ES2297326T3 - Aparato de control del gas de escape para motor de combustion interna y metodo de control del mismo. - Google Patents
Aparato de control del gas de escape para motor de combustion interna y metodo de control del mismo. Download PDFInfo
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Abstract
Aparato de control del gas de escape para un motor de combustión interna, que incluye un catalizador (35) de control del gas de escape dispuesto en un conducto (14) de escape para el motor de combustión interna, y en el que el catalizador (35) de control del gas de escape se recupera quemando y eliminando materia particulada acumulada en el catalizador (35) de control del gas de escape, incluyendo además el motor de combustión interna una válvula (18) de mariposa de entrada que ajusta una cantidad de aire tomado en una cámara de combustión a través del conducto de entrada, estando caracterizado el aparato de control del gas de escape porque comprende: un medio (41) de control para controlar un aumento en una cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna mediante el control de una operación de apertura de la válvula (18) de mariposa de entrada durante el control de recuperación del catalizador, en donde, cuando el motor está desacelerando durante el control de recuperación del catalizador, el medio de control abre la válvula (18) de mariposa para evitar que el catalizador (35) supere una temperatura de límite superior, donde cuando una cantidad de materia particulada acumulada es grande, la válvula (18) de mariposa de entrada se controla para que esté menos abierta, en comparación con cuando la cantidad de materia particulada acumulada es pequeña.
Description
Aparato de control del gas de escape para motor
de combustión interna y método de control del mismo.
La invención se refiere a un aparato de control
del gas de escape que purifica gas de escape descargado de un motor
de combustión interna usando un catalizador de control del gas de
escape, y a un método de control del mismo.
Se conoce un aparato de control del gas de
escape para un motor diésel, en el que la materia particulada (MP)
contenida en el gas de escape se captura utilizando un catalizador
de control del gas de escape dispuesto en un conducto de escape y
se lleva a cabo un control de recuperación del catalizador para
recuperar el catalizador de control del gas de escape mediante la
eliminación de la materia particulada acumulada. Cuando se lleva a
cabo el control de recuperación del catalizador, se estima la
cantidad de materia particulada acumulada en el catalizador de
control del gas de escape basándose en un estado de funcionamiento
del motor de combustión interna. Cuando una condición
predeterminada para la recuperación que incluye una condición de que
la cantidad estimada de la materia particulada acumulada sea igual
a o mayor que un valor predeterminado, se suministra combustible a
una parte aguas arriba del catalizador de control del gas de escape
en el conducto de escape, desde una válvula de suministro de
combustible de gas de escape que está dispuesta separadamente de una
válvula de inyección de combustible para accionar el motor. El
combustible suministrado se quema en el catalizador de control del
gas de escape, y se genera calor. El calor aumenta la temperatura
del catalizador de control del gas de escape (denominada a
continuación en el presente documento "temperatura del
catalizador") hasta una temperatura en la que puede eliminarse
la materia particulada (aproximadamente 600ºC). En consecuencia, la
materia particulada puede quemarse hasta eliminarse y así se
recupera el catalizador de control del gas de escape.
En el aparato de control del gas de escape, el
catalizador de control del gas de escape no lleva a cabo ninguna
función de control del gas de escape cuando la temperatura del
catalizador supera un valor determinado (es decir, una temperatura
de límite superior). Por tanto, es necesario evitar que la
temperatura del catalizador supere la temperatura de límite
superior. En consecuencia, por ejemplo, cuando el motor se
desacelera durante el control de recuperación del catalizador, una
válvula de mariposa de entrada en un conducto de entrada está
completamente abierta o completamente abierta de manera sustancial.
En esta tecnología, la cantidad de aire contenido en el gas de
escape se aumenta de manera que aumenta la cantidad de calor que se
elimina por el aire en el gas de escape mientras el aire en el gas
de escape pasa a través del catalizador de control del gas de
escape, por lo que se suprime un aumento en la temperatura del
catalizador.
Como técnica relacionada, por ejemplo, la
publicación de patente japonesa abierta a consulta por el público
número 2002-371889
(JP-A-2002-371889)
da a conocer una tecnología en la que una razón
aire-combustible del gas de escape se enriquece
durante un periodo de tiempo predeterminado cuando un motor se
desacelera y un catalizador de NOx se activa para recuperar el
catalizador de NOx, y después se lleva a cabo el corte de
combustible.
Sin embargo, en el caso en el que el motor se
desacelera mientras la cantidad de materia particulada acumulada es
grande durante el control de recuperación del catalizador, cuando la
válvula de mariposa de entrada está completamente abierta o
completamente abierta de manera sustancial tal como se describió
anteriormente, la temperatura del catalizador puede aumentarse
bruscamente hasta superar la temperatura de límite superior.
Este fenómeno se describirá a continuación. En
la situación mencionada anteriormente, la cantidad de gas de escape
se disminuye debido a la desaceleración y la cantidad de calor
eliminado por el aire en el gas de escape se disminuye. Mientras,
dado que la cantidad de materia particulada acumulada es grande, la
cantidad de calor generado debido a la oxidación de la materia
particulada, aumenta. Además, la cantidad de suministro de oxígeno
se aumenta debido a la apertura de la válvula de mariposa de entrada
y de esta manera se potencia la generación de calor. Como
resultado, la cantidad de calor generado debido a la oxidación de la
materia particulada se hace mayor que la cantidad de calor
eliminado por el aire en el gas de escape. En consecuencia, la
temperatura del catalizador puede aumentarse hasta superar la
temperatura de límite superior.
En la tecnología dada a conocer en la
publicación de patente japonesa abierta a consulta por el público
número 2002-371889 mencionada anteriormente, puede
evitarse que se aumente la cantidad de materia particulada acumulada
en el catalizador de control del gas de escape mediante el corte de
combustible. Sin embargo, en el caso en el que se reanude la
inyección de combustible tras el corte de combustible, por ejemplo,
cuando el vehículo comienza a circular a una velocidad constante
tras la desaceleración, la materia particulada puede comenzar a
acumularse de nuevo y así puede aumentarse la cantidad de materia
particulada acumulada. En consecuencia, incluso en la tecnología
dada a conocer en la publicación de patente japonesa abierta a
consulta por el público número 2002-371889
mencionada anteriormente, puede producirse el problema mencionado
anteriormente cuando se desacelera el motor mientras la cantidad de
materia particulada acumulada es grande durante el control de
recuperación del catalizador.
El documento WO 2004/0767837 A1 da a conocer un
método para controlar la recuperación de un filtro de purificación
de material particulado de escape y un programa para controlar la
recuperación. En él, una ECU (unidad de control electrónico) abre
una válvula de control de EGR (recirculación del gas de escape), de
manera que se aumenta una cantidad de EGR, o la ECU limita la
cantidad de aire succionado por una válvula de mariposa de succión
y aumenta la cantidad de inyección de combustible, de manera que se
evita el aumento en la concentración de oxígeno, o la ECU aumenta
la cantidad de aire succionado por un turbocompresor, de manera que
se aumenta la velocidad de flujo del gas de escape hasta un DPF
(filtro de partículas diésel). Mediante uno cualquiera o una
combinación de los anteriores, se evita el aumento rápido en la
concentración de oxígeno en el DPF producido por el rápido retardo.
Además, el aumento en la temperatura en el DPF puede limitarse hasta
un nivel inferior mediante el aumento de la velocidad de flujo del
gas de escape que pasa a través del DPF.
Además, el documento US 2003/0106309 A1 da a
conocer un dispositivo de control de la emisión de escape, en el
que una unidad de control activa el medio de asistencia de
regeneración, si un estado de funcionamiento específico que implica
la combustión incompleta de partículas mediante NO_{2} continúa
durante un periodo predeterminado o más, como una primera condición
de determinación, y controla una temperatura del gas de escape o
una temperatura de un catalizador para potenciar la eficacia de la
conversión del catalizador en NO_{2}, regenerando de ese modo
continuamente las partículas. La unidad de control activa el medio
de regeneración forzada, si una cantidad depositada de partículas
detectadas por el medio de detección de la cantidad depositada
supera un valor predeterminado, como una segunda condición de
determinación, y controla la temperatura del gas de escape o una
temperatura de un filtro para que sea superior a la de cuando el
medio de asistencia de regeneración se activa para regenerar por la
fuerza el filtro. La unidad de control activa o bien el medio de
regeneración forzada o bien el medio de asistencia de regeneración
según la temperatura detectada por el medio de detección de la
temperatura, si se establecen simultáneamente las condiciones de
determinación primera y segunda.
Es un objeto de la invención proporcionar un
aparato de control del gas de escape para un motor de combustión
interna y un método de control del mismo, que pueda suprimir el daño
a una función de control del gas de escape de un catalizador de
control del gas de escape debido a un aumento excesivo en la
temperatura del catalizador incluso cuando el motor de combustión
interna se desacelera mientras una cantidad de materia particulada
acumulada es grande durante un control de recuperación del
catalizador.
Un primer aspecto de la invención se refiere a
un aparato de control del gas de escape para un motor de combustión
interna, según la reivindicación 1.
La materia particulada en el gas de escape
descargado del motor de combustión interna se captura por el
catalizador de control del gas de escape. La materia particulada
así capturada y acumulada en el catalizador de control del gas de
escape se quema y se elimina, por lo que se recupera el catalizador
de control del gas de escape. El aire en el gas de escape elimina
calor del catalizador de control del gas de escape mientras pasa a
través del catalizador de control del gas de escape, y así suprime
un aumento en la temperatura del catalizador. Sin embargo, dado que
se disminuye la cantidad del gas de escape y en consecuencia se
disminuye la cantidad de aire en el gas de escape mientras se
desacelera el motor de combustión interna, se disminuye la cantidad
de calor eliminado por el aire, en comparación con cuando el motor
no se desacelera.
Mientras, aunque el catalizador de control del
gas de escape se está recuperando, la materia particulada acumulada
reacciona con el oxígeno en el aire (es decir, la materia
particulada acumulada se oxida), y se genera calor. La cantidad de
calor generado se aumenta cuando se aumenta la cantidad de materia
particulada y cuando se aumenta la cantidad de aire (oxígeno).
El grado de cambio (aumento) en la temperatura
del catalizador de control del gas de escape se decide basándose en
el equilibrio entre la cantidad de calor eliminado por el aire en el
gas de escape y la cantidad de calor generado debido a la oxidación
de la materia particulada. A este respecto, en el aparato de control
del gas de escape según el segundo aspecto de la invención, se
suprime un aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de
combustión interna mediante una gran cantidad cuando se desacelera
el motor de combustión interna mientras la cantidad de materia
particulada acumulada es grande durante la recuperación del
catalizador de control del gas de escape, en comparación con cuando
se desacelera el motor mientras la cantidad de materia particulada
acumulada es pequeña. Por tanto, la cantidad de oxígeno implicada en
la reacción de oxidación se disminuye y en consecuencia la cantidad
de calor generado debido a la reacción se disminuye. Como resultado,
es posible suprimir el daño a la función de control del gas de
escape del catalizador de control del gas de escape debido a un
aumento excesivo en la temperatura del catalizador.
El medio de control puede suprimir el aumento en
la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna por
una cantidad mayor cuando se hace mayor la cantidad de materia
particulada acumulada.
Con la configuración mencionada anteriormente,
cuando la cantidad de materia particulada acumulada es pequeña, el
medio de control suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en
el motor de combustión interna por una cantidad menor y la cantidad
de aire tomado en el motor de combustión interna es grande. Por
tanto, la cantidad de materia particulada implicada en la reacción
de oxidación es pequeña, pero la cantidad de oxígeno implicado en
la reacción de oxidación es grande. Mientras, cuando la cantidad de
materia particulada acumulada es grande, el medio de control
suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de
combustión interna por una cantidad grande y la cantidad de aire
tomado en el motor de combustión interna es pequeña. Por tanto, la
cantidad de materia particulada implicada en la reacción de
oxidación es grande, pero la cantidad de oxígeno implicado en la
reacción de oxidación es pequeña. En consecuencia, la cantidad de
calor generado debido al quemado de la materia particulada puede
hacerse sustancialmente constante independientemente de la cantidad
de materia particulada acumulada y en consecuencia la temperatura
del catalizador puede hacerse sustancialmente constante.
El motor de combustión interna puede incluir una
válvula de mariposa de entrada que ajusta una cantidad de aire
tomado en una cámara de combustión a través de un conducto de
entrada; y el medio de control controla la cantidad de aire tomado
en el motor de combustión interna mediante el funcionamiento de la
válvula de mariposa de entrada.
Con la configuración mencionada anteriormente,
cuando el motor de combustión interna se desacelera mientras la
cantidad de materia particulada acumulada es grande durante la
recuperación del catalizador de control del gas de escape, se
suprime la operación de apertura de la válvula de mariposa de
entrada, en comparación con cuando el motor se desacelera mientras
la cantidad de materia particulada acumulada es pequeña. Dado que
se suprime la operación de apertura de la válvula de mariposa de
entrada, se suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en la
cámara de combustión a través del conducto de entrada, lo que
disminuye la cantidad de oxígeno implicado en la reacción de
oxidación de la materia particulada acumulada en el catalizador de
control del gas de escape.
El motor de combustión interna puede incluir un
dispositivo de recirculación del gas de escape que hace recircular
parte del gas de escape hasta una cámara de combustión a través de
un conducto de entrada; y el medio de control puede suprimir el
aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión
interna mediante el aumento de una cantidad de gas de escape que se
hace recircular mediante el dispositivo de recirculación del gas de
escape.
Con la configuración mencionada anteriormente,
cuando el motor de combustión interna se desacelera mientras la
cantidad de materia particulada acumulada es grande, se aumenta la
cantidad de gas de escape que se hace recircular a la cámara de
combustión a través del conducto de entrada mediante el dispositivo
de recirculación de escape, en comparación con cuando el motor se
desacelera mientras la cantidad de materia particulada acumulada es
pequeña. En consecuencia, se disminuye la cantidad de aire tomado en
la cámara de combustión, lo que disminuye la cantidad de oxígeno
implicado en la reacción de oxidación la cantidad de oxígeno
implicado en la reacción de oxidación de la materia particulada
acumulada en el catalizador de control del gas de escape.
El medio de control puede realizar una
determinación de la cantidad de materia particulada acumulada
basándose en un gradiente de un aumento en la temperatura del
catalizador de control del gas de escape y puede suprimir el
aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión
interna usando un resultado de la determinación.
En general, durante la recuperación del
catalizador de control del gas de escape, la cantidad de calor
generado debido a la reacción de oxidación tiende a ser mayor y el
gradiente (grado) del aumento en la temperatura del catalizador
tiende a ser mayor cuando se hace mayor la cantidad de materia
particulada acumulada. Por tanto, definiendo previamente la
relación entre el gradiente del aumento en la temperatura del
catalizador y la cantidad de materia particulada acumulada, puede
determinarse la cantidad de materia particulada acumulada basándose
en el gradiente del aumento en la temperatura del catalizador. El
aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión
interna se suprime basándose en el resultado de la determinación. En
consecuencia, es posible suprimir de manera fidedigna el daño a la
función de control del gas de escape del catalizador de control del
gas de escape debido a un aumento excesivo en la temperatura del
catalizador. Además, mediante el uso de la diferencia entre la
cantidad de materia particulada acumulada que se determina basándose
en el gradiente del aumento en la temperatura del catalizador y la
cantidad de materia particulada acumulada que se obtiene basándose
en el estado de funcionamiento del motor cuando se obtiene el
gradiente, puede corregirse la cantidad de materia particulada
acumulada que se obtiene basándose en el estado de funcionamiento
del motor a partir de entonces.
El medio de control puede determinar que la
cantidad de materia particulada acumulada es grande y puede suprimir
el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión
interna cuando el gradiente del aumento en la temperatura del
catalizador de control del gas de escape es igual a o mayor que un
valor de referencia.
Cuando el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador es relativamente pequeño, no puede haber
posibilidad de que la temperatura del catalizador supere una
temperatura de límite superior en la que el catalizador de control
del gas de escape no realice la función de control del gas de
escape. En este caso, es preferible potenciar el quemado de la
materia particulada con el fin de recuperar el catalizador de
control del gas de escape.
Por tanto, puede suprimirse el aumento en la
cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna cuando el
gradiente del aumento en la temperatura del catalizador de control
del gas de escape es igual a o mayor que el valor de referencia
como resultado de la comparación entre ellos, y no puede suprimirse
el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión
interna cuando el gradiente del aumento en la temperatura del
catalizador de control del gas de escape es menor que el valor de
referencia. Por ejemplo, el valor de referencia puede fijarse para
que sea el valor más grande en una región en la que la temperatura
del catalizador no supera la temperatura de límite superior, aunque
no se suprima el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor
de combustión interna, en un intervalo completo de valores del
gradiente. Dado que se determina de esta manera si es necesario
suprimir el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de
combustión interna y se suprime el aumento en la cantidad de aire
tomado en el motor de combustión interna sólo cuando es necesario,
es posible suprimir el daño a la función de control del gas de
escape y dar prioridad a la recuperación del catalizador cuando es
innecesario.
El medio de control puede suprimir el aumento en
la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna por
una cantidad mayor cuando se hace mayor una diferencia entre el
gradiente del aumento en la temperatura del catalizador de control
del gas de escape y un valor de referencia predeterminado.
Cuando se hace mayor el gradiente del aumento en
la temperatura del catalizador, es decir, cuando se hace mayor la
diferencia entre el gradiente y un valor determinado (el valor de
referencia), la cantidad de materia particulada acumulada se hace
mayor. Por ejemplo, el valor de referencia puede fijarse para que
sea el valor más grande en una región en la que la temperatura del
catalizador no supera la temperatura de límite superior aunque no
se suprima el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de
combustión interna, en un intervalo completo de valores del
gradiente.
En consecuencia, mediante la supresión de la
cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna por una
cantidad mayor cuando se hace mayor la diferencia entre el gradiente
del aumento en la temperatura del catalizador y el valor de
referencia, la materia particulada puede oxidarse (quemarse) usando
oxígeno de la cantidad correspondiente a la cantidad de materia
particulada acumulada y puede suprimirse eficazmente un aumento
excesivo en la temperatura del catalizador haciendo que la cantidad
de calor sea sustancialmente constante, independientemente de la
cantidad de materia particulada acumulada.
Cuando se fija el valor de referencia tal como
se describió anteriormente, y la diferencia entre el gradiente del
aumento en la temperatura del catalizador y el valor de referencia
es igual a o inferior a 0, es decir, cuando el gradiente es
pequeño, no se suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en
el motor de combustión interna, por lo que puede recuperarse el
catalizador de control del gas de escape mientras se suprime un
aumento excesivo en la temperatura del catalizador.
El medio de control puede estimar la cantidad de
materia particulada acumulada basándose en un gradiente del aumento
en la temperatura del catalizador de control del gas de escape y
puede suprimir el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor
de combustión interna cuando la cantidad estimada de la materia
particulada acumulada es igual a o mayor que una cantidad
predeterminada.
Definiendo previamente la relación entre el
gradiente del aumento en la temperatura del catalizador y la
cantidad de materia particulada acumulada, puede estimarse la
cantidad de materia particulada acumulada basándose en el gradiente
del aumento en la temperatura del catalizador.
Cuando la cantidad estimada de la materia
particulada acumulada es igual a o mayor que un valor determinado
(el valor predeterminado) como resultado de la comparación entre
ellos, puede determinarse que la cantidad de materia particulada
acumulada es grande. El valor predeterminado puede fijarse para que
sea un valor correspondiente al valor más grande en una región en
la que la temperatura del catalizador no supera la temperatura de
límite superior aunque no se suprima el aumento en la cantidad de
aire tomado en el motor de combustión interna, en un intervalo
completo de valores del gradiente.
En consecuencia, mediante la supresión del
aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión
interna cuando la cantidad de materia particulada acumulada es igual
a o mayor que el valor predeterminado y se determina que la
cantidad de materia particulada acumulada es grande, puede
disminuirse la cantidad de oxígeno implicado en la reacción de
oxidación de la materia particulada y puede suprimirse el aumento en
la cantidad de calor generado debido a la reacción de oxidación, a
pesar de la gran cantidad de materia particulada acumulada. Como
resultado, es posible suprimir de manera fidedigna el daño a la
función de control del gas de escape debido a un aumento excesivo en
la temperatura del catalizador.
Dado que se fija el valor predeterminado tal
como se describió anteriormente y no se suprime el aumento en la
cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna cuando la
cantidad de materia particulada acumulada es menor que el valor
predeterminado, puede recuperarse el catalizador de control del gas
de escape mientras se suprime un aumento excesivo en la temperatura
del catalizador.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a
un método según la reivindicación 10, en el que se recupera un
catalizador de control del gas de escape dispuesto en un conducto de
escape para un motor de combustión interna quemando y eliminando
materia particulada acumulada en el catalizador de control del gas
de escape.
Los anteriores y otros objetos, características
y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la
siguiente descripción de las realizaciones preferidas con referencia
a los dibujos adjuntos, en los que se utilizan números similares
para representar elementos similares y en los que:
\newpage
La figura 1 es un diagrama esquemático que
muestra la configuración de un aparato de control del gas de escape
para un motor según una realización de la invención;
la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra
un procedimiento para controlar una cantidad de aire de entrada
cuando se desacelera el motor mientras la cantidad de materia
particulada acumulada es grande durante un control de recuperación
del catalizador;
la figura 3 es un diagrama esquemático que
muestra la estructura de un mapa usado para calcular un grado
objetivo de apertura de la válvula de mariposa basándose en la
cantidad de materia particulada acumulada;
la figura 4A es un diagrama esquemático que
muestra la estructura de un mapa usado para estimar la cantidad de
materia particulada acumulada basándose en un gradiente de un
aumento en la temperatura del catalizador;
la figura 4B es un diagrama esquemático que
muestra la estructura de un mapa usado para estimar una cantidad de
corrección para la cantidad de materia particulada acumulada que se
obtiene basándose en un estado de funcionamiento del motor; y
la figura 5 es un diagrama de tiempo que explica
el funcionamiento del aparato de control del gas de escape.
A continuación en el presente documento se
describirá una realización de la invención con referencia a los
dibujos adjuntos. La figura 1 muestra un motor 10 diésel (denominado
a continuación en el presente documento simplemente "motor")
instalado en un vehículo y un aparato 11 de control del gas de
escape para el motor 10. El motor 10 incluye principalmente un
conducto 12 de entrada, una cámara 13 de combustión y un conducto 14
de escape. Un limpiador 15 de aire para purificar el aire tomado en
el conducto 12 de entrada está dispuesto en el lado más aguas
arriba del conducto 12 de entrada. En el motor 10 están dispuestos
un compresor 16A de un turbocompresor 16, un intercambiador 17 de
calor y una válvula 18 de mariposa de entrada, en este orden, en
una dirección desde el limpiador 15 de aire hasta el lado aguas
abajo del conducto 12 de entrada. Un colector 19 de entrada está
dispuesto aguas abajo de una válvula 18 de mariposa de entrada en el
conducto 12 de entrada, como una parte de ramificación del conducto
12 de entrada. El conducto 12 de entrada está conectado a la cámara
13 de combustión de cada cilindro del motor 10 a través de esta
parte de ramificación.
En el motor 10, está dispuesta una válvula 21 de
inyección de combustible para inyectar el combustible usado por la
combustión en la cámara 13 de combustión para cada cámara 13 de
combustión. El combustible se suministra a cada válvula 21 de
inyección de combustible desde un tanque 23 de combustible a través
de un conducto 22 de suministro de combustible. En el conducto 22
de suministro de combustible, están dispuestos una bomba 24 de
combustible y un raíl 25 común. La bomba 24 de combustible succiona
el combustible desde el tanque 23 de combustible y presuriza y
descarga el combustible. El raíl 25 común es una tubería de
combustible a alta presión para almacenar el combustible a alta
presión descargado. La válvula 21 de inyección de combustible de
cada cilindro está conectada al raíl 25 común.
Mientras, en el conducto 14 de escape, están
dispuestos un colector 26 de escape para recoger el gas de escape
descargado de la cámara 13 de combustión de cada cilindro, y una
turbina 16B de un turbocompresor 16. Además, en el motor 10 se
emplea un dispositivo 27 de recirculación del gas de escape
(denominado a continuación en el presente documento "EGR") que
hace recircular parte del gas de escape hasta el aire de entrada. El
dispositivo 27 de EGR incluye un conducto 28 de EGR que conecta el
conducto 12 de entrada con el conducto 14 de escape. Un lado aguas
arriba del conducto 28 de EGR está conectado a una parte entre el
colector 26 de escape y la turbina 16B en el conducto 14 de escape.
En el conducto 28 de EGR están dispuestos un catalizador 29 del
enfriador de EGR para purificar el gas de escape recirculado, un
enfriador 31 de EGR para enfriar el gas de escape recirculado y una
válvula 32 de EGR para ajustar la cantidad de flujo del gas de
escape recirculado en este orden desde el lado aguas arriba. Un
lado aguas abajo del conducto 28 de EGR está conectado a una parte
entre la válvula 18 de mariposa de entrada y el colector 19 de
entrada en el conducto 12 de entrada.
En el motor 10 así configurado, el aire tomado
en el conducto 12 de entrada se purifica por el limpiador 15 de
aire y después se introduce en el compresor 16A del turbocompresor
16. El compresor 16A comprime el aire introducido y descarga el
aire comprimido en el intercambiador 17 de calor. El aire, cuya
temperatura se ha aumentado debido a la compresión, se enfría
mediante el intercambiador 17 de calor y después se distribuye a la
cámara 13 de combustión de cada cilindro mediante la válvula 18 de
mariposa de entrada y el colector 19 de entrada. Por tanto, la
cantidad de flujo del aire en el conducto 12 de entrada se ajusta
mediante el control del grado de apertura de la válvula 18 de
mariposa de entrada.
La válvula 21 de inyección de combustible
inyecta el combustible en la cámara 13 de combustión en la que se
ha introducido el aire durante el tiempo de compresión en cada
cilindro. La mezcla del aire introducido a través del conducto 12
de entrada y el combustible inyectado desde la válvula 21 de
inyección de combustible se quema en la cámara 13 de combustión. El
pistón 20 se hace oscilar mediante el gas de combustión a alta
presión y alta temperatura que se genera en ese momento y así se
hace girar el cigüeñal (no mostrado) que es un árbol de salida del
motor 10, por lo que se obtiene la fuerza motriz del motor 10. La
velocidad de rotación del cigüeñal se cambia mediante una
transmisión (no mostrada) y la velocidad de rotación cambiada se
transmite a las ruedas motrices.
El gas de escape generado mediante la combustión
en la cámara 13 de combustión de cada cilindro se introduce en la
turbina 16B del turbocompresor 16 a través del colector 26 de
escape. Cuando se acciona la turbina 16B mediante la fuerza del gas
de escape introducido, se acciona el compresor 16A dispuesto en el
conducto 12 de entrada en asociación con la turbina 16B, por lo que
el aire se comprime.
Mientras, parte del gas de escape generado
debido a la combustión se introduce en el conducto 28 de EGR. El
gas de escape introducido en el conducto 28 de EGR se purifica
mediante el catalizador 29 del enfriador de EGR, se enfría mediante
el enfriador 31 de EGR y después se hace recircular hasta el aire en
el lado aguas abajo de la válvula 18 de mariposa de entrada en el
conducto 12 de entrada. La cantidad del gas de escape así
recirculado se ajusta mediante el control del grado de apertura de
la válvula 32 de EGR.
El motor 10 está configurado tal como se
describió anteriormente. A continuación se describirá el aparato 11
de control del gas de escape para purificar el gas de escape
descargado del motor 10. El aparato 11 de control del gas de escape
incluye una válvula 33 de suministro de combustible de gas de escape
y tres convertidores catalíticos que son catalizadores de control
del gas de escape (un primer convertidor 34 catalítico, un segundo
convertidor 35 catalítico y un tercer convertidor 36
catalítico).
El primer convertidor 34 catalítico está
dispuesto aguas abajo de la turbina 16B. El primer convertidor 34
catalítico soporta un catalizador de reducción de almacenamiento de
NOx. El primer convertidor 34 catalítico almacena óxidos de
nitrógeno NOx en el gas de escape. Además, el primer convertidor 34
catalítico reduce y elimina los óxidos de nitrógeno NOx almacenados
utilizando componentes del combustible no quemados suministrados
que sirven como un agente reductor. El segundo convertidor 35
catalítico está dispuesto aguas abajo del primer convertidor 34
catalítico. El segundo convertidor 35 catalítico está formado usando
material poroso, lo que permite que los componentes del gas en el
gas de escape pasen a su través, e impide que la materia particulada
en el gas de escape pase a su través. El segundo convertidor 35
catalítico soporta el catalizador de reducción de almacenamiento de
NOx. El tercer convertidor 36 catalítico está dispuesto aguas abajo
del segundo convertidor 35 catalítico. El tercer convertidor 36
catalítico soporta un catalizador de oxidación para purificar el gas
de escape mediante la oxidación del hidrocarburo HC y el monóxido de
carbono CO en el gas de escape.
La válvula 33 de suministro de combustible de
gas de escape está dispuesta en una parte de recogida del gas de
escape del colector 26 de escape. Además, la válvula 33 de
suministro de combustible de gas de escape está conectada a la
bomba 24 de combustible mediante un conducto 37 de combustible. La
válvula 33 de suministro de combustible de gas de escape inyecta y
suministra el combustible suministrado desde la bomba 24 de
combustible en el gas de escape como el agente reductor. El gas de
escape se introduce temporalmente en la atmósfera de reducción
mediante el combustible suministrado, por lo que los óxidos de
nitrógeno NOx almacenados en el primer convertidor 34 catalítico y
el segundo convertidor 35 catalítico se reducen y se eliminan.
Además, la materia particulada se captura al mismo tiempo en el
segundo convertidor 35 catalítico.
Una unidad 41 de control electrónico controla el
motor 10 y el aparato 11 de control del gas de escape que se han
descrito. La unidad 41 de control electrónico incluye una CPU para
llevar a cabo diversos procesamientos relacionados con el control
del motor 10, una ROM para almacenar los programas y los datos
requeridos para el control, una RAM para almacenar los resultados
de los procesamientos llevados a cabo por la CPU, y similares, una
RAM de copia de seguridad para almacenar y mantener diversos datos
incluso una vez que se ha detenido el suministro eléctrico, puertos
de entrada/salida para recibir y extraer información desde y hacia
el exterior, y similares.
El puerto de entrada de la unidad 41 de control
electrónico está conectado a un anemómetro 42 para detectar la
cantidad de flujo de aire en el conducto 12 de entrada (cantidad de
aire de entrada), un sensor 43 de NE para detectar la velocidad de
rotación del motor (NE), un sensor 44 de mariposa para detectar el
grado de apertura de la válvula 18 de mariposa de entrada (grado de
apertura de la válvula de mariposa), y un sensor 45 de la
temperatura del refrigerante para detectar la temperatura del
refrigerante del motor 10. Además, el puerto de entrada está
conectado a un sensor 46 de acelerador para detectar la cantidad de
depresión de un pedal acelerador (cantidad de funcionamiento del
acelerador), un sensor 47 de la velocidad del vehículo para
detectar una velocidad de marcha del vehículo (velocidad del
vehículo), y similares. Además, un puerto de salida de la unidad 41
de control electrónico está conectado a la válvula 18 de mariposa de
entrada, la válvula 21 de inyección de combustible, la bomba 24 de
combustible, la válvula 33 de suministro de combustible de gas de
escape, la válvula 32 de EGR, y similares. La unidad 41 de control
electrónico lleva a cabo diversos controles del funcionamiento para
el motor 10 mediante el control de los dispositivos conectados al
puerto de salida, basándose en los resultados de la detección
llevada a cabo por los sensores 42 a 47.
Los diversos controles del funcionamiento
incluyen un control de la inyección de combustible, un control de
la válvula de mariposa, un control de la EGR, un control relacionado
con la purificación del gas de escape, y similares. Por ejemplo, en
el control de la inyección de combustible, se decide la cantidad del
combustible inyectado desde la válvula 21 de inyección de
combustible y los tiempos de la inyección. Cuando se decide la
cantidad de inyección de combustible, se calcula una cantidad de
inyección de combustible básica (periodo de tiempo de inyección
básico) según el estado de funcionamiento del motor tal como la
velocidad de rotación del motor y la cantidad de funcionamiento del
acelerador, haciendo referencia a un mapa o similar. Entonces, se
corrige el periodo de tiempo de inyección básico basándose en la
temperatura del refrigerante, la cantidad de aire de entrada, y
similares, por lo que se decide un periodo de tiempo de inyección
final. Cuando se deciden los tiempos de inyección de combustible,
se calculan los tiempos de inyección de combustible básicos según
el estado de funcionamiento del motor tal como la velocidad de
rotación del motor y la cantidad de funcionamiento del acelerador,
haciendo referencia a un mapa predeterminado o similar. Los tiempos
de inyección básicos se corrigen basándose en la temperatura del
refrigerante, la cantidad de aire de entrada, y similares, por lo
que se deciden los tiempos de inyección finales. Por tanto, una vez
decidido el periodo de tiempo de inyección y los tiempos de la
inyección, cuando la señal de salida del sensor 43 de NE se
corresponde con un tiempo de inyección, comienza a suministrarse
corriente eléctrica a la válvula 21 de inyección de combustible.
Cuando ha transcurrido el periodo de tiempo de inyección desde el
tiempo de comienzo de la inyección, se detiene el suministro de
corriente eléctrica.
En la válvula de mariposa control, por ejemplo,
se calcula un grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa
según la velocidad de rotación del motor y la cantidad de
funcionamiento del acelerador. La válvula 18 de mariposa de entrada
se controla de manera que el grado real de apertura de la válvula de
mariposa detectado por el sensor 44 de mariposa se aproxima al
grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa.
En el control de EGR, por ejemplo, se determina
si se satisface una condición para llevar a cabo el control de EGR
basándose en la velocidad de rotación del motor, la temperatura del
refrigerante, la cantidad de funcionamiento del acelerador, y
similares. La condición para llevar a cabo el control de EGR incluye
una condición de que la temperatura del refrigerante es igual a o
superior a un valor predeterminado, una condición de que el motor
10 ha continuado funcionando durante un tiempo predeterminado o más
desde que se ha puesto en marcha el motor 10, una condición de que
la cantidad de un cambio en la cantidad de funcionamiento del
acelerador es un valor positivo, y similares. Si no se satisface la
condición para llevar a cabo el control de EGR, la válvula 32 de
EGR se mantiene en un estado completamente cerrado. Si se satisface
la condición para llevar a cabo el control de EGR, se calcula un
grado objetivo de apertura de la válvula de la válvula 32 de EGR
según la velocidad de rotación del motor, la cantidad de
funcionamiento del acelerador, y similares, haciendo referencia a un
mapa predeterminado o similar.
Además, en el control de EGR, se lleva a cabo un
control de realimentación para el grado de apertura de la válvula
de EGR utilizando la cantidad de aire de entrada como parámetro. En
el control de realimentación, por ejemplo, se decide una cantidad
de aire de entrada objetivo del motor 10 usando la cantidad de
funcionamiento del acelerador, la velocidad de rotación del motor,
y similares como parámetros. Se compara la cantidad real de aire de
entrada detectada por el anemómetro 42 con la cantidad de aire de
entrada objetivo. Cuando la cantidad real de aire de entrada es
menor que la cantidad de aire de entrada objetivo, la válvula 32 de
EGR se cierra en un grado predeterminado. En este caso, se
disminuye la cantidad del gas de EGR que fluye hacia el conducto 12
de entrada desde el conducto 28 de EGR, y en consecuencia, se
disminuye la cantidad del gas de EGR tomado en la cámara 13 de
combustión. Como resultado, se aumenta la cantidad de aire fresco
tomado en la cámara 13 de combustión en una cantidad
correspondiente a la cantidad en la que se disminuye el gas de
EGR.
Mientras, cuando la cantidad real de aire de
entrada es mayor que la cantidad de aire de entrada objetivo, la
válvula 32 de EGR se abre en una cantidad predeterminada. En este
caso, se aumenta la cantidad del gas de EGR que fluye hacia el
conducto 12 de entrada desde el conducto 28 de EGR, y en
consecuencia, se aumenta la cantidad del gas de EGR tomado en la
cámara 13 de combustión. Como resultado, se disminuye la cantidad
de aire fresco tomado en la cámara 13 de combustión en una cantidad
correspondiente a la cantidad en la que se aumenta el gas de
EGR.
En el caso en el que es necesario que se aumente
la cantidad del gas de EGR, cuando la válvula 32 de EGR está en el
estado completamente abierto, la válvula 18 de mariposa de entrada
está cerrada en un grado predeterminado. En este caso, el grado de
presión negativa de entrada (la diferencia entre la presión
atmosférica y la presión de entrada) se hace grande en el lado
aguas abajo de la válvula 18 de mariposa de entrada en el conducto
12 de entrada. Por tanto, se aumenta la cantidad del gas de EGR
tomado en el conducto 12 de entrada desde el conducto 28 de EGR.
El control relacionado con la purificación del
gas de escape incluye un control para el catalizador de control del
gas de escape. En el control para el catalizador de control del gas
de escape, se fijan cuatro modos de control de catalizador, que
son, un modo de control de recuperación del catalizador, un modo de
control de recuperación del envenenamiento por azufre, un modo de
control de reducción de NOx y un modo de control normal. La unidad
41 de control electrónico selecciona y lleva a cabo el modo de
control de catalizador según los estados de los convertidores 34 a
36 catalíticos.
En el modo de control de recuperación del
catalizador, la materia particulada acumulada particularmente en el
segundo convertidor 35 catalítico reacciona con el oxígeno en el
aire (es decir, la materia particulada se quema), la materia
particulada se convierte en dióxido de carbono CO_{2} y agua
H_{2}O, y se descargan CO_{2} y H_{2}O, por lo que se
recupera el segundo convertidor 35 catalítico. Se genera calor
debido a la reacción de oxidación. Cuando se hace mayor la cantidad
de materia particulada y cuando se hace mayor la cantidad de aire
(oxígeno), se hace mayor la cantidad de calor generado.
Cuando se lleva a cabo el control de
recuperación del catalizador, se estima la cantidad de materia
particulada acumulada en el segundo convertidor 35 catalítico
basándose en el estado de funcionamiento del motor 10. Por ejemplo,
la cantidad de materia particulada generada se obtiene cada vez que
se lleva a cabo la inyección de combustible, usando un mapa en el
que está predefinida una relación entre la cantidad de inyección de
combustible y la velocidad de rotación del motor, y la cantidad de
materia particulada generada. La cantidad de materia particulada
acumulada se obtiene mediante la acumulación de la cantidad de
materia particulada generada que se obtiene cada vez que se lleva a
cabo la inyección de combustible.
Cuando se satisface una condición predeterminada
para la recuperación, la válvula 33 de suministro de combustible de
gas de escape que está dispuesta separadamente de la válvula 21 de
inyección de combustible para accionar el motor suministra el
combustible a una parte aguas arriba del segundo convertidor 35
catalítico en el conducto 14 de escape. La condición para la
recuperación incluye una condición de que la cantidad estimada de
materia particulada acumulada es igual a o mayor que un valor
\alpha predeterminado. El combustible suministrado se quema en el
segundo convertidor 35 catalítico y se genera calor. Mediante el
suministro repetidamente del combustible, se aumenta la temperatura
del segundo convertidor 35 catalítico (la temperatura del
catalizador y la temperatura del lecho de catalizador) hasta una
temperatura a la que puede eliminarse la materia particulada
(aproximadamente 600ºC) debido al calor generado. Como resultado, la
materia particulada se quema y se elimina y se recupera el segundo
convertidor 35 catalítico.
El segundo convertidor 35 catalítico puede
llevar a cabo la función de control del gas de escape en un
determinado intervalo de temperatura y no puede purificar el gas de
escape a temperatura atmosférica superior al valor de límite
superior del intervalo de temperatura (denominado a continuación en
el presente documento "temperatura de límite superior",
aproximadamente 800ºC). Por tanto, es necesario llevar a cabo el
control de recuperación del catalizador de manera que la
temperatura del catalizador del segundo convertidor 35 catalítico no
supere la temperatura de límite superior.
Mientras, en el motor 10, el aire contenido en
el gas de escape elimina el calor del segundo convertidor 35
catalítico mientras pasa a través del segundo convertidor 35
catalítico, suprimiéndose así un aumento en la temperatura del
catalizador. En consecuencia, utilizando apropiadamente el aire que
elimina el calor, pueden equilibrarse la cantidad de calor generado
en el segundo convertidor 35 catalítico y la cantidad de calor
eliminado del segundo convertidor 35 catalítico. Como resultado,
puede satisfacerse el requisito mencionado anteriormente, es decir,
puede evitarse que la temperatura del catalizador supere la
temperatura de límite superior. Cuando se desacelera el vehículo
debido a la desaceleración del motor 10, se disminuye la cantidad
del gas de escape y en consecuencia se disminuye la cantidad del
aire en el gas de escape. Por tanto, la cantidad de calor eliminado
por el aire es pequeña en comparación con cuando el vehículo no está
desacelerado.
En el modo de control de recuperación del
envenenamiento por azufre, los componentes de azufre se descargan
de modo que los catalizadores de reducción de almacenamiento de NOx
en el primer convertidor 34 catalítico y el segundo convertidor 35
catalítico se recuperan del envenenamiento por azufre cuando los
catalizadores de reducción de almacenamiento de NOx en el primer
convertidor 34 catalítico y el segundo convertidor 35 catalítico se
envenenan con azufre y se disminuye la capacidad de almacenamiento
de NOx. En este modo, se aumenta la temperatura del catalizador
hasta una temperatura elevada (por ejemplo, de 600 a 700ºC) mediante
el suministro repetidamente del combustible desde la válvula 33 de
suministro de combustible de gas de escape. En el modo de control
de reducción de NOx, se reducen los óxidos de nitrógeno NOx
almacenados en el primer convertidor 34 catalítico y el segundo
convertidor 35 catalítico para dar nitrógeno N_{2}, dióxido de
carbono CO_{2} y agua H_{2}O y entonces se descargan el
nitrógeno N_{2}, el dióxido de carbono CO_{2} y el agua
H_{2}O. En este modo, la temperatura del catalizador se hace
relativamente baja (por ejemplo, de 250 a 500ºC) mediante el
suministro intermitentemente del combustible desde la válvula 33 de
suministro de combustible de gas de escape a intervalos de tiempo
relativamente grandes. El modo de control de catalizador distinto
del modo de control de recuperación del catalizador, del modo de
control de recuperación del envenenamiento por azufre y del modo de
control de reducción de NOx, es el modo de control normal. En el
modo de control normal, el agente reductor no se suministra desde la
válvula 33 de suministro de combustible de gas de escape.
Cuando el motor 10 y el vehículo se desaceleran
durante el control de recuperación del catalizador, la válvula 18
de mariposa de entrada puede estar completamente abierta o
completamente abierta de manera sustancial como una medida para
evitar que la temperatura del catalizador del segundo convertidor 35
catalítico supere la temperatura de límite superior. En este caso,
se aumenta la cantidad de aire contenido en el gas de escape y se
aumenta la cantidad de calor eliminado por el aire en el gas de
escape mientras el aire en el gas de escape pasa a través del
segundo convertidor 35 catalítico, por lo que se suprime el aumento
en la temperatura del catalizador.
Sin embargo, esta medida puede ser ineficaz
cuando la cantidad de materia particulada acumulada es grande. Es
decir, cuando la cantidad real de materia particulada acumulada es
mayor que el valor estimado durante el control de recuperación del
catalizador, un periodo de tiempo de recuperación del catalizador en
el control de recuperación del catalizador es más corto que el
periodo de tiempo requerido para recuperar el segundo convertidor
35 catalítico. En consecuencia, la materia particulada no se quema
ni se elimina completamente y parte de la materia particulada
permanece acumulada. Cuando se desacelera el motor 10 y la válvula
18 de mariposa de entrada está completamente abierta o
completamente abierta de manera sustancial mientras la cantidad de
materia particulada acumulada es grande, se disminuye la cantidad
del gas de escape debido a la desaceleración y se disminuye la
cantidad de calor eliminado por el aire en el gas de escape.
Mientras, dado que la cantidad de materia particulada acumulada es
grande y la cantidad de oxígeno suministrado debido a la apertura de
la válvula 18 de mariposa de entrada es grande, la cantidad de
calor generado debido a la oxidación de la materia particulada se
hace grande. Como resultado, la cantidad de calor generado debido a
la oxidación de la materia particulada se hace mayor que la
cantidad de calor eliminado por el aire en el gas de escape. Por
tanto, la temperatura del catalizador puede superar la temperatura
de límite superior.
En consecuencia, en la realización de la
invención, cuando se desacelera el motor 10 mientras la cantidad de
materia particulada acumulada es grande durante el control de
recuperación del catalizador, se suprime el aumento en la cantidad
de aire tomado en la cámara 13 de combustión por una cantidad
grande, en comparación con cuando se desacelera el motor 10
mientras la cantidad de materia particulada acumulada es pequeña. A
continuación, se describirá este control (denominado a continuación
en el presente documento "rutina de control de la cantidad de
aire") en detalle con referencia a un diagrama de flujo en la
figura 2.
En primer lugar, en la etapa 100, la unidad 41
de control electrónico determina si se está llevando a cabo el
control de recuperación del catalizador. Por ejemplo, se determina
si se selecciona y se está llevando a cabo el modo de control de
recuperación del catalizador. Cuando se realiza una determinación
negativa en la etapa 100 (es decir, se determina que no se está
llevando a cabo el control de recuperación del catalizador), se
termina la rutina de control de la cantidad de aire. Cuando se
realiza una determinación afirmativa en la etapa 100 (es decir, se
determina que se está llevando a cabo el control de recuperación del
catalizador), se determina si se ha comenzado la desaceleración del
motor 10 y el vehículo en la etapa 110. Por ejemplo, se determina
que la velocidad del vehículo detectada por el sensor 47 de la
velocidad del vehículo es inferior que la de en un ciclo de control
anterior. Cuando se realiza una determinación negativa en la etapa
110, se termina la rutina de control de la cantidad de aire. Cuando
se realiza una determinación afirmativa en la etapa 110, se
determina si la desaceleración que se está llevando a cabo es la
primera desaceleración una vez que ha cambiado el modo de control
de catalizador al modo de control de recuperación del catalizador
desde el otro modo en la etapa 120.
Cuando se realiza una determinación afirmativa
(es decir, cuando se determina que se está llevando a cabo la
primera desaceleración), se lee la cantidad de materia particulada
acumulada por el control de recuperación del catalizador en la
etapa 130. La cantidad de materia particulada acumulada se ha
calculado por el control de recuperación del catalizador mediante
una rutina separada, basándose en el estado de funcionamiento del
motor (por ejemplo, la cantidad de inyección de combustible y la
velocidad de rotación del motor), tal como se describió
anteriormente.
Posteriormente, en la etapa 140, se calcula el
grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa de la válvula
18 de mariposa de entrada según la cantidad de materia particulada
acumulada. Cuando se calcula el grado objetivo de apertura de la
válvula de mariposa de la válvula 18 de mariposa de entrada, por
ejemplo, se hace referencia a un mapa de la figura 3 en el que está
predefinida la relación entre la cantidad de materia particulada
acumulada y el grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa.
En este mapa, la tendencia es diferente entre una región en la que
la cantidad de materia particulada acumulada es igual a o menor que
un valor D1 y una región en la que la cantidad de materia
particulada acumulada es mayor que el valor D1. En la región en la
que la cantidad de materia particulada acumulada es igual a o menor
que el valor D1, el grado objetivo de apertura de la válvula de
mariposa es el valor máximo o sustancialmente el máximo cuando la
cantidad de materia particulada acumulada es pequeña y se disminuye
cuando se aumenta la cantidad de materia particulada acumulada.
Por tanto, la relación entre la cantidad de
materia particulada acumulada y el grado objetivo de apertura de la
válvula de mariposa está predefinida de modo que la cantidad de
calor generado debido a la reacción de oxidación de la materia
particulada puede hacerse sustancialmente constante y en
consecuencia la temperatura del catalizador puede hacerse
sustancialmente constante independientemente de la cantidad de
materia particulada acumulada, mediante el cambio de la cantidad de
aire según la cantidad de materia particulada acumulada, dado que
la cantidad de calor generado se decide mediante la cantidad de
materia particulada (la cantidad de materia particulada acumulada)
y la cantidad de aire (oxígeno) implicados en la oxidación. Es
decir, cuando la cantidad de materia particulada acumulada es
grande, la cantidad de aire se disminuye de modo que se suprime la
generación de calor. Mientras, cuando la cantidad de materia
particulada acumulada es pequeña, la cantidad de aire se aumenta de
modo que favorece la generación de calor.
En el mapa, en la región en la que la cantidad
de materia particulada acumulada es mayor que el valor D1, se fija
el grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa a un valor
correspondiente al cierre completo, independientemente de la
cantidad de materia particulada acumulada. Por tanto, según el mapa,
cuando la cantidad de materia particulada acumulada es mayor que el
valor D1, la válvula 18 de mariposa de entrada siempre está
completamente cerrada.
Cuando la cantidad de materia particulada
acumulada obtenida basándose en el estado de funcionamiento del
motor es relativamente pequeña en el momento de la primera
desaceleración, el grado objetivo de apertura de la válvula de
mariposa se fija a un valor grande, tal como se muestra mediante el
punto X en la figura 3. Entonces, una vez que se ha llevado a cabo
el procedimiento en la etapa 140, se termina la rutina de control de
la cantidad de aire.
Mientras, cuando se realiza una determinación
negativa en la etapa 120, es decir, cuando se determina que la
desaceleración que se está llevando a cabo es la segunda
desaceleración o posteriores una vez que ha cambiado el modo de
control de catalizador al modo de control de recuperación del
catalizador desde el otro modo, la rutina continúa hasta la etapa
150. En la etapa 150, se obtiene la cantidad estimada de la materia
particulada acumulada basándose en el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador en el momento de la primera
desaceleración, usando el mapa de la figura 4A. Además, se obtiene
una cantidad de corrección para la cantidad de materia particulada
acumulada (la cantidad de materia particulada acumulada que se
obtiene basándose en el estado de funcionamiento del motor en la
segunda desaceleración y la desaceleración posterior) usando el
mapa de la figura 4B. La cantidad de corrección se obtiene basándose
en la diferencia entre la cantidad de materia particulada acumulada
que se obtiene basándose en el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador y la cantidad de materia particulada
acumulada que se obtiene basándose en el estado de funcionamiento
del motor en el momento de la primera desaceleración. El gradiente
del aumento en la temperatura del catalizador es la cantidad del
aumento en la temperatura del catalizador por unidad de tiempo
(véase la figura 5). Por ejemplo, puede usarse el gradiente del
aumento en la temperatura del catalizador que se calcula mediante
una rutina separada.
Por ejemplo, la temperatura del catalizador
puede estimarse basándose en el estado de funcionamiento del motor.
Dado que la temperatura del catalizador se hace más grande cuando la
velocidad de rotación del motor se hace más grande, y cuando la
carga del motor se hace más grande, puede calcularse el valor
estimado de la temperatura del catalizador (temperatura del
catalizador estimada) basándose en la velocidad de rotación del
motor, la carga del motor y similares. Por ejemplo, la temperatura
del catalizador estimada se calcula basándose en la velocidad de
rotación del motor actual y en la carga del motor actual, según un
mapa en el que está definida la relación entre la velocidad de
rotación del motor y la carga del motor, y la temperatura del
catalizador estimada, y la temperatura del catalizador estimada se
usa como la temperatura del catalizador.
En general, cuando se hace mayor la cantidad de
materia particulada acumulada, la cantidad de calor generado debido
a la reacción de oxidación tiende a ser mayor y el gradiente (grado)
del aumento en la temperatura del catalizador tiende a ser mayor
independientemente del grado de desaceleración, mientras se recupera
el catalizador de control del gas de escape. Por tanto, definiendo
previamente la relación entre el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador y la cantidad de materia particulada
acumulada, puede estimarse la cantidad de materia particulada
acumulada basándose en el gradiente del aumento en la temperatura
del catalizador.
En consecuencia, se estima la cantidad de
materia particulada acumulada según el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador, usando el mapa de la figura 4A en el
que se define la relación entre el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador y la cantidad de materia particulada
acumulada (véase el punto X en la figura 4A). En este mapa, cuando
el gradiente del aumento en la temperatura del catalizador es
pequeño, la cantidad de materia particulada acumulada es pequeña.
Además, cuando se hace mayor el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador, se hace mayor la cantidad de materia
particulada acumulada.
En la etapa S160, la cantidad de corrección
obtenida en la etapa 150 se refleja en el control de recuperación
del catalizador. Es decir, la cantidad de materia particulada
acumulada, que se calcula por el control de recuperación del
catalizador basándose en el estado de funcionamiento del motor
mediante la rutina separada, se corrige usando la cantidad de
corrección obtenida en la etapa 150. Esta corrección hace posible
llevar a cabo el control de recuperación del catalizador basándose
en la cantidad más precisa de materia particulada acumulada durante
un periodo de tiempo de recuperación del catalizador requerido para
quemar y eliminar la materia particulada.
A continuación, en la etapa 170, se calcula el
grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa de la válvula
18 de mariposa de entrada basándose en la cantidad de materia
particulada acumulada así corregida, haciendo referencia al mapa de
la figura 3 que se usa en la etapa 140 mencionada anteriormente
(véase el punto Y en la figura 3). Tal como se describió
anteriormente, cuando se hace mayor la cantidad de materia
particulada acumulada, se fija el grado objetivo de apertura de la
válvula de mariposa a un valor menor en el mapa de la figura 3. Por
tanto, cuando se hace mayor el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador, se fija el grado objetivo de apertura
de la válvula de mariposa a un valor menor.
Entonces, una vez que se ha llevado a cabo el
procedimiento en la etapa 170, se termina la rutina de control de
la cantidad de aire. El grado objetivo de apertura de la válvula de
mariposa calculado en la etapas 140, 170 se utiliza como el grado
objetivo de apertura de la válvula de mariposa en la válvula de
mariposa control mencionada anteriormente. La válvula 18 de
mariposa de entrada se controla de manera que el grado real de
apertura de la válvula de mariposa detectado por el sensor 44 de
mariposa se aproxima al grado objetivo de apertura de la válvula
de
mariposa.
mariposa.
Los procedimientos en la etapa 130 a la etapa
170 en la rutina de control de la cantidad de aire mencionada
anteriormente llevada a cabo por la unidad 41 de control electrónico
pueden considerarse como el medio de control. Según la rutina de
control de la cantidad de aire, por ejemplo, la velocidad del
vehículo, el grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa y
la temperatura del catalizador varían tal como se muestra en la
figura 5. Cuando se comienza la primera desaceleración en el tiempo
t1 una vez que ha cambiado el modo de control de catalizador al
modo de control de recuperación del catalizador desde el otro modo,
se llevan a cabo los procedimientos en la etapa 100 a la etapa 140
en este orden. Dado que no se ha obtenido en este punto el
gradiente del aumento en la temperatura del catalizador, se calcula
el grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa según la
cantidad de materia particulada acumulada obtenida basándose en el
estado de funcionamiento del motor, usando el mapa de la figura 3.
Por ejemplo, se obtiene el grado objetivo de apertura de la válvula
de mariposa que es mayor que el grado de apertura de la válvula de
mariposa antes del tiempo t1. Entonces, la válvula 18 de mariposa
de entrada se controla de manera que el grado real de apertura de
la válvula de mariposa se aproxima al grado objetivo de apertura de
la válvula de mariposa. Dado que la válvula 18 de mariposa de
entrada se abre, se cambia (aumenta) la cantidad de aire de entrada.
En consecuencia, se cambia la cantidad de calor generado debido a
la reacción de oxidación de la materia particulada y se cambia la
temperatura del catalizador. Dado que el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador en el momento de la primera
desaceleración se ha obtenido en el momento de la segunda
desaceleración (en el tiempo t11) y la desaceleración posterior, se
obtiene la cantidad de materia particulada acumulada que está
corregida basándose en el gradiente del aumento en la temperatura
del catalizador usando los mapas de las figuras 4A y 4B (etapa
160), y se obtiene el grado objetivo de apertura de la válvula de
mariposa basándose en la cantidad corregida de materia particulada
acumulada usando el mapa de la figura 3 (etapa 170). Por tanto, se
calcula el grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa
usando la cantidad de materia particulada acumulada que es más
precisa que la calculada basándose en el estado de funcionamiento
del motor (la cantidad de inyección de combustible y la velocidad
de rotación del motor) sin considerar el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador. Dado que la válvula 18 de mariposa de
entrada está controlada de manera que el grado de apertura de la
válvula de mariposa se aproxima al grado objetivo de apertura de la
válvula de mariposa, puede suprimirse un aumento excesivo en la
temperatura del catalizador.
Según la realización que se ha descrito en
detalle, pueden obtenerse los efectos siguientes.
(1) Cuando se desacelera el motor 10 (vehículo),
la cantidad de calor eliminado por el aire en el gas de escape es
menor que cuando no se desacelera el motor 10 (vehículo). Además,
durante el control de recuperación del catalizador, la materia
particulada acumulada en el segundo convertidor 35 catalítico
reacciona con el aire (oxígeno) (es decir, se produce la reacción
de oxidación) y se genera calor. La cantidad de calor generado se
hace mayor cuando se hace mayor la cantidad de materia particulada y
cuando se hace mayor la cantidad de aire (oxígeno). El grado del
cambio (aumento) en la temperatura del catalizador se decide
dependiendo del equilibrio entre la cantidad de calor eliminado por
el aire en el gas de escape y la cantidad de calor generado debido a
la oxidación de la materia particulada.
En la realización, cuando se desacelera el motor
10 (vehículo) mientras la cantidad de materia particulada es grande
durante el control de recuperación del catalizador, se suprime el
aumento en la cantidad de aire tomado en el motor 10 por una
cantidad grande en comparación con cuando se desacelera el motor 10
(vehículo) mientras la cantidad de materia particulada es pequeña,
por lo que se disminuye la cantidad de oxígeno implicado en la
reacción de oxidación y en consecuencia se disminuye la cantidad de
calor generado debido a la reacción de oxidación. Por tanto, a
diferencia de la tecnología dada a conocer en la publicación de
patente japonesa abierta a consulta por el público número
2002-371889, es posible evitar la situación en la
que la temperatura del catalizador se aumenta excesivamente hasta
superar la temperatura de límite superior y resulta dañada la
función de control del gas de escape del segundo convertidor
catalítico.
(2) Cuando se hace mayor la cantidad de materia
particulada acumulada, el aumento en la cantidad de aire de entrada
se suprime por una cantidad mayor, es decir, la cantidad de aire de
entrada es menor (véase la figura 3). Por tanto, cuando la cantidad
de materia particulada acumulada es pequeña, el aumento en la
cantidad de aire de entrada se suprime por una cantidad menor.
Aunque la cantidad de materia particulada implicada en la reacción
de oxidación es pequeña, la cantidad de oxígeno es grande. Mientras,
cuando la cantidad de materia particulada acumulada es grande, el
aumento en la cantidad de aire de entrada se suprime por una
cantidad grande. Aunque la cantidad de materia particulada
implicada en la reacción de oxidación es grande, la cantidad de
oxígeno es pequeña. En consecuencia, la cantidad de calor generado
debido al quemado de la materia particulada puede hacerse
sustancialmente constante independientemente de la cantidad de
materia particulada acumulada y la temperatura del catalizador puede
hacerse sustancialmente constante.
(3) Cuando se desacelera el motor 10 (vehículo)
mientras la cantidad de materia particulada acumulada es grande
durante el control de recuperación del catalizador, se fija el grado
objetivo de apertura de la válvula de mariposa a un valor pequeño,
de modo que se suprime la operación de apertura de la válvula 18 de
mariposa de entrada, en comparación con cuando se desacelera el
motor 10 (vehículo) mientras la cantidad de materia particulada
acumulada es pequeña. Debido a esta supresión, es posible suprimir
el aumento en la cantidad de aire tomado en la cámara 13 de
combustión a través del conducto 12 de entrada y disminuir la
cantidad de oxígeno implicado en la reacción de oxidación de la
materia particulada acumulada en el segundo convertidor 35
catalítico.
(4) En general, hay una relación determinada
entre la acumulación de la materia particulada y el gradiente del
aumento en la temperatura del catalizador durante el control de
recuperación del catalizador. Por tanto, definiendo previamente la
relación entre la cantidad de materia particulada acumulada y el
gradiente del aumento en la temperatura del catalizador (véase el
mapa de la figura 4A), puede estimarse la cantidad de materia
particulada acumulada basándose en el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador.
(5) En la relación determinada descrita en el
punto (4) anterior, cuando se hace mayor la cantidad de materia
particulada acumulada, se hace mayor la cantidad de calor generado
debido a la reacción de oxidación y se hace mayor el gradiente del
aumento en la temperatura del catalizador. Por tanto, en la
realización de la invención, el mapa de la figura 4A está
configurado de manera que cuando se hace mayor el gradiente del
aumento en la temperatura del catalizador, se hace mayor la
cantidad de materia particulada acumulada. Por tanto, mediante el
uso de este mapa, puede estimarse la cantidad de materia particulada
acumulada con alta precisión basándose en el gradiente del aumento
en la temperatura del catalizador.
(6) La cantidad de materia particulada acumulada
estimada basándose en el gradiente del aumento en la temperatura
del catalizador se refleja en la cantidad de materia particulada
acumulada para el control de recuperación del catalizador (etapa
160). El periodo de tiempo de recuperación del catalizador se cambia
basándose en la cantidad de materia particulada acumulada así
obtenida. Por tanto, es posible evitar la situación en la que el
segundo convertidor 35 catalítico no puede recuperarse
completamente, es decir la situación en la que la materia
particulada no se quema ni se elimina completamente y parte de la
materia particulada permanece acumulada.
(7) El grado objetivo de apertura de la válvula
de mariposa en el momento de la primera desaceleración y los grados
objetivo de apertura de la válvula de mariposa en el momento de la
segunda desaceleración y la desaceleración posterior en el mismo
modo de control de recuperación del catalizador se obtienen usando
el mapa común (etapa 140, etapa 170). Por tanto, puede reducirse el
número de mapas en comparación con cuando se usan mapas separados en
el momento de la primera desaceleración y la segunda desaceleración
y la desaceleración posterior.
La invención puede realizarse en las
realizaciones siguientes.
Cuando se desacelera el motor 10 y el vehículo
mientras la cantidad de materia particulada acumulada es grande
durante el control de recuperación del catalizador, puede suprimirse
el aumento en la cantidad de aire de entrada mediante la apertura
de la válvula 32 de EGR, de modo que aumenta la cantidad del gas de
escape recirculado (cantidad de EGR), en lugar de suprimir la
operación de apertura de la válvula 18 de mariposa de entrada.
Por tanto, cuando se aumenta la cantidad de EGR,
se disminuye la cantidad de aire tomado en la cámara 13 de
combustión en la cantidad correspondiente a la cantidad en la que se
aumenta la cantidad de EGR. Por tanto, se disminuye la cantidad de
oxígeno implicado en la reacción de oxidación de la materia
particulada acumulada en el segundo convertidor 35 catalítico. En
consecuencia, también en este caso, es posible evitar la situación
en la que la temperatura del catalizador se aumenta excesivamente
hasta superar la temperatura de límite superior y resulta dañada la
función de control del gas de escape del catalizador de control del
gas de escape, como en la realización mencionada anteriormente.
La estructura del mapa de la figura 4A puede
cambiarse apropiadamente siempre que la cantidad de materia
particulada acumulada sea grande cuando el gradiente del aumento en
la temperatura del catalizador es grande, en comparación con cuando
el gradiente del aumento en la temperatura del catalizador es
pequeño. Por ejemplo, un intervalo de valores del gradiente puede
dividirse en dos o más regiones y puede fijarse la cantidad de
materia particulada acumulada para cada región (en este caso, la
cantidad de materia particulada acumulada es igual en una
región).
La estructura del mapa de la figura 3 puede
cambiarse apropiadamente siempre que el grado objetivo de apertura
de la válvula de mariposa se fije a un valor pequeño cuando la
cantidad de materia particulada acumulada es grande, en comparación
con cuando la cantidad de materia particulada acumulada es pequeña.
Por ejemplo, el intervalo de los valores de la cantidad de materia
particulada acumulada puede dividirse en dos o más regiones y puede
fijarse el grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa para
cada región (en este caso, el grado objetivo de apertura de la
válvula de mariposa es igual en una región).
En la realización mencionada anteriormente, el
grado objetivo de apertura de la válvula de mariposa puede
calcularse directamente basándose en el gradiente del aumento en la
temperatura del catalizador, sin obtener la cantidad de materia
particulada acumulada. En la realización mencionada anteriormente,
cuando la desaceleración continúa durante un tiempo relativamente
largo, el gradiente del aumento en la temperatura del catalizador
puede calcularse dos o más veces durante la desaceleración y la
cantidad de materia particulada acumulada y el grado objetivo de
apertura de la válvula de mariposa pueden calcularse basándose en
los gradientes calculados del aumento en la temperatura del
catalizador.
La cantidad de aire de entrada puede mantenerse
en un valor antes de la desaceleración, en lugar de disminuir la
cantidad en la que se aumenta la cantidad de aire de entrada.
Además, puede disminuirse la cantidad de aire de entrada en lugar
de suprimir el aumento en la cantidad de aire de entrada. En la
rutina de control de la cantidad de aire en la figura 2, puede
determinarse cuál es mayor entre la cantidad de materia particulada
acumulada obtenida basándose en el estado de funcionamiento del
motor y la cantidad de materia particulada acumulada estimada
basándose en el gradiente del aumento en la temperatura del
catalizador y puede calcularse el grado objetivo de apertura de la
válvula de mariposa basándose en la cantidad de materia particulada
acumulada que es mayor. En este caso, sólo cuando la cantidad de
materia particulada acumulada estimada basándose en el gradiente
del aumento en la temperatura del catalizador es mayor que la
cantidad de materia particulada acumulada obtenida basándose en el
estado de funcionamiento del motor, se calcula el grado objetivo de
apertura de la válvula de mariposa según la cantidad de materia
particulada acumulada estimada basándose en el gradiente del aumento
en la temperatura del catalizador.
Cuando la cantidad de materia particulada
acumulada es pequeña y el gradiente del aumento en la temperatura
del catalizador es pequeño, no hay posibilidad de que la temperatura
del catalizador supere la temperatura de límite superior. En este
caso, es preferible favorecer el quemado de la materia particulada
con el fin de recuperar el catalizador de control del gas de
escape.
En consecuencia, sólo cuando el gradiente del
aumento en la temperatura del catalizador es igual a o mayor que un
valor de referencia predeterminado como resultado de la comparación
entre ellos, puede suprimirse el aumento en la cantidad de aire de
entrada y cuando el gradiente del aumento en la temperatura del
catalizador es menor que el valor de referencia, no puede
suprimirse el aumento en la cantidad de aire de entrada. Además,
sólo cuando la cantidad de materia particulada acumulada estimada
basándose en el gradiente del aumento en la temperatura del
catalizador es igual a o mayor que un valor determinado (un valor
predeterminado) como resultado de la comparación entre ellos, puede
suprimirse el aumento en la cantidad de aire de entrada y cuando la
cantidad de materia particulada acumulada es menor que el valor
predeterminado, no puede suprimirse el aumento en la cantidad de
aire de entrada.
El valor de referencia (o el valor
predeterminado) puede fijarse para que sea el valor más grande en
una región en la que la temperatura del catalizador no supera la
temperatura de límite superior aunque no se suprima el aumento en
la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna, en un
intervalo completo de valores del gradiente (o la cantidad estimada
de la materia particulada acumulada).
\newpage
Puede determinarse si es necesario suprimir el
aumento en la cantidad de aire de entrada. En este caso, sólo
cuando es necesario, se suprime el aumento en la cantidad de aire de
entrada para suprimir el daño a la función de control del gas de
escape, y cuando no es necesario, se da prioridad a la recuperación
del catalizador de control del gas de escape.
Además, cuando se hace mayor la diferencia entre
el gradiente del aumento en la temperatura del catalizador y el
valor de referencia (o el valor predeterminado), se suprime el
aumento en la cantidad de aire de entrada por una cantidad mayor de
manera que la cantidad de aire de entrada se hace menor. En este
caso, la materia particulada puede oxidarse (quemarse) por oxígeno
de la cantidad correspondiente a la cantidad de materia particulada
acumulada y la cantidad de calor generado puede hacerse
sustancialmente constante, independientemente de la cantidad de
materia particulada acumulada. En consecuencia, puede suprimirse
eficazmente un aumento excesivo en la temperatura del
catalizador.
Claims (10)
-
\global\parskip0.900000\baselineskip
1. Aparato de control del gas de escape para un motor de combustión interna, que incluye un catalizador (35) de control del gas de escape dispuesto en un conducto (14) de escape para el motor de combustión interna, y en el que el catalizador (35) de control del gas de escape se recupera quemando y eliminando materia particulada acumulada en el catalizador (35) de control del gas de escape, incluyendo además el motor de combustión interna una válvula (18) de mariposa de entrada que ajusta una cantidad de aire tomado en una cámara de combustión a través del conducto de entrada, estando caracterizado el aparato de control del gas de escape porque comprende: un medio (41) de control para controlar un aumento en una cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna mediante el control de una operación de apertura de la válvula (18) de mariposa de entrada durante el control de recuperación del catalizador, en donde, cuando el motor está desacelerando durante el control de recuperación del catalizador, el medio de control abre la válvula (18) de mariposa para evitar que el catalizador (35) supere una temperatura de límite superior, donde cuando una cantidad de materia particulada acumulada es grande, la válvula (18) de mariposa de entrada se controla para que esté menos abierta, en comparación con cuando la cantidad de materia particulada acumulada es pequeña. - 2. Aparato de control del gas de escape según la reivindicación 1, en el que el medio (41) de control suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna por una cantidad mayor cuando se hace mayor la cantidad de materia particulada acumulada.
- 3. Aparato de control del gas de escape según la reivindicación 1, en el que el medio (41) de control abre la válvula (18) de mariposa de entrada cuando la cantidad de materia particulada acumulada es menor que un valor (D1) predeterminado mientras el motor de combustión interna se desacelera, y en donde el control para la válvula (18) de mariposa de entrada cuando la cantidad de materia particulada acumulada es mayor que el valor (D1) predeterminado es diferente de aquél para la válvula (18) de mariposa de entrada cuando la cantidad de materia particulada acumulada es igual a o inferior al valor (D1) predeterminado.
- 4. Aparato de control del gas de escape según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el motor de combustión interna incluye un dispositivo (27) de recirculación del gas de escape que hace recircular parte del gas de escape hasta una cámara de combustión a través de un conducto de entrada; y el medio (41) de control suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna mediante el aumento de una cantidad de gas de escape que se hace recircular mediante el dispositivo (27) de recirculación del gas de escape.
- 5. Aparato de control del gas de escape según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el medio (41) de control realiza una determinación de la cantidad de materia particulada acumulada basándose en un gradiente de un aumento en la temperatura del catalizador (35) de control del gas de escape y suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna usando un resultado de la determinación.
- 6. Aparato de control del gas de escape según la reivindicación 5, en el que el medio (41) de control determina que la cantidad de materia particulada acumulada es grande y suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna cuando el gradiente del aumento en la temperatura del catalizador (35) de control del gas de escape es igual a o mayor que un valor de referencia.
- 7. Aparato de control del gas de escape según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el medio (41) de control suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna por una cantidad mayor cuando se hace mayor una diferencia entre el gradiente del aumento en la temperatura del catalizador (35) de control del gas de escape y un valor de referencia predeterminado.
- 8. Aparato de control del gas de escape según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el medio (41) de control estima la cantidad de materia particulada acumulada basándose en un gradiente del aumento en la temperatura del catalizador (35) de control del gas de escape y suprime el aumento en la cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna cuando la cantidad estimada de materia particulada acumulada es igual a o mayor que una cantidad predeterminada.
- 9. Aparato de control del gas de escape según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la válvula (18) de mariposa de entrada está completamente abierta o completamente abierta de manera sustancial cuando la cantidad de materia particulada es igual a o inferior al valor (D1) predeterminado.
- 10. Método en el que un catalizador (35) de control del gas de escape dispuesto en un conducto (14) de escape para un motor de combustión interna se recupera quemando y eliminando materia particulada acumulada en el catalizador (35) de control del gas de escape, caracterizado por comprender las etapas de:determinar si una cantidad de materia particulada acumulada es grande; y controlar un aumento en una cantidad de aire tomado en el motor de combustión interna durante el control de recuperación del catalizador mediante el control de una operación de apertura de la válvula (18) de mariposa de entrada, en donde, cuando el motor está desacelerando durante el control de recuperación del catalizador, la válvula (18) de mariposa de entrada se abre para evitar que el catalizador (35) supere una temperatura de límite superior, y en donde, cuando se determina que la cantidad de materia particulada acumulada es grande, la válvula (18) de mariposa de entrada se controla para que esté menos abierta, en comparación con cuando se determina que la cantidad de materia particulada acumulada es pequeña.
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FR2926332B1 (fr) * | 2008-01-11 | 2010-01-01 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Strategie de chauffage rapide pour compenser le vieillissement d'un catalyseur d'oxydation d'un moteur diesel |
JP5163553B2 (ja) * | 2009-03-11 | 2013-03-13 | トヨタ自動車株式会社 | ディーゼル機関の制御装置 |
JP2015151869A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP6201894B2 (ja) * | 2014-05-28 | 2017-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP6296045B2 (ja) | 2015-12-08 | 2018-03-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP2019196755A (ja) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | 株式会社豊田自動織機 | ディーゼルエンジン |
JP7281101B2 (ja) * | 2019-04-23 | 2023-05-25 | マツダ株式会社 | エンジンの制御方法および制御装置 |
GB2614021B (en) * | 2021-05-28 | 2024-03-06 | Jaguar Land Rover Ltd | Controller and method for controlling operation of a direct injection internal combustion engine |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2582972B2 (ja) * | 1991-11-12 | 1997-02-19 | 日産自動車株式会社 | ディーゼル機関の排気還流装置 |
GB2261613A (en) * | 1991-11-22 | 1993-05-26 | Ford Motor Co | Operation of an internal combustion engine |
DE4330830A1 (de) * | 1993-09-11 | 1995-03-16 | Arau Gmbh | Vorrichtung zur Beeinflussung des Abbrandes von Ruß auf Rußabbrandfiltern |
FR2830274B1 (fr) * | 2001-09-28 | 2004-05-28 | Renault | Procede de regeneration d'un filtre a particules pour moteur a combustion interne |
JP4042399B2 (ja) * | 2001-12-12 | 2008-02-06 | 三菱自動車工業株式会社 | 排気浄化装置 |
JP2004263578A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-24 | Ngk Insulators Ltd | 排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法、排気微粒子浄化フィルタの再生制御用プログラム |
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