УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F01N3/25 F01N9/00 F02D41/08 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

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

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Известна технология регенерации устройства контроля выхлопных газов путем подачи топлива в устройство контроля выхлопных газов таким образом, чтобы сжигать твердые частицы, осажденные на устройстве контроля выхлопных газов. В публикации японской патентной заявки No 2010-229916 (JP 2010-229916 А), публикации японской патентной заявки No 2005-090458 (JP 2005-090458 А), международной публикации РСТ No WO 2011/055456 (WO 2011/055456), публикации японской патентной заявки №07-247916 (JP 07-247916 А), публикации японской патентной заявки No 2009-002259 (JP 2009-002259 А), публикации японской патентной заявки No 2005-113800 (JP 2005-113800), публикации японской патентной заявки No 2000-080914 (JP 2000-080914 А), и публикации японской патентной заявки №2008-303835 (JP 2008-303835 А) раскрыты способы регенерации устройства контроля выхлопных газов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Если температура устройства контроля выхлопных газов достигает определенной температуры во время регенерации устройства контроля выхлопных газов, возникает случай, когда серное соединение, осажденное на устройстве контроля выхлопных газов, выделяется из него таким образом, что образуется белый дым. В частности, когда двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы в температурном диапазоне устройства контроля выхлопных газов, что приводит к выделению серного соединения, объемный расход выхлопных газов уменьшается по сравнению со значением, полученным перед состоянием холостого режима работы. Тем не менее, количество выделившегося серного соединения не уменьшается, и концентрация серного соединения в выхлопных газах увеличивается. В результате, возникает состояние, когда легко образуется белый дым.

[0004] Настоящее изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, которое предотвращает образование белого дыма в состоянии холостого режима работы.

[0005] Согласно объекту изобретения, предложено устройство управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит устройство контроля выхлопных газов, размещенное в канале выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, и устройство подачи топлива, выполненное с возможностью подачи топлива в устройство контроля выхлопных газов. Устройство контроля содержит электронный блок управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью: (а) управления подачей топлива устройством подачи топлива в качестве управления регенерацией, таким образом, что при этом температура устройства контроля выхлопных газов повышается, и твердые частицы, осажденные на устройстве контроля выхлопных газов, сгорают; (b) выполнения повышения температуры устройства контроля выхлопных газов с первой скоростью повышения температуры в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в первом температурном диапазоне; (с) выполнения повышения температуры устройства контроля выхлопных газов со второй скоростью повышения температуры в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится во втором температурном диапазоне, при этом вторая скорость повышения температуры ниже, чем первая скорость повышения температуры, а второй температурный диапазон выше, чем первый температурный диапазон; (d) выполнения сжигания твердых частиц путем поддержания температуры устройства контроля выхлопных газов в третьем температурном диапазоне в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в третьем температурном диапазоне, при этом третий температурный диапазон выше, чем второй температурный диапазон; и (е) регулирования температуры устройства контроля выхлопных газов на холостом режиме работы так, чтобы она была равной или меньше, чем температура устройства контроля выхлопных газов в то время, когда двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы в качестве управления предотвращением повышения температуры, когда температура устройства контроля выхлопных газов во время управления регенерацией находится во втором температурном диапазоне, и двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии холостого режима работы.

[0006] Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью уменьшения объема подачи топлива на холостом режиме работы по сравнению с объемом подачи топлива в то время, когда двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы, в качестве управления предотвращением повышения температуры.

[0007] Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью выполнения управления предотвращением повышения температуры выхлопных газов для предотвращения повышения температуры выхлопных газов в качестве управления предотвращением повышения температуры.

[0008] Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью не выполнять управление предотвращением повышения температуры выхлопных газов, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится во втором температурном диапазоне, двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы, и скорость транспортного средства равна или больше, чем заранее заданное значение.

[0009] Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью регулирования температуры устройства контроля выхлопных газов, когда количество осажденного серного соединения равно или больше, чем заранее заданное значение, таким образом, чтобы температура устройства контроля выхлопных газов была ниже, чем когда количество осажденного серного соединения меньше, чем заранее заданное значение, в качестве управления предотвращением повышения температуры. Количество осажденного серного соединения представляет собой количество серного соединения, осажденного на устройстве контроля выхлопных газов.

[0010] Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью, когда количество осажденного серного соединения равно или больше, чем заранее заданное значение, регулировать объем подачи топлива устройством подачи топлива таким образом, чтобы объем подачи топлива был меньше, когда количество осажденного серного соединения меньше, чем заранее заданное значение, в качестве управления предотвращением повышения температуры.

[0011] Можно предусмотреть устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, которое предотвращает образование белого дыма в состоянии холостого режима работы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость типовых вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:

Фиг. 1 представляет собой схему, иллюстрирующую систему двигателя в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг. 2А представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение температуры устройства контроля выхлопных газов во время управления регенерацией;

Фиг. 2В представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение концентрации SO₃ в выхлопных газах во время управления регенерацией;

Фиг. 3А представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение температуры устройства контроля выхлопных газов во время управления предотвращением повышения температуры;

Фиг. 3В представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение концентрации SO₃ в выхлопных газах во время управления предотвращением повышения температуры;

Фиг. 3С представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение объема добавляемого топлива клапаном добавления топлива во время управления предотвращением повышения температуры;

Фиг. 4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример управления регенерацией;

Фиг. 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример управления медленной регенерацией;

Фиг. 6 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример управления медленной регенерацией; и

Фиг. 7 представляет собой карту, которая определяет зависимость между скоростью выделения серного соединения и температурой устройства контроля выхлопных газов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0013] Фиг. 1 представляет собой схему, иллюстрирующую систему двигателя 10 в соответствии с вариантом осуществления. Дизельный двигатель (далее именуемый двигателем) 11 содержит впускной коллектор 12 и выпускной коллектор 13. Впускной коллектор 12 соединен с выпускным отверстием компрессора 16 турбокомпрессора 15 через впускной канал 14. Впускной канал 14 оснащен промежуточным охладителем 1С, который охлаждает всасываемый воздух, и дроссельной заслонкой V, регулирующей объем всасываемого воздуха применительно к двигателю 11. Выпускной коллектор 13 соединен с входным отверстием турбины 18 выхлопных газов турбокомпрессора 15 через канал 17 выхлопных газов. На входе из турбины 18 выхлопных газов размещен регулируемый направляющий аппарат 18а. Объемный расход выхлопных газов, которые проходят через турбину 18 выхлопных газов, может регулироваться в соответствии со степенью открытия регулируемого направляющего аппарата 18а. Выходное отверстие турбины 18 выхлопных газов соединено с каналом 19 выхлопных газов. Выхлопные газы, вырабатываемые в двигателе 11, выпускаются в канал 19 выхлопных газов через турбину 18 выхлопных газов. Двигатель 11 содержит четыре цилиндра С и четыре клапана F впрыска топлива, которые напрямую и соответствующим образом впрыскивают топливо в четыре цилиндра С, однако изобретение этим не ограничивается. Канал 14а EGR (Exhaust Gas Recirculation - рециркуляция выхлопных газов) присоединен между впускным каналом 14 и каналом 17 выхлопных газов. Канал 14а EGR оснащен клапаном Va рециркуляции EGR. Двигатель 11 оснащен датчиком CS угла поворота коленвала, определяющим обороты двигателя.

[0014] Канал 19 выхлопных газов оснащен устройством Е контроля выхлопных газов, которое очищает выхлопные газы. Внутри устройства Е контроля выхлопных газов от стороны выше по потоку к стороне ниже по потоку размещены катализатор DOC 20 (Diesel Oxidation Catalyst - катализатор окисления в дизельном двигателе) и фильтр DPF 21 (Diesel Particulate Filter - фильтр твердых частиц в дизельном двигателе). Катализатор DOC 20 представляет собой катализатор окисления, который окисляет НС, NO, и СО, содержащиеся в выхлопных газах, чтобы преобразовать их в H₂O, CO₂, и NO₂. Фильтр DPF 21 улавливает твердые частицы, содержащиеся в выхлопных газах. Устройство Е контроля выхлопных газов представляет собой пример устройства контроля выхлопных газов.

[0015] Клапан 24 добавления топлива, датчик 25 серы SOx, и датчик 26 температуры расположены в канале 19 выхлопных газов между выхлопной турбиной 18 и катализатором DOC 20. Датчик 25 серы SOx определяет концентрацию серы в выхлопных газах, протекающих через катализатор DOC 20. Клапан 24 добавления топлива добавляет в выхлопные газы топливо, используемое для сжигания твердых частиц, осажденных на фильтре DPF 21. Датчик 26 температуры определяет температуру выхлопных газов, поступающих в катализатор DOC 20.

[0016] Датчик 27 температуры размещен в канале 19 выхлопных газов между катализатором DOC 20 и фильтром DPF 21. Датчик 27 температуры определяет температуру выхлопных газов, которые проходят через катализатор DOC 20 и поступают в фильтр DPF 21. Датчик 28 температуры и датчик 29 воздушно-топливного отношения размещены в канале 19 выхлопных газов на стороне ниже по потоку от фильтра DPF 21. Датчик 28 температуры определяет температуру выхлопных газов, проходящих через фильтр DPF 21. Датчик 29 воздушно-топливного отношения определяет воздушно-топливное отношение выхлопных газов, которые проходят через фильтр DPF 21.

[0017] Блок ЭБУ (электронный блок управления) 30 управляет всей системой 10 двигателя. Блок ЭБУ 30 представляет собой компьютер, содержащий ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), ЦП (центральный процессор), и прочие устройства, не показанные на чертежах. Блок ЭБУ 30 электрически соединен с дроссельной заслонкой V и клапаном Va рециркуляции EGR, или вышеописанными датчиками.

[0018] Блок ЭБУ 30 на основе выходного значения датчика CS угла поворота коленвала определяет, являются ли обороты двигателя 11, входящего в состояние холостого режима работы, оборотами холостого режима. Обороты холостого режима включают в себя все диапазоны оборотов, когда двигатель 11 входит в состояние холостого режима работы. Например, обороты холостого режима включают в себя целевые обороты и обороты, которые изменяют на целевые обороты. Кроме того, состояние холостого режима работы также включает в себя, например, не только состояние остановки транспортного средства, но также состояние передвижения на небольшой скорости или состояние снижения скорости.

[0019] Блок ЭБУ 30 оценивает концентрацию серы в топливе на основе выходных значений датчиков 25 серы SOx и пр., однако настоящее изобретение этим не ограничивается. В топливном баке может быть предусмотрен датчик качества топлива с тем, чтобы непосредственно определять концентрацию серы в топливе. Кроме того, концентрация серы в топливе, используемом в месте, где используется система 10 двигателя, может заранее вводиться в блок ЭБУ 30.

[0020] Блок ЭБУ 30 определяет температуру устройства Е контроля выхлопных газов на основе значений измерения датчиков 26, 27, и 28 температуры. Кроме того, датчики температуры могут быть установлены непосредственно в катализаторе DOC 20 и фильтре DPF 21 с тем, чтобы определять их температуру. Каждый из датчиков 26, 27, и 28 температуры представляет собой типовой блок детекции, который определяет температуру устройства контроля выхлопных газов. Кроме того, температура устройства контроля выхлопных газов может оцениваться, исходя из рабочего состояния двигателя 11.

[0021] Блок ЭБУ 30 оценивает объем твердых частиц, поступающих в фильтр DPF 21, на основе рабочего состояния двигателя 11, и оценивает объем твердых частиц, осажденных на фильтре DPF 21, исходя из их накопления. Кроме того, датчик, который обнаруживает твердые частицы, может быть размещен в фильтре DPF 21, и блок ЭБУ 30 может оценивать объем твердых частиц, осажденных на фильтре DPF 21, на основе значения измерения датчика.

[0022] Блок ЭБУ 30 выполняет управление регенерацией для регенерации фильтра DPF 21 путем сжигания твердых частиц, осажденных на фильтре DPF 21. При управлении регенерацией, блок ЭБУ 30 управляет объемом топлива, добавляемым через клапан 24 добавления топлива, и увеличивает температуру устройства контроля выхлопных газов с заранее заданной скоростью увеличения температуры таким образом, чтобы сжигать твердые частицы. Клапан 24 добавления топлива представляет собой типовое устройство подачи топлива, которое подает топливо на устройство Е контроля выхлопных газов. Кроме того, способ подачи топлива на устройство Е контроля выхлопных газов и увеличения его температуры для сжигания твердых частиц этим не ограничивается. Например, несгоревшее топливо может подаваться в устройство Е контроля выхлопных газов для сжигания твердых частиц, накопленных на фильтре DPF 21, путем выполнения дожигающего впрыска клапаном F впрыска топлива после его основного впрыска. В этом случае клапан F впрыска топлива представляет собой типовое устройство подачи топлива.

[0023] Хотя это будет подробно описано ниже, блок ЭБУ 30 может, в качестве управления регенерацией, выборочно выполнять либо управление обычной регенерацией, либо управление медленной регенерацией. Управление обычной регенерацией представляет собой управление, при котором сжигают твердые частицы путем повышения температуры устройства контроля выхлопных газов на короткое время с целью предотвращения снижения топливной эффективности. Управление медленной регенерацией представляет собой управление, при котором сжигают твердые частицы путем медленного повышения температуры устройства контроля выхлопных газов с целью предотвращения возникновения белого дыма.

[0024] Далее будет описан случай, в котором белый дым образуется во время управления регенерацией. Фиг. 2А представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение температуры устройства контроля выхлопных газов во время управления регенерацией. Фиг. 2В представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение концентрации SO₃ в выхлопных газах во время управления регенерацией. На фиг. 2А и 2В, изменение температуры устройства контроля выхлопных газов и изменение концентрации SO₃ во время управления обычной регенерацией обозначены пунктирной линией, и а изменение температуры устройства контроля выхлопных газов, и изменение концентрации SO₃ во время управления медленной регенерацией обозначено сплошной линией. Кроме того, на фиг. 2В, концентрация SO₃, при которой выхлопные газы начинают распознаваться визуально в виде белого дыма, обозначена одноточечной штрихпунктирной линией.

[0025] Можно предположить случай, в котором управление регенерацией выполняется в случае, когда определенное содержание серного соединения накапливается на катализаторе DOC 20 и в фильтре DPF 21, и концентрация серы в топливе не является низкой. При этом температурный диапазон T1-Т2, проиллюстрированный на фиг. 2А, представляет собой температурный диапазон, в котором величина выделения серного соединения из катализатора DOC 20 и фильтра DPF 21 дополнительно возрастает по сравнению с другим температурным диапазоном. То есть температура Т1 представляет собой температуру, при которой количество выделения серного соединения начинает возрастать. Когда температура равна или выше, чем температура Т2, твердые частицы, накопленные на фильтре DPF 21, сгорают. Температура, которая ниже, чем температура Т1, будет обозначена, как первый температурный диапазон D1, температура, которая равна или выше, чем температура Т1, и ниже, чем Т2, будет обозначена, как второй температурный диапазон D2, а температура, которая равна или выше, чем температура Т2, будет обозначена, как третий температурный диапазон D3 (далее именуемым, как просто температурный диапазон). Кроме того, температура Т1 составляет, например, 450°, а температура Т2 составляет 650°.

[0026] При управлении обычной регенерацией, температура устройства контроля выхлопных газов стремительно возрастает с практически постоянной скоростью повышения температуры, пока температура устройства контроля выхлопных газов не достигнет температуры Т2, при которой начинается сгорание твердых частиц. После того, как температура устройства контроля выхлопных газов достигнет температуры Т2, твердые частицы сгорают при поддержании температуры устройства контроля выхлопных газов в температурном диапазоне D3 в течение заранее заданного периода. Кроме того, твердые частицы сгорают при увеличении температуры устройства контроля выхлопных газов постепенно в температурном диапазоне D3. Температурный диапазон D2 представляет собой температурный диапазон, в котором величина выделения серного соединения из катализатора DOC 20 и фильтра DPF 21 возрастает. По этой причине образуется белый дым, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2 и скорость повышения температуры является высокой. Причиной возникновения белого дыма считается то, что количество серного соединения (SOx), выделяемого из катализатора DOC 20 и фильтра DPF 21, увеличивается, когда температура устройства контроля выхлопных газов достигает заранее заданного значения или более, SO₃ в выхлопных газах вступает в соединение с H₂O, и аэрозоль из H₂SO₄ выпускается в виде белого дыма. Если скорость возрастания температуры устройства контроля выхлопных газов высокая, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2, как при обычном управлении регенерацией, количество выделяемого серного соединения в единицу времени возрастает, и концентрация SO₃ в выхлопных газах увеличивается. Таким образом, выхлопные газы визуально распознаются в виде белого дыма.

[0027] При управлении медленной регенерацией, температура устройства контроля выхлопных газов повышается со скоростью повышения температуры, которая меньше, чем скорость повышения температуры управления обычной регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2. Таким образом, можно уменьшить количество выделяемого серного соединения в единицу времени, чтобы оно была меньше, чем заранее заданное значение, и, соответственно, снизить концентрацию SO₃ в выхлопных газах. В результате, можно устранить проблему, при которой выхлопные газы визуально распознаются в виде белого дыма. Более конкретно, при управлении медленной регенерацией, температура устройства контроля выхлопных газов повышается с первой скоростью повышения температуры, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D1. Таким образом, предотвращается снижение эффективности топлива за счет быстрого достижения устройством контроля выхлопных газов температуры Т1. Когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2, повышение температуры устройства контроля выхлопных газов осуществляется со второй скоростью повышения температуры, которая ниже, чем первая скорость повышения температуры. Таким образом, образование белого дыма может быть предотвращено путем уменьшения концентрации SO₃ в выхлопных газах. Когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D3, температура устройства контроля выхлопных газов поддерживается в температурном диапазоне D3 в течение заранее заданного периода. Таким образом, твердые частицы, осажденные на фильтре DPF 21, сгорают. Кроме того, при управлении обычной регенерацией, температура устройства контроля выхлопных газов повышается с первой скоростью повышения температуры, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D1 или температурном диапазоне D2.

[0028] Кроме того, хотя это будет подробно описано далее, блок ЭБУ 30 выполняет управление предотвращением повышения температуры для предотвращения повышения температуры устройства контроля выхлопных газов при холостом режиме работы, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2, и двигатель 11 входит в состояние холостого режима работы во время управления медленной регенерацией. Управление предотвращением повышения температуры представляет собой управление, предотвращающее появление белого дыма, когда двигатель 11 входит в состояние холостого режима работы во время управления медленной регенерацией.

[0029] Далее будет описано управление предотвращением повышения температуры.

Фиг. 3А представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение температуры устройства контроля выхлопных газов во время управления предотвращением повышения температуры. Фиг. 3В представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение концентрации SO₃ в выхлопных газах во время управления предотвращением повышения температуры. Фиг. 3С представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменение добавления топлива клапаном 24 добавления топлива во время управления предотвращением повышения температуры. Кроме того, на фиг. 3А и 3В, изменение температуры устройства контроля выхлопных газов и изменение концентрации SO₃, когда управление предотвращением повышения температуры не выполняется во время управления медленной регенерацией, обозначены пунктирной линией, а изменение температуры устройства контроля выхлопных газов и изменение концентрации SO₃, когда управление предотвращением повышения температуры выполняется во время управления медленной регенерацией, обозначены сплошной линией. Кроме того, на фиг. 3С изменение объема добавляемого топлива клапаном 24 добавления топлива, когда управление предотвращением повышения температуры не выполняется во время управления медленной регенерацией, обозначено пунктирной линией, а изменение объема добавляемого топлива клапаном 24 добавления топлива, когда управление предотвращением повышения температуры выполняется во время управления медленной регенерацией, обозначено сплошной линией.

[0030] Если температура устройства контроля выхлопных газов непрерывно повышается, даже после того, как двигатель 11 входит в состояние холостого режима работы, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2, объемный расход выхлопных газов уменьшается по сравнению с величиной, полученной непосредственно перед холостым режимом работы. Тем не менее, постоянно происходит выделение SO₃, и, таким образом, концентрация SO₃ в выхлопных газах увеличивается. Таким образом, возникает проблема, что возможно возникновение белого дыма. Соответственно, блок ЭБУ 30 выполняет управление предотвращением повышения температуры для предотвращения повышения температуры устройства контроля выхлопных газов в холостом режиме работы, когда двигатель 11 входит в состояние холостого режима работы, в случае, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2 во время управления медленной регенерацией. При управлении предотвращением повышения температуры согласно варианту осуществления, возникает случай, когда объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива настраивается на ноль, с тем, чтобы уменьшить температуру устройства контроля выхлопных газов в холостом режиме работы. Также возникает случай, когда объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива регулируется таким образом, чтобы во время холостого режима работы поддерживать температуру устройства контроля выхлопных газов на значении, полученном непосредственно перед холостым режимом работы. На фиг. 3А-3С, температура устройства контроля выхлопных газов обозначена кривой А, концентрация SO₃ обозначена кривой А', а объем добавления топлива обозначен кривой А'' в случае, когда объем добавления топлива устанавливается на ноль. Кроме того, температура устройства контроля выхлопных газов обозначена кривой В, концентрация SO₃ обозначена кривой В', и объем добавления топлива обозначается кривой В'' в случае, когда температура устройства контроля выхлопных газов поддерживается непосредственно перед холостым режимом работы.

[0031] Фиг. 4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример управления регенерацией. Кроме того, управление регенерацией начинается, например, когда блок ЭБУ 30 определяет, что количество твердых частиц, осажденных на фильтре DPF 21, превышает заранее заданную величину. В частности, блок ЭБУ 30 оценивает количество твердых частиц, осажденных на фильтре DPF 21, на основе пробега и пр. Когда запускается управление регенерацией, блок ЭБУ 30 определяет, является ли концентрация серы в топливе заранее заданным значением или более (этап S1). Заранее заданное значение представляет собой значение, используемое в качестве опорного для определения того, выделяется ли белый дым при управлении обычной регенерацией. Когда на этапе S1 делается отрицательное определение, блок ЭБУ 30 выполняет управление обычной регенерацией (этап S2). Когда концентрация серы в топливе низкая и меньше заранее заданного значения, принимается, что объем серного соединения, осажденного на катализаторе DOC 20 и фильтре DPF 21, является небольшим. Таким образом, образование белого дыма затруднено даже тогда, когда выполняется управление обычной регенерацией. Когда управление обычной регенерацией заканчивается, завершается управление регенерацией.

[0032] Когда на этапе S2 делается положительное определение, блок ЭБУ 30 выполняет управление медленной регенерацией (этап S3). Если выполняется управление обычной регенерацией, когда концентрация серы в топливе представляет собой заранее заданное значение или более, возникает проблема, что возможно возникновение белого дыма. Когда управление медленной регенерацией заканчивается, завершается управление регенерацией.

[0033] Фиг. 5 и 6 представляют собой блок-схемы, иллюстрирующие примеры управления медленной регенерацией. Блок ЭБУ 30 определяет, находится ли температура устройства контроля выхлопных газов в температурном диапазоне D1 (этап S11). Когда делается положительное определение, блок ЭБУ 30 регулирует объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива таким образом, чтобы увеличить температуру устройства контроля выхлопных газов с первой скоростью увеличения температуры (этап S12). Более конкретно, блок ЭБУ 30 устанавливает первую целевую скорость повышения температуры, с тем, чтобы повышать температуру устройства контроля выхлопных газов с первой скоростью повышения температуры, и регулирует объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива таким образом, чтобы соответствовать первой целевой скорости повышения температуры.

[0034] Когда на этапе S11 делается отрицательное определение, то есть температура устройства контроля выхлопных газов находится не в температурном диапазоне D1, а в температурном диапазоне D2, блок ЭБУ 30 повышает температуру со второй скоростью повышения температуры (этап S13). При этом блок ЭБУ 30 устанавливает вторую целевую скорость повышения температуры в зависимости от концентрации серы в топливе. Вторая целевая скорость повышения температуры представляет собой целевое значение, полученное, когда температура устройства контроля выхлопных газов повышается со второй скоростью повышения температуры. Кроме того, вторая целевая скорость повышения температуры может быть установлена на основе карты, которая устанавливает то, что вторая целевая скорость повышения температуры уменьшается, когда концентрация серы в топливе увеличивается. Это происходит потому, что количество осажденного серного соединения увеличивается, когда возрастает концентрация серы в топливе. Таким образом, количество выделяемого серного соединения также увеличивается. Также это происходит потому, что образование белого дыма может быть предотвращено, когда уменьшается вторая целевая скорость повышения температуры. Кроме того, блок ЭБУ 30 может выполнять регулировку с обратной связью объема добавляемого топлива клапаном 24 добавления топлива на основе фактической температуры устройства контроля выхлопных газов, при этом температура устройства контроля выхлопных газов увеличивается со второй скоростью повышения температуры. Таким образом, можно увеличивать температуру устройства контроля выхлопных газов со второй скоростью повышения температуры с высокой точностью.

[0035] Далее, блок ЭБУ 30 определяет, входит ли двигатель 11 в состояние холостого режима работы (этап S14). Когда на этапе S14 делается отрицательное определение, блок ЭБУ 30 определяет, находится ли температура устройства контроля выхлопных газов в температурном диапазоне D2 (этап S15). Когда на этапе S15 делается положительное определение, блок ЭБУ 30 снова выполняет процесс после этапа S13. Когда на этапе S15 делается отрицательное определение, то есть температура устройства контроля выхлопных газов не находится в температурном диапазоне D2, блок ЭБУ 30 поддерживает температуру устройства контроля выхлопных газов в температурном диапазоне D3 в течение заранее заданного периода (этап S16). Заранее заданный период представляет собой период, который необходим для сгорания твердых частиц, осажденных на фильтре DPF 21. После поддержания температуры устройства контроля выхлопных газов в температурном диапазоне D3 в течение заранее заданного периода, блок ЭБУ 30 заканчивает управление медленной регенерацией и, соответственно завершает управление регенерацией.

[0036] Когда на этапе S14 делается положительное определение, то есть двигатель 11 входит в состояние холостого режима работы, блок ЭБУ 30 определяет, является ли количество осажденного серного соединения по отношению к устройству Е контроля выхлопных газов заранее заданным значением или более (этап S21). Заранее заданное значение представляет собой количество осажденного серного соединения, при котором имеется вероятность возникновения белого дыма при холостом режиме работы. Кроме того, блок ЭБУ 30 может оценивать количество осажденного серного соединения на основе значения, полученного путем вычитания количества осажденного серного соединения, полученного до того, как температура устройства контроля выхлопных газов достигнет температуры устройства контроля выхлопных газов, когда двигатель 11 входит в состояние холостого режима работы во время управления медленной регенерацией, из количества осажденного серного соединения, вычисленного на основе расстояния пробега транспортного средства, до выполнения управления медленной регенерацией.

[0037] Фиг. 7 представляет собой карту, которая определяет зависимость между скоростью отделения серного соединения и температурой устройства контроля выхлопных газов. Скорость отделения серного соединения имеет пик, по существу, вблизи одной и той же температуры устройства контроля выхлопных газов независимо от количества осаждения. Кроме того, скорость отделения серного соединения увеличивается, когда возрастает количество осажденного серного соединения. Соответственно, имеется большая вероятность возникновения белого дыма в состоянии холостого режима работы, когда возрастает количество осажденного серного соединения. Заранее заданное значение на этапе S21 устанавливается на основе количества осажденного серного соединения, когда скорость отделения серного соединения является высокой.

[0038] Когда на этапе S21 делается положительное определение, то есть количество осажденного серного соединения сравнительно большое, блок ЭБУ 30 устанавливает объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива на ноль (этап S22). Таким образом, предотвращается дополнительное увеличение температуры устройства контроля выхлопных газов.

[0039] Кроме того, блок ЭБУ 30 выполняет управление по предотвращению повышения температуры выхлопных газов для предотвращения повышения температуры выхлопных газов (этап S23). Таким образом, можно предотвратить повышение температуры устройства контроля выхлопных газов, вызываемое выхлопными газами. Например, при управлении предотвращением повышения температуры выхлопных газов, температура выхлопных газов уменьшается при увеличении объема свежего воздуха, вводимого в двигатель 11, при этом воздушно-топливное отношение регулируется таким образом, чтобы оно было бедным. Например, степень открытия клапана Va рециркуляции EGR может регулироваться в сторону закрывания, при этом объем сжигаемых газов, возвращающихся в двигатель 11, уменьшается, а объем свежего воздуха увеличивается. В качестве альтернативного варианта, дроссельная заслонка V может регулироваться в сторону открывания, а регулируемый направляющий аппарат 18а может регулироваться в сторону закрывания, при этом давление наддува увеличивается, и возрастает объем свежего воздуха. Кроме того, скорость сгорания топлива в двигателе 11 может увеличиваться так, чтобы снизить температуру выхлопных газов. Например, момент впрыска топлива в двигатель 11 может сдвигаться на опережение, либо может возрасти давление впрыска топлива.

[0040] Блок ЭБУ 30 определяет, входит ли двигатель 11 в состояние холостого режима работы (этап S24). Когда делается положительное определение, блок ЭБУ 30 снова выполняет процесс после этапа S21. Когда делается отрицательное определение, блок ЭБУ 30 снова выполняет процесс после этапа S11. Таким образом, если двигатель входит в состояние холостого режима работы, когда количество осажденного серного соединения сравнительно большое, объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива устанавливается на ноль во время холостого режима работы, и управление предотвращением повышения температуры выхлопных газов также выполняется, таким образом, чтобы предотвратить повышение температуры устройства контроля выхлопных газов. Таким образом, предотвращается образование белого дыма.

[0041] Когда на этапе S21 делается отрицательное определение, то есть количество осажденного серного соединения сравнительно небольшое, блок ЭБУ 30 определяет, равна ли скорость транспортного средства заранее заданному значению или более (этап S31). Скорость транспортного средства определяется на основе значения, выдаваемого датчиком скорости транспортного средства. При этом заранее заданное значение представляет собой скорость транспортного средства, при котором выхлопные газы визуально не распознаются в виде белого дыма, даже когда температура устройства контроля выхлопных газов повышается со второй скоростью возрастания температуры, как в случае, когда количество осажденного серного соединения сравнительно небольшое, как при отрицательном определении на этапе S21. Например, заранее заданное значение составляет 1 км/ч. Когда на этапе S31 делается положительное определение, то есть скорость транспортного средства равна некоторой скорости даже в состоянии холостого режима работы, блок ЭБУ 30 снова выполняет процесс после этапа S11 и температура устройства контроля выхлопных газов повышается со второй скоростью повышения температуры, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2. Это происходит потому, что выхлопные газы не распознаются с легкостью и визуально в виде белого дыма, даже когда температура устройства контроля выхлопных газов повышается со второй скоростью повышения температуры в случае, когда количество осажденного серного соединения сравнительно мало, и скорость транспортного средства равна некоторой скорости транспортного средства.

[0042] Когда на этапе S31a делается отрицательное определение, то есть скорость транспортного средства равна, по существу, нулю, блок ЭБУ 30 регулирует объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива таким образом, что температура устройства контроля выхлопных газов поддерживается на значении, полученном непосредственно перед холостым режимом работы, даже при холостом режиме работы (этап S32). Объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива регулируется на основе карты, устанавливающей таким образом, что объем добавления топлива возрастает, когда температура устройства контроля выхлопных газов непосредственно перед холостым режимом работы повышается. Поскольку поддерживается температура устройства контроля выхлопных газов непосредственно перед состоянием холостого режима работы, предотвращается дополнительное повышение температуры устройства контроля выхлопных газов. По этой причине, предотвращается также образование белого дыма. Кроме того, поскольку поддерживается температура устройства контроля выхлопных газов, полученная непосредственно перед состоянием холостого режима работы, когда количество осажденного серного соединения сравнительно мало, как при отрицательном определении на этапе S21, образование белого дыма предотвращается тем, что количество осажденного серного соединения сравнительно мало, даже тогда, когда температура устройства контроля выхлопных газов слегка повышается, например, из-за неожиданного повышения температуры выхлопных газов. Кроме того, поскольку отрицательное определение делается на этапе S11, а положительное определение делается на этапе S14, температура устройства контроля выхлопных газов поддерживается в температурном диапазоне D2 вследствие процесса на этапе S32.

[0043] Кривая В'' на фиг. 3С обозначает случай, когда объем добавления топлива клапаном 24 добавления топлива регулируется таким образом, что поддерживается температура устройства контроля выхлопных газов непосредственно перед холостым режимом работы. Кроме того, в этом случае, причина, по которой объем добавления топлива при холостом режиме работы становится меньше, чем объем добавления топлива непосредственно перед холостым режимом работы, состоит в том, что объем всасываемого воздуха при холостом режиме работы становится меньше, чем объем всасываемого воздуха перед холостым режимом работы. По этой причине, когда объем добавления топлива не уменьшается в соответствии с этим состоянием, объем добавления топлива увеличивается по отношению к уменьшенному объему всасываемого воздуха, и, соответственно, возникает проблема, что температура устройства контроля выхлопных газов при холостом режиме работы может увеличиться. Соответственно, даже когда количество осажденного серного соединения является заранее заданным значением или большим, или является меньше, чем заранее заданное значение, управление выполняется таким образом, что объем добавления топлива при холостом режиме работы становится меньше, чем объем добавления топлива непосредственно перед холостым режимом работы.

[0044] Далее блок ЭБУ 30 определяет, является ли текущее состояние режима работы состоянием холостого режима работы (этап S24), снова выполняет процесс после этапа S21, когда делается положительное определение, и снова выполняет процесс после этапа S11, когда делается отрицательное определение. Соответственно, когда холостой режим работы возвращается к обычному режиму после выполнения процесса этапа S32, температура повышается снова от температуры устройства контроля выхлопных газов непосредственно перед холостым режимом работы со второй скоростью повышения температуры. Это происходит потому, что процесс этапа S13 выполняется после отрицательного определения на этапе S11. Таким образом, можно устранить продолжение управления регенерацией и предотвратить снижение топливной эффективности в случае, когда температура устройства контроля выхлопных газов поддерживается на определенной температуре, даже на холостом режиме работы, по сравнению со случаем, когда температура устройства контроля выхлопных газов уменьшается на холостом режиме работы, и когда температура устройства контроля выхлопных газов повышается, после того, как холостой режим работы возвращается к обычному режиму работы.

[0045] Как описано выше, когда текущее состояние режима работы становится состоянием холостого режима работы в случае, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в температурном диапазоне D2, вызывая выделение серного соединения во время управления медленной регенерацией, образование белого дыма предотвращается путем выполнения управления предотвращением повышения температуры для предотвращения дополнительного повышения температуры устройства контроля выхлопных газов.

[0046] Кроме того, как показано на этапе S21, этапе S22, и этапе S32, когда количество осажденного серного соединения принимает заранее заданное значение или более, объем добавления топлива регулируется таким образом, что температура устройства контроля выхлопных газов становится меньше, чем в случае, когда количество осажденного серного соединения меньше заранее заданного значения. По этой причине, когда количество осажденного серного соединения является большим, сначала предотвращается образование белого дыма. Затем, когда количество осажденного серного соединения мало, можно предотвратить продление управления медленной регенерацией и при этом предотвратить образование белого дыма и, соответственно, предотвратить снижение топливной эффективности.

[0047] Описанный выше вариант осуществления изобретения используется исключительно для реализации изобретения, и данное изобретение этим не ограничивается. Из приведенного выше описания очевидно, что различные модификации варианта осуществления включены в объем настоящего изобретения, и различные другие варианты осуществления изобретения могут быть использованы согласно объему данного изобретения.

[0048] В вышеописанном варианте осуществления, управление обычной регенерацией и управление медленной регенерацией выполняются по выбору в качестве управления регенерацией, однако может быть выполнено только управление медленной регенерацией. Кроме того, изобретение не ограничено конфигурацией, в которой выполняется управление обычной регенерацией, когда концентрация серы в топливе меньше, чем заранее заданное значение, а управление медленной регенерацией выполняется, когда концентрация серы в топливе равна или больше заранее заданного значения. Например, может быть использована конфигурация, в которой оценивается количество осажденного серного соединения по отношению к устройству Е контроля выхлопных газов, выполняется управление обычной регенерацией, когда оцениваемое количество осаждения меньше заранее заданного значения, и выполняется управление медленной регенерацией, когда оцениваемое количество осаждения равно или больше заранее заданного значения. Кроме того, может быть использована конфигурация, в которой выполняется только управление обычной регенерацией, когда концентрация серы в топливе меньше, чем заранее заданное значение и оцениваемое количество осаждения серного соединения также меньше, чем заранее заданное значение, и управление медленной регенерацией выполняется в других случаях.

[0049] Кроме того, когда количество осажденного серного соединения становится заранее заданным значением или более, при управлении предотвращением повышения температуры, объем добавления топлива уменьшается по сравнению со случаем, когда количество осажденного серного соединения меньше заранее заданного значения, и тогда добавление топлива может продолжаться в любом случае. Таким образом, в любом случае, можно предотвратить продление управления медленной регенерацией.

[0050] Кроме того, при управлении предотвращением повышения температуры, управление предотвращением повышения температуры выхлопных газов может выполняться в любой момент времени, либо может не выполняться. Кроме того, когда объем добавления топлива управляется таким образом, что температура устройства контроля выхлопных газов, полученная непосредственно перед холостым режимом работы, поддерживается независимо от количества осажденного серного соединения, управление предотвращением повышения температуры выхлопных газов может выполняться, когда количество осажденного серного соединения становится равным или больше заранее заданного значения, и управление предотвращением повышением температуры выхлопных газов может не выполняться, когда количество осажденного серного соединения меньше заранее заданного значения.

Изобретение может быть использовано в устройствах управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит устройство контроля выхлопных газов, размещенное в канале выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, и устройство подачи топлива, выполненное с возможностью подачи топлива в устройство контроля выхлопных газов. Устройство контроля содержит электронный блок управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью управления подачей топлива устройством подачи топлива для управления регенерацией таким образом, что при этом температура устройства контроля выхлопных газов повышается и твердые частицы, осажденные на устройстве контроля выхлопных газов, сгорают. Электронный блок управления обеспечивает повышение температуры устройства контроля выхлопных газов с первой скоростью повышения температуры для управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в первом температурном диапазоне. Электронный блок управления обеспечивает повышение температуры устройства контроля выхлопных газов со второй скоростью повышения температуры в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится во втором температурном диапазоне. Вторая скорость повышения температуры ниже, чем первая скорость повышения температуры, а второй температурный диапазон выше, чем первый температурный диапазон. Электронный блок управления обеспечивает условия для сжигания твердых частиц путем поддержания температуры устройства контроля выхлопных газов в третьем температурном диапазоне в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в третьем температурном диапазоне. Третий температурный диапазон выше, чем второй температурный диапазон. Электронный блок управления обеспечивает регулирование температуры устройства контроля выхлопных газов на холостом режиме работы так, чтобы она была равной или меньше, чем температура устройства контроля выхлопных газов в то время, когда двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы для управления предотвращением повышения температуры, когда температура устройства контроля выхлопных газов во время управления регенерацией находится во втором температурном диапазоне и двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии холостого режима работы. Технический результат заключается в предотвращении образования белого дыма при холостом режиме работы двигателя. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, при этом двигатель внутреннего сгорания содержит устройство контроля выхлопных газов, размещенное в канале выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, и устройство подачи топлива, выполненное с возможностью подачи топлива в устройство контроля выхлопных газов, причем указанное устройство контроля содержит:

электронный блок управления, выполненный с возможностью:

(a) управления подачей топлива устройством подачи топлива в качестве управления регенерацией таким образом, что при этом температура устройства контроля выхлопных газов повышается и твердые частицы, осажденные на устройстве контроля выхлопных газов, сгорают;

(b) выполнения повышения температуры устройства контроля выхлопных газов с первой скоростью повышения температуры в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в первом температурном диапазоне;

(c) выполнения повышения температуры устройства контроля выхлопных газов со второй скоростью повышения температуры в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится во втором температурном диапазоне, при этом вторая скорость повышения температуры ниже, чем первая скорость повышения температуры, а второй температурный диапазон выше, чем первый температурный диапазон;

(d) выполнения сжигания твердых частиц путем поддержания температуры устройства контроля выхлопных газов в третьем температурном диапазоне в качестве управления регенерацией, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится в третьем температурном диапазоне, при этом третий температурный диапазон выше, чем второй температурный диапазон; и

(е) регулирования температуры устройства контроля выхлопных газов на холостом режиме работы так, чтобы она была равной или меньше, чем температура устройства контроля выхлопных газов в то время, когда двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы в качестве управления предотвращением повышения температуры, когда температура устройства контроля выхлопных газов во время управления регенерацией находится во втором температурном диапазоне, и двигатель внутреннего сгорания находится в состоянии холостого режима работы.

2. Устройство управления по п. 1, в котором

электронный блок управления выполнен с возможностью уменьшения объема подачи топлива на холостом режиме работы по сравнению с объемом подачи топлива в то время, когда двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы, в качестве управления предотвращением повышения температуры.

3. Устройство управления по п. 1 или 2, в котором

электронный блок управления выполнен с возможностью выполнения управления предотвращением повышения температуры выхлопных газов для предотвращения повышения температуры выхлопных газов в качестве управления предотвращением повышения температуры.

4. Устройство управления по п. 1, в котором

электронный блок управления выполнен с возможностью не выполнять управление предотвращением повышения температуры, когда температура устройства контроля выхлопных газов находится во втором температурном диапазоне, двигатель внутреннего сгорания входит в состояние холостого режима работы и скорость транспортного средства равна или больше, чем заранее заданное значение.

5. Устройство управления по п. 1, в котором

электронный блок управления выполнен с возможностью, когда количество осажденного серного соединения равно или больше заранее заданного значения, регулирования температуры устройства контроля выхлопных газов таким образом, чтобы температура устройства контроля выхлопных газов была ниже, чем температура, когда количество осажденного серного соединения меньше, чем заранее заданное значение, в качестве управления предотвращением повышения температуры, при этом количество осажденного серного соединения представляет собой количество серного соединения, осажденного на устройстве контроля выхлопных газов.

6. Устройство управления по п. 1, в котором

электронный блок управления выполнен с возможностью регулирования объема подачи топлива устройством подачи топлива, в качестве управления предотвращением повышения температуры таким образом, чтобы объем подачи топлива был меньше, когда количество осажденного серного соединения равно или больше, чем заранее заданное значение, чем когда количество осажденного серного соединения меньше, чем заранее заданное значение.