温度控制为所述目标温度所需的供油量；
估计供油量计算装置(15，S5)，其用于计算在预定周期内使所述废气控制装置(8)中空燃比保持为目标空燃比所需的供油量；
供油停止周期计算装置(15，S6)，其用于根据基于温度的所需供油量计算装置所计算的供油量和估计供油量计算装置所计算的供油量计算所述循环的长度，以及用于通过将所计算的所述循环的长度减去作为所述供油周期的长度的预定周期的长度，来计算所述循环中所述供油停止周期的长度；以及
供油正时控制装置(15，S4，S8至S11，S13至S15)，其用于在每个循环内控制所述供油装置是否执行燃油供给，使得所计算的供油停止周期的半个周期被设置为在所述供油周期之前的供前供油停止周期。
4.如权利要求3所述的废气控制设备，其中
所述燃油供给控制装置(15)还包括供油停止周期修正装置(15，S20)，其用于根据在所述供前供油停止周期内由所述估计供油量计算装置(15，S5)或所述供油停止周期计算装置(15，S6)所获得的计算结果的改变量，修正所述供前供油停止周期的长度。
5.如权利要求3或4所述的废气控制设备，其中
所述燃油供给控制装置(15)还包括供油周期修正装置(15，S30至S32，S300和S104，S40至S42，以及S400至S104)，其用于从所述预定周期改变所述供油周期，使得所述供油周期内的实际供油量与所述供前供油停止周期内由所述估计供油量计算装置(15，S5)获得的供油量相等。
6.如权利要求5所述的废气控制设备，其中
所述燃油供给控制装置(15)还包括温度维持燃油供给控制装置(15，S4，S9至S11，以及S50)，其用于：判断所述内燃机(1)的运行状态是否适合由供油所执行的所述废气控制装置(8)的恢复过程；当在供前供油停止周期内确定运行状态不适合恢复过程时，禁止由所述供油装置(10)执行燃油供给，以维持所述废气控制装置(8)的温度；以及在所述供前供油停止周期结束后，允许供给燃油以维持所述废气控制装置(8)的温度。
7.如权利要求1至6的任一项所述的废气控制设备，其中
所述废气控制设备(8)为NOx存储还原催化剂。
8.一种内燃机的废气控制设备，其特征在于包括：
位于内燃机(1)的排气道中的废气控制装置(8)；
向所述废气控制装置(8)的上游部分供给燃油的供油装置(10)；以及
燃油供给控制装置(15)，用于操作所述供油装置(10)使得反复进行从所述供油周期(10)供给燃油的供油周期和不进行供给燃油的供油停止周期组合形成的周期，以将所述废气控制装置(8)的温度控制为目标温度，其中
所述燃油供给控制装置(15)包括：
基于温度的所需供油量计算装置(15，S2)，其用于计算将所述废气控制装置(8)的温度控制为所述目标温度所需的供油量；
估计供油量计算装置(15，S5)，其用于计算在预定周期内使所述废气控制装置(8)的空燃比保持为目标空燃比所需的供油量；
供油停止周期计算装置(15，S6)，其用于根据所述基于温度的所需供油量计算装置所计算的供油量和所述估计供油量计算装置所计算的供油量计算所述循环的长度，以及用于通过将所计算的所述循环的长度减去作为所述供油周期的长度的预定周期的长度，来计算所述循环的所述供油停止周期的长度；以及
供油正时控制装置，其用于在每个循环内控制所述供油装置是否执行供给燃油，使得所述供油周期的半个周期被设置为在所述供油停止周期之前的供给停止前的供油周期。
9.如权利要求8所述的废气控制设备，其中
所述废气控制装置(8)为NOx存储还原催化剂。
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