DE102010030496B4 - Direct injection engine control device - Google Patents
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Abstract
Steuervorrichtung für eine Maschine mit Direkteinspritzung, bei der ein Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, wobei die Steuervorrichtung Folgendes aufweist:eine variable Ventilsteuervorrichtung (40), die einen Ventilöffnungszeitpunkt eines Abgasventils (38) einstellt;eine PM-Erhöhungs-Abschätzungseinrichtung (30, 103) zum Abschätzen basierend auf einem Antriebszustand der Maschine (11), ob eine Menge von Partikelstoffen, die in einer Verbrennungskammer erzeugt werden, ansteigen wird; undeine Steuereinrichtung (30, 111) zum Steuern der variablen Ventilsteuervorrichtung in solch einer Weise, dass ein Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils (38) verzögert wird, wenn die PM-Erhöhungs-Abschätzungseinrichtung schätzt, dass sich die Menge von Partikelstoffen erhöhen wird.A control device for a direct injection engine in which a fuel is directly injected into a cylinder, the control device comprising:a variable valve control device (40) which adjusts a valve opening timing of an exhaust valve (38);a PM increase estimation means (30, 103) for estimating, based on a driving state of the engine (11), whether an amount of particulate matter generated in a combustion chamber will increase; andcontrol means (30, 111) for controlling the variable valve control device in such a manner that a valve opening timing of the exhaust valve (38) is retarded when the PM increase estimating means estimates that the amount of particulate matter will increase.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Maschine mit Direkteinspritzung, bei der Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird.The present invention relates to a control device for a direct injection engine in which fuel is directly injected into a cylinder.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Eine Maschine mit Direkteinspritzung ist zur Erhöhung einer Leistung, der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Verringerung von Emissionen geeignet. Allerdings wird abhängig von einem Antriebszustand der Maschine eine Abgabemenge von Partikelstoffen wie beispielsweise Ruß erhöht. Um die Menge von Partikelstoffen zu verringern, wurden die folgenden Technologien vorgeschlagen.A direct injection engine is capable of increasing power, reducing fuel consumption, and reducing emissions. However, depending on a driving state of the engine, a discharge amount of particulate matter such as soot is increased. In order to reduce the amount of particulate matter, the following technologies have been proposed.
Zum Beispiel zeigt die
Auch zeigt die
Ferner zeigen
Bei jedem vorstehend beschriebenen Steuersystem wird die Menge des in der Verbrennungskammer der Maschine erzeugten Rußes verringert. Allerdings ist es abhängig von den Maschinenbetriebszuständen oder der Kraftstoffeigenschaft wahrscheinlich, dass die Menge an Ruß nicht ausreichend verringert werden kann. In solch einem Fall wird, da der in der Verbrennungskammer erzeugte Ruß nicht durch einen Katalysator in einer Abgasleitung gereinigt wird, der Ruß durch ein Endrohr an die Atmosphäre abgegeben.With each control system described above, the amount of soot generated in the combustion chamber of the engine is reduced. However, depending on engine operating conditions or fuel property, it is likely that the amount of soot cannot be reduced sufficiently. In such a case, since the soot generated in the combustion chamber is not cleaned by a catalyst in an exhaust pipe, the soot is discharged to the atmosphere through a tail pipe.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Umstände gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine Maschine mit Direkteinspritzung vorzusehen, die in der Lage ist, die in einer Verbrennungskammer der Maschine erzeugten Partikelstoffe zu verbrennen, sodass eine Abgabemenge der Partikelstoffe verringert ist.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for a direct injection engine capable of burning the particulate matter generated in a combustion chamber of the engine so that a discharge amount of the particulate matter is reduced.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Steuervorrichtung für eine Maschine mit Direkteinspritzung Folgendes auf: eine variable Ventilsteuervorrichtung, die einen Ventilöffnungszeitpunkt eines Abgasventils einstellt; eine PM-Erhöhungs-Abschätzungseinrichtung zum Abschätzen basierend auf einem Antriebszustand der Maschine, ob sich eine Menge von Partikelstoffen (PM), die in einer Verbrennungskammer erzeugt wird, erhöhen wird; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der variablen Ventilsteuervorrichtung in solch einer Weise, dass ein Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils verzögert wird, wenn die PM-Erhöhungs-Abschätzungseinrichtung schätzt, dass sich die Menge von Partikelstoffen erhöhen wird.According to the present invention, a control device for a direct injection engine includes: a variable valve control device that adjusts a valve opening timing of an exhaust valve; PM increase estimating means for estimating, based on a driving state of the engine, whether an amount of particulate matter (PM) generated in a combustion chamber will increase; and a controller for controlling the variable valve timing device in such a manner that a valve opening timing of the exhaust valve is retarded when the PM increase estimating means estimates that the amount of particulate matter will increase.
Durch Verzögern des Öffnungszeitpunkts des Abgasventils wird eine Zeitdauer, in der das Abgas mit einer hohen Temperatur in der Verbrennungskammer verbleibt, im Ansprechen auf die verzögerte Zeitdauer verlängert. Dadurch wird eine Hochtemperaturzeitdauer (Verbrennungszeitdauer), in der der in der Verbrennungskammer erzeugte Ruß dem Abgas mit einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, verlängert, um ein Verbrennen der PM in der Verbrennungskammer voranzutreiben, sodass die Abgabemenge der PM effektiv verringert werden kann.By retarding the opening timing of the exhaust valve, a period of time that the exhaust gas having a high temperature remains in the combustion chamber is lengthened in response to the delayed period of time. Thereby, a high-temperature period (combustion period) in which the soot generated in the combustion chamber is exposed to the high-temperature exhaust gas is prolonged to promote burning of the PM in the combustion chamber, so that the discharge amount of the PM can be effectively reduced.
Bei einer Maschine mit Direkteinspritzung, die mit einem Turbolader und einem Ladedruckregelventil ausgestattet ist, schätzt die Steuervorrichtung basierend auf einem Antriebszustand der Maschine, ob sich eine Menge von Partikelstoffen, die aus der Maschine emittiert wird, erhöhen wird. Wenn geschätzt wird, dass sich die Menge der Partikelstoffe mit dem geöffneten Ladedruckregelventil erhöhen wird, wird das Ladedruckregelventil geschlossen. Das gesamte Abgas strömt in eine Abgasturbine des Turboladers. Ein Innendruck der Abgasleitung stromaufwärtig der Abgasturbine erhöht sich und ihre Innentemperatur steigt ebenso an. Das Verbrennen der PM in der Abgasleitung wird vorangetrieben, sodass die Emission der PM effektiv verringert wird.In a direct injection engine equipped with a turbocharger and a wastegate, the controller estimates whether an amount of particulate matter emitted from the engine will increase based on a driving state of the engine. When it is estimated that the amount of particulate matter will increase with the wastegate open, the wastegate is closed. All of the exhaust gas flows into an exhaust gas turbine of the turbocharger. An internal pressure of the exhaust passage upstream of the exhaust turbine increases and its internal temperature also increases. The burning of the PM in the exhaust pipe is promoted, so the emission of the PM is effectively reduced.
Zudem führt bei einer Maschine mit Direkteinspritzung, die mit einem sekundären Luftzuführsystem ausgestattet ist, wenn geschätzt wird, dass sich die Menge von Partikelstoffen erhöhen wird, das sekundäre Luftzuführsystem die Sekundärluft einer Abgasleitung zu. Eine Sauerstoffkonzentration in der Abgasleitung wird erhöht, sodass das Verbrennen (die Oxydationsreaktion) der PM vorangetrieben wird, um die Emission der PM effektiv zu verringern.In addition, in a direct injection engine equipped with a secondary air supply system, when it is estimated that the amount of particulate matters will increase, the secondary air supply system supplies the secondary air to an exhaust pipe. An oxygen concentration in the exhaust pipe is increased, so that the burning (oxidation reaction) of the PM is promoted to effectively reduce the emission of the PM.
Figurenlistecharacter list
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klarer, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, in denen ähnliche Teile durch gleich Bezugszeichen bezeichnet sind, und bei denen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Maschinensteuersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; -
2 ein Ablaufdiagram ist, das einen Ablauf einer PM-Reduktionssteuerungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt; -
3 eine Darstellung zum Erklären einer Abweichung bei einer mittleren Temperatur von Abgas in einem Zylinder ist, wenn ein Ventilöffnungszeitpunkt eines Abgasventils verzögert wird; -
4 eine Darstellung ist, die eine Beziehung zwischen einer mittleren Temperatur eines Abgases in einem Zylinder und einer PM-Emission zeigt; -
5 eine schematische Ansicht eines Maschinensteuersystems mit einem Turbolader gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; -
6 ein Ablaufdiagram ist, das einen Ablauf einer PM-Reduktionssteuerroutine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt; -
7 eine schematische Ansicht eines Maschinensteuersystems mit einem sekundären Luftzufuhrsystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; -
8 ein Ablaufdiagram ist, das einen Ablauf einer PM-Reduktionssteuerroutine gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt; -
9 eine Darstellung ist, die eine Veränderung eines Ventilhubbetrags und eines Ventilöffnungszeitpunkts zeigt; und -
10 eine Darstellung ist, die eine Veränderung einer Ventilzeitstellungsphase und eines Ventilöffnungszeitpunkts zeigt.
-
1 Fig. 12 is a schematic view of an engine control system according to a first embodiment of the present invention; -
2 Fig. 12 is a flowchart showing a flow of a PM reduction control routine according to the first embodiment; -
3 Fig. 14 is an illustration for explaining a deviation in an average temperature of exhaust gas in a cylinder when a valve opening timing of an exhaust valve is retarded; -
4 Fig. 12 is a graph showing a relationship between an average temperature of an exhaust gas in a cylinder and a PM emission; -
5 Fig. 12 is a schematic view of an engine control system having a turbocharger according to a second embodiment of the present invention; -
6 Fig. 12 is a flowchart showing a flow of a PM reduction control routine according to the second embodiment; -
7 Fig. 12 is a schematic view of an engine control system having a secondary air supply system according to a third embodiment of the present invention; -
8th -
9 Fig. 12 is a graph showing a change in a valve lift amount and a valve opening timing; and -
10 Fig. 14 is an illustration showing a change in a valve timing phase and a valve opening timing.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden beschrieben.Embodiments of the present invention are described below.
[erstes Ausführungsbeispiel][first embodiment]
Unter Bezugnahme auf die
Ein Luftfilter 13 ist stromaufwärtig einer Einlassleitung 12 einer Brennkraftmaschine 11 angeordnet, die eine Maschine mit Direkteinspritzung ist. Ein Luftströmungsmessgerät 14, welches eine Einlassluftströmungsrate erfasst, ist stromabwärtig des Luftfilters 13 vorgesehen. Ein Drosselventil 16, das durch einen Gleichstrommotor 15 angetrieben wird, und ein Drosselpositionssensor 17, der eine Drosselposition (einen Drosselöffnungsgrad) erfasst, sind stromabwärtig des Luftströmungsmessgeräts 14 vorgesehen.An
Ein Ausgleichsbehälter 18 mit einem Einlassluftdrucksensor 19 ist stromabwärtig des Drosselventils 16 vorgesehen. Der Einlassluftdrucksensor 19 erfasst einen Einlassluftdruck. Ein Einlasskrümmer 20, der Luft in jeden Zylinder der Maschine 11 einführt, ist stromabwärtig des Ausgleichsbehälters 18 vorgesehen. Ein Luftströmungssteuerventil 31 ist an jedem der Einlasskrümmer 20 angeordnet, um eine Luftströmungsintensität (eine Intensität einer Drallströmung [swirl flow] und eine Intensität einer Wirbelströmung [tumble flow]) in jedem Zylinder steuern.A
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 ist an einem oberen Abschnitt von jedem Zylinder der Maschine 11 vorgesehen, um Kraftstoff direkt in den Zylinder einzuspritzen. Eine Zündkerze 22 ist an dem Zylinderkopf der Maschine 11 entsprechend zu jedem Zylinder montiert, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in jedem Zylinder zu zünden. Zudem ist die Maschine 11 mit variablen Ventilsteuervorrichtungen (VVCs) 39, 40 versehen. Die variable Ventilsteuervorrichtung (VVC) 39 für ein Einlassventil steuert einen Ventilhubbetrag und einen Ventilöffnungszeitpunkt eines Einlassventils 37. die variable Ventilsteuervorrichtung (VVC) 40 für ein Abgasventil steuert einen Ventilhubbetrag und einen Ventilöffnungszeitpunkt eines Abgasventils 38. Jede der variablen Ventilsteuervorrichtungen (VVCs) 39, 40 ist hydraulisch oder elektrisch angetrieben.A
Ein Zylinderblock der Maschine 11 ist mit einem Klopfsensor 32, der ein Klopfen erfasst, einem Kühlmitteltemperatursensor 23, der eine Kühlmitteltemperatur erfasst, einem Kurbelwinkelsensor 24, der einen Kurbelimpuls für jeden festgelegten Kurbelwinkel ausgibt, und Nockenwinkelsensoren (nicht gezeigt) ausgestattet, die Nockenimpulse in Bezug auf eine Einlassnockenwelle und eine Abgasnockenwelle ausgeben. Eine Maschinendrehzahl wird basierend auf einem Intervall der Kurbelimpulse berechnet. Ein Kurbelwinkel wird basierend auf dem Kurbelimpuls berechnet. Zudem werden die Ventilöffnungszeitpunkte des Einlassventils 37 und des Abgasventils 38 basierend auf den Abgabeimpulsen von dem Kurbelwinkelsensor 24 und den Nockenwinkelsensoren berechnet.A cylinder block of the
Eine Abgasleitung 25 der Maschine 11 ist mit einem stromaufwärtigen Katalysator 26 und einem stromabwärtigen Katalysator 27 versehen, die CO, HC und NOx in dem Abgas reinigen. Ein Abgassensor 28 wie beispielsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor und ein Sauerstoffsensor ist stromaufwärtig des stromaufwärtigen Katalysators 26 zum Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses oder eines Fett-/Magerseins des Abgases angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der stromaufwärtige Katalysator 26 ein Dreiwegekatalysator und der stromabwärtige Katalysator 27 ist ein NOx-Katalysator (NOx-Absorptions-Reduktions-Katalysator). Dieser NOx-Katalysator 27 führt eine Absorption von NOx in dem Abgas durch, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgas ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder ein fettes ist, führt der NOx-Katalysator 27 eine Reduktionsreinigung des absorbierten NOx durch.An
Eine EGR-Leitung 33 verbindet die Abgasleitung 25 und den Ausgleichsbehälter 18. Ein Teil eines Abgases wird durch die EGR-Leitung 33 in den Ausgleichsbehälter 18 zurückgeführt. Die EGR-Leitung 33 ist mit einem EGR-Ventil 34 versehen, das eine Strömungsrate des Abgases steuert, welches dort hindurch strömt.An EGR pipe 33 connects the
Die Ausgaben der vorstehenden Sensoren werden in eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 eingegeben. Die ECU 30 weist einen Mikrocomputer auf, der ein Maschinensteuerprogramm ausführt, welches in einem Nur-Lesespeicher (ROM) gespeichert ist, um eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung, eine Zündzeitsteuerung der Zündkerze 22 und Steuerabgaben der variablen Ventilsteuervorrichtung (VVCs) 39, 40 zu steuern.The outputs from the above sensors are input to an electronic control unit (ECU) 30 . The
Die ECU 30 schaltet einen Verbrennungsmodus zwischen einem schichtgeladenen Verbrennungsmodus und einem homogenen Verbrennungsmodus gemäß einem Maschinenantriebszustand (erforderliches Moment, Maschinendrehzahl, Maschinenlast, etc.) um. In dem schichtgeladenen Verbrennungsmodus wird eine kleine Menge von Kraftstoff während eines Kompressionshubs direkt in den Zylinder eingespritzt. Ein schichtgeladenes Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in einer Umgebung der Zündkerze 22 ausgebildet, um eine schichtgeladene Verbrennung (magere Verbrennung) durchzuführen, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. In dem homogenen Verbrennungsmodus wird eine Kraftstoffeinspritzmenge erhöht und der Kraftstoff wird während des Einlasshubs direkt in den Zylinder eingespritzt. Ein homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch wird ausgebildet, um eine homogene Verbrennung durchzuführen, um eine Maschinenleistunge zu verbessern.The
Im Allgemeinen neigen Partikelstoffe (PM) dazu, bei der schichtgeladenen Verbrennung eher als bei der homogenen Verbrennung erzeugt zu werden. Zudem neigen sogar in dem homogenen Verbrennungsmodus die PM dazu, erzeugt zu werden, wenn die Maschine kalt gestartet wird oder eine Maschinenlast relativ hoch ist. Somit wird die Menge von in der Verbrennungskammer der Maschine 11 erzeugten PM während einer Zeitdauer des schichtgeladenen Verbrennungsmodus, des Kaltstarts oder der hohen Maschinenlast erhöht.In general, particulate matter (PM) tends to be generated in stratified combustion rather than homogeneous combustion. In addition, even in the homogeneous combustion mode, the PM tends to be generated when the engine is cold started or an engine load is relatively high. Thus, the amount of PM generated in the combustion chamber of the
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel führt die ECU 30 eine PM-Reduktions-Steuerungsroutine aus, die in der
Unter Bezugnahme auf die
Wenn die Antwort bei dem Schritt 102 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 103, bei dem der Computer bestimmt, ob die Maschine in einem PM-Erhöhungszustand angetrieben wird, in dem sich die Menge der PM in der Verbrennungskammer erhöht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der PM-Erhöhungszustand dem schichtgeladenen Verbrennungsmodus, dem Kaltstart oder der hohen Maschinenlast. Der Vorgang bei dem Schritt 103 entspricht einer PM-Erhöhungsabschätzungseinrichtung. Wenn die Antwort bei Schritt 103 NEIN lautet, endet der Vorgang.When the answer of
Wenn die Antwort bei dem Schritt 103 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 104, bei dem der Computer die Menge der internen EGR basierend auf einem Ventilhubbetrag und Ventil-Öffnungs/Schließ-Zeitsteuerungen des Einlassventils 37 und des Abgasventils 38 schätzt. Dann geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 105, bei dem der Computer bestimmt, ob der Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils 38 verzögert werden kann. Wenn die Antwort NEIN lautet, endet der Vorgang. Wenn die Menge der internen EGR übermäßig wird, wird sich die Stabilität der Verbrennung verschlechtern.When the answer of
Wenn die Antwort bei dem Schritt 105 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 106, bei dem ein Ziel-Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils 38 eingerichtet wird. Dann geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 107, bei dem der Computer bestimmt, ob sich die Menge der internen EGR in einem korrekten Bereich befindet, in dem eine stabile Verbrennung sichergestellt ist. Wenn die Antwort bei dem Schritt 107 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 111, bei dem der Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils 38 auf den in dem Schritt 106 eingerichteten Ziel-Ventilöffnungszeitpunkt korrigiert (verzögert) wird. Dadurch wird die Hochtemperaturzeitdauer (Verbrennungszeitdauer), in der der Ruß dem Abgas mit einer hoher Temperatur ausgesetzt ist, verlängert, um eine Verbrennung der PM voranzutreiben, sodass die Abgabemenge der PM effektiv verringert werden kann.If YES in
Wenn die Antwort bei dem Schritt 107 NEIN lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 108, bei dem der Ziel-Ventilhubbetrag des Abgasventils 38 korrigiert wird, um die Menge der internen EGR zu verringern. Dann wird bei dem Schritt 109 der Ziel-Ventilhubbetrag des Einlassventils 37 auch korrigiert, um die Menge der internen EGR zu verringern. Dann geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 110, bei dem der Computer erneut bestimmt, ob sich die Menge der internen EGR in dem korrekten Bereich befindet. Wenn die Antwort bei dem Schritt 110 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 111, bei dem der Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils 38 auf den Ziel-Ventilöffnungszeitpunkt, der in dem Schritt 106 eingerichtet ist, korrigiert (verzögert) wird.If NO in
Wenn die Antwort bei dem Schritt 110 NEIN lautet, geht der Vorgang zurück zu dem Schritt 106, bei dem der Ziel-Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils in solch einer Weise korrigiert wird, dass die Menge des internen EGR verringert wird. Dann werden die Vorgänge in den Schritten 107 bis 110 wiederholt ausgeführt. Dabei wird der Ziel-Ventilöffnungszeitpunkt des Abgasventils 38 soweit wie möglich in einem Bereich verzögert, in dem die stabile Verbrennung sichergestellt ist.If NO in
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, wird, wenn geschätzt wird, dass sich die Menge von Ruß in der Verbrennungskammer erhöhen wird, der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils 38 verzögert und die Hochtemperaturzeitdauer (Verbrennungszeitdauer) wird verlängert, um die Verbrennung der PM voranzutreiben. Somit kann die Abgabemenge der PM effektiv verringert werden.According to the first embodiment described above, when it is estimated that the amount of soot in the combustion chamber will increase, the opening timing of the
Des Weiteren kann, da der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils 38 basierend auf der geschätzten Menge des internen EGR verzögert wird, vermieden werden, dass die Menge der internen EGR übermäßig wird, um die Stabilität der Verbrennung zu beeinträchtigen.Furthermore, since the opening timing of the
Bei dem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel wird der Öffnungszeitpunkt des Abgasventils 38 durch Verringern eines Ventilhubbetrags des Abgases 38 verzögert, wie dies in der
[zweites Ausführungsbeispiel][second embodiment]
Unter Bezugnahme auf die
Ein Turbolader 45 weist eine Abgasturbine 46, die in der Abgasleitung 25 angeordnet ist, und einen Kompressor 47 auf, der in der Einlassleitung 12 angeordnet ist. Dieser Turbolader 45 hat einen wohlbekannten Aufbau, der die Einlassluft in die Verbrennungskammer lädt.A
Des Weiteren ist ein Einlassumgehungskanal 48, der den Kompressor 47 umgeht, mit der Einlassleitung 12 verbunden. Furthermore, an
Ein Luft-Umgehungs-Ventil (ABV) 49 ist in dem Einlass-Umgehungs-Kanal 48 angeordnet, um den Einlass-UmgehungsKanal 48 zu öffnen/schließen. Ein Öffnungsgrad des ABV 49 ist durch ein Unterdruck-Umschaltventil (VSV) 50 für den ABV gesteuert. Ein Ladeluftkühler 51, der die Einlassluft kühlt, welche durch den Kompressor 47 mit Druck beaufschlagt ist, ist in der Einlassleitung 12 zwischen dem Kompressor 47 und dem Drosselventil 16 angeordnet.An air bypass valve (ABV) 49 is arranged in the
Ein Abgasumgehungskanal 52, der die Abgasturbine 46 umgeht, ist mit der Abgasleitung 25 verbunden. Ein Ladedruckregelventil (WGV) 53 ist in dem Abgasumgehungskanal 52 angeordnet, um den Abgasumgehungskanal 52 zu öffnen/schließen. Ein Öffnungsgrad des WGV 53 ist durch einen Membranaktuator 55 gesteuert. Der Membranaktuator 55 ist durch ein Unterdruck-Umschaltventil (VSV) 54 für das WGV gesteuert.An
In einem Antriebszustand, in dem ein Laden erforderlich ist, wird der Öffnungsgrad des WGV 53 klein gemacht oder das WGV 53 wird vollständig geschlossen, sodass das Abgas in die Abgasturbine 46 strömt, um die Abgasturbine 46 anzutreiben. Die Drehzahl des Kompressors 47 wird auch erhöht, sodass ein Ladeeffekt verbessert wird.In a driving state where charging is required, the opening degree of the
In einem Antriebszustand, in dem das Laden nicht erforderlich ist, wird das WGV 53 vollständig geöffnet, sodass das Abgas in den Abgasumgehungkanal 52 strömt. Die Abgasturbine 46 wird gestoppt und der ABP 49 wird geöffnet, um die Einlassluft in den Einlassumgehungskanal 48 einzuführen.In a driving state where charging is not required, the
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel führt die ECU 30 eine PM-Reduktions-Steuerroutine aus, die in der
Die vorstehende PM-Reduktionssteuerung wird gemäß der in der
Bei dem Schritt 201 bestimmt der Computer einen derzeitigen Maschinenantriebszustand basierend auf den Ausgaben von den zahlreichen Sensoren. Dann geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 202, bei dem der Computer bestimmt, ob das WGV 53 geöffnet ist. Wenn die Antwort NEIN lautet, endet der Vorgang.At
Wenn die Antwort bei dem Schritt 202 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 203, bei dem der Computer bestimmt, ob das WGV 53 geschlossen werden kann. Wenn die Antwort NEIN lautet, endet der Vorgang.If the answer at
Wenn die Antwort bei dem Schritt 203 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 204, bei dem der Computer bestimmt, ob die Maschine in einem PM-Erhöhungsbereich angetrieben wird, in dem sich die Menge der PM in der Verbrennungskammer erhöht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der PM-Erhöhungszustand dem schichtgeladenen Verbrennungsmodus, dem Kaltstart oder der hohen Maschinenlast. Wenn die Antwort bei dem Schritt 204 NEIN lautet, endet der Vorgang.When the answer of
Wenn die Antwort bei dem Schritt 204 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 205, bei dem das WGV 53 vollständig geschlossen wird. Das gesamte Abgas strömt in die Abgasturbine 46, um den Innendruck der Abgasleitung 25 stromaufwärtig der Abgasturbine 46 zu erhöhen. Die Innentemperatur der Abgasleitung 25 steigt auch an, sodass das Verbrennen der PM in der Abgasleitung 25 vorangetrieben wird, um die PM-Emission effektiv zu verringern. Zusätzlich dazu kann eine Steuerung zum Erhöhen der Temperatur des Abgases durchgeführt werden, während das WGV 53 geschlossen ist. Die Temperatur des Abgases kann erhöht werden, indem z.B. der Zündzeitpunkt verzögert wird.If the answer of
Es sollte angemerkt sein, dass das ABV 49 nicht immer vorgesehen sein muss.It should be noted that
[drittes Ausführungsbeispiel][third embodiment]
Unter Bezugnahme auf die
Ein sekundäres Luftzuführsystem 60 führt eine Sekundärluft zu der Abgasleitung 25 stromaufwärtig eines Abgassensors 28 zu. Insbesondere gibt eine Luftpumpe 61, die durch einen elektrischen Motor angetrieben wird, die Sekundärluft in jeden Abgaskrümmer durch eine Sekundärluftleitung 62 und eine Sekundärluftzuführdüse 63 ab. Ein Sekundärluftsteuerventil 64 ist in der Sekundärluftleitung 62 angeordnet, welches diese Sekundärluftleitung 62 öffnet/schließt.A secondary
Die Luftpumpe 61 und das Sekundärluftsteuerventil 64 werden durch die ECU 30 gesteuert. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel führt die ECU 30 eine in der
Die vorstehende PM-Reduktions-Steuerung wird gemäß der in der
Bei dem Schritt 301 bestimmt der Computer einen derzeitigen Maschinenantriebszustand basierend auf den Ausgaben von den zahlreichen Sensoren. Dann geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 302, bei dem der Computer bestimmt, ob die Sekundärluft jetzt in die Abgasleitung 25 eingeführt wird. Wenn die Antwort JA lautet, endet der Vorgang.At
Wenn die Antwort bei dem Schritt 302 NEIN lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 303, bei dem der Computer bestimmt, ob die Sekundärluft in die Abgasleitung 25 eingeführt werden kann. Wenn die Antwort NEIN lautet, endet der Vorgang.If the answer at
Wenn die Antwort bei dem Schritt 303 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 304, bei dem der Computer bestimmt, ob die Maschine in einem PM-Erhöhungsbereich angetrieben wird, in dem sich die Menge von PM in der Verbrennungskammer erhöht. Auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der PM-Erhöhungszustand dem schichtgeladenen Verbrennungsmodus, dem Kaltstart oder der hohen Maschinenlast. Wenn die Antwort bei dem Schritt 304 NEIN lautet, endet der Vorgang.When the answer of
Wenn die Antwort bei dem Schritt 304 JA lautet, geht der Vorgang weiter zu dem Schritt 305, bei dem die Luftpumpe 61 eingeschaltet wird und das Sekundärluftsteuerventil 64 die Sekundärluftleitung 62 öffnet. Die Sekundärluft wird in die Abgasleitung 25 eingeführt, sodass eine Sauerstoffkonzentration in der Abgasleitung 25 erhöht wird. Das Verbrennen (die Oxydationsreaktion) der PM wird vorangetrieben, um die PM-Emission effektiv zu verringern. Zusätzlich dazu kann eine Steuerung zum Erhöhen der Temperatur des Abgases durchgeführt werden, während die Sekundärluft eingeführt wird. Die Temperatur des Abgases kann z.B. durch Verzögern des Zündzeitpunktes erhöht werden.If YES in
Die Luftpumpe 61 kann durch die Maschine 11 durch eine elektromagnetische Kupplung (nicht gezeigt) angetrieben werden.The
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auf andere Arten umgesetzt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können die vorstehenden drei Ausführungsbeispiele geeignet kombiniert werden.The present invention is not limited to the disclosed embodiments but may be embodied in other forms without departing from the scope of the invention. For example, the above three embodiments can be appropriately combined.
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