專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備和控制方法，其執(zhí)行控制以 迅速預(yù)熱催化器。
背景技術(shù)：
在例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后之類的時(shí)候執(zhí)行使廢氣控制催化器的溫
度升高到活化溫度的催化器預(yù)熱控制。例如，日本專利申請公布No. 9-88663 (JP-A-9-88663 )描述了用于通過增加和減少燃料噴射量以向催 化器供給來自稀燃的氧氣和來自富燃的燃燒成分(例如CO( —氧化碳)) 從而迅速預(yù)熱催化器的技術(shù)。執(zhí)行這種控制促進(jìn)了催化器中一氧化碳的 氧化反應(yīng)，并且通過此氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量促進(jìn)催化器預(yù)熱。而且，日 本專利申請公布No. 2001-107722 (JP-A-2001-107722 )描述了用于在尚 未預(yù)熱催化器時(shí)通過打開設(shè)置在繞過增壓器的通道中的閥(廢氣旁通 閥)來預(yù)熱催化器的技術(shù)。
但是，當(dāng)執(zhí)行JP-A-9-88663中的控制時(shí)，排放物可能會(huì)受從催化器 中逸出(即流過)的一氧化碳和碳?xì)寤衔锏鹊牟焕绊??？梢韵氲剑?這種一氧化碳和碳?xì)浠衔锏鹊南蛲饬鲃?dòng)是由于在催化器中的富氣(即 在富燃期間供送到催化器的氣體)和稀氣(即在稀燃期間供送到催化器 的氣體)未充分混合，或者由于催化器尚未達(dá)到這些氣體反應(yīng)的溫度。 而且，根據(jù)JP-A-2001-107722中描述的技術(shù)，難以適當(dāng)?shù)匾种圃诖呋?預(yù)熱時(shí)一氧化碳和碳?xì)浠衔锏葟拇呋髦幸绯?即流過)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，該控制設(shè)備在適當(dāng)?shù)?抑制一氧化碳和碳?xì)浠衔锏攘鬟^催化器的同時(shí)能夠M預(yù)熱催化器。本發(fā)明的第一方面涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其包括廢氣 旁通閥控制部，其控制設(shè)置在旁路通道中的廢氣旁通閥的打開和關(guān)閉， 所述旁路通道連接排氣通道的位于增壓器上游的部分和所述排氣通道 的位于所述增壓器下游的部分，因此繞過了所述增壓器；以及燃料噴射 控制部，其控制燃料噴射量的增加和減少。所述廢氣旁通閥控制部當(dāng)設(shè) 置在所述排氣通道中的催化器的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)保持所述廢氣旁
通閥打開并且當(dāng)所述催化器的溫度變成等于或高于所述預(yù)定溫度時(shí)關(guān) 閉所述廢氣旁通岡。所述燃料噴射控制部增加和減少所述燃料噴射量，
在稀燃和富燃之間交替地切換。
根據(jù)此第一方面的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備用以控制具有增壓器和 廢氣旁通閥的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)M而預(yù)熱催化器。根據(jù)此方面，由燃料噴射控 制部執(zhí)行的控制產(chǎn)生的一氧化碳在催化器中能夠可靠地燃燒(即一氧化 碳和氧氣能夠可靠地>^應(yīng))。另外，稀氣(例如02(氧氣))和富氣(例 如CO(—氧化碳))在催化器中能夠有效地混合。因此，在適當(dāng)?shù)匾种?一氧化碳和碳?xì)浠衔锏攘鬟^催化器的同時(shí)能夠i2tit地預(yù)熱催化器。
在上述的第一方面中，在所述催化器溫度低于所述預(yù)定溫度時(shí)，所 述燃料噴射控制部會(huì)禁止增加和減少所述燃料噴射量的控制。
在此結(jié)構(gòu)中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以設(shè)置有多個(gè)氣缸，并且所述燃料 噴射控制部可以執(zhí)行控制以增加和減少所述燃料噴射量，使得內(nèi)燃發(fā)動(dòng) 機(jī)的每個(gè)氣釭在稀燃和富燃之間交替地切換。
在前述結(jié)構(gòu)中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可設(shè)置有多個(gè)氣釭組，其中多個(gè)氣 缸分開設(shè)置為兩列，并且燃料噴射控制部可增加和減少所述燃料噴射 量，使得交替地在形成一列的所述氣釭組中執(zhí)行富燃并且在形成另 一列 的所述氣缸組中執(zhí)行稀燃。
在前述結(jié)構(gòu)中，所述燃料噴射控制部可增加和減少所述燃料噴射 量，使得所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)M個(gè)預(yù)定時(shí)間段交替地在稀燃和富燃之間切 換。
在前述結(jié)構(gòu)中，所述燃料噴射控制部可基于進(jìn)氣量、進(jìn)氣管壓力和 所述增壓器的渦輪速度中的至少一個(gè)來"i殳定所述燃料噴射量的增加和 減少的量。在前述結(jié)構(gòu)中，所述燃料噴射控制部可隨著所述進(jìn)氣管壓力的增加 來增加所述燃料噴射量的增加和減少的量。而且，所述燃料噴射控制部 可隨著所述增壓器的渦輪速度的增加來增加燃料噴射量的增加和減少 的量。
根據(jù)前述結(jié)構(gòu)，燃料噴射控制部基于進(jìn)氣量、進(jìn)氣管壓力和增壓器 的渦輪速度中的至少一個(gè)來設(shè)定空燃比變化到富側(cè)和稀側(cè)的量。例如， 當(dāng)渦^il度增加時(shí)，燃料噴射控制部執(zhí)行控制以逐漸增加對(duì)每個(gè)氣缸或 在每個(gè)預(yù)定時(shí)間段上燃料噴射量增加和減少的量。執(zhí)行這種控制使得與 渦M度一致的量的富氣和稀氣能夠供送到增壓器，這使得富氣和稀氣 在增壓器中能夠有效地混合。因此，富氣和稀氣在催化器中能夠可靠地混合。
在前述結(jié)構(gòu)中，所述燃料噴射控制部可設(shè)置有用于燃料噴射量的預(yù) 定極限值，并且設(shè)定所述燃料噴射量的增加和減少的量，4吏得當(dāng)所述燃 料噴射量達(dá)到所述極限值時(shí)所述燃料噴射量維持在所述極限值。
在前述結(jié)構(gòu)中，所述預(yù)定溫度可以是所述廢氣中的一氧化碳能夠在 所述催化器中燃燒的溫度。
本發(fā)明的第二方面涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，所述內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)具有增壓器和設(shè)置在旁路通道中的廢氣旁通閥，所述旁路通道連 接排氣通道的位于增壓器上游的部分和所述排氣通道的位于所述增壓
器下游的部分，因此繞過了所述增壓器。這種控制方法包括當(dāng)設(shè)置在 所述排氣通道中的催化器的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)保持所述廢氣旁通閥 打開，當(dāng)所述催化器的溫度變成等于或高于所述預(yù)定溫度時(shí)關(guān)閉所述廢 氣旁通閥；以及增加和減少所述燃料噴射量，使得所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)所 述廢氣旁通閥關(guān)閉時(shí)在稀燃和富燃之間交替地切換。


參照附圖，才艮據(jù)示例性實(shí)施方式的如下描述，本發(fā)明的前述和其它 目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯，圖中相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的 元件，并且圖中
圖1A^用有根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備的車輛結(jié)構(gòu)的示意圖2是示意性地示出本發(fā)明此示例性實(shí)施方式中的發(fā)動(dòng)機(jī)的塊圖3是示出本發(fā)明此示例性實(shí)施方式中燃料噴射抖動(dòng)控制的示例的
圖表；
圖4A到4E是示出根據(jù)本發(fā)明此示例性實(shí)施方式的燃料噴射抖動(dòng)控
制的基本流程的圖表；
圖5是當(dāng)本發(fā)明此示例性實(shí)施方式中的燃料噴射抖動(dòng)幅值改變時(shí)的
圖表的示例；
圖6是說明根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的催化器預(yù)熱程序的流程 圖；以及
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明此示例性實(shí)施方式的燃料噴射抖動(dòng)控制的流
程圖。
具體實(shí)施例方式
在如下的說明書和附圖中，將根據(jù)示例性實(shí)施方式更詳細(xì)地描述本 發(fā)明。
首先將描述應(yīng)用有根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控 制設(shè)備的系統(tǒng)的蒼沐結(jié)構(gòu)。
圖1是應(yīng)用有根據(jù)此示例性實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備的車 輛結(jié)構(gòu)的示意圖。圖中，實(shí)線箭頭表示氣流，虛線箭頭表示信號(hào)輸入和 輸出。
車輛主JH殳置有空氣濾清器(AC) 2、進(jìn)氣通道3、渦輪增壓器4、 中冷器(IC) 5、節(jié)氣門6、穩(wěn)壓罐7、發(fā)動(dòng)機(jī)(即內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))8、排 氣通道18、旁路通道19、廢氣旁通閥20、三元催化器21、進(jìn)氣壓力傳 感器31、冷卻液溫度傳感器32、氧傳感器33、加速器壓下量傳感器34 以及ECU (發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)50。
空氣濾清器2凈化從外部抽吸的空氣(進(jìn)氣)并且將空氣供送到進(jìn) 氣通道3。渦輪增壓器4的壓縮機(jī)4a設(shè)置在進(jìn)氣通道3中。進(jìn)氣通過壓 縮機(jī)4a的旋轉(zhuǎn)而受到壓縮(即受到增壓)。此外，冷卻進(jìn)氣的中冷器5和調(diào)節(jié)供送到發(fā)動(dòng)機(jī)8的進(jìn)氣量的節(jié)氣門6也設(shè)置在進(jìn)氣通道3中。
經(jīng)過節(jié)氣門6的進(jìn)氣首先存儲(chǔ)在形成于進(jìn)氣通道3中的穩(wěn)壓罐7中， 然后流到發(fā)動(dòng)機(jī)8的多個(gè)氣缸中，圖中未示出這些氣缸。發(fā)動(dòng)機(jī)8通過 在氣缸中燃燒混合氣而產(chǎn)生動(dòng)力，所述混合氣是所供送的空氣和燃料的 混合物。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)8可以是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等。然后由發(fā) 動(dòng)機(jī)8的氣缸中的此混合氣的燃燒所產(chǎn)生的廢氣被排放到排氣通道18 中。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)8根據(jù)從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50供送的控制信號(hào)執(zhí)行多 種控制，例如點(diǎn)火正時(shí)控制、燃料噴射量控制以及燃料噴射正時(shí)控制等。
在此將參照圖2詳細(xì)地描述發(fā)動(dòng)機(jī)8的結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)8主要包括氣 缸8a、燃料噴射閥10、火花塞12、進(jìn)氣門13以及排氣門14。另外， 在圖2中，為了簡化描述僅示出了一個(gè)氣釭8a，但實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)8具有 多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)8a。
燃料噴射閥10是設(shè)置在氣缸8a中的燃料噴射器，所述燃料噴射閥 10直接向氣缸8a的燃燒室8b噴射燃料(即執(zhí)行釭內(nèi)噴射)。燃料噴射 閥10由從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50供送的控制信號(hào)控制。即發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 50執(zhí)行燃料噴射量控制等。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)8并不局限于具有執(zhí)行釭內(nèi)噴 射(即直接噴射)的燃料噴射閥10。替代地或另外地，發(fā)動(dòng)機(jī)8可以具 有執(zhí)行進(jìn)氣口噴射的燃料噴射閥。
空氣從進(jìn)氣通道3供送到氣釭8a的燃燒室8b中，而燃料從燃料噴 射閥10供送到氣缸8a的燃燒室8b中。所供送的空氣和燃料的混合氣 由火花塞12的火花點(diǎn)燃并且在燃燒室8b中燃燒。此燃燒迫4吏活塞8c 以往復(fù)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)，此往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過連桿8d傳送到曲軸，因此使曲軸旋 轉(zhuǎn)；圖中未示出所述曲軸。另外，火花塞12受從良動(dòng)機(jī)控制單元50供 送的控制信號(hào)的控制。即發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50執(zhí)行點(diǎn)火正時(shí)控制。
另外，進(jìn)氣門13和排氣門14設(shè)置在氣缸8a中。進(jìn)氣門13受控打 開和關(guān)閉以選擇性地允許和防止進(jìn)氣通道3和燃燒室8b之間的連通。 類似地，排氣門14受控打開和關(guān)閉以選擇性地允許和防止排氣通道18 和燃燒室8b之間的連通。
返回到圖l,現(xiàn)在將描述車輛的其它構(gòu)成元件。
M動(dòng)機(jī)8排放出的廢氣使設(shè)置在排氣通道18中的渦輪增壓器的 渦輪4b旋轉(zhuǎn)。所引起的渦輪4b的旋轉(zhuǎn)扭矩傳送到渦輪增壓器4中的壓縮機(jī)4a，并使壓縮機(jī)4a旋轉(zhuǎn)以壓縮(增壓)經(jīng)過渦輪增壓器4的進(jìn)氣。
旁路通道19將排氣通道18的位于渦輪增壓器4上游的部分與排氣 通道18的位于渦輪增壓器4下游的部分連接，因此繞過了渦輪增壓器4。 廢氣旁通閥20設(shè)置在旁路通道19中。當(dāng)廢氣旁通閥20關(guān)閉時(shí)，廢氣 流到渦輪增壓器4中，并且不流過旁路通道19。相反，當(dāng)廢氣旁通閥 20打開時(shí)，廢氣也流過旁路通道19,從而抑制壓縮機(jī)4a的轉(zhuǎn)速的增加。 即，由渦輪增壓器4引起的增壓受到抑制。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50控制廢 氣旁通閥20的此種打開和關(guān)閉。
而且，用于凈化廢氣的三元催化器21也設(shè)置在排氣通道18中。更 具體地說，三元催化器21是一種催化器，其以例如鉑或銠等貴金屬作 為活性成分，并且去除廢氣中的氮氧化合物(NOx)、 一氧化碳(CO) 以及碳?xì)浠衔?HC)等。而且，三元催化器21凈化廢氣的能力根據(jù) 三元催化器21的溫度而改變'更具體地說，當(dāng)三元催化器21的溫度達(dá) 到活化溫度時(shí)，三元催化器21凈化廢氣的能力增高。因此，在例如冷 啟動(dòng)期間之類的時(shí)候，三元催化器21的溫度需要升高到活化溫度。另 外，用以凈化廢氣的設(shè)備并不局限于三元催化器21。而且，后面將三元 催化器21簡稱為"催化器"，并且省去其附圖標(biāo)記。
進(jìn)氣壓力傳感器31設(shè)置在穩(wěn)壓罐7中并且檢測進(jìn)氣壓力。此進(jìn)氣 壓力是與進(jìn)氣管中的壓力對(duì)應(yīng)的壓力。冷卻液溫度傳感器32檢測用于 冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)8的冷卻液的溫度(后面將此溫度稱為"發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫 度，，)。氧傳感器33設(shè)置在排氣通道18中并且檢測廢氣中的氧濃度。而 且，加速器壓下量傳感器34檢測駕駛員對(duì)加速器的壓下量。由這些傳 感器檢測的檢測值作為檢測信號(hào)被供給到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50包括中央處理器、只讀存儲(chǔ)器、隨M取存儲(chǔ) 器以及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器等，這些在圖中均未示出。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50 基于來自于車輛中各種傳感器的輸出執(zhí)行車輛的控制。在此示例性實(shí)施 方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50主要控制廢氣旁通閥(后面稱其為"WGV") 20和燃料噴射閥10。更具體地說，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50當(dāng)催化器溫度低 于預(yù)定溫度時(shí)保持WGV 20打開，并且當(dāng)催化器溫度變成等于或高于預(yù) 定溫度時(shí)關(guān)閉WGV20。另外，此預(yù)定溫度與廢氣中的一氧化碳在催化 器中發(fā)生燃燒的溫度對(duì)應(yīng)。另外，當(dāng)催化器溫度變成等于或高于預(yù)定溫 度從而使得WGV 20關(guān)閉時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50執(zhí)行控制以增加和降低燃料噴射量使得發(fā)動(dòng)機(jī)8在稀燃和富燃之間交替(后面將此控制稱為 "燃料噴射抖動(dòng)控制")。執(zhí)行這種控制是為了迅速預(yù)熱催化器，同時(shí)適 當(dāng)?shù)匾种埔谎趸己吞細(xì)浠衔锏葟拇呋髁鞒觥?br> 如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50用作本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè) 備。更具體地說，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50操作為用作廢氣控制部和燃料噴 射控制部。
接下來將描述通過上述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50執(zhí)行的燃料噴射抖動(dòng)控 制。在此示例性實(shí)施方式中，執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制以在例如冷啟動(dòng)期 間之類的時(shí)候迅速預(yù)熱催化器。
在此將參照圖3中的圖表描述基本燃料噴射抖動(dòng)控制，圖3中示出 當(dāng)執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制時(shí)目標(biāo)空燃比的改變。在圖3中，橫軸表示時(shí) 間，縱軸表示空燃比(A/F)。
如圖3中所示，在燃料噴射抖動(dòng)控制中，執(zhí)行控制以增加和降低燃 料噴射量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)8在每個(gè)氣釭8a中或以每個(gè)預(yù)定時(shí)間段在稀燃 和富燃之間交替。當(dāng)執(zhí)行這種控制時(shí)，在稀燃期間稀氣(02(氧氣)等) 被供送到催化器中，在富燃期間富氣(CO (—氧化碳)等)被供送到 催化器中，這促進(jìn)了在催化器中的反應(yīng)(即氧化反應(yīng))中的一氧化碳和 氧氣的反應(yīng)。由此氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使催化器變熱，從而促進(jìn)了催化 器的預(yù)熱。
但是，如果當(dāng)催化器尚未達(dá)到富氣和稀W應(yīng)的溫度(此溫度對(duì)應(yīng) 于"預(yù)定溫度，，)時(shí)一—即當(dāng)催化器尚未達(dá)到一氧化碳能夠燃燒的溫度 時(shí)——執(zhí)行了燃料噴射抖動(dòng)控制，則這些氣體可能不能充分反應(yīng)，這可 能導(dǎo)致一氧化碳和碳?xì)寤衔锏攘鬟^催化器。當(dāng)富氣和稀氣在催化器中 未充分混合時(shí)，也可能發(fā)生一氧化碳和碳?xì)浠衔锏葟拇呋鞯倪@種流 出。即，當(dāng)富氣和稀氣在催化器中未充分混合時(shí)，它們不能充分反應(yīng)， 因此一氧化碳和碳?xì)浠衔锏瓤赡茏罱K經(jīng)過催化器流出。
當(dāng)WGV 20打開時(shí)或當(dāng)渦輪增壓器4中的渦輪4b的速度(后面稱 為"渦輪速度")較低時(shí)，很可能富氣和稀氣混合不充分。這是因?yàn)楫?dāng) WGV 20打開時(shí)，廢氣流過渦輪4b —側(cè)的排氣通道18和旁路通道19 二者，并且當(dāng)渦M度低時(shí)，不能獲得渦輪4b中氣體的充分混合效果。 如果一氧化碳和碳?xì)浠衔锏热缟鲜鲆粯訌拇呋髦信欧懦?，則可能對(duì)排放物產(chǎn)生不利影響。
因此，在此示例性實(shí)施方式中，當(dāng)催化器溫度低于預(yù)定溫度時(shí)，發(fā)
動(dòng)機(jī)控制單元50禁止燃料噴射抖動(dòng)控制的執(zhí)行。此外，當(dāng)催化器溫度 低于預(yù)定溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50繼續(xù)保持WGV 20打開以通過增 加直接到催化器的流量來提高催化器的預(yù)熱能力，并且防止渦輪去除熱 量。然后，當(dāng)催化器溫度變成等于或高于預(yù)定溫度時(shí)，即當(dāng)催化器溫度 達(dá)到一氧化碳能夠燃燒的溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50關(guān)閉WGV 20并 且一旦WGV 20關(guān)閉就開始執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制。通過這樣在催化器 溫度等于或高于預(yù)定溫度時(shí)執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制，由燃料噴射抖動(dòng)控 制產(chǎn)生的一氧化碳能夠可靠地在催化器中燃燒(即一氧化碳和氧氣能夠 可靠地反應(yīng))。而且，通過在WGV20關(guān)閉時(shí)執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制， 防止了廢氣流到旁路通道19中，這意味著在燃料噴射抖動(dòng)控制期間產(chǎn) 生的廢氣全部能夠被供送到渦輪4b。另外，渦^t度增加，這使富氣和 稀氣在渦輪4b處能夠有效地混合。因此，富氣和稀氣在催化器中能夠 適當(dāng)?shù)鼗旌稀?br> 另外，在此示例性實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50基于渦輪速度 確定燃料噴射控制中燃料噴射量的增加量和降低量(后面稱此量為"燃 料噴射抖動(dòng)幅值")。換言之，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50根據(jù)渦g度設(shè)定此 量以將空燃比改變到富側(cè)和稀側(cè)。例如，當(dāng)渦輪速度增加時(shí)，燃料噴射 抖動(dòng)幅值增加。這樣改變?nèi)剂蠂娚涠秳?dòng)幅值使得與渦M度一致的量的 富氣和稀氣供送到渦輪4b中，從而富氣和稀氣在渦輪4b中能夠有效地 混合。因此，富氣和稀氣在催化器中能夠可靠地混合。
因此，通過執(zhí)行根據(jù)本示例性實(shí)施方式的燃料噴射抖動(dòng)控制，富氣 和稀氣在催化器中能夠可靠地混合，并且一氧化碳在催化催中能夠可靠 地燃燒。因此，催化器能夠迅速被預(yù)熱，同時(shí)適當(dāng)?shù)匾种埔谎趸己吞?氫化合物等流過催化器，即同時(shí)適當(dāng)?shù)匾种婆欧盼镉捎谌剂蠂娚涠秳?dòng)控 制而劣化。
接下來將參照圖4A到4E詳細(xì)描述燃料噴射抖動(dòng)控制，圖4A到4E 是示出根據(jù)此示例性實(shí)施方式的燃料噴射抖動(dòng)控制的基本流程的圖表。 圖4A示出WGV 20的打開和關(guān)閉。圖4B示出催化器溫度隨時(shí)間的變 化。圖4C示出燃料噴射抖動(dòng)控制的請求。圖4D示出進(jìn)氣壓力隨時(shí)間 的變化，以及圖4E示出燃料噴射抖動(dòng)幅值隨時(shí)間的變化。圖中的橫軸表示時(shí)間。
在時(shí)刻tl處，發(fā)動(dòng)機(jī)8啟動(dòng)。在這種情況下，如圖4B中所示，從 時(shí)刻tl到時(shí)刻t2,催化器溫度低于預(yù)定溫度Tl，因此如圖4A中所示， 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50保持WGV 20打開。此外，如圖4C中所示，發(fā)動(dòng) 機(jī)控制單元50不輸出燃料噴射抖動(dòng)控制的請求。換言之，在催化器溫 度低于預(yù)定溫度Tl的時(shí)刻tl和時(shí)刻t2之間發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50禁止執(zhí) 行燃料噴射抖動(dòng)控制。
如圖4B中所示，在時(shí)刻t2處，催化器溫度超過預(yù)定溫度T1。因此， 如圖4A中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50關(guān)閉WGV20。另外，當(dāng)WGV20 關(guān)閉時(shí)，如圖4C中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50輸出燃料噴射抖動(dòng)控制的 請求。這樣，當(dāng)催化器溫度低于預(yù)定溫度Tl時(shí)，禁止燃料噴射抖動(dòng)控 制，并且當(dāng)催化器溫度變成等于或高于預(yù)定溫度T1時(shí)，啟動(dòng)燃料噴射 抖動(dòng)控制。因此，由燃料噴射抖動(dòng)控制產(chǎn)生的一氧化碳在催化器中能夠 可靠地燃燒。
而且，如圖4D中所示，如上所述關(guān)閉WGV20增加進(jìn)氣壓力。另 外，進(jìn)氣壓力和渦輪速度相關(guān)，因此渦M度隨著進(jìn)氣壓力的增加而增 加。在此示例性實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50基于進(jìn)氣壓力的狀態(tài) 設(shè)定燃料噴射抖動(dòng)控制中的燃料噴射抖動(dòng)幅值。在這種情況下，進(jìn)氣壓 力逐漸增加，因此如圖4E中的箭頭60所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50逐漸 增加燃料噴射抖動(dòng)幅值。這樣改變?nèi)剂蠂娚涠秳?dòng)幅值使得富氣和稀氣在 催化器中能夠可靠地混合。
圖4B示出當(dāng)執(zhí)行這種燃料噴射抖動(dòng)控制時(shí)的結(jié)果(由箭頭61示出) 和當(dāng)不執(zhí)行這種燃料噴射抖動(dòng)控制時(shí)的結(jié)果(由箭頭62示出)。因此， 很顯然執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制時(shí)催化器溫度增加得比不執(zhí)行該控制時(shí) 快。因此，可以說通過根據(jù)此示例性實(shí)施方式的燃料噴射抖動(dòng)控制能夠 有效地預(yù)熱催化器。
在此將參照圖5描述當(dāng)燃料噴射抖動(dòng)控制中燃料噴射抖動(dòng)幅值改變 時(shí)的示例。在圖5中所示的圖表中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示空燃比 (A/F)。另外，圖5是說明執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制同時(shí)進(jìn)氣壓力增加即 同時(shí)渦^1度增加的情況下的圖表。而且，此圖表還示出目標(biāo)空燃比的 變化。如圖5中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50從時(shí)刻t3執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控 制。更具體地說，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50執(zhí)行這樣的控制即所述控制根
之，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50根據(jù)進(jìn)氣壓力的變化改變空燃比擺動(dòng)到富側(cè)和 稀側(cè)的量。在這種情況下，進(jìn)氣壓力增加，因此發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50執(zhí) 行控制以逐漸增加燃料噴射抖動(dòng)幅值。更具體地說，在燃料噴射抖動(dòng)控 制時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50執(zhí)行控制以逐漸增加燃料噴射量增加的量從 而實(shí)現(xiàn)富燃，并且逐漸增加燃料噴射量減少的量以實(shí)現(xiàn)稀燃。
這樣改變?nèi)剂蠂娚涠秳?dòng)幅值使得與渦輪速度一致的量的富氣和稀 氣能夠供送到渦輪4b,因此富氣和稀氣在渦輪4b處能夠有效地混合。 因此，富氣和稀氣在催化器中能夠可靠地混合。
另外，在上述的示例中，基于渦輪速度或進(jìn)氣壓力確定(即設(shè)定) 燃料噴射抖動(dòng)幅值。但是，本發(fā)明并不局限于此。在另一示例中，也能 夠基于進(jìn)氣量、進(jìn)氣壓力(即進(jìn)氣管壓力)和渦M度中的至少一個(gè)來 確定(即設(shè)定)燃料噴射抖動(dòng)幅值。
另夕卜，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)8是V型發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，在每列中都能夠執(zhí)行根據(jù)此示 例性實(shí)施方式的燃料噴射抖動(dòng)控制。即，執(zhí)行控制以使一列氣缸組富燃 而使另一列氣釭組稀燃。
接下來將參照圖6和7描述根據(jù)此示例性實(shí)施方式的催化器預(yù)熱程序。
圖6;U兌明催化器預(yù)熱程序的流程圖。在例如冷啟動(dòng)期間之類的時(shí) 候執(zhí)行此程序以iSit預(yù)熱催化器。更具體地說，執(zhí)行上述的燃料噴射抖 動(dòng)控制等。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50以預(yù)定周期反復(fù)執(zhí)行催化器預(yù)熱 程序。
首先，在步驟S101中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50判定是否存在預(yù)熱催化 器的請求(即催化器預(yù)熱請求)。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50例 如通過判定在冷啟動(dòng)期間發(fā)動(dòng)機(jī)8是否怠速運(yùn)轉(zhuǎn)或者判定催化器是否正 在被預(yù)熱來判定是否存在催化器預(yù)熱請求。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50 基于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、催化器溫度(例如檢測值或估算值)等做出判 定。當(dāng)存在催化器預(yù)熱請求(即在步驟SIOI中為"是")時(shí)，則程序前 進(jìn)到步驟S102。如果不存在催化器預(yù)熱請求(即在步驟S101中為"否")，則程序結(jié)束。
在步驟S102中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50執(zhí)行控制以打開WGV20。在 這種情況下，存在催化器預(yù)熱請求，因此催化器的溫度非?？赡艿陀陬A(yù) 定溫度。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50打開WGV20并且程序前進(jìn)到步驟 S亂
在步驟S103中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50判定催化器溫度是否等于或高 于預(yù)定溫度。即，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50判定催化器溫;O:否是疫氣中的 一氧化碳將發(fā)生燃燒的溫度(即氧氣和一氧化碳^反應(yīng)的溫度)。做 出步驟S103中的判定從而判定是否能夠關(guān)閉WGV 20并且執(zhí)行燃料噴 射抖動(dòng)控制。如果催化器溫度等于或高于預(yù)定溫度(即在步驟S103中 為"是")，則程序前進(jìn)到步驟S104。另一方面，如果催化器溫度低于預(yù) 定溫度(即在步驟S103中為"否")，則程序返回到步驟S102。在這種 情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50保持WGV20打開。即，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 50執(zhí)行控制以保持WGV 20打開，直到催化器溫度變成等于或高于預(yù) 定溫度。
在步驟S104中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50執(zhí)行控制以關(guān)閉WGV20。在 這種情況下，催化器溫度等于或高于預(yù)定溫度，因此可以說一氧化碳將 在催化器中適當(dāng)?shù)厝紵?。因此，能夠說如果執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制也不 會(huì)出現(xiàn)問題。因此，在燃料噴射抖動(dòng)控制啟動(dòng)之前，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50 執(zhí)行控制以關(guān)閉WGV20。這樣關(guān)閉WGV20會(huì)增加渦輪速度，這使得 可以有效地混合由于執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制而產(chǎn)生的富氣和稀氣。然后 程序前進(jìn)到步驟S105。
在步驟S105中，由于WGV20已經(jīng)關(guān)閉，所以發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50 執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制。后面將描述執(zhí)行此控制的詳細(xì)步驟。 一旦燃料 噴射抖動(dòng)程序結(jié)束，則程序前進(jìn)到步驟S106。在步驟S106中，發(fā)動(dòng)機(jī) 控制單元50判定是否已經(jīng)完成預(yù)熱。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50判定催 化器溫度(例如檢測值或估算值)是否變成等于或高于目標(biāo)溫度。如果 催化器已經(jīng)完成預(yù)熱(即在步驟S106中為"是")，則程序結(jié)束。另一 方面，如果催化器還未完成預(yù)熱(即在步驟S106中為"否")，則程序 返回到步驟S104。在這種情況下，當(dāng)WGV 20保持關(guān)閉的同時(shí)重新執(zhí) 行燃料噴射抖動(dòng)控制。即，燃料噴射抖動(dòng)控制繼續(xù)執(zhí)行，直到催化器完 成預(yù)熱。接下來將參照圖7描述在上述步驟S105中所執(zhí)行的燃料噴射抖動(dòng) 控制，圖7是燃料噴射抖動(dòng)控制的流程圖。在此控制中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單 元50主要執(zhí)行控制以增加和降低燃料噴射量，使得對(duì)每個(gè)氣釭8a或以 每個(gè)預(yù)定時(shí)間段交替執(zhí)行稀燃和富燃。
在步驟S201中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50根據(jù)進(jìn)氣壓力設(shè)定燃料噴射抖
具體地說，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50基于從進(jìn)氣壓力傳感器31獲得的進(jìn)氣壓 力設(shè)定燃料噴射抖動(dòng)幅值，并且控制燃料噴射閥10使得噴射對(duì)應(yīng)于該 燃料噴射抖動(dòng)幅值的燃料噴射量。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元50設(shè)定燃料 噴射抖動(dòng)幅值為隨進(jìn)氣壓力增加即隨渦^El度增加而逐漸變大的值。這 樣設(shè)定燃料噴射抖動(dòng)幅值并且執(zhí)行燃料噴射抖動(dòng)控制使得能夠向渦輪 4b供送與渦M度一致的量的富氣和稀氣。因此，富氣和稀氣在催化器 中能夠可靠地混合。 一旦完成此步驟，則程序結(jié)束。另外，也可以為燃 料噴射抖動(dòng)幅值設(shè)置極限值。即，當(dāng)燃料噴射抖動(dòng)幅值達(dá)到極限值時(shí)， 即使進(jìn)氣壓力進(jìn)一步增加，燃料噴射抖動(dòng)幅值也能繼續(xù)維持在該極限 值。
這樣，根據(jù)本示例性實(shí)施方式的催化器預(yù)熱程序使得富氣和稀氣在 催化器中能夠可靠地混合，同時(shí)使得一氧化碳和氧氣在催化器中能夠可 靠地反應(yīng)。因此，催化器能夠i2til被預(yù)熱，同時(shí)適當(dāng)?shù)匾种埔谎趸己?碳?xì)寤衔锏攘鬟^催化器，即同時(shí)適當(dāng)?shù)匾种婆欧盼镉捎谌剂蠂娚涠秳?dòng) 控制而劣化。
雖然參照其示例性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的
是，本發(fā)明并不局限于這些示例性實(shí)施方式或構(gòu)造。相反，本發(fā)明意在 覆蓋各種改型和等同設(shè)置。另外，雖然以多種組合和配置示出示例性實(shí) 施方式的各種元件，但是它們是示例性的，包括更多個(gè)、更少個(gè)或僅單 個(gè)元件的其它組合和配置也落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其特征在于，包括廢氣旁通閥控制部，其控制設(shè)置在旁路通道中的廢氣旁通閥的打開和關(guān)閉，所述旁路通道連接排氣通道的位于增壓器上游的部分和所述排氣通道的位于所述增壓器下游的部分，由此對(duì)所述增壓器進(jìn)行旁路；以及燃料噴射控制部，其控制燃料噴射量的增加和減少，其中所述廢氣旁通閥控制部當(dāng)設(shè)置在所述排氣通道中的催化器的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)保持所述廢氣旁通閥打開并且當(dāng)所述催化器的溫度變成等于或高于所述預(yù)定溫度時(shí)關(guān)閉所述廢氣旁通閥，并且所述燃料噴射控制部增加和減少所述燃料噴射量，使得當(dāng)所述廢氣旁通閥控制部關(guān)閉所述廢氣旁通閥時(shí)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在稀燃和富燃之間交替地切換。
2. 如權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，在所述催化器溫度低于 所述預(yù)定溫度時(shí)，所述燃料噴射控制部禁止增加和減少所述燃料噴射量 的控制。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制設(shè)備，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè) 置有多個(gè)氣缸，并且所述燃料噴射控制部執(zhí)行控制以交替地增加和減少 所述燃料噴射量，使得所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣釭在稀燃和富燃之間交 替地切換。
4.如權(quán)利要求1或2所述的控制設(shè)備，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè) 置有多個(gè)氣缸組，其中多個(gè)氣缸分開"i殳置為兩列，并且所述燃料噴射控 制部增加和減少所述燃料噴射量，j吏得交替地在形成一列的所述氣缸組 中執(zhí)行富燃并且在形成另 一列的所述氣缸組中執(zhí)行稀燃。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述燃料噴射控制部增加和減少所述燃料噴射量，使得所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)按每個(gè)預(yù) 定時(shí)間段交替地在稀燃和富燃之間切換。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述燃料 噴射控制部基于進(jìn)氣量、進(jìn)氣管壓力和所述增壓器的渦輪速度中的至少 一個(gè)來i殳定所述燃料噴射量的增加和減少的量。
7. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述燃料 噴射控制部隨著所述進(jìn)氣管壓力的增加來增加所述燃料噴射量的增加 和減少的量。
8. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述燃料 噴射控制部隨著所述增壓器的渦輪速度的增加來增加所述燃料噴射量 的增加和減少的量。
9. 如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述燃料 噴射控制部設(shè)置有用于所述燃料噴射量的預(yù)定的極限值，并且設(shè)定所述 燃料噴射量的增加和減少的量，使得當(dāng)所述燃料噴射量達(dá)到所述極限值 時(shí)所述燃料噴射量維持在所述極限值。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述預(yù)定 溫度是廢氣中的一氧化碳能夠在所述催化器中燃燒的溫度。
11. 一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有增壓器 和設(shè)置在旁路通道中的廢氣旁通閥，所述旁路通道連接排氣通道的位于 所述增壓器上游的部分和所述排氣通道的位于所述增壓器下游的部分， 由此對(duì)所述增壓器進(jìn)行旁路，所述方法的特征在于包括當(dāng)設(shè)置在所述排氣通道中的催化器的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)保持所 述廢氣旁通閥打開，當(dāng)所述催化器的溫度變成等于或高于所述預(yù)定溫度時(shí)關(guān)閉所述廢氣旁通閥；以及增加和減少所述燃料噴射量，使得當(dāng)所述廢氣旁通岡關(guān)閉時(shí)所述內(nèi) 燃發(fā)動(dòng)機(jī)在稀燃和富燃之間交替地切換。
12. —種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有增壓器和設(shè) 置在旁路通道中的廢氣旁通閥，所述旁路通道連接排氣通道的位于所述 增壓器上游的部分和所述排氣通道的位于所述增壓器下游的部分，因此 繞過了所述增壓器，所述設(shè)備的特征在于，包括廢氣旁通閥控制裝置，其用于控制所述廢氣旁通閥的打開和關(guān)閉；以及燃料噴射控制裝置，其用于控制燃料噴射量的增加和減少，其中所述廢氣旁通閥控制裝置當(dāng)設(shè)置在所述排氣通道中的催化器 的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)保持所述廢氣旁通閥打開并且當(dāng)所述催化器的 溫度變成等于或高于所述預(yù)定溫度時(shí)關(guān)閉所述廢氣旁通閥，并且所述燃料噴射控制裝置增加和減少所述燃料噴射量，使得所述內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)所述廢氣旁通閥控制裝置關(guān)閉所述廢氣旁通閥時(shí)在稀燃和富 燃之間交替地切換。
全文摘要
一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其執(zhí)行控制以預(yù)熱催化器。更具體地說，所述控制設(shè)備當(dāng)催化器的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)保持廢氣旁通閥(WGV)打開并且當(dāng)催化器的溫度變得等于或高于預(yù)定溫度時(shí)關(guān)閉廢氣旁通閥(WGV)。控制設(shè)備執(zhí)行控制以增加和減少燃料噴射量，使得在廢氣旁通閥關(guān)閉時(shí)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在稀燃和富燃之間交替地切換。因此，富氣和稀氣在催化器中能夠可靠地混合，并且一氧化碳在催化器中能夠可靠地燃燒。因此，在適當(dāng)?shù)匾种埔谎趸肌⑻細(xì)浠衔锏攘鬟^催化器的同時(shí)能夠迅速預(yù)熱催化器。
文檔編號(hào)F02D41/02GK101438042SQ200780016425
公開日2009年5月20日 申請日期2007年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者田中敏彥 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社