專利名稱：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，特別涉及一種具有可 以變更發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥的開閉定時(shí)的閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)、和具有凈化發(fā) 動(dòng)機(jī)排氣的功能的排氣后處理裝置的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，作為排氣后處理裝置，使用用于將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中
包含的N0x (氮氧化物)還原而凈化排氣的NOx催化劑、以及用于捕
捉微粒而凈化排氣的微粒過(guò)濾器等。
例如，近年來(lái)使用氨選擇還原型N0x催化劑(下面稱為SCR催 化劑)作為N0x催化劑。在使用了該SCR催化劑的排氣后處理裝置中， 在SCR催化劑的上游側(cè)供給尿素水，將供給的尿素水利用排氣熱量加 水分解而產(chǎn)生的氨供給至SCR催化劑。供給至SCR催化劑的氨吸附在 SCR催化劑上，通過(guò)由SCR催化劑促進(jìn)氨和排氣中的NOx之間的脫硝 反應(yīng)，從而進(jìn)行NOx的還原。
SCR催化劑為了良好地發(fā)揮該排氣凈化功能，需要使流入SCR 催化劑中的排氣溫度至少上升至SCR催化劑活化的溫度。但是，在發(fā) 動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣溫度較低，并且位于SCR催化劑上 游側(cè)的排氣管、前段氧化催化劑及微粒過(guò)濾器等沒有充分加熱。因此， 排氣熱量被這些部件吸收，流入SCR催化劑的排氣溫度明顯下降。由 于上述排氣溫度下降，SCR催化劑有可能無(wú)法良好地發(fā)揮上述排氣凈 化功能。
另外，由于排氣溫度下降導(dǎo)致問題的產(chǎn)生，并不限于SCR催化 劑，對(duì)于作為排氣后處理裝置使用的各種催化劑或微粒過(guò)濾器，均會(huì) 產(chǎn)生相同的問題。即，對(duì)于排氣后處理裝置中使用的催化劑，由于排 氣溫度下降而無(wú)法活化，無(wú)法良好地發(fā)揮催化劑功能。另外，對(duì)于微粒過(guò)濾器，連續(xù)再生變得困難，微粒會(huì)堆積在微粒過(guò)濾器中，微粒的 捕捉能力下降。
為了解決上述排氣溫度下降時(shí)的問題，在日本國(guó)特開平10 —
68332號(hào)公報(bào)(下面稱為專利文獻(xiàn)1)中提出了一種閥定時(shí)控制裝置， 通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)變更發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥的開閉定時(shí)，使排氣溫度上 升。
在專利文獻(xiàn)1的控制裝置中，使用通過(guò)變更排氣凸輪軸相對(duì)于 曲軸的相位而使排氣閥的開閉定時(shí)可變的機(jī)構(gòu)。并且，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度 較低的情況下，排氣閥的開閉定時(shí)提前規(guī)定的曲柄角。由此，使氣缸 內(nèi)的燃燒熱量積極地向排氣側(cè)排出，利用該燃燒熱量使催化劑等進(jìn)行 盡快活化。
但是，在上述專利文獻(xiàn)1的控制裝置中，通過(guò)使排氣凸輪軸相 對(duì)于曲軸的相位變更，從而在開閥期間固定的情況下排氣閥的開閉定 時(shí)可變。由此，通過(guò)使排氣閥的開閥開始定時(shí)提前，從而使排氣閥的 閉閥完成定時(shí)早于排氣上死點(diǎn)，在進(jìn)氣閥開閥之前關(guān)閉排氣閥。因此， 伴隨排氣閥的閉閥而氣缸內(nèi)的殘留氣體再次被壓縮。由此，被壓縮的 殘留氣體會(huì)在之后通過(guò)進(jìn)氣閥進(jìn)行開閥而從進(jìn)氣口排出。其結(jié)果，由 于妨礙從進(jìn)氣口向氣缸內(nèi)吸入新鮮空氣而使空氣過(guò)剩率下降，從而產(chǎn) 生出現(xiàn)大量的黑煙或HC (碳化氫)向空氣中排出的問題。
另外，上述專利文獻(xiàn)1的控制裝置，利用油壓的供給而使排氣 凸輪軸的相位相對(duì)于曲軸變更。由于在發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)，被供給的動(dòng)作 油的溫度較低，因而其粘度較高，所以如果不使動(dòng)作油的溫度上升一 定程度而使動(dòng)作油的粘度降低，則無(wú)法穩(wěn)定地控制相位變更機(jī)構(gòu)。因 此，在上述專利文獻(xiàn)1的控制裝置中，在動(dòng)作油的溫度較低的情況下， 考慮將排氣閥的開閉定時(shí)維持為最大超前角的狀態(tài)。但是，在此情況 下，由于在動(dòng)作油的溫度沒有充分上升的狀態(tài)下，即使發(fā)動(dòng)機(jī)處于高 負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，也無(wú)法順暢地排出動(dòng)作油，所以排氣閥開閉定時(shí)的最 大超前角狀態(tài)需要維持一段時(shí)間。因此，上如上述所示，吸入氣缸中 的新鮮空氣的量減少。因傳遞燃燒熱量的新鮮空氣的量減少而排氣溫 度上升，但由于新鮮空氣的量大幅減少，所以有可能產(chǎn)生由于不完全燃燒導(dǎo)致黑煙大量出現(xiàn)或排氣溫度的過(guò)度上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一 種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其可以在發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)不排出大量黑煙而 適當(dāng)?shù)厥古艢鉁囟壬仙?，可以盡早發(fā)揮排氣后處理裝置的良好的排氣 凈化功能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，具有 閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)，其可以將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥的開閉定時(shí)，選擇性 地切換為第l開閉定時(shí)和第2開閉定時(shí)中的某一個(gè)；排氣后處理裝置， 其對(duì)從上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣進(jìn)行凈化；以及控制單元，其控制 上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)，以使得至少在預(yù)先規(guī)定的上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài) 運(yùn)行時(shí)，利用上述第1開閉定時(shí)使排氣闊開閉，
上述第1開閉定時(shí)設(shè)定為，上述排氣閥的開閥期間的一部分和 與上述排氣閥同一氣缸的進(jìn)氣閥的開閥期間重疊，同時(shí)上述排氣閥的 開閥開始定時(shí)位于上述氣缸的膨脹行程中的活塞下死點(diǎn)的滯后角側(cè)， 上述第2開閉定時(shí)設(shè)定為，上述排氣閥的開閥開始定時(shí)位于上述第1
開閉定時(shí)的開閥開始定時(shí)的超前角側(cè)。
在如上述構(gòu)成的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置中，在預(yù)先規(guī)定的柴油 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，控制單元控制閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)，以使得排氣閥 的開闊期間的一部分和與排氣閥為同一氣缸的進(jìn)氣闊的開閥期間重 疊，同時(shí)以第1開閉定時(shí)使排氣閥開閉，以使得排氣閥的開閥開始定 時(shí)位于上述氣缸的膨脹行程中的活塞下死點(diǎn)的滯后角側(cè)。
由此，通過(guò)在膨脹行程中活塞壓縮氣缸內(nèi)的氣體，與利用第2 開閉定時(shí)使排氣閥開閉的情況相比，泵送損失增大。由于為了補(bǔ)償上 述增大的泵送損失而增加向各氣缸的燃料供給量，所以其結(jié)果，從柴 油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的溫度上升。
另外，由于排氣閥的開閥開始定時(shí)滯后，所以與利用第2開閉 定時(shí)使排氣閥開閉的情況相比，氣缸內(nèi)的殘留氣體量增加，吸入氣缸 的新鮮空氣的量相應(yīng)地減少。由此，將由燃料燃燒而產(chǎn)生的熱量進(jìn)行傳遞的新鮮空氣的量減少，其結(jié)果，排氣溫度上升。
由此，即使在冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，也可以使排氣溫度迅速上升，可以
使排氣后處理裝置發(fā)揮良好的排氣凈化功能。
另外，由于即使在利用第1開閉定時(shí)使排氣閥開閉時(shí)，排氣閥
的開閥持續(xù)至排氣閥的開閥期間的一部分與進(jìn)氣閥的開閥期間重疊
的定時(shí)為止，所以可以防止氣缸內(nèi)的殘留氣體量大幅增加。由此，新 鮮空氣向氣缸內(nèi)的供給并不會(huì)被殘留氣體較大地妨礙，吸入氣缸內(nèi)的 新鮮空氣的量不會(huì)大幅減少。其結(jié)果，可以在防止黑煙等向空氣中排 出的同時(shí)，使排氣溫度迅速上升。
優(yōu)選在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置中，在上述第1開閉定時(shí)中 的上述排氣閥的開閥開始定時(shí)，設(shè)定為上述活塞下死點(diǎn)之后的40至
70°的規(guī)定曲柄角。由此,可以更可靠地在防止黑煙等向空氣中排出
的同時(shí)，使排氣溫度迅速上升。 -優(yōu)選在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置中，上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)，
在供給動(dòng)作油時(shí)使上述排氣閥的開閉定時(shí)成為上述第2開閉定時(shí)，另
一方面，在未供給上述動(dòng)作油時(shí)使上述排氣閥的開閉定時(shí)成為上述第 1開閉定時(shí)。
由于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，動(dòng)作油的粘度較高，所以難 以將動(dòng)作油適當(dāng)?shù)叵蜷y定時(shí)切換機(jī)構(gòu)供給而進(jìn)行穩(wěn)定的控制。如上述 所示，在上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，在沒有供給動(dòng)作油時(shí)，使上述 排氣閥的開閉定時(shí)為上述第1開閉定時(shí)的情況下，在冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，不 向閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)供給動(dòng)作油而以第1開閉定時(shí)使排氣閥開閉。由 此，在冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，可以穩(wěn)定而可靠地使排氣閥以第1開閉定時(shí)進(jìn)行 開閉。
另外，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，動(dòng)作油的溫度沒有充分上 升而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)成為高負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)的情況下，排氣闊繼續(xù)以第1 開閉定時(shí)進(jìn)行開閉。此時(shí)，如上述所示，由于排氣閥的開閥持續(xù)至排 氣閥的開閥期間的一部分與進(jìn)氣閥的開閥期間重疊的定時(shí)為止，所以 可以將氣缸內(nèi)的殘留氣體抑制得較少。其結(jié)果，由于吸入氣缸內(nèi)的新 鮮空氣的量不會(huì)大幅減少，所以即使在高負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，也可以防止黑煙大量產(chǎn)生或排氣溫度的過(guò)度上升。
更優(yōu)選在上述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置中，上述控制單元，在 控制上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)以使得上述排氣閥的幵閉定時(shí)成為上述第 1開閉定時(shí)時(shí)，在判定上述動(dòng)作油的溫度上升至大于或等于規(guī)定油溫 之前，禁止由上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)將上述排氣閥的開閉定時(shí)從上述第 1開閉定時(shí)向上述第2開閉定時(shí)切換。
在此情況下，在控制單元控制閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)而以第1開閉定 時(shí)使排氣閥開閉時(shí)，直至控制單元判定動(dòng)作油的溫度上升至大于或等 于規(guī)定溫度為止，以第1開閉定時(shí)使排氣閥開閉。
由此，防止溫度沒有充分上升而粘度較高的動(dòng)作油向閥定時(shí)切 換機(jī)構(gòu)供給。其結(jié)果，可以防止由于粘度較高的動(dòng)作油導(dǎo)致的閥定時(shí) 切換機(jī)構(gòu)的不穩(wěn)定的動(dòng)作。
另外，在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置中，也可以是上述控制單 元，在判斷上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處于預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行狀態(tài)、即導(dǎo)致上述排 氣的溫度下降的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，控制上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)，使得 上述排氣閥的開閉定時(shí)為上述第1開閉定時(shí)。
在此情況下，由于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)位于預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行狀態(tài)即排 氣溫度發(fā)生下降的運(yùn)行狀態(tài)的情況下，通過(guò)使排氣閥以第1開閉定時(shí) 開閉，使供給至排氣后處理裝置的排氣量減少，所以可以抑制排氣后 處理裝置的溫度下降。其結(jié)果，可以良好地維持排氣后處理裝置的排 氣凈化功能。
具體地說(shuō)，也可以是上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源搭載于車輛上， 上述控制單元在上述車輛處于減速運(yùn)行狀態(tài)的情況下，判斷上述柴油 發(fā)動(dòng)機(jī)處于上述預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行狀態(tài)。
在上述情況下，可以良好地防止因柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的減速運(yùn)行而產(chǎn) 生的排氣溫度下降，導(dǎo)致排氣后處理裝置的排氣凈化功能下降。
或者，具體地說(shuō)，也可以是上述控制單元在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處 于減速運(yùn)行狀態(tài)的情況下，或者在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處于規(guī)定的低速低 負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)的情況下，判定上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處于上述預(yù)先設(shè)定的運(yùn) 行狀態(tài)。在上述情況下，可以良好地防止因柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的減速運(yùn)行或柴 油發(fā)動(dòng)機(jī)的低速低負(fù)載運(yùn)行而產(chǎn)生的排氣溫度下降，導(dǎo)致排氣后處理 裝置的排氣凈化功能下降。
或者，具體地說(shuō)，上述控制單元在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度 小于規(guī)定排氣溫度的情況下，判定上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處于上述預(yù)先設(shè)定
的運(yùn)行狀態(tài)o
在上述情況下，可以良好地防止由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度下 降導(dǎo)致的排氣后處理裝置的排氣凈化功能下降。


圖1是使用了本發(fā)明所涉及的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示構(gòu)成閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)的第1擺臂和第2擺臂組裝前 的狀態(tài)的俯視圖。
圖3是閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)的俯視圖。
圖4是表示組裝后的第2擺臂的側(cè)視圖。
圖5是動(dòng)作活塞處于非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)的局部剖面圖。
圖6是動(dòng)作活塞處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)的局部剖面圖。
圖7是表示由第1凸輪及第2凸輪產(chǎn)生的排氣閥的氣門升程量 及開閉定時(shí)的關(guān)系的曲線圖。
圖8是分別表示使排氣閥的開閥開始定時(shí)逐漸滯后時(shí)的空氣過(guò) 剩率及排氣溫度的變化的曲線圖。
圖9是分別表示在作為現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)比例中，使排氣閥的開閥 開始定時(shí)逐漸滯后時(shí)的空氣過(guò)剩率及排氣溫度的變化的曲線圖。
圖IO是ECU進(jìn)行排氣升溫控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面，基于

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。 本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置搭載于車輛上。圖1是使用了該控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。首先，基 于圖l詳細(xì)說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(下面稱為發(fā)動(dòng)機(jī))1具有對(duì)各氣缸共用地設(shè)置的高 壓蓄壓室(稱為公用油軌)2。從未圖示的燃料噴射泵供給而積蓄在
公用油軌2中的高壓燃料，向設(shè)置在各氣缸上的噴油器4供給，從各 噴油器4向各自的氣缸內(nèi)噴射。
在進(jìn)氣通路6內(nèi)安裝渦輪增壓器8，由未圖示的空氣濾清器吸入 的進(jìn)氣，從進(jìn)氣通路6流入至渦輪增壓器8的壓縮機(jī)8a。由壓縮機(jī) 8a增壓的進(jìn)氣經(jīng)由中間空氣冷卻器10導(dǎo)入至進(jìn)氣歧管12。導(dǎo)入至進(jìn) 氣歧管12的空氣通過(guò)設(shè)置在各氣缸上的迸氣閥(未圖示)開閥而經(jīng) 由進(jìn)氣口 (未圖示)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)l的各氣缸中。在壓縮機(jī)8a的上游 側(cè)的進(jìn)氣通路6中，設(shè)置用于檢測(cè)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)1的空氣流量的進(jìn)氣量 傳感器14。
另一方面，由于排氣閥(圖1未示出)開閥而從發(fā)動(dòng)機(jī)1的各 氣缸排出排氣的排氣口 (未圖示)，經(jīng)由排氣歧管16與排氣管18 連接。在排氣歧管16和進(jìn)氣歧管12之間設(shè)置EGR通路22，其經(jīng)由 EGR閥20連通排氣歧管16和進(jìn)氣歧管12。
在排氣管18中安裝渦輪增壓器8的渦輪8b，該排氣管18與排 氣后處理裝置24連接。渦輪8b的旋轉(zhuǎn)軸與壓縮機(jī)8a的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)械 連結(jié)，承受在排氣管18內(nèi)流動(dòng)的排氣的渦輪8b驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)8a。
排氣后處理裝置24具有上游側(cè)殼體26和下游側(cè)殼體30，該下 游側(cè)殼體30利用通路28與上游側(cè)殼體26的下游側(cè)連通。在上游側(cè) 殼體26內(nèi)，收容前段氧化催化劑32，同時(shí)在該前段氧化催化劑32 的下游側(cè)收容微粒過(guò)濾器(下面稱為過(guò)濾器)34。過(guò)濾器34通過(guò)捕 捉排氣中的微粒而凈化發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣。
前段氧化催化劑32使排氣中的N0 (—氧化氮)氧化而生成N02 (二氧化氮)。由于前段氧化催化劑32配置在過(guò)濾器34的上游側(cè)， 從而由前段氧化催化劑32生成的N02流入過(guò)濾器34中。在過(guò)濾器34 中被捕捉而堆積的微粒，與從前段氧化催化劑32供給的N02反應(yīng)而 被氧化，由此進(jìn)行過(guò)濾器34的連續(xù)再生。另一方面，在下游側(cè)殼體30內(nèi)，收容氨選擇還原型NOx催化劑 (下面稱為SCR催化劑)36，其吸附排氣中的氨，將氨作為還原劑而 選擇還原排氣中的N0x,從而凈化排氣。在SCR催化劑36的下游側(cè) 收容后段氧化催化劑38，其用于將從SCR催化劑36流出的氨從排氣 中去除。該后段氧化催化劑38還具有下述功能將在后述的過(guò)濾器 34的強(qiáng)制再生中微粒燃燒時(shí)生成的C0 (—氧化碳)氧化為C02 (二氧 化碳)，向大氣中排出。
另外，在通路28中設(shè)置尿素水噴射器40，其向通路28內(nèi)的排 氣中噴射供給尿素水。從存儲(chǔ)尿素水的尿素水儲(chǔ)存罐42經(jīng)由未圖示 的供給泵向尿素水噴射器40供給尿素水。被供給的尿素水隨著尿素 水噴射器40的開閉而由尿素水噴射器40向通路28內(nèi)的排氣中噴射。
由尿素水噴射器40噴射的霧狀的尿素水，利用排氣熱量而加水 分解，生成氨。生成的氨與排氣一起供給至SCR催化劑36。 SCR催化 劑36.吸附被供給的氨，促進(jìn)氨與排氣中的NOx之間的脫硝反應(yīng)。由 此，排氣中的N0x被還原而變換為無(wú)害的N2等。另外，在氨未與N0x 反應(yīng)而從SCR催化劑36流出的情況下，該氨由后段氧化催化劑38 從排氣中去除。
在下游側(cè)殼體30內(nèi)的SCR催化劑36的上游側(cè)，設(shè)置入口側(cè)溫 度傳感器44，其檢測(cè)SCR催化劑36的入口側(cè)的排氣溫度。
在發(fā)動(dòng)機(jī)1中設(shè)置用于切換設(shè)置在各氣缸上的排氣閥的開閉定 時(shí)的閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(在圖1中未圖示)。該閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)在后面 詳細(xì)敘述，閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)的構(gòu)成為，通過(guò)控制動(dòng)作油的供給而切換 排氣閥的開閉定時(shí)。圖1所示的動(dòng)作油控制閥46，是為了控制向該 閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)供給的動(dòng)作油而設(shè)置的。
在如上述構(gòu)成的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置ECU (控制單元)48，以用于 進(jìn)行包括發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行控制在內(nèi)的集中控制。ECU 48由CPU、存儲(chǔ) 器、計(jì)時(shí)器等構(gòu)成，進(jìn)行各種控制量的運(yùn)算，同時(shí)基于該控制量控制 與ECU 48連接的各種設(shè)備的控制。
在ECU48的輸入側(cè)，為了收集各種控制所需的信息，除了上述 進(jìn)氣流量傳感器14、入口側(cè)溫度傳感器44之外，還連接檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷卻水溫度的水溫傳感器50、檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器
52、及檢測(cè)未圖示的加速器踏板的踏入量的加速器開度傳感器54等 各種傳感器類。
另一方面，ECU 48的輸出側(cè)與基于運(yùn)算出的控制量進(jìn)行控制的 各氣缸的噴油器4、 EGR閥20、尿i水噴射器40及動(dòng)作油控制閥46 等的各種設(shè)備類連接。
ECU 48進(jìn)行燃料供給控制，該燃料供給控制用于運(yùn)算向發(fā)動(dòng)機(jī) 1的各氣缸供給的燃料量，并基于運(yùn)算出的燃料供給量而控制噴油器 4。發(fā)動(dòng)機(jī)1運(yùn)行所需的燃料供給量(主噴射量)，基于由轉(zhuǎn)速傳感 器52檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速和由加速器開度傳感器54檢測(cè)出的加 速器開度，從預(yù)先存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)圖中讀取而決定。供給至各氣缸的燃料 的量由噴油器4的開閥時(shí)間調(diào)整。ECU 48以與所決定的燃料量對(duì)應(yīng) 的驅(qū)動(dòng)時(shí)間將各噴油器開閥，由此向各氣缸進(jìn)行燃料的主噴射。其結(jié) 果，供給發(fā)動(dòng)機(jī)1運(yùn)行所需量的燃料。
ECU 48除了上述燃料供給控制之外，還進(jìn)行用于使過(guò)濾器34 強(qiáng)制再生而恢復(fù)功能的強(qiáng)制再生控制。
在過(guò)濾器34中堆積的微粒，如上述所示通過(guò)使用從前段氧化催 化劑32供給的N02的連續(xù)再生而被氧化去除。但是，存在僅利用上 述連續(xù)再生無(wú)法充分去除堆積在過(guò)濾器34中的微粒的情況。如果該 狀態(tài)持續(xù)，則過(guò)濾器34內(nèi)微粒過(guò)度堆積，過(guò)濾器34有可能產(chǎn)生堵塞。 因此，ECU48通過(guò)與過(guò)濾器34中的微粒堆積狀況對(duì)應(yīng)，適當(dāng)?shù)厥惯^(guò) 濾器34的溫度上升而進(jìn)行強(qiáng)制再生，從而維持過(guò)濾器34的排氣凈化 功能。
微粒的堆積狀況基于過(guò)濾器34的上游側(cè)及下游側(cè)的差壓及進(jìn)氣 量傳感器14的檢測(cè)值等推定。ECU 48在判斷過(guò)濾器34的微粒堆積 量達(dá)到規(guī)定量時(shí)，開始強(qiáng)制再生控制。在強(qiáng)制再生控制中，ECU 48 通過(guò)控制噴油器4而進(jìn)行燃料的后噴射，從而向排氣中供給HC (碳 化氫)。由此，通過(guò)被供給的HC在前段氧化催化劑32中的氧化反應(yīng)， 流入過(guò)濾器34中的排氣的溫度上升。通過(guò)上述排氣溫度的上升，堆 積在過(guò)濾器34中的微粒被焚燒。ECU 48還進(jìn)行尿素水供給控制，該尿素水供給控制用于適當(dāng)?shù)?調(diào)整來(lái)自尿素水噴射器40的尿素水供給量，良好地維持SCR催化劑 36的排氣凈化功能。在尿素水供給控制中，ECU 48求出為了選擇還 原排氣中的NOx而所需的尿素水的目標(biāo)供給量，基于該目標(biāo)供給量控 制尿素水噴射器40。由此，從尿素水噴射器40向SCR催化劑36的 上游側(cè)的排氣中供給尿素水。
從尿素水噴射器40噴射的尿素水如上述所示，利用排氣熱量加 水分解，其結(jié)果，生成的氨向SCR催化劑36供給。SCR催化劑36通 過(guò)吸附被供給的氨，促進(jìn)氨與排氣中的NOx之間的脫硝反應(yīng)，從而將 NOx還原而凈化排氣。
為了使上述過(guò)濾器34的強(qiáng)制再生及由SCR催化劑36進(jìn)行的NOx 的選擇還原良好地進(jìn)行，必須使前段氧化催化劑32或SCR催化劑36 活化。并且，在由SCR催化劑36進(jìn)行的N0x的選擇還原中，為了向 SCR催化劑36供給適當(dāng)量的氨，必須使從尿素水噴射器40向排氣中 供給的尿素水利用排氣熱量良好地加水分解。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣 溫度必須上升至可以使前段氧化催化劑32或SCR催化劑36活化的溫 度。
因此，在本實(shí)施方式的控制裝置中，在排氣溫度沒有達(dá)到上述 溫度的發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)的情況下，通過(guò)變更排氣閥的開閉定時(shí)， 使排氣溫度升溫。
下面，基于圖2至圖7詳細(xì)說(shuō)明為了如上述變更排氣閥的開閉 定時(shí)而設(shè)置在各氣缸上的閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56的結(jié)構(gòu)。
圖2是表示構(gòu)成閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56的第1擺臂58和第2擺臂 60組裝前的狀態(tài)的俯視圖。另外，圖3是閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56的俯視 圖，圖4是表示組裝后的第2擺臂60的側(cè)視圖。
在發(fā)動(dòng)機(jī)1的各氣缸中，分別被擺臂軸62可擺動(dòng)地支撐的第1 擺臂58和第2擺臂60相互鄰接地設(shè)置。在第l擺臂58上設(shè)置擺臂 軸62插入的軸套部64，第1擺臂58經(jīng)由軸套部64被擺臂軸62軸 支撐。另外，從第1擺臂58的軸套部64向擺臂軸62的軸線方向凸 出而使擺臂軸62貫穿的軸部66，插入至第2擺臂60的軸套部68內(nèi)。由此，第2擺臂60被第1擺臂58的軸部66軸支撐，第2擺臂可相 對(duì)于擺臂軸62擺動(dòng)。
在向第1擺臂58的長(zhǎng)度方向的一側(cè)延伸的臂部70的端部上， 可自由旋轉(zhuǎn)地安裝與第1凸輪72抵接的滾輪74。另一方面，在與臂 部70的延伸設(shè)置方向相反的方向上延伸的臂部76的端部上，連結(jié)排 氣閥78的閥軸。第1擺臂58的滾輪74承受閥彈簧(未圖示)的預(yù) 緊力而向第1凸輪72按壓，該閥彈簧設(shè)置在與第1擺臂58的臂部 76連結(jié)的排氣閥78上。
另外，在從第2擺臂60的軸套部68向與第1擺臂58的臂部70 相同方向延伸的臂部80的端部上，可自由旋轉(zhuǎn)地安裝滾輪84，其與 具有與第1凸輪72不同的凸輪輪廓的第2凸輪82抵接。第2擺臂 60，利用與在軸套部68的上部形成的厚壁部86的端部卡合的回位彈 簧88，向?qū)L輪84向第2凸輪82按壓的方向預(yù)緊。
在第1擺臂58的軸套部64上，形成缸體部90，其具有相對(duì)于 擺臂軸62的軸線呈大致直角方向的軸線。在該缸體部90中可滑動(dòng)地 安裝動(dòng)作活塞92。動(dòng)作活塞92經(jīng)由如后述所示在擺臂軸62的內(nèi)部 形成的油路94，承受向形成于動(dòng)作活塞92下方的油室96供給的動(dòng) 作油的油壓而被驅(qū)動(dòng)。動(dòng)作活塞92在不向油室96供給動(dòng)作油即非驅(qū) 動(dòng)時(shí)，被回位彈簧98按壓，如圖5所示位于缸體部90的下部。另一 方面，如果向油室96供給動(dòng)作油，則動(dòng)作活塞92利用動(dòng)作油的油壓 抵抗回位彈簧98，如圖6所示向缸體部90的上部移動(dòng)。
在動(dòng)作活塞92上，如圖5及圖6所示，形成由深槽部100及淺 槽部102構(gòu)成的卡合槽104。與該卡合槽104對(duì)應(yīng)，在第1擺臂58 的臂部70的上方，卡合凸起106從第2擺臂60向第1擺臂58側(cè)凸 出，同時(shí)向動(dòng)作活塞92延伸設(shè)置。
該卡合凸起106如圖6所示，在向油室96供給動(dòng)作油而動(dòng)作活 塞92位于缸體部90的上部時(shí)，隨著由第2凸輪82驅(qū)動(dòng)的第2擺臂 60的擺動(dòng)而進(jìn)入動(dòng)作活塞92的淺槽部102中，與動(dòng)作活塞92在擺 動(dòng)方向上抵接。這樣，通過(guò)卡合凸起106與動(dòng)作活塞92抵接，第2 擺臂60的擺動(dòng)傳遞至第1擺臂58。另一方面，如圖5所示，在不向油室96供給動(dòng)作油而動(dòng)作活塞 92位于缸體部90的下部時(shí)，隨著由第2凸輪82驅(qū)動(dòng)的第2擺臂60 的擺動(dòng)，卡合凸起106進(jìn)入動(dòng)作活塞92的深槽部100內(nèi)。此時(shí)，卡 合凸起106不與動(dòng)作活塞92抵接，第2擺臂60的擺動(dòng)不向第l擺臂 58傳遞。
另外，向油室96供給動(dòng)作油及從油室96排出動(dòng)作油，是通過(guò) 如上述所示由ECU 48控制動(dòng)作油控制閥46而進(jìn)行的。
第1凸輪72及第2凸輪82的凸輪輪廓設(shè)定為，使得由第l凸 輪72得到的排氣閥78的升程量始終小于由第2凸輪82得到的排氣 閥78的升程量。由此，在如上述所示通過(guò)向油室96供給動(dòng)作油，卡 合凸起106與位于缸體部90上部的動(dòng)作活塞92抵接，從而第2擺臂 60的擺動(dòng)傳遞至第1擺臂58的情況下，第1擺臂58按照第2擺臂 82的凸輪輪廓而擺動(dòng)，從而進(jìn)行排氣閥78的開閉。
另一方面，在不向油室96供給動(dòng)作油而動(dòng)作活塞92位于缸體 部90的下部時(shí)，由于如上述所示第2擺臂60的擺動(dòng)不向第1擺臂 58傳遞，所以排氣閥78利用按照第1凸輪72的凸輪輪廓擺動(dòng)的第1 擺臂58開閉。
在本實(shí)施方式中，第1凸輪72及第2凸輪82的凸輪輪廓分別 設(shè)定為，使得在由各個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)排氣閥78的情況下的升程量及基于 曲柄角的開閉定時(shí)，成為圖7所示的特性。
即，在圖7中，曲線EX1示出由第1凸輪72的凸輪輪廓得到的 排氣閥78的升程量及開閉定時(shí)(第1開閉定時(shí))。另外，曲線EX2 示出由第2凸輪78的凸輪輪廓得到的排氣閥78的升程量及開閉定時(shí) (第2開閉定時(shí))。另外，圖7中的曲線IN表示與排氣閥78組合使
用的進(jìn)氣閥的升程量及開閉定時(shí)。
如圖7的曲線EX2所示，在利用第2凸輪對(duì)排氣閥78進(jìn)行開閉 的情況下，排氣閥78的開閥開始定時(shí)早于膨脹行程的下死點(diǎn)(BDC)， 另外閉閥完成定時(shí)晚于進(jìn)氣闊的開閥開始定時(shí)。另外，排氣閥78的 開閥期間的一部分與進(jìn)氣閥的開閥期間重疊。該第2凸輪82的特性， 與不具有閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)的通常柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的排氣閥驅(qū)動(dòng)用的凸輪特性相同。
與其相對(duì)，在由第1凸輪72對(duì)排氣閥78進(jìn)行開閉的情況下， 如圖7的曲線EX1所示，排氣閥78的開閥開始定時(shí)與膨脹行程中的 下死點(diǎn)(BDC)相比，位于以曲柄角A(。)滯后的滯后角側(cè)。另夕卜， 從該BDC開始的滯后角量A由于后述的理由而設(shè)定為40至70°的規(guī) 定曲柄角。另外，排氣閥78的開閥期間的一部分，與進(jìn)氣閥的開閥 期間重疊，排氣閥78的閉閥完成定時(shí)與第2凸輪82的情況下的排氣 闊78的閉閥完成定時(shí)大致一致。
由此，排氣閥78的開閥開始定時(shí)，比由第2凸輪82對(duì)排氣閥 78進(jìn)行開閉的情況下的開闊開始定時(shí)大幅滯后。但是，在由第1凸 輪72對(duì)排氣閥78進(jìn)行開閉的情況下的排氣閥78的升程量Ll，設(shè)定 為第2凸輪82的情況下的排氣閥78的升程量L2的1 / 5至1 / 3， 從而即使在由第1凸輪72對(duì)排氣閥78進(jìn)行開閉的情況下，排氣閥 78的升程量的變化率也會(huì)成為適當(dāng)范圍的大小，使排氣閥78的開閉 沒有障礙地進(jìn)行。
艮P，相對(duì)于由第2凸輪82進(jìn)行的排氣閥78的開閉，在使排氣 閥78的閉閥完成定時(shí)大致一致而僅使開閥開始定時(shí)從BDC滯后40 至70°的角度的情況下，如果排氣閥78的升程量仍然為L(zhǎng)2，則排氣 閥78的閥彈簧的容限負(fù)載會(huì)明顯下降。因此，在排氣閥78的動(dòng)作中 產(chǎn)生排氣閥78突變等問題。因此，為了防止上述問題，需要將排氣 閥78的升程量Ll設(shè)定為第2凸輪82的情況下的排氣閥78的升程量 的1 / 5至1 / 3。
下面，說(shuō)明利用如上述構(gòu)成的閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56進(jìn)行的排氣升溫。
圖8i表示在發(fā)動(dòng)機(jī)1以中速中負(fù)載的恒定運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行， 通過(guò)變更第1凸輪72的凸輪輪廓，由第1凸輪72開閉的排氣閥78 的開閉定時(shí)與由第2凸輪對(duì)排氣閥78進(jìn)行開閉這樣的通常的排氣闊 78的開閉定時(shí)相比，僅將開閥開始定時(shí)逐漸滯后的情況下，空氣過(guò) 剩率A及排氣溫度Tti相對(duì)于排氣閥78的開閥開始定時(shí)的關(guān)系的曲 線圖。在圖8中，空氣過(guò)剩率A由實(shí)線表示，排氣溫度Tti由點(diǎn)劃線表示。另外，排氣閥78的開閥開始定時(shí)由曲柄角表示，以BDC為0 ° ，分別將BDC的超前角側(cè)的定時(shí)以正值表示，將滯后角側(cè)的定時(shí)以 負(fù)值表示。另外，排氣溫度Tti是渦輪增壓器8的渦輪8b的入口側(cè) 的排氣溫度。
如圖8所示可知，排氣閥78的開閥開始定時(shí)越滯后，排氣溫度 Tti越上升。另外，通過(guò)將開閥開始定時(shí)設(shè)置為BDC后40° 、即一40 ° BBDC (Before Bottom Dead Center)的曲柄角，可以使排氣溫度 上升至大于或等于400° ，另一方面，空氣過(guò)剩率入為2.3左右，確 保大于或等于1.5的值。這樣，通過(guò)使排氣閥78的開閥開始定時(shí)滯 后而排氣溫度上升，是因?yàn)橄率隼碛伞?br> 在排氣闊78的開閥開始定時(shí)滯后的情況下，通過(guò)活塞壓縮氣缸 內(nèi)的氣體從而各氣缸的泵送損失增大。此時(shí)，ECU 48為了得到與由 加速器開度傳感器54檢測(cè)出的加速器開度對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，增加 從噴射器4向各氣缸供給的燃料量，以補(bǔ)償上述增大的泵送損失。由 此，其結(jié)果，從發(fā)動(dòng)機(jī)l排出的排氣溫度上升。
另外，通過(guò)使排氣閥78的開閥開始定時(shí)滯后，與由第2凸輪82 對(duì)排氣閥78進(jìn)行開閉的情況相比，氣缸內(nèi)的殘留氣體量增加，進(jìn)入 氣缸的新鮮空氣量相應(yīng)地減少。由此，傳遞由燃料燃燒而產(chǎn)生的熱量 的新鮮空氣量減少，由此排氣溫度上升。
在使排氣閥78的開閥開始定時(shí)滯后的情況下，空氣過(guò)剩率入與 排氣閥78的開閥開始定時(shí)的滯后角一起減少。此時(shí)，即使在開閥開 始定時(shí)成為BDC后7(T (-70° BBDC)的曲柄角的情況下，空氣過(guò)剩 率入為2.0左右，也確保大于或等于1.5的值。這樣，即使使排氣閥 78的開閥開始定時(shí)滯后空氣過(guò)剩率入也不會(huì)大幅度降低，是因?yàn)橄?述理由。
即使在使排氣閥78的開閥開始定時(shí)滯后的情況下，如上述所示， 排氣閥78的開閥持續(xù)至排氣閥78的開閥期間的一部分與進(jìn)氣闊的開 閥期間重疊的定時(shí)為止。因此，雖然由于排氣閥78的開閥開始定時(shí) 的滯后化而氣缸內(nèi)的殘留氣體增加，但不會(huì)大幅增加。由此，新鮮空 氣向氣缸內(nèi)的供給不會(huì)被殘留氣體較大地阻礙，新鮮空氣的供給量不會(huì)較大地減少，可以確保充分的空氣過(guò)剩率。
可知在空氣過(guò)剩率A降低的情況下，如果該值小于1.5，則容易
產(chǎn)生黑煙。但是，在開閥開始定時(shí)為BDC后70°的曲柄角的情況下， 如上述所示，空氣過(guò)剩率A為2.0左右，也確保大于或等于1.5的值。 因此，不會(huì)由于隨著排氣閥78的開閥開始定時(shí)的滯后化，空氣過(guò)剩 率入減少，而導(dǎo)致產(chǎn)生黑煙。另外，此時(shí)排氣溫度進(jìn)一步上升而大于 或等于50(TC。由此，通過(guò)將排氣閥78的幵閥開始定時(shí)設(shè)定為BDC 后40至70°的規(guī)定曲柄角，可以一邊將空氣過(guò)剩率入維持為不產(chǎn)生 黑煙的值， 一邊實(shí)現(xiàn)良好的排氣升溫。
另外，在如上述所示使排氣閥78的開閥開始定時(shí)滯后的情況下， 與不滯后的情況相比，排氣溫度上升。因此，考慮發(fā)動(dòng)機(jī)1的可靠性， 在本實(shí)施方式中，在ECU 48中設(shè)置下述功能在排氣溫度超過(guò)預(yù)先 設(shè)定的最高排氣溫度的情況下，中斷來(lái)自噴射器4的燃料噴射，防止 排氣溫度過(guò)度上升。
圖9是用于與本實(shí)施方式進(jìn)行對(duì)比的圖，其表示在如上述專利 文獻(xiàn)1的裝置所示，通過(guò)變更排氣凸輪軸相對(duì)于曲軸的相位，在開閥 期間恒定的情況下使排氣閥的開閉定時(shí)可變，從而使排氣閥的開閥開 始定時(shí)提前的情況下，與圖8相同地，空氣過(guò)剩率入及排氣溫度Tti 相對(duì)于排氣闊的開閥開始定時(shí)的關(guān)系的曲線圖。
如圖9所示可知，在使排氣閥的開閥開始定時(shí)及閉閥完成定時(shí) 同時(shí)提前的情況下，排氣溫度Tti隨著閥門開始定時(shí)的提前而上升， 但與其對(duì)應(yīng)，空氣過(guò)剩率入大幅降低。這樣空氣過(guò)剩率入降低，是由 于下述理由。
在此情況下，由于在排氣閥的開閥開始定時(shí)提前的同時(shí)，閉閥 完成定時(shí)也提前，所以在進(jìn)氣閥開閥之前排氣閥閉閥。因此，由于在 氣缸內(nèi)殘留大量氣體，所以新鮮空氣向氣缸內(nèi)的進(jìn)入被較大地阻礙， 空氣過(guò)剩率A大幅降低。
由于如上所述產(chǎn)生空氣過(guò)剩率A的大幅降低，所以如果排氣溫 度升溫至60(TC，則空氣過(guò)剩率入降低至1.3 1.4左右，會(huì)產(chǎn)生大 量的黑煙。與其相對(duì)，在本實(shí)施方式中，在不會(huì)如上述所示由空氣過(guò)剩率 入的降低導(dǎo)致產(chǎn)生黑煙的情況下，可以良好地使排氣升溫。由此，可 知本實(shí)施方式的控制裝置與上述圖9所示的對(duì)比例相比非常優(yōu)異。
使用如上述所示的閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56， ECU 48與發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn) 行狀態(tài)對(duì)應(yīng)而進(jìn)行排氣升溫控制。該排氣升溫控制，基于圖10的流 程圖，以規(guī)定的控制周期在發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行中反復(fù)執(zhí)行。
如果開始排氣升溫控制，則首先在步驟S1中，ECU48基于水溫 傳感器50的檢測(cè)值判定發(fā)動(dòng)機(jī)1是否處于冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。即，在水 溫傳感器50檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷卻水溫度小于規(guī)定水溫的情況下， ECU 48判定發(fā)動(dòng)機(jī)1處于冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。在經(jīng)由動(dòng)作油控制閥46向 閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56供給的動(dòng)作油的溫度較低的情況下，由于動(dòng)作油 的粘度較高，所以有可能閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56無(wú)法良好地動(dòng)作。因此， 基于成為閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56可以良好地動(dòng)作的動(dòng)作油的溫度下限的 規(guī)定油溫，預(yù)先求出并設(shè)定規(guī)定水溫。由此，ECU 48根據(jù)判定水溫 傳感器50的檢測(cè)值小于規(guī)定水溫，判定發(fā)動(dòng)機(jī)1位于動(dòng)作油的溫度 未達(dá)到規(guī)定油溫的冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，使處理進(jìn)入步驟S2。
在步驟S2中，ECU48為了選擇第1凸輪72作為驅(qū)動(dòng)排氣閥78 的凸輪，控制動(dòng)作油控制閥46，以使其不向閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56供給 動(dòng)作油，結(jié)束該控制周期。在閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56中，通過(guò)不進(jìn)行動(dòng) 作油的供給，如上述所示第1擺臂58的動(dòng)作活塞92位于缸體部90 的下部。因此，第2擺臂60的卡合凸起106進(jìn)入動(dòng)作活塞92的深槽 部100內(nèi)，卡合凸起106不與動(dòng)作活塞92抵接。因此，第2擺臂60 的擺動(dòng)不傳遞至第1擺臂58。由此，第1擺臂58被第1凸輪72驅(qū) 動(dòng)，按照第1凸輪72的凸輪輪廓而排氣閥78開閉。其結(jié)果，如上述 所示，排氣閥78的開閥開始定時(shí)滯后為BDC后40至70°的規(guī)定曲 柄角，進(jìn)行排氣的升溫。
在下一個(gè)控制周期以后，只要在步驟S1中判定發(fā)動(dòng)機(jī)l處于冷 態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，則ECU48使處理進(jìn)入步驟S2。由此，如上述所示，通 過(guò)使排氣閥78利用第1凸輪72開閉而持續(xù)進(jìn)行排氣升溫。
在發(fā)動(dòng)機(jī)1位于冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的情況下，通常排氣后處理裝置24的溫度也降低。在發(fā)動(dòng)機(jī)1位于冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的情況下，通過(guò)如
上述所示進(jìn)行排氣升溫，可以使前段氧化催化劑32、 SCR催化劑36 及后段氧化催化劑38盡快活化。另外，由于過(guò)濾器34的溫度也迅速 上升，所以可以盡快開始過(guò)濾器34的循環(huán)再生。并且，如上述所示， 在進(jìn)行上述排氣升溫時(shí)，可以良好地抑制黑煙的產(chǎn)生。
另外，在判定發(fā)動(dòng)機(jī)1位于冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的情況下，即ECU 48
判定動(dòng)作油的溫度未達(dá)到規(guī)定油溫的情況下，不供給動(dòng)作油而利用第 1凸輪72進(jìn)行排氣閥的開閉。由此，可以以不會(huì)由于低溫的動(dòng)作油 導(dǎo)致閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56的動(dòng)作不穩(wěn)定的方式，進(jìn)行排氣升溫。
通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)1進(jìn)行暖機(jī)運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷卻水溫上升。在步 驟Sl中，在ECU 48判定水溫傳感器50的檢測(cè)值大于或等于規(guī)定水 溫、即發(fā)動(dòng)機(jī)1不處于冷機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的情況下，判定動(dòng)作油的溫度達(dá) 到可以使閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56穩(wěn)定動(dòng)作的規(guī)定油溫。在此情況下，ECU 48使處理進(jìn)入步驟S3。
在步驟S3中，ECU 48判定入口側(cè)溫度傳感器44檢測(cè)出的排氣 溫度Tex是否大于或等于規(guī)定排氣溫度Ts。該規(guī)定排氣溫度Ts，是 基于以SCR催化劑36為首的前段氧化催化劑32及后段氧化催化劑 38可以活化的溫度而設(shè)定的，在ECU 48判定排氣溫度Tex大于或等 于規(guī)定排氣溫度Ts的情況下，排氣溫度達(dá)到可以使上述SCR催化劑 36、前段氧化催化劑32及后段氧化催化劑38活化的溫度。
由此，在步驟S3中，在ECU 48判定排氣溫度Tex小于規(guī)定排 氣溫度Ts的情況下，排氣溫度未達(dá)到可以使上述各催化劑活化的溫 度。由此，ECU 48使處理進(jìn)入步驟S2而選擇由第1凸輪72進(jìn)行的 排氣閥78的開閉，結(jié)束該控制周期。由此，如上述所示進(jìn)行排氣升 溫。
在下一個(gè)控制周期以后，只要在步驟S1中判定發(fā)動(dòng)機(jī)1未處于 冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)后，在步驟S3中判定排氣溫度Tex未達(dá)到規(guī)定排氣溫 度Ts， ECU48就使處理進(jìn)入步驟S2。其結(jié)果，如上述所示，通過(guò)使 排氣閥78利用第1凸輪72開閉而持續(xù)進(jìn)行排氣升溫。
由此，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)1離開冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)后，在排氣溫度未上升至可以使上述各催化劑活化的溫度的情況下，或者由于運(yùn)行狀態(tài)的 變化而排氣溫度降低，下降至低于可以使上述各催化劑活化的溫度的
情況下，通過(guò)排氣閥78利用第1凸輪72開閉而進(jìn)行排氣升溫。由此，
可以迅速升溫至可以使上述各催化劑活化的溫度。
另一方面，在步驟S3中，判定排氣溫度Tex大于或等于規(guī)定排 氣溫度Ts的情況下，ECU48使處理進(jìn)入步驟S4。在步驟S4中，ECU 48基于由轉(zhuǎn)速傳感器52檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及由加速器開度傳感器 54檢測(cè)出的加速器開度，判定車輛是否處于減速運(yùn)行狀態(tài)。
在車輛的減速運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)1也成為減速運(yùn)行狀態(tài)，發(fā) 動(dòng)機(jī)1成為低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，或者來(lái)自噴射器4的燃料噴射停止。因 此，從發(fā)動(dòng)機(jī)1排出的排氣溫度降低，將溫度降低后的排氣向排氣后 處理裝置24供給。
因此，在步驟S4中ECU 48判定車輛處于減速運(yùn)行狀態(tài)的情況 下，發(fā)動(dòng)機(jī)1處于排氣溫度降低的運(yùn)行狀態(tài)，ECU 48使處理進(jìn)入步 驟S2。在步驟S2中，ECU 48選擇如上述所示由第1凸輪72進(jìn)行的 排氣閥78的開閉，結(jié)束該控制周期。在下一個(gè)控制周期以后，在步驟S1中判定發(fā)動(dòng)機(jī)1未處于冷態(tài) 運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)在步驟S3中判定排氣溫度Tex大于規(guī)定排氣溫度Ts 后，只要在步驟S4中判定車輛處于減速運(yùn)行狀態(tài)，則ECU48使處理 進(jìn)入步驟S4。其結(jié)果，如上述所示，排氣閥78利用第1凸輪72開 閉。
如果選擇由第1凸輪72進(jìn)行排氣閥78的開閉，則如上述所示， 排氣閥78的開閥開始定時(shí)滯后。由此，與由第2凸輪82對(duì)排氣閥 78進(jìn)行開閉的情況相比，氣缸內(nèi)的殘留氣體量增加，新鮮空氣進(jìn)入 氣缸內(nèi)的量相應(yīng)地減少。由此，向排氣后處理裝置24供給的排氣量 減少，可以抑制排氣后處理裝置24的溫度降低。
另外，通過(guò)像這樣在減速運(yùn)行時(shí)，選擇由第1凸輪72進(jìn)行的排 氣閥78的開閉，從而排氣閥的開閥開始定時(shí)滯后。因此，活塞通過(guò) 壓縮氣缸內(nèi)的氣體而泵送損失增大。由此，在減速運(yùn)行時(shí)，可以得到 由泵送損失的增大而產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)效果。另一方面，在步驟S4中判定車輛不處于減速運(yùn)行狀態(tài)的情況下，
ECU 48使處理進(jìn)入步驟S5。在步驟S5中，ECU 48選擇由第2凸輪 82進(jìn)行排氣閥78的開閉，結(jié)束該控制周期。由此，'不進(jìn)行如上述所 示的通過(guò)閥門開閉定時(shí)的滯后化進(jìn)行的排氣升溫，發(fā)動(dòng)機(jī)1進(jìn)行正常 運(yùn)行。
如上述所示，ECU 48通過(guò)進(jìn)行排氣升溫控制，在發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷 態(tài)運(yùn)行時(shí)或排氣溫度Tex未達(dá)到規(guī)定排氣溫度Ts時(shí)，利用第1凸輪 72進(jìn)行排氣閥78的開閉，通過(guò)使排氣闊78的開閥開始定時(shí)滯后， 可以使排氣溫度迅速上升。
特別在發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56用的動(dòng)作油 的溫度較低，動(dòng)作油的粘度變高。在此狀態(tài)下，如果供給動(dòng)作油而切 換閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56的動(dòng)作，則有可能妨礙闊定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56的穩(wěn) 定的動(dòng)作。但是，在本實(shí)施方式中，在水溫傳感器50檢測(cè)出的冷卻 水溫大于或等于規(guī)定水溫而動(dòng)作油的溫度上升至大于或等于規(guī)定油 溫之前，禁止從利用第1凸輪72進(jìn)行排氣閥78的開閉向利用第2 凸輪82進(jìn)行排氣閥78的開閉切換。此時(shí)，由于在利用第1凸輪72 進(jìn)行排氣閥78的開閉過(guò)程中不需要供給動(dòng)作油，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)1的 冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，可以使閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56穩(wěn)定地動(dòng)作。
并且，在發(fā)動(dòng)機(jī)l的冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，如上述所示利用第1凸輪72 進(jìn)行排氣閥78的開閉時(shí)，如上述所示，排氣閥78持續(xù)開閥，直至排 氣閥78的開閥期間的一部分與進(jìn)氣閥的開閥期間重疊的定時(shí)。由此， 由于新鮮空氣向氣缸內(nèi)的供給不會(huì)被殘留氣體較大地妨礙，所以新鮮 空氣的進(jìn)入量不會(huì)大幅減少。由此，在此狀態(tài)下，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)1 轉(zhuǎn)換至高負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下的情況下，排氣溫度也不會(huì)過(guò)度上升。
另外，在車輛的減速運(yùn)行時(shí)，也利用第1凸輪72進(jìn)行排氣閥78 的開閉，使排氣閥78的開閥開始定時(shí)滯后。由此，由于向排氣后處 理裝置24供給的排氣量減少，所以可以良好地抑制排氣后處理裝置 24的溫度降低，同時(shí)得到發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)效果。
以上結(jié)束說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控 制裝置，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式。例如，在上述實(shí)施方式中，作為排氣后處理裝置24，使用具有
前段氧化催化劑32、過(guò)濾器34、 SCR催化劑36及后段氧化催化劑38 的裝置。但排氣后處理裝置24的結(jié)構(gòu)并不限于此，可以根據(jù)需要變 更。即，只要是具有由于排氣溫度降低而有可能使排氣凈化功能無(wú)法 充分發(fā)揮的排氣后處理裝置的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明就可以得 到相同的效果。
另外，在上述實(shí)施方式中，在排氣升溫控制的步驟S4中，通過(guò) 判定車輛處于減速運(yùn)行狀態(tài)，ECU 48判定發(fā)動(dòng)機(jī)1處于排氣溫度較 低的運(yùn)行狀態(tài)，選擇由第1凸輪72進(jìn)行排氣閥78的開閉。但是，發(fā) 動(dòng)機(jī)1是否位于排氣溫度較低的運(yùn)行狀態(tài)的判定并不限于此。例如， 也可以在發(fā)動(dòng)機(jī)1自身處于減速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，或者在發(fā)動(dòng)機(jī)1處于規(guī) 定的低速低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，ECU 48判定發(fā)動(dòng)機(jī)1處于排氣溫度較 低的運(yùn)行狀態(tài)。
另外，.發(fā)動(dòng)機(jī)1是否處于減速運(yùn)行狀態(tài)的判定，例如可以如上 述所示，基于由轉(zhuǎn)速傳感器52檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而進(jìn)行，也可以 基于向發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃料供給狀態(tài)而進(jìn)行。另外，也可以通過(guò)預(yù)先試驗(yàn) 而掌握成為使排氣后處理裝置的排氣凈化功能下降的排氣溫度的負(fù) 載或轉(zhuǎn)速，基于這些負(fù)載及轉(zhuǎn)速，ECU 48判定上述規(guī)定的低速低負(fù) 載運(yùn)行狀態(tài)。
并且，在如上述實(shí)施方式所示判定車輛是否處于減速運(yùn)行狀態(tài) 的情況下，判定方法并不限于上述實(shí)施方式的方法。例如，也可以基 于車輛的行駛速度的變化率、或由車輛的駕駛者進(jìn)行的減速操作，判 定車輛是否處于減速運(yùn)行狀態(tài)。
另外，在上述實(shí)施方式中，使用具有由第1凸輪72驅(qū)動(dòng)的第1 擺臂58、和由第2凸輪驅(qū)動(dòng)的第2擺臂60的閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56。并 且，閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56構(gòu)成為，通過(guò)切換從第2擺臂60向第1擺臂 58的擺動(dòng)的傳遞及傳遞的斷開，使排氣閥78的開閉定時(shí)變更。但是, 閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)56的構(gòu)成并不限于此。即，只要是可以切換本發(fā)明 中的第1開閉定時(shí)和第2開閉定時(shí)的結(jié)構(gòu)即可。
另外，在上述實(shí)施方式中，基于由水溫傳感器50檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷卻水溫，ECU 48判定發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。但是，冷
態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的判定方法并不限于此。例如，也可以基于在閥定時(shí)切換
機(jī)構(gòu)56中使用的動(dòng)作油的溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)1的氣缸單元的溫度，判定 發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。
權(quán)利要求
1. 一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，具有閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(56)，其可以將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣閥(78)的開閉定時(shí)，選擇性地切換為第1開閉定時(shí)和第2開閉定時(shí)中的某一個(gè)；排氣后處理裝置(24)，其對(duì)從上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)排出的排氣進(jìn)行凈化；以及控制單元(48)，其控制上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(56)，以使得至少在預(yù)先規(guī)定的上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，利用上述第1開閉定時(shí)使排氣閥(78)開閉，上述第1開閉定時(shí)設(shè)定為，上述排氣閥(78)的開閥期間的一部分和與上述排氣閥(78)同一氣缸的進(jìn)氣閥的開閥期間重疊，同時(shí)上述排氣閥(78)的開閥開始定時(shí)位于上述氣缸膨脹行程中的活塞下死點(diǎn)的滯后角側(cè)，上述第2開閉定時(shí)設(shè)定為，上述排氣閥(78)的開閥開始定時(shí)位于上述第1開閉定時(shí)的開閥開始定時(shí)的超前角側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述第1開閉定時(shí)中的上述排氣閥(78)的開閥開始定時(shí)，設(shè)定為上述活塞下死點(diǎn)之后的40至70°的規(guī)定曲柄角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(56)，在供給動(dòng)作油時(shí)使上述排氣閥(78)的開閉定時(shí)成為上述第2開閉定時(shí)，另一方面，在未供給上述動(dòng)作油 時(shí)使上述排氣閥(78)的開閉定時(shí)成為上述第1開閉定時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述控制單元(48)，在控制上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(56)以使得上述排氣閥(78)的開閉定時(shí)成為上述第1開閉定時(shí)時(shí)，在判定上述動(dòng)作油的溫度上升至大于或等于規(guī)定油溫之前，禁止由上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(56)將上述排氣閥(78)的開閉定時(shí)從上述第1開閉定時(shí) 向上述第2開閉定時(shí)切換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述控制單元(48)，在判斷上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)處于預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行狀態(tài)、即導(dǎo)致上述排氣的溫度下降的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，控 制上述閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(56)，使得上述排氣閥(78)的開閉定時(shí)成 為上述第1開閉定時(shí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)作為動(dòng)力源搭載于車輛上， 上述控制單元(48)在上述車輛處于減速運(yùn)行狀態(tài)的情況下，判斷上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)處于上述預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行狀態(tài)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述控制單元(48)在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)處于減速運(yùn)行狀態(tài)的情況下，判定上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)處于上述預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述控制單元(48)在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)處于規(guī)定的低速低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)的情況下，判定上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)處于上述預(yù)先設(shè) 定的運(yùn)行狀態(tài)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述控制單元(48)在上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣溫度小于規(guī)定排氣溫度的情況下，判定上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)處于上述預(yù)先設(shè)定 的運(yùn)行狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置。該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的控制裝置具有閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(56)，其可以將排氣閥(78)的開閉定時(shí)，選擇性地切換為第1開閉定時(shí)和第2開閉定時(shí)中的某一個(gè)。第1開閉定時(shí)中，排氣閥(78)的開閥期間的一部分與進(jìn)氣閥的開閥期間重疊，同時(shí)排氣閥(78)的開閥開始定時(shí)設(shè)定在膨脹行程中的活塞下死點(diǎn)的滯后角側(cè)。第2開閉定時(shí)中，排氣閥(78)的開閥開始定時(shí)設(shè)定為第1開閉定時(shí)的開閥開始定時(shí)的超前角側(cè)。ECU(48)控制閥定時(shí)切換機(jī)構(gòu)(56)，以使得至少在預(yù)先規(guī)定的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，利用第1開閉定時(shí)使排氣閥(78)開閉。
文檔編號(hào)F02D13/02GK101418725SQ20081017322
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
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