УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F01N3/08 F02D21/08 F02D41/04 F02M26/05 F02M26/06 

Область техники, к которой относится изобретение

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

Уровень техники

[0002] Известно устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания (см. PTL 1), в котором впускной канал двигателя и выпускной канал двигателя соединяются между собой посредством канала для рециркуляции выхлопных газов, регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов, управляющий долей рециркуляции выхлопных газов, располагается в канале для рециркуляции выхлопных газов, управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из камеры сгорания двигателя, выполняется в состоянии, в котором степень открытия дросселя снижается, и доля рециркуляции выхлопных газов уменьшается, и степень открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов снижается вместе с уменьшением степени открытия дросселя, так что доля рециркуляции выхлопных газов уменьшается, когда инициируется управление обогащением смеси.

Помимо этого также известно другое устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, в котором состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из камеры сгорания двигателя, временно уменьшается посредством впрыска дополнительного топлива в цилиндр в ходе расширения или ходе выпуска в состоянии, в котором степень открытия дросселя снижается, и доля рециркуляции выхлопных газов уменьшается во время управления обогащением смеси. В этом устройстве управления выхлопными газами управление обогащением смеси выполняется в состоянии, в котором степень открытия дросселя снижается и доля рециркуляции выхлопных газов уменьшается и в силу этого может уменьшаться объем дополнительного топлива, который требуется для обогащения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа.

Кроме того, также известен двигатель внутреннего сгорания, который содержит турбонагнетатель с приводом от выхлопной системы, который приводит в действие компрессор, расположенный во впускном канале двигателя на стороне выше по потоку от дроссельного клапана с турбиной с приводом от выхлопной системы, расположенной в выпускном канале двигателя, канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, который соединяет выпускной канал двигателя на стороне выше по потоку от турбины с приводом от выхлопной системы и впускной канал двигателя на стороне ниже по потоку от дроссельного клапана между собой, канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, который соединяет выпускной канал двигателя на стороне ниже по потоку от турбины с приводом от выхлопной системы и впускной канал двигателя на стороне выше по потоку от компрессора между собой, регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, который располагается в канале для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления таким образом, чтобы управлять долей рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, и регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, который располагается в канале для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления таким образом, чтобы управлять долей рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления.

Список библиографических ссылок

Патентные документы

[0003] PTL 1. Публикация заявки на патент (Япония) номер 2005-048724

Сущность изобретения

[0004] В двигателе внутреннего сгорания, который содержит канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления и канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, одновременное уменьшение степени открытия дросселя, степени открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления и степени открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления во время инициирования управления обогащением смеси, приводит к значительному уменьшению количества газа в цилиндрах и значительному сокращению температуры в конце сжатия. Как результат, возрастает риск возникновения пропуска зажигания.

[0005] Цель изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, которое допускает подавление риска возникновения пропуска зажигания, когда инициируется управление обогащением смеси.

[0006] Согласно изобретению предусмотрено устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, имеющего турбонагнетатель с приводом от выхлопной системы, приводящий в действие компрессор, расположенный во впускном канале двигателя на стороне выше по потоку от дроссельного клапана с турбиной с приводом от выхлопной системы, расположенной в выпускном канале двигателя, канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, соединяющий выпускной канал двигателя на стороне выше по потоку от турбины с приводом от выхлопной системы и впускной канал двигателя на стороне ниже по потоку от дроссельного клапана между собой, канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, соединяющий выпускной канал двигателя на стороне ниже по потоку от турбины с приводом от выхлопной системы и впускной канал двигателя на стороне выше по потоку от компрессора между собой, регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, расположенный в канале для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления таким образом, чтобы управлять долей рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, и регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, расположенный в канале для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления таким образом, чтобы управлять долей рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, при этом управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из камеры сгорания двигателя, выполняется посредством впрыска дополнительного топлива в цилиндр в ходе расширения или ходе выпуска в состоянии, в котором степень открытия дросселя, которая является степенью открытия дроссельного клапана, расположенного во впускном канале и управляющего объемом всасываемого воздуха, переключается с базовой степени открытия дросселя на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси, ниже базовой степени открытия дросселя, доля рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления переключается с базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, отличающуюся от базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, и доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается с базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, отличающуюся от базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, причем степень открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления управляется сначала таким образом, что доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, и затем степень открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления управляется таким образом, что доля рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления переключается на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, и после этого степень открытия дросселя переключается на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси, и затем впрыск дополнительного топлива инициируется, когда инициируется управление обогащением смеси.

[0007] Риск возникновения пропуска зажигания может подавляться, когда инициируется управление обогащением смеси.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг.1 является общим видом двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

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

Фиг.3 является чертежом для показа окислительной реакции в катализаторе для управления выхлопными газами.

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

Фиг.5 является чертежом, иллюстрирующим степень удаления NOx.

Фиг.6A и 6B являются чертежами для показа окислительно-восстановительной реакции в катализаторе для управления выхлопными газами.

Фиг.7A и 7B являются чертежами для показа окислительно-восстановительной реакции в катализаторе для управления выхлопными газами.

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

Фиг.9 является чертежом, иллюстрирующим степень удаления NOx.

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

Фиг.11 является картой, иллюстрирующей объем впрыска углеводородов.

Фиг.12 является чертежом, иллюстрирующим управление высвобождением NOx.

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

Фиг.14 является чертежом, иллюстрирующим тайминг впрыска топлива.

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

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

Фиг.17 является чертежом, иллюстрирующим карту базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления.

Фиг.18 является чертежом, иллюстрирующим карту базовой EGR-доли REGRHB на стороне высокого давления.

Фиг.19 является чертежом, иллюстрирующим карту базовой степени VTHB открытия дросселя.

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

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

Фиг.22 является чертежом, иллюстрирующим карту EGR-доли REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси.

Фиг.23 является чертежом, иллюстрирующим карту EGR-доли REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси.

Фиг.24 является чертежом, иллюстрирующим карту степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси.

Фиг.25 является чертежом, иллюстрирующим карту объема QmR основного топлива для управления обогащением смеси.

Фиг.26 является чертежом, иллюстрирующим карту тайминга θmR впрыска основного топлива для управления обогащением смеси.

Фиг.27 является чертежом, иллюстрирующим карту приращения dQm основного топлива.

Фиг.28 является временной диаграммой, показывающей время, когда завершается управление обогащением смеси.

Фиг.29 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления удалением NOx.

Фиг.30 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения операции удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx.

Фиг.31 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси.

Фиг.32 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси.

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

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

Фиг.35 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси согласно другому примеру изобретения.

Фиг.36 является блок-схемой последовательности операций способа для выполнения управления обогащением смеси согласно другому примеру изобретения.

Варианты осуществления изобретения

[0009] Общий вид двигателя внутреннего сгорания с зажиганием от сжатия проиллюстрирован на фиг.1.

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

[0010] Выпускной коллектор 5 соединяется со впускным отверстием турбины 7b с приводом от выхлопной системы турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы, и выпускное отверстие турбины 7b с приводом от выхлопной системы соединяется со впускным отверстием катализатора 13 для управления выхлопными газами через выхлопную трубу 12a. В примере согласно изобретению катализатор 13 для управления выхлопными газами представляет собой катализатор накопления NOx. Выпускное отверстие катализатора 13 для управления выхлопными газами соединяется с сажевым фильтром 14 через выхлопную трубу 12b. В выхлопной трубе 12a клапан 15 подачи углеводородов для подачи углеводородов, состоящих из газового масла и других видов топлива, используемых в качестве топлива двигателя внутреннего сгорания с зажиганием от сжатия, располагается на стороне выше по потоку от катализатора 13 для управления выхлопными газами. В примере, который проиллюстрирован на фиг.1, газовое масло используется в качестве углеводорода, который подается из клапана 15 подачи углеводородов. Выхлопная труба 12c соединяется с сажевым фильтром 14. Изобретение также может применяться к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием, в котором сгорание выполняется при бедном составе смеси "воздух-топливо". В этом случае клапан 15 подачи углеводородов подает углеводороды, состоящие из бензина и других видов топлива, используемых в качестве топлива двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

[0011] Выпускной коллектор 5 на стороне выше по потоку от турбины 7b с приводом от выхлопной системы и впускной коллектор 4 на стороне ниже по потоку от дроссельного клапана 10 соединяются между собой через канал 16H для рециркуляции выхлопных газов (в дальнейшем в этом документе называемый EGR) на стороне высокого давления, и регулирующий EGR-клапан 17H на стороне высокого давления с электрическим управлением располагается в EGR-канале 16H на стороне высокого давления. Помимо этого охлаждающее устройство 18H для охлаждения EGR-газа, протекающего через EGR-канал 16H на стороне высокого давления, располагается вокруг EGR-канала 16H на стороне высокого давления. Помимо этого выхлопной дроссельный клапан 19 располагается в выхлопной трубе 12c. Выхлопная труба 12c на стороне выше по потоку от выхлопного дроссельного клапана 19 и труба 8a для введения всасываемого воздуха на стороне ниже по потоку от детектора 8 объема всасываемого воздуха соединяются между собой через EGR-канал 16L на стороне низкого давления, и регулирующий EGR-клапан 17L на стороне низкого давления с электрическим управлением располагается в EGR-канале 16L на стороне низкого давления. Помимо этого охлаждающее устройство 18L для охлаждения EGR-газа, протекающего через EGR-канал 16L на стороне низкого давления, располагается вокруг EGR-канала 16L на стороне низкого давления. В другом примере выхлопной дроссельный клапан опускается. Датчик 8p давления для определения давления в трубе 8a для введения всасываемого воздуха присоединяется к трубе 8a для введения всасываемого воздуха на стороне ниже по потоку от детектора 8 объема всасываемого воздуха, и датчик 12p давления для определения давления в выхлопной трубе 12c присоединяется к выхлопной трубе 12c на стороне выше по потоку от выхлопного дроссельного клапана 19.

[0012] Каждый из клапанов 3 впрыска топлива соединяется с общей топливной магистралью 20 через трубку 19 подачи топлива, и эта общая топливная магистраль 20 соединяется с топливным баком 22 через топливный насос 21, который подвергается электронному управлению и имеет переменный объем выпуска. Топливо, которое накапливается в топливном баке 22, подается в общую топливную магистраль 20 посредством топливного насоса 21, и топливо, подаваемое в общую топливную магистраль 20, подается в клапаны 3 впрыска топлива через соответствующие трубки 19 подачи топлива.

[0013] Электронный блок 30 управления состоит из цифрового компьютера и содержит постоянное запоминающее устройство 32 (ROM), оперативное запоминающее устройство 33 (RAM), CPU 34 (микропроцессор), порт 35 ввода и порт 36 вывода, которые соединяются между собой посредством двунаправленной шины 31. Температурный датчик 24 для определения температуры выхлопного газа, вытекающего из катализатора 13 для управления выхлопными газами, присоединяется к выхлопной трубе 12b на стороне ниже по потоку от катализатора 13 для управления выхлопными газами. Температура выхлопного газа, вытекающего из катализатора 13 для управления выхлопными газами, представляет температуру катализатора 13 для управления выхлопными газами. Помимо этого датчик 26 дифференциального давления для определения дифференциального давления через сажевый фильтр 14 присоединяется к сажевому фильтру 14. Выходные сигналы температурного датчика 24, датчика 26 дифференциального давления, датчиков 4p, 5p, 8p, 12p давления, температурного датчика 5t и детектора 8 объема всасываемого воздуха вводятся в порт 35 ввода надлежащим образом через соответствующие аналого-цифровые преобразователи 37. Помимо этого датчик 41 нагрузки, который формирует выходное напряжение, которое является пропорциональным величине L нажатия педали 40 акселератора, соединяется с педалью 40 акселератора и выходное напряжение датчика 41 нагрузки вводится в порт 35 ввода через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 37. Кроме того, датчик 42 угла поворота коленчатого вала соединяется с портом 35 ввода, и датчик 42 угла поворота коленчатого вала формирует выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал вращается, например, на 15°. Порт 36 вывода соединяется с клапанами 3 впрыска топлива, исполнительным механизмом, который приводит в действие дроссельный клапан 10, клапаном 15 подачи углеводородов, регулирующим EGR-клапаном 17H на стороне высокого давления, регулирующим EGR-клапаном 17L на стороне низкого давления, выхлопным дроссельным клапаном 29 и топливным насосом 21 через соответствующие схемы 38 приведения в действие.

[0014] Фиг.2 схематично показывает поверхностную часть носителя катализатора, который наносится на подложку катализатора 13 для управления выхлопными газами, который проиллюстрирован на фиг.1. В этом катализаторе 13 для управления выхлопными газами катализаторы 51 на основе благородных металлов, состоящие из платины Pt, наносятся на носитель 50 катализатора, состоящий, например, из оксида алюминия, и базовый слой 53 формируется на носителе 50 катализатора, как проиллюстрировано на фиг.2. Базовый слой 53 содержит, по меньшей мере, слой, выбранный из щелочного металла, такого как калий K, натрий Na и цезий Cs, щелочноземельного металла, такого как барий Ba и кальций Ca, редкоземельного элемента, такого как лантаноид, и металла, допускающего донорскую передачу электрона в NOx, такого как серебро Ag, медь Cu, железо Fe и иридий Ir. Диоксид CeO₂ церия содержится в этом базовом слое 53, и в силу этого катализатор 13 для управления выхлопными газами имеет способность к накоплению кислорода. Помимо этого родий Rh или палладий Pd могут наноситься в дополнение к платине Pt на носитель 50 катализатора для катализатора 13 для управления выхлопными газами. Поскольку выхлопной газ протекает по верху носителя 50 катализатора, можно сказать, что катализаторы 51 на основе благородных металлов наносятся на поверхность протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выхлопными газами. Поверхность базового слоя 53 демонстрирует основность, и в силу этого поверхность базового слоя 53 упоминается в качестве базовой части 54 поверхности протекания выхлопных газов.

[0015] Когда углеводород впрыскивается в выхлопной газ из клапана 15 подачи углеводородов, углеводород подвергается риформингу в катализаторе 13 для управления выхлопными газами. В изобретении NOx удаляется в катализаторе 13 для управления выхлопными газами посредством использования углеводорода, подвергнутого риформингу в это время. Фиг.3 схематично показывает операцию риформинга, которая выполняется в катализаторе 13 для управления выхлопными газами в это время. Как проиллюстрировано на фиг.3, углеводород HC, впрыскиваемый из клапана 15 подачи углеводородов, превращается в углеводороды HC радикалов с небольшим углеродным числом посредством катализаторов 51 на основе благородных металлов.

[0016] Фиг.4 показывает время подачи углеводородов из клапана 15 подачи углеводородов и изменение состава (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами. Изменение этого состава (A/F)in смеси "воздух-топливо" зависит от изменения концентрации углеводорода в выхлопном газе, протекающем в катализатор 13 для управления выхлопными газами, и в силу этого можно сказать, что изменение состава (A/F)in смеси "воздух-топливо", которое проиллюстрировано на фиг.4, представляет изменение концентрации углеводорода. Тем не менее, поскольку состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" уменьшается по мере того, как увеличивается концентрация углеводородов, концентрация углеводородов является более высокой, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" находится на богатой стороне на фиг.4.

[0017] Фиг.5 показывает, относительно соответствующих температур TC катализатора для катализатора 13 для управления выхлопными газами, степень удаления NOx в катализаторе 13 для управления выхлопными газами в то время, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, периодически обогащается, как проиллюстрировано на фиг.4, за счет периодического изменения концентрации углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами. В результате долгосрочных исследований касательно удаления NOx обнаружено, что чрезвычайно высокая степень удаления NOx может получаться даже в области высоких температур, по меньшей мере, в 400°C, как проиллюстрировано на фиг.5, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, колеблется с амплитудой в диапазоне, определенном заранее, и с циклом в диапазоне, определенном заранее.

[0018] Также обнаружено, что большое количество восстанавливающих промежуточных соединений, содержащих азот и углеводороды, продолжает удерживаться или адсорбироваться на поверхности базового слоя 53, т.е. на базовой части 54 поверхности протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выхлопными газами в это время, и восстанавливающее промежуточное соединение играет центральную роль для достижения высокой степени удаления NOx. В дальнейшем в этом документе это описывается со ссылкой на фиг.6A и 6B. Фиг.6A и 6B схематично показывают поверхностную часть носителя 50 катализатора для катализатора 13 для управления выхлопными газами, и реакция, которая оценочно возникает, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, колеблется с амплитудой в диапазоне, определенном заранее, и с циклом в диапазоне, определенном заранее, проиллюстрирована на фиг.6A и 6B.

[0019] Фиг.6A показывает время, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, является низкой, и фиг.6B показывает время, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, становится богатым за счет углеводородов, подаваемых из клапана 15 подачи углеводородов, т.е. время, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, является высокой.

[0020] Как очевидно из фиг.4, состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, который протекает в катализатор 13 для управления выхлопными газами, поддерживается бедным за исключением одного момента, и в силу этого выхлопной газ, который протекает в катализатор 13 для управления выхлопными газами, обычно находится в гипероксическом состоянии. В это время часть NO, которая содержится в выхлопном газе, прилипает к катализатору 13 для управления выхлопными газами, и часть NO, которая содержится в выхлопном газе, становится NO₂ после окисления на платине 51, как проиллюстрировано на фиг.6A. Затем этот NO₂ дополнительно окисляется и становится NO₃. Помимо этого часть из NO₂ становится NO₂-. Соответственно, NO₂- и NO₃ формируются на платине Pt 51. NO, прилипающий к катализатору 13 для управления выхлопными газами, и NO₂- и NO₃, сформированные на платине Pt 51, имеют высокие уровни активности, и в силу этого эти NO, NO₂- и NO₃ ниже упоминаются в качестве активного NOx*.

[0021] Когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, обогащается углеводородом, подаваемым из клапана 15 подачи углеводородов, этот углеводород прилипает ко всему катализатору 13 для управления выхлопными газами по порядку. Большинство этих углеводородов прилипания реагирует с кислородом и сжигается по порядку, и некоторые прилипающие углеводороды подвергаются риформингу в катализаторе 13 для управления выхлопными газами и становятся радикалами по порядку, как проиллюстрировано на фиг.3. Соответственно, концентрация углеводородов вокруг активного NOx* увеличивается, как проиллюстрировано на фиг.6B. Когда состояние, в котором концентрация кислорода вокруг активного NOx* является высокой, продолжается в течение определенного периода времени или более после формирования активного NOx*, активный NOx* окисляется и абсорбируется в базовом слое 53 в форме иона нитрата NO₃-. Тем не менее, когда концентрация углеводородов вокруг активного NOx* увеличивается до истечения определенного периода времени, активный NOx* реагирует с углеводородом HC радикалов на платине 51, и затем формируется восстанавливающее промежуточное соединение, как проиллюстрировано на фиг.6B. Это понижающее промежуточное соединение прилипает или адсорбируется на поверхности базового слоя 53.

[0022] Следует понимать, что восстанавливающее промежуточное соединение, которое сначала формируется в это время, представляет собой нитросоединение R-NO₂. После формирования это нитросоединение R-NO₂ становится нитриловым соединением R-CN. Тем не менее, это нитриловое соединение R-CN может выживать только в течение мгновения в этом состоянии и сразу становится изоцианатным соединением R-NCO. При гидролизации это изоцианатное соединение R-NCO становится аминосоединением R-NH₂. Тем не менее, в этом случае следует понимать, что оно является частью изоцианатного соединения R-NCO, которое гидролизируется. Соответственно, следует понимать, что большинство восстанавливающих промежуточных соединений, удерживаемых или адсорбированных на поверхности базового слоя 53, представляют собой изоцианатное соединение R-NCO и аминосоединение R-NH₂, как проиллюстрировано на фиг.6B.

[0023] Когда углеводороды HC прилипают вокруг сформированных восстанавливающих промежуточных соединений, как проиллюстрировано на фиг.6B, перемещение восстанавливающих промежуточных соединений затрудняется посредством углеводородов HC и дальнейшая реакция не продолжается. В этом случае концентрация углеводородов, протекающих в катализаторе 13 для управления выхлопными газами, уменьшается, и после этого углеводороды, прилипающие вокруг восстанавливающих промежуточных соединений, окисляются и исчезают. После того как концентрация кислорода вокруг восстанавливающих промежуточных соединений в результате увеличивается, восстанавливающие промежуточные соединения реагируют с NOx и активным NOx* в выхлопном газе реагируют с окружающим кислородом или аутолизируются. Затем восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂ преобразуются в N₂, CO₂ и H₂O, как проиллюстрировано на фиг.6A, что приводит к тому, что NOx удаляется.

[0024] Как описано выше, в катализаторе 13 для управления выхлопными газами восстанавливающие промежуточные соединения формируются посредством увеличения концентрации углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, восстанавливающие промежуточные соединения реагируют с NOx, активным NOx* и кислородом в выхлопном газе или аутолизируются, когда концентрация кислорода увеличивается после уменьшения концентрации углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, и затем NOx удаляется. Другими словами, когда NOx удаляется посредством катализатора 13 для управления выхлопными газами, концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, должна периодически изменяться.

[0025] Как и следовало ожидать, в этом случае концентрация углеводородов должна повышаться до концентрации, которая является достаточно высокой для формирования восстанавливающих промежуточных соединений, и концентрация углеводородов должна понижаться до концентрации, которая является достаточно низкой для реакции сформированных восстанавливающих промежуточных соединений с NOx, активным NOx* и кислородом в выхлопном газе или аутолизирования. Другими словами, концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, должна колебаться с амплитудой в диапазоне, определенном заранее. В этом случае эти восстанавливающие промежуточные соединения должны удерживаться на базовом слое 53, т.е. на базовой части 54 поверхности протекания выхлопных газов, до тех пор пока сформированные восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂ не прореагируют с NOx, активным NOx* и кислородом в выхлопном газе или не аутолизируются. Это является причиной, по которой предоставляется базовая часть 54 поверхности протекания выхлопных газов.

[0026] Когда цикл подачи углеводородов продлевается, период, в который концентрация кислорода увеличивается между подачей углеводородов и следующей подаче углеводородов, возрастает, и в силу этого активный NOx* абсорбируется в базовом слое 53 в форме нитрата без формирования восстанавливающего промежуточного соединения. Для недопущения этого концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, должна колебаться с циклом в диапазоне, определенном заранее.

[0027] В примере согласно изобретению катализаторы 51 на основе благородных металлов наносятся на поверхность протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выхлопными газами, так что восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂, содержащие азот и углеводороды, формируются посредством NOx, содержащегося в выхлопном газе, и подвергнутых риформингу углеводородов, реагирующих друг с другом, катализаторы 51 на основе благородных металлов включают в себя базовую часть 54 поверхности протекания выхлопных газов формируется вокруг, так что сформированные восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂ удерживаются в катализаторе 13 для управления выхлопными газами, восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂, удерживаемые на базовой части 54 поверхности протекания выхлопных газов, преобразуются в N₂, CO₂ и H₂O, и цикл колебания концентрации углеводородов представляет собой цикл колебания, который требуется для продолжения формирования восстанавливающих промежуточных соединений R-NCO и R-NH₂. В этом отношении пример, который проиллюстрирован на фиг.4, имеет интервал впрыска в три секунды.

[0028] Когда цикл колебания концентрации углеводородов, т.е. цикл впрыска углеводородов HC из клапана 15 подачи углеводородов, превышает цикл в диапазоне, определенном заранее, описанном выше, восстанавливающие промежуточные соединения R-NCO и R-NH₂ исчезают с верхней части поверхности базового слоя 53. В это время активный NOx*, сформированный на платине Pt 51, диффундирует в базовом слое 53 в форме иона нитрата NO₃-, как проиллюстрировано на фиг.7A, и становится нитратом. Другими словами, в это время NOx в выхлопном газе абсорбируется в базовом слое 53 в форме нитрата.

[0029] Фиг.7B показывает случай, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, становится стехиометрическим составом смеси "воздух-топливо" или обогащается, когда NOx абсорбируется в базовом слое 53 в форме нитрата, как описано выше. В этом случае концентрация кислорода в выхлопном газе уменьшается, и в силу этого реакция продолжается в обратном направлении (NO₃-→NO₂). Соответственно, нитраты, абсорбированные в базовом слое 53, становятся ионами нитрата NO₃- по порядку и высвобождаются из базового слоя 53 в форме NO₂, как проиллюстрировано на фиг.7B. После этого высвобождаемый NO₂ восстанавливается посредством углеводородов HC и CO, содержащихся в выхлопном газе.

[0030] Фиг.8 показывает случай, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, временно обогащается незадолго до насыщения емкости абсорбции NOx базового слоя 53. В примере, который проиллюстрирован на фиг.8, это управление обогащением смеси имеет временной интервал, по меньшей мере, в одну минуту. В этом случае NOx, абсорбированный в базовом слое 53, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа является бедным, полностью высвобождается из базового слоя 53, и восстанавливается, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа временно обогащается. Соответственно, в этом случае базовый слой 53 играет роль абсорбента для временной абсорбции NOx.

[0031] В это время базовый слой 53 временно адсорбирует NOx в некоторых случаях. Соответственно, при использовании термина "накопление" в качестве термина, включающего в себя как абсорбцию, так и адсорбцию, базовый слой 53 в это время играет роль агента накопления NOx для временного накопления NOx. Другими словами, обращаясь к составу воздуха и топлива (углеводорода), подаваемого во впускной канал двигателя, камеры 2 сгорания и выхлопной канал на стороне выше по потоку от катализатора 13 для управления выхлопными газами в качестве состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, катализатор 13 для управления выхлопными газами в этом случае выступает в качестве катализатора накопления NOx, который накапливает NOx, когда состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа является бедным, и высвобождает накопленный NOx, когда концентрация кислорода в выхлопном газе уменьшается.

[0032] Сплошная линия на фиг.9 представляет степень удаления NOx в то время, когда катализатору 13 для управления выхлопными газами разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, как описано выше. Горизонтальная ось на фиг.9 представляет температуру TC катализатора для катализатора 13 для управления выхлопными газами. В случае если катализатору 13 для управления выхлопными газами разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, как описано выше, чрезвычайно высокая степень удаления NOx может получаться, когда температура TC катализатора составляет 300-400°C, но степень удаления NOx уменьшается, когда температура TC катализатора достигает высокой температуры, по меньшей мере, в 400°C, как проиллюстрировано с помощью сплошной линии на фиг.9. На фиг.9 степень удаления NOx, которая проиллюстрирована на фиг.5, проиллюстрирована с помощью пунктирной линии.

[0033] Вышеописанное уменьшение степени удаления NOx при температуре TC катализатора в 400°C или выше обусловлено тем, что нитрат термически разлагается и высвобождается из катализатора 13 для управления выхлопными газами в форме NO₂, как только температура TC катализатора становится равной или превышающей 400°C. Другими словами, затруднительно получать высокую степень удаления NOx, когда температура TC катализатора является высокой, в той мере, в какой NOx накапливается в форме нитрата. Тем не менее, посредством нового управления удалением NOx, которое проиллюстрировано на фиг.4-6B, нитрат не формируется или формируется чрезвычайно небольшое количество нитрата, даже если нитрат формируется, как очевидно из фиг.6A и 6B, и в силу этого высокая степень удаления NOx может получаться, как проиллюстрировано на фиг.5, даже когда температура TC катализатора является высокой.

[0034] В примере согласно изобретению клапан 15 подачи углеводородов для подачи углеводородов располагается в выпускном канале двигателя, катализатор 13 для управления выхлопными газами располагается в выпускном канале двигателя на стороне ниже по потоку от клапана 15 подачи углеводородов, катализаторы 51 на основе благородных металлов наносятся на поверхность протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выхлопными газами и катализаторы 51 на основе благородных металлов включают в себя базовую часть 54 поверхности протекания выхлопных газов, так что NOx удаляется посредством использования этого нового управления удалением NOx. Катализатор 13 для управления выхлопными газами имеет свойство восстановления NOx, который содержится в выхлопном газе, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор 13 для управления выхлопными газами, колеблется с амплитудой в диапазоне, определенном заранее, и с циклом в диапазоне, определенном заранее, и свойство наличия увеличивающегося количества накопления NOx, содержащегося в выхлопном газе, когда цикл колебания концентрации углеводородов превышает этот диапазон, определенный заранее. В то время когда двигатель работает, углеводороды впрыскиваются из клапана 15 подачи углеводородов с циклом, определенным заранее, и затем NOx, содержащийся в выхлопном газе, восстанавливается в катализаторе 13 для управления выхлопными газами.

[0035] Другими словами, можно сказать, что управление удалением NOx, которое проиллюстрировано на фиг.4 в 6B, является новым управлением удалением NOx, посредством которого NOx удаляется с незначительным образованием нитрата в случае, если используется катализатор для управления выхлопными газами, в котором формируется базовый слой, чтобы допускать нанесение катализатора на основе благородных металлов и абсорбирование NOx. Фактически по сравнению со случаем, в котором катализатору 13 для управления выхлопными газами разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, нитрат, который обнаруживается из базового слоя 53, имеет чрезвычайно небольшое количество в случае, если используется это новое управление удалением NOx. В дальнейшем в этом документе это новое управление удалением NOx упоминается в качестве первого управления удалением NOx.

[0036] Как описано выше, когда цикл ΔT впрыска углеводородов из клапана 15 подачи углеводородов продлевается, период, в который концентрация кислорода вокруг активного NOx* увеличивается, возрастает между впрыском углеводородов и следующим впрыском углеводородов. В этом случае в примере, который проиллюстрирован на фиг.1, активный NOx* начинает абсорбироваться в базовом слое 53 в форме нитрата, как только цикл ΔT впрыска углеводородов превышает приблизительно пять секунд. Соответственно, как проиллюстрировано на фиг.10, степень удаления NOx уменьшается, как только цикл ΔT колебания концентрации углеводородов превышает приблизительно пять секунд. Следовательно, в примере, который проиллюстрирован на фиг.1, цикл ΔT впрыска углеводородов должен составлять пять секунд или менее.

[0037] В примере согласно изобретению впрыскиваемые углеводороды начинают осаждаться на поверхности протекания выхлопных газов катализатора 13 для управления выхлопными газами, как только цикл ΔT впрыска углеводородов становится равным приблизительно 0,3 секунды или менее. Соответственно, как проиллюстрировано на фиг.10, степень удаления NOx уменьшается, как только цикл ΔT впрыска углеводородов становится равным приблизительно 0,3 секунды или менее. В этом отношении в примере согласно изобретению цикл впрыска углеводородов составляет между 0,3 секундами и пятью секундами.

[0038] В примере согласно изобретению состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, и цикл ΔT впрыска управляются таким образом, что они имеют оптимальные значения в соответствии с рабочими режимами двигателя посредством изменения величины и тайминга впрыска углеводородов из клапана 15 подачи углеводородов. В этом случае в примере согласно изобретению оптимальный объем W впрыска углеводородов в то время, когда выполняется операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx, сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.11, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя, и оптимальный цикл ΔT впрыска углеводородов в это время также заранее сохраняется в ROM 32 в форме карты и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0039] В дальнейшем в этом документе подробно описывается управление удалением NOx в случае, если катализатору 13 для управления выхлопными газами разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, со ссылкой на фиг.12-15. Управление удалением NOx в случае, если катализатору 13 для управления выхлопными газами разрешается выступать в качестве катализатора накопления NOx, как описано выше, ниже упоминается в качестве второго управления удалением NOx.

[0040] При этом втором управлении удалением NOx состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, временно обогащается, как проиллюстрировано на фиг.12, когда количество ∑NOX NOx, накапливаемого в базовом слое 53, превышает допустимый объем MAX, определенный заранее. После того как состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа обогащается, NOx, накапливаемый в базовом слое 53, когда состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа является бедным, высвобождается полностью из базового слоя 53 и восстанавливается. Это приводит к тому, что NOx удаляется.

[0041] Количество ΣNOX накопленного NOx вычисляется, например, из количества NOx, которое выпускается из двигателя. В примере согласно изобретению количество NOXA NOx, выпускаемого из двигателя в единицу времени, сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.13, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя, и количество ΣNOX накопленного NOx вычисляется из этого количества NOXA выпущенного NOx. В этом случае цикл, с которым состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа обогащается, как описано выше, обычно составляет, по меньшей мере, одну минуту.

[0042] Согласно второму управлению удалением NOx состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, обогащается посредством дополнительного топлива Qa, а также топлива для сгорания, т.е. впрыска основного топлива Qm из клапанов 3 впрыска топлива в камеры 2 сгорания, как проиллюстрировано на фиг.14. Горизонтальная ось на фиг.14 представляет угол поворота коленчатого вала. В качестве примера это дополнительное топливо Qa впрыскивается после верхней мертвой точки сжатия и немного перед ATDC 90°. Этот объем Qa дополнительного топлива сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.15, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0043] В примере согласно изобретению избирательно выполняются операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx и операция удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx. То, следует выполнять операцию удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx или операцию удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx, определяется, например, следующим образом. Другими словами, степень удаления NOx в то время, когда выполняется операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx, начинает уменьшаться быстро, как проиллюстрировано на фиг.5, как только температура TC катализатора 13 для управления выхлопными газами становится равной или меньшей предельной температуры TX. Напротив, степень удаления NOx в то время, когда выполняется операция удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx, уменьшается относительно медленно, как проиллюстрировано на фиг.9, когда температура TC катализатора 13 для управления выхлопными газами уменьшается. Соответственно, в примере согласно изобретению операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx выполняется, когда температура TC катализатора 13 для управления выхлопными газами выше предельной температуры TX, и операция удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx выполняется, когда температура TC катализатора 13 для управления выхлопными газами ниже предельной температуры TX.

[0044] Что касается отношения количества GeH EGR-газа, который подается из EGR-канала 16H на стороне высокого давления в камеры 2 сгорания, к общему количеству G газа, который подается в камеры 2 сгорания, в качестве EGR-доли REGRH на стороне высокого давления (=GeH/G), вычисляется фактическая EGR-доля REGRH на стороне высокого давления, и степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана 17H на стороне высокого давления управляется в примере согласно изобретению таким образом, что фактическая EGR-доля REGRH на стороне высокого давления соответствует целевой EGR-доле REGRHT на стороне высокого давления. Помимо этого обращаясь к отношению количества GeL EGR-газа, который подается из EGR-канала 16L на стороне низкого давления в камеры 2 сгорания, к общему количеству G газа, который подается в камеры 2 сгорания в качестве EGR-доли REGRL на стороне низкого давления (=GeL/G), вычисляется фактическая EGR-доля REGRL на стороне низкого давления, и степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана 17L на стороне низкого давления и степень открытия выхлопного дроссельного клапана 19 управляются в примере согласно изобретению таким образом, что фактическая EGR-доля REGRL на стороне низкого давления соответствует целевой EGR-доле REGRLT на стороне низкого давления.

[0045] Общее количество G газа, который подается в камеры 2 сгорания, вычисляется на основе давления на впуске, определенного посредством датчика 4p давления. Количество GeH EGR-газа из EGR-канала 16H на стороне высокого давления вычисляется на основе давления на впуске, определяемого посредством датчика 4p давления, давления на выпуске, определяемого посредством датчика 5p давления, и степени открытия регулирующего EGR-клапана 17H на стороне высокого давления. Количество GeL EGR-газа из EGR-канала 16L на стороне низкого давления вычисляется на основе давления, определяемого посредством датчика 8p давления, давления, определяемого посредством датчика 17p давления, и степени открытия регулирующего EGR-клапана 17L на стороне низкого давления. Соответственно, вычисляются EGR-доля REGRH на стороне высокого давления и EGR-доля REGRL на стороне низкого давления. Общее количество Ge EGR-газа, который подается в камеры 2 сгорания, представлено посредством GeH+GeL, и в силу этого EGR-доля REGR, которая является отношением общего количества EGR-газа, который подается в камеры 2 сгорания, к общему количеству газа, который подается в камеры 2 сгорания, представлена посредством Ge/G.

[0046] В примере согласно изобретению управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, который выпускается из камер 2 сгорания, выполняется таким образом, что состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, обогащается относительно второго управления удалением NOx, как описано выше. В этом случае управление обогащением смеси выполняется посредством впрыска дополнительного топлива Qa в камеры 2 сгорания. В случае если углеводород не подается из клапана 15 подачи углеводородов, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, соответствует составу смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, который выпускается из камер 2 сгорания.

[0047] Фиг.16 является временной диаграммой, показывающей время, когда инициируется управление обогащением смеси. Время ta1 на фиг.16 представляет время, когда выдается сигнал для инициирования управления обогащением смеси.

Перед временем ta1, т.е. во время нормального управления, в котором не выполняется управление обогащением смеси, целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задаются равными базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления и базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления соответственно. Другими словами, степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления становится базовой степенью VEGRLB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления, которая требуется для становления фактической EGR-доли REGRL на стороне низкого давления базовой EGR-долей REGRLB на стороне низкого давления, и степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления становится базовой степенью VEGRHB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления, которая требуется для становления фактической EGR-доли REGRH на стороне высокого давления базовой EGR-долей REGRHB на стороне высокого давления. Как результат, EGR-доля REGRL на стороне низкого давления и EGR-доля REGRH на стороне высокого давления становятся базовой EGR-долей REGRLB на стороне низкого давления и базовой EGR-долей REGRHB на стороне высокого давления соответственно. Базовая EGR-доля REGRLB на стороне низкого давления и базовая EGR-доля REGRHB на стороне высокого давления сохраняются заранее в ROM 32 в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя и в форме карт, которые проиллюстрированы на фиг.17 и 18 соответственно.

[0048] Помимо этого степень VTH открытия дросселя задается равной базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха становится базовым объемом GaB всасываемого воздуха, который определяется в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя. Базовая степень VTHB открытия дросселя сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.19, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0049] Кроме того, объем Qa дополнительного топлива задается равным нулю. Другими словами, дополнительное топливо Qa не впрыскивается. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа становится базовым составом AFB смеси "воздух-топливо", который беднее стехиометрического состава AFS смеси "воздух-топливо".

[0050] Кроме того, основное топливо Qm задается как базовый объем QmB основного топлива. Базовый объем QmB основного топлива является объемом топлива, который требуется для формирования требуемой выходной мощности. Базовый объем QmB основного топлива сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.20, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0051] Кроме того, тайминг θm впрыска основного топлива задается как базовый тайминг θmB впрыска. Базовый тайминг θmB впрыска сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.21, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0052] В этом случае давление Pin на впуске становится базовым давлением PinB на впуске и давление Pex на выпуске становится базовым давлением PexB на выпуске. Соответственно, насосные потери PL (=Pex-Pin), которые представлены посредством разности между давлением Pex на выпуске и давлением Pin на впуске, становятся базовыми насосными потерями PLB (=PexB-PinB). С учетом того, что давление Pin на впуске и давление Pex на выпуске определяются в соответствии со степенью VTH открытия дросселя, EGR-долей REGRL на стороне низкого давления и EGR-долей REGRH на стороне высокого давления, базовые насосные потери PLB определяются в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя, базовой EGR-долей REGRLB на стороне низкого давления и базовой EGR-долей REGRHB на стороне высокого давления.

[0053] Температура TCE в конце сжатия становится базовой температурой TCEB в конце сжатия. С учетом того, что температура TCE в конце сжатия определяется в соответствии с количеством газа в цилиндрах и количество газа в цилиндрах определяется в соответствии со степенью VTH открытия дросселя, EGR-долей REGRL на стороне низкого давления и EGR-долей REGRH на стороне высокого давления, базовая температура TCEB в конце сжатия определяется в соответствии с базовой степенью VTHB открытия дросселя, базовой EGR-долей REGRLB на стороне низкого давления и базовой EGR-долей REGRHB на стороне высокого давления.

[0054] После того как сигнал для инициирования управления обогащением смеси выдан во время ta1, целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления сначала переключается с базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, которая отличается от базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления. Затем степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления переключается с базовой степени VEGRLB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления на степень VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси. В примере, который проиллюстрирован на фиг.16, целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления уменьшается до нуля, и в силу этого степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления уменьшается до нуля. EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.22, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0055] В это время целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления поддерживается равной базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления, и в силу этого степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления поддерживается равной базовой степени VEGRHB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления. Соответственно, EGR-доля REGRH на стороне высокого давления поддерживается равной базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления.

[0056] Помимо этого степень VTH открытия дросселя также поддерживается равной базовой степени VTHB открытия дросселя. Соответственно, объем Ga всасываемого воздуха поддерживается равным базовому объему GaB всасываемого воздуха.

[0057] Кроме того, объем Qa дополнительного топлива поддерживается нулевым. Другими словами, впрыск дополнительного топлива Qa по-прежнему должен инициироваться.

[0058] Как результат, количество EGR-газа уменьшается, и в силу этого давление Pin на впуске уменьшается относительно базового давления PinB на впуске. Помимо этого поскольку количество EGR-газа уменьшается, температура выхлопных газов повышается и в силу этого давление Pex на выпуске повышается относительно базового давления PexB на выпуске. Соответственно, насосные потери PL увеличиваются относительно базовых насосных потерь PLB. Как результат, выходная мощность двигателя временно уменьшается, когда управление обогащением смеси инициируется, и может увеличиваться флуктуация выходной мощности двигателя. В этом отношении в примере, который проиллюстрирован на фиг.16, объем Qm основного топлива увеличивается посредством приращения dQm относительно базового объема QmB основного топлива. Как результат, блокируется увеличение флуктуации выходной мощности двигателя во время инициирования управления обогащением смеси.

[0059] Приращение dQm задается на основе отклонения dPL насосных потерь PL относительно базовых насосных потерь PLB (=PL-PLB). В частности, приращение dQm задается таким образом, что оно уменьшается по мере того, как уменьшается отклонение dPL. Приращение dQm сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.27.

[0060] Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа уменьшается посредством приращения dQm основного топлива Qm, как проиллюстрировано на фиг.16.

[0061] Помимо этого количество газа в цилиндрах уменьшается, и в силу этого температура TCE в конце сжатия уменьшается относительно базовой температуры TCEB в конце сжатия. Как результат, распределение сгорания основного топлива Qm задерживается. Соответственно, выходная мощность двигателя временно уменьшается, когда управление обогащением смеси инициируется, и флуктуация выходной мощности двигателя может увеличиваться. В этом отношении в примере, который проиллюстрирован на фиг.16, тайминг θm впрыска основного топлива переключается с базового тайминга θmB впрыска основного топлива на тайминг θmR впрыска для управления обогащением смеси. В примере, который проиллюстрирован на фиг.16, обеспечивается опережение тайминга θm впрыска основного топлива. Как результат, обеспечивается опережение распределения сгорания основного топлива Qm, и блокируется увеличение флуктуации выходной мощности двигателя сразу после завершения управления обогащением смеси. Тайминг θmR впрыска для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.26, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0062] В примере, который проиллюстрирован на фиг.16, EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси задается равной нулю. Другими словами, подача EGR-газа из EGR-канала 16L на стороне низкого давления прекращается во время управления обогащением смеси. В другом примере EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси задается таким образом, что она превышает нуль, и EGR-газ подается из EGR-канала 16L на стороне низкого давления во время управления обогащением смеси.

[0063] Затем как только EGR-доля REGRL на стороне низкого давления переключается на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси во время ta2, целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления переключается с базовой EGR-доли REGRHB на стороне высокого давления на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, которая отличается от базовой EGR-доли REGRHB на стороне высокого давления, и это приводит к тому, что степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления переключается с базовой степени VEGRHB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления на степень VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Степень VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси является степенью открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления, которая требуется для становления EGR-доли REGRH на стороне высокого давления EGR-долей REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. В примере, который проиллюстрирован на фиг.16, целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления уменьшается, и в силу этого степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления уменьшается. Как результат, EGR-доля REGRH на стороне высокого давления уменьшается. EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.23, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0064] Как результат, насосные потери PL дополнительно увеличиваются, и в силу этого дополнительно увеличивается приращение dQm основного топлива Qm. Помимо этого состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа дополнительно уменьшается. Степень VTH открытия дросселя по-прежнему поддерживается равной базовой степени VTHB открытия дросселя, и впрыск дополнительного топлива Qa остается прекращенным.

[0065] Когда количество EGR-газа из EGR-канала 16L на стороне низкого давления и количество EGR-газа из EGR-канала 16H на стороне высокого давления снижаются одновременно, газ в цилиндрах подвергается значительному уменьшению, и температура TCE в конце сжатия значительно уменьшается. Как результат, возрастает риск возникновения пропуска зажигания. Продолжительность, которая требуется для уменьшения количества EGR-газа, подаваемого в камеры 2 сгорания, после уменьшения степени VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления превышает продолжительность, которая требуется для уменьшения количества EGR-газа, подаваемого в камеры 2 сгорания, после уменьшения степени VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления. В этом отношении в примере, который проиллюстрирован на фиг.16, степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления уменьшается после того, как степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления уменьшается.

[0066] В примере, который проиллюстрирован на фиг.16, EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси задается таким образом, что она превышает нуль. Другими словами, EGR-газ подается из EGR-канала 16L на стороне низкого давления во время управления обогащением смеси. В другом примере EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси задается равной нулю и подача EGR-газа из EGR-канала 16H на стороне высокого давления прекращается во время управления обогащением смеси.

[0067] Затем как только EGR-доля REGRH на стороне высокого давления переключается на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси во время ta3, т.е. как только как EGR-доля REGRL на стороне низкого давления, так и EGR-доля REGRH на стороне высокого давления соответственно переключаются на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси во время ta3, степень VTH открытия дросселя переключается с базовой степени VTHB открытия дросселя на степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси, которое ниже базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха уменьшается до объема GaR всасываемого воздуха для управления обогащением смеси. Степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.24, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя.

[0068] Одновременное уменьшение количества EGR-газа и объема Ga всасываемого воздуха может приводить к значительному уменьшению концентрации кислорода в количестве газа в цилиндрах. Как результат, возрастает риск возникновения пропуска зажигания. В этом отношении в примере, который проиллюстрирован на фиг.16, степень VTH открытия дросселя уменьшается после того, как степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления и степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления уменьшаются.

[0069] Затем как только объем Ga всасываемого воздуха переключается на объем GaR всасываемого воздуха для управления обогащением смеси, определенный в соответствии со степенью открытия дросселя VTHR для управления обогащением смеси во время ta4, инициируется впрыск дополнительного топлива Qa. В этом случае дополнительное топливо Qa впрыскивается в состоянии, в котором объем Ga всасываемого воздуха снижается, и EGR-доля уменьшается, и в силу этого может уменьшаться дополнительное топливо Qa, которое требуется для обогащения состава (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа.

[0070] Помимо этого объем Qm основного топлива переключается на объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси. В примере, который проиллюстрирован на фиг.16, небольшая выходная мощность двигателя формируется посредством части дополнительного топлива Qa, которая сжигается в камерах 2 сгорания. В этом отношении объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси немного уменьшается по сравнению с базовым объемом QmB основного топлива таким образом, что фактическая выходная мощность двигателя соответствует требуемой выходной мощности. Объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси сохраняется заранее в ROM 32 в форме карты, которая проиллюстрирована на фиг.25, и в качестве функции от величины L нажатия педали 40 акселератора и частоты N вращения двигателя. После того как объем Qm основного топлива переключается на объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси, прекращается увеличение основного топлива Qm на основе приращения dQm.

[0071] Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа значительно уменьшается. В примере, который проиллюстрирован на фиг.16, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа становится богаче стехиометрического состава AFS смеси "воздух-топливо".

[0072] Фиг.28 является временной диаграммой, показывающей время, когда завершается управление обогащением смеси. После того как сигнал для завершения управления обогащением смеси выдан во время tb1, целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления возвращаются от EGR-доли REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и EGR-доли REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси к базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления и базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления соответственно. Это приводит к тому, что степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления и степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления возвращается из степени VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и степени VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси к базовой степени VEGRLB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления и базовой степени VEGRHB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления соответственно. Как результат, EGR-доля REGRL на стороне низкого давления и EGR-доля REGRH на стороне высокого давления повышаются и возвращаются к базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления и базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления соответственно.

[0073] Помимо этого степень VTH открытия дросселя возвращается из степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси к базовой степени VTHB открытия дросселя. Как результат, объем Ga всасываемого воздуха увеличивается и возвращается к базовому объему GaB всасываемого воздуха.

[0074] Кроме того, объем Qa дополнительного топлива становится нулевым. Другими словами, впрыск дополнительного топлива Qa прекращается.

[0075] Кроме того, объем Qm основного топлива возвращается из объема QmR основного топлива для управления обогащением смеси к базовому объему QmB основного топлива. Кроме того, тайминг θm впрыска основного топлива возвращается от тайминга θmR впрыска основного топлива для управления обогащением смеси к базовому таймингу θmB впрыска основного топлива. Как результат, состав (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа возвращается к базовому составу AFB смеси "воздух-топливо".

[0076] Как результат, давление Pin на впуске повышается и возвращается к базовому давлению PinB на впуске. Помимо этого давление Pex на выпуске уменьшается и возвращается к базовому давлению PexB на выпуске. Соответственно, насосные потери PL уменьшаются и возвращаются к базовым насосным потерям PLB. Кроме того, температура TCE в конце сжатия повышается и возвращается к базовой температуре TCEB в конце сжатия.

[0077] Управление обогащением смеси завершается таким способом, и инициируется нормальное управление.

[0078] Фиг.29 показывает процедуру для выполнения управления удалением NOx согласно примеру изобретения. Эта процедура выполняется посредством прерывания через регулярные временные интервалы.

Ссылаясь на фиг.29, то, следует ли выполнять операцию удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx или операцию удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx, определяется сначала на этапе 100. Затем на этапе 101 определяется, должна или нет выполняться операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx. Когда операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx должна выполняться, обработка переходит к этапу 102 и операция удаления NOx согласно первому управлению удалением NOx выполняется. Другими словами, углеводороды впрыскиваются из клапана 15 подачи углеводородов посредством объема W впрыска, проиллюстрированного на фиг.11, с циклом ΔT впрыска, определенным заранее, в соответствии с рабочими режимами двигателя.

[0079] Когда на этапе 101 определено, что операция удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx должна выполняться, обработка переходит к этапу 103 и выполняется процедура для выполнения операции удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx. Эта процедура проиллюстрирована на фиг.30.

[0080] Фиг.30 показывает процедуру для выполнения операции удаления NOx согласно второму управлению удалением NOx. Эта процедура выполняется на этапе 103 на фиг.29.

Ссылаясь на фиг.30, на этапе 200 количество NOXA выпущенного NOx в единицу времени вычисляется сначала из карты, которая проиллюстрирована на фиг.13. Затем на этапе 201 количество ΣNOX накопленного NOx вычисляется посредством интегрирования количества NOXA выпущенного NOx (ΣNOX=ΣNOX+NOXA). Затем на этапе 202 определяется, превышает или нет количество ΣNOX накопленного NOx допустимое значение MAX. Цикл обработки завершается, когда ΣNOX равно или меньше MAX.

[0081] Когда ΣNOX превышает MAX, обработка переходит к этапу 203 от этапа 202 и выполняется процедура для выполнения управления обогащением смеси. Эта процедура проиллюстрирована на фиг.31 и 32. Затем на этапе 204 количество ΣNOX накопленного NOx сбрасывается.

[0082] Фиг.31 и 32 показывают процедуру для выполнения управления обогащением смеси. Эта процедура выполняется на этапе 203 на фиг.30.

Ссылаясь на фиг.31 и 32, на этапе 300 сначала определяется, задается или нет флаг X. Этот флаг X задается (X=1), когда впрыск дополнительного топлива Qa должен выполняться, и сбрасывается (X=0) в противном случае. Когда флаг X1 сбрасывается, обработка переходит к этапу 301 от этапа 300. На этапе 301 EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.22, и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления задается равной EGR-доле REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси. Затем на этапе 302 определяется, переключена или нет EGR-доля REGRL на стороне низкого давления на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси. Когда EGR-доля REGRL на стороне низкого давления не переключена на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, обработка переходит к этапу 303 от этапа 302. На этапе 303 базовая EGR-доля REGRHB на стороне высокого давления вычисляется из карты на фиг.18 и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задается равной базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления. Затем на этапе 304 базовая степень VTHB открытия дросселя вычисляется из карты на фиг.19 и степень VTH открытия дросселя задается равной базовой степени VTHB открытия дросселя. Затем на этапе 305 базовый объем QmB основного топлива вычисляется из карты на фиг.20, приращение dQm вычисляется из карты на фиг.27 и объем Qm основного топлива вычисляется (Qm=QmB+dQm). После этого обработка переходит к этапу 313.

[0083] После того как EGR-доля REGRL на стороне низкого давления переключается на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, обработка переходит к этапу 306 от этапа 302. На этапе 306 EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.23 и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задается равной EGR-доле REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Затем на этапе 307 определяется, переключена или нет EGR-доля REGRH на стороне высокого давления на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Обработка переходит к этапу 304 от этапа 307, когда EGR-доля REGRH на стороне высокого давления не переключена на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Обработка переходит к этапу 308 от этапа 307, когда EGR-доля REGRH на стороне высокого давления переключена на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. На этапе 308 степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.24 и степень VTH открытия дросселя задается равной степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси.

[0084] Затем на этапе 309 определяется, переключен или нет объем Ga всасываемого воздуха на объем GaR всасываемого воздуха для управления обогащением смеси. Обработка переходит к этапу 305 от этапа 309, когда объем Ga всасываемого воздуха не переключен на объем GaR всасываемого воздуха для управления обогащением смеси. Обработка переходит к этапу 310 от этапа 309, когда объем Ga всасываемого воздуха переключен на объем GaR всасываемого воздуха для управления обогащением смеси. На этапе 310 впрыск дополнительного топлива Qa выполняется. Затем на этапе 311 объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.25 и объем Qm основного топлива задается равным объему QmR основного топлива для управления обогащением смеси. Затем на этапе 312 флаг X задается (X=1). После этого обработка переходит к этапу 313.

[0085] На этапе 313 тайминг θmR впрыска основного топлива для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.26 и тайминг θm впрыска основного топлива задается как тайминг θmR впрыска основного топлива для управления обогащением смеси.

[0086] Затем на этапе 314 определяется, должно или нет завершаться управление обогащением смеси. Обработка переходит к этапу 315, когда не определяется, что управление обогащением смеси должно завершаться. На этапе 315 EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.22 и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления задается равной EGR-доле REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси. Затем на этапе 316 EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.23 и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задается равной EGR-доле REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Затем на этапе 317 степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.24 и степень VTH открытия дросселя задается равной степени VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси. Затем на этапе 318 объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.25 и объем Qm основного топлива задается равным объему QmR основного топлива для управления обогащением смеси. Затем на этапе 319 тайминг θmR впрыска основного топлива для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.26 и тайминг θm впрыска основного топлива задается как тайминг θmR впрыска основного топлива для управления обогащением смеси. Затем на этапе 320 впрыск дополнительного топлива Qa выполняется.

[0087] После того как управление обогащением смеси выполняется в течение определенного периода времени, например, определяется, что управление обогащением смеси должно завершаться. Когда определяется, что управление обогащением смеси должно завершаться, обработка переходит к этапу 321 от этапа 314. На этапе 321 базовая EGR-доля REGRLB на стороне низкого давления вычисляется из карты на фиг.17 и целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления задается равной базовой EGR-доле REGRLB на стороне низкого давления. Затем на этапе 322 базовая EGR-доля REGRHB на стороне высокого давления вычисляется из карты на фиг.18 и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задается равной базовой EGR-доле REGRHB на стороне высокого давления. Затем на этапе 323 базовая степень VTHB открытия дросселя вычисляется из карты на фиг.19 и степень VTH открытия дросселя задается равной базовой степени VTHB открытия дросселя. Затем на этапе 324 базовый объем QmB основного топлива вычисляется из карты на фиг.20 и объем Qm основного топлива задается равным базовому объему QmB основного топлива. Затем на этапе 325 базовый тайминг θmB впрыска основного топлива вычисляется из карты на фиг.21 и тайминг θm впрыска основного топлива задается как базовый тайминг θmB впрыска основного топлива. Затем на этапе 326 впрыск дополнительного топлива Qa прекращается. Затем на этапе 327 флаг X сбрасывается (X=0).

[0088] В дальнейшем в этом документе описывается другой пример изобретения.

В примере, который проиллюстрирован на фиг.16, степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления сначала переключается на степень VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, когда управление обогащением смеси инициируется, и затем степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления переключается на степень VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, как только EGR-доля REGRL на стороне низкого давления переключается с базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси.

[0089] В этом случае базовая EGR-доля REGRLB на стороне низкого давления и EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси в момент времени, когда управление обогащением смеси инициируется, определяются в соответствии с рабочими режимами двигателя в этот момент времени. Соответственно, величина dREGRL изменения (=REGRLB-REGRLR) от базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси является небольшой в некоторых случаях и большой в других случаях.

[0090] Когда эта величина dREGRL изменения является большой, длительный период времени требуется для переключения с EGR-доли REGRL на стороне низкого давления на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, и в силу этого длительный период времени требуется для переключения со степени VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления на степень VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Как результат, длительный период времени требуется для впрыска дополнительного топлива Qa после того, как сигнал для инициирования управления обогащением смеси выдан, и в силу этого длительный период времени требуется для переключения состава (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа на богатый.

[0091] В этом отношении в другом примере согласно изобретению целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления соответственно заданы равными EGR-доле REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и EGR-доле REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси одновременно с тем, когда величина dREGRL изменения EGR-доли на стороне низкого давления превышает предельную величину dREGRLX, определенную заранее, и это приводит к тому, что степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления и степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления соответственно задаются равными степени VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и степени VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси одновременно. Как результат, может сокращаться продолжительность, которая требуется для переключения состава (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа на богатый.

[0092] Фиг.33 показывает случай, когда величина dREGRL изменения превышает предельную величину dREGRLX. После того как сигнал для инициирования управления обогащением смеси выдан во время tc1, целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления переключается с базовой EGR-доли REGRLB на стороне низкого давления на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, и это приводит к тому, что степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления переключается с базовой степени VEGRLB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления на степень VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси. Одновременно целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления переключается с базовой EGR-доли REGRHB на стороне высокого давления на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, и это приводит к тому, что степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления переключается с базовой степени VEGRHB открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления на степень VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Помимо этого увеличение объема основного топлива Qm инициируется в это время, и тайминг θm впрыска основного топлива переключается на тайминг θmR впрыска для управления обогащением смеси с базового тайминга θmB впрыска основного топлива.

[0093] В примере, который проиллюстрирован на фиг.17, EGR-доля REGRH на стороне высокого давления переключается на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси в последующее время tc2. Затем во время tc3 EGR-доля REGRL на стороне низкого давления переключается на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси. В другом примере EGR-доля REGRL на стороне низкого давления переключается на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и затем EGR-доля REGRH на стороне высокого давления переключается на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. В еще одном другом примере EGR-доля REGRL на стороне низкого давления и EGR-доля REGRH на стороне высокого давления соответственно переключаются на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси почти одновременно.

[0094] В любом случае степень VTH открытия дросселя переключается с базовой степени VTHB открытия дросселя на степень VTHR открытия дросселя для управления обогащением смеси, как только EGR-доля REGRL на стороне низкого давления и EGR-доля REGRH на стороне высокого давления переключаются на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси соответственно.

[0095] Затем впрыск дополнительного топлива Qa инициируется, как только объем Ga всасываемого воздуха переключается на объем GaR всасываемого воздуха для управления обогащением смеси, определенный в соответствии со степенью открытия дросселя VTHR для управления обогащением смеси во время tc4. Помимо этого увеличение объема основного топлива Qm прекращается в это время, и основное топливо Qm переключается на объем QmR основного топлива для управления обогащением смеси.

[0096] Когда величина dREGRL изменения меньше предельной величины dREGRLX, степень VEGRH открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления переключается на степень VEGRHR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне высокого давления для управления обогащением смеси после того, как степень VEGRL открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления переключается на степень VEGRLR открытия регулирующего EGR-клапана на стороне низкого давления для управления обогащением смеси аналогично примеру, который проиллюстрирован на фиг.16.

[0097] Фиг.34-36 показывают процедуру для выполнения управления обогащением смеси согласно другому примеру изобретения. Эта процедура выполняется на этапе 203 на фиг.30.

Процедура, которая проиллюстрирована на фиг.34-36, отличается от процедуры, которая проиллюстрирована на фиг.31 и 32, в следующих аспектах. Другими словами, когда флаг сбрасывается (X=0) на этапе 300, обработка переходит к следующему этапу 300a. На этапе 300a базовая EGR-доля REGRLB на стороне низкого давления вычисляется из карты на фиг.17, EGR-доля REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.22, и величина dREGRL изменения вычисляется (dREGRL=REGRLB-REGRLR). Затем на этапе 300b определяется, превышает или нет величина dREGRL изменения предельную величину dREGRLX. Когда dREGRLX равна или превышает dREGRL, обработка переходит к следующему этапу 301.

[0098] Напротив, когда dREGRL превышает dREGRLX, обработка переходит к следующему этапу 300c, на котором целевая EGR-доля REGRLT на стороне низкого давления задается равной EGR-доле REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, вычисленной на этапе 300a. Помимо этого EGR-доля REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси вычисляется из карты на фиг.23, и целевая EGR-доля REGRHT на стороне высокого давления задается равной EGR-доле REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Затем на этапе 300d определяется, переключена или нет EGR-доля REGRL на стороне низкого давления на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и переключена или нет EGR-доля REGRH на стороне высокого давления на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Обработка переходит к следующему этапу 304, когда EGR-доля REGRL на стороне низкого давления не переключена на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси или EGR-доля REGRH на стороне высокого давления не переключена на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси. Напротив, обработка переходит к этапу 308, когда определяется, что EGR-доля REGRL на стороне низкого давления переключена на EGR-долю REGRLR на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, и EGR-доля REGRH на стороне высокого давления переключена на EGR-долю REGRHR на стороне высокого давления для управления обогащением смеси.

[0099] В каждом из примеров изобретения, описанных выше, управление обогащением смеси выполняется таким образом, что NOx высвобождается из катализатора 13 для управления выхлопными газами. В другом примере управление обогащением смеси выполняется таким образом, что SOx высвобождается из катализатора 13 для управления выхлопными газами. Во время управления обогащением смеси в этом случае составу (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, разрешается оставаться богаче стехиометрического состава смеси "воздух-топливо", в то время как температура катализатора 13 для управления выхлопными газами поддерживается равной или выше температуры высвобождения SOx (к примеру, 600°C). В еще одном другом примере управление обогащением смеси выполняется таким образом, что температура катализатора 13 для управления выхлопными газами повышается. Во время управления обогащением смеси в этом случае составу (A/F)in смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор 13 для управления выхлопными газами, разрешается оставаться беднее стехиометрического состава смеси "воздух-топливо".

[0100] В качестве другого примера катализатор окисления для риформинга углеводорода также может располагаться в выпускном канале двигателя на стороне выше по потоку от катализатора 13 для управления выхлопными газами.

Список условных обозначений

[0101] 2 - камера сгорания, 4 - впускной коллектор, 5 - выпускной коллектор, 10 - дроссельный клапан, 12a, 12b, 12c - выхлопная труба, 13 - катализатор для управления выхлопными газами, 15 - клапан подачи углеводородов, 16H - EGR-канал на стороне высокого давления, 16L - EGR-канал на стороне низкого давления, 17H - регулирующий EGR-клапан на стороне высокого давления, 17L - регулирующий EGR-клапан на стороне низкого давления

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство управления выхлопными газами предназначено для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель (1) внутреннего сгорания включает в себя впускной канал (6) двигателя, дроссельный клапан (10), выпускной канал (12a) двигателя, турбонагнетатель (7) с приводом от выхлопной системы, канал (16Н) для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, канал (16L) для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, регулирующий клапан (17H) для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, регулирующий клапан (17L) для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления. Устройство управления выхлопными газами содержит электронный блок (30) управления, выполненный с возможностью выполнять управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа посредством впрыска дополнительного топлива в цилиндр в ходе расширения или ходе выпуска, когда степень открытия дросселя дроссельного клапана (10) переключается с базовой степени открытия дросселя на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси ниже базовой степени открытия дросселя. Доля рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления переключается с базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, отличающуюся от базовой доли. Доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается с базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, отличающуюся от базовой доли. Электронный блок (30) управления выполнен с возможностью инициирования управления обогащением смеси посредством управления степенью открытия регулирующих клапанов (17H) и (17L), переключения степени открытия дросселя для управления обогащением смеси и затем инициирования впрыска дополнительного топлива. Технический результат заключается в подавлении риска возникновения пропуска зажигания, когда инициируется управление обогащением смеси. 8 з.п. ф-лы, 38 ил.

1. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания включает в себя впускной канал двигателя, дроссельный клапан, выпускной канал двигателя, турбонагнетатель с приводом от выхлопной системы, канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления,

причем дроссельный клапан выполнен с возможностью управлять объемом всасываемого воздуха, причем дроссельный клапан расположен во впускном канале двигателя,

турбонагнетатель с приводом от выхлопной системы выполнен с возможностью приводить в действие компрессор с турбиной с приводом от выхлопной системы,

компрессор расположен во впускном канале двигателя на стороне выше по потоку от дроссельного клапана,

турбина с приводом от выхлопной системы расположена в выпускном канале двигателя,

канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления соединяет выпускной канал двигателя на стороне выше по потоку от турбины с приводом от выхлопной системы и впускной канал двигателя на стороне ниже по потоку от дроссельного клапана между собой,

канал для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления соединяет выпускной канал двигателя на стороне ниже по потоку от турбины с приводом от выхлопной системы и впускной канал двигателя на стороне выше по потоку от компрессора между собой,

регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления расположен в канале для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления таким образом, чтобы управлять долей рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, и

регулирующий клапан для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления расположен в канале для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления таким образом, чтобы управлять долей рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления,

причем устройство управления выхлопными газами содержит

электронный блок управления, выполненный с возможностью выполнять управление обогащением смеси для временного ухудшения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, выпускаемого из камеры сгорания двигателя, посредством впрыска дополнительного топлива в цилиндр в ходе расширения или ходе выпуска, когда степень открытия дросселя дроссельного клапана переключается с базовой степени открытия дросселя на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси ниже базовой степени открытия дросселя, доля рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления переключается с базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, отличающуюся от базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления, и доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается с базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, отличающуюся от базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления, и

электронный блок управления выполнен с возможностью инициирования управления обогащением смеси посредством:

управления степенью открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления таким образом, что доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси; затем

управления степенью открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления таким образом, что доля рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления переключается на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления для управления обогащением смеси; и

переключения степени открытия дросселя на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси; и затем

инициирования впрыска дополнительного топлива.

2. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по п.1,

в котором электронный блок управления выполнен с возможностью управлять степенью открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления таким образом, что доля рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления переключается на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, когда доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси.

3. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по п.1 или 2,

в котором электронный блок управления выполнен с возможностью управлять степенью открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления и степенью открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления одновременно таким образом, что доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления и доля рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления соответственно переключаются на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и долю рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления для управления обогащением смеси, когда величина изменения доли рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления в то время, когда доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается с базовой доли рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси, превышает предельную величину, определенную заранее.

4. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по п.1 или 2,

в котором электронный блок управления выполнен с возможностью переключать степень открытия дросселя на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси, когда доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления и доля рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления переключаются на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси и долю рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления для управления обогащением смеси соответственно.

5. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по п.1 или 2,

в котором электронный блок управления выполнен с возможностью инициировать впрыск дополнительного топлива, когда объем всасываемого воздуха переключается на объем всасываемого воздуха для управления обогащением смеси, определенный в соответствии со степенью открытия дросселя для управления обогащением смеси после того, как степень открытия дросселя переключается на степень открытия дросселя для управления обогащением смеси.

6. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по п.1 или 2,

в котором электронный блок управления выполнен с возможностью увеличивать объем основного топлива до тех пор, пока впрыск дополнительного топлива не будет инициирован после того, как степень открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается на степень открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси.

7. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по п.6,

в котором электронный блок управления выполнен с возможностью задавать приращение основного топлива на основе отклонения насосных потерь относительно базовых насосных потерь, определенных в соответствии с базовой степенью открытия дросселя, базовой долей рециркуляции выхлопных газов на стороне высокого давления и базовой долей рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления.

8. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по п.1 или 2,

в котором электронный блок управления выполнен с возможностью переключать тайминг впрыска основного топлива с базового тайминга впрыска основного топлива на тайминг впрыска основного топлива для управления обогащением смеси, когда степень открытия регулирующего клапана для рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления управляется таким образом, что доля рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления переключается на долю рециркуляции выхлопных газов на стороне низкого давления для управления обогащением смеси.

9. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по п.1 или 2, дополнительно содержащее

катализатор для управления выхлопными газами, расположенный в выпускном канале двигателя,

клапан подачи углеводородов, расположенный в выпускном канале двигателя выше по потоку от катализатора для управления выхлопными газами,

причем катализатор на основе благородных металлов поддерживается на поверхности протекания выхлопных газов катализатора для управления выхлопными газами и катализатор на основе благородных металлов включает в себя базовую поверхность протекания выхлопных газов,

катализатор для управления выхлопными газами выполнен с возможностью восстанавливать NOx, содержащийся в выхлопном газе, когда концентрация углеводородов, протекающих в катализатор для управления выхлопными газами, колеблется с амплитудой в диапазоне, определенном заранее, и с циклом в диапазоне, определенном заранее, и катализатор для управления выхлопными газами выполнен с возможностью увеличивать накопленное количество NOx, содержащееся в выхлопном газе, когда цикл колебания концентрации углеводородов превышает диапазон, определенный заранее,

электронный блок управления выполнен с возможностью выборочно выполнять первое управление удалением NOx и второе управление удалением NOx, причем первое управление удалением NOx является управлением для удаления NOx, содержащегося в выхлопном газе, посредством впрыска углеводородов из клапана подачи углеводородов с циклом в пределах диапазона, определенного заранее, и второе управление удалением NOx является управлением для высвобождения накопленного NOx из катализатора для управления выхлопными газами и удаления NOx посредством обогащения состава смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выхлопными газами с циклом, превышающим диапазон, определенный заранее, и

управление обогащением смеси выполняется таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" выхлопного газа, протекающего в катализатор для управления выхлопными газами, становится богаче стехиометрического состава смеси "воздух-топливо" относительно второго управления удалением NOx.