CN1942660A - 用于内燃机的废气控制装置和废气控制方法 - Google Patents

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Abstract

在用于内燃机的废气控制装置中，其包括增压器，该增压器设在排气通道内，在具有氧化能力的催化剂的上游位置；涡轮转动能数量调节装置(106)，用于调节用于使增压器的涡轮旋转的废气的能量的量；以及用于执行后喷射的后喷射执行装置，当压气机的做功量由于后喷射增加时，涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮转动的废气的能量的量，以便使增加的做功量减少到零。

Description

用于内燃机的废气控制装置和废气控制方法
技术领域
本发明涉及用于内燃机的废气控制装置和废气控制方法。更具体地，本发明涉及一种技术，该技术用于有效利用废气的能量以净化废气。
背景技术
通常，在安装在汽车等等上的内燃机中，尤其在柴油机中，要求消除包含在废气中的除氮氧化物(在下文，称为“NOx”)之外的颗粒物质(在下文，称为“PM”)，例如碳烟。为了满足这种要求，提出一种方法，在该方法中，将负载储存还原型NOx催化剂(在下文，在适当的地方称为“NOx催化剂”)的颗粒过滤器(在下文，在适当的地方称为“过滤器”)设在内燃机的排气通道内。
当在其中流动的废气中的氧浓度高时，NOx催化剂储存废气中的NOx，以及当在其中流动的废气中的氧浓度低时，NOx催化剂释放储存的NOx。过滤器由具有许多小孔的多孔基础材料形成，且当废气通过小孔时，捕集废气中的PM。因此，在内燃机的排气通道内设置负载NOx催化剂的过滤器使得消除包含在废气中的NOx和PM成为可能。
如果PM聚集在过滤器中，那么在过滤器中的废气通路变窄，且废气流经废气通路的阻力增加。如果PM在过滤器中过度聚集，那么废气的压力增加，这导致内燃机的输出功率减少。因此，在适当的时候执行PM恢复恢复程序是必要的，该PM恢复程序用于氧化和消除聚集在过滤器中的PM，以便恢复过滤器的PM捕集能力。
在PM恢复程序中，将过滤器的温度增加到一个值，该值在大约500℃到700℃的高温范围内，并使得在过滤器中流动的废气的空燃比变稀，借以氧化和消除PM。
在内燃机中使用的燃料可能包含硫(S)成分。如果这种燃料在内燃机中燃烧，那么燃料中的硫(S)成分被氧化形成硫氧化物(在下文，称为“SOx”)。因此，从内燃机排出的废气包含SOx。如果包含SOx的废气流入NOx催化剂，那么SOx以与NOx储存一样的机理储存在NOx催化剂中。储存在NOx催化剂中的SOx随时间的推移形成稳定的硫酸钡(BaSO4)。因此，仅仅通过降低流入NOx催化剂中的废气的氧浓度分解和释放SOx是困难的，因此SOx趋向于聚集在NOx催化剂中。
如果储存在NOx催化剂中的SOx的量增加，那么NOx催化剂的NOx储存能力降低，消除废气中的NOx的能力降低。即，发生所谓的硫中毒(在下文，称为“S中毒”)。因此，当将NOx催化剂设在内燃机的排气通道中时，执行S恢复程序是必要的，该S恢复程序用于在NOx催化剂的NOx储存能力过度降低之前，从S中毒中恢复NOx催化剂，以及恢复NOx催化剂的NOx消除能力。
在S恢复程序中，将NOx催化剂的周围温度增加到一个值，该值在大约500℃到700℃的高温范围内，并将用作还原剂的燃料添加到在NOx催化剂上游流动的废气中，因此使流入NOx催化剂中的废气的空燃比变高，借以释放和还原SOx。
如上所述，在PM恢复程序或者S恢复程序中，过滤器或者NOx催化剂的温度需要增加到一个值，该值在大约500℃到700℃的高温范围内。因此，通过除执行主燃料喷射之外补充喷射燃料，可以将从内燃机排出且流入NOx催化剂中的废气的温度增加到一个值，该值处于使催化剂被激活的温度范围内。
但是，在包括离心增压器的内燃机中，即使当从内燃机排出的废气的温度增加时，废气的能量也用于增加涡轮转速。因此，流入NOx催化剂中的废气的温度不可能充分增加。
此外，当废气的能量用于增加涡轮转速以及因此涡轮转速增加时，压气机的转速也增加，吸入气缸的空气的量增加。因此，需要通过减少节气门的开度调节进气量。结果，内燃机的泵气损失增加，这导致燃料效率的劣化。
为了解决这个问题，提出一种技术，在该技术中，设在离心增压器内的可变截面喷嘴或者废气旁通阀完全开启，从而防止废气的能量用于增加涡轮转速(例如，参考日本专利申请JP-A-2002-276340)。
在日本专利申请JP-A-2002-276340介绍的技术中，因为设在离心增压器内的可变截面喷嘴或者废气旁通阀完全开启，所以用于增加涡轮转速的废气的能量的量减少。结果，进气量变得比可变截面喷嘴或者废气旁通阀完全开启之前小，这可能导致烟雾量的增加。
发明内容
本发明的目的是提供用于内燃机的废气控制装置和废气控制方法，这种废气控制装置和废气控制方法能够有效利用废气的能量，不会使废气排放的性质劣化。
根据本发明的第一个方面，提供用于内燃机的废气控制装置，该内燃机设有催化剂，该催化剂设在内燃机的排气通道内并具有氧化能力；增压器，该增压器包括涡轮和压气机，该涡轮设在排气通道内，在催化剂的上游位置，并利用废气旋转，该压气机与涡轮的旋转一致地旋转，并进行增压；涡轮转动能数量调节装置，用于调节用于使涡轮旋转的废气的能量的量；以及用于执行后喷射的后喷射执行装置，用于在主燃料喷射之后喷射燃料，以便增加从内燃机排出并流入催化剂中的废气的温度。当压气机的做功量由于由后喷射执行装置执行的后喷射而增加时，涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量，以便把增加的做功量减少到零。
在这种在催化剂上游位置处的排气通道内设有增压器的内燃机中，即使在后喷射执行装置执行后喷射以便增加从内燃机排出的废气的温度的情况下，如果部分废气能量用于增加涡轮转速，那么废气的温度降低且流入催化剂中的废气的温度不会充分增加。
与之对比，如第一个方面所述的用于内燃机的废气控制装置设有涡轮转动能数量调节装置，该涡轮转动能数量调节装置用于调节用于使涡轮旋转的废气的量。当压气机的做功量量由于执行后喷射而增加时，涡轮转动能数量调节装置确定通过后喷射增加的部分废气能量用于增加涡轮转速，并减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量，以便把增加的做功量减少到零。因此，有效利用通过后喷射增加的废气的能量以增加催化剂的温度是可能的。此外，为了把通过执行后喷射增加的压气机做功量减少到零，即，为了使压气机的做功量等于在执行后喷射之前测得的值，减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量。因此，进气量不会变得比执行后喷射之前小。因此，能防止由于用于使涡轮旋转的废气能量的量的过度减少导致烟雾的量增加。
通过增加设在增压器内的可变截面喷嘴的开启量和/或废气旁通阀的开启量，涡轮转动能数量调节装置可以减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量。
当可变截面喷嘴的开启量增加时，喷嘴通道的横截面面积增加。因此，流经喷嘴通道的废气的流速和压力降低，因此用于使涡轮旋转的废气的能量的量减少。同时，当废气旁通阀的开启量增加时，用于使涡轮旋转的废气自身的量减少，因此，用于使涡轮旋转的废气的能量的量减少。增加可变截面喷嘴和废气旁通阀的开启量使得能在不减少废气能量的量的情况下把废气引入催化剂。因此，其数量已经由于后喷射而增加的废气能量能够有效用于增加催化剂的温度。
后喷射执行装置可以基于催化剂被激活的温度决定由后喷射喷入的燃料量。当由后喷射喷入的燃料量增加时，涡轮转动能数量调节装置可以增加设在增压器内的可变截面喷嘴的开启量和/或废气旁通阀的开启量。
例如，后喷射执行装置可能基于催化剂被激活的温度和在执行后喷射之前实际测得的流入催化剂中的废气温度之差，或者催化剂被激活的温度和在执行后喷射之前基于内燃机运转状态估计的流入催化剂中的废气温度之差，决定由后喷射喷入的燃料量。
在可变截面喷嘴的开启量等于废气旁通阀的开启量的情况下，当由后喷射喷入的燃料量增加时，由后喷射产生的废气的能量的量增加，因此，用于使涡轮旋转的能量的量也增加，因此，当由后喷射喷入的燃料的量增加时，通过增加可变截面喷嘴或者废气旁通阀的开启量，其数量已经由于后喷射而增加的废气能量能够有效用于增加催化剂的温度。
在内燃机的进气通道内可以进一步提供用于检测流经内燃机的进气通道的进气量的进气量检测装置和用于检测进气压力的进气压力检测装置中的至少一个。当进气量检测装置或进气压力检测装置在执行后喷射之后测得的值高于进气量检测装置或进气压力检测装置在执行后喷射之前测得的值时，涡轮转动能数量调节装置可以减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量。
利用进气量检测装置或者进气压力检测装置使得能容易并准确地确定压气机的做功量是否由于执行后喷射而增加。因此，当由进气量检测装置或进气压力检测装置在执行后喷射之后测得的值高于进气量检测装置或进气压力检测装置在执行后喷射之前测得的值时，通过减少用于使涡轮旋转的废气的量，其数量已经由于后喷射而增加的废气能量能够有效用于增加催化剂的温度。
如迄今为止所述，利用如本发明的第一个方面所述的用于内燃机的废气控制装置，废气的能量能够得到有效利用，而不会使废气排放性能劣化。
根据本发明的第二个方面，提供用于内燃机的废气控制方法，该内燃机设有催化剂，该催化剂设在内燃机的排气通道内并具有氧化能力；增压器，该增压器包括涡轮和压气机，该涡轮设在排气通道内，在催化剂的上游位置，并利用废气旋转，该压气机与涡轮的旋转一致地旋转，并进行增压；涡轮转动能数量调节装置，用于调节用于使涡轮旋转的废气的能量的量；以及用于执行后喷射的后喷射执行装置，用于在主燃料喷射之后喷射燃料，以便增加从内燃机排出并流入催化剂中的废气的温度。当压气机的做功量由于由后喷射执行装置执行的后喷射而增加时，涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量，以便把增加的做功量减少到零。
附图说明
通过结合附图阅读下面本发明的优选实施例的详细说明，本发明的所述目的、特征、优点、技术意义以及工业价值会被更好地理解，其中：
图1是一个视图，示意性地显示了内燃机和进排气***的结构，如本发明的实施例所述的用于内燃机的废气控制装置应用于该进排气***；
图2A和图2B是根据实施例的恢复程序控制的流程图；
图3A和图3B是根据实施例的另一个恢复程序控制的流程图。
具体实施方式
在下文，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。注意，除非另外指出，否则本发明的范围不限于实施例中介绍的元件的尺寸，材料，形式和布置。
图1是一个视图，示意性地显示了内燃机和进排气***的结构，如本发明的实施例所述的用于内燃机的废气控制装置应用于该进排气***。
在图1中所示的内燃机1是包括4个气缸2的水冷式四冲程柴油机。内燃机1包括燃料喷射阀3，该燃料喷射阀3把燃料直接喷入各气缸2的燃烧室。每个燃料喷射阀3都连接到储油器(共轨)4，共轨4通过供油管5与油泵6相连通。
进气通道7连接到内燃机1，且进气通道7连接到空气滤清器箱8。空气流量计9装在进气通道7上，在空气滤清器箱8的下游位置，并输出电信号，该电信号与流入进气通道内的进气质量对应。
增压器10的压气机壳10a设在进气通道7内，在空气流量计9的下游位置。中间冷却器11装在进气通道7上，在压气机壳10a的下游位置。另外，节气门12设在进气通道7内，在中间冷却器11的下游位置，并调节流入进气通道7中的进气的流量。节气门致动器13装在节气门12上。此外，压力传感器14装在进气通道7上，在节气门12的下游位置，并输出电信号，该电信号对应在进气通道7内的压缩空气的压力，即，所谓的增压压力。
排气支管15和内燃机1相连，在该排气支管15中，四根支管结合成一根集气管。排气支管15的支管通过各自的排气口与各自的气缸2的燃烧室相连通。然后，排气支管15的集气管通过增压器10的涡轮机壳10b连接到排气管16。排气管16连接到在下游侧的***(未显示)。因此，排气支管15和排气管16用作排气通道。
此外，负载储存还原型NOx催化剂(在下文，称为“N0x催化剂”)的颗粒过滤器17设在排气管16内，在涡轮机壳10b的下游位置。空燃比传感器18和废气温度传感器19装在排气管16上，在过滤器17的上游位置，该空燃比传感器18输出电信号，该电信号与流经排气管16的废气的空燃比对应，该废气温度传感器19输出电信号，该电信号与流经排气管16的废气的温度对应。另外，提供压力差传感器20，该压力差传感器20输出电信号，该电信号与在过滤器17的上游位置和过滤器17的下游位置之间的排气管16内的压力差对应。
在该实施例中，增压器10是可变截面喷嘴(VN)型离心增压器(可变截面喷嘴型涡轮增压器)，该增压器用从内燃机1排出的废气的热能作为驱动能源进行运转。与压气机相连的涡轮可旋转地容纳在涡轮机壳10b内，涡轮由于受到废气的压力而旋转。
另外，喷管隔片设在涡轮机壳10b内，并在涡轮机壳10b内改变排气通道(喷嘴通道)的横截面面积。喷管隔片由NV致动器10c开启/关闭。
当NV致动器10c减小喷管隔片的开启量(在下文，称为“NV开启量”)时，喷嘴通道的横截面面积减少。因此，流经喷嘴通道的废气的流速和压力增加，因此涡轮转速和转矩增加。
另一方面，当NV致动器10c增大NV开启量时，喷嘴通道的横截面面积增加。因此，流经喷嘴通道的排气的流速和压力减少，因此抑制了涡轮转速和转矩的过度增加。
因此，当内燃机1在低转速运转时，即，当从内燃机1排出的废气的流速和压力减少时，能够通过减小VN开启量增加涡轮转速和转矩，藉此能够增加进气的增压压力。
另一方面，当内燃机1在高转速运转时，即，当从内燃机1排出的废气的流速和压力增加时，能够通过增加VN开启量抑制涡轮转速和转矩的过度增加，藉此能够抑制进气增压压力的过度增加。
此外，排气支管15和排气管16之间的连通通过旁通道21成为可能，废气旁通(W/G)阀22装在旁通道21上，该废气旁通(W/G)阀22开启/关闭在排气支管15侧的旁通道21的开口端。废气旁通阀22由W/G阀致动器23开启/关闭，该W/G阀致动器23包括电磁开关、电动机等等。
当W/G阀致动器23增大废气旁通阀22的开启量(在下文，称为“W/G阀开启量”)时，部分流经排气支管15的废气通过旁通道21流到排气管16。因此，流入涡轮机壳10b内的废气的量减少，因此施加到涡轮机壳10b内的涡轮上的废气压力减少，结果，从涡轮传递到压气机的转动能也减少。
此外，燃料添加阀24将用作还原剂的燃料添加到流经内燃机1第一个气缸(#1)的排气口的废气中，燃料添加阀24装在该排气口上。燃料添加阀24通过燃料通道25连接到油泵6。
这样构造的内燃机1设有电控单元(ECU)26用于控制内燃机1。ECU26是算术逻辑单元，包括CPU、ROM、RAM、备用RAM等等。
ECU26经由电力布线连接到空气流量计9、进气压力传感器14、空燃比传感器18、废气温度传感器19以及压力差传感器20，还连接到许多传感器，例如安装在内燃机1上的曲轴位置传感器(未显示)和冷却液传感器(未显示)，以及设在车辆的车厢内的加速踏板位置传感器(未显示)，该车辆包括内燃机。从不同传感器输出的信号输入ECU26内。
此外，ECU26经由电力布线连接到燃料喷射阀3、VN致动器10c、节气门致动器13、W/G阀致动器23、燃料添加阀24等等。因此，ECU26能够控制燃料喷射阀3、VN驱动器10c、节气门致动器13、W/G阀致动器23、燃料添加阀24等等。
例如，ECU26把从不同传感器输出的信号输入以预定时间间隔执行的基本程序中，并在其中计算发动机转速、燃料喷射量以及燃料喷射时刻。输入ECU26的信号和通过由ECU26在基本程序中执行的计算获得的控制值临时储存在ECU26的RAM中。
另外，ECU26在中断程序期间从RAM读取不同的控制值并基于该控制值控制燃料喷射阀3等等，该中断程序由来自不同传感器和开关的信号的输入、预定时间的经过、来自曲轴位置传感器的脉冲信号的输入等等触发。
在下文，将详细描述PM恢复程序。如果PM聚集在过滤器17内，那么在过滤器17内的废气通道变窄，废气流经废气通道的阻力增加。如果PM在过滤器17内过度聚集，那么废气的压力增加，这导致来自内燃机的输出功率上的减少。因此，在适当的时候执行PM恢复程序是必要的，该PM恢复程序用于氧化和消除聚集在过滤器17内的PM，以便恢复过滤器17的PM捕集能力。因此，当PM恢复程序开始条件得到满足时，ECU26用下面的方式执行PM恢复程序。
PM恢复程序开始条件的例子是下面的条件：聚集在过滤器内的PM的量等于或大于预定值。预定值设置成稍微小于极限PM聚集量的值，在该极限PM聚集量，聚集的PM导致过滤器的阻塞，阻塞导致废气阻力的增加，且来自内燃机的输出功率减少。
确定聚集在过滤器内的PM的量是否等于或大于预定值的方法的例子是下面两种方法，在一种方法中，当在过滤器17的上游位置和过滤器17的下游位置之间的排气通道内的压力(废气压力)差等于或大于预定的值时，确定聚集在过滤器内的PM的量等于或大于预定的值，其中基于压力差传感器20测得的值计算所述排气通道内的压力差，和在一种方法中，当通过从上一个PM恢复程序结束的时候开始累计燃料喷射量而获得的值等于或大于预定值时，确定聚集在过滤器内的PM的量等于或大于预定值。
当根据所述方法确定PM恢复程序开始条件被满足时，ECU26执行过滤器温度增加程序以及稀空燃比程序，该过滤器温度增加程序用于将过滤器的温度增加到一个值，该值在大约500℃到700℃的高温范围内，该稀空燃比程序用于使得流入过滤器17内的废气的空气是过氧空气。
执行过滤器温度增加程序的方法的例子是下面的方法，在该方法中，二次喷射用于在排气冲程或做功冲程期间在气缸内补充喷射燃料。在二次喷射时，在排气冲程或者做功冲程期间在气缸内喷射的燃料作为未燃燃料流入由过滤器17负载的NOx催化剂中，由于由催化剂导致的反应热，催化剂的温度增加，因此过滤器的温度增加。
但是，在从内燃机1排出的废气的温度低的运转区域中，例如，在低负荷运转区域中，NOx催化剂的温度可能达不到NOx催化剂被激活的温度。在这种情况下，即使执行二次喷射，未燃燃料也不容易起反应，过滤器的温度难以增加。因此，在这种情况下，为了将NOx催化剂的温度增加到NOx催化剂被激活的温度，也用作后喷射执行装置的ECU26控制燃料喷射阀3，以便执行后喷射。为了增加从内燃机1排出的废气自身的温度，在后喷射时，燃料在主喷射之后相对短的时期内喷射燃料(在做功冲程期间执行二次喷射的情况下，在早于二次喷射时刻的时间执行后喷射)并且在气缸内燃烧燃料。
此外，通过把来自燃料添加阀24的用作还原剂的燃料添加到废气中代替执行所述二次喷射，或者除执行二次喷射之外，燃料可以在NOx催化剂中使未燃燃料成分氧化，以及可以利用由于氧化产生的热量增加过滤器的温度。
即，作为过滤器温度增加程序，基于内燃机的运转状态或由废气温度传感器19测得的废气温度选择性地执行两个程序，一个程序是：除执行后喷射之外，还执行二次喷射和/或通过燃料添加阀24进行的燃料添加，一个程序是：不执行后喷射，执行二次喷射和/或通过燃料添加阀24进行的燃料添加废气温度传感器。
稀空燃比程序是控制程序，用于调节从燃料喷射阀3喷射到废气的燃料的量或者从燃料添加阀24添加到废气的燃料的量，以使得象征从空燃比传感器18输出的信号的值变成与稀空燃比对应的值。
在下文，将详细说明S恢复程序。当流入催化剂中的废气的空燃比稀时，由过滤器17负载的NOx催化剂通过把NOx储存在其中防止废气中的NOx排放到大气中。当流入催化剂中的废气的空燃比变成化学计量空燃比或者浓空燃比时，由过滤器17负载的NOx催化剂通过释放和还原NOx消除储存的NOx。
硫(S)成分包含在燃料或者润滑油中，以及硫成分与氧气反应生成硫氧化物(SOx)。因为NOx催化剂用和NOx储存一样的方法储存废气中的SOx，所以当储存在NOx催化剂中的SOx的量增加时，NOx催化剂的NOx消除能力降低，即，发生所谓的S中毒。
当在NOx催化剂中发生S中毒时，NOx消除能力降低，且包含在废气中的NOx可能排入大气中，而没有在NOx催化剂15中被消除。因此，在本实施例中，执行S恢复程序，该S恢复程序用于释放和还原储存在NOx催化剂中的SOx，以便消除SOx并恢复NOx催化剂的NOx消除能力。因此，当S恢复程序开始条件得到满足时，ECU26以下面的方式执行S恢复程序。
S恢复程序开始条件的例子是下面的条件：一个条件是，从上一个S恢复程序结束以后已经经过预定的时间，另一个条件是，从上一个S恢复程序结束以后车辆已经行驶了预定的距离。
当确定S恢复程序开始条件被满足时，ECU26执行催化剂温度增加程序，用于将NOx催化剂的床温增加到一个值，该值在500℃到700℃的范围内，并执行浓空燃比程序，用于使得流入NOx催化剂中的废气的空燃比浓。
因为催化剂温度增加程序和所述过滤器温度增加程序一样，所以这里不做其详细说明。浓空燃比程序是控制程序，用于调节从燃料喷射阀3喷射到废气的燃料量或者从燃料添加阀24添加到废气的燃料量，以使得象征从空燃比传感器18输出的信号的值变成与浓空燃比对应的值。
当执行所述PM恢复程序或者S恢复程序时，执行过滤器温度增加程序或者催化剂温度增加程序。在过滤器温度增加程序和催化剂温度增加程序中的每一个中，为了增加过滤器17的温度，可以执行后喷射，以便增加从内燃机1排出的废气的温度。
如上所述，涡轮机壳10b设在排气管16内，在过滤器17的上游位置，可旋转地设在涡轮机壳10b内的涡轮由于受到废气的压力而旋转。即，部分废气能量用作用于使涡轮旋转的能量。因此，从内燃机1排出的废气的温度根据用于使涡轮旋转的能量的量而降低。
因此，甚至当执行所述后喷射时，废气的温度也根据用于使涡轮旋转的能量的量而降低，且具有降低的温度的燃气流入过滤器17。在这种情况下，涡轮转速根据由于后喷射引起的涡轮转动能量的增加量而增加，且压气机的转速也增加。结果，进气量变得比执行后喷射之前大，且从内燃机1排出的废气的量也增加。因此，流入过滤器17中的废气的量也增加。然后，流入过滤器17中的废气使过滤器17的温度降低。因此，尽管执行后喷射，也难以增加过滤器17的温度。
在下文，将详细说明恢复程序控制。当执行如实施例所述的PM恢复程序或者S恢复程序时，如果流入过滤器17中的废气温度甚至在执行后喷射时也达不到想要的值，则调节VN开启量或者W/G阀开启量被÷以使得废气的温度变成想要的值。
即使执行后喷射，流入过滤器17中的废气的温度也达不到想要的值，这是因为已经通过执行后喷射而增加的废气能量用于使涡轮旋转。基于压气机的做功量是否通过执行后喷射而增加，即，进气量是否变得比执行后喷射之前大，或者进气压力是否变得比执行后喷射之前高，来确定能量是否用于使涡轮旋转。
为了防止流入过滤器17中的废气的温度在涡轮机壳10b中降低，喷管隔片或者废气旁通阀22最好完全开启。但是，当开启量增加时，增压压力降低，因此进气量减少，这可能导致烟雾量的增加。因此，在本实施例中，开启量被调节到能够获得想要的温度的值。
在下文，恢复将参照在图2A和2B中所示的流程图详细说明如本实施例所述的恢复程序控制。控制程序预先储存在ECU26的ROM中，并由ECU26作为中断程序执行，该中断程序由预定时间的经过、来自曲轴位置传感器的脉冲信号的输入等等触发。
在程序中，ECU26首先在步骤S101中确定所述恢复程序开始条件是否得到满足。即，当执行PM恢复程序时，ECU26确定所述PM恢复程序开始条件是否得到满足，和当执行S恢复程序时，ECU26确定所述S恢复程序开始条件是否得到满足。当在步骤S101中做出肯定的判断时，接着执行步骤S102。另一方面，当在步骤S101中做出否定的判断时，程序结束。
在步骤S102中，执行恢复程序。当执行PM恢复程序时，如上所述，执行过滤器温度增加程序，还执行稀空燃比程序。当执行S恢复程序时，如上所述，执行催化剂温度增加程序，还执行浓空燃比程序。
接着执行步骤S103，在该步骤中，ECU26确定由废气温度传感器19测得的流入过滤器17中的废气的温度是否低于预定的温度。例如，预定的温度可以是一个温度，该温度等于由过滤器17负载的NOx催化剂被激活的温度。当做出肯定的判断时，为了通过增加流入过滤器17中的废气的温度而使NOx催化剂的温度等于NOx催化剂被激活的温度，执行步骤S104，在该步骤中，执行后喷射。另一方面，当在步骤S103中做出否定的判断时，能确定NOx催化剂已经被激活。因此，执行步骤S108，继续恢复程序。燃料基于由废气温度传感器19测得的废气温度和内燃机1的运转状态决定在步骤S104中执行的后喷射喷入的燃料的量。
在步骤S105中，ECU26确定由空气流量计9测得的进气量或者由压力传感器14测得的进气压力是否变得比执行后喷射之前大。当在步骤S105中做出肯定的判断时，执行步骤S106，在该步骤中，VN开启量和/或W/G阀开启量增加，因为部分通过后喷射增加的废气能量用于使涡轮旋转，所以流入NOx催化剂中的废气的温度达不到预定的温度，因此NOx催化剂的温度没有增加到NOx催化剂被激活的温度。另一方面，当在步骤S105中做出否定的判断时，接着执行步骤S108，继续恢复程序而不改变VN开启量和/或W/G阀开启量，这是因为在现有的VN开启量和W/G阀开启量，通过后喷射增加的废气能量被有效地用于将NOx催化剂的温度增加到NOx催化剂被激活的温度。
根据内燃机1的运转状态，由空气流量计9或者压力传感器14测得的值不稳定。因此，在步骤中，ECU26可以确定由空气流量计9测得的进气量或者由压力传感器14测得的进气压力是否已经从执行后喷射之前测得的值增加一个大于预定范围上限的量。
在步骤S106中，通过控制VN致动器10c和/或W/G阀致动器23增加VN开启量和/或W/G阀开启量。基于内燃机1的规格预先决定改变VN开启量和W/G阀开启量中的哪一个，或者是否将VN开启量和W/G阀开启量都改变。此外，在通过后喷射增加的进气量或进气压力和VN开启量的改变量和/或W/G阀开启量的改变量之间有相互关系。因此，预先获得该相互关系并将该相互关系作为图储存在ROM中。在步骤S106中，基于所述图和增加的进气量或增加的进气压力计算VN开启量的改变量和/或W/G阀开启量的改变量，并将开启量增大计算的值。此外，可以基于在步骤S104中执行的后喷射喷入的燃料量修正VN开启量的改变量和/或W/G阀开启量的改变量。即，改变量这样修正：当通过后喷射喷入的燃料量增加时，VN开启量的改变量和/或W/G阀开启量的改变量增加。因此，步骤S106起涡轮转动能数量调节装置的作用。
接着，执行步骤S107，在该步骤中，ECU26确定由空气流量计9测得的进气量或者由压力传感器14测得的进气压力是否变得等于执行后喷射之前测得的值。当做出肯定的判断时，接着执行步骤S108，继续恢复程序，因为可以这样认为：通过后喷射增加的废气能量被有效用于将NOx催化剂的温度增加到NOx催化剂被激活的温度。另一方面，当做出否定的判断时，再次执行步骤S106，因为可以这样认为：部分通过后喷射增加的废气能量仍然用于使涡轮旋转，流入NOx催化剂中的废气的温度达不到预定值，NOx催化剂的温度没有增加到NOx催化剂被激活的温度。
在该步骤中，ECU26可以确定由空气流量计9测得的进气量或者由压力传感器14测得的进气压力是否已经从执行后喷射之前测得的值改变一个处于预定范围之内的改变量。
在步骤S108中，继续恢复程序。执行步骤S108，因为NOx催化剂的温度已经达到NOx催化剂被激活的温度。因此，在温度增加程序中，执行二次喷射和/或通过燃料添加阀14添加燃料，而不执行后喷射。
在步骤S109中，ECU26确定恢复程序结束条件是否得到满足。在PM恢复程序的情况下，恢复程序结束条件的例子是下面的条件：一个条件是，在过滤器17的上游位置和过滤器17的下游位置之间的排气通道内的压力差等于或低于预定的值，基于由压力差传感器20测得的值计算该压力差，另一个条件是，从PM恢复程序开始，已经经过预定的时间。在S恢复程序的情况下，恢复程序结束条件的例子是下面的条件：从S恢复程序开始，已经经过预定的时间。当在步骤S109中做出肯定的判断时，程序结束。另一方面，当在步骤S109中做出否定的判断时，为了继续恢复程序直到满足恢复程序结束条件，执行步骤S108。
执行这种恢复程序控制使得能有效利用通过后喷射增加的废气能量以增加NOx催化剂的温度。为了使由空气流量计9测得的进气量或者由压力传感器14测得的进气压力等于执行后喷射之前测得的值，即，为了使通过执行后喷射增加的压气机的做功量减少到零，增加VN开启量和W/G阀开启量，以便减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量。因此，进气量不会变得比执行后喷射之前小。因此，能防止由于用于使涡轮旋转的废气能量的量的过度减少导致烟雾的量增加。
在所述恢复程序控制中，基于进气量或进气压力的变化确定是否改变VN开启量和/或W/G阀开启量。但是，可以基于流入过滤器17中的废气的温度确定是否改变VN开启量和/或W/G阀开启量，该温度由废气温度传感器19测得。
图3A和3B显示了在这种情况下使用的流程图。除步骤S205和S207之外，在图3A和3B中所示的流程图和在图2A和2B中所示的流程图相同。因此，只作关于步骤S205和步骤S207的详细说明。其它步骤用相同的附图标记表示，并且不在这里对其进行说明。
在步骤S205中，ECU26确定流入过滤器17中的废气的温度是否低于预定的值，该温度由废气温度传感器19检测。当做出肯定的判断时，执行步骤S106，在该步骤中，VN开启量和/或W/G阀开启量增加，这是因为可以这样认为：部分通过后喷射增加的废气能量用于使涡轮旋转，因此温度达不到预定值。另一方面，当做出否定的判断时，执行步骤S108，继续恢复程序而不改变VN开启量和/或W/G阀开启量，这是因为可以这样认为：在现有的VN开启量和W/G阀开启量，通过后喷射增加的废气能量能够被有效地用于增加NOx催化剂的温度。
在步骤S207中，ECU26确定流入过滤器17中的废气的温度是否等于或者高于预定的值，该温度由废气温度传感器19检测。当做出肯定的判断时，执行步骤S108，继续恢复程序。另一方面，当做出否定的判断时，再次执行步骤S106，这是因为可以这样认为：部分通过后喷射增加的废气能量仍然用于使涡轮旋转，因此流入NOx催化剂中的废气的温度达不到预定的值。
即使在这种情况下，也能防止由于用于使涡轮旋转的废气能量的量的过度减少导致烟雾的量增加。将通过后喷射增加的废气能量有效地用于增加NOx催化剂的温度也是可能的。
应该懂得：这里使用的“储存”意味着以吸附、黏附、吸收、捕集、吸留等等中的至少一种形式的物质(固体、液体、气体分子)保留。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的废气控制装置，包括：
催化剂，该催化剂设在内燃机的排气通道内并具有氧化能力；
增压器，该增压器包括涡轮和压气机，所述涡轮设在所述排气通道内，在所述催化剂的上游位置，并利用废气旋转，所述压气机与所述涡轮的旋转一致地旋转，并进行增压；
涡轮转动能数量调节装置，用于调节用于使所述涡轮旋转的废气的能量的量；以及
用于执行后喷射的后喷射执行装置，用于在主燃料喷射之后喷射燃料，以便增加从内燃机排出并流入催化剂中的废气的温度，
其中，当所述压气机的做功量由于通过所述后喷射执行装置执行的后喷射而增加时，所述涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量，以便把增加的做功量减少到零。
2.如权利要求1所述的废气控制装置，其中，通过增加设在所述增压器内的可变截面喷嘴的开启量和/或废气旁通阀的开启量，所述涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量。
3.如权利要求2所述的废气控制装置，其中，所述后喷射执行装置基于催化剂被激活的温度决定通过所述后喷射喷入的燃料量，以及
其中，当通过所述后喷射喷入的燃料量增加时，所述涡轮转动能数量调节装置增加设在增压器内的可变截面喷嘴的开启量和/或废气旁通阀的开启量。
4.如权利要求1到3中任一个所述的废气控制装置，其中，在内燃机的进气通道内进一步提供用于检测流经内燃机进气通道的进气量的进气量检测装置和用于检测进气压力的进气压力检测装置中的至少一个，以及
其中，当由所述进气量检测装置或进气压力检测装置在执行后喷射之后测得的值高于进气量检测装置或进气压力检测装置在执行后喷射之前测得的值时，所述涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量。
5.一种用于内燃机的废气控制方法，该内燃机包括催化剂，该催化剂设在内燃机的排气通道内并具有氧化能力；增压器，该增压器包括涡轮和压气机，所述涡轮设在所述排气通道内，在所述催化剂的上游位置，并利用废气旋转，所述压气机与涡轮的旋转一致地旋转，并进行增压；涡轮转动能数量调节装置，用于调节用于使涡轮旋转的废气的能量的量；以及用于执行后喷射的后喷射执行装置，用于在主燃料喷射之后喷射燃料，以便增加从内燃机排出并流入催化剂中的废气的温度，
其中，当所述压气机的做功量由于通过所述后喷射执行装置执行的后喷射而增加时，所述涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量，以便把增加的做功量减少到零。
6.如权利要求5所述的废气控制方法，其中，通过增加设在所述增压器内的可变截面喷嘴的开启量和/或废气旁通阀的开启量，所述涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量。
7.如权利要求6所述的废气控制方法，其中，所述后喷射执行装置基于催化剂被激活的温度决定通过所述后喷射喷入的燃料量，以及
其中，当通过所述后喷射喷入的燃料量增加时，所述涡轮转动能数量调节装置增加设在增压器内的可变截面喷嘴的开启量和/或废气旁通阀的开启量。
8.如权利要求5到7中任一个所述的废气控制方法，其中，在内燃机的进气通道内进一步提供用于检测流经内燃机进气通道的进气量的进气量检测装置和用于检测进气压力的进气压力检测装置中的至少一个，以及
其中，当由所述进气量检测装置或进气压力检测装置在执行后喷射之后测得的值高于进气量检测装置或进气压力检测装置在执行后喷射之前测得的值时，所述涡轮转动能数量调节装置减少用于使涡轮旋转的废气的能量的量。
9.一种用于内燃机的废气控制装置，包括：
催化剂，该催化剂设在内燃机的排气通道内并具有氧化能力；
增压器，该增压器包括涡轮和压气机，所述涡轮设在所述排气通道内，在所述催化剂的上游位置，并利用废气旋转，所述压气机与涡轮的旋转一致地旋转，并进行增压；
涡轮旋转控制器，其调节用于使涡轮旋转的废气的能量的量；以及
喷射控制器，其执行后喷射，用于在主燃料喷射之后喷射燃料，以便增加从所述内燃机排出且流入所述催化剂的废气的温度，
其中，当所述压气机的做功量由于通过所述喷射控制器执行的后喷射而增加时，所述涡轮旋转控制器减少用于使所述涡轮旋转的废气的能量的量，以便把增加的做功量减少到零。
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