УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F02D41/02 

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к устройству очистки выхлопных газов и способу очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания.

2. Описание известного уровня техники

[0002] Двигатели внутреннего сгорания содержат подвижный элемент, который работает во время работы двигателя и работа которого вызывает изменение температуры выхлопных газов, такой как клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR - exhaust gas recirculation - рециркуляция выхлопных газов), регулируемое сопло турбонагнетателя с переменной производительностью, впускную дроссельную заслонку и выпускную дроссельную заслонку (см., например, п.5 формулы изобретения и абзац 0021 публикации японской патентной заявки №2005-48701 (JP-A-2005-48701)).

[0003] Некоторые из указанных двигателей внутреннего сгорания снабжены устройством очистки выхлопных газов, которое регулирует повышение температуры для повышения температуры выхлопных газов во время процесса восстановления для восстановления способности устройства очистки выхлопных газов очищать выхлопные газы, при этом повысить температуру выхлопных газов можно посредством управления вышеуказанным подвижным элементом во время регулирования повышения температуры выхлопных газов. Например, в публикации японской патентной заявки №2005-48701 описывается повышение температуры выхлопных газов посредством регулирования степени открытия, по меньшей мере, либо впускной дроссельной заслонки, либо клапана рециркуляции выхлопных газов, либо регулируемого сопла турбонагнетателя с переменной производительностью. Кроме того, в публикации японской патентной заявки №2005-48701 описывается повышение температуры выхлопных газов путем задержки момента впрыска топлива без использования подвижного элемента.

[0004] Что касается управления повышением температуры выхлопных газов, то с точки зрения эффективности повышения температуры выхлопных газов повышение температуры выхлопных газов посредством управления вышеуказанным подвижным элементом (например, посредством открывания клапана рециркуляции выхлопных газов) во всей области работы двигателя не является наилучшим способом. То есть температуру выхлопных газов можно эффективно повысить посредством открывания клапана рециркуляции выхлопных газов лишь в ограниченной области работы двигателя. Иными словами, в других областях работы двигателя температуру выхлопных газов нельзя эффективно повысить посредством открывания клапана рециркуляции выхлопных газов. Поэтому для того, чтобы эффективно повысить температуру выхлопных газов, предпочтительно, чтобы повышение температуры выхлопных газов осуществлялось посредством открывания клапана рециркуляции выхлопных газов в вышеупомянутой ограниченной области и повышение температуры выхлопных газов осуществлялось без использования клапана рециркуляции выхлопных газов в других областях работы двигателя.

[0005] Между тем существует возможность того, что клапан рециркуляции выхлопных газов окажется временно заклинен в полностью закрытом положении, например, из-за промерзания, когда двигатель внутреннего сгорания выключен при низкой температуре. В этом случае клапан рециркуляции выхлопных газов не может быть использован для повышения температуры выхлопных газов при управлении повышением температуры выхлопных газов, и поэтому восстановительный процесс для восстановления способности устройства очистки выхлопных газов очищать выхлопные газы не может быть выполнен должным образом и очистка выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания может оказаться недостаточной.

[0006] Следует иметь в виду, что указанная проблема возникает не только в том случае, когда в качестве подвижного элемента, используемого для повышения температуры выхлопных газов, применяется клапан рециркуляции выхлопных газов, но также и в случае, когда в качестве подвижного элемента, используемого для повышения температуры выхлопных газов, применяются впускная дроссельная заслонка, выпускная дроссельная заслонка, регулируемое сопло турбонагнетателя с переменной производительностью или другой подвижный элемент.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Настоящее изобретение представляет устройство очистки выхлопных газов и способ очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания, которые минимизируют или исключают возможность того, что управление повышением температуры выхлопных газов не произведет повышение температуры выхлопных газов должным образом вследствие временного заклинивания подвижного элемента.

[0008] Один из аспектов настоящего изобретения относится к устройству очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания, имеющих подвижный элемент, работающий во время работы двигателя внутреннего сгорания, при этом срабатывание подвижного элемента вызывает изменение температуры выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, причем устройство очистки выхлопных газов приспособлено для выполнения управления повышением температуры выхлопных газов с целью повышения температуры выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания во время процесса восстановления способности очистки устройства очистки выхлопных газов. Устройство очистки выхлопных газов включает: средство переключения для переключения управления повышением температуры выхлопных газов между первым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается без задействования подвижного элемента, и вторым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается при задействовании подвижного элемента; средство определения для определения состояния временного заклинивания подвижного элемента и средство регулирования для расширения области действия первого режима управления в сторону области действия второго режима управления на всю область работы двигателя внутреннего сгорания, когда обнаруживается состояние временного заклинивания подвижного элемента, вследствие чего область действия второго режима управления сокращается. Другой аспект изобретения относится к способу очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания, имеющих подвижный элемент, действующий во время работы двигателя внутреннего сгорания, причем срабатывание подвижного элемента вызывает изменение температуры выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, в котором управление температурой выхлопных газов с целью повышения температуры выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания выполняется во время процесса восстановления способности устройства очистки выхлопных газов очищать выхлопные газы. Этот способ очистки выхлопных газов включает: переключение системы управления повышением температуры выхлопных газов между первым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается без использования подвижного элемента, и вторым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается с использованием подвижного элемента; обнаружение состояния временного заклинивания подвижного элемента; и расширение области действия первого режима управления в сторону области действия второго режима управления на всю область работы двигателя внутреннего сгорания, когда обнаруживается состояние временного заклинивания подвижного элемента, вследствие чего область действия второго режима управления сокращается.

[0009] В соответствии с вышеописанными устройством и способом очистки выхлопных газов, когда подвижный элемент временно заклинивается, область действия первого режима управления расширяется, в то время как область действия второго режима управления сокращается, вследствие чего сокращается или исключается вероятность выполнения второго режима управления системой повышения температуры выхлопных газов, т.е. для повышения температуры выхлопных газов происходит выполнение первого режима управления вместо второго режима управления. Фактически вышеописанные устройство и способ очистки выхлопных газов сводят к минимуму возможность того, что управление повышением температуры выхлопных газов с целью повышения температуры выхлопных газов не будет выполнено должным образом из-за того, что, несмотря на временное заклинивание подвижного элемента, выполняется второй режим управления.

[0010] Далее, вышеописанное устройство очистки выхлопных газов может быть таким, что когда подвижный элемент находится в состоянии временного заклинивания, средство регулирования полностью изменяет область действия второго режима управления на область действия первого режима управления.

[0011] В соответствии с данной конструкцией, когда подвижный элемент временно заклинен, вместо второго режима управления выполняется первый режим управления во всей области, в которой, когда подвижный элемент не заклинен, выполняется второй режим управления, и, следовательно, выполнение второго режима управления предотвращается, когда подвижный элемент временно заклинен.

[0012] Далее, вышеописанное устройство очистки выхлопных газов может быть таким, что когда подвижный элемент освобождается из состояния временного заклинивания, то средство регулирования изменяет области действия первого режима управления и второго режима управления обратно на области действия, используемые, когда подвижный элемент не находится в состоянии временного заклинивания.

[0013] В соответствии с данной конструкцией, когда подвижный элемент высвобождается из состояния временного заклинивания, измененные области действия первого режима управления и второго режима управления в системе управления повышением температуры выхлопных газов изменяются обратно на нормальные области действия, и, следовательно, влияние изменения областей действия первого режима управления и второго режима управления может быть сведено к минимуму.

[0014] Далее, вышеописанное устройство очистки выхлопных газов может быть таким, что когда подвижный элемент высвобождается из состояния временного заклинивания, то средство регулирования расширяет область действия второго режима управления в сторону области действия первого режима управления, вследствие чего область действия первого режима управления сокращается.

[0015] Далее, вышеописанное устройство очистки выхлопных газов может быть таким, что подвижный элемент является, по меньшей мере, или впускной дроссельной заслонкой, или клапаном рециркуляции выхлопных газов, или регулируемым соплом турбонагнетателя с переменной производительностью.

[0016] Далее, вышеописанное устройство очистки выхлопных газов может быть таким, что: подвижный элемент является клапаном рециркуляции выхлопных газов; управление повышением температуры выхлопных газов осуществляется таким образом, чтобы сжечь и, следовательно, удалить твердые частицы, накопившиеся в фильтре, который предусматривается в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания для улавливания твердых частиц; а когда клапан рециркуляции выхлопных газов не находится в состоянии временного заклинивания, средство переключения устанавливает для управления повышением температуры выхлопных газов в области малых нагрузок двигателя первый режим управления, в котором температура выхлопных газов повышается, хотя клапан рециркуляции выхлопных газов поддерживается в полностью закрытом состоянии, и устанавливает для управления повышением температуры выхлопных газов, в области нагрузок двигателя, на стороне больших нагрузок двигателя относительно области малых нагрузок двигателя второй режим управления, в котором температура выхлопных газов повышается путем открывания клапана рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии.

[0017] В соответствии с данной конструкцией, в случае, когда в качестве одного из процессов восстановления способности очищать выхлопные газы выполняется процесс регенерации, который восстанавливает способность фильтра улавливать твердые частицы путем удаления накопленных твердых частиц, является предпочтительным повышение температуры выхлопных газов путем открывания клапана рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии, потому что благодаря этому можно уменьшить количество окислов азота NOx, выбрасываемых из двигателя внутреннего сгорания. Однако в области малых нагрузок двигателя температуру выхлопных газов невозможно эффективно увеличить путем открывания клапана рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии. В результате в области малых нагрузок двигателя система управления повышением температуры выхлопных газов устанавливается на первый режим управления, в котором температура выхлопных газов повышается, хотя клапан рециркуляции выхлопных газов поддерживается в полностью закрытом состоянии, а в области больших нагрузок двигателя система управления повышением температуры выхлопных газов устанавливается на второй режим управления, в котором температура выхлопных газов повышается путем открывания клапана рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии. Следовательно, можно уменьшить выбросы окислов азота NOx, одновременно восстанавливая способность фильтра улавливать твердые частицы.

[0018] Кроме того, в соответствии с данной конструкцией в том случае, когда выполняется процесс восстановления способности фильтра улавливать твердые частицы с целью поддержания надлежащей способности фильтра улавливать твердые частицы путем устранения нарушения работы фильтра, которое может возникнуть при накапливании в фильтре чрезмерного количества твердых частиц, процесс восстановления предпочтительно выполнять по мере возможности тогда, когда клапан рециркуляции выхлопных газов временно заклинен. В соответствии с вышеуказанной конструкцией, описанной выше, когда клапан рециркуляции выхлопных газов временно заклинен, система управления повышением температуры выхлопных газов выполняет первый режим управления вместо второго режима управления в той области управления двигателем, в которой нормально выполняется второй режим управления, и поэтому температуру выхлопных газов можно повысить должным образом, даже если клапан рециркуляции выхлопных газов временно заклинен. В результате, даже когда клапан рециркуляции выхлопных газов временно заклинен, процесс восстановления способности фильтра улавливать твердые частицы может быть выполнен должным образом. Соответственно, могут быть исключены нарушения работы фильтра, которые в противном случае могут возникать при накапливании в фильтре чрезмерного количества твердых частиц, и, следовательно, может быть сохранена достаточная способность фильтра улавливать твердые частицы.

[0019] В соответствии с данной конструкцией, когда клапан рециркуляции выхлопных газов временно заклинен, то если при управлении повышением температуры выхлопных газов области действия первого режима управления и второго режима управления изменяются, как описано выше, то выбросы окислов азота NOx уменьшить невозможно. Однако, если вышеописанная конструкция включается в вышеописанное устройство очистки выхлопных газов, в котором, когда подвижный элемент высвобождается из состояния временного заклинивания, средство регулирования возвращает области действия первого режима управления и второго режима управления обратно к областям действия, используемым, когда подвижный элемент не находится в состоянии временного заклинивания, то можно свести к минимуму отрицательные последствия того, что выбросы окислов азота NOx невозможно уменьшить в результате изменения областей действия первого режима управления и второго режима управления.

[0020] Далее, вышеописанное устройство очистки выхлопных газов может быть таким, что фильтр для улавливания твердых частиц содержит катализатор окислов азота NOx.

[0021] Далее, вышеописанное устройство очистки выхлопных газов может быть таким, что: система управления повышением температуры выхлопных газов повышает температуру выхлопных газов за счет, по меньшей мере: либо управления степенью открытия впускной дроссельной заслонки; либо управления степенью открытия выпускной дроссельной заслонки; либо выполнения подвпрыска, который производится после основного впрыска в камеру сгорания; управления количеством и синхронизацией впрыска топлива в камеру сгорания во время основного впрыска; предварительного впрыска и подвпрыска; и управления производительностью турбонагнетателя с переменной производительностью. Когда область действия первого режима управления расширяется, то в расширенной части области действия первого режима управления одно или более управлений: степенью открытия впускной дроссельной заслонки; управление степенью открытия выпускной дроссельной заслонки; выполнением подвпрыска; управление количеством и синхронизацией впрыска топлива в камеру сгорания во время основного впрыска, предварительного впрыска и подвпрыска; управление давлением топлива в общей магистрали высокого давления; и управление производительностью турбонагнетателя с переменной производительностью, которые также выполняются во втором режиме управления, выполняются таким образом, что температура выхлопных газов повышается больше, чем во втором режиме управления.

[0022] В соответствии с данной конструкцией на первом режиме управления температура выхлопных газов повышается системой управления повышением температуры выхлопных газов за счет, по меньшей мере: либо управления степенью открытия впускной дроссельной заслонки; либо управления степенью открытия выпускной дроссельной заслонки; либо выполнения подвпрыска; либо управления количеством и синхронизацией впрыска топлива в камеру сгорания во время основного впрыска; либо предварительного впрыска и подвпрыска; либо управления давлением топлива в общей магистрали высокого давления; либо управления производительностью турбонагнетателя с переменной производительностью. На втором режиме управления температура выхлопных газов повышается системой управления повышением температуры выхлопных газов за счет: либо управления степенью открытия впускной дроссельной заслонки; либо управления степенью открытия выпускной дроссельной заслонки; либо выполнения подвпрыска; либо управления количеством и синхронизацией впрыска топлива в камеру сгорания во время основного впрыска; либо предварительного впрыска и подвпрыска; либо управления давлением топлива в общей магистрали высокого давления; и управления производительностью турбонагнетателя с переменной производительностью, либо за счет управления клапаном рециркуляции выхлопных газов путем его открывания в большей степени, чем в нормальном состоянии. Затем, после того как область действия первого режима управления была расширена в ответ на временное заклинивание клапана рециркуляции выхлопных газов, в расширенной части области действия первого режима управления одно или несколько из следующих: управления степенью открытия впускной дроссельной заслонки; управления степенью открытия выпускной дроссельной заслонки; выполнения подвпрыска; управления количеством и синхронизацией впрыска топлива в камеру сгорания во время основного впрыска, предварительного впрыска и подвпрыска; управления давлением топлива в общей магистрали высокого давления; и управления производительностью турбонагнетателя с переменной производительностью, которые выполняются также на втором режиме управления, выполняются таким образом, что температура выхлопных газов повышается больше, чем во время второго режима управления. Следовательно, температуру выхлопных газов можно повысить должным образом на расширенном участке области действия первого режима управления без открывания клапана рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии.

[0023] Вышеописанное устройство очистки выхлопных газов может быть таким, что подвижный элемент является, по меньшей мере, либо впускной дроссельной заслонкой, либо клапаном рециркуляции выхлопных газов, либо регулируемым соплом турбонагнетателя с переменной производительностью, либо выпускной дроссельной заслонкой, а повышение температуры выхлопных газов осуществляется таким образом, чтобы выполнить процесс уменьшения выбросов окислов азота NOx или процесс регенерации после отравления серой катализатора окислов азота NOx, предусмотренного в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0024] Вышеизложенные и другие цели, особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания предпочтительных примеров осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, в которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции и на которых:

на фиг.1 представлена схема общей конфигурации двигателя внутреннего сгорания, включающего устройство очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 представлен график, иллюстрирующий области выполнения первого режима управления и второго режима управления во всей рабочей области двигателя внутреннего сгорания;

на фиг.3 представлен график, иллюстрирующий область выполнения первого режима управления, которая была изменена в ответ на временное заклинивание клапана рециркуляции выхлопных газов;

на фиг.4 представлена блок-схема, иллюстрирующая процедуру обнаружения временного заклинивания клапана рециркуляции выхлопных газов;

на фиг.5 представлена блок-схема, иллюстрирующая процедуру изменения областей выполнения первого режима управления и второго режима управления; и

на фиг.6 представлена схема примера, в котором в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания предусмотрены турбонагнетатель переменной производительности и выпускная дроссельная заслонка.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее будут рассмотрены предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг.1-5. В этих предпочтительных примерах осуществления изобретение применено к двигателю внутреннего сгорания для автомобилей. На фиг.1 показана общая конфигурация двигателя 10 внутреннего сгорания, включающего устройство очистки выхлопных газов в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения. Двигатель 10 внутреннего сгорания является дизельным двигателем, оснащенным системой впрыска топлива с общей топливной магистралью и турбонагнетателем 11. Двигатель 10 внутреннего сгорания содержит в качестве своих важных конструктивных частей впускной канал 12, камеры 13 сгорания и выпускной канал 14.

[0025] Во впускном канале 12, являющемся впускной системой двигателя 10 внутреннего сгорания, предусмотрены расходомер 16 воздуха, компрессор 17 турбонагнетателя 11, промежуточный охладитель 18 и впускная дроссельная заслонка 19 в указанном порядке на выходе воздухоочистителя 15, который предусмотрен на входном конце впускного канала 12. Впускной канал 12 разветвляется на впускном коллекторе 20, предусмотренном на выходе впускной дроссельной заслонки 19, и соединяется с соответствующими камерами 13 сгорания двигателя 10 внутреннего сгорания через соответствующие впускные каналы 21.

[0026] С другой стороны, в выпускном канале 14, составляющем выхлопную систему двигателя 10 внутреннего сгорания, выпускные каналы 22, соединенные с соответствующими камерами 13 сгорания, подсоединены к турбине 24 выхлопа турбонагнетателя 11 через выпускной коллектор 23. На выходе турбины 24 выхлопа турбонагнетателя в выпускном канале 14 предусмотрены каталитический нейтрализатор 25 окислов азота NOx, фильтр 26 твердых частиц и окислительный каталитический нейтрализатор 27, располагающиеся в указанном порядке с входной стороны.

[0027] Каталитический нейтрализатор 25 окислов азота NOx содержит катализатор окислов азота NOx адсорбционно-восстановительного типа. Катализатор окислов азота NOx адсорбирует окислы азота NOx, содержащиеся в выхлопных газах, когда концентрация кислорода в выхлопных газах высока, и катализатор окислов азота NOx высвобождает адсорбированные окислы азота NOx, когда концентрация кислорода в выхлопных газах мала. Затем, если при высвобождении окислов азота NOx из катализатора окислов азота NOx в области вокруг катализатора окислов азота NOx присутствует достаточное количество несгоревших компонентов топлива, которые служат восстановительным агентом, то катализатор окислов азота NOx восстанавливает и, следовательно, удаляет высвобожденные окислы азота NOx.

[0028] Фильтр 26 твердых частиц изготавливается из пористого материала и улавливает твердые частицы, содержащиеся в выхлопных газах, которые в основном состоят из сажи. Как каталитический нейтрализатор 25 окислов азота NOx, фильтр 26 твердых частиц содержит катализатор окислов азота NOx адсорбционно-восстановительного типа и удаляет окислы азота NOx из выхлопных газов. Затем твердые частицы, уловленные фильтром 26 твердых частиц, сжигаются (окисляются) и, следовательно, удаляются посредством реакций, индуцируемых катализатором окислов азота NOx.

[0029] Окислительный каталитический нейтрализатор 27 содержит окислительный катализатор. Окислительный катализатор удаляет углеводород (НС) и оксид углерода (СО) посредством их окисления. На входе фильтра 26 твердых частиц в выпускном канале 14 предусмотрен датчик 28 температуры поступающего в катализатор газа для определения температуры выхлопных газов, входящих в фильтр 26 твердых частиц, а на выходе фильтра 26 твердых частиц в выпускном канале 14 предусмотрен датчик 29 температуры выходящего из катализатора газа для определения температуры выхлопных газов, выходящих из фильтра 26 твердых частиц. Кроме того, в выпускном канале 14 предусмотрен датчик 30 перепада давления, который измеряет перепад давления между выхлопными газами на входе в фильтр 26 твердых частиц и выхлопными газами на выходе из фильтра 26 твердых частиц. Помимо этого, в выпускном канале 14 для измерения концентрации кислорода в выхлопных газах предусмотрены два датчика 31, 32 кислорода на входе каталитического нейтрализатора 25 окислов азота NOx и между фильтром 26 твердых частиц и окислительным каталитическим нейтрализатором 27 соответственно.

[0030] Двигатель внутреннего сгорания 10 оснащен клапаном рециркуляции выхлопных газов, который осуществляет рециркуляцию части выхлопных газов во впускной канал 12. Клапан рециркуляции выхлопных газов имеет канал клапана 33, проходящий между выпускным каналом 14 и впускным каналом 12. Входной конец канала клапана 33 подсоединен к участку выпускного канала 14 на входной стороне выхлопной турбины 24. В канале 33 рециркуляции выхлопных газов предусмотрен катализатор 34 рециркуляции выхлопных газов, охладитель 35 рециркуляции выхлопных газов для охлаждения рециркулируемых выхлопных газов и клапан 36 рециркуляции выхлопных газов для регулирования расхода рециркулируемых выхлопных газов в указанном порядке, начиная с входной стороны. Выходной конец канала 33 рециркуляции выхлопных газов подсоединен к участку впускного канала 12 на выходной стороне впускной дроссельной заслонки 19.

[0031] В камере 13 сгорания каждого цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания предусмотрен инжектор 40, который впрыскивает подлежащее сжиганию топливо в камеру 13 сгорания. Все инжекторы 40 соответствующих цилиндров подсоединены к общей топливной магистрали 42 через соответствующие подающие топливные трубопроводы 41 высокого давления. Топливо под высоким давлением подается в общую топливную магистраль 42 из топливного насоса 43. Давление топлива в общей топливной магистрали 42 измеряется датчиком 44 давления в магистрали, который крепится на корпусе 42 общей топливной магистрали. Кроме того, топливный насос 43 подает топливо под низким давлением к клапану 46 подачи топлива по подающему топливному трубопроводу 45 низкого давления.

[0032] Электронный блок 50 управления выполняет различные операции управления двигателем 10 внутреннего сгорания, сконфигурированным, как описано выше. Электронный блок 50 управления состоит из центрального процессора (ЦП), который выполняет различные вычисления, относящиеся к управлению двигателем, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), хранящего различные программы и данные для управления двигателем, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) для временной записи результатов вычислений центрального процессора (ЦП) и т.п., входного порта, через который электронный блок 50 управления получает извне различные сигналы, выходного порта, через который электронный блок 50 управления выдает на выход различные сигналы, и т.п.

[0033] Наряду с вышеупомянутыми датчиками к входному порту электронного блока 50 управления подсоединены следующие датчики: NE датчик 51 для измерения оборотов двигателя, датчик 52 педали акселератора для измерения числа манипуляций педалью акселератора, датчик 53 дроссельной заслонки для измерения степени открытия дроссельной заслонки 19, датчик 54 температуры всасываемого воздуха для измерения входной температуры двигателя 10 внутреннего сгорания, датчик 55 температуры охлаждающей жидкости для измерения температуры охлаждающей жидкости двигателя 10 внутреннего сгорания, датчик 56 подъема для обнаружения открытия клапана 36 рециркуляции выхлопных газов и т.п. С другой стороны, впускная дроссельная заслонка 19, клапан 36 рециркуляции выхлопных газов, инжекторы 40, топливный насос 43, клапан 46 подачи топлива и т.п.подсоединены к выходному порту электронного блока 50 управления.

[0034] Электронный блок 50 управления выдает командные сигналы на задающие схемы соответствующих компонентов, подсоединенных к выходному порту электронного блока 50 управления, в соответствии с рабочим состоянием двигателя 10 внутреннего сгорания, которое определяется по измерительным сигналам, передаваемым из соответствующих датчиков. Фактически электронный блок 50 управления осуществляет различные операции управления, такие как: управление степенью открытия дроссельной заслонки 19, управление рециркуляцией выхлопных газов на основании степени открытия клапана 36 рециркуляции выхлопных газов, управление количеством впрыскиваемого топлива, синхронизацией впрыска и давлением впрыскиваемого топлива в инжекторах 40, управление подачей топлива из клапана 46 подачи топлива.

[0035] В данном предпочтительном примере осуществления, включающем вышеизложенную конфигурацию, осуществляются различные процессы восстановления способности каталитического нейтрализатора 25 окислов азота NOx и фильтра 26 твердых частиц очищать выхлопные газы. В качестве одного из этих процессов восстановления выполняется процесс регенерации фильтра, во время которого с целью предотвращения закупоривания каталитического нейтрализатора 25 окислов азота NOx и фильтра 26 твердых частиц сжигаются и, следовательно, удаляются твердые частицы, накопленные в каталитическом нейтрализаторе 25 окислов азота NOx и фильтре 26 твердых частиц. Для выполнения процесса регенерации фильтра необходимо нагреть каталитический нейтрализатор 25 окислов азота NOx и фильтр 26 твердых частиц до достаточно высокой температуры. Во время процесса регенерации фильтра выполняется управление повышением температуры выхлопных газов с целью повышения температуры выхлопных газов двигателя 10 внутреннего сгорания, и несгоревшие компоненты топлива поступают на катализатор окислов азота NOx в каталитическом нейтрализаторе 25 окислов азота NOx и в фильтре 26 твердых частиц, так что температуры слоя соответствующих катализаторов окислов азота NOx достигают требуемых значений (например, 600-700°С). В это время подача несгоревших компонентов топлива в катализаторы окислов азота NOx производится, например, путем подачи в выхлопные газы топлива из клапана 46 подачи топлива.

[0036] В данном примере осуществления процесс регенерации фильтра начинается тогда, когда удовлетворяется заданное условие или условия, например, когда исходя из того, что накопленное в выхлопной системе количество твердых частиц, которое оценивается по рабочему состоянию двигателя 10 внутреннего сгорания, достигает допустимого предела, определяется, что фильтр 26 твердых частиц был закупорен. Когда в результате процесса регенерации фильтра количество накопленных твердых частиц уменьшится до заданного значения (например, до 0), определяется, что процесс регенерации фильтра должен быть закончен, и тогда процесс регенерации фильтра заканчивается.

[0037] Далее будет рассмотрен вышеупомянутый процесс управления повышением температуры выхлопных газов, выполняемый для регенерации фильтра. Система управления повышением температуры выхлопных газов может повысить температуру выхлопных газов двигателя 10 внутреннего сгорания путем использования подвижного элемента в двигателе 10 внутреннего сгорания, срабатывание которого влияет на температуру выхлопных газов. В данном предпочтительном примере осуществления этим подвижным элементом является клапан 36 рециркуляции выхлопных газов. То есть система управления повышением температуры выхлопных газов повышает температуру выхлопных газов путем увеличения количества рециркулируемых выхлопных газов за счет открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии.

[0038] Причиной повышения температуры выхлопных газов при увеличении количества рециркулируемых выхлопных газов является тот факт, что при увеличении количества рециркулируемых выхлопных газов уменьшается количество всасываемого во впускной канал 12 воздуха и уменьшается количество выхлопных газов, выбрасываемых из выпускного канала 14. То есть, когда количество рециркулируемых выхлопных газов увеличивается, количество газов (выхлопных газов), которые после поглощения тепла, выделяемого при сгорании топлива в каждой камере 13 сгорания, протекают в участок выпускного канала 14, расположенный после входа в канал 33 рециркуляции выхлопных газов, уменьшается, и поэтому количество тепла, поглощаемого на единицу объема газа, увеличивается. В результате соответственно повышается температура выхлопных газов, протекающих в участок выпускного канала 14, расположенный после входа в канал 33 рециркуляции выхлопных газов.

[0039] Управление повышением температуры выхлопных газов путем повышения температуры выхлопных газов за счет открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии, является предпочтительным, потому что при этом также уменьшается количество окислов азота NOx, выбрасываемых из двигателя 10 внутреннего сгорания. Однако с точки зрения повышения температуры выхлопных газов открывание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии, не является наилучшим способом управления повышением температуры выхлопных газов во всей области работы двигателя 10 внутреннего сгорания. То есть область работы двигателя, в которой температуру выхлопных газов можно эффективно повышать путем открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии, является ограниченной. Более конкретно, если клапан 36 рециркуляции выхлопных газов открывается в большей степени, чем в нормальном состоянии, в области малых нагрузок двигателя, например, в области А, показанной на фиг.2, температура выхлопных газов не повышается так сильно.

[0040] То есть в области малых нагрузок двигателя количество топлива, сжигаемого в каждой камере 13 сгорания, сравнительно мало, и поэтому количество тепла, получаемое газом, проходящим через каждую камеру 13 сгорания, также мало, и также мал расход выхлопных газов в двигателе 10 внутреннего сгорания. Если на этом режиме открывается или дополнительно открывается клапан 36 рециркуляции выхлопных газов, то выхлопные газы, рециркулируемые через канал 33 рециркуляции выхлопных газов, охлаждаются в процессе рециркуляции, и эти охлажденные рециркулируемые газы охлаждают затем газы, проходящие через каждую камеру 13 сгорания. Это делает затруднительным повышение температуры выхлопных газов, протекающих в участок выпускного канала 14, расположенный после входа в канал 33 рециркуляции выхлопных газов. Это явление в особенности усугубляется в случае, когда в канале 33 рециркуляции выхлопных газов предусмотрен охладитель 35 рециркуляции выхлопных газов, и выхлопные газы, протекающие через канал 33 рециркуляции выхлопных газов, охлаждаются охладителем 35 рециркулируемых выхлопных газов.

[0041] Учитывая вышеописанное явление, в данном примере осуществления при управлении повышением температуры выхлопных газов в области малых нагрузок двигателя температура выхлопных газов повышается без открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии, а в области больших нагрузок двигателя температура выхлопных газов повышается путем открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии. Управление повышением температуры выхлопных газов переключается между первым режимом управления, который выполняется в области А на фиг.2 и в котором температура выхлопных газов повышается без открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов, и вторым режимом управления, который выполняется в области В, расположенной на стороне больших нагрузок двигателя относительно области А, и в котором температура выхлопных газов повышается путем открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии. Следовательно, управление повышением температуры выхлопных газов путем переключения между первым режимом управления и вторым режимом управления позволяет эффективно повышать температуру выхлопных газов для двигателя 10 внутреннего сгорания.

[0042] Система управления повышением температуры выхлопных газов повышает температуру выхлопных газов путем открывания впускной дроссельной заслонки 19 в меньшей степени, чем в нормальном состоянии, и выполнения подвпрыска в каждом инжекторе 40, который выполняется после основного впрыска в камеру 13 сгорания, а также путем открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии, как описано выше. Конкретно, на первом режиме управления температура выхлопных газов повышается путем открывания впускной дроссельной заслонки 19 в меньшей степени, чем в нормальном состоянии, и выполнения подвпрысков в каждом инжекторе 40, при этом клапан 36 рециркуляции выхлопных газов поддерживается в полностью закрытом (удержание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов отключенным) состоянии для прерывания рециркуляции выхлопных газов. С другой стороны, во втором режиме управления температура выхлопных газов повышается путем открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии, и выполнения подвпрысков в каждом инжекторе 40, как описано выше для первого режима управления.

[0043] Причиной повышения температуры выхлопных газов за счет открывания впускной дроссельной заслонки 19 в меньшей степени, чем в нормальном состоянии, и выполнения подвпрысков в каждом инжекторе 40 является следующее. Во-первых, когда впускная дроссельная заслонка 19 открывается в меньшей степени, чем в нормальном состоянии, соответственно возрастает сопротивление всасыванию воздуха в двигатель 10 внутреннего сгорания. Для того чтобы в этом состоянии получить требуемую мощность двигателя, увеличивается количество топлива, впрыскиваемого каждым инжектором 40 в камеру 13 сгорания во время основного впрыска. В результате увеличивается количество топлива, сгорающего в каждой камере 13 сгорания, что ведет к увеличению температуры выхлопных газов. Далее, когда каждый инжектор 40 выполняет подвпрыск, сгорание топлива в каждой камере 13 сгорания задерживается на величину, соответствующую подвпрыску. Эта задержка приводит к тому, что газ должен быть выброшен из камеры 13 сгорания в выпускной канал 14, когда его температура еще высока, и это вызывает повышение температуры выхлопных газов.

[0044] Между тем существует вероятность временного заклинивания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в отключенном (полностью закрытом) положении из-за, например, промерзания, когда двигатель 10 внутреннего сгорания выключается при низкой температуре. В этом случае, даже если область управления повышением температуры выхлопных газов в ответ на переход двигателя в рабочую область В на фиг.2 должна быть переключена на второй режим управления, клапан 36 рециркуляции выхлопных газов не может быть открыт в большей степени, чем в нормальном состоянии, для повышения температуры выхлопных газов. В указанном случае, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов не может быть открыт в большей степени, чем в нормальном состоянии, даже если дроссельная заслонка 19 открывается в меньшей степени, чем в нормальном состоянии, и в каждом инжекторе 40 выполняется подвпрыск, то температуру выхлопных газов невозможно повысить до уровня, необходимого для сжигания твердых частиц, накопленных в выхлопной системе двигателя 10 внутреннего сгорания, и поэтому процесс регенерации фильтра не может быть выполнен надлежащим образом. Следовательно, невозможно восстановить способность фильтра 26 твердых частиц улавливать твердые частицы, что приводит к недостаточному удалению твердых частиц из выхлопных газов, и из-за чрезмерного накопления твердых частиц в фильтре 26 твердых частиц могут даже возникать некоторые отказы или нарушения работы.

[0045] Для борьбы с этим в данном предпочтительном примере осуществления, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, область работы двигателя, в которой выполняется первый режим управления (далее называемая "областью действия первого режима управления"), расширяется в сторону области работы двигателя, в которой выполняется второй режим управления (далее называемой "областью действия второго режима управления"), вследствие чего область действия второго режима управления сокращается.

[0046] Более конкретно, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, область действия второго режима управления изменяется на область действия первого режима управления. Следовательно, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен, первый режим управления выполняется в области В, показанной на фиг.2, а также в области А, показанной на фиг.2. То есть область действия первого режима управления расширяется до области С (область А + область В), показанной на фиг.3, благодаря чему область действия второго режима управления исчезает.

[0047] В области С выполняются только управление с целью сделать степень открытия впускной дроссельной заслонки 19 меньше, чем в нормальном состоянии, и подвпрыски через инжекторы 40, так что температура выхлопных газов повышается так, как требуется для процесса регенерации фильтра. Следовательно, на участке области С на фиг.3, соответствующем области В на фиг.2, выполняются только управление с целью сделать степень открытия впускной дроссельной заслонки 19 меньше, чем в нормальном состоянии, и подвпрыски через соответствующие инжекторы 40, так что температура выхлопных газов повышается больше, чем во время второго режима управления. Конкретно, по сравнению с периодом второго режима управления в этот период степень открытия впускной дроссельной заслонки 19 уменьшается, а количество топлива, впрыскиваемого из каждого инжектора 40 во время подвпрыска, увеличивается, в то время как момент впрыска топлива задерживается.

[0048] В соответствии с предпочтительным примером осуществления фактически, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, в области В, в которой обычно выполняется второй режим управления, вместо второго режима управления выполняется первый режим управления, так что температура выхлопных газов повышается так, как требуется для осуществления процесса регенерации фильтра. Таким образом, данный предпочтительный пример осуществления сводит к минимуму вероятность нарушения работы, когда второй режима управления выполняется несмотря на то, что клапан 36 рециркуляции выхлопных газов заклинен в полностью закрытом положении, что приводит к нарушению управления повышением температуры выхлопных газов так, как требуется для осуществления процесса регенерации фильтра.

[0049] При этом, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, это влияет на некоторые другие процессы восстановления способности каталитического нейтрализатора 25 окислов азота NOx и фильтра 26 твердых частиц очищать выхлопные газы, такие как процесс восстановления окислов азота NOx и процесс устранения отравления серой катализаторов окислов азота NOx в каталитическом нейтрализаторе 25 окислов азота NOx и в фильтре 26 твердых частиц, а также на вышеизложенный процесс регенерации фильтра. Поэтому, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, то, например, включается процесс восстановления окислов азота NOx в катализаторах окислов азота NOx, а выполнение процесса регенерации катализаторов окислов азота NOx после отравления серой запрещается в соответствии с состоянием клапана 36 рециркуляции выхлопных газов.

[0050] Далее со ссылками на блок-схему, изображенную на фиг.4, будет рассмотрена диагностическая подпрограмма определения того, не оказался ли клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении. Эту диагностическую подпрограмму периодически выполняет электронный блок 50 управления, например, в виде прерывания через заданные интервалы времени.

[0051] В этой подпрограмме электронный блок 50 управления определяет: выдается ли в настоящее время команда на полное открывание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов, которая представляет собой команду на открывание отключенного в данный момент клапана (полностью закрытого) (шаг 101); открылся ли клапан 36 рециркуляции выхлопных газов (шаг 102); и возможно ли в данный момент замораживание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов (шаг 103). Определение на шаге 102 производится на основе сигналов, поступающих от датчика 56 подъема, а определение на шаге 103 производится на основе сигналов датчика 55 температуры охлаждающей жидкости, датчика 54 температуры всасываемого воздуха и других датчиков (датчика скорости транспортного средства, датчика влажности и т.п.). Например, замораживание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов может возникнуть, когда и температура охлаждающей жидкости, и температура всасываемого воздуха низкие или когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов обдувается сильным холодным ветром при низкой температуре всасываемого воздуха и большой скорости транспортного средства.

[0052] Если на шаге 101 получается "ДА", а на шаге 103 получается "НЕТ", то это указывает на то, что клапан 36 рециркуляции выхлопных газов в настоящее время открыт, как это требуется по команде открывания клапана. В этом случае определяется, что клапан 36 рециркуляции выхлопных газов исправен, и флаг F, указывающий, не заклинен ли клапан 36 рециркуляции выхлопных газов в данный момент в полностью закрытом положении из-за замораживания, устанавливается на "0", показывая, что клапан рециркуляции выхлопных газов 36 не заклинен в полностью закрытом положении из-за замораживания (шаг 104). Если на шаге 102 получается "ДА", то это указывает на то, что клапан 36 рециркуляции выхлопных газов в настоящее время не открыт, несмотря на команду полного открывания клапана. В этом случае, если на шаге 103 получается "ДА", то определяется, что клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении (например, заморожен), и флаг F устанавливается на "1", показывая, что клапан 36 рециркуляции выхлопных газов в настоящее время заклинен (например, заморожен) в полностью закрытом положении (шаг 105). С другой стороны, если на шаге 103 получается "НЕТ", то весьма вероятно, что возникла определенная неполадка, например, постоянное заклинивание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов, а не временное заклинивание этого клапана, например, замораживание. Т.е. в этом случае определяется наличие постоянной неполадки (шаг 106).

[0053] В этой диагностической подпрограмме действие установки флага F на "1" (клапан 36 рециркуляции выхлопных газов заклинен в полностью закрытом положении из-за замораживания) эквивалентно действию обнаружения временно заклиненного состояния клапана 36 рециркуляции выхлопных газов, например, замораживанию клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в полностью закрытом состоянии. Далее, если клапан 36 рециркуляции выхлопных газов освобождается из временно заклиненного состояния (например, из временно замороженного состояния) за счет тепла, выделяемого двигателем 10 внутреннего сгорания после установки флага F на "1" (клапан 36 рециркуляции выхлопных газов заклинен в полностью закрытом положении из-за замораживания), то возобновляется нормальная работа клапана 36 рециркуляции выхлопных газов, и поэтому на шаге 102 получается "ДА". В результате в шаге 104 флаг F устанавливается на "0" (клапан 36 рециркуляции выхлопных газов не заклинен в полностью закрытом положении из-за замораживания).

[0054] Далее со ссылками на блок-схему, изображенную на фиг.5, будет описана подпрограмма изменения области действия для изменения областей действия первого режима управления и второго режима управления при управлении повышением температуры выхлопных газов. Эту подпрограмму изменения области действия периодически выполняет электронный блок 50 управления, например, в виде прерывания через заданные интервалы времени.

[0055] В этой подпрограмме, если происходит управление повышением температуры выхлопных газов (шаг 201: ДА), то электронный блок 50 управления определяет, не установлен ли флаг F в настоящее время на "1" (клапан 36 рециркуляции выхлопных газов заклинен в полностью закрытом положении из-за замораживания), иными словами, обнаруживается ли в данный момент временное заклинивание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в полностью закрытом положении (шаг 202).

[0056] Если на шаге 202 получается "НЕТ", то области действия первого режима управления и второго режима управления устанавливаются на нормальные области действия (шаг 203). Более конкретно, область действия первого режима управления устанавливается на область А, показанную на фиг.2, а область действия второго режима управления устанавливается на область В, показанную на фиг.2. С другой стороны, если на шаге 202 получается "ДА", то области действия первого режима управления и второго режима управления изменяются таким образом, что область действия первого режима управления расширяется, в то время как область действия второго режима управления сокращается (шаг 204). Более конкретно, в этот момент область действия первого режима управления расширяется до области С, показанной на фиг.3, которая охватывает области А и В, показанные на фиг.2, вследствие чего область действия второго режима управления исчезает.

[0057] Если после того как области действия первого режима управления и второго режима управления были изменены, как описано выше, клапан 36 рециркуляции выхлопных газов освобождается от временного заклинивания (замораживания) благодаря теплу, выделяемому двигателем 10 внутреннего сгорания, или иному теплу, то тогда флаг F устанавливается на "0" (клапан 36 рециркуляции выхлопных газов не заклинен в полностью закрытом положении из-за замораживания). В результате на шаге 203 области действия первого режима управления и второго режима управления, которые были изменены, как описано выше, возвращаются к нормальным областям действия (см. фиг.2).

[0058] Когда области действия первого режима управления и второго режима управления изменяются (шаг 204), параметры, относящиеся к управлению двигателем 10 внутреннего сгорания в системе управления повышением температуры выхлопных газов, корректируются до значений, подходящих для временно заклиненного состояния клапана 36 рециркуляции выхлопных газов. Эти параметры включают, например, количество впрыскиваемого топлива и синхронизацию основных впрысков, предварительные впрыски и подвпрыски через соответствующие инжекторы 40 и давление топлива в общей магистрали 42 высокого давления (магистральное давление).

[0059] Описанный выше пример осуществления обеспечивает следующие преимущества.

[0060] (Первое преимущество) В случае, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, область действия управления повышением температуры выхлопных газов с целью регенерации фильтра устанавливается на первый режим управления вместо второго режима управления в той области, в которой нормальной выполняется второй режим управления (область В на фиг.2), и поэтому температура выхлопных газов повышается с использованием первого режима управления. Следовательно, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, второй режим управления не выполняется, вследствие чего сводится к минимуму вероятность такой проблемы, что когда при выполнении процесса регенерации фильтра выполняется второй режим управления, несмотря на то, что клапан 36 рециркуляции выхлопных газов заклинен в полностью закрытом положении, то это приводит к тому, что повышения температуры выхлопных газов не происходит, как это требуется для осуществления процесса регенерации фильтра.

[0061] (Второе преимущество) В случае когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, система управления повышением температуры выхлопных газов повышает температуру выхлопных газов, открывая клапан 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии, в области В, показанной на фиг.2. В результате можно уменьшить выбросы окислов азота NOx, а также восстановить свойства фильтра.

[0062] (Третье преимущество) Когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов освобождается из состояния временного заклинивания, области действия первого режима управления и второго режима управления, которые были изменены (см. фиг.3), возвращаются к нормальным областям действия (см. фиг.2). Т.е. области действия первого режима управления и второго режима управления изменяются только тогда, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен, и, следовательно, отрицательные эффекты изменения областей действия могут быть минимизированы. Один из отрицательных эффектов заключается в следующем. Поскольку во время управления повышением температуры выхлопных газов клапан 36 рециркуляции выхлопных газов остается полностью закрытым также и в области В, если области действия изменяются, как описано выше, то рециркуляция выхлопных газов через систему рециркуляции выхлопных газов в области В не выполняется, и поэтому эффект сокращения выбросов окислов азота NOx из двигателя 10 внутреннего сгорания соответственно уменьшается.

[0063] (Четвертое преимущество) Для поддержания достаточной способности фильтра 26 твердых частиц улавливать твердые частицы путем исключения нарушений работы фильтра 26 твердых частиц, которые могут возникать, когда в фильтре 26 накапливается чрезмерное количество твердых частиц, процесс регенерации фильтра предпочтительно выполняется как можно больше даже тогда, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении. Следовательно, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, путем изменения областей действия первого режима управления и второго режима управления, как описано выше, в сочетании с первым преимуществом, посредством управления повышением температуры выхлопных газов температуру выхлопных газов можно повысить так, как требуется для осуществления процесса регенерации фильтра. В результате, даже в случае, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, процесс регенерации фильтра может быть выполнен должным образом, и нарушения работы фильтра 26 твердых частиц, которые могут возникать, когда в фильтре 26 накапливается чрезмерное количество твердых частиц, могут быть исключены и, следовательно, можно поддерживать способность фильтра 26 твердых частиц поглощать твердые частицы.

[0064] (Пятое преимущество) В случае когда область действия первого режима управления была преобразована в область С на фиг.3 путем расширения на область действия второго режима управления в ответ на временное заклинивание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов, в расширенной части области С, которая соответствует области В на фиг.2, выполняется вышеописанное управление степенью открытия впускной дроссельной заслонки 19 и подвпрысками, так что температура выхлопных газов повышается больше, чем это происходит во время второго режима управления. Следовательно, температуру выхлопных газов можно повысить должным образом на расширенном участке области действия первого режима управления без открывания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии.

[0065] Устройство очистки выхлопных газов согласно вышеприведенному предпочтительному примеру осуществления может быть модифицировано следующим образом.

[0066] (а) Области действия первого режима управления и второго режима управления не обязательно изменяются обратно на нормальные области действия, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов освобождается из состояния временного заклинивания.

[0067] (b) Устройство очистки выхлопных газов согласно вышеприведенному предпочтительному примеру осуществления может быть таким, что область, в которой нормально выполняется второй режим управления, не становится областью действия первого режима управления, когда возникает временное заклинивание клапана 36 рециркуляции выхлопных газов. Например, в область действия первого режима управления может быть преобразована только часть области малых нагрузок двигателя, в которой нормально выполняется второй режим управления. В этом случае при возникновении временного заклинивания клапана 36 рециркуляции выхлопных газов, даже если область действия первого режима управления расширяется в сторону области действия второго режима управления, второй режим управления по-прежнему выполняется на участке больших нагрузок двигателя той области, в которой нормально выполняется второй режим управления. Посредством такого изменения областей действия первого режима управления и второго режима управления можно предотвратить выполнение второго режима управления, когда клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении, вследствие чего сводится к минимуму вероятность того, что система управления повышением температуры выхлопных газов не произведет должным образом повышение температуры выхлопных газов из-за выполнения второго режима управления несмотря на то, что клапан 36 рециркуляции выхлопных газов временно заклинен в полностью закрытом положении.

[0068] (с) В случае когда в выхлопной системе двигателя 10 внутреннего сгорания предусматриваются турбонагнетатель 61 переменной производительности и выпускная дроссельная заслонка 62, как показано на фиг.6, устройство очистки выхлопных газов согласно вышеприведенному предпочтительному примеру осуществления может быть таким, что управление повышением температуры выхлопных газов выполняется с целью повышения температуры выхлопных газов путем регулирования производительности турбонагнетателя 61 переменной производительности и открывания выпускной дроссельной заслонки 62 в меньшей степени, чем в нормальном состоянии. Следует иметь в виду, что производительность турбонагнетателя 61 переменной производительности можно регулировать путем открывания регулируемого сопла 61а, предусмотренного в турбине 61b выхлопа, в меньшей степени, чем в нормальном состоянии. Причиной повышения температуры выхлопных газов посредством управления степенью открытия регулируемого сопла 61а и выпускной дроссельной заслонки 62 является упоминавшаяся выше причина, по которой температуру выхлопных газов можно повысить путем открывания впускной дроссельной заслонки 19 в меньшей степени, чем в нормальном состоянии. Следует иметь в виду, что указанное управление степенью открытия регулируемого сопла 61а и выпускной дроссельной заслонки 62 выполняется электронным блоком 50 управления.

[0069] (d) Хотя устройство очистки выхлопных газов согласно вышеприведенному предпочтительному примеру осуществления было применено к управлению повышением температуры выхлопных газов с целью регенерации фильтра, по другому примеру оно может быть применено, например, к процессу восстановления окислов азота NOx или к процессу регенерации катализаторов окислов азота NOx после отравления серой. В этом случае в качестве подвижного элемента, снабженного подвижной частью и предназначенного для повышения температуры выхлопных газов, не обязательно используется клапан 36 рециркуляции выхлопных газов, а вместо него подвижным элементом, снабженным подвижной частью, может быть, например, впускная дроссельная заслонка 19, регулируемое сопло 61а турбонагнетателя 61 с переменной производительностью или выпускная дроссельная заслонка 62.

[0070] (е) Хотя фильтр 26 твердых частиц согласно вышеприведенному предпочтительному примеру осуществления содержит катализатор окислов азота NOx, по другому примеру может быть использован фильтр 26 твердых частиц, не содержащий катализатора окислов азота NOx.

[0071] Несмотря на то, что изобретение было рассмотрено со ссылками на его предпочтительные примеры осуществления, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено этими предпочтительными примерами осуществления или конструкциями. Напротив, изобретение рассчитано на охват различных модификаций и эквивалентных схем. Кроме того, хотя различные элементы предпочтительных примеров осуществления показаны в различных комбинациях и конфигурациях, являющихся примерными, другие комбинации и конфигурации, включающие много или несколько элементов или всего один элемент, также удовлетворяют сущности и цели настоящего изобретения.

Управление повышением температуры выхлопных газов для восстановления фильтра твердых частиц переключается в соответствии с рабочим состоянием двигателя между первым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается без использования клапана рециркуляции выхлопных газов (КРВГ), и вторым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается с использованием КРВГ. Когда КРВГ временно залинен в полностью закрытом положении, во всей области, в которой нормально выполняется второй режим управления, вместо второго режима управления выполняется первый режим управления. Тем самым сводится к минимуму вероятность выполнения второго режима управления несмотря на то, что КРВГ рециркуляции выхлопных газов заклинен в полностью закрытом положении, следствием чего является невыполнение системой управления повышением температуры выхлопных газов повышения температуры выхлопных газов, требуемого для осуществления процесса регенерации фильтра. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство очистки выхлопных газов для двигателя (10) внутреннего сгорания, имеющего подвижный элемент, который работает во время работы двигателя (10) внутреннего сгорания, при этом работа этого подвижного элемента вызывает изменение температуры выхлопных газов двигателя (10) внутреннего сгорания, причем данное устройство очистки выхлопных газов приспособлено для выполнения управления повышением температуры выхлопных газов с целью повышения температуры выхлопных газов двигателя (10) внутреннего сгорания во время процесса восстановления способности устройства очистки выхлопных газов очищать выхлопные газы, при этом устройство очистки выхлопных газов содержит
средство переключения для переключения управления повышением температуры выхлопных газов между первым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается без задействования подвижного элемента, и вторым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается с задействованием подвижного элемента; и
средство обнаружения для обнаружения состояния временного заклинивания подвижного элемента; и
средство регулирования для расширения области действия первого режима управления в сторону области действия второго режима управления во всей области работы двигателя (10) внутреннего сгорания, когда обнаруживается состояние временного заклинивания подвижного элемента, вследствие чего область действия второго режима управления сокращается.

2. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, в котором
когда подвижный элемент находится в состоянии временного заклинивания, средство регулирования изменяет всю область действия второго режима управления на область действия первого режима управления.

3. Устройство очистки выхлопных газов по п.1 или 2, в котором
когда подвижный элемент высвобождается из состояния временного заклинивания, средство регулирования изменяет области действия первого режима управления и второго режима управления обратно на области действия, используемые, когда подвижный элемент не находится в состоянии временного заклинивания.

4. Устройство очистки выхлопных газов по п.1 или 2, в котором
когда подвижный элемент освобождается из состояния временного заклинивания, средство регулирования расширяет область действия второго режима управления в сторону области действия первого режима управления, вследствие чего область действия первого режима управления сокращается.

5. Устройство очистки выхлопных газов по п.1 или 2, в котором подвижный элемент является, по меньшей мере, или впускной
дроссельной заслонкой (19), или клапаном рециркуляции выхлопных газов (36), или регулируемым соплом (61а) турбонагнетателя (61) с переменной производительностью.

6. Устройство очистки выхлопных газов по п.1 или 2, в котором подвижный элемент является клапаном (36) рециркуляции выхлопных газов,
управление повышением температуры выхлопных газов осуществляется таким образом, чтобы сжечь и, следовательно, удалить твердые частицы, накопившиеся в фильтре (26), предусмотренном в выхлопной системе двигателя (10) внутреннего сгорания для улавливания твердых частиц; и когда клапан (36) рециркуляции выхлопных газов не находится в состоянии временного заклинивания, средство переключения устанавливает для управления повышением температуры выхлопных газов в области малых нагрузок двигателя первый режим управления, в котором температура выхлопных газов повышается, хотя клапан (36) рециркуляции выхлопных газов находится в полностью закрытом состоянии, и устанавливает для управления повышением температуры выхлопных газов в области нагрузок двигателя на стороне больших нагрузок двигателя относительно области малых нагрузок двигателя второй режим управления, в котором температура выхлопных газов увеличивается за счет открывания клапана (36) рециркуляции выхлопных газов в большей степени, чем в нормальном состоянии.

7. Устройство очистки выхлопных газов по п.6, в котором
фильтр (26) для улавливания твердых частиц содержит катализатор окислов азота NOx.

8. Устройство очистки выхлопных газов по п.1 или 2, в котором управление повышением температуры выхлопных газов включает, по меньшей мере, либо управление степенью открытия впускной дроссельной заслонки (19); либо управление степенью открытия выпускной дроссельной заслонки (62); либо управление подвпрыском топлива, который выполняется после основного впрыска топлива в камеру (13) сгорания; либо управление количеством впрыскиваемого топлива и синхронизацией впрыска топлива в камеру (13) сгорания во время основного впрыска, предварительного впрыска и подвпрыска; либо управление давлением топлива в общей топливной магистрали (42) высокого давления; либо управление производительностью турбонагнетателя (61) с переменной производительностью, и когда область действия первого режима управления расширяется, в расширенной части области действия первого режима управления одно или несколько из следующих: управление степенью открытия впускной дроссельной заслонки (19); управление степенью открытия выпускной дроссельной заслонки (62); управление подвпрыском топлива; управление количеством впрыскиваемого топлива и синхронизацией впрыска топлива в камеру (13) сгорания во время основного впрыска, предварительного впрыска и подвпрыска; управление давлением топлива в общей топливной магистрали (42) высокого давления; и управление производительностью турбонагнетателя (61) с переменной производительностью, которые также выполняются во втором режиме управления, выполняются таким образом, что температура выхлопных газов повышается больше, чем во время второго режима управления.

9. Устройство очистки выхлопных газов по п.1 или 2, в котором подвижный элемент является, по меньшей мере, либо впускной дроссельной заслонкой (19), либо клапаном (36) рециркуляции выхлопных газов, либо регулируемым соплом (61а) турбонагнетателя (61) с переменной производительностью, либо выпускной дроссельной заслонкой (62), и
управление повышением температуры выхлопных газов выполняется таким образом, чтобы произвести процесс восстановления окислов азота NOx или процесс регенерации после отравления серой катализатора окислов азота NOx, предусмотренного в выхлопной системе двигателя (10) внутреннего сгорания.

10. Способ очистки выхлопных газов для двигателя (10) внутреннего сгорания, имеющего подвижный элемент, который работает во время работы двигателя (10) внутреннего сгорания, при этом работа этого подвижного элемента вызывает изменение температуры выхлопных газов двигателя (10) внутреннего сгорания, в котором
управление повышением температуры выхлопных газов с целью повышения температуры выхлопных газов двигателя (10) внутреннего сгорания выполняется во время процесса восстановления способности устройства очистки выхлопных газов очищать выхлопные газы, при этом способ очистки выхлопных газов содержит
переключение управления повышением температуры выхлопных газов между первым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается без задействования подвижного элемента, и вторым режимом управления, в котором температура выхлопных газов повышается с задействованием подвижного элемента;
обнаружение состояния временного заклинивания подвижного элемента; и расширение области действия первого режима управления в сторону области действия второго режима управления во всей области работы двигателя (10) внутреннего сгорания, когда обнаруживается состояние временного заклинивания подвижного элемента, вследствие чего область действия второго режима управления сокращается.