Устройство управления выделением выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания - RU2633387C1

Чертежи

Показать все 27 чертежа(ей)

Описание

Область техники

Изобретение относится к устройству управления выделением выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

Известно устройство управления выделением выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания (см. публикацию заявки на патент Японии № 5-106518), в котором впускной канал двигателя и выпускной канал двигателя соединяются между собой посредством канала для рециркуляции выхлопных газов, регулирующий клапан для обеспечения рециркуляции выхлопных газов, управляющий долей рециркуляции выхлопных газов, располагается в канале для рециркуляции выхлопных газов, и управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из камеры сгорания двигателя, выполняется посредством впрыска дополнительного топлива в цилиндр в такте расширения или такте выпуска в состоянии, в котором степень открытия дросселя снижается, и доля рециркуляции выхлопных газов уменьшается. В этом устройстве управления выделением выхлопных газов, управление обогащением смеси завершается посредством возвращения степени открытия дросселя, возвращения степени открытия регулирующего клапана для обеспечения рециркуляции выхлопных газов и прекращения впрыска дополнительного топлива. В этом устройстве управления выделением выхлопных газов, управление обогащением смеси выполняется в состоянии, в котором степень открытия дросселя снижается, и доля рециркуляции выхлопных газов уменьшается, и в силу этого может уменьшаться объем дополнительного топлива, который требуется для обогащения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа.

Сущность изобретения

Когда выполняется управление обогащением смеси, давление на впуске, которое представляет собой давление во впускном канале на выпуске дроссельного клапана, уменьшается, а давление на выпуске, которое представляет собой давление в выхлопном канале, повышается. Как результат, увеличиваются насосные потери, которые представлены посредством разности между давлением на выпуске и давлением на впуске. После того, как управление обогащением смеси завершается, т.е. как только степень открытия дросселя возвращается, степень открытия регулирующего клапана для обеспечения рециркуляции выхлопных газов возвращается, и впрыск дополнительного топлива прекращается, давление на впуске и давление на выпуске возвращаются, и в силу этого также возвращаются насосные потери.

Тем не менее, давление на впуске и давление на выпуске не возвращаются сразу после завершения управления обогащением смеси, и в силу этого также насосные потери не возвращаются сразу. Другими словами, насосные потери остаются большими некоторое время после завершения управления обогащением смеси. Как результат, выходная мощность двигателя или крутящий момент временно уменьшаются сразу после завершения управления обогащением смеси, и в силу этого может увеличиваться флуктуация выходной мощности двигателя.

Цель изобретения заключается в том, чтобы создать устройство управления выделением выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, которое допускает подавление флуктуации выходной мощности двигателя сразу после того, как завершается управление обогащением смеси.

Согласно изобретению, создано устройство управления выделением выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, в котором впускной канал двигателя и выпускной канал двигателя соединяются между собой посредством канала для рециркуляции выхлопных газов, и регулирующий клапан для обеспечения рециркуляции выхлопных газов, управляющий долей рециркуляции выхлопных газов, располагается в канале для рециркуляции выхлопных газов, причем устройство управления выделением выхлопных газов выполняет управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из камеры сгорания двигателя, посредством впрыскивания дополнительного топлива в цилиндр в такте расширения или такте выпуска в состоянии, в котором степень открытия дросселя, которая является степенью открытия дроссельного клапана, расположенного во впускном канале, и управляет объемом всасываемого воздуха, переключается с базовой степени открытия дросселя на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси ниже базовой степени открытия дросселя, и доля рециркуляции выхлопных газов переключается с базовой доли рециркуляции выхлопных газов на долю рециркуляции выхлопных газов для управления обогащением смеси, отличающуюся от базовой доли рециркуляции выхлопных газов, при этом управление обогащением смеси завершается посредством управления степенью открытия регулирующего клапана для обеспечения рециркуляции выхлопных газов таким образом, что доля рециркуляции выхлопных газов возвращается к базовой доле рециркуляции выхлопных газов после возвращения степени открытия дросселя к базовой степени открытия дросселя, прекращения впрыска дополнительного топлива и временного увеличения объема основного топлива.

Флуктуация выходной мощности двигателя может сразу подавляться после того, как завершается управление обогащением смеси.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является общим видом двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Фиг. 2 является чертежом, схематично иллюстрирующим поверхностную часть носителя катализатора.

Фиг. 3 является чертежом для показа окислительной реакции в катализаторе для управления выделением выхлопных газов.

Фиг. 4 является чертежом, иллюстрирующим изменение состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выделением выхлопных газов.

Фиг. 5 является чертежом, иллюстрирующим степень удаления NOx.

Фиг. 6A и 6B являются чертежами для показа окислительно-восстановительной реакции в катализаторе для управления выделением выхлопных газов.

Фиг. 7A и 7B являются чертежами для показа окислительно-восстановительной реакции в катализаторе для управления выделением выхлопных газов.

Фиг. 8 является чертежом, иллюстрирующим изменение состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выделением выхлопных газов.

Фиг. 9 является чертежом, иллюстрирующим степень удаления NOx.

Фиг. 10 является чертежом, иллюстрирующим взаимосвязь между циклом ΔT впрыска углеводородов и долей удаления NOx.

Фиг. 11 является картой, иллюстрирующей объем впрыска углеводородов.

Фиг. 12 является чертежом, иллюстрирующим управление высвобождением NOx.

Фиг. 13 является чертежом, иллюстрирующим карту количества NOXA выпущенного NOx.

Фиг. 14 является чертежом, иллюстрирующим регулирование момента впрыска топлива.

Фиг. 15 является чертежом, иллюстрирующим карту объема Qa дополнительного топлива.

Фиг. 16 является временной диаграммой, показывающей время, когда инициируется управление обогащением смеси.

Фиг. 17 является временной диаграммой, показывающей время, когда завершается управление обогащением смеси.

Фиг. 18 является чертежом, иллюстрирующим карту базовой степени VTHB открытия дросселя.

Фиг. 19 является чертежом, иллюстрирующим карту базовой EGR-доли REGRB.

Фиг. 20 является чертежом, иллюстрирующим карту базового объема QmB основного топлива.

Фиг. 21 является чертежом, иллюстрирующим карту базового регулирования момента θmB основного впрыска топлива.

Фиг. 22 является чертежом, иллюстрирующим карту степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси.

Фиг. 23 является чертежом, иллюстрирующим карту EGR-доли REGRR для управления обогащением смеси.

Фиг. 24 является чертежом, иллюстрирующим карту объема QmR основного топлива для управления обогащением смеси.

Фиг. 25 является чертежом, иллюстрирующим карту регулирования момента θmR основного впрыска топлива для управления обогащением смеси.

Фиг. 26 является чертежом, иллюстрирующим карту приращения dQm основного топлива.

Фиг. 27 является чертежом, иллюстрирующим карту величины dθm опережения регулирования момента основного впрыска топлива.

Фиг. 28 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления удалением NOx.

Фиг. 29 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения операции удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx.

Фиг. 30 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси.

Фиг. 31 является временной диаграммой, показывающей время, когда завершается управление обогащением смеси согласно другому примеру изобретения.

Фиг. 32 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси согласно другому примеру изобретения.

Фиг. 33 является временной диаграммой, показывающей время, когда завершается управление обогащением смеси согласно еще одному другому примеру изобретения.

Фиг. 34 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси согласно еще одному другому примеру изобретения.

Фиг. 35 является общим видом двигателя внутреннего сгорания с зажиганием от сжатия согласно еще одному другому примеру изобретения.

Фиг. 36 является временной диаграммой, показывающей время, когда инициируется управление обогащением смеси согласно еще одному другому примеру изобретения.

Фиг. 37 является временной диаграммой, показывающей время, когда завершается управление обогащением смеси согласно еще одному другому примеру изобретения.

Фиг. 38 является чертежом, иллюстрирующим карту базовой EGR-доли REGRHB на стороне высокого давления.

Фиг. 39 является чертежом, иллюстрирующим карту базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления.

Фиг. 40 является чертежом, иллюстрирующим карту EGR-доли REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси.

Фиг. 41 является чертежом, иллюстрирующим карту EGR-доли REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси.

Фиг. 42 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси согласно еще одному другому примеру изобретения.

Фиг. 43 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси согласно еще одному другому примеру изобретения.

Наилучший способ осуществления изобретения

Общий вид двигателя внутреннего сгорания с зажиганием от сжатия проиллюстрирован на фиг. 1.

На фиг. 1 ссылочной позицией 1 обозначен основной блок двигателя, 2 - соответствующие камеры сгорания цилиндров, 3 - клапаны впрыска топлива с электронным управлением для впрыска топлива в соответствующие камеры 2 сгорания, 4 - впускной коллектор и 5 - выпускной коллектор. Впускной коллектор 4 соединяется с выпускным отверстием компрессора 7a турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы через впускной проход 6, и впускное отверстие компрессора 7a соединяется с воздушным фильтром 9 через трубу 8a для введения всасываемого воздуха, в которой располагается детектор 8 объема всасываемого воздуха. Дроссельный клапан 10, который приводится в действие посредством актуатора, располагается во впускном проходе 6, и охлаждающее устройство 11 для охлаждения всасываемого воздуха, протекающего через впускной проход 6, располагается вокруг впускного прохода 6. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 1, охлаждающая вода для двигателя направляется в охлаждающее устройство 11, и всасываемый воздух охлаждается посредством охлаждающей воды для двигателя. Помимо этого, датчик 4p давления для определения давления во впускном коллекторе 4, т.е. давления на впуске, присоединяется к впускному коллектору 4 в позиции на стороне выпуска дроссельного клапана 10, и датчик 5p давления для определения давления в выпускном коллекторе 5, т.е. давления на выпуске, присоединяется к выпускному коллектору 5. Кроме того, температурный датчик 5t для определения температуры выхлопного газа в выпускном коллекторе 5 присоединяется к выпускному коллектору 5.

Выпускной коллектор 5 соединяется со впускным отверстием турбины 7b с приводом от выхлопной системы турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы, и выпускное отверстие турбины 7b с приводом от выхлопной системы соединяется со впускным отверстием катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов через выхлопную трубу 12a. В примере согласно изобретению, катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов представляет собой катализатор накопления NOx. Выпускное отверстие катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов соединяется с сажевым фильтром 14 через выхлопную трубу 12b. В выхлопной трубе 12a, клапан 15 подачи углеводородов для подачи углеводородов, состоящих из газового масла и других видов топлива, используемых в качестве топлива двигателя внутреннего сгорания с зажиганием от сжатия, располагается на стороне впуска катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 1, газовое масло используется в качестве углеводорода, который подается из клапана 15 подачи углеводородов. Выхлопная труба 12c соединяется с сажевым фильтром 14. Изобретение также может применяться к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием, в котором сгорание выполняется при бедном составе смеси "воздух-топливо". В этом случае, клапан 15 подачи углеводородов подает углеводороды, состоящие из бензина и других видов топлива, используемых в качестве топлива двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Выпускной коллектор 5 и впускной коллектор 4 соединяются между собой через канал 16 для рециркуляции выхлопных газов (в дальнейшем в этом документе, называемый EGR), и регулирующий EGR-клапан 17 с электронным управлением располагается в EGR-канале 16. Помимо этого, охлаждающее устройство 18 для охлаждения EGR-газа, протекающего через EGR-канал 16, располагается вокруг EGR-канала 16. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 1, охлаждающая вода для двигателя направляется в охлаждающее устройство 18, и EGR-газ охлаждается посредством охлаждающей воды для двигателя. Каждый из клапанов 3 впрыска топлива соединяется с общей топливной магистралью 20 через трубку 19 подачи топлива, и эта общая топливная магистраль 20 соединяется с топливным баком 22 через топливный насос 21, который управляется электронным образом и имеет переменный объем выпуска. Топливо, которое накапливается в топливном баке 22, подается в общую топливную магистраль 20 посредством топливного насоса 21, и топливо, подаваемое в общую топливную магистраль 20, подается в клапаны 3 впрыска топлива через соответствующие трубки 19 подачи топлива.

Электронный блок 30 управления состоит из цифрового компьютера и содержит постоянное запоминающее устройство 32 (ПЗУ/ROM), оперативное запоминающее устройство 33 (ОЗУ/RAM), CPU 34 (ЦП/микропроцессор), порт 35 ввода и порт 36 вывода, которые соединяются между собой посредством двунаправленной шины 31. Температурный датчик 24 для определения температуры выхлопного газа, вытекающего из катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов, присоединяется к выхлопной трубе 12b на стороне выпуска катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов. Температура выхлопного газа, вытекающего из катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов, представляет температуру катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов. Помимо этого, датчик 26 дифференциального давления для определения дифференциального давления через сажевый фильтр 14 присоединяется к сажевому фильтру 14. Выходные сигналы температурного датчика 24, датчика 26 дифференциального давления, датчиков 4p, 5p давления, температурного датчика 5t и детектора 8 объема всасываемого воздуха вводятся в порт 35 ввода надлежащим образом через соответствующие аналого-цифровые преобразователи 37. Помимо этого, датчик 41 нагрузки, который формирует выходное напряжение, которое является пропорциональным величине L нажатия педали 40 акселератора, соединяется с педалью 40 акселератора, и выходное напряжение датчика 41 нагрузки вводится в порт 35 ввода через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 37. Кроме того, датчик 42 угла поворота коленчатого вала соединяется с портом 35 ввода, и датчик 42 угла поворота коленчатого вала формирует выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал вращается, например, на 15°. Порт 36 вывода соединяется с клапанами 3 впрыска топлива, с актуатором, который приводит в действие дроссельный клапан 10, клапан 15 подачи углеводородов, регулирующий EGR-клапан 17, и с топливным насосом 21 через соответствующие схемы 38 приведения в действие.

Фиг. 2 схематично показывает поверхностную часть носителя катализатора, который наносится на подложку катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов, который проиллюстрирован на фиг. 1. В этом катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов, катализаторы 51 на основе благородных металлов, состоящие из платины Pt, наносятся на носитель 50 катализатора, состоящий, например, из оксида алюминия, и базовый слой 53 формируется на носителе 50 катализатора, как проиллюстрировано на фиг. 2. Базовый слой 53 содержит, по меньшей мере, слой, выбранный из щелочного металла, такого как калий K, натрий Na и цезий Cs, щелочноземельного металла, такого как барий Ba и кальций Ca, редкоземельного элемента, такого как лантаноид, и металла, допускающего донорскую передачу электрона в NOx, такого как серебро Ag, медь Cu, железо Fe и иридий Ir. Диоксид CeO₂ церия содержится в этом базовом слое 53, и в силу этого катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов имеет способность к накоплению кислорода. Помимо этого, родий Rh или палладий Pd могут наноситься, в дополнение к платине Pt, на носитель 50 катализатора для катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов. Поскольку выхлопной газ протекает по верху носителя 50 катализатора, можно сказать, что катализаторы 51 на основе благородных металлов наносятся на поверхность протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов. Поверхность базового слоя 53 демонстрирует основность, и в силу этого поверхность базового слоя 53 упоминается в качестве базовой части 54 поверхности протекания выхлопных газов.

Когда углеводород впрыскивается в выхлопной газ из клапана 15 подачи углеводородов, углеводород реформируется в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов. В изобретении, NOx удаляется в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов посредством использования углеводорода, реформированного в это время. Фиг. 3 схематично показывает операцию реформинга, которая выполняется в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов в это время. Как проиллюстрировано на фиг. 3, углеводород HC, впрыскиваемый из клапана 15 подачи углеводородов, превращается в углеводороды HC радикалов с небольшим углеродным числом посредством катализаторов 51 на основе благородных металлов.

Фиг. 4 показывает время подачи углеводородов из клапана 15 подачи углеводородов и изменение состава (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов. Изменение этого состава (A/F)in смеси "воздух-топливо" зависит от изменения концентрации углеводорода в выхлопном газе, протекающем в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, и в силу этого можно сказать, что изменение состава (A/F)in смеси "воздух-топливо", которое проиллюстрировано на фиг. 4, представляет изменение концентрации углеводорода. Тем не менее, поскольку состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" уменьшается по мере того, как увеличивается концентрация углеводородов, концентрация углеводородов является более высокой, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" находится на богатой стороне на фиг. 4.

Фиг. 5 показывает, относительно соответствующих температур TC катализатора для катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов, степень удаления NOx в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов в то время, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, периодически обогащается, как проиллюстрировано на фиг. 4, за счет периодического изменения концентрации углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов. В результате долгосрочных исследований касательно удаления NOx, обнаружено, что чрезвычайно высокая степень удаления NOx может получаться даже в области высоких температур, по меньшей мере, в 400°C, как проиллюстрировано на фиг. 5, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, колеблется с амплитудой в диапазоне, определенном заранее, и с циклом в диапазоне, определенном заранее.

Также обнаружено, что большое количество восстанавливающих промежуточных соединений, содержащих азот и углеводороды, продолжает удерживаться или адсорбироваться на поверхности базового слоя 53, т.е. на базовой части 54 поверхности протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов в это время, и восстанавливающее промежуточное соединение играет центральную роль для достижения высокой степени удаления NOx. В дальнейшем в этом документе это описывается со ссылкой на фиг. 6A и 6B. Фиг. 6A и 6B схематично показывают поверхностную часть носителя 50 катализатора для катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов и реакция, которая оценочно возникает, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, колеблется с амплитудой в диапазоне, определенном заранее, и с циклом в диапазоне, определенном заранее, проиллюстрирована на фиг. 6A и 6B.

Фиг. 6A показывает время, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, является низкой, и фиг. 6B показывает время, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, становится богатым за счет углеводородов, подаваемых из клапана 15 подачи углеводородов, т.е. время, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, является высокой.

Как очевидно из фиг. 4, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, который протекает в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, поддерживается бедным за исключением одного момента, и в силу этого выхлопной газ, который протекает в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, обычно находится в гипероксическом состоянии. В это время, часть NO, которая содержится в выхлопном газе, прилипает к катализатору 13 для управления выделением выхлопных газов, и часть NO, которая содержится в выхлопном газе, становится NO2 после окисления на платине 51, как проиллюстрировано на фиг. 6A. Затем этот NO2 дополнительно окисляется и становится NO3. Помимо этого, часть из NO2 становится NO2-. Соответственно, NO2- и NO3 формируются на платине Pt 51. NO, прилипающий к катализатору 13 для управления выделением выхлопных газов, и NO2- и NO3, сформированные на платине Pt 51, имеют высокие уровни активности, и в силу этого эти NO, NO2- и NO3 ниже упоминаются в качестве активного NOx*.

Когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, обогащается углеводородом, подаваемым из клапана 15 подачи углеводородов, этот углеводород прилипает ко всему катализатору 13 для управления выделением выхлопных газов по порядку. Большинство этих углеводородов прилипания реагирует с кислородом и сжигается по порядку, и некоторые прилипающие углеводороды реформируются в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов и становятся радикалами по порядку, как проиллюстрировано на фиг. 3. Соответственно, концентрация углеводородов вокруг активного NOx* увеличивается, как проиллюстрировано на фиг. 6B. Когда состояние, в котором концентрация кислорода вокруг активного NOx* является высокой, продолжается в течение определенного периода времени или более после формирования активного NOx*, активный NOx* окисляется и абсорбируется в базовом слое 53 в форме иона нитрата NO₃-. Тем не менее, когда концентрация углеводородов вокруг активного NOx* увеличивается до истечения определенного периода времени, активный NOx* реагирует с углеводородом HC радикалов на платине 51, и затем формируется восстанавливающее промежуточное соединение, как проиллюстрировано на фиг. 6B. Это понижающее промежуточное соединение прилипает или адсорбируется на поверхности базового слоя 53.

Следует понимать, что восстанавливающее промежуточное соединение, которое сначала формируется в это время, представляет собой нитросоединение R-NO₂. После формирования, это нитросоединение R-NO₂ становится нитриловым соединением R-CN. Тем не менее, это нитриловое соединение R-CN может выживать только в течение мгновения в этом состоянии и сразу становится изоцианатным соединением R-NCO. При гидролизации, это изоцианатное соединение R-NCO становится аминосоединением R-NH₂. Тем не менее, в этом случае следует понимать, что оно является частью изоцианатного соединения R-NCO, которое гидролизируется. Соответственно, следует понимать, что большинство восстанавливающих промежуточных соединений, удерживаемых или адсорбированных на поверхности базового слоя 53, представляют собой изоцианатное соединение R-NCO и аминосоединение R-NH₂, как проиллюстрировано на фиг. 6B.

Когда углеводороды HC прилипают вокруг сформированных восстанавливающих промежуточных соединений, как проиллюстрировано на фиг. 6B, перемещение восстанавливающих промежуточных соединений затрудняется посредством углеводородов HC, и дальнейшая реакция не продолжается. В этом случае, концентрация углеводородов, протекающих в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов, уменьшается, и после этого углеводороды, прилипающие вокруг восстанавливающих промежуточных соединений, окисляются и исчезают. После того, как концентрация кислорода вокруг восстанавливающих промежуточных соединений в результате увеличивается, восстанавливающие промежуточные соединения реагируют с NOx и активным NOx* в выхлопном газе, реагируют с окружающим кислородом или аутолизируются. Затем восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂ преобразуются в N₂, CO₂ и H₂O, как проиллюстрировано на фиг. 6A, что приводит к тому, что NOx удаляется.

Как описано выше, в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов, восстанавливающие промежуточные соединения формируются посредством увеличения концентрации углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, восстанавливающие промежуточные соединения реагируют с NOx, активным NOx* и кислородом в выхлопном газе или аутолизируются, когда концентрация кислорода увеличивается после уменьшения концентрации углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, и затем NOx удаляется. Другими словами, когда NOx удаляется посредством катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов, концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, должна периодически изменяться.

Как и следовало ожидать, в этом случае, концентрация углеводородов должна повышаться до концентрации, которая является достаточно высокой для формирования восстанавливающих промежуточных соединений, и концентрация углеводородов должна понижаться до концентрации, которая является достаточно низкой для реакции сформированных восстанавливающих промежуточных соединений с NOx, активным NOx* и кислородом в выхлопном газе или аутолизирования. Другими словами, концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, должна колебаться с амплитудой в диапазоне, определенном заранее. В этом случае, эти восстанавливающие промежуточные соединения должны удерживаться на базовом слое 53, т.е. на базовой части 54 поверхности протекания выхлопных газов, до тех пор, пока сформированные восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂ не прореагируют с NOx, активным NOx* и кислородом в выхлопном газе или не аутолизируются. Это является причиной, по которой предоставляется базовая часть 54 поверхности протекания выхлопных газов.

Когда цикл подачи углеводородов продлевается, период, в который концентрация кислорода увеличивается между подачей углеводородов и следующей подаче углеводородов, возрастает, и в силу этого активный NOx* абсорбируется в базовом слое 53 в форме нитрата без формирования восстанавливающего промежуточного соединения. Для недопущения этого, концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, должна колебаться с циклом в диапазоне, определенном заранее.

В примере согласно изобретению, катализаторы 51 на основе благородных металлов наносятся на поверхность протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов, так что восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂, содержащие азот и углеводороды, формируются посредством NOx, содержащегося в выхлопном газе, и реформированных углеводородов, реагирующих друг с другом, базовая часть 54 поверхности протекания выхлопных газов формируется вокруг катализаторов 51 на основе благородных металлов, так что сформированные восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂ удерживаются в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов, восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂, удерживаемые на базовой части 54 поверхности протекания выхлопных газов, преобразуются в N₂, CO₂ и H₂O, и цикл колебания концентрации углеводородов представляет собой цикл колебания, который требуется для продолжения формирования восстанавливающих промежуточных соединений R-NCO и R-NH₂. В этом отношении, пример, который проиллюстрирован на фиг. 4, имеет интервал впрыска в три секунды.

Когда цикл колебания концентрации углеводородов, т.е. цикл впрыска углеводородов HC из клапана 15 подачи углеводородов, превышает цикл в диапазоне, определенном заранее, описанном выше, восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂ исчезают с верхней части поверхности базового слоя 53. В это время, активный NOx*, сформированный на платине Pt 51, диффундирует в базовом слое 53 в форме иона нитрата NO₃-, как проиллюстрировано на фиг. 7A, и становится нитратом. Другими словами, в это время, NOx в выхлопном газе абсорбируется в базовом слое 53 в форме нитрата.

Фиг. 7B показывает случай, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, становится стехиометрическим составом смеси "воздух-топливо" или обогащается, когда NOx абсорбируется в базовом слое 53 в форме нитрата, как описано выше. В этом случае, концентрация кислорода в выхлопном газе уменьшается, и в силу этого реакция продолжается в обратном направлении (NO₃-→NO₂). Соответственно, нитраты, абсорбированные в базовом слое 53, становятся ионами нитрата NO₃- по порядку и высвобождаются из базового слоя 53 в форме NO₂, как проиллюстрировано на фиг. 7B. После этого высвобождаемый NO₂ восстанавливается посредством углеводородов HC и CO, содержащихся в выхлопном газе.

Фиг. 8 показывает случай, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, временно обогащается незадолго до насыщения емкости абсорбции NOx базового слоя 53. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 8, это управление обогащением смеси имеет временной интервал, по меньшей мере, в одну минуту. В этом случае, NOx, абсорбированный в базовом слое 53, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа является бедным, полностью высвобождается из базового слоя 53, и восстанавливается, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа временно обогащается. Соответственно, в этом случае, базовый слой 53 играет роль абсорбента для временной абсорбции NOx.

В это время, базовый слой 53 временно адсорбирует NOx в некоторых случаях. Соответственно, при использовании термина "накопление" в качестве термина, включающего в себя как абсорбцию, так и адсорбцию, базовый слой 53 в это время играет роль агента накопления NOx для временного накопления NOx. Другими словами, обращаясь к составу воздуха и топлива (углеводорода), подаваемого во впускной канал двигателя, камеры 2 сгорания и выхлопной канал на стороне впуска катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов в качестве состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов в этом случае выступает в качестве катализатора накопления NOx, который накапливает NOx, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа является бедным, и высвобождает накопленный NOx, когда концентрация кислорода в выхлопном газе уменьшается.

Сплошная линия на фиг. 9 представляет степень удаления NOx в то время, когда катализатору 13 для управления выделением выхлопных газов разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, как описано выше. Горизонтальная ось на фиг. 9 представляет температуру TC катализатора для катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов. В случае если катализатору 13 для управления выделением выхлопных газов разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, как описано выше, чрезвычайно высокая степень удаления NOx может получаться, когда температура TC катализатора составляет 300-400°C, но степень удаления NOx уменьшается, когда температура TC катализатора достигает высокой температуры, по меньшей мере, в 400°C, как проиллюстрировано с помощью сплошной линии на фиг. 9. На фиг. 9, степень удаления NOx, которая проиллюстрирована на фиг. 5, проиллюстрирована с помощью пунктирной линии.

Вышеописанное уменьшение степени удаления NOx температуры TC катализатора 400°C или выше обусловлено тем, что нитрат термически разлагается и высвобождается из катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов в форме NO₂, как только температура TC катализатора становится равной или превышающей 400°C. Другими словами, затруднительно получать высокую степень удаления NOx, когда температура TC катализатора является высокой, в той мере, в какой NOx накапливается в форме нитрата. Тем не менее, посредством нового управления удалением NOx, которое проиллюстрировано на фиг. 4-6B, нитрат не формируется, или формируется чрезвычайно небольшое количество нитрата, даже если нитрат формируется, как очевидно из фиг. 6A и 6B, и в силу этого высокая степень удаления NOx может получаться, как проиллюстрировано на фиг. 5, даже когда температура TC катализатора является высокой.

В примере согласно изобретению, клапан 15 подачи углеводородов для подачи углеводородов располагается в выпускном канале двигателя, катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов располагается в выпускном канале двигателя на стороне выпуска клапана 15 подачи углеводородов, катализаторы 51 на основе благородных металлов наносятся на поверхность протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов, и базовая часть 54 поверхности протекания выхлопных газов формируется вокруг катализаторов 51 на основе благородных металлов, так что NOx удаляется посредством использования этого нового управления удалением NOx. Катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов имеет свойство восстановления NOx, который содержится в выхлопном газе, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, колеблется с амплитудой в диапазоне, определенном заранее, и с циклом в диапазоне, определенном заранее, и свойство наличия увеличивающегося количества накопления NOx, содержащегося в выхлопном газе, когда цикл колебания концентрации углеводородов превышает этот диапазон, определенный заранее. В то время, когда двигатель работает, углеводороды впрыскиваются из клапана 15 подачи углеводородов с циклом, определенным заранее, и затем NOx, содержащийся в выхлопном газе, восстанавливается в катализаторе 13 для управления выделением выхлопных газов.

Другими словами, можно сказать, что управление удалением NOx, которое проиллюстрировано на фиг. 4 в 6B, является новым управлением удалением NOx, посредством которого NOx удаляется с незначительным образованием нитрата в случае, если используется катализатор для управления выделением выхлопных газов, в котором формируется базовый слой, чтобы допускать нанесение катализатора на основе благородных металлов и абсорбирование NOx. Фактически, по сравнению со случаем, в котором катализатору 13 для управления выделением выхлопных газов разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, нитрат, который обнаруживается из базового слоя 53, имеет чрезвычайно небольшое количество в случае, если используется это новое управление удалением NOx. В дальнейшем в этом документе, это новое управление удалением NOx упоминается в качестве первого управления удалением NOx.

Как описано выше, когда цикл ΔT впрыска углеводородов из клапана 15 подачи углеводородов продлевается, период, в который концентрация кислорода вокруг активного NOx* увеличивается, возрастает между впрыском углеводородов и следующим впрыском углеводородов. В этом случае, в примере, который проиллюстрирован на фиг. 1, активный NOx* начинает абсорбироваться в базовом слое 53 в форме нитрата, как только цикл ΔT впрыска углеводородов превышает приблизительно пять секунд. Соответственно, как проиллюстрировано на фиг. 10, степень удаления NOx уменьшается, как только цикл ΔT колебания концентрации углеводородов превышает приблизительно пять секунд. Следовательно, в примере, который проиллюстрирован на фиг. 1, цикл ΔT впрыска углеводородов должен составлять пять секунд или менее.

В примере согласно изобретению, впрыскиваемые углеводороды начинают осаждаться на поверхности протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов, как только цикл ΔT впрыска углеводородов становится равным приблизительно 0,3 секунды или менее. Соответственно, как проиллюстрировано на фиг. 10, степень удаления NOx уменьшается, как только цикл ΔT впрыска углеводородов становится равным приблизительно 0,3 секунды или менее. В этом отношении, в примере согласно изобретению, цикл впрыска углеводородов составляет между 0,3 секундами и пятью секундами.

В примере согласно изобретению, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, и цикл ΔT впрыска управляются таким образом, что они имеют оптимальные значения в соответствии с рабочими режимами двигателя посредством изменения величины и регулирования момента впрыска углеводородов из клапана 15 подачи углеводородов. В этом случае, в примере согласно изобретению, оптимальный объем W впрыска углеводородов в то время, когда выполняется операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx, сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 11, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя, и оптимальный цикл ΔT впрыска углеводородов в это время также заранее сохраняется в ROM 32 в форме карты и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

В дальнейшем в этом документе подробно описывается управление удалением NOx в случае, если катализатору 13 для управления выделением выхлопных газов разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, со ссылкой на фиг. 12-15. Управление удалением NOx в случае, если катализатору 13 для управления выделением выхлопных газов разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, как описано выше, ниже упоминается в качестве второго управления удалением NOx.

При этом во втором управлении удалением NOx, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, временно обогащается, как проиллюстрировано на фиг. 12, когда количество ∑NOX NOx, накапливаемого в базовом слое 53, превышает допустимый объем MAX, определенный заранее. После того, как состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа обогащается, NOx, накапливаемый в базовом слое 53, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа является бедным, высвобождается полностью из базового слоя 53 и восстанавливается. Это приводит к тому, что NOx удаляется.

Количество ∑NOX накопленного NOx вычисляется, например, из количества NOx, которое выпускается из двигателя. В примере согласно изобретению, количество NOXA NOx, выпускаемого из двигателя в единицу времени, сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 13, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя, и количество ∑NOX накопленного NOx вычисляется из этого количества NOXA выпущенного NOx. В этом случае, цикл, с которым состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа обогащается, как описано выше, обычно составляет, по меньшей мере, одну минуту.

Согласно второму управлению удалением NOx, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, обогащается посредством дополнительного топлива Qa, а также топлива для сгорания, т.е. впрыска основного топлива Qm из клапанов 3 впрыска топлива в камеры 2 сгорания, как проиллюстрировано на фиг. 14. Горизонтальная ось на фиг. 14 представляет угол поворота коленчатого вала. В качестве примера, это дополнительное топливо Qa впрыскивается после верхней мертвой точки сжатия и немного перед ATDC 90°. Этот объем Qa дополнительного топлива сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 15, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

В примере согласно изобретению, избирательно выполняются операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx и операция удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx. То, следует выполнять операцию удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx или операцию удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx определяется, например, следующим образом. Другими словами, степень удаления NOx в то время, когда выполняется операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx, начинает уменьшаться быстро, как проиллюстрировано на фиг. 5, как только температура TC катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов становится равной или меньшей предельной температуры TX. Напротив, степень удаления NOx в то время, когда выполняется операция удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx, уменьшается относительно медленно, как проиллюстрировано на фиг. 9, когда температура TC катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов уменьшается. Соответственно, в примере согласно изобретению, операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx выполняется, когда температура TC катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов выше предельной температуры TX, и операция удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx выполняется, когда температура TC катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов ниже предельной температуры TX.

Что касается отношения количества EGR-газа, которое подается из EGR-канала 16 в камеры 2 сгорания, к общему количеству газа, который подается в камеры 2 сгорания, в качестве EGR-доли, степень открытия регулирующего EGR-клапана 17 управляется таким образом, что фактическая EGR-доля соответствует целевой EGR-доле в примере согласно изобретению. Общее количество G газа, который подается в камеры 2 сгорания, вычисляется на основе давления на впуске, которое определяется посредством датчика 4p давления, и количество Ge EGR-газа вычисляется на основе давления на впуске, которое определяется посредством датчика 4p давления, давления на выпуске, которое определяется посредством датчика 5p давления, и степени открытия регулирующего EGR-клапана 17. Соответственно, вычисляется фактическая EGR-доля REGR (REGR=Ge/G).

В примере согласно изобретению, управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, который выпускается из камер 2 сгорания, выполняется таким образом, что состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, обогащается относительно второго управления удалением NOx, как описано выше. В этом случае, управление обогащением смеси выполняется посредством впрыска дополнительного топлива Qa в камеры 2 сгорания. В случае если углеводород не подается из клапана 15 подачи углеводородов, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, соответствует составу смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, который выпускается из камер 2 сгорания.

Фиг. 16 является временной диаграммой, показывающей время, когда управление обогащением смеси инициируется в двигателе внутреннего сгорания, который проиллюстрирован на фиг. 1. Время ta1 на фиг. 16 представляет время, когда выдается сигнал для инициирования управления обогащением смеси.

До времени ta1, т.е. во время нормального управления, при котором не выполняется управление обогащением смеси, степень VTH открытия дросселя задается равной базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха становится базовым объемом GaB всасываемого воздуха, который определяется в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя. Базовая степень VTHB открытия дросселя сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 18, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

Помимо этого, целевая EGR-доля REGRT задается равной базовой EGR-доле REGRB. Другими словами, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана становится базовой степенью VEGRB открытия регулирующего EGR-клапана, которая требуется для становления фактической EGR-доли базовой EGR-долей REGRB. Как результат, EGR-доля REGR становится базовой EGR-долей REGRB. Базовая EGR-доля REGRB сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 19, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

Кроме того, объем Qa дополнительного топлива задается равным нулю. Другими словами, дополнительное топливо Qa не впрыскивается. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа становится базовым составом AFB смеси "воздух-топливо", который беднее стехиометрического состава AFS смеси "воздух-топливо".

Кроме того, основное топливо Qm задается как базовый объем QmB основного топлива. Базовый объем QmB основного топлива является объемом топлива, который требуется для формирования требуемого вывода. Базовый объем QmB основного топлива сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 20, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

Кроме того, регулирование момента θm основного впрыска топлива задается как базовое регулирование момента θmB впрыска. Базовое регулирование момента θmB впрыска сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 21, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

В этом случае, давление Pin на впуске становится базовым давлением PinB на впуске, и давление Pex на выпуске становится базовым давлением PexВ на выпуске. Соответственно, насосные потери PL (=Pex-Pin), которые представлены посредством разности между давлением Peх на выпуске и давлением Pin на впуске, становятся базовыми насосными потерями PLB (=PexB-PinB). С учетом того, что давление Pin на впуске и давление Pex на выпуске определяются в соответствии со степенью VTH открытия дросселя и EGR-долей REGR, базовые насосные потери определяются в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя и базовой EGR-долей REGRB.

Температура TCE в конце сжатия становится базовой температурой TCEB в конце сжатия. С учетом того, что температура TCE в конце сжатия определяется в соответствии с количеством газа в цилиндрах, и количество газа в цилиндрах определяется в соответствии со степенью VTH открытия дросселя и EGR-долей REGR, базовая температура TCEB в конце сжатия определяется в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя и базовой EGR-долей REGRB.

После того, как сигнал для инициирования управления обогащением смеси выдается во время ta1, степень VTH открытия дросселя переключается с базовой степени VTHB открытия дросселя на степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси, которая ниже базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха уменьшается до объема GaR всасываемого воздуха для управления обогащением смеси. Степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 22, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

Помимо этого, целевая EGR-доля REGRT переключается с базовой EGR-доли REGRB на EGR-долю REGRR для управления обогащением смеси, которая отличается от базовой EGR-доли REGRB, что приводит к тому, что степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана переключается с базовой степени VEGR открытия регулирующего EGR-клапана на степень VEGRR открытия регулирующего EGR-клапана для управления обогащением смеси, которая отличается от базовой степени VEGR открытия регулирующего EGR-клапана. Степень VEGRR открытия регулирующего EGR-клапана для управления обогащением смеси является степенью открытия регулирующего EGR-клапана, которая требуется для становления EGR-доли REGR EGR-долей REGRR для управления обогащением смеси. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 16, целевая EGR-доля REGRT понижается, и в силу этого степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана понижается. Как результат, EGR-доля REGR уменьшается до EGR-доли REGRR для управления обогащением смеси. EGR-доля REGRR для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 23, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

Когда EGR-доля уменьшается посредством снижения объема Ga всасываемого воздуха, как описано выше, может уменьшаться дополнительное топливо Qa, которое требуется для обогащения состава (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа.

Кроме того, инициируется впрыск дополнительного топлива Qa. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа уменьшается относительно базового состава AFB смеси "воздух-топливо". В примере, который проиллюстрирован на фиг. 16, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа становится богаче стехиометрического состава AFS смеси "воздух-топливо".

Кроме того, объем Qm основного топлива переключается с базового объема QmB основного топлива на объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси, который отличается от базового объема QmB основного топлива. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 16, небольшая выходная мощность двигателя формируется посредством части дополнительного топлива Qa, которая сжигается в камерах 2 сгорания. В этом отношении, во время управления обогащением смеси, объем Qm основного топлива немного уменьшается, так что фактическая выходная мощность двигателя соответствует требуемой выходной мощности. Объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 24, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

Кроме того, регулирование момента θm основного впрыска топлива переключается с базового регулирования момента θmB впрыска на регулирование момента θmR впрыска для управления обогащением смеси, которое отличается от базового регулирования момента θmB впрыска. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 16, обеспечивается опережение регулирования момента θm основного впрыска топлива. Это обусловлено тем, что такт выполнения сгорания становится медленным во время управления обогащением смеси. Регулирование момента θmR впрыска для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 25, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

Как результат, давление Pin на впуске уменьшается относительно базового давления PinB на впуске, и давление Peх на выпуске повышается относительно базового давления PexB на выпуске, как проиллюстрировано на фиг. 16. Соответственно, насосные потери PL увеличиваются относительно базовых насосных потерь PLB. Помимо этого, поскольку количество газа в цилиндрах уменьшается во время управления обогащением смеси, температура TCE в конце сжатия уменьшается относительно базовой температуры TCEB в конце сжатия.

Фиг. 17 является временной диаграммой, показывающей время, когда управление обогащением смеси завершается в двигателе внутреннего сгорания, который проиллюстрирован на фиг. 1.

После того, как сигнал для завершения управления обогащением смеси выдается во время tb1, степень VTH открытия дросселя возвращается от степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси к базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха постепенно увеличивается.

Напротив, во время tb1 степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана поддерживается равной степени VEGRR открытия регулирующего EGR-клапана для управления обогащением смеси независимо от целевой EGR-доли REGRT или EGR-доли REGR. Как результат, EGR-доля REGR не возвращается к базовой EGR-доле REGRB и уменьшается с увеличением объема Ga всасываемого воздуха. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 17, целевая EGR-доля REGRT поддерживается равной EGR-доле REGRR для управления обогащением смеси.

Когда степень VTH открытия дросселя и целевая EGR-доля REGRT или степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращаются одновременно, не только всасываемый воздух, но также и EGR-газ вводятся в цилиндр, и в силу этого вероятность быстрого увеличения объем Ga всасываемого воздуха становится меньшей, и увеличивается риск возникновения пропуска зажигания. В этом отношении, сначала возвращается степень VTH открытия дросселя. Как результат, быстро увеличивается объем Ga всасываемого воздуха, и уменьшается риск возникновения пропуска зажигания.

Помимо этого, впрыск дополнительного топлива Qa прекращается во время tb1. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа постепенно увеличивается.

Как результат, давление Pin на впуске постепенно повышается, и давление Pex на выпуске постепенно уменьшается. Соответственно, насосные потери PL постепенно уменьшаются. Другими словами, насосные потери PL не возвращаются сразу. Как результат, выходная мощность двигателя временно уменьшается сразу после завершения управления обогащением смеси, и может увеличиваться флуктуация выходной мощности двигателя. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 17, объем Qm основного топлива увеличивается посредством приращения dQm относительно базового объема QmB основного топлива. Как результат, блокируется увеличение флуктуации выходной мощности двигателя сразу после завершения управления обогащением смеси.

Приращение dQm задается на основе отклонения dPL насосных потерь PL относительно базовых насосных потерь PLB (=PL-PLB). В частности, приращение dQm задается таким образом, что оно уменьшается по мере того, как уменьшается отклонение dPL. Приращение dQm сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 26. Отклонение dPL постепенно уменьшается, и в силу этого приращение dQm постепенно уменьшается.

Помимо этого, температура TCE в конце сжатия постепенно повышается. Другими словами, температура TCE в конце сжатия не возвращается сразу. Как результат, задержка зажигания основного топлива Qm временно увеличивается. Соответственно, выходная мощность двигателя временно уменьшается, и может увеличиваться флуктуация выходной мощности двигателя. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 17, обеспечивается опережение регулирования момента θm основного впрыска топлива посредством величины dθm опережения относительно базового регулирования момента θmB основного впрыска топлива. Как результат, обеспечивается опережение распределения сгорания основного топлива Qm, и блокируется увеличение флуктуации выходной мощности двигателя сразу после завершения управления обогащением смеси.

Величина dθm опережения задается в соответствии с отклонением dTCE температуры TCE в конце сжатия относительно базовой температуры TCEB в конце сжатия (=TCEB-TCE). В частности, величина dθm опережения задается таким образом, что она уменьшается по мере того, как уменьшается отклонение dTCE. Отклонение dθm сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг. 27. Отклонение dθm постепенно уменьшается, и в силу этого величина dθm опережения постепенно уменьшается. Температура TCE в конце сжатия может быть представлена посредством давления Pin на впуске, которое представляет количество газа в цилиндрах.

После того, как объем Ga всасываемого воздуха возвращается в последующее время tb2 к базовому объему GaB всасываемого воздуха, который определяется в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя, целевая EGR-доля REGRT возвращается к базовой EGR-доле REGRB. В этом случае, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана управляется таким образом, что EGR-доля REGR соответствует целевой EGR-доле REGRT. Соответственно, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращается к базовой степени VEGRB открытия регулирующего EGR-клапана. Как результат, EGR-доля REGR постепенно увеличивается. В это время, в камеры 2 сгорания подается требуемое количество воздуха, и они не имеют риска пропуска зажигания.

Затем во время tb3 EGR-доля REGR возвращается к базовой EGR-доле REGRB.

Помимо этого, во время tb3 давление Pin на впуске возвращается к базовому давлению PinB на впуске, и давление Pex на выпуске возвращается к базовому давлению PexB на выпуске, и в силу этого насосные потери PL возвращаются к базовым насосным потерям PLB. Как результат, приращение dQm основного топлива Qm становится нулем. Другими словами, объем Qm основного топлива возвращается к базовому объему QmB основного топлива.

Кроме того, во время tb3 температура TCE в конце сжатия возвращается к базовой температуре TCEB в конце сжатия. Как результат, величина dθm опережения регулирования момента основного впрыска топлива становится нулем. Другими словами, регулирование момента θm основного впрыска топлива возвращается к базовому регулированию момента θmB основного впрыска топлива.

Кроме того, во время tb3 состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа возвращается к базовому составу AFB смеси "воздух-топливо".

Управление обогащением смеси завершается таким способом, и инициируется нормальное управление.

Как описано выше, в примере, который проиллюстрирован на фиг. 17, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана поддерживается равной степени VEGRR открытия регулирующего EGR-клапана для управления обогащением смеси от времени tb1 до времени tb2, т.е. от времени, когда степень VTH открытия дросселя возвращается к базовой степени VTHB открытия дросселя, до тех пор, пока степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана не управляется для возвращения EGR-доли REGR к базовой EGR-доле REGRB. В этом случае, EGR-доля REGR временно отклоняется от целевой EGR-доли REGRT. В другом примере, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана управляется таким образом, что EGR-доля REGR поддерживается равной EGR-доле REGRR для управления обогащением смеси, которая является целевой EGR-долей от времени tb1 до времени tb2. В этом случае, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана увеличивается с увеличением объема Ga всасываемого воздуха.

Помимо этого, от времени tb1 до времени tb3, объем Qm основного топлива временно увеличивается относительно базового объема QmB основного топлива, и обеспечивается временное опережение регулирования момента θm основного впрыска топлива относительно базового регулирования момента θmB основного впрыска топлива.

В примере, который проиллюстрирован на фиг. 17, EGR-доля REGRR для управления обогащением смеси задается таким образом, что она превышает нуль. В другом примере, EGR-доля REGRR для управления обогащением смеси задается равной нулю. Другими словами, подача EGR-газа прекращается во время управления обогащением смеси.

Фиг. 28 показывает процедуру для выполнения управления удалением NOx согласно примеру изобретения. Эта процедура выполняется посредством прерывания через регулярные временные интервалы.

Согласно фиг. 28 следует выполнять операцию удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx или операцию удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx, определяется сначала на этапе 100. Затем на этапе 101 определяется то, должна или нет выполняться операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx. Когда операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx должна выполняться, обработка переходит к этапу 102, и операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx выполняется. Другими словами, углеводороды впрыскиваются из клапана 15 подачи углеводородов посредством объема W впрыска, проиллюстрированного на фиг. 11, с циклом ΔT впрыска, определенным заранее, в соответствии с рабочими режимами двигателя.

Когда на этапе 101 определено то, что операция удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx должна выполняться, обработка переходит к этапу 103, и выполняется процедура для выполнения операции удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx. Эта процедура проиллюстрирована на фиг. 29.

Фиг. 29 показывает процедуру для выполнения операции удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx. Эта процедура выполняется на этапе 103 на фиг. 28.

Ссылаясь на фиг. 29, на этапе 200, количество NOXA выпущенного NOx в единицу времени вычисляется сначала из карты, которая проиллюстрирована на фиг. 13. Затем на этапе 201, количество ∑NOX накопленного NOx вычисляется посредством интегрирования количества NOXA выпущенного NOx (∑NOX=∑NOX+NOXA). Затем на этапе 202 определяется то, превышает или нет количество ∑NOX накопленного NOx допустимое значение MAX. Цикл обработки завершается, когда ∑NOX равно или меньше MAX.

Когда ∑NOX превышает MAX, обработка переходит к этапу 203 от этапа 202, и выполняется процедура для выполнения управления обогащением смеси. Эта процедура проиллюстрирована на фиг. 30. Затем на этапе 204, количество ∑NOX накопленного NOx сбрасывается.

Фиг. 30 показывает процедуру для выполнения управления обогащением смеси. Эта процедура выполняется на этапе 203 на фиг. 29.

Ссылаясь на фиг. 30, на этапе 300, сначала определяется то, должно или нет завершаться управление обогащением смеси. Когда обработка переходит к этапу 300 в первый раз, обработка переходит к этапу 301, и дополнительное топливо Qa впрыскивается. Затем на этапе 302, степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг. 22, и степень VTH открытия дросселя задается равной степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси. Затем на этапе 303, EGR-доля REGRR для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг. 23, и целевая EGR-доля REGRT задается равной EGR-доле REGRR для управления обогащением смеси. Затем на этапе 304, объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг. 24, и объем Qm основного топлива задается равным объему QmR основного топлива для управления обогащением смеси. Затем на этапе 305, регулирование момента θmR основного впрыска топлива для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг. 25, и регулирование момента θm основного впрыска топлива задается как регулирование момента θmR основного впрыска топлива для управления обогащением смеси.

После того, как управление обогащением смеси выполняется в течение определенного периода времени, например, определяется то, что управление обогащением смеси должно завершаться. Когда определяется то, что управление обогащением смеси должно завершаться, обработка переходит к этапу 306 от этапа 300, и впрыск дополнительного топлива Qa прекращается. Затем на этапе 307, базовая степень VTHB открытия дросселя вычисляется из карты на фиг. 18, и степень VTH открытия дросселя задается равной базовой степени VTHB открытия дросселя. Затем на этапе 308, базовый объем QmB основного топлива вычисляется из карты на фиг. 20, приращение dQm вычисляется из карты на фиг. 26, и объем Qm основного топлива вычисляется (Qm=QmB+dQm). Затем на этапе 309, базовое регулирование момента θmB основного впрыска топлива вычисляется из карты на фиг. 21, величина dθm опережения вычисляется из карты на фиг. 27, и регулирование момента θm основного впрыска топлива вычисляется (θm=θmB+dθm).

Затем на этапе 310, определяется то, возвращен или нет объем Ga всасываемого воздуха к базовому объему GaB всасываемого воздуха. Обработка возвращается к этапу 306, когда объем Ga всасываемого воздуха должен по-прежнему возвращаться к базовому объему GaB всасываемого воздуха. Когда объем Ga всасываемого воздуха возвращен к базовому объему GaB всасываемого воздуха, обработка переходит к этапу 311 от этапа 310, и базовая EGR-доля REGRB вычисляется из карты на фиг. 19, и целевая EGR-доля REGRT задается равной базовой EGR-доле REGRB. Затем на этапе 312, определяется то, возвращены или нет насосные потери PL и температура TCE в конце сжатия к базовым насосным потерям PLB и базовой температуре TCEB в конце сжатия, соответственно. Обработка возвращается к этапу 306, когда насосные потери PL и температура TCE в конце сжатия должны по-прежнему возвращаться к базовым насосным потерям PLB и базовой температуре TCEB в конце сжатия, соответственно. Цикл обработки завершается, когда насосные потери PL и температура TCE в конце сжатия возвращены к базовым насосным потерям PLB и базовой температуре TCEB в конце сжатия, соответственно.

В дальнейшем в этом документе, описывается другой пример изобретения.

Как описано выше, в примере, который проиллюстрирован на фиг. 17, целевая EGR-доля REGRT или степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращается после того, как сначала возвращается степень VTH открытия дросселя. Это обусловлено тем, что не только всасываемый воздух, но также и EGR-газ вводится в цилиндр, когда степень VTH открытия дросселя и целевая EGR-доля REGRT или степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращаются одновременно, и это приводит к тому, что вероятность быстрого увеличения объема Ga всасываемого воздуха становится меньшей, и увеличивается риск возникновения пропуска зажигания.

Затем, когда базовая EGR-доля REGRB, к которой должна возвращаться EGR-доля REGR, когда управление обогащением смеси завершается, является низкой, риск возникновения пропуска зажигания является низким, даже если степень VTH открытия дросселя и целевая EGR-доля REGRT или степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращаются одновременно. Наоборот, давление Pin на впуске, давление Pex на выпуске, насосные потери PL и температура TCE в конце сжатия быстро возвращаются, и за счет этого сокращаются период, в который объем Qm основного топлива увеличивается, и период, в который обеспечивается опережение регулирования момента θm основного впрыска топлива. Другими словами, переключение с управления обогащением смеси на нормальное управление выполняется быстро.

В другом примере изобретения, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана управляется таким образом, что степень VTH открытия дросселя возвращается к базовой степени VTHB открытия дросселя, и EGR-доля REGR возвращается к базовой EGR-доле REGRB, когда базовая EGR-доля REGRB, к которой должна возвращаться EGR-доля REGR, когда управление обогащением смеси завершается, ниже предельной доли REGRX. Как результат, переключение с управления обогащением смеси на нормальное управление может быстро выполняться, в то время как уменьшается риск возникновения пропуска зажигания.

Когда базовая EGR-доля REGRB, к которой должна возвращаться EGR-доля REGR, когда управление обогащением смеси завершается, выше предельной доли REGRX, целевая EGR-доля REGRT или степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращается после того, как сначала возвращается степень VTH открытия дросселя, аналогично примеру, который проиллюстрирован на фиг. 17.

Фиг. 31 является временной диаграммой, показывающей время, когда управление обогащением смеси завершается в другом примере изобретения. Фиг. 31 показывает случай, когда базовая EGR-доля REGRB, к которой должна возвращаться EGR-доля REGR, когда управление обогащением смеси завершается, ниже предельной доли REGRX.

После того, как сигнал для завершения управления обогащением смеси выдается во время tc1, степень VTH открытия дросселя возвращается от степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси к базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха постепенно увеличивается. Помимо этого, целевая EGR-доля REGRT возвращается к базовой EGR-доле REGRB. В этом случае, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана управляется таким образом, что EGR-доля REGR соответствует целевой EGR-доле REGRT. Соответственно, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращается к базовой степени VEGRB открытия регулирующего EGR-клапана. Как результат, EGR-доля REGR постепенно увеличивается.

Помимо этого, во время tc1 впрыск дополнительного топлива Qa прекращается. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа постепенно увеличивается.

Кроме того, во время tc1 основное топливо Qm увеличивается посредством приращения dQm относительно базового объема QmB основного топлива.

Кроме того, во время tc1 обеспечивается опережение регулирования момента θm основного впрыска топлива посредством величины dθm опережения относительно базового регулирования момента θmB основного впрыска топлива.

Затем во время tc2 объем Ga всасываемого воздуха возвращается к базовому объему GaB всасываемого воздуха, который определяется в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя.

Помимо этого, во время tc2 EGR-доля REGR возвращается к базовой EGR-доле REGRB.

Кроме того, во время tc2 давление Pin на впуске возвращается к базовому давлению PinB на впуске, и давление Pex на выпуске возвращается к базовому давлению PexB на выпуске, и в силу этого насосные потери PL возвращаются к базовым насосным потерям PLB. Как результат, приращение dQm основного топлива Qm становится нулем. Другими словами, объем Qm основного топлива возвращается к базовому объему QmB основного топлива.

Кроме того, во время tc2 температура TCE в конце сжатия возвращается к базовой температуре TCEB в конце сжатия. Как результат, величина dθm опережения регулирования момента основного впрыска топлива становится нулем. Другими словами, регулирование момента θm основного впрыска топлива возвращается к базовому регулированию момента θmB основного впрыска топлива.

Кроме того, во время tc2 состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа возвращается к базовому составу AFB смеси "воздух-топливо".

Базовая EGR-доля REGRВ, к которой должна возвращаться EGR-доля REGR, когда управление обогащением смеси завершается, определяется в соответствии с рабочими режимами двигателя в этот момент времени. Соответственно, базовая EGR-доля REGRВ, к которой должна возвращаться EGR-доля REGR, когда управление обогащением смеси завершается, выше EGR-доли REGRR для управления обогащением смеси в некоторых случаях и ниже EGR-доли REGRR для управления обогащением смеси в других случаях, как проиллюстрировано на фиг. 17 и 31.

Фиг. 32 показывает процедуру для выполнения управления обогащением смеси согласно примеру, который проиллюстрирован на фиг. 31. Эта процедура выполняется на этапе 203 на фиг. 29.

Фиг. 32 отличается от процедуры, которая проиллюстрирована на фиг. 30, в следующих аспектах. Другими словами, обработка переходит к этапу 309a от этапа 309, и базовая EGR-доля REGRB вычисляется из карты на фиг. 19, и определяется то, ниже или нет базовая EGR-доля REGRB предельной доли REGRX. Обработка переходит к этапу 311, когда REGRB ниже REGRХ, и затем целевая EGR-доля REGRT задается равной базовой EGR-доле REGRB. Соответственно, степень VTH открытия дросселя и целевая EGR-доля REGRT или степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращаются одновременно. Напротив, обработка переходит к этапу 310, когда REGRB равен или выше REGRХ. Соответственно, сначала возвращается степень VTH открытия дросселя, и затем целевая EGR-доля REGRT или степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращаются одновременно.

Другие конфигурации и преимущества примера, который проиллюстрирован на фиг. 31, являются аналогичными конфигурациям и преимуществам примера, который проиллюстрирован на фиг. 17, и в силу этого их описание опускается.

В дальнейшем в этом документе, описывается еще один другой пример изобретения.

Когда выполняется управление обогащением смеси, температура выхлопного газа, который выпускается из камер 2 сгорания, является довольно высокой. Соответственно, если EGR-доля REGR увеличивается, когда управление обогащением смеси завершается, большое количество высокотемпературного выхлопного газа может протекать в EGR-канал 16, и EGR-канал 16 или регулирующий EGR-клапан 17 может повреждаться посредством тепла.

В этом отношении, в еще одном другом примере изобретения, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана управляется таким образом, что EGR-доля REGR возвращается к базовой EGR-доле REGRB, когда температура TEGR EGR-газа, который должен вводиться в EGR-канал 16, уменьшается до температуры ниже пороговой температуры TEGRX после того, как степень VTH открытия дросселя возвращается к базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, введение высокотемпературного EGR-газа в EGR-канал 16 блокируется, и в силу этого повышается износостойкость EGR-канала 16 и регулирующего EGR-клапана 17. Температура TEGR EGR-газа, который должен вводиться в EGR-канал 16, определяется посредством температурного датчика 5t (фиг. 1).

Фиг. 33 является временной диаграммой, показывающей время, когда управление обогащением смеси завершается в еще одном другом примере изобретения.

После того, как сигнал для завершения управления обогащением смеси выдается во время td1, степень VTH открытия дросселя возвращается от степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси к базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха постепенно увеличивается.

Помимо этого, впрыск дополнительного топлива Qa прекращается. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа постепенно увеличивается. Кроме того, температура TEGR EGR-газа, который должен вводиться в EGR-канал 16, постепенно уменьшается.

Затем целевая EGR-доля REGRT возвращается к базовой EGR-доле REGRB, как только температура TEGR EGR-газа, который должен вводиться в EGR-канал 16, становится ниже пороговой температуры TEGRX во время td2. В этом случае, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана управляется таким образом, что EGR-доля REGR соответствует целевой EGR-доле REGRT. Соответственно, степень VEGR открытия регулирующего EGR-клапана возвращается к базовой степени VEGRB открытия регулирующего EGR-клапана. Как результат, EGR-доля REGR постепенно увеличивается.

Фиг. 34 показывает процедуру для выполнения управления обогащением смеси согласно примеру, который проиллюстрирован на фиг. 33. Эта процедура выполняется на этапе 203 на фиг. 29.

Процедура, которая проиллюстрирована на фиг. 34, отличается от процедуры, которая проиллюстрирована на фиг. 30, в следующих аспектах. Другими словами, обработка переходит к этапу 310a от этапа 309, и определяется то, ниже или нет температура TEGR EGR-газа, который должен вводиться в EGR-канал 16, пороговой температуры TEGRX. Обработка возвращается к этапу 306, когда TEGR равна или выше TEGRX. Напротив, обработка переходит к этапу 311, когда TEGRX выше TEGR.

Другие конфигурации и преимущества примера, который проиллюстрирован на фиг. 33, являются аналогичными конфигурациям и преимуществам примера, который проиллюстрирован на фиг. 17, и в силу этого их описание опускается.

Фиг. 35 показывает еще один другой пример изобретения.

Ссылаясь на фиг. 35, выпускной коллектор 5 на стороне впуска турбины 7b с приводом от выхлопной системы и впускной коллектор 4 на стороне выпуска дроссельного клапана 10 соединяются между собой через EGR-канал 16H на стороне высокого давления, и регулирующий EGR-клапан 17H на стороне высокого давления с электрическим управлением располагается в EGR-канале 16H на стороне высокого давления. Помимо этого, охлаждающее устройство 18H для охлаждения EGR-газа, протекающего через EGR-канал 16H на стороне высокого давления, располагается вокруг EGR-канала 16H на стороне высокого давления.

Кроме того, выхлопной дроссельный клапан 29 располагается в выхлопной трубе 12c. Выхлопная труба 12c на стороне впуска выхлопного дроссельного клапана 29 и труба 8a для введения всасываемого воздуха на стороне выпуска детектора 8 объема всасываемого воздуха соединяются между собой через EGR-канал 16L на стороне низкого давления, и регулирующий EGR-клапан 17L на стороне низкого давления с электрическим управлением располагается в EGR-канале 16L на стороне низкого давления. Кроме того, охлаждающее устройство 18L для охлаждения EGR-газа, протекающего через EGR-канал 16L на стороне низкого давления, располагается вокруг EGR-канала 16L на стороне низкого давления. В другом примере, выхлопной дроссельный клапан опускается.

Датчик 8p давления для определения давления в трубе 8a для введения всасываемого воздуха присоединяется к трубе 8a для введения всасываемого воздуха на стороне выпуска детектора 8 объема всасываемого воздуха, и датчик 12p давления для определения давления в выхлопной трубе 12c присоединяется к выхлопной трубе 12c на стороне впуска выхлопного дроссельного клапана 29.

При представлении количества EGR-газа, которое подается из EGR-канала 16H на стороне высокого давления в камеры 2 сгорания посредством GeH, и представлении количества EGR-газа, которое подается из EGR-канала 16L на стороне низкого давления в камеры 2 сгорания посредством GeL, EGR-доля REGRH на стороне высокого давления, которая является EGR-долей относительно EGR-газа из EGR-канала 16H на стороне высокого давления, представлена посредством GeH/G, и EGR-доля REGRL на стороне низкого давления, которая является EGR-долей относительно EGR-газа из EGR-канала 16L на стороне низкого давления, представлена посредством GeL/G. Общее количество Ge EGR-газа, который подается в камеры 2 сгорания, представлено посредством GeH+GeL, и в силу этого EGR-доля REGR представлена посредством Ge/G.

Количество GeH EGR-газа из EGR-канала 16H на стороне высокого давления вычисляется на основе давления на впуске, которое определяется посредством датчика 4p давления, давления на выпуске, которое определяется посредством датчика 5p давления, и степени открытия регулирующего EGR-клапана 17H на стороне высокого давления. Количество GeL EGR-газа из EGR-канала на стороне низкого давления 16L вычисляется на основе давления, которое определяется посредством датчика 8p давления, давления, которое определяется посредством датчика 12p давления, и степени открытия регулирующего EGR-клапана 17L на стороне низкого давления. Соответственно, вычисляются EGR-доля REGRH на стороне высокого давления и EGR-доля REGRL на стороне низкого давления.

В примере, который проиллюстрирован на фиг. 35, вычисляется фактическая EGR-доля REGRH на стороне высокого давления, степень открытия регулирующего EGR-клапана 17H на стороне высокого давления управляется таким образом, что фактическая EGR-доля REGRH на стороне высокого давления соответствует целевой EGR-доле REGRHT на стороне высокого давления, вычисляется фактическая EGR-доля REGRL на стороне низкого давления, и степень открытия регулирующего EGR-клапана 17L на стороне низкого давления и степень открытия выхлопного дроссельного клапана 29 управляются таким образом, что фактическая EGR-доля REGRL на стороне низкого давления соответствует целевой EGR-доле REGRLT на стороне низкого давления.

Фиг. 36 является временной диаграммой, показывающей время, когда управление обогащением смеси инициируется в двигателе внутреннего сгорания, который проиллюстрирован на фиг. 35. Время te1 на фиг. 36 представляет время, когда выдается сигнал для инициирования управления обогащением смеси. До времени te1, т.е. во время нормального управления, при котором не выполняется управление обогащением смеси, степень VTH открытия дросселя задается равной базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха становится базовым объемом GaB всасываемого воздуха, который определяется в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя.

Помимо этого, целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления задаются равными базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления и базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления, соответственно. Другими словами, степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления становится базовой степенью VEGRHB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления, которая требуется для становления фактической EGR-доли REGRH на стороне высокого давления базовой EGR-долей REGRHB на стороне высокого давления, и степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления становится базовой степенью VEGRLB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления, которая требуется для становления фактической EGR-доли REGRL на стороне низкого давления базовой EGR-долей REGRLB на стороне низкого давления. Как результат, EGR-доля REGRH на стороне высокого давления и EGR-доля REGRL на стороне низкого давления становятся базовой EGR-долей REGRHB на стороне высокого давления и базовой EGR-долей REGRLB на стороне низкого давления, соответственно. Базовая EGR-доля REGRHB на стороне высокого давления и базовая EGR-доля REGRLB на стороне низкого давления сохраняются заранее в ROM 32 в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя и в форме карт, которые проиллюстрированы на фиг. 38 и 39, соответственно.

Кроме того, объем Qa дополнительного топлива задается равным нулю. Другими словами, дополнительное топливо Qa не впрыскивается. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа становится базовым составом AFB смеси "воздух-топливо", который беднее стехиометрического состава AFS смеси "воздух-топливо".

Кроме того, основное топливо Qm задается как базовый объем QmB основного топлива.

Кроме того, регулирование момента θm основного впрыска топлива задается как базовое регулирование момента θmB впрыска.

В этом случае, давление Pin на впуске становится базовым давлением PinB на впуске, и давление Pex на выпуске становится базовым давлением PexВ на выпуске. Соответственно, насосные потери PL (=Pex-Pin) становятся базовыми насосными потерями PLB (=PexB-PinB).

Температура TCE в конце сжатия становится базовой температурой TCEB в конце сжатия.

После того, как сигнал для инициирования управления обогащением смеси выдается во время te1, степень VTH открытия дросселя переключается с базовой степени VTHB открытия дросселя на степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 36, степень VTH открытия дросселя понижается. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха уменьшается до объема GaR всасываемого воздуха для управления обогащением смеси.

Помимо этого, целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления переключаются с базовой EGR-доли REGRHB на стороне высокого давления и базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, которые отличаются от базовой EGR-доли REGRHB на стороне высокого давления и базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления, соответственно. Затем степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления и степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления переключаются с базовой степени VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления и базовой степени VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления на степень VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и степень VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, которые отличаются от базовой степени VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления и базовой степени VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления, соответственно. Степень VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и степень VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси являются степенью открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления и степенью открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления, которые требуются для становления EGR-доли REGRH на стороне высокого давления и EGR-доли REGRL на стороне низкого давления EGR-долей REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и EGR-долей REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, соответственно. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 36, целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления понижаются, и в силу этого степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления и степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления понижаются, соответственно. Как результат, EGR-доля REGRH на стороне высокого давления и EGR-доля REGRL на стороне низкого давления уменьшаются до EGR-доли REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и EGR-доли REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, соответственно. EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси сохраняются заранее в ROM 32 в качестве от функции величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя и в форме карт, которые проиллюстрированы на фиг. 40 и 41, соответственно.

Кроме того, инициируется впрыск дополнительного топлива Qa. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа уменьшается относительно базового состава AFB смеси "воздух-топливо". В примере, который проиллюстрирован на фиг. 36, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа становится богаче стехиометрического состава AFS смеси "воздух-топливо".

Кроме того, объем Qm основного топлива переключается с базового объема QmB основного топлива на объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси.

Кроме того, регулирование момента θm основного впрыска топлива переключается с базового регулирования момента θmB впрыска на регулирование момента θmR впрыска для управления обогащением смеси. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 36, обеспечивается опережение регулирования момента θm основного впрыска топлива.

Фиг. 37 является временной диаграммой, показывающей время, когда управление обогащением смеси завершается в двигателе внутреннего сгорания, который проиллюстрирован на фиг. 35.

После того, как сигнал для завершения управления обогащением смеси выдается во время tf1, степень VTH открытия дросселя возвращается от степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси к базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха постепенно увеличивается.

Напротив, во время tf1, степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления и степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления поддерживаются равными степени VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и степени VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, соответственно. Как результат, EGR-доля REGRH на стороне высокого давления и EGR-доля REGRL на стороне низкого давления, соответственно, не возвращаются к базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления и базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления, и EGR-доля REGRH на стороне высокого давления и EGR-доля REGRL на стороне низкого давления уменьшаются с увеличением объема Ga всасываемого воздуха. В примере, который проиллюстрирован на фиг. 37, целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления поддерживаются равными EGR-доле REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и EGR-доле REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, соответственно. Как результат, быстро увеличивается объем Ga всасываемого воздуха, и уменьшается риск возникновения пропуска зажигания.

Помимо этого, впрыск дополнительного топлива Qa прекращается во время tf1. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа постепенно увеличивается.

Кроме того, во время tf1, объем Qm основного топлива увеличивается посредством приращения dQm относительно базового объема QmB основного топлива. Как результат, блокируется увеличение флуктуации выходной мощности двигателя сразу после завершения управления обогащением смеси.

Кроме того, во время tf1, обеспечивается опережение регулирования момента θm основного впрыска топлива посредством величины dθm опережения относительно базового регулирования момента θmB основного впрыска топлива. Как результат, обеспечивается опережение распределения сгорания основного топлива Qm, и блокируется увеличение флуктуации выходной мощности двигателя сразу после завершения управления обогащением смеси.

После того, как объем Ga всасываемого воздуха возвращается в последующее время tf2 к базовому объему GaB всасываемого воздуха, который определяется в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя, целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления возвращается к базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления. В этом случае, степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления управляется таким образом, что EGR-доля REGRH на стороне высокого давления соответствует целевой EGR-доле REGRHT на стороне высокого давления. Соответственно, степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления возвращается к базовой степени VEGRHB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления. Как результат, EGR-доля REGRH на стороне высокого давления постепенно увеличивается.

После того, как EGR-доля REGRH на стороне высокого давления возвращается к базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления в последующее время tf3, целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления возвращается к базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления. В этом случае, степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления управляется таким образом, что EGR-доля REGRL на стороне низкого давления соответствует целевой EGR-доле REGRLT на стороне низкого давления. Соответственно, степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления возвращается к базовой степени VEGRLB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления. Как результат, EGR-доля REGRL на стороне низкого давления постепенно увеличивается.

Затем во время tf4 EGR-доля REGRL на стороне низкого давления возвращается к базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления.

Помимо этого, во время tf4 давление Pin на впуске возвращается к базовому давлению PinB на впуске, и давление Pex на выпуске возвращается к базовому давлению PexB на выпуске, и в силу этого насосные потери PL возвращаются к базовым насосным потерям PLB. Как результат, приращение dQm основного топлива Qm становится нулем. Другими словами, объем Qm основного топлива возвращается к базовому объему QmB основного топлива.

Кроме того, во время tf4 температура TCE в конце сжатия возвращается к базовой температуре TCEB в конце сжатия. Как результат, величина dθm опережения регулирования момента основного впрыска топлива становится нулем. Другими словами, регулирование момента θm основного впрыска топлива возвращается к базовому регулированию момента θmB основного впрыска топлива.

Кроме того, во время tf4 состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа возвращается к базовому составу AFB смеси "воздух-топливо".

Управление обогащением смеси завершается таким способом, и инициируется нормальное управление.

В примере, который проиллюстрирован на фиг. 37, целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления или степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления возвращается после того, как сначала возвращается целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления или степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления. Затем объем всасываемого воздуха восстанавливается быстрее, чем в случае, если степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления и степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления возвращаются одновременно, и в силу этого уменьшается риск возникновения пропуска зажигания. Помимо этого, поскольку степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления возвращается заранее, подача EGR-газа в камеры 2 сгорания быстро возобновляется.

Если степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления возвращается заранее, NOx, который высвобождается из катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов посредством управления обогащением смеси, может накапливаться снова после возвращения в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов через EGR-канал 16L на стороне низкого давления, выпускной коллектор 5, камеры 2 сгорания и затем выпускной коллектор 5. Пример, который проиллюстрирован на фиг. 37, не имеет этого риска, поскольку степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления возвращается заранее.

В примере, который проиллюстрирован на фиг. 37, каждая из EGR-доли REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и EGR-доли REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси задается таким образом, что она превышает нуль. В другом примере, одна или обе из EGR-доли REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси и EGR-доли REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси задаются равными нулю.

Фиг. 42 и 43 показывают процедуру для выполнения управления обогащением смеси согласно примеру, который проиллюстрирован на фиг. 36 и 37. Эта процедура выполняется на этапе 203 на фиг. 29.

Фиг. 34 отличается от процедуры, которая проиллюстрирована на фиг. 30, в следующих аспектах. Другими словами, обработка переходит к этапу 303a от этапа 302, EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг. 40, и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задается равной EGR-доле REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Затем на этапе 303b, EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг. 41, и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления задается равной EGR-доле REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси. После этого обработка переходит к этапу 304.

После того, как объем Ga всасываемого воздуха возвращается к базовому объему GaB всасываемого воздуха на этапе 310, обработка переходит к этапу 311a, базовая EGR-доля REGRHB на стороне высокого давления вычисляется из карты на фиг. 38, и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задается равной базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления. Затем на этапе 311b, определяется то, возвращена или нет EGR-доля REGRH на стороне высокого давления к базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления. Обработка возвращается к этапу 306, когда EGR-доля REGRH на стороне высокого давления должна по-прежнему возвращаться к базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления. Когда EGR-доля REGRH на стороне высокого давления возвращена к базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления, обработка переходит к этапу 312a от этапа 311b, базовая EGR-доля REGRLB на стороне низкого давления вычисляется из карты на фиг. 39, и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления задается равной базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления. После этого обработка переходит к этапу 312.

Другие конфигурации и преимущества примера, который проиллюстрирован на фиг. 36 и 37, являются аналогичными конфигурациям и преимуществам примера, который проиллюстрирован на фиг. 16 и 17, и в силу этого их описание опускается.

В примере, который проиллюстрирован на фиг. 36 и 37, целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления задается равной нулю, и в силу этого EGR-газ подается в двигатель только из EGR-канала 16H на стороне высокого давления в некоторых случаях. В этом случае, пример, который проиллюстрирован на фиг. 16 и 17, применяется при том, что EGR-канал 16 и регулирующий EGR-клапан 17, проиллюстрированные на фиг. 1, заменяются на EGR-канал 16H на стороне высокого давления и регулирующий EGR-клапан 17H на стороне высокого давления, проиллюстрированные на фиг. 35. Аналогично, целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задается равной нулю, и в силу этого EGR-газ подается в двигатель только из EGR-канала 16L на стороне низкого давления в некоторых случаях. В этом случае, пример, который проиллюстрирован на фиг. 16 и 17, применяется при том, что EGR-канал 16 и регулирующий EGR-клапан 17, проиллюстрированные на фиг. 1, заменяются на EGR-канал 16L на стороне низкого давления и регулирующий EGR-клапан 17L на стороне низкого давления, проиллюстрированные на фиг. 35.

В каждом из примеров изобретения, описанных выше, управление обогащением смеси выполняется таким образом, что NOx высвобождается из катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов. В другом примере, управление обогащением смеси выполняется таким образом, что SOx высвобождается из катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов. Во время управления обогащением смеси в этом случае, составу (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, разрешается оставаться богаче стехиометрического состава смеси "воздух-топливо", в то время как температура катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов поддерживается равной или выше температуры высвобождения SOx (к примеру, 600°C). В еще одном другом примере, управление обогащением смеси выполняется таким образом, что температура катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов повышается. Во время управления обогащением смеси в этом случае, составу (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выделением выхлопных газов, разрешается оставаться беднее стехиометрического состава смеси "воздух-топливо".

В качестве другого примера, катализатор окисления для реформинга углеводорода также может располагаться в выпускном канале двигателя на стороне впуска катализатора 13 для управления выделением выхлопных газов.

Перечень ссылочных позиций

2 - камера сгорания, 4 - впускной коллектор, 5 - выпускной коллектор, 10 - дроссельный клапан, 12a, 12b - выхлопная труба, 13 - катализатор для управления выделением выхлопных газов, 15 - клапан подачи углеводородов, 16 - EGR-канал, 16H - EGR-канал на стороне высокого давления, 16L - EGR-канал на стороне низкого давления, 17 - регулирующий EGR-клапан, 17H - регулирующий EGR-клапан на стороне высокого давления, 17L - регулирующий EGR-клапан на стороне низкого давления

Реферат

Изобретение относится к устройству управления выделением выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является создание устройства управления выделением выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, которое допускает подавление флуктуации выходной мощности двигателя сразу после того, как завершается управление обогащением смеси. Результат достигается тем, что управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из камеры сгорания двигателя, выполняется посредством впрыска дополнительного топлива в цилиндр в такте расширения или такте выпуска в состоянии, в котором степень открытия дросселя переключается с базовой степени открытия дросселя на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси, и EGR-доля переключается с базовой EGR-доли на EGR-долю для управления обогащением смеси. Управление обогащением смеси завершается посредством возвращения степени (VTH) открытия дросселя к базовой степени (VTHB) открытия дросселя, прекращения впрыска дополнительного топлива (Qa) и временного увеличения объема основного топлива (Qm). Затем степень (VEGR) открытия регулирующего EGR-клапана управляется таким образом, что EGR-доля (REGR) возвращается к базовой EGR-доле (REGRB). 16 з.п. ф-лы, 45 ил.

Формула