CN1576529A - 用于内燃发动机的燃烧控制装置 - Google Patents

用于内燃发动机的燃烧控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1576529A
CN1576529A CNA2004100633301A CN200410063330A CN1576529A CN 1576529 A CN1576529 A CN 1576529A CN A2004100633301 A CNA2004100633301 A CN A2004100633301A CN 200410063330 A CN200410063330 A CN 200410063330A CN 1576529 A CN1576529 A CN 1576529A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion
combustion mode
nox
fuel ratio
waste gas
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
CNA2004100633301A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1576529B (zh
Inventor
北原靖久
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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
Priority claimed from JP2003282721A external-priority patent/JP4029795B2/ja
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of CN1576529A publication Critical patent/CN1576529A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1576529B publication Critical patent/CN1576529B/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • F02D41/30—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
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • 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
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • 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
    • 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
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
    • 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
    • F01N2430/08—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying ignition or injection timing
    • F01N2430/085—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying ignition or injection timing at least a part of the injection taking place during expansion or exhaust stroke
    • 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
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F01N2510/0684—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having more than one coating layer, e.g. multi-layered coatings
    • 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
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/08—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure 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
    • 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
    • F01N3/0821—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • 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
    • 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
    • F02D41/0275—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
    • F02D41/028—Desulfurisation of NOx traps 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
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • 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)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

用于内燃发动机的燃烧控制装置，包括废气净化器，以及被编程用以有选择地实现第一燃烧模式和第二燃烧模式的控制单元，第二燃烧模式提供主燃烧，以及提供主燃烧前在压缩上死点或其附近的初步燃烧，以及在完成初步燃烧后起动主燃烧。该控制单元被编程用以当基于废气净化器的状况请求从第一燃烧模式切换到第二燃烧模式时，从该第一燃烧模式切换到该第二燃烧模式，以及在允许第二燃烧模式的条件下发动机继续操作预定时间或更长。

Description

用于内燃发动机的燃烧控制装置
技术领域
本发明涉及用于在发动机的废气***中具有废气净化器的内燃发动机的燃烧控制装置，特别地，涉及用于基于废气净化器的状况控制发动机气缸中的燃烧的装置。
背景技术
日本专利申请首次公开号No.2000-320386示出用于具有催化剂的柴油机的燃料喷射控制***，其中根据发动机的转矩要求确定的燃料量被***成多部分燃料以及在接近压缩上死点的燃料喷射定时，于发动机的燃烧室中以预定间隔喷射燃料的各***部分以便促使催化剂的温度上升。
在如上所述的燃料喷射控制***中，在提供第二***燃料喷射(split fuel injection)时以及***燃料喷射后，将各***燃料部分喷射到由第一或在前的***燃料喷射产生的燃烧室中的火焰中。在第二***燃料喷射时或之后喷射的***燃料部分产生主要扩散燃烧(diffusive combustion)。在主要扩散燃烧中，在将空气-燃料比降低到低于理想配比空气-燃料比，即将空气-燃料比改变为浓侧(rich side)期间，空气-燃料比局部变得太低。这导致产生大量烟。
发明内容
本发明的目的是提供用于具有废气净化器的内燃发动机的燃烧控制装置，其能基于废气净化器的状况控制发动机的燃烧室中的燃烧状态，而不恶化排烟。
根据本发明的一个方面，提供一种用于具有排气通道的内燃发动机的燃烧控制装置，燃烧控制装置包括：
废气净化器，适用于设置在发动机的排气通道中；以及
控制单元，其被编程为：
有选择地实现第一燃烧模式和第二燃烧模式，该第二燃烧模式提供主燃烧以便产生主转矩，以及提供主燃烧之前在压缩冲程的上死点或其附近的初步燃烧，并在完成初步燃烧后起动主燃烧；
基于废气净化器的状况，确定是否请求从第一燃烧模式切换到第二燃烧模式；以及
当请求从第一燃烧模式切换到第二燃烧模式时，从第一燃烧模式切换到第二燃烧模式，以及在允许第二燃烧模式的条件下，发动机继续操作预定时间或更长。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制具有排气通道的内燃发动机中的燃烧的方法，该废气净化器位于排气通道中，该方法包括：
检测发动机的操作条件；
检测废气净化器的条件；
有选择地实现第一燃烧模式和第二燃烧模式，第二燃烧模式提供主燃烧以产生主转矩，以及提供主燃烧之前在压缩冲程的上死点或其附近的初步燃烧，并在完成初步燃烧后起动主燃烧；
基于废气净化器的状况，判定是否请求从第一燃烧模式切换到第二燃烧模式；
基于发动机的操作条件，判定在允许第二燃烧模式的条件下发动机是否继续操作预定时间或更长；以及
当请求从第一燃烧模式切换到第二燃烧模式时，从第一燃烧模式切换到第二燃烧模式，以及在允许第二燃烧模式的条件下，发动机继续操作预定时间或更长。
附图说明
图1是示例说明应用根据本发明的一个实施例的燃烧控制装置的柴油机的示意图；
图2是示例说明在本实施例的装置中实现的***延迟燃烧(splitretard combustion)模式，即用于废气净化器的再生的燃烧模式中的燃料喷射图和燃烧图的时间图；
图3A-3D图示说明在该实施例的装置中的***延迟燃烧模式的主燃烧期间的废气条件；
图4是示例说明用于本实施例的装置中的***延迟燃烧模式的主燃烧的目标燃料喷射定时的图；
图5是示例说明燃料喷射图和燃烧图不同于图2的***延迟燃烧模式的改进的时间图；
图6是用于在本实施例的装置中，为控制废气净化器的再生而执行的主例程的流程图；
图7是为实现本实施例的装置中的柴油颗粒过滤器(DPF)的再生而执行的例程的流程图；
图8是为实现本实施例的装置中的氧化氮(NOx)捕集器(trap)的硫毒化的恢复而执行的例程的流程图；
图9是为实现该实施例的装置中的浓强化操作(rich spikeoperation)而执行的例程的流程图；
图10是在该实施例的装置中防止DPF融化而执行的例程的流程图；
图11是在该实施例的装置中，在请求再生DPF的条件下，判定是否需要再生DPF而执行的例程的流程图；
图12是在该实施例的装置中，在请求恢复NOx捕集器的硫毒化的条件下，确定是否需要恢复NOx捕集器的硫毒化而执行的例程的流程图；
图13是在该实施例的装置中，用于请求再生DPF而执行的例程的流程图；
图14是在该实施例的装置中，用于请求恢复NOx捕集器的硫毒化而执行的例程的流程图；
图15是在该实施例的装置中，用于请求实现浓强化操作而执行的例程的流程图；
图16是在该实施例的装置中，用于控制促使活化NOx捕集器而执行的例程的流程图；
图17是在该实施例的装置中，用于控制各燃烧模式间的切换而执行的例程的流程图；
图18是示例说明在该实施例的装置中，允许***延迟燃烧模式的范围的图；
图19是示例说明在该实施例的装置中，在***延迟燃烧模式中用于初步燃烧的目标燃料喷射量的特性的图；
图20是示例说明在该实施例的装置中，在***延迟燃烧模式中用于初步燃烧的目标燃料喷射定时的特性的图；
图21是示例说明在该实施例的装置中，用于***延迟燃烧模式的主燃烧的燃料喷射定时和目标转矩的校正系数之间的关系的图；
图22是示例说明在该实施例的装置中，在DPF的再生操作期间，DPF中累积的颗粒物质(PM)的量与目标空气-燃料比间的关系的图；
图23是示例说明在该实施例的装置中，在***延迟燃烧模式中，目标空气-燃料比和用于主燃烧的燃料喷射量的校正系数间的关系的图；
图24是示例说明用于浓强化操作的目标进气量的特性的图。
具体实施方式
参见图1-24，现在解释根据本发明的一个实施例的用于内燃发动机的燃烧控制装置。在这一实施例中，将该装置应用到柴油机(在下文中，仅称为发动机)。如图1所示，发动机1包括进气通道2和位于进气通道2下游的涡轮增压器3的压缩机3a。进气由涡轮增压器3增压，然后由中间冷却器4冷却。进气通过进气节流阀6并流入各个发动机汽缸的燃烧室。将由燃料泵8增压的燃料经公用轨道9供给每个发动机汽缸内的燃料喷射器10。将燃料直接从燃料喷射器10喷射到发动机汽缸的燃烧室中。流入燃烧室的进气以及喷射到燃烧室中的燃料形成空气-燃料混合物。通过压缩点火使燃烧室内的空气-燃料混合物燃烧。将通过燃烧产生的废气排入废气通道12。所排出的一部分废气经设置有在下文中称为EGR控制阀的废气再循环控制阀19的废气再循环通道11返回到进气通道2。所排出的其余废气驱动涡轮增压器3的涡轮3b，以致与涡轮3b同轴排列的压缩机3a使流入涡轮增压器3的进气增压。
在下文中称为NOx捕集器的氮氧化物捕集器13位于废气通道12内的涡轮3b的下游。在下文中称为DPF的柴油颗粒过滤器14位于NOx捕集器13的下游。NOx捕集器13被构造成当废气空气-燃料比稀(lean)(其中废气具有过高的氧浓度)时捕集包含在废气中的氮氧化物(NOx)，以及当废气空气-燃料比浓(其中废气具有过多的燃料量)时释放和净化所捕集的NOx。换句话说，NOx捕集器13构造成当废气空气-燃料比高于理想配比空气燃料比时捕集包含在废气中的NOx，以及当废气空气-燃料比低于理想配比空气燃料比时释放和净化所捕集的NOx。NOx捕集器13带有氧化催化剂，例如贵金属，诸如Pt，因此具有氧化流入NOx捕集器13的废气成分诸如HC和CO的功能。DPF 14被构造成收集包含在废气中的PM。DPF 14也带有氧化催化剂，例如贵金属，因此具有氧化流入DPF 14的废气成分，诸如HC和CO的功能。NOx捕集器13还安置在废气通道12中的DPF 14的下游。另外，NOx捕集器13和DPF 14可以构造为一个集成单元。
各种传感器电耦合到发动机控制单元25(在下文中称为ECU)。ECU 25接收由各传感器生成的信号以及处理这些信号以便确定发动机1的操作状态。根据发动机操作状态，ECU 25执行如下所述的各种控制。ECU 25包括一个或多个微型计算机，每个包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入/输出接口(I/O接口)。
各种传感器包括发动机速度传感器或曲柄角传感器20、加速度器传感器21、NOx捕集器温度传感器22、废气温度传感器15、废气压力传感器17、DPF温度传感器23和废气空气-燃料比传感器16。发动机速度传感器20检测发动机速度并生成表示所检测的发动机速度的信号Ne。加速度器传感器21检测加速度器的开度并生成表示所检测的加速度器开度的信号APO。NOx捕集器温度传感器22检测NOx捕集器13的床层温度(bed temperature)并生成表示所检测的NOx捕集器13的床层温度的信号。DPF温度传感器23检测DPF 14的床层温度以及生成表示所检测的DPF 14的床层温度的信号。废气温度传感器15检测NOx捕集器13的出口侧的废气温度并生成表示所检测的废气温度的信号。废气压力传感器17检测DPF 14的入口侧的废气压力，并生成表示所检测的废气压力的信号。废气空气-燃料比传感器16检测DPF 14的出口侧的废气空气-燃料比，并生成表示所检测的废气空气-燃料比的信号λ。
基于由废气温度传感器15检测的废气温度可估算NOx捕集器13的床层温度。另外，废气温度传感器可位于DPF 14的下游端。根据由设置在DPF 14下游端上的废气温度传感器检测的废气温度可估算DPF 14的床层温度。
ECU 25形成并向燃料喷射器10传送燃料喷射控制信号以用于控制燃料喷射量以及燃料喷射定时、形成并向进气节流阀6传送进气节流控制信号以用于控制开度、以及形成并向EGR控制阀19传送EGR控制信号以用于控制开度。
ECU 25实现废气净化器，即NOx捕集器13和DPF 14的再生控制。再生控制包括以高温和稀气氛(lean atmosphere)氧化累积在DPF14中的PM量的控制、以浓气氛(rich atmosphere)释放和还原由NOx捕集器13捕集的NOx的控制，以及以高温和浓气氛恢复NOx捕集器13的硫毒化的控制。
ECU 25被编程以便基于发动机操作条件，有选择地在正常燃烧模式中和***延迟燃烧模式中操作发动机1。具体地说，在稀操作条件下，ECU 25在正常燃烧模式中操作发动机1。在正常燃烧模式中，在主燃烧喷射之前提供初步燃料喷射以防止初始阶段的突然燃烧。在上死点(BTDC)前，在曲柄角(CA)的40°至10°的范围内设置用于初步燃料喷射的燃料喷射定时。在每个冲程1至3mm3的范围内设置用于初步燃料喷射的燃料喷射量。在约10°至约-20℃A BTDC的范围内设置用于主燃烧喷射的燃料喷射定时。在约10°至约30℃A的范围内设置初步燃料喷射和主燃烧喷射之间的间隔。另一方面，ECU 25在实现DPF 14和NOx捕集器13的再生(其中要求废气浓的空气-燃料比和高温)后，从正常燃烧模式切换到***延迟燃烧模式。
如果降低进气量以便在正常燃烧模式中的初始燃料喷射后时将废气空气-燃料比改变到浓侧，则将减小汽缸内(incylinder)压缩结束温度。在这里，汽缸内压缩结束温度是指在压缩冲程的上死点或其附近的汽缸内大气温度。在这种情况下，即使为升高废气温度和将废气空气-燃料比调整到浓侧的目的而向着延迟来改变主燃烧喷射定时，也不能按需要延迟主燃烧喷射定时。例如，不能实现要求恢复NOx捕集器13的硫毒化的发动机操作条件，即，其中过量空气比为1或更低以及废气温度为600℃或更高的发动机操作条件。
为了如上所述的原因，当需要再生DPF 14和NOx捕集器13时，将发动机操作从正常燃烧模式切换到***延迟燃烧模式，其中，执行以高废气空气-燃料比和/或高废气温度的发动机操作。在***延迟燃烧模式中，控制燃料喷射以便在产生主转矩的主燃烧之前，在压缩冲程的TDC或其附近提供初步燃烧，以及在完成初步燃烧后开始主燃烧。
图2示例说明在***延迟燃烧模式中提供的燃料喷射图和放热率。如图2所示，在压缩冲程提供初步燃料喷射，从而在压缩TDC或其附近产生初步燃烧，以便提高汽缸内温度。在压缩冲程时，为产生初步燃烧所提供的初步燃料喷射量是在主燃烧喷射时将汽缸内温度增加到高于自点火温度的温度所需的燃料喷射量。自点火温度是指燃烧室中的空气-燃料混合物能自燃时的温度。由于由初步燃烧引起的汽缸内温度升高，能促使主燃烧的推迟或延迟。
图5示例说明***延迟燃烧模式的改进。在这一改进中，编程ECU 25以便在***延迟燃烧模式中，于发动机操作的一个周期提供多次初步燃烧。在这种情况下，提供初步燃料喷射以便在压缩TDC或其附近产生至少一次初步燃烧。另外，能编程ECU 25以便基于***延迟燃烧模式中汽缸内压缩结束温度，改变用于初步燃烧的初步燃料喷射量和/或初步燃料喷射定时。可由发动机1的操作条件，包括发动机速度Ne、燃料喷射量Qf，来估算汽缸内压缩结束温度。
另外，编程ECU 25以便在***延迟燃烧模式中，在压缩上死点(ATDC)后提供主燃烧喷射，从而在完成初步燃烧后开始主燃烧。具体地，控制主燃烧喷射的燃料喷射定时，以便从初步燃烧的初步燃烧开始定时将主燃烧的主燃烧开始定时延迟不低于20°曲柄角。因此，预混合燃烧与主燃烧之间的比率增加，从而抑制排烟。此外，控制主燃烧喷射的燃料喷射定时，以便将主燃烧的主燃烧结束定时设置成等于或大于压缩上死点(ADTC)后50°曲柄角。
在产生初步燃烧和主燃烧的***延迟燃烧模式中，初步燃烧允许加宽主燃烧的延迟限制(retard limit)。这改善了将废气温度控制到目标温度的控制。另外，在***延迟燃烧模式中，在完成初步燃烧后提供主燃烧喷射，然后开始主燃烧。这导致初混合燃烧与主燃烧之间的比率增加，从而限制在以浓空气-燃料比的发动机操作期间产生的排烟的增加。
图3A-3D示例说明在***延迟燃烧模式中主燃烧周期期间的废气条件。图3A表示废气温度。图3B表示烟浓度。图3C表示一氧化碳(NO)浓度。图3D表示碳氢化合物(HC)浓度。如图3A和3B所示，当延迟主燃烧周期时，烟浓度变得较低以及废气温度变得较高。这是因为随着促使主燃烧周期的延迟，预混合燃烧比增加。
图4示例说明用于产生主燃烧的目标燃料喷射定时。在图4中，横坐标轴表示发动机速度Ne，纵坐标轴表示燃料喷射量Qf。从图4可以看出，为了在低速和低负载范围的发动机操作期间达到目标废气温度，需要大大地延迟主燃烧。在低速和低负载范围中，不能通过仅产生一次的初步燃烧使汽缸内温度总是保持为高。在这种情况下，如图5所示，提供多次初步燃料喷射，以便在彼此不重叠的情况下产生多次初步燃烧以及产生放热。结果，即使在低速和低负载发动机操作范围中，也能将主燃烧延迟到实现目标废气温度的限度。
参考图6，将解释由ECU 25实现的、用于控制废气净化器的再生的主例程的流程。逻辑流开始并进入块S1，在此读入发动机操作条件。发动机操作条件包括发动机速度Ne、加速度器开度APO、NOx捕集器13的床层温度、DPF 14的床层温度以及DPF 14的进气和出气端的废气压力。另外，在块S1，通过搜索表示基于发动机速度Ne和加速度器开度APO作为参数计算的燃料喷射量Qf的图，读入燃料喷射量Qf。然后，逻辑进入块S2，在此判定是否预热，即活化NOx捕集器13。具体地，这一判定是有关基于来自废气温度传感器15的输出信号计算的废气温度T是否高于NOx捕集器13开始被活化时的预定温度T5。如果块S2的答案为“是”，判定NOx捕集器13被活化，以及逻辑进入块S3。如果块S2的答案为“否”，判定NOx捕集器13处于未活化状态，以及逻辑进入用于控制促使NOx捕集器13活化的子例程10。稍后将参考图16解释子例程10的流程。
在块S3，计算通过NOx捕集器13捕集的NOx量。由发动机速度Ne的累积值或汽车的英里数的累积值估算NOx量。在完成NOx量的释放和还原时，复位NOx量估算结果。通过执行NOx捕集器13的硫毒化恢复，可以实现NOx量的释放和减少。在这种情况下，还执行NOx量估算结果的复位。
在块S4，计算由NOx捕集器13捕集的硫含量，诸如SOx的量，在下文中称为S量。与NOx量类似，也可由发动机速度Ne的累积值或车辆的英里数的累积值来估算S量。在完成NOx捕集器13的硫毒化恢复时，复位S量估算结果。
在块S5，计算累积在DPF 14中的PM量。通过将由DPF 14的进气端上的废气压力传感器17检测的废气压力与基于当前发动机操作条件(即发动机速度Ne和燃料喷射量Qf)确定的参考废气压力进行比较来估算PM量。可由来自在前执行的DPF 14再生的发动机速度Ne的累积值或车辆的英里数的累积值估算PM量。另外，可从由废气压力传感器17检测的废气压力与发动机速度Ne的累积值或英里数的累积值的组合来估算PM量。
在块S6，判定是否将reg标志设置为0，即reg标志＝0。如果块S6的答案为“是”，判定不操作用于再生DPF 14的DPF再生模式，以及逻辑进入块S7。在DPF再生模式中，执行累积在DPF 14中的PM量的氧化。如果块S6的答案为“否”，表示reg标志＝1，判定操作DPF再生模式，以及逻辑进入用于实现DPF再生操作的子例程1。稍后将参考图7解释子例程1的流程。
在块S7，判定是否将desul标志设置为0，即，desul标志＝0。如果块S7的答案为“是”，判定不操作用于恢复NOx捕集器13的硫毒化的NOx捕集器硫毒化恢复模式，以及逻辑进入块S8。如果块S7的答案为“否”，表示desul标志＝1，判定操作硫毒化恢复模式，以及逻辑进入用于实现NOx捕集器硫毒化恢复操作的例程2。稍后将参考图8解释子例程2的流程。
在块S8，判定sp标志是否设置为0，即，sp标志＝0。如果块S8的答案为“是”，判定不操作浓强化模式，其中临时将废气空气-燃料比改变为低于理想配比的空气/燃料比的浓侧以便释放和还原由NOx捕集器13捕集的NOx量。然后，逻辑进入块S9。如果块S8的答案为“否”，表示sp标志＝1，判定操作浓强化模式，以及逻辑进入用于实现浓强化操作的子例程3。稍后将参考图9解释子例程3的流程。
在块S9，判定是否将rec标志设置为0，即rec标志＝0。如果块S9的答案为“是”，判定在操作DPF再生模式或NOx捕集器硫毒化恢复模式后，不操作防止DPF 14熔化的DPF防止熔化模式。然后，逻辑进入块S10。如果块S9的答案为“否”，表示rec标志＝1，判定操作DPF防止熔化模式，以及逻辑进入用于实现DPF防止熔化操作的子例程4。稍后，将参考图10解释子例程4的流程。
在块S10，判定是否将rq-DPF标志设置成0，即，re-DPF标志＝0。如果块S10的答案为“是”，判定不请求再生DPF 14，以及逻辑进入块S11。如果块S10的答案为“否”，表示rq-DPF标志＝1，判定请求再生DPF 14。然后，逻辑进入用于按优先顺序转变为DPF再生模式的子例程5。稍后，将参考图11解释子例程5的流程。
在块S11，判定是否将rq-desul标志设置为0，即，rq-desul标志＝0。如果块S11的答案为“是”，判定不请求恢复NOx捕集器13的硫毒化，以及逻辑进入块S12。如果块S11的答案为“否”，表示rq-desul标志＝1，判定请求恢复NOx捕集器13的硫毒化。然后，逻辑进入用于按优先顺序转变成硫毒化恢复模式的子例程6。稍后，将参考图13解释子例程6的流程。
在块S12，判定在块S5计算的PM量是否小于预定值PM1。当PM量达到预定值PM1时，DPF 14需要再生。换句话说，在块S12，判定是否达到再生DPF 14的定时。如果块S12的答案为“是”，判定未达到再生DPF 14的定时，以及逻辑进入块S13。如果块S12的答案为“否”，判定PM量等于或大于预定值PM1，以及达到再生DPF 14的定时。然后，逻辑进入图13所示的子例程7。在图13中，在块S701将rq-DPF标志设置为1以便请求再生DPF 14。
在块S13，判定在块S4计算的S量是否小于预定值S1。预定值S1表示用于请求恢复或去除NOx捕集器13的硫毒化的等级。当S量达到预定值S1时，需要恢复或去除NOx捕集器13的硫毒化，从而再生NOx捕集器13。如果块S13的答案为“是”，判定不需要求恢复NOx捕集器13的硫毒化，以及逻辑进入块S14。如果块S13的答案为“否”，判定S量等于或大于预定值S1以及要求恢复NOx捕集器13的硫毒化。然后，逻辑进入如图14所示的子例程。在图14中，在块S801将rq-desul标志设置为1以便请求恢复NOx捕集器13的硫毒化。
在块S14，判定在允许***延迟燃烧模式中的浓操作条件下，发动机操作是否继续预定时间或更长。换句话说，确定在允许***延迟燃烧模式中的浓操作条件下，发动机操作的持续时间是否达到预定时间或更长。在本实施例中，预定时间为约3至5分钟。当在高速度范围内(其中发动机速度高于预定速度)的***延迟燃烧模式中操作发动机时，废气温度增加太多。另外，当在高负载范围内(其中发动机负载超出上限)的***延迟燃烧模式中操作发动机时，不能足够地抑制由浓操作引起的排烟。另外，当在低负载范围内(其中发动机负载低于下限)的***延迟燃烧模式中操作发动机时，难以实现稳定燃烧。因此，在低和中速以及中等负载范围中(其中发动机速度等于或低于预定速度以及发动机负载位于上下限之间)满足允许在***延迟燃烧模式中的浓操作而不产生上述问题的条件，图18示例说明低和中速以及中等负载范围，在下文中称为再生燃烧模式范围。在再生燃烧模式范围中，能抑制排烟，以及能将空气-燃料比控制到用于恢复NOx捕集器13的硫毒化的浓侧。
如果块S14的答案为“是”，判定在允许***延迟燃烧模式中的浓操作的条件下，发动机操作继续预定时间或更长。在这种情况下，能在不偏离再生燃烧模式范围的情况下获得NOx捕集器13的硫毒化恢复。例如，在高速公路上以速度80km/h-120km/h行驶的车辆将满足该操作条件。然后，逻辑进入块S15。
在块S15，判定在块S4处计算的S量是否小于预定值S2。预定值S2小于在块S13使用的预定值S1，并表示用于即使在S量小于预定值S1时也允许恢复NOx捕集器13的硫毒化的值。如果块S15的答案为“否”，判定S量小于或大于预定值S2并小于预定值S1，以及需要恢复NOx捕集器13的硫毒化。然后，逻辑进入子例程8，与在块S13判定S量小于或大于预定值S1类似。
具体地，当S量达到预定值S1时，要求恢复或去除NOx捕集器13的硫毒化。另外，在发动机操作于再生燃烧模式中继续预定时间或更长以及S量位于预定值S1和预定值S2之间的情况下，判定满足从正常燃烧模式切换到***延迟燃烧模式的请求。在这种情况下，确定地实现NOx捕集器13的硫毒化的恢复。结果，在能抑制排烟和能实现NOx捕集器13的恢复的最佳条件下，执行NOx捕集器13的硫毒化的恢复。
如果块S14的答案为“否”，判定在允许***延迟燃烧模式中的浓操作的条件下，发动机操作不继续预定时间或更长。逻辑进入块S16。如果块S15的答案为“是”，判定S量小于预定值S2，以及逻辑进入块S16。
在块S16，判定在块S3所计算的NOx量是否小于预定值NOx1。换句话说，在块S16，判定是否到达释放和减少NOx量的操作的定时。如果块S16的答案为“是”，判定不需要NOx释放和还原操作，即浓强化操作，以及结束逻辑。如果块S16的答案为“否”，判定NOx量等于或大于预定值NOx1以及需要NOx释放和还原操作。接着，逻辑进入图15所示的子例程9。在图15中，在块S901，rq-sp标志被设置成1以便请求实现NOx释放和还原操作所需的浓强化操作。
接着，参考图7，详细地解释当图6的主例程的块S6的答案为“否”时，用于实现DPF再生的子例程1。在块S101，将燃烧模式从正常稀燃烧模式切换到***延迟燃烧模式。由图17所示的流程执行这一燃烧模式切换操作。如图17所示，在块S1101，提供用于初步燃烧的初步燃料喷射。具体地，通过基于发动机速度Ne和燃料喷射量Qf检索图19的图，设置为产生初步燃烧而提供的目标初步燃料喷射量。通过基于发动机速度Ne和燃料喷射量Qf检索图20的图，设置为产生初步燃烧而提供的目标初步燃料喷射定时。
在图17的块S1102，通过基于发动机速度Ne和燃料喷射量Qf检索图4的图，设置用于产生主燃烧的目标主燃烧喷射定时，以及使当前主燃烧喷射定时逐步向着目标主燃烧喷射定时延迟。另外，设置在延迟的主燃烧喷射定时提供的延迟主燃烧喷射量，以便基于图21的图中所示的校正系数，产生等于在正常燃烧模式中获得的输出转矩。如图21所示，当延迟主燃烧喷射定时的时候，校正系数变大。通过将正常主燃烧喷射量乘以校正系数来确定延迟的主燃烧喷射量。因此，当延迟主燃烧喷射定时的时候，延迟的主燃烧喷射量增加。
再参考图7，在块S102，通过基于PM量检索图22的图，将在DPF再生操作期间将提供的废气空气-燃料比λ控制到目标值，即浓空气-燃料比。如图22所示，当PM量变大时，将废气空气-燃料比λ的目标值设置得更大以便防止大量PM的突然氧化。通过由进气节流阀6和/或EGR控制阀19调整新鲜空气量来获得目标废气空气-燃料比。如果目标空气-燃料比降低到理想配比的空气-燃料比或其近似值，则将通过节流进气导致泵送损失。因此，在这种情况下，使用图23所示的校正系数校正主燃烧喷射量以便增加。如图23所示，当使目标空气-燃料比向浓侧改变时，校正系数变大。
在块S103，判定DPF 14的床层温度是否等于或大于目标下限值T22。如果块S103的答案为“是”，逻辑进入块S104。在块S104，判定DPF床层温度是否等于或小于目标上限值T21。如果块S104的答案为“是”，逻辑进入块S105。在块S105，判定用于将废气空气-燃料比λ控制到目标值的时间t是否大于参考时间tDPFreg1。如果块S105的答案为“是”，确定完成DPF再生，以及逻辑进入块S106。
在块S106，将发动机操作从***延迟燃烧模式切换到正常燃烧模式。停止加热DPF 14，以及使废气空气-燃料比λ的目标值返回到正常值。在块S107，将reg标志设置为0。在块S108，rec标记被设置为1以便实现DPF防止熔化操作。通过实现DPF防止熔化操作，防止由于DPF 14中剩余的PM量的突然燃烧而导致的DPF 14融化。
如果块S103的答案为“否”，判定DPF床层温度小于目标下限值T22，以及逻辑进入块S111。在块S111，延迟主燃烧喷射定时，从而将DPF床层温度提高到目标下限值T22或更高。然后，逻辑进入块S112。在块S112，执行转矩校正以便补偿由于主燃烧喷射定时延迟而引起的转矩下降或转矩减小。通过增加主燃烧喷射量实现转矩校正。
如果块S104的答案为“否”，判定DPF床层温度大于目标上限值T21，以及逻辑进入块S109。在块S109，使主燃烧喷射定时提前，从而降低废气温度以及将DPF床层温度降低到目标上限值T21或更低。在块S110，执行转矩校正以便补偿由于使主燃烧喷射定时提前而引起的转矩改变。
如果块S105的答案为“否”，判定时间t等于或小于参考时间tDPFreg1，以及逻辑跳过块S106-S108并结束，以便继续DPF再生操作。
参考图8，将详细地解释用于实现当图6的主例程的块S7的回答案为“否”，即，desul标志＝1时执行的NOx捕集器13的硫毒化的恢复的子例程2。在块S201，根据图17的流程，将发动机操作从正常燃烧模式切换到***延迟燃烧模式。
在块S202，将废气空气-燃料比λ控制为理想配比的空气-燃料比以便恢复或去除NOx捕集器13的硫毒化。通过由进气节流阀6和/或EGR控制阀19调整新鲜空气量来执行废气空气-燃料比λ的控制，与实现DPF再生操作的情形类似。在块S203，判定NOx捕集器13的床层温度是否大于预定值T4。例如，在使用基于Ba的NOx捕集器的情况下，将预定温度T4设置成600℃或更高，因为在至理想配比气氛浓的情况下，需要NOx捕集器13的温度不低于600℃。如果块S203的答案为“是”，逻辑进入块S204。
在块S204，判定以理想配比空气-燃料比和高废气温度实现NOx捕集器13的硫毒化的恢复所需的时间t是否大于预定时间tdesul。换句话说，判定是否完成硫毒化恢复操作。如果块S204的答案为“是”，判定完成硫毒化恢复操作，以及逻辑进入块S205。
在块S205，取消在***延迟燃烧模式中理想配比空气-燃料比下的发动机操作，以及使发动机操作返回到正常燃烧模式。在块S206。rec标记被设置为1以便实现防止DPF熔化操作。由于实现防止DPF熔化操作，防止在将废气空气-燃料比λ突然改变到稀侧时，由于累积在DPF 14中的PM量的突然燃烧引起的DPF 14熔化。
在块S207，将desul标志设置为0。接着，在块S208，使NOx捕集器13中累积的S量复位为0。在块S209，将rq-sp标志设置为0。这是因为在硫毒化恢复操作期间，通过使NOx捕集器13暴露于具有理想配比空气-燃料比的理想配比气氛中一段长时间来释放和减少由NOx捕集器13捕集的NOx量。
如果块S203的答案为“否”，判定NOx捕集器床层温度是否等于或小于预定值T4，以及逻辑进入块S201。在块S201，延迟主燃烧喷射定时以便提高废气温度。在块S211，执行转矩校正以便补偿由于延迟主燃烧喷射定时而引起的转矩减小。通过增加主燃烧喷射量执行转矩校正。块S210和S211与图7所示的子例程1的块S111和S112相同。
如果块S204的答案为“否”，判定时间t是否等于或小于预定时间tdesul，以及逻辑跳过块S205至S209并结束，以便继续NOx捕集器硫毒化恢复操作。
参考图9，将详细地解释用于实现浓强化操作，即NOx释放和还原操作的子例程3。在块301，根据图17的流程，使发动机操作从正常燃烧模式切换到***延迟燃烧模式。在块S302，使空气燃料比λ被控制为目标值，即，浓空气-燃料比。通过使进气量控制到图24所示的目标进气量Qa，实现空气燃料比λ的目标值。这导致将NOx捕集器13暴露于其中的气氛暂时改变成浓的气氛，即，还原气氛，从而允许释放和还原由NOx分捕集的NOx量。在块S303，判定用于实现浓强化操作的时间t是否比预定时间tspike长。如果块S303的答案为“是”，判定完成浓强化操作，以及逻辑进入块S304。在块S304，将sp标志设置为0。如果块S303的答案为“否”，判定时间t等于或短于预定时间tspike，逻辑跳过块S304并结束，以便继续浓强化操作。
参考图10，将详细地解释用于实现防止DPF熔化操作的子例程4。在块S401，计算DPF 14的床层温度。在块S402，判定DPF床层温度是否小于预定值T3。换句话说，判定DPF底座温度是否在一个温度范围内，在该温度范围中防止出现在DPF 14中累积的PM量突然氧化。如果块S402的答案为“否”，判定DPF床层温度等于或大于预定值T3，以及逻辑进入块S405。在块S405，通过调整进气节流阀6和/或EGR控制阀19，使空气燃料比λ控制到预定值，以便减小废气温度以及将DPF床层温度降低到小于预定值T3的值。如果块S402的答案为“是”，判定不需要防止DPF熔化操作，以及逻辑进入块S403。在块S403，停止将空气燃料比λ控制到预定值。在块S404，rec标志设置为0。
参考图11，将详细地解释当请求再生DPF时，将优先级给予DPF再生操作或是NOx捕集器再生操作的子例程5。在块S501，判定在NOx捕集器13中累积的S量是否小于预定值S1。如果块S501的答案为“是”，逻辑进入块S502。如果块S501的答案为“否”，判定S量等于或大于预定值S1并且需要NOx捕集器硫毒化恢复操作。然后，逻辑进入图14所示的子例程8。在图14中，在块S801，将rq-desul标志设置为1以便请求实现NOx捕集器硫毒化恢复操作。
在块S502，判定是否将rq-sp标志设置为0。如果块S502的答案为“是”，判定不请求实现浓强化操作，以及逻辑进入块S503。在块S503，判定由NOx捕集器13捕集的NOx量是否小于预定值NOx1。如果块S503的答案为“是”，逻辑进入块S504。如果块S503的答案为“否”，判定由NOx捕集器13捕集的NOx量等于或大于预定值NOx1以及必须实现浓强化操作。逻辑进入图15所示的子例程9。在图15中，在块S901，将rq-sp标志设置为1以便请求实现浓强化操作。
在块S504，判定当前发动机操作，即当前发动机速度Ne和发动机负载是否处于***延迟燃烧模式中允许DPF再生操作和NOx捕集器硫毒化恢复操作的范围内。即，该范围是在***延迟燃烧模式中能再生DPF 14以及能恢复或去除NOx捕集器13的硫毒化的发动机操作范围。如果块S504的答案为“是”，判定当前发动机速度Ne和当前发动机负载处于允许DPF再生操作以及NOx捕集器硫毒化恢复操作的发动机操作范围中，以及逻辑进入块S505。在块S505，将reg标志设置为1以便实现DPF再生操作。如果块S504的答案为“否”，逻辑跳过块S505并结束。
如果块S502的答案为“否”，判定请求实现浓强化操作，以及逻辑进入块S506。在块S506，判定当前发动机操作是否处于从发动机排出的NOx量很少的条件，即正常发动机操作条件。如果块S506的答案为“是”，逻辑进入块S507。在块S507，判定DPF 14的床层温度Tbed是否大于预定值T3。如果块S507的答案为“是”，逻辑进入块S504。
如果块S506的答案为“否”，逻辑进入块S508。在块S508，将sp标志设置为1以便在DPF再生操作前，实现浓强化操作，即NOx释放和还原操作。如果块S507的答案为“否”，判定DPF 14的床层温度等于或小于预定值T3，以及逻辑进入块S508。因此，在DPF 14的床层温度Tbed等于或小于预定值T3的情况下，通过考虑直到床层温度Tbed达到能再生DPF 14时的温度所需的时间，在DPF再生操作前实现NOx释放和还原操作。
参考图12，将详细地解释当请求恢复NOx捕集器13的硫毒化时，将优先级给予硫毒化恢复操作或是NOx捕集器再生操作的子例程6。在块S601，判定在DPF 14中累积的PM量是否小于预定值PM1。如果块S601的答案为“是”，逻辑进入块S602。如果块S601的答案为“否”，判定PM量等于或大于预定值PM1，以及逻辑进入子例程7，如图13所示。在图13中，在块S701，将rq-DPF标志设置为1以便请求再生DPF 14。
在块S602，判定NOx捕集器13的床层温度Tbed是否大于预定值T1。预定值T1是适用于实现硫毒化恢复操作的NOx捕集器13的床层温度。如果块S602的答案为“是”，逻辑进入块S603。在块S603，判定当前发动机操作条件是否处于允许DPF再生和硫毒化恢复的范围。如果块S603的答案为“是”，逻辑进入块S604。在块S604，将desul标志设置为1以便实现硫毒化恢复操作。如果块S603的答案为“否”，逻辑跳过块S604并结束。
如果块S602的答案为“否”，判定NOx捕集器13的床层温度Tbed等于或小于预定值T1，逻辑进入块S605。在块S605，判定是否将rq-sp标志设置为0。如果块S605的答案为“是”，判定不请求实现浓强化操作，逻辑进入块S606。在块S606，判定NOx量是否小于预定值NOx1。如果块S606的答案为“是”，判定不需要NOx释放和还原操作，即浓强化操作，以及结束逻辑。
如果块S605的答案为“否”，判定请求实现浓强化操作，以及逻辑进入块S607。在块S607，将sp标志设置为1以便实现NOx释放和还原操作。如果块S606的答案为“否”，判定NOx量等于或大于预定值NOx1以及需要NOx释放和还原操作，即浓强化操作。逻辑进入图15所示的子例程9。在图15中，在块S901，将rq-sp标志设置为1以便请求实现浓强化操作。
参考图16，将详细地解释用于控制促使活化NOx捕集器13的子例程10。在块S1001，判定发动机操作是否处于能促使NOx捕集器13预热的NOx捕集器预热促使范围内。换句话说，判定发动机操作是否处于允许***恢复燃烧模式的条件下。如果块S1001的答案为“是”，逻辑进入块S1002。在块S1002，将发动机操作从正常燃烧模式切换到***延迟燃烧模式。在***延迟燃烧模式中，能有效地延迟主燃烧周期，导致废气温度增加，因此促使NOx捕集器13预热。接着，在块S1003，判定NOx捕集器13的床层温度是否高于活化NOx捕集器13时的活化温度T5。如果块S1003的答案为“是”，逻辑进入块S1004。在块S1004，通过从***延迟燃烧模式切换到正常燃烧模式，取消NOx捕集器预热促使范围中的发动机操作。
如果块S1001的答案为“否”，逻辑跳过块S1002-S1004并结束。如果块S1003的答案为“否”，逻辑跳过块S1004并结束。
如上所述，本发明的燃烧控制装置提供***延迟燃烧模式，其中在结束初步燃烧后起动主燃烧。这导致主要通过预混合燃烧形成主燃烧，从而防止在使空气-燃料比变浓时导致的排烟恶化。另外，通过初步燃烧增加汽缸内温度，从而能延迟主燃烧起动定时，因此能增加废气温度。于是，当基于废气净化器的状况需要浓空气-燃料比操作和提高废气温度时，通过从正常燃烧模式切换到***延迟燃烧模式，能实现浓空气-燃料比操作和提高废气温度，而不恶化排烟。
另外，当在能操作***延迟燃烧模式的条件下，即，当发动机操作稳定地处于可允许***延迟燃烧模式的条件下，发动机操作继续预定时间或更长时，执行切换到***延迟燃烧模式。因此，能防止发动机操作偏离在请求产生***延迟燃烧模式中的燃烧之前的条件。这可在不恶化排烟以及不过度升高废气温度的情况下实现***延迟燃烧模式中的燃烧。
本申请基于在2003年7月30提交的在先日本专利申请No.2003-282721。该日本专利申请No.2003-282721的全部内容在此引入以供参考。
尽管通过参考本发明的某些实施例描述了本发明，本发明不限于上述实施例。鉴于上述教导，本领域的技术人员能想到对所述实施例的改进和改变。本发明的范围参考下述权利要求来限定。

Claims (23)

1.一种用于具有排气通道的内燃发动机的燃烧控制装置，所述燃烧控制装置包括：
废气净化器，其适合于被设置在发动机的排气通道中；以及
控制单元，其被编程用以：
有选择地实现第一燃烧模式和第二燃烧模式，所述第二燃烧模式提供主燃烧以便产生主转矩，以及提供所述主燃烧前在压缩冲程的上死点或其附近的初步燃烧，并且在完成该初步燃烧后起动该主燃烧；
基于所述废气净化器的状况，判定是否请求从所述第一燃烧模式切换到所述第二燃烧模式；以及
当请求从所述第一燃烧模式切换到所述第二燃烧模式时，从该第一燃烧模式切换到该第二燃烧模式，以及在允许该第二燃烧模式的条件下，所述发动机继续操作预定时间或更长。
2.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中，所述控制单元进一步被编程用来基于累积在所述废气净化器中的物质的量判定是否请求从所述第一燃烧模式切换到所述第二燃烧模式。
3.如权利要求2所述的燃烧控制装置，其中，所述废气净化器包括被构造成当废气空气/燃料比稀时捕集包含在所述废气中的NOx的NOx捕集器，所述控制单元进一步被编程用以基于累积在所述NOx捕集器中的硫成分的量判定是否请求从所述第一燃烧模式切换到所述第二燃烧模式，该控制单元进一步被编程用以通过在所述第二燃烧模式中将废气空气/燃料比控制到理想配比空气/燃料比以及提高废气温度来恢复所述NOx捕集器的硫毒化。
4.如权利要求2所述的燃烧控制装置，其中，所述废气净化器包括被构造成收集包含在废气中的颗粒物质的柴油颗粒过滤器，所述控制单元被进一步编程用以基于由所述柴油颗粒过滤器收集的颗粒物质的量判定是否请求从所述第一燃烧模式切换到所述第二燃烧模式，该控制单元被进一步编程用以通过将废气空气/燃料比控制到低于理想配比空气/燃料比的目标值以及提高所述第二燃烧模式中的废气温度来再生所述柴油颗粒过滤器。
5.如权利要求2所述的燃烧控制装置，其中，所述废气净化器包括被构造成当废气空气/燃料比稀时捕集包含在所述废气中的NOx的NOx捕集器，所述控制单元被进一步编程用以基于由所述NOx捕集器捕集的NOx量判定是否请求从所述第一燃烧模式切换到所述第二燃烧模式，该控制单元进一步被编程用以通过在所述第二燃烧模式中将废气空气/燃料比控制到低于理想配比空气/燃料比的目标值以及提高废气温度来再生所述NOx捕集器。
6.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中，允许所述第二燃烧模式的条件是发动机速度等于或低于预定速度以及发动机负载是位于上限和下限间的中等负载的发动机操作条件。
7.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中，所述控制单元被进一步编程用以当提供用于主燃烧的燃料喷射时，把要为所述初步燃烧提供的燃料喷射量控制到使汽缸内温度增加到高于空气-燃料混合物可自燃时的自点火温度所需的燃料喷射量。
8.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中，所述控制单元被进一步编程用以使主燃烧的主燃烧起动定时从所述初步燃烧的初步燃烧起动定时延迟不低于20°曲柄角。
9.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中，所述控制单元被进一步编程用以将主燃烧的主燃烧结束定时设定为等于或大于在压缩上死点后的50°曲柄角。
10.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中，所述控制单元被进一步编程用以通过改变将为所述主燃烧提供的燃烧喷射定时来控制废气温度。
11.如权利要求3所述的燃烧控制装置，其中，所述控制单元被进一步编程用以当在允许所述第二燃烧模式以及硫成分的量达到预定值(S2)的条件下发动机继续操作预定时间或更长时，即使硫成分的量低于用于请求恢复所述NOx捕集器的硫毒化的水平(S1)时，也恢复所述NOx捕集器的硫毒化。
12.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其中，所述控制单元被进一步编程用以在所述第二燃烧模式中，在发动机操作一个周期产生多次所述初步燃烧，在压缩TDC或其附近至少产生一次初步燃烧。
13.一种用于控制具有排气通道的内燃发动机中的燃烧的方法，在所述排气通道中设置一个废气净化器，所述方法包括：
检测所述发动机的操作条件；
检测所述废气净化器的状况；
有选择地实现第一燃烧模式和第二燃烧模式，所述第二燃烧模式提供主燃烧以产生主转矩，以及提供主燃烧之前在压缩冲程的上死点或其附近的初步燃烧，并在完成所述初步燃烧后起动主燃烧；
基于所述废气净化器的状况判定是否请求从第一燃烧模式切换到第二燃烧模式；
基于所述发动机的操作条件判定在允许所述第二燃烧模式的条件下，所述发动机是否继续操作预定时间或更长；以及
当请求从所述第一燃烧模式切换到所述第二燃烧模式时，从该第一燃烧模式切换到该第二燃烧模式，以及在允许所述第二燃烧模式的条件下发动机继续操作预定时间或更长。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述废气净化器包括被构造成当废气空气/燃料比稀时捕集包含在废气中的NOx的NOx捕集器，通过累积在所述NOx捕集器中的硫成分的量来检测所述废气净化器的状况，该方法进一步包括在所述第二燃烧模式中将废气空气/燃料比控制到理想配比空气/燃料比以及升高废气温度，从而恢复所述NOx捕集器的硫毒化。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述废气净化器包括被构造成收集包含在废气中的颗粒物质的柴油颗粒过滤器，通过由所述柴油颗粒过滤器收集的颗粒物质的量来检测所述废气净化器的状况，该方法进一步包括在所述第二燃烧模式中将废气空气/燃料比控制到低于理想配比空气/燃料比的目标值以及升高废气温度，从而再生所述柴油颗粒过滤器。
16.如权利要求13所述的方法，其中，所述废气净化器包括被构造成当废气空气/燃料比稀时捕集包含在废气中的NOx的NOx捕集器，通过由所述NOx捕集器捕集的NOx的量来检测所述废气净化器的状况，该方法进一步包括在第二燃烧模式中将废气空气/燃料比控制到低于理想配比空气/燃料比的目标值以及提高废气温度，从而再生所述NOx捕集器。
17.如权利要求13所述的方法，其中，允许所述第二燃烧模式的条件是发动机速度等于或低于预定速度以及发动机负载是位于上限和下限之间的中等负载的发动机操作条件。
18.如权利要求13所述的方法，进一步包括，当提供用于主燃烧的燃料喷射时，把要为所述初步燃烧提供的燃料喷射量控制到使汽缸内温度增加到高于空气-燃料混合物可自燃时的自点火温度所需的燃料喷射量。
19.如权利要求13所述的方法，进一步包括，使所述主燃烧的主燃烧起动定时从所述初步燃烧的初步燃烧起动定时延迟不低于20°曲柄角。
20.如权利要求13所述的方法，进一步包括将所述主燃烧的主燃烧结束定时设定为等于或大于在压缩上死点之后50°曲柄角。
21.如权利要求13所述的方法，进一步包括通过改变将为所述主燃烧提供的燃料喷射定时来控制废气温度。
22.如权利要求14所述的方法，其中，当在允许所述第二燃烧模式以及硫成分的量达到预定值的条件下发动机继续操作预定时间或更长时，即使硫成分的量低于用于请求恢复NOx捕集器的硫毒化的水平时，也能执行对废气空气/燃料比的控制。
23.如权利要求13所述的方法，进一步包括，在所述第二燃烧模式中，在所述发动机操作的一个周期产生多次初步燃烧，在压缩TDC或其附近至少产生一次初步燃烧。
CN2004100633301A 2003-07-08 2004-07-08 内燃发动机的燃烧控制装置和燃烧控制方法 Expired - Fee Related CN1576529B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003193310 2003-07-08
JP193310/2003 2003-07-08
JP2003282721A JP4029795B2 (ja) 2003-07-30 2003-07-30 内燃機関の燃焼制御装置
JP282721/2003 2003-07-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1576529A true CN1576529A (zh) 2005-02-09
CN1576529B CN1576529B (zh) 2010-04-28

Family

ID=33455605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2004100633301A Expired - Fee Related CN1576529B (zh) 2003-07-08 2004-07-08 内燃发动机的燃烧控制装置和燃烧控制方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1496223B1 (zh)
CN (1) CN1576529B (zh)
DE (1) DE602004015893D1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102906383A (zh) * 2010-04-29 2013-01-30 卡特彼勒公司 用于废气后处理装置的灵活被动再生的柴油发动机和方法
CN103573442A (zh) * 2012-07-30 2014-02-12 福特环球技术公司 操作内燃发动机的方法、断开内燃发动机的方法和发动机控制装置
CN110284952A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 潍柴动力股份有限公司 一种柴油机后处理***催化剂硫中毒的处理方法和装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1837496B1 (de) * 2006-03-23 2013-03-13 Ford Global Technologies, LLC Brennkraftmaschine mit kombiniertem Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE502006008072D1 (de) * 2006-03-23 2010-11-25 Ford Global Tech Llc Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlung und zur Vorherbestimmung einer zukünftigen Temperatur in einem Partikelfilter einer Brennkraftmaschine
CN115419510B (zh) * 2022-09-23 2023-12-15 奇瑞商用车（安徽）有限公司 一种动态降低颗粒排放物的控制策略

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59194020A (ja) * 1983-04-19 1984-11-02 Nissan Motor Co Ltd デイ−ゼルエンジンの排気微粒子処理装置
JPS61123709A (ja) * 1984-11-19 1986-06-11 Nippon Soken Inc 排気ガス微粒子浄化機能を有する内燃機関の制御装置
JPS61197710A (ja) * 1985-02-27 1986-09-02 Nissan Motor Co Ltd デイ−ゼルエンジンの排気微粒子処理装置
GB2294334B (en) * 1994-09-29 1997-07-02 Fuji Heavy Ind Ltd Catalyst activation control system
US5839275A (en) * 1996-08-20 1998-11-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection control device for a direct injection type engine
DE19747671C1 (de) * 1997-10-29 1999-07-08 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors
DE60212079T2 (de) * 2001-02-20 2006-12-07 Isuzu Motors Ltd. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für Dieselmotoren und Regenerationssteuerungsverfahren für Abgasnachbehandlungsvorrichtung
JP2003090250A (ja) * 2001-09-18 2003-03-28 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102906383A (zh) * 2010-04-29 2013-01-30 卡特彼勒公司 用于废气后处理装置的灵活被动再生的柴油发动机和方法
CN103573442A (zh) * 2012-07-30 2014-02-12 福特环球技术公司 操作内燃发动机的方法、断开内燃发动机的方法和发动机控制装置
CN110284952A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 潍柴动力股份有限公司 一种柴油机后处理***催化剂硫中毒的处理方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1496223A3 (en) 2005-11-16
EP1496223A2 (en) 2005-01-12
CN1576529B (zh) 2010-04-28
EP1496223B1 (en) 2008-08-20
DE602004015893D1 (de) 2008-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1274949C (zh) 内燃机的排气净化***和方法
CN1317498C (zh) 内燃发动机的废气排放控制***
JP4225153B2 (ja) 排気フィルタの再生制御装置
US7611567B2 (en) Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
CN1795320A (zh) 废气净化***
US6907862B2 (en) Combustion control apparatus for internal combustion engine
CN1701171B (zh) 发动机的燃烧控制
CN1789677A (zh) 内燃机的排气净化装置
CN100338347C (zh) 用于内燃发动机的燃烧控制设备和燃烧控制方法
US7334398B2 (en) Combustion control apparatus and method for internal combustion engine
CN1703570A (zh) 用于内燃机的废气净化***
US7827783B2 (en) Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
CN100338346C (zh) 内燃发动机的燃烧控制设备和燃烧控制的方法
US7594390B2 (en) Combustion control apparatus and method for internal combustion engine
CN1576529A (zh) 用于内燃发动机的燃烧控制装置
JP2005048692A (ja) 内燃機関の燃焼制御装置
US9708994B2 (en) Method of regenerating an exhaust after treatment device
JP2003035131A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2010024844A (ja) 内燃機関の制御装置
JP7124536B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4489504B2 (ja) ディーゼルエンジンの排気浄化装置
CN1576532A (zh) 内燃机燃烧控制设备
CN100520024C (zh) 用于内燃发动机的燃烧控制装置和方法
JP5120237B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4346989B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置

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: 20100428

Termination date: 20180708