УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F02D41/04 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

[0002] Известно, что диоксид серы (SO₂), который содержится в выхлопных газах, выходящих из двигателя внутреннего сгорания, превращается в триоксид серы (SO₃) в окислительном катализаторе и затем превращается в H₂SO₄ в результате реакции с водой (H₂O). H₂SO₄ превращается в белый дым (сульфатный белый дым) и в некоторых случаях выбрасывается в атмосферу. Эта химическая реакция раскрыта в PTL 1. В PTL 1 также раскрыто, что более вероятной становится выработка SO₃, так как количество избыточного кислорода в окислительном катализаторе увеличивается тогда, когда температура выхлопных газов становится равной или выше, чем предварительно определенная температура, и количество избыточного кислорода уменьшается во избежание быстрого увеличения количества паров серной кислоты SO₃, вызванного этим.

Перечень цитируемой литературы

Патентная литература

[0003] PTL 1: Публикация японской патентной заявки No. 53-100314

Сущность изобретения

[0004] Как описано выше, SO₃ превращается в H₂SO₄ в ходе реакции с H₂O. Окислительный катализатор имеет характеристики поглощения SOx. Соответственно белый дым может вырабатываться в большом количестве во время регенерации фильтра (например, фильтра твердых частиц для дизельных двигателей (DPF)), который располагается вместе с окислительным катализатором и захватывает твердые частицы (PM). Другими словами, компонент серы (компонент S), который содержится в топливе, сгораемом в двигателе внутреннего сгорания, и адсорбированный SOx, который адсорбирован окислительным катализатором и десорбирован из-за увеличения температуры выхлопных газов, возникающего в результате запроса на регенерацию фильтра, могут превращаться в белый дым. Уменьшение избыточного кислорода для подавления выработки SO₃, который вызывает белый дым, как описано выше, раскрыто в PTL 1, указанной выше. Кислород требуется для регенерации PM в фильтре, и считается, что количество кислорода, требуемого для регенерации PM фильтра, не обеспечивается тогда, когда количество кислорода чрезмерно уменьшается, что влияет на регенерацию PM. PTL 1, описанный выше, не принимает во внимание регенерацию фильтра, такую как регенерация PM, и считается, что будет трудно подавить соответствующим образом выработку белого дыма при выполнении регенерации фильтра.

[0005] Задача устройства управления для двигателя внутреннего сгорания, раскрытого в данном описании, состоит в том, чтобы подавить белый дым, возникающий в результате химической реакции между SO₃ и H₂O при выполнении регенерации фильтра.

[0006] Для того чтобы решить такую задачу, устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, раскрытого в настоящем описании, представляет собой устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, выполненного с фильтром по ходу после катализатора, имеющего функцию окисления, причем устройство включает в себя: блок управления, выполняющий регулирование снижения концентрации кислорода для снижения концентрации кислорода в выхлопных газах, поступающих в катализатор, на основании запроса на повышение температуры выхлопных газов по ходу после катализатора, который делается тогда, когда выполняется регенерация фильтра, в котором блок управления выполнен со средством для получения значения концентрации S топлива, сгораемого в двигателе внутреннего сгорания, и в котором концентрация кислорода, устанавливается на основании значения концентрации S. Кислород требуется во время регенерации фильтра, который располагается в канале для выхлопных газов, и размещается по ходу после катализатора, который имеет функцию окисления. Когда концентрация кислорода является чрезвычайно высокой, SO₂, возникающий в результате сгорания топлива, содержащего компонент S, окисляется с выработкой SO₃. Аналогичным образом, компонент серы S, осажденный в катализаторе и фильтре, также десорбируется и окисляется с получением SO₃. SO₃, который вырабатывается так, как описано выше, соединяется с H₂O с получением H₂SO₄ и превращается в туман, то есть в белый дым. В случае, когда поступает запрос на повышение температуры выхлопных газов во время регенерации материала, осажденного в фильтре, главным образом, твердых частиц (PM), регулирование снижения концентрации кислорода выполняется с целью подавления белого дыма, возникающего в результате химической реакции между SO₃ и H₂O. Таким образом, можно подавить выработку белого дыма.

[0007] Блок управления позволяет устанавливать верхний порог ограничения концентрации кислорода в соответствии со значением концентрации S. Кроме того, блок управления позволяет устанавливать период реализации для регулирования снижения концентрации кислорода таким образом, чтобы он становился более продолжительным, когда увеличивается значение концентрации S. Это позволяет принимать в расчет различия между ситуациями, связанными с выработкой белого дыма, в зависимости от значения концентрации S в топливе.

[0008] Блок управления позволяет регулировать концентрацию кислорода в выхлопных газах до фиксированного значения, установленного заранее во время регулирования снижения концентрации кислорода. Это фиксированное значение может представлять собой значение, которое выбирается из множества значений, подготовленных заранее. Блок управления позволяет регулировать период реализации для регулирования снижения концентрации кислорода до периода, установленного заранее. В случае, когда уже известно значение концентрации S в топливе, используемом в двигателе внутреннего сгорания, или в случае, когда задано значение концентрации S в топливе, используемом в двигателе внутреннего сгорания, в распоряжении имеются концентрация кислорода и период реализации регулирования снижения концентрации кислорода, связанные со значением концентрации S за счет предварительной адаптации.

[0009] Блок управления позволяет регулировать концентрацию кислорода в выхлопных газах до значения, установленного в соответствии со значением концентрации S в топливе, сгораемом в двигателе внутреннего сгорания во время регулирования снижения концентрации кислорода. Блок управления может регулировать период реализации до периода, установленного в соответствии со значением концентрации S в топливе, сгораемом в двигателе внутреннего сгорания.

[0010] Согласно устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, раскрытого в данном описании, выработку белого дыма можно подавить в ходе выполнения регенерации фильтра.

Краткое описание чертежей

[0011] На фиг. 1 показан пояснительный чертеж, иллюстрирующий схематичную конфигурацию двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления.

На фиг. 2 показан пример временной диаграммы, относящейся к случаю, когда выполняется выработка PM согласно сравнительному примеру.

На фиг. 3 показан пример временной диаграммы регенерации PM, выполняемой устройством управления двигателя внутреннего сгорания, согласно варианту осуществления.

На фиг. 4А и 4B показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая пример управления, выполняемого устройством управления двигателя внутреннего сгорания, согласно варианту осуществления.

На фиг. 5 показан пояснительный чертеж, иллюстрирующий зависимость между количеством осаждаемой S и значением концентрации S в топливе.

На фиг. 6 показан график, иллюстрирующий зависимость между значением концентрации S в топливе и целевым значением A/F для подавления белого дыма.

На фиг. 7 показан график, иллюстрирующий ситуацию, связанную с выработкой белого дыма.

На фиг. 8 показан график, иллюстрирующий зависимость между значением концентрации S в топливе и периодом реализации для регулирования снижения концентрации кислорода.

На фиг. 9 показан график, иллюстрирующий влияние, которое A/F оказывает на белый дым во время регенерации PM.

На фиг. 10A показан пояснительный чертеж, схематично иллюстрирующий то, как хранятся кандидаты с фиксированными значениями в соответствии с заранее подготовленным местом назначения, и на фиг. 10B показан пояснительный чертеж, схематично иллюстрирующий то, как устанавливаются фиксированные значения, чтобы соответствовать местам назначения.

Подробное описание изобретения

[0012] Далее со ссылкой на сопроводительные чертежи будет описан вариант осуществления изобретения. Размер, отношение и т.п. каждой детали на чертежах не в полной мере соответствуют фактическим деталям, и иллюстрация некоторых деталей может быть опущена на чертежах.

[0013] (Вариант осуществления) На фиг. 1 показан пояснительный чертеж, иллюстрирующий схематичную конфигурацию двигателя 1 внутреннего сгорания согласно варианту осуществления. Двигатель 1 внутреннего сгорания имеет основной корпус 2 двигателя и устройство 3 управления для двигателя внутреннего сгорания (в дальнейшем упоминается как устройство управления). Впускной канал 4 и выпускной канал 5 соединены с основным корпусом 2 двигателя. Один конец канала 6 для рециркуляции выхлопных газов (EGR) присоединен к основному корпусу 2 двигателя. Другой конец канала 6 EGR присоединен к впускному каналу 4. Вентилятор 7 EGR и клапан 8 EGR размещаются в канале 6 EGR. Дроссельная заслонка 9 размещается во впускном канале 4. Дизельный окислительный катализатор (DOC) 10 размещается в выпускном канале 5. DOC 10 представляет собой катализатор, который имеет функцию окисления. Фильтр твердых частиц для дизельных двигателей (DPF) 11 размещается по ходу после DOC 10 в выпускном канале. DPF 11 представляет собой дополнительный фильтр PM.

[0014] Датчик 12 SOx, клапан 13 для добавления топлива в выхлопные газы и первый датчик 14 температуры размещаются в обозначенном порядке между основным корпусом 2 двигателя и DOC 10 в выпускном канале 5. Датчик 12 SOx, как и в случае с A/F-датчиком 17 (который будет описан позже), включает в себя средство для получения значения концентрации S (которое в дальнейшем упоминается как значение концентрации S в топливе) в топливе, которое сгорает в двигателе 1 внутреннего сгорания, более конкретно в основном корпусе 2 двигателя. Клапан 13 для добавления топлива в выхлопные газы добавляет топливо в выхлопные газы путем впрыскивания топлива в выпускной канал 5. Выхлопной газ с добавленным топливом сгорает с помощью DOC 10 и превращается в высокотемпературный выпускной газ. Первый датчик 14 температуры измеряет температуру выпускного газа, который поступает в DOC 10 (температуру DOC, температуру газа, содержащегося в катализаторе).

[0015] Второй датчик 15 температуры размещается между DOC 10 и DPF 11 в выпускном канале 5. Второй датчик 15 температуры измеряет температуру выпускного газа, который подается в DPF 11 (температуру DPF).

[0016] Третий датчик 16 температуры и датчик 17 A/F размещаются в обозначенном порядке по ходу после DPF 11 в выпускном канале 5. Третий датчик 16 температуры измеряет температуру выпускного газа, выбрасываемого из DPF 11. Температура DPF, то есть TM температура слоя катализатора, измеряется на основании значения, измеренного третьим датчиком 16 температуры, и значения, измеренного вторым датчиком 15 температуры. A/F-датчик 17 измеряет соотношение топливно-воздушной смеси A/F в выхлопных газах. Как описано выше, A/F-датчик 17 включает в себя средство для получения значения концентрации S в топливе, как и в случае с датчиком 12 SOx. Значение концентрации S в топливе и значение концентрации SOx в выхлопных газах имеет между собой связь. Соответственно значение концентрации S в топливе можно вычислить путем адаптации из значения концентрации SOx в выхлопных газах, которое обнаружено с помощью датчика 12 SOx и A/F выхлопных газов. SOx, выбрасываемый из основного корпуса 2 двигателя, представляет собой по существу SO₂, и, таким образом, датчик SOx можно представлять собой датчик SO₂.

[0017] Двигатель 1 внутреннего сгорания снабжен электронным блоком 18 управления (ECU). ECU 18 осуществляет различные типы управления в двигателе 1 внутреннего сгорания при функционировании в качестве блока управления устройства 3 управления за счет включения его в устройство 3 управления. ECU 18 электрически соединен с клапаном 8 EGR, дроссельной заслонкой 9, датчиком 12 SOx, клапаном 13 для добавления топлива в выхлопные газы, первым датчиком 14 температуры, вторым датчиком 15 температуры, третьим датчиком 16 температуры и датчиком 17 A/F и образует устройство 3 управления.

[0018] ECU 18, который функционирует как блок управления, выполняет регулирование снижения концентрации кислорода для снижения концентрации кислорода, который поступает в DOC 10, на основании запроса на повышение температуры выпускного газа по ходу после DOC 10 во время регенерации DPF 11, более конкретно запроса на регенерацию PM в DPF 11. Регулирование снижения концентрации кислорода осуществляется с временной синхронизацией, когда условие установления запроса на повышение температуры выхлопных газов удовлетворено, регулирование снижения концентрации кислорода реализовано при таймировании. Регулирование снижения концентрации кислорода можно реализовать на стадии, когда предсказывается, что условие установления запроса на повышение температуры выхлопного газа будет являться удовлетворительным.

[0019] Фиг. 2 иллюстрирует пример графика нормальной регенерации PM согласно сравнительному примеру. Как показано на фиг. 2, A/F во время регенерации PM устанавливается таким образом, чтобы находиться в обедненной области. Температура фильтрующего слоя должна повышаться до целевого значения температуры регенерации PM для выработки PM, которая будет выполняться. Однако быстрое изменение A/F может вызвать чрезмерное повышение температуры фильтрующего слоя, и таким образом A/F постепенно изменяется. В частности, A/F в обедненной области позволяет обеспечить постепенное приближение A/F для регенерации PM, и температура фильтрующего слоя повышается постепенно от температуры T1 до целевой температуры Ttrg регенерации PM через температуру T2 и температуру T3. Когда A/F для регенерации PM достигнута, достигается по существу целевая температура Ttrg регенерации PM и осуществляется регенерация PM. В данном случае направление изменения A/F представляет собой направление от бедной стороны до стехиометрической стороны, то есть направление, в котором уменьшается концентрация кислорода.

[0020] Фиг. 3 иллюстрирует пример графика регенерации PM согласно данному варианту осуществления, в котором A/F регулируется в направлении стороны, направленной в сторону направления обогащенного состояния на ранней стадии измерения регенерации PM. Другими словами, концентрацию кислорода регулируют с целью уменьшения ее на ранней стадии измерения регенерации PM. Это регулирование с целью уменьшения концентрации кислорода может представлять собой управление, которое уменьшает концентрацию кислорода. Другими словами, регулирование снижения концентрации кислорода не включает в себя только случай, когда обогащенное состояние достигается вне стехиометрического состояния, но также в случае, когда приближаются к стехиометрическому состоянию. Как показано на фиг. 3, A/F для подавления белого дыма устанавливается в диапазонах, предыдущих и следующих за стехиометрическим состоянием, которое в данном варианте осуществления используется в качестве ссылки. Это отношение A/F для подавления белого дыма устанавливается для температуры фильтрующего слоя, которая будет направлена в сторону температуры Т0 десорбции осажденной S, при которой десорбируется сера S, осажденная в DOC 10 и DPF 11. Более конкретно, задается постоянная ширина для целевой температуры, и A/F для подавления белого дыма устанавливается для температуры фильтрующего слоя для достижения Т0+α из температуры Т0 десорбции осажденной S. В данном варианте осуществления управление для A/F для подавления белого дыма осуществляется в период реализации подавления белого дыма на ранней стадии измерения регенерации PM, то есть во время периода реализации регулирования снижения концентрации кислорода, и десорбция S выполняется в состоянии, когда уменьшается концентрация кислорода, поэтому генерация белого дыма подавляется. После завершения периода реализации регулирования снижения концентрации кислорода температура повышается шаг за шагом от температуры Т1 до целевой температуры Ttrg регенерации PM через температуру T2 и температуру T3, как и в сравнительном примере, иллюстрированном на фиг. 2. Таким образом, завершается регенерация PM.

[0021] Когда регулирование снижением концентрации кислорода выполняется, как описано выше, количество кислорода, оставшегося в выхлопных газах, уменьшается. Соответственно можно подавить выработку SO₃, который вызывает выработку H₂SO₄, которая рассматривается как белый дым. Регулирование снижения концентрации кислорода включают в себя следующие измерения. Цели соответствующих измерений состоят в следующем.

[0022] ECU 18 устанавливает концентрацию кислорода на основании значения концентрации S в топливе. Это происходит с учетом увеличения концентрации S в выхлопных газах в ответ на значение концентрации S в топливе. В дополнение к этому, ECU 18 устанавливает верхний порог ограничения концентрации кислорода в соответствии со значением концентрации S в топливе. Иными словами, значение верхнего порога концентрации кислорода представляет собой значение верхнего предела обеденного состояния. Так как обедненное состояние означает относительное увеличение количества воздуха, и, таким образом, значение верхнего предела концентрации кислорода, установленное ранее, необходимо предотвратить, чтобы количество воздуха не стало чрезмерно большим. SO₃ вырабатывается тогда, когда SO₂ выбрасывается из основного корпуса 2 двигателя, и SO₂, который осаждается в DOC 10 и DPF 11, окисляется. Концентрация S в выхлопных газах увеличивается в соответствии со значением концентрации S в топливе, и, таким образом, выработку SO₃ можно эффективным образом подавить тогда, когда значение верхнего предела концентрации кислорода устанавливается в соответствии со значением концентрации S в топливе.

[0023] Известно, что выработка белого дыма обнаруживается тогда, когда концентрация SO₃ превышает некоторый порог (порог выработки белого дыма). Известно, что период, когда концентрация SO₃ превышает порог выработки белого дыма, зависит от значения концентрации S в топливе. Чем выше значение концентрации S в топливе, тем продолжительнее период, когда концентрация SO₃ превышает порог выработки белого дыма. ECU 18 устанавливает период реализации регулирования снижения концентрации кислорода, чтобы он стал более продолжительным в случае, когда увеличивается значение концентрации S в топливе.

[0024] Далее будет описан пример управления, выполняемого устройством 3 управления, со ссылкой на блок-схему последовательности операций, иллюстрированную на фиг. 4А и 4B.

[0025] Сначала, на этапе S1 определяется наличие или отсутствие запроса на инициирование регенерации PM. Наличие или отсутствие запроса на регенерацию PM определяется на основании расчетного значения относительно количества осажденных PM в этот момент времени. Другими словами, определение "Да" делается в случае, когда расчетное значение для величины осаждения PM превышает пороговое значение, определенное заранее. Количество осажденных PM вычисляется путем интегрирования количества осажденных PM, полученных из пошаговых рабочих состояний основного корпуса 2 двигателя, то есть путем интегрирования величин выработки PM на основании истории впрыска топлива. Если на этапе S1 определение дает результат "Да", то инициируется регулирование регенерации PM, и процесс обработки переходит на этап S2. Если на этапе S1 определение дает результат "Нет", то процесс обработки, выполняемый на этапе S1, повторяется до тех пор, пока на этапе S1 определение не даст результат "Да". Во время регенерации PM производится запрос на повышение температуры выхлопного газа по ходу после DOC 10 (катализатор). Соответственно во время регулирования регенерации PM состояние выхлопных газов обеспечивает режим горения, и управление A/F осуществляется таким образом, чтобы приблизиться к состоянию, где выполняется регенерация PM. Управление A/F осуществляется путем регулировки степеней открытия клапана 8 EGR и дроссельной заслонки 9. Управление A/F во время регенерации PM выполняется, например, путем ссылки к карте.

[0026] На этапе S2 определяется, удовлетворено ли или нет условие добавления топлива в выхлопные газы для повышения температуры фильтрующего слоя. В частности, определяется, превышает или нет температура газа, содержащегося в катализаторе, измеренная с помощью первого датчика 14 температуры, порог Ta. Этот порог Ta устанавливается с точки зрения того, может достичь или нет добавленное топливо состояния, обеспечивающее горение. Процесс обработки переходит на этап S3, когда на этапе S2 определение дает результат "Да". Когда на этапе S2 определение дает результат "Нет", процесс обработки, выполняемый на этапе S2, повторяется до тех пор, пока на этапе S2 не определится "Да".

[0027] На этапе S3 получается значение концентрации S в топливе. Значение концентрации S в топливе получается на основании значений, измеренных с помощью датчика 12 SOx и A/F-датчика 17, как описано выше. Значение концентрации S в топливе можно получить из значения, которое измеряет датчик свойств топлива, который устанавливается вместо датчика 12 SOx.

[0028] На этапе S4, который следует за этапом S3, считывают целевое значение A/F trg для подавления белого дыма и период τtrg реализации регулирования снижения концентрации кислорода. Далее будет подробно описана зависимость между количеством осаждаемой S в DOC 10 и DPF 11 и значением концентрации S в топливе. Фиг. 5 иллюстрирует зависимость между расстоянием, проходящим транспортным средством, и количеством осаждаемой S по отношению к трем типам топлива, которые имеют различные значения концентрации S в топливе. Значения концентрации S в топливе представляют собой три типа 2000 мг/м³, 500 мг/м³ и 50 мг/м³. На фиг. 5 показано, что количество осаждаемой S увеличивается при увеличении значения концентрации S в топливе. Когда количество осаждаемой S является большим, в ответ на это увеличивается количество выброса S во время регенерации PM. Соответственно по всей вероятности будет вырабатываться SO₃, и по всей вероятности будет вырабатываться белый при увеличении значения концентрации S в топливе. Когда значение концентрации S в топливе является высоким, как описано выше, SO₃ и, в конечном счете, белый дым могут вырабатываться в большом количестве. Другими словами, регулирование в направлении чрезмерного обогащения является необязательным тогда, когда значение концентрации S в топливе не является столь высоким. В данном случае целевое значение A/F trg для подавления белого дыма в соответствии со значением концентрации S в топливе устанавливается так, как показано на фиг. 6. В частности, управление целевым значением A/F trg для подавления белого дыма осуществляется в направлении обогащенной стороны при увеличении значения концентрации S в топливе. Это является составной частью контрмер для белого дыма в соответствии со значением концентрации S в топливе. Как показано на фиг.6, установлен верхний порог ограничения целевого значения A/F trg для подавления белого дыма. В частности, диапазон ±α относительно контрольного значения A/F в ответ на значение концентрации S в топливе создает диапазон допуска для целевого значения A/F trg для подавления белого дыма. Хотя белый дым можно подавить на стороне, более обогащенной, чем при целевом значении A/F trg для подавления белого дыма, выработку белого дыма можно подавить при подаче кислорода в DPF 11 в обедненном состоянии или в состоянии, близком к обедненному состоянию, когда обеспечено значение верхнего предела концентрации кислорода в соответствии со значением концентрации S в топливе. В этом случае можно подавить ухудшение экономии топлива. Диапазон ±α учитывает трудности при управлении A/F до точно целевого значения.

[0029] Ниже, со ссылкой на фиг. 7, будут описаны различия между ситуациями, связанными с выработкой белого дыма, в зависимости от разности значений концентрации S в топливе. Известно, что SO₃, который вызывает белый дым, вырабатывается в результате повышения температуры слоя катализатора. Белый дым обнаруживается в случае, когда концентрация SO₃ превышает заданное пороговое значение (пороговое значение для выработки белого дыма). На фиг. 7 показано, что период выработки белого дыма в том случае, когда SO₃ превышает пороговое значение для выработки белого дыма, продолжается при увеличении значения концентрации S в топливе. Соответственно, для того чтобы эффективно подавить белый дым, период τtrg реализации регулирование снижения концентрации кислорода необходимо установить так, чтобы он был больше при увеличении значения концентрации S в топливе, как иллюстрировано на фиг. 8, с учетом периода выработки белого дыма, когда SO₃ превышает пороговое значение для выработки белого дыма.

[0030] На этапе S5, который следует за этапом S4, определяется, меньше или равно ли значение A/Fm, измеренное A/F-датчиком 17, целевому значению A/F trg+α для подавления белого дыма, иллюстрированному на фиг. 6. Процесс обработки переходит на этап S6, когда на этапе S5 определение дает результат "Нет". На этапе S6 определяется, превышает ли EGRm, которое представляет собой значение, которое вычисляется как количество EGR в этот момент времени, EGRmax как допустимое количество EGR. Процесс обработки переходит на этап S7, когда на этапе S6 определение дает результат "Да". На этапе S7 выполняется дополнительное увеличение количества EGR на ΔEGR. Увеличение количества EGR представляет собой часть меры для снижения концентрации кислорода. Процесс обработки переходит на этап S8, когда на этапе S6 определение дает результат "Нет". На этапе S8 выполняется увеличение количества топлива для добавления в выхлопные газы на ΔQad. Увеличение количества топлива для добавления в выхлопные газы представляет собой часть меры для снижения концентрации кислорода. В случае, когда увеличение количества топлива для добавления в выхлопные газы выполняется на этапе S8, устанавливается новое количество топлива для добавления в выхлопные газы, которое в данный момент времени увеличивается на ΔQad относительно количества топлива для добавления в выхлопные газы. Меры, предпринимаемые на этапе S6 - этапе S8, имеют своей целью сокращение концентрации кислорода при превышении диапазона допустимых значений для целевого значения A/F trg для подавления белого дыма, то есть значение верхнего предела концентрации кислорода, когда на этапе S5 определение дает результат "Нет". В качестве средства для достижения этой цели на этапе S7 выполняется увеличение количества EGR и уменьшения количества воздуха. На этапе S8 управление, основанное на количестве EGR, нельзя выполнить и, таким образом, A/F уменьшается в зависимости от добавления топлива. Соответственно момент времени, когда инициируется дополнительное увеличение количества EGR на этапе S7, или момент времени, когда инициируется увеличение количества топлива для добавления в выхлопные газы на этапе S8, представляет собой момент времени, когда инициируется регулирование снижения концентрации кислорода и инициируется измерение по истечении времени τm с момента времени инициирования. Процесс обработки на этапе S5 повторяется после завершения процесса на этапе S7 и этапе S8.

[0031] Процесс обработки переходит на этап S9, когда на этапе S5 определение дает результат "Да". На этапе S9 определяется, меньше или равно ли значение A/Fm, измеренное датчиком 17 A/F, целевому значению A/F trg-α для подавления белого дыма. Процесс обработки переходит на этап S10, когда на этапе S9 определение дает результат "Нет". На этапе S11 определяется, превышает или нет ΔQad нулевое значение, то есть выполнено или нет увеличение количества топлива для добавления в выхлопные газы. Процесс обработки переходит на этап S11, когда на этапе S10 определение дает результат "Да". На этапе S11 выполняется уменьшение количества топлива для добавления в выхлопные газы за счет увеличенного ΔQad. Другими словами, устанавливается новое количество топлива для добавления в выхлопные газы, которое уменьшено на ΔQad относительно количества топлива для добавления в выхлопные газы в этот момент времени. Процесс обработки переходит на этап S12, когда на этапе S10 определение дает результат "Нет". На этапе S12 выполняется уменьшение количества EGR на ΔEGR. Меры, предпринимаемые на этапе S10 - этапе S12, имеют своей целью поддержание надлежащей концентрации воздуха при превышении диапазона допустимых значений целевого значения A/F trg для подавления белого дыма, когда на этапе S9 определение дает результат "Нет". В качестве средства для достижения этой цели на этапе S11 выполняется уменьшение количества топлива для добавления в выхлопные газы. На этапе S12 управление, основанное на топливе для добавления в выхлопные газы, нельзя выполнить, и, таким образом, количество EGR уменьшается и поддерживается A/F. Процесс обработки с этапа S5 повторяется после завершения процесса обработки на этапе S11 и этапе S12.

[0032] Установка значения нижнего предела концентрации кислорода не является важной ввиду подавления выработки белого дыма. Однако чрезвычайно низкая концентрация кислорода может привести к увеличению CO, HC, H₂S и PM. Соответственно желательно поддержать A/F в пределах соответствующего диапазона.

[0033] Управление целевым значением A/F trg для подавления белого дыма осуществляется в пределах диапазона допустимых значений при выполнении процесса обработки на этапе S5 - этапе S12. Когда управление целевым значением A/F trg для подавления белого дыма осуществляется так, как описано выше, температура катализатора устанавливается таким образом, чтобы по существу соответствовать температуре десорбции осажденной S.

[0034] Процесс обработки переходит на этап S13, когда на этапе S9 определение дает результат "Да". На этапе S13 определяется, является или нет время TM, прошедшее с момента времени, когда инициировалось осуществление регулирования снижения концентрации кислорода, то есть с момента времени, когда на этапе S7 инициировалось дополнительное увеличение количества EGR, или с момента времени, когда на этапе S8 инициировалось увеличение количества топлива для добавления в выхлопные газы, равным или большим, чем период τtrg реализации регулирования снижения концентрации кислорода, считанный на этапе S4. Процесс обработки этапа S5 повторяется тогда, когда на этапе S13 определение дает результат "Нет". Процесс обработки переходит на этап S14, когда на этапе S13 определение дает результат "Да".

[0035] На этапе S14 определяется, является или нет измеренная температура Tm слоя катализатора равной или выше, чем температура Tmax. Температура Tmax представляет собой температуру, которая равна максимальной температуре во время перехода регенерации PM и соответствует T1 на фиг. 3. Процесс обработки переходит на этап S15, когда на этапе S14 определение дает результат "Нет". На этапе S15 уменьшается количество топлива для добавления в выхлопные газы. A/F подвергается переходу на обедненную сторону. A/F подвергается переходу на обедненную сторону с количеством, уменьшенным на ΔQad относительно количества топлива для добавления в выхлопные газы в данный момент времени, установленного в качестве нового количества топлива для добавления в выхлопные газы. Процесс обработки на этап S16 выполняется, когда на этапе S14 определение дает результат "Да". Другими словами, выполняется переход к нормальному регулированию регенерации PM, иллюстрированному на фиг. 2. Другими словами, температура слоя катализатора повышается на стадиях от температуры T1 до целевой температуры Ttrg регенерации PM, через температуру T2 и температуру T3. Таким образом, завершается регенерация PM. Хотя этап S16 является подпрограммой, процесс обработки завершается (заканчивается) тогда, когда завершается эта подпрограмма.

[0036] Выше был описан пример управления, которое выполняется с помощью устройства 3 управления. Ниже, со ссылкой на фиг. 9, будет описан эффект, который оказывает A/F на белый дым во время регенерации PM. На фиг. 9 показан график, иллюстрирующий эффект, который оказывает A/F при регенерации PM на белый дым. На фиг. 9 показано, что концентрация SO₃ уменьшается до значения, которое должно быть меньше пороговой выработки белого дыма в качестве, так как A/F при регенерации PM приближается к обогащению, и что концентрация белого дыма также уменьшается в результате уменьшения концентрации SO₃. Известно, что выработка белого дыма подавляется тогда, когда выполняется регулирование снижения концентрации кислорода, примеры которого включают в себя увеличение количества EGR, и A/F для регенерации PM подвергается переходу из точки а в точку b. Таким образом, A/F управляется в пределах диапазона допустимых значений целевого значения A/F trg для подавления белого дыма, как и в управлении, описанном выше со ссылкой на фиг. 4А и 4B, и регенерацию PM можно реализовать при подавлении белого дыма.

[0037] (Пример модификации) В случае, когда уже известно значение концентрации S в топливе, используемом в двигателе внутреннего сгорания, или в случае, когда задано значение концентрации S в топливе, используемом в двигателе внутреннего сгорания, концентрация кислорода и период реализации регулирования снижения концентрации кислорода, связанные со значением концентрации S перед адаптацией, являются доступными. В этом случае пропускается меры, предпринимаемые на этапе S3 и этапе S4. Во многих случаях значение концентрации S в топливе, используемом в двигателе внутреннего сгорания, является приблизительным и зависит от мест назначения. В данном случае можно выполнить адаптацию в соответствии с местом назначения с учетом значения концентрации S, заданного заранее, и можно обеспечить, чтобы концентрация кислорода в выхлопных газах, то есть целевое значение A/F trg для подавления белого дыма, имела фиксированное значение. Это фиксированное значение может представлять собой значение, которое устанавливается в соответствии со значением концентрации S в топливе, сгораемом в двигателе 1 внутреннего сгорания. Аналогичным образом, период реализации регулирования снижения концентрации кислорода можно установить на период, который устанавливается в соответствии со значением концентрации S топлива, сгораемого в двигателе 1 внутреннего сгорания. Когда концентрация кислорода устанавливается путем адаптации, как описано выше, концентрация кислорода устанавливается с возможностью уменьшения при увеличении предполагаемого значения концентрации S. Когда период реализации регулирования снижения концентрации кислорода устанавливается путем адаптации, кроме этого, период устанавливается с возможностью продления при увеличении предполагаемого значения концентрации S. Этот период реализации может представлять собой период, который устанавливается в соответствии со значением концентрации S в топливе, сгораемом в двигателе 1 внутреннего сгорания.

[0038] Как показано на фиг. 10A, ECU 18 хранит концентрацию кислорода в соответствии с местом назначения, более конкретно целевого значения A/F trg-n для подавления белого дыма. Период τtrg-n реализации регулирования снижения концентрации кислорода также сохраняется в нем. Другими словами, ECU 18 подготавливается в состоянии, где задана универсальность, и выбирает целевое значение A/F trg-n для подавления белого дыма и период реализации τtrg-n в соответствии с местом назначения, когда определено место назначение. Таким образом, состояние достигается в случае, когда регулирование снижения концентрации кислорода выполняется на основании фиксированного значения, соответствующего назначению. В дополнение к этому, согласно способу установки фиксированного значения, для начального целевого значения A/F trg-n для подавления белого дыма и периода τtrg-n реализации в ECU устанавливается свободное место, как иллюстрировано на фиг. 10B. После того, как определено место назначения, производится запись целевого значения A/F trg-n для подавления белого дыма и периода τtrg-n реализации в ECU в соответствии с местом назначения. Таким образом, достигается состояние, когда регулирование снижения концентрации кислорода выполняется на основании фиксированного значения, соответствующего месту назначения.

[0039] Вариант осуществления, описанный выше, является только примером для реализации изобретения, и изобретение не ограничивается им. Различные модификации варианта осуществления также включены в объем изобретения, и из приведенного выше описания очевидно, что в пределах объема изобретения возможны также различные другие варианты осуществления.

Перечень ссылочных позиций

[0040] 1 - двигатель внутреннего сгорания, 2 - основной корпус двигателя, 3 - устройства управления, 4 - впускной канал, 5 - выпускной канал, 10 - DOC, 11 - DPF, 12 - датчик SOx, 13 - дополнительный клапан для добавления топлива в выхлопные газы, 17 - датчик A/F, 18 – ECU.

Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного фильтром по ходу после катализатора, имеющего функцию окисления. Техническим результатом является подавление белого дыма, возникающего в результате химической реакции между SO₃ и H₂O при выполнении регенерации фильтра. Результат достигается тем, что устройство включает в себя: блок управления, выполняющий регулирование снижения концентрации кислорода для снижения концентрации кислорода в выхлопных газах, поступающих в катализатор, на основании запроса на повышение температуры выхлопных газов по ходу после катализатора, которое производится тогда, когда выполняется регенерация фильтра, причем блок управления выполнен со средством для получения значения концентрации S в топливе, сгораемом в двигателе внутреннего сгорания, и концентрация кислорода устанавливается на основании значения концентрации S. Соответственно белый дым, возникающий в результате химической реакции между SO₃ и H₂O, можно подавить при выполнении регенерации фильтра. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, содержащего:

катализатор, имеющий функцию окисления, и

фильтр, расположенный по ходу после катализатора;

устройство управления содержит:

электронный блок управления, выполненный с возможностью:

i) регулирования снижения концентрации кислорода для снижения концентрации кислорода в выхлопных газах, поступающих в катализатор, на основании запроса о повышении температуры выхлопных газов по ходу после катализатора, направленного при регенерации фильтра,

ii) получения значения концентрации серы в топливе, сжигаемом в двигателе внутреннего сгорания, и

iii) установки концентрации кислорода на основании значения концентрации серы.

2. Устройство по п. 1, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью установки верхнего порога ограничения концентрации кислорода в соответствии со значением концентрации серы.

3. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью установки периода реализации для регулирования снижения концентрации кислорода с увеличением продолжительности периода реализации при увеличении значения концентрации серы.

4. Устройство по п. 1, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью регулирования концентрации кислорода в выхлопных газах до фиксированного значения, установленного заранее во время регулирования снижения концентрации кислорода.

5. Устройство по любому из пп. 1, 4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью регулирования периода реализации для регулирования снижения концентрации кислорода до фиксированного периода, установленного заранее.

6. Устройство по любому из пп. 1, 4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью регулирования концентрации кислорода в выхлопных газах до значения, установленного в соответствии со значением концентрации серы в топливе, сжигаемом в двигателе внутреннего сгорания во время регулирования снижения концентрации кислорода.

7. Устройство по любому из пп. 1, 4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью регулирования периода реализации для регулирования снижения концентрации кислорода до периода, установленного в соответствии со значением концентрации серы в топливе, сжигаемом в двигателе внутреннего сгорания.