TW201632715A - 用於內燃機的控制裝置及其控制方法 - Google Patents

用於內燃機的控制裝置及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201632715A
TW201632715A TW104139679A TW104139679A TW201632715A TW 201632715 A TW201632715 A TW 201632715A TW 104139679 A TW104139679 A TW 104139679A TW 104139679 A TW104139679 A TW 104139679A TW 201632715 A TW201632715 A TW 201632715A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
air
fuel ratio
exhaust
valve
control
Prior art date
Application number
TW104139679A
Other languages
English (en)
Inventor
堀田慎太郎
Original Assignee
豐田自動車股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 豐田自動車股份有限公司 filed Critical 豐田自動車股份有限公司
Publication of TW201632715A publication Critical patent/TW201632715A/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • F02B27/0294—Actuators or controllers therefor; Diagnosis; Calibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/013—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • F02B37/162—Control of the pumps by bypassing charging air by bypassing, e.g. partially, intake air from pump inlet to pump outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0614—Actual fuel mass or fuel injection amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

一種用於引擎的控制裝置，該引擎包括組態成儲存NOx並使NOx與還原劑反應的排氣控制設備。該控制裝置包括電子控制單元。該電子控制單元組態以：(i)執行富燃料供應控制，該富燃料供應控制係執行以暫時將氣缸內空氣-燃料比從比化學計量空氣-燃料比更貧的空氣-燃料比改變為該化學計量空氣-燃料比或比該化學計量空氣-燃料比更富之空氣-燃料比的控制；及(ii)在該進氣埠的壓力變為高於該排氣埠之壓力的操作範圍中，改變進氣閥及排氣閥的重疊量，使得該重疊量在該富燃料供應控制的非執行期間比該富燃料供應控制的執行期間更少。

Description

用於內燃機的控制裝置及其控制方法
本發明相關於用於內燃機的控制裝置，該內燃機設有淨化排氣中之氮氧化物(NOx)的排氣控制設備，及其之控制方法。
淨化NOx的排氣控制設備已知係用於在以比富空氣-燃料比更貧的空氣-燃料比操作之內燃機中控制NOx排放的設備。NOx儲存-還原觸媒及選擇性觸媒還原觸媒已知係淨化NOx的排氣控制設備。NOx儲存-還原觸媒能在具有過量氧的貧大氣下儲存排氣中的NOx，且當從外側供應還原劑時釋放所儲存的NOx。另外，NOx儲存-還原觸媒能在NOx及還原劑之間產生反產以將NOx還原為氮(N2)。選擇性觸媒還原觸媒具有用於吸收氨(NH3)的功能，且使用此NH3，選擇性觸媒還原觸媒能選擇性地還原排氣中的NOx。
日本特許申請案公告案號第2011-149360號(JP 2011-149360 A)揭示將選擇性觸媒還原觸媒設置在 NOx儲存-還原觸媒下游的組態。根據此組態，已於藉由NOx儲存-還原觸媒還原NOx期間形成的NH3能由選擇性觸媒還原觸媒所吸收。另外，藉由使用此NH3，未由NOx儲存-還原觸媒吸收的NOx或從NOx儲存-還原觸媒洩漏的NOx能由選擇性觸媒還原觸媒選擇性地還原。
在藉由使用選擇性觸媒還原觸媒淨化NOx之排氣控制設備的情形中，尿素等的添加將係必要的，以使選擇性觸媒還原觸媒吸收NH3。另一方面，在藉由使用NOx儲存-還原觸媒或藉由NOx儲存-還原觸媒及選擇性觸媒還原觸媒的組合淨化NOx之排氣控制設備的情形中，能將在引擎之貧燃燒操作期間產生的NOx儲存在排氣控制設備內側。在此情形中，藉由從排氣流的上游側供應還原劑，儲存在該設備內側的NOx能藉由將NOx還原至N2而淨化。換言之，特殊機構，諸如，尿素等的添加係不必要的。將還原劑供應至排氣控制設備係藉由執行所謂的富燃料供應控制實現，其係執行以藉由增加每週期的燃料注入量而暫時將氣缸內空氣-燃料比改變至富空氣-燃料比或比富空氣-燃料比更富之空氣-燃料比的處理。
然而，取決於引擎的操作範圍，富燃料供應控制在部分情形中不會有效率地運作。此種操作範圍的具體範例係高扭矩範圍。在高扭矩範圍中，進氣閥之閥時序超前以增強進氣效率。此外，進氣閥及排氣閥之間的閥重 疊量隨進氣閥之閥時序的超前而增加。高扭矩範圍中的閥重疊可導致空氣從進氣埠流至排氣埠(所謂的掃氣)。特別係在渦輪增壓引擎中，當進氣壓力藉由渦輪增壓而昇高時，掃氣的發生變得顯著。
當掃氣發生時，具有高氧濃度的空氣流至排氣控制設備。結果，反應發生在氧及藉由富燃料供應控制產生的還原劑之間，並阻礙藉由還原劑還原NOx。具體地說，在藉由使用NOx儲存-還原觸媒淨化NOx之排氣控制設備的情形中，NOx還原所需要的烴(HC)及一氧化碳為氧所氧化。在藉由NOx儲存-還原觸媒及選擇性觸媒還原觸媒之組合淨化NOx之排氣控制設備的情形中，形成NH3所需的NO及CO為氧所氧化。結果，排氣控制設備的NOx淨化效率惡化，其有時可導致NOx排放至大氣中。
本發明提供用於內燃機的控制裝置，其能藉由維持富燃料供應控制的有效性而防止NOx淨化效率的惡化。
本發明的第一樣態相關於一種用於內燃機的控制裝置，該內燃機包括排氣控制設備、排氣埠、進氣埠、排氣閥、及進氣閥，該排氣控制設備組態成在比化學計量空氣-燃料比下的大氣更貧之具有過量氧的大氣下儲存排放氣體中的NOx，且該排氣控制設備組態成使NOx直接或間接地與從排氣流之上游側供應的還原劑反應以還原NOx，該控制裝置包括電子控制單元，組態以：(i)執行富燃料供應控制，該富燃料供應控制係執行以暫時將氣缸 內空氣-燃料比從比化學計量空氣-燃料比更貧的空氣-燃料比改變為該化學計量空氣-燃料比或比該化學計量空氣-燃料比更富之空氣-燃料比的控制；及(ii)在該進氣埠的壓力變為高於該排氣埠之壓力的操作範圍中，改變該進氣閥及該排氣閥的重疊量，使得該重疊量在該富燃料供應控制的非執行期間比該富燃料供應控制的執行期間更少。具有過量氧的貧大氣係指具有比藉由燃燒富空氣-燃料比之空氣-燃料混合物而得到的排氣更高之氧濃度的大氣。還原劑直接與NOx反應意謂著產生具有還原劑及作為反應物之NOx的化學反應。還原劑間接與NOx反應意謂著產生具有NOx及藉由還原劑及作為反應物的另一物質之間的反應所形成之另一產物的化學反應。
當內燃機以受控制為比富空氣-燃料比更貧之空氣-燃料比的氣缸內空氣-燃料比操作時，富燃料供應控制係執行以藉由增加每週期的燃料注入量而暫時將氣缸內空氣-燃料比改變至富空氣-燃料比或比富空氣-燃料比更富之空氣-燃料比的處理。將富燃料供應控制執行機構組態成根據預定執行規則執行此處理。將閥時序控制機構組態成當富燃料供應控制在該進氣埠的壓力變成高於排氣埠之壓力的操作範圍中，亦即，在掃氣可發生的操作範圍中，執行時，相較於富燃料供應控制的非執行期間，減少進氣閥及排氣閥之間的重疊量。
藉由減少進氣閥及排氣閥之間的重疊量，能降低藉由掃氣從進氣埠至排氣埠的空氣量(在下文中稱為 掃氣量)。藉由降低富燃料供應控制之執行期間的掃氣量，降低氧及藉由富燃料供應控制產生的還原劑之間的反應。同時，能提昇還原劑及NOx之間的直接或間接反應。
在該控制裝置中，該電子控制單元可組態成在該排氣埠的該壓力變為高於該進氣埠之該壓力的操作範圍中，維持該重疊量使得在該富燃料供應控制之執行期間的該重疊量與在該富燃料供應控制之非執行期間的該重疊量相同。根據此組態，將用於改變進氣閥及排氣閥之間的重疊量的操作限制在可發生掃氣的操作範圍。因此，能防止燃燒穩定性由於重疊量中的變化而惡化。
在該控制裝置中，該電子控制單元可組態成改變在該富燃料供應控制之執行期間的該重疊量使得在該進氣埠之該壓力變為高於該排氣埠的該壓力之該操作範圍中的該重疊量大於在該排氣埠之該壓力變為高於該進氣埠的該壓力之該操作範圍中的該重疊量。根據此組態，在掃氣可發生的操作範圍中，增加重疊量能排除殘餘排氣並改善新鮮空氣的充氣效率。另外，在掃氣不發生的操作範圍中，內部EGR量能藉由減少重疊量而降低，且貧燃燒操作的燃燒限制能藉由增加氣缸氣體中的新充氣空氣率而推昇。
在該控制裝置中，該電子控制單元可組態成根據該進氣閥之閥時序的超前增加該重疊量，且該電子控制單元可組態成根據該進氣閥之閥時序的遲滯減少該重疊量。根據此組態，當富燃料供應控制在掃氣可發生的操作 範圍中執行時，除了減少重疊量外，使進氣閥的閥時序遲滯。使進氣閥的閥時序遲滯能減少新鮮空氣的充氣效率而不藉由節氣節氣閥降低進氣埠的壓力。因此，根據此組態，當富燃料供應控制終止以再度返回至貧燃燒操作時，能輕易地增加新鮮空氣的充氣效率。
在該控制裝置中，該排氣控制設備可包括NOx儲存-還原觸媒。NOx儲存-還原觸媒可組態成在具有過量氧的該貧大氣下儲存該排放氣體中的NOx。該排氣控制設備可組態成使從該NOx儲存-還原觸媒的排氣流之該上游側供應的該等還原劑與儲存在該NOx儲存-還原觸媒上的NOx反應以還原NOx為N2。根據此組態，從排氣流之上游側供應的還原劑可直接與NOx反應以還原NOx。
在該控制裝置中，該排氣控制設備可包括NOx儲存-還原觸媒及選擇性觸媒還原觸媒，該選擇性觸媒還原觸媒可設置在該NOx儲存-還原觸媒的下游。根據此組態，該排氣控制設備在具有過量氧的貧大氣下將排放氣體中的NOx儲存在NOx儲存-還原觸媒中，並使從排氣流之上游側供應的還原劑與儲存在NOx儲存-還原觸媒中的NOx反應以將NOx還原為NH3。然後，排氣中的NH3由選擇性觸媒還原觸媒所吸收，且從NOx儲存-還原觸媒釋放的NOx與由選擇性觸媒還原觸媒吸收的NH3反應以將NOx還原為N2。因此，從排氣流之上游側供應的還原劑能與NOx間接地反應以還原NOx。
本發明的第二樣態相關於內燃機的控制方 法。該內燃機包括排氣控制設備、排氣埠、進氣埠、排氣閥、及進氣閥，該排氣控制設備組態成在比化學計量空氣-燃料比下的大氣更貧之具有過量氧的大氣下儲存排放氣體中的NOx，且該排氣控制設備組態成使NOx直接或間接地與從排氣流之上游側供應的還原劑反應以還原NOx。該控制方法包括：執行富燃料供應控制以暫時將氣缸內空氣-燃料比從比化學計量空氣-燃料比更貧的空氣-燃料比改變為該化學計量空氣-燃料比或比該化學計量空氣-燃料比更富的空氣-燃料比；及在該進氣埠的壓力變為高於該排氣埠之壓力的操作範圍中，改變該進氣閥及該排氣閥的重疊量，使得該重疊量在該富燃料供應控制的非執行期間比該富燃料供應控制的執行期間更少。
根據上文提及的控制單元，該進氣閥及該排氣閥之間的重疊量在富燃料供應控制在該進氣閥的壓力變為高於該排氣閥之壓力的操作範圍中執行的期間減少。因此，能降低富燃料供應控制執行期間的掃氣量。結果，將氧及藉由富燃料供應控制產生的還原劑之間的反應降低。同時，能提昇還原劑及NOx之間的直接或間接反應以防止NOx淨化效率換惡化。
2‧‧‧內燃機
3‧‧‧氣缸頭
4‧‧‧氣缸方塊
5‧‧‧燃燒室
6‧‧‧進氣埠
8‧‧‧排氣埠
10‧‧‧進氣歧管
11‧‧‧排氣歧管
12‧‧‧活塞
14‧‧‧進氣閥
16‧‧‧排氣閥
18‧‧‧火星塞
19‧‧‧緩衝槽
20‧‧‧埠注入閥
22‧‧‧氣缸內注入閥
24‧‧‧進氣可變閥機制
26‧‧‧排氣可變閥機制
28‧‧‧渦輪增壓器
28a‧‧‧壓縮機
28b‧‧‧渦輪機
30‧‧‧進氣通道
31‧‧‧空氣濾清器
32‧‧‧排氣通道
34‧‧‧空氣流速計
36‧‧‧中間冷卻器
38‧‧‧升壓壓力感測器
40‧‧‧電子控制節氣閥
42‧‧‧節氣位置感測器
44‧‧‧旁路通道
46‧‧‧廢氣閥
48‧‧‧電子控制致動器
50‧‧‧控制裝置
52‧‧‧加速器位置感測器
54‧‧‧曲柄角感測器
56‧‧‧進氣壓力感測器
60、80‧‧‧排氣控制設備
62、82‧‧‧開始觸媒
64、84‧‧‧NOx儲存-還原觸媒
66‧‧‧選擇性觸媒還原觸媒
70、90‧‧‧空氣-燃料比感測器
72、92‧‧‧氧感測器
74‧‧‧第一NOx感測器
76‧‧‧第二NOx感測器
94‧‧‧NOx感測器
本發明之範例實施例的特性、優點、及技術及產業重要性將參考隨附圖式於下文描述，其中相似數字指示相似 元件，且其中：圖1係根據第一實施例描繪系統組態的視圖；圖2係根據第一實施例總結閥時序控制之概要的圖表；圖3係根據第一實施例描繪閥時序控制之流程的流程圖；圖4係根據第一實施例解釋閥時序控制及其在掃氣範圍中之效果的時序圖表；且圖5係根據第二實施例描繪系統組態的視圖。
第一實施例將參考隨附圖式於下文描述。
圖1係根據本發明的第一實施例描繪系統組態的視圖。根據此實施例的系統包括裝配在車輛中作為動力單元的內燃機(在下文中簡單地稱為引擎)2。引擎2具有的氣缸數及氣缸如何配置將不受特別限制。
引擎2包括具有配置於其中的活塞12及氣缸頭3的氣缸方塊4。由氣缸頭3及活塞12界定的空間形成燃燒室5。引擎2係火星塞點火型引擎，並包括點火裝置的火星塞18，其附接至氣缸頭3，使得火星塞18從燃燒室5的頂部凸出。形成在氣缸頭3中的進氣埠6及排氣埠8分別對燃燒室5開放。燃燒室5及進氣埠6的通訊狀態受設置在氣缸頭3中的進氣閥14控制。燃燒室5及排氣埠8的通訊狀態受設置在氣缸頭3中的排氣閥16控 制。將燃料直接注入燃燒室5中的氣缸內注入閥22及將燃料注入至進氣埠6的埠注入閥20附接至氣缸頭3。
在說明組態中，引擎2設有能改變進氣閥14之閥開啟特徵的進氣可變閥機制24及能改變排氣閥16之閥開啟特徵的排氣可變閥機制26。能使至少閥時序及操作角可變的閥機制可應用至此等可變閥機制。
進氣歧管10連接至進氣埠6。進氣歧管10具有緩衝槽19。從外側吸收空氣的進氣通道30連接至緩衝槽19。電子控制節氣閥40設置在接近緩衝槽19的進氣通道30中。空氣濾清器31設置在進氣通道30的頂端。排氣歧管11連接至排氣埠8。將排氣排放至外側的排氣通道32連接至排氣歧管11。將於稍後解釋的排氣控制設備60設置在排氣通道32中。
引擎2具有渦輪增壓器28。渦輪增壓器28的壓縮機28a在進氣通道30中設置在節氣閥40的上游。將冷卻由壓縮機28a壓縮之進氣的中間冷卻器36設置在壓縮機28a及節氣閥40之間的進氣通道30中。
渦輪增壓器28的渦輪機28b在排氣通道32中設置在排氣控制設備60的上游。將旁路渦輪機28b的旁路通道44設置在排氣通道32中。廢氣閥46設置在旁路通道44中。當廢氣閥46開啟時，部分排氣旁路渦輪機28b並流過旁路通道44。廢氣閥46係由電子控制致動器48驅動。
排氣控制設備60係由其係三效觸媒的開始觸 媒(下文中稱為SC)62、NOx儲存-還原觸媒(下文中稱為NSR)64、及選擇性觸媒還原觸媒(下文中稱為SCR)66構成。SC 62、NSR 64、及SCR 66以此次序從排氣通道中的上游側設置。
SC 62，在貧大氣下，在吸收氧的同時將排氣中的NOx還原為N2，且在富大氣下，在釋放氧的同時將排氣中的HC及CO氧化為H2O及CO2。在此說明書中，貧大氣係指具有比藉由燃燒富空氣-燃料比之空氣-燃料混合物而得到的排氣更高之氧濃度的大氣，同時富大氣係指具有比藉由燃燒富空氣-燃料比之空氣-燃料比而得到的排氣更低之氧濃度的大氣。另外，當還原劑從上游側供應時，SC 62在包含在排氣中的NOx及還原劑之間產生反應，以將NOx還原為NH3及N2。
NSR 64在貧大氣下以硝酸鹽的形式儲存排氣中的NOx，諸如，Ba(NO3)2。另外，當還原劑從上游側供應時，NSR 64釋放所儲存的NOx並在還原劑及NOx之間產生反應以將NOx還原為NH3及N2。藉由下列化學方程式(1)及(2)表示藉由SC 62及NSR 64的NOx還原反應：2.5H2+NO→NH3+H2O...(1)
2.5CO+NO+1.5H2O→NH3+2.5CO2+0.5N2...(2)
然而，當還原劑的供應量不充分時，由NSR 64釋放的NOx未經還原地排出至下游。
將SCR 66構成為以Fe-為底質的分子篩觸 媒。SCR 66吸收藉由SC 62及NSR 64形成的NH3，然後，例如，如下列化學方程式(3)及(4)所表示的，將排氣中的NOx(主要係由NSR 64所釋放的NOx)與所吸收的NH3反應以將NOx還原為N2。因為NH3係藉由還原劑(H2及CO)與其他物質(NO及H2O)的反應而形成的產物，可將藉由下列化學方程式(3)及(4)表示的NH3與NOx的反應視為係還原劑與NOx的間接反應。
4NO+4NH3+O2→2N2+6H2O...(3)
2NO+2NO2+4NH3→2N2+6H2O...(4)
此實施例的系統設有在各種位置得到與引擎2的操作狀態有關之資訊的感測器。量測進氣量的空氣流速計34在進氣通道30中設置成緊接在空氣濾清器31的下游。量測升壓壓力的升壓壓力感測器38在進氣通道30中設置成緊接在中間冷卻器36的下游。將量測節氣閥40之開口的節氣位置感測器42設置成接近節氣閥40。將量測進氣壓力的進氣壓力感測器56設置在緩衝槽19中。
輸出信號的空氣-燃料比感測器70在排氣通道32中設置成緊接在SC 62的上游，該信號線性地相對於排氣燃燒前的空氣-燃料比改變。另外，基於作為藉由富空氣-燃料比之空氣-燃料混合物的燃燒而得到的排氣中之臨限的氧濃度輸出信號的氧感測器72在排氣通道32中設置成緊接在SC 62的下游，該信號在過氧側及缺氧側上以步階方式改變。輸出信號的第一NOx感測器74在排氣 通道32中設置成緊接在NSR 64的下游，該信號根據已通過NSR 64之排氣中的NOx濃度而改變。另外，輸出信號的第二NOx感測器76在排氣通道32中設置成緊接在SCR 66的下游，該信號根據已通過SCR 66之排氣中的NOx濃度而改變。
另外，此實施例的系統包括量測加速踏板操作量(加速器操作量)的加速器位置感測器52及量測引擎2之曲柄角的曲柄角感測器54。
上述各種感測器及致動器電連接至控制裝置50。控制裝置50係由電子控制單元(ECU)構成。控制裝置50係針對控制引擎2的全部系統而設置，且主要由包括CPU、ROM、及RAM的電腦構成。將於稍後描述之包括富燃料供應控制常式及閥時序控制常式的各種控制常式儲存在ROM中。控制裝置50基於來自個別感測器的信號藉由操作各致動器而控制引擎2。更具體地說，控制裝置50首先根據由加速器位置感測器52量測的加速踏板操作量計算所需扭矩。然後，引擎2的操作模式係基於所需扭矩及從輸出自曲柄角感測器54之信號計算的目前引擎速度決定，且該等致動器根據所決定的操作模式操作。
由控制裝置50選擇的引擎2的操作模式包括富燃燒操作模式，其中引擎2係在將氣缸內空氣-燃料比控制成富空氣-燃料比的同時操作，及貧燃燒操作模式，其中引擎2係在將氣缸內空氣-燃料比控制成比富空氣-燃料比更貧之空氣-燃料比的同時操作。富燃燒操作模式係 在從中至高速範圍至高速操作的範圍中選擇，同時貧燃燒操作模式係在從低速範圍至低至中速範圍的範圍中選擇。在選擇貧燃燒操作模式的操作範圍中，且特別在進氣壓力變得低於或等於反壓的操作範圍中，貧燃燒操作係藉由從埠注入閥20的埠注入或藉由主要依賴埠注入之埠注入及氣缸內注入的組合實行。在進氣壓力變得高於反壓的操作範圍中，貧燃燒操作係藉由來自氣缸內注入閥22的氣缸內注入(也稱為直接注入)實行。
在貧燃燒操作模式中，富燃料供應控制係根據預定執行規則執行。富燃料供應控制係藉由增加每週期的燃料注入量暫時將氣缸內空氣-燃料比改變至富空氣-燃料比或比富空氣-燃料比更富的空氣-燃料比的控制。用於燃料注入量之計算的氣缸內空氣量係使用空氣模型計算。在埠注入實行為主要燃料注入的操作範圍中，增加用於富燃料供應控制的燃料注入量係相關於埠注入實行。另一方面，在氣缸內注入實行為主要燃料注入的操作範圍中，增加用於富燃料供應控制的燃料注入量係相關於氣缸內注入實行。
藉由將氣缸內空氣-燃料比設定成富空氣-燃料比或比富空氣-燃料比更富的空氣-燃料比，排氣中的氧濃度減少並產生大量還原劑，諸如，HC、CO、及H2。當將包含大量還原劑的排氣供應至NSR 64時，NSR 64周圍的大氣變為還原性大氣。然後，將已儲存為硝酸鹽的NOx還原為NO並從底質分離。因此，藉由在貧燃燒操作期間執 行富燃料供應控制允許將儲存在NSR 64中的NOx從NSR 64分離，並恢復NSR 64的NOx儲存效能。當藉由緊接地設置在NSR 64之下游的NOx感測器74量測之NOx的濃度超過預定臨限值時，執行富燃料供應控制。或替代地，當基於引擎速度、負載、及空氣-燃料比估算之NOx的儲存量超過預定臨限值時，執行富燃料供應控制。
藉由富燃料供應控制從NSR 64分離的NOx在NSR 64上還原成N2及NH3。藉由NSR 64形成的NH3以及藉由SC 62形成的NH3係由位於最下游位置的SCR 66捕捉，並吸收在SCR 66上。藉由富燃料供應控制從NSR 64分離的一部分NOx未經還原地從NSR 64釋放。SCR 66在已吸收的NH3及從NSR 64釋放之未受淨化的NOx之間產生反應以將NOx還原為N2。因此，能有效地防止排放為排出至大氣中之NOx所惡化的情形。
圖2係總結在貧燃燒操作模式中實施的閥時序控制之概要的圖表。在該圖中，IVO指示進氣閥14開啟的時序，同時IVC指示進氣閥14關閉的時序。IVO及IVC之間的範圍指示曲柄角在進氣閥14開啟期間的範圍，換言之，此範圍指示進氣閥14的操作角。EVO指示排氣閥16開啟的時序，同時EVC指示排氣閥16關閉的時序。EVO及EVC之間的範圍指示曲柄角在排氣閥16開啟期間的範圍，換言之，此範圍指示排氣閥16的操作角。
將不同控制實施為非掃氣範圍及掃氣範圍之 間的閥時序控制。非掃氣範圍係掃氣不發生的操作範圍，亦即，具有進氣壓力少於或等於反壓之相對低負載的操作範圍。進氣壓力係指進氣埠6的壓力，且反壓係指排氣埠8的壓力。在非掃氣範圍中，使廢氣閥46完全開啟，且主要地，空氣量的控制係根據節氣閥40的開口實施。在渦輪引擎的情形中，像是此實施例中的引擎2，非掃氣範圍對應於未實施藉由壓縮機28a的有效渦輪增壓的非渦輪增壓範圍。掃氣範圍係掃氣可發生的操作範圍。換言之，掃氣範圍係具有進氣壓力高於反壓之相對高負載的操作範圍。在掃氣範圍中，使節氣閥40完全開啟，且主要地，空氣量的控制係根據廢氣閥46的開口實施。在渦輪引擎的情形中，像是此實施例中的引擎2，掃氣範圍對應於實施藉由壓縮機28a的有效渦輪增壓的渦輪增壓範圍。
在低負載範圍中，亦即，在掃氣不發生的非掃氣範圍中，控制裝置50控制進氣可變閥機制24以遲滯IVC。因為當IVC受遲滯時，IVO也遲滯，從IVO至EVC的曲柄角，亦即，重疊量(O/L)，變小。藉由減少重疊量，內部EGR量能降低且氣缸氣體中的新充氣空氣率能增加。因此，能增加貧燃燒操作的燃燒限制。
當在非掃氣範圍中執行富燃料供應控制時，控制裝置50在富燃料供應控制之前及之後不改變進氣閥14及排氣閥16的閥時序，取而代之地，在富燃料供應控制的非執行期間及富燃料供應控制的執行期間維持進氣閥14及排氣閥16之間的重疊量。換言之，實施控制使得富 燃料供應控制之非執行期間的重疊量及富燃料供應控制之執行期間的重疊量相同。此與藉由埠注入(或主要依賴埠注入之埠注入及氣缸內注入的組合)的燃料注入係在包括富燃料供應控制之執行週期的非掃氣範圍中實施的事實有關。藉由埠注入，能將更長時間用於混合燃料及空氣。因此，能改善空氣-燃料混合物的均勻性。另一方面，相較於氣缸內注入，降低燃燒條件中的穩定度擾動。因此，如上文所述，防止相關於包括進氣閥14之閥時序及操作角的氣缸內空氣量及重疊量的參數在富燃料供應控制之非執行期間及富燃料供應控制的執行期間變化。因此，維持用於控制氣缸內空氣-燃料比所需之氣缸內空氣量的估算準確性變得可能，且因此，能確保非掃氣範圍中的燃燒穩定性。
在高負載範圍中，換言之，在掃氣可發生的掃氣範圍中，控制裝置50控制進氣可變閥機制24以將進氣閥14的操作角維持成超前IVC及IVO二者，並使IVC接近BDC(活塞下止點)。將排氣閥16的閥時序維持成與非掃氣範圍中相同。因此，增加其係從IVO至EVC之曲柄角的重疊量。增加重疊量能改善燃燒氣體的掃氣效率，同時使IVC接近BDC能改善新鮮空氣的充氣效率。
當在掃氣範圍中執行富燃料供應控制時，控制裝置50減少進氣閥14的操作角並遲滯IVC及IVO二者。將排氣閥16的閥時序維持成與富燃料供應控制的非執行期間相同。降低進氣閥14的操作角及遲滯IVC使新 鮮空氣的充氣效率惡化。結果，使氣缸內空氣-燃料比變為富比率或富化氣缸內空氣-燃料比而不導致扭矩增加變得可能。應注意在此時，控制裝置50將節氣閥40維持在全開狀態，並將廢氣閥46的開口維持成與富燃料供應控制的非執行期間相同。藉由如此作，能防止進氣埠6的壓力減少。因此，當富燃料供應控制終止以再度返回至貧燃燒操作時，能輕易地增加新鮮空氣的充氣效率。
又，藉由如上文所述地控制進氣閥14的閥時序，相較於富燃料供應控制的非執行期間，其係IVO至EVC之曲柄角的重疊量減少。較佳地，減少重疊量使得重疊量變為小於或等於非掃氣範圍中的重疊量。因此，藉由減少進氣閥14及排氣閥16之間的重疊量，能降低富燃料供應控制之執行期間的掃氣量。
當執行富燃料供應控制時，排氣中的氧濃度減少並產生大量還原劑，諸如，HC、CO、及H2。然而，若具有高氧濃度的空氣藉由掃氣流至排氣埠8，流入排氣控制設備60之整體氣體中的氧濃度增加，且變得不可能使SC 62及NSR 64的大氣成為還原性大氣。另外，藉由執行富燃料供應控制而藉由SC 62及NSR 64形成的NH3在淨化NOx上扮演重要角色。然而，若具有高氧濃度的空氣藉由掃氣流入排氣控制設備60中，用於形成NH3的所需的NO及CO將為氧所氧化。結果，將防止NH3形成，大幅惡化藉由SCR 66的NOx淨化效率。
根據第一實施例的閥時序控制，流入排氣控 制設備60中的排氣之氧濃度的增加能藉由降低富燃料供應控制執行期間的掃氣量而受防止。此將氧及藉由富燃料供應控制產生的還原劑之間的反應降低。藉由提昇藉由上文提及的化學方程式(1)及化學方程式(2)所表示之SC 62及NSR 64上的NH3形成，能提昇藉由上文提及的化學方程式(3)及(4)所表示之SCR 66上的NOx選擇性還原反應。因此，能維持富燃料供應控制的有效性，並防止由掃氣所導致的NOx淨化效率的惡化。
圖3係描繪在貧燃燒操作模式中藉由控制裝置50實施的閥時序控制之流程的流程圖。當引擎2的操作模式係在貧燃燒操作模式中時，控制裝置50根據圖3所示流程實施閥時序控制。圖3所示流程係由從步驟S2至步驟S8的四個步驟構成。
在步驟S2中，控制裝置50決定富燃料供應控制是否係必要的，換言之，是否已滿足富燃料供應控制執行條件。例如，如上文所述，富燃料供應控制執行條件包括藉由NOx感測器74量測之NSR 64下游的NOx濃度已超過臨限值、或基於引擎速度及負載及空氣-燃料比估算及計算之NSR 64的NOx儲存量已超過臨限值等。
若步驟S2中的決定結果係否，亦即，當富燃料供應控制未執行時，控制裝置50實施步驟S8中的處理。在步驟S10中，控制裝置50將進氣閥14之閥時序的超前角設定成對應於引擎2之負載的值A，並將進氣閥14之操作角設定成對應於負載的值B。
若步驟S2中的決定結果係是，亦即，當富燃料供應控制執行時，控制裝置50其次實施步驟S4中的決定。在步驟S4中，控制裝置50決定引擎2的操作範圍是否在渦輪增壓範圍中，換言之，操作範圍是否在掃氣可發生的掃氣範圍中。操作範圍是否在渦輪增壓範圍(掃氣範圍)中或在非渦輪增壓範圍(非掃氣範圍)中能基於引擎2的目前速度及目前負載之間的關係決定。取而代之地，決定也能基於藉由升壓壓力感測器38之輸出量測的升壓壓力是否高於大氣壓力而產生。
若步驟S4中的決定結果係否，亦即，若引擎2的操作範圍在非渦輪增壓範圍中，控制裝置50實施步驟S8中的處理。在步驟S8中，控制裝置50將進氣閥14之閥時序的超前角設定成對應於引擎2之負載的值A，並將進氣閥14之操作角設定成對應於負載的值B。
若步驟S4中的決定結果係是，亦即，若引擎2的操作範圍在渦輪增壓範圍中，控制裝置50實施步驟S6中的處理。在步驟S6中，控制裝置50將進氣閥14之閥時序的超前角設定成對應於引擎2之負載的值A’，並將進氣閥14之操作角設定成對應於負載的值B’。然而，當在相同負載下比較時，進氣閥14的閥時序之超前角的值A’係比在步驟S8中設定之超前角的值A更小的值。當在相同負載下比較時，進氣閥14之操作角的值B’係比在步驟S8中設定之操作角的值B更小的值。因此，進氣閥14與排氣閥16的重疊量減少且掃氣量受控制。另外，能 減少新鮮空氣的充氣效率而不藉由節氣節氣閥40降低進氣壓力。
圖4係解釋藉由控制裝置50實施的閥時序控制及其在掃氣範圍中之效果的時序圖。圖4中的時序圖從頂部起顯示扭矩、目標空氣-燃料比、實際空氣-燃料比、氣缸內空氣量、點火時序、進氣壓力、節氣閥40的開口、廢氣閥46的開口(WGV開口)、進氣閥14的關閉時序、進氣閥14的操作角、在掃氣期間通過的氧量、及氨在SC 62及NSR 64的形成量，全部依隨時間的改變表示。在該圖中，實線顯示根據此實施例之閥時序控制的結果，且虛線顯示根據比較範例之閥時序控制的結果。
在比較範例中，當富燃料供應控制在掃氣範圍(高負載範圍)中實施時，將進氣閥14的關閉時序及操作角維持成與富燃料供應控制的非執行期間相同。雖然進氣閥14的關閉時序及操作角也維持成與在此實施例之非掃氣範圍中的富燃料供應控制之非執行期間及富燃料供應控制的執行期間相同，比較範例也將此控制施用至掃氣範圍中的閥時序控制。
根據比較範例的閥時序控制，由於進氣閥14的關閉時序維持成與富燃料供應控制的非執行期間相同，進氣閥14及排氣閥16之間的重疊量也維持原狀。因此，與富燃料供應控制之非執行期間相同的氧量也在富燃料供應控制的執行期間從進氣埠6吹至排氣埠8。結果，由富燃料供應控制產生的還原劑停止與氧反應，且因此阻礙藉 由SC 62及NSR 64形成NH3。
另一方面，根據此實施例的閥時序控制，當執行富燃料供應控制時，進氣閥14的關閉時序受遲滯並使進氣閥14的操作角更小。因此，進氣閥14及排氣閥16之間的重疊量減少，且藉由掃氣從進氣埠6吹至排氣埠8的氧量減少。結果，氧及藉由富燃料供應控制產生的還原劑之間的反應降低，同時提昇藉由SC 62及NSR 64的NH3形成。因此，能防止由掃氣所導致的NOx淨化效率惡化。
另外，根據比較範例的閥時序控制，將進氣閥14的關閉時序及操作角維持成與富燃料供應控制的非執行期間相同。因此，為減少氣缸內空氣量(吸入氣缸內的新鮮空氣量)，需要關閉節氣閥40且需要開啟廢氣閥46。然而，由於回應於進氣壓力至節氣閥40及廢氣閥46之操作的延遲，氣缸內空氣量的減少比實際空氣-燃料比的富化延遲一段時間。因此，為防止扭矩變得過量，需要大幅遲滯點火時序，直到氣缸內空氣量減少至目標。在此情形中，點火時序的遲滯可導致燃料效率惡化。
另外，根據比較範例的閥時序控制，當從富燃料供應控制返回至貧燃燒操作時，時間延遲在增加氣缸內空氣量時產生。此係因為，即使迅速地開啟節氣閥40並迅速地關閉廢氣閥46，一旦進氣壓力下降，進氣壓力不能立即上昇。若致使空氣-燃料比在貧側上，即使氣缸內空氣量並未增加，扭矩將快速地下降。因此，在比較範 例的情形中，不能使實際的空氣-燃料比貧至目標空氣-燃料比，且需要持續富化實際空氣-燃料比直到氣缸內空氣量增加至目標。另外，為防止扭矩由於持續地富化實際空氣-燃料比而變得過量，也需要遲滯點火時序直到氣缸內空氣量增加至目標。較長的實際空氣-燃料比富化持續時間及較長的點火時序遲滯持續時間導致燃料效率惡化。
另一方面，根據此實施例的閥時序控制，氣缸內空氣量係藉由遲滯進氣閥14的關閉時序而減少。因為氣缸內空氣量高度回應於進氣閥14之關閉時序的改變，能減少氣缸內空氣量而沒有來自富化實際空氣-燃料比的大量延遲。因此，點火時序能以小量遲滯以防止過量扭矩，從而防止燃料效率惡化。
另外，根據此實施例的閥時序控制，因為維持節氣閥40的開口及廢氣閥46的開口，能防止由於富燃料供應控制的執行導致進氣壓力減少。只要維持進氣壓力，氣缸內空氣量能藉由使進氣閥14的關閉時序超前而迅速地增加。結果，變得可能使實際的空氣-燃料比根據目標空氣-燃料比變貧，且因此將不再需要持續地富化實際空氣-燃料比。因此，能防止燃料效率惡化。
其次，將參考圖式描述本發明的第二實施例。
圖5係根據本發明的第二實施例描繪系統組態的視圖。根據此實施例的系統包括引擎2及控制引擎2的控制裝置50。因為引擎2的組態及控制裝置50的功能 與第一實施例共通，本文將省略其之詳細描述。此實施例之系統及第一實施例的系統之間的不同在於設置在排氣通道32中之排氣控制設備80的組態。
排氣控制設備80係由SC 82及NSR 84構成。SC 82在排氣通道中設置在其上游側，且NSR 84在排氣通道中設置在其下游側。空氣-燃料比感測器90在排氣通道32中設置成緊接在SC 82的上游，且氧感測器92在排氣通道32中設置成緊接在SC 82的下游。NOx感測器94在排氣通道32中設置成緊接在NSR 84的下游。
SC 82的特徵與針對第一實施例描述之SC 62的特徵共通。SC 82，在貧大氣下，在吸收氧的同時將排氣中的NOx還原為N2，且在富大氣下，在釋放氧的同時將排氣中的HC及CO氧化為H2O及CO2。
NSR 84具有比第一實施例的NSR 64更大的NOx儲存容量(例如，為結合SCR使用之NSR二倍大的儲存容量)。NSR 84在貧大氣下以硝酸鹽的形式儲存排氣中的NOx，諸如，Ba(NO3)2。另外，當還原劑從排氣流的上游側供應時，NSR 84釋放所儲存的NOx並將，例如，還原劑與NOx反應以還原NOx，如藉由化學方程式(5)及(6)所表示的。在NSR 84中，藉由與NOx的直接反應將NOx還原為N2。
CO+NO→CO2+0.5N2...(5)
CHy+(2+y/2)NO→CO2+(y/2)H2O+1/2(2+y/2)N2...(6)
控制裝置50以與第一實施例相似的方式在貧 燃燒操作模式中執行富燃料供應控制。藉由在貧燃燒操作期間執行富燃料供應控制，儲存在NSR 84中的NOx自其分離，使得NSR 84的NOx儲存效能恢復。富燃料供應控制係根據預定執行規則執行。例如，當藉由緊接地設置在NSR 84之下游的NOx感測器94量測之NOx的濃度超過預定臨限值時，執行富燃料供應控制。已藉由富燃料供應控制從NSR 84分離的NOx在NSR 84上還原成N2。
然而，當引擎2在掃氣範圍中操作時，在執行富燃料供應控制的同時，若包含高濃度之氧的空氣藉由掃氣流入排氣控制設備80中，還原NOx所需的HC及CO將為氧所氧化。結果，NOx的還原受阻礙，且NSR 84上的NOx淨化效率顯著地惡化。
在此實施例的閥時序控制中，與第一實施例相似，當執行富燃料供應控制時，進氣閥的關閉時序受遲滯並使進氣閥的操作角更小。因此，進氣閥及排氣閥之間的重疊量減少，且藉由掃氣從進氣埠吹至排氣埠的氧量減少。結果，能降低氧及藉由富燃料供應控制產生之還原劑之間的反應，同時能提昇如藉由上文提及的化學方程式(5)及(6)所表示之藉由NSR 84的NOx還原反應。換言之，甚至在排氣控制設備80如上文所述地組態的情形中，富燃料供應控制的有效性能藉由實施與第一實施例相似的閥時序控制而維持。因此，能防止由掃氣所導致的NOx淨化效率惡化。
其他實施例
本發明並未受限於上述實施例，並可用不脫離本發明之要點的範圍內的各種形式實作。例如，設置在第一及第二實施例的系統中之排氣控制設備中的SC(三效觸媒)並非實行本發明所不可或缺的組件。排氣控制設備可僅包括NSR，或排氣控制設備可僅包括NSR及SCR。在重疊量係藉由控制第一及第二實施例的系統中之進氣閥的閥時序而改變的同時，重疊量也可藉由除了控制進氣閥外也控制排氣閥的閥時序而改變。

Claims (7)

  1. 一種用於內燃機的控制裝置，該內燃機包括排氣控制設備、排氣埠、進氣埠、排氣閥、及進氣閥，該排氣控制設備組態成在比化學計量空氣-燃料比下的大氣更貧之具有過量氧的大氣下儲存排放氣體中的NOx，且該排氣控制設備組態成使NOx直接或間接地與從排氣流之上游側供應的還原劑反應以還原NOx，該控制裝置包含：電子控制單元，組態以：(i)執行富燃料供應控制，該富燃料供應控制係執行以暫時將氣缸內空氣-燃料比從比該化學計量空氣-燃料比更貧的空氣-燃料比改變為該化學計量空氣-燃料比或比該化學計量空氣-燃料比更富之空氣-燃料比的控制；及(ii)在該進氣埠的壓力變為高於該排氣埠之壓力的操作範圍中，改變該進氣閥及該排氣閥的重疊量，使得該重疊量在該富燃料供應控制的非執行期間比在該富燃料供應控制的執行期間更少。
  2. 如申請專利範圍第1項的控制裝置，其中該電子控制單元組態成在該排氣埠的該壓力變為高於該進氣埠之該壓力的操作範圍中，維持該重疊量使得在該富燃料供應控制之執行期間的該重疊量與在該富燃料供應控制之非執行期間的該重疊量相同。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的控制裝置，其中該電子控制單元組態成改變在該富燃料供應控制之執行期間的該重疊量使得在該進氣埠之該壓力變為高於該排氣埠的該 壓力之該操作範圍中的該重疊量大於在該排氣埠之該壓力變為高於該進氣埠的該壓力之該操作範圍中的該重疊量。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之任一項的控制裝置，其中該電子控制單元組態成根據該進氣閥之閥時序的超前增加該重疊量；且該電子控制單元組態成根據該進氣閥之該閥時序的遲滯減少該重疊量。
  5. 如申請專利範圍第1至4項之任一項的控制裝置，其中該排氣控制設備包括NOx儲存-還原觸媒，且該NOx儲存-還原觸媒組態成在具有過量氧的該貧大氣下儲存該排放氣體中的NOx，且該排氣控制設備組態成使從該NOx儲存-還原觸媒的該排氣流之該上游側供應的該等還原劑與儲存在該NOx儲存-還原觸媒上的NOx反應以還原NOx為N2。
  6. 如申請專利範圍第1至4項之任一項的控制裝置，其中該排氣控制設備包括NOx儲存-還原觸媒及選擇性觸媒還原觸媒，該選擇性觸媒還原觸媒設置在該NOx儲存-還原觸媒的下游。
  7. 一種內燃機的控制方法，該內燃機包括排氣控制設備、排氣埠、進氣埠、排氣閥、及進氣閥，該排氣控制設備組態成在比化學計量空氣-燃料比下的大氣更貧之具有過量氧的大氣下儲存排放氣體中的NOx，且該排氣控制設 備組態成使NOx直接或間接地與從排氣流之上游側供應的還原劑反應以還原NOx，該控制方法包含：執行富燃料供應控制以暫時將氣缸內空氣-燃料比從比該化學計量空氣-燃料比更貧的空氣-燃料比改變為該化學計量空氣-燃料比或比該化學計量空氣-燃料比更富的空氣-燃料比；及在該進氣埠的壓力變為高於該排氣埠之壓力的操作範圍中，改變該進氣閥及該排氣閥的重疊量，使得該重疊量在該富燃料供應控制的非執行期間比在該富燃料供應控制的執行期間更少。
TW104139679A 2014-11-28 2015-11-27 用於內燃機的控制裝置及其控制方法 TW201632715A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014242035A JP6252450B2 (ja) 2014-11-28 2014-11-28 内燃機関の制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201632715A true TW201632715A (zh) 2016-09-16

Family

ID=55361899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104139679A TW201632715A (zh) 2014-11-28 2015-11-27 用於內燃機的控制裝置及其控制方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10473047B2 (zh)
EP (1) EP3227545A2 (zh)
JP (1) JP6252450B2 (zh)
CN (1) CN107002569B (zh)
TW (1) TW201632715A (zh)
WO (1) WO2016083888A2 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10450989B2 (en) * 2014-03-25 2019-10-22 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection device for internal combustion engine
US10107220B2 (en) * 2016-12-16 2018-10-23 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
FR3066704B1 (fr) * 2017-05-24 2019-06-21 Renault S.A.S. Procede de post-traitement des oxydes d'azote dans un moteur a combustion interne
DE102017222593A1 (de) 2017-12-13 2019-06-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Steuervorrichtung zum Bestimmen eines Soll-Saugrohrdrucks einer Verbrennungskraftmaschine
JP6933154B2 (ja) * 2018-01-30 2021-09-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7207268B2 (ja) * 2019-02-18 2023-01-18 トヨタ自動車株式会社 車載内燃機関の制御装置

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5418692A (en) 1977-07-13 1979-02-10 Oki Electric Ind Co Ltd Light emitting device with reflector
JP3419209B2 (ja) * 1996-08-02 2003-06-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2871615B2 (ja) * 1996-09-09 1999-03-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4108223B2 (ja) * 1999-05-12 2008-06-25 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
US6519933B2 (en) * 2000-03-21 2003-02-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine having variable valve control system and NOx catalyst
JP3607984B2 (ja) * 2000-06-26 2005-01-05 トヨタ自動車株式会社 車載用内燃機関の排気浄化装置
JP3613681B2 (ja) * 2001-04-23 2005-01-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2003343312A (ja) * 2002-05-22 2003-12-03 Hitachi Ltd ターボ過給機を備えた筒内噴射型内燃機関の制御方法及びターボ過給機を備えた筒内噴射型内燃機関
JP2004074138A (ja) 2002-06-17 2004-03-11 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法
US6722121B2 (en) * 2002-07-22 2004-04-20 International Engine Intellectual Property Company, Llc Control strategy for regenerating a NOx adsorber catalyst in an exhaust system of an engine having a variable valve actuation mechanism
US6968825B2 (en) * 2003-06-06 2005-11-29 Mazda Motor Corporation Control device for spark-ignition engine
DE10349876A1 (de) * 2003-10-25 2005-05-25 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit Abgasreinigungsanlage und Verfahren zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine
WO2005075803A1 (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Hitachi, Ltd. エンジンの制御装置
DE102005014872A1 (de) * 2004-03-31 2005-11-17 Mitsubishi Fuso Truck And Bus Corp. Abgasreinigungsvorrichtung
CN100445539C (zh) 2004-06-25 2008-12-24 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
US7128047B2 (en) * 2004-07-26 2006-10-31 General Motors Corporation Valve and fueling strategy for operating a controlled auto-ignition four-stroke internal combustion engine
JP4306642B2 (ja) 2005-05-17 2009-08-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御システム
JP4780059B2 (ja) 2007-08-09 2011-09-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2008019871A (ja) 2007-10-01 2008-01-31 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2009221930A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
US20100263639A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-21 Ford Global Technologies, Llc Engine Control Method and System
US8464514B2 (en) * 2009-09-29 2013-06-18 Ford Global Technologies, Llc Method for regenerating a particulate filter for a boosted direct injection engine
US8359839B2 (en) * 2009-09-29 2013-01-29 Ford Global Technologies, Llc System and method for regenerating a particulate filter for a direct injection engine
US8387370B2 (en) * 2009-09-29 2013-03-05 Ford Global Technologies, Llc System for regenerating a particulate filter and controlling EGR
US8359840B2 (en) * 2009-09-29 2013-01-29 Ford Global Technologies, Llc Method for adjusting boost pressure while regenerating a particulate filter for a direct injection engine
JP5482222B2 (ja) * 2010-01-22 2014-05-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2011196196A (ja) 2010-03-17 2011-10-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US8887675B2 (en) 2010-11-08 2014-11-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for changing phase of multiple independent intake valves in engine
US9476365B2 (en) * 2012-05-17 2016-10-25 Ford Global Technologies, Llc Coordination of cam timing and blow-through air delivery
WO2014024274A1 (ja) * 2012-08-08 2014-02-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP6149930B2 (ja) * 2013-07-04 2017-06-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
CN105829688B (zh) * 2013-12-20 2018-09-18 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
JP5920368B2 (ja) * 2014-01-17 2016-05-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9599036B2 (en) * 2014-07-31 2017-03-21 Ford Global Technologies, Llc Method and system for diagonal blow-through exhaust gas scavenging
JP6202053B2 (ja) * 2015-07-07 2017-09-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2017083389A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-18 Tula Technology, Inc. Clean burn internal combustion engine exhaust gas temperature control

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016083888A3 (en) 2016-07-21
CN107002569A (zh) 2017-08-01
WO2016083888A2 (en) 2016-06-02
EP3227545A2 (en) 2017-10-11
US10473047B2 (en) 2019-11-12
JP6252450B2 (ja) 2017-12-27
CN107002569B (zh) 2020-09-15
US20170328267A1 (en) 2017-11-16
JP2016102465A (ja) 2016-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3103993B1 (en) Control device for internal combustion engine
US9988999B2 (en) Thermal management for regenerating an aftertreatment device
TW201632715A (zh) 用於內燃機的控制裝置及其控制方法
US10047689B2 (en) Exhaust gas purification system of internal combustion engine
RU2013123934A (ru) Способ для двигателя (варианты) и система двигателя
WO2008022751A3 (de) Verfahren zum betreiben einer abgasreinigungsanlage an einem mager betriebenen ottomotor
JP5920368B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009191659A (ja) 内燃機関の制御装置
US20110203260A1 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
US10077744B2 (en) Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
EP3085934A1 (en) Exhaust purification device for internal combustion engine
JP5846381B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008128118A (ja) 圧縮着火式内燃機関の制御システム
JP2010053813A (ja) 水素内燃機関
WO2018074367A1 (ja) エンジンの排気浄化制御装置
JP2012180822A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
KR101822762B1 (ko) 내연기관 작동 방법
JP5598370B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009052504A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009221930A (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP2007231792A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP2019052612A (ja) エンジンの制御装置
JP2014001649A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2013231407A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2019116855A (ja) エンジンの制御装置