專利名稱：用于內燃機的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及用于內燃機的控制裝置，更具體而言涉及這樣一種用于內燃機 的控制裝置，該控制裝置適合控制在排氣通路中配設有能夠凈化排氣的排氣凈化催化劑和 用于捕集顆粒物質PM的顆粒過濾器的內燃機。
背景技術：
例如，專利文獻1公開了一種在排氣通路中配設有柴油機煙塵凈化裝置(氧化催 化劑和顆粒過濾器)的柴油發(fā)動機。為了防止在發(fā)動機啟動之后的初期階段柴油機煙塵凈 化裝置的溫度過度升高，該常規(guī)柴油發(fā)動機設計成在發(fā)動機啟動之后的預定時間內禁止執(zhí) 行顆粒過濾器的再生。包括上述文獻在內，申請人已知以下文獻為本發(fā)明的相關技術。[專利文獻1]日本專利申請公報特開2006-97623[專利文獻2]日本專利申請公報特開平4-17541
發(fā)明內容
[本發(fā)明要解決的問題]對于在排氣通路中配設有能夠凈化諸如HC和NOx之類的排氣排放物的排氣凈化 催化劑以及用于捕集和除去顆粒物質PM的顆粒過濾器的內燃機存在以下要求。也就是說， 存在為了減少排氣排放物的目的而希望使排氣凈化催化劑迅速預熱到一定的活性化溫度 的要求。此外，存在如下要求在PM在冷啟動時積聚在顆粒過濾器上之后，在開始通常運轉 時的空燃比控制之前從顆粒過濾器迅速除去尤其在冷啟動時趨于大量排出的PM。已作出本發(fā)明來解決上述問題，并且本發(fā)明的一個目的是提供一種用于內燃機 (例如在排氣通路中配設有排氣凈化催化劑和顆粒過濾器的內燃機)的控制裝置，該控制 裝置能夠在迅速減少冷啟動時的排氣排放物的同時迅速除去在冷啟動時積聚在顆粒過濾 器上的顆粒物質PM。[解決問題的手段]通過一種用于內燃機的控制裝置實現以上目的，該控制裝置包括配置在所述內燃 機的排氣通路中并且能夠凈化排氣的排氣凈化催化劑。還設置了顆粒過濾器，其配置在所 述排氣通路中并且用于捕集排氣中所含的顆粒物質。還設置了再生控制執(zhí)行裝置，其用于 執(zhí)行使積聚了所述顆粒物質的所述顆粒過濾器再生的過濾器再生控制。還設置了預熱控制 執(zhí)行裝置，其用于在所述內燃機的冷啟動時執(zhí)行促進所述排氣凈化催化劑的預熱的催化劑 預熱控制。還設置了控制正時調整裝置，其用于調整控制正時以使得所述過濾器再生控制 能夠在所述催化劑預熱控制開始之后開始。通過一種采用用于提供理論空燃比的控制作為用于空燃比的基本控制的用于內 燃機的控制裝置來實現以上目的。還設置了排氣凈化催化劑，其配置在所述內燃機的排氣 通路中并且能夠凈化排氣。還設置了顆粒過濾器，其配置在所述排氣通路中并且用于捕集排氣中所含的顆粒物質。還設置了再生控制執(zhí)行裝置，其用于執(zhí)行使積聚了所述顆粒物質 的所述顆粒過濾器再生的過濾器再生控制。還設置了預熱控制執(zhí)行裝置，其用于在所述內 燃機的冷啟動時執(zhí)行促進所述排氣凈化催化劑的預熱的催化劑預熱控制。還設置了控制正 時調整裝置，其用于調整控制正時以使得所述過濾器再生控制能夠在所述催化劑預熱控制 開始之后開始。 在本發(fā)明的第三方面，在所述催化劑預熱控制開始之后，在所述顆粒過濾器的溫 度達到使積聚在所述顆粒過濾器上的所述顆粒物質燃燒所需要的溫度時，所述控制正時調 整裝置可開始所述過濾器再生控制。本發(fā)明的第四方面可包括燃料量增加判斷裝置，其用于判斷在所述內燃機的冷啟 動時燃料噴射量是否增加。所述控制正時調整裝置可包括再生控制容許裝置，如果判斷為 所述燃料量增加，則所述再生控制容許裝置容許所述過濾器再生控制的開始。本發(fā)明的第五方面可包括三元催化劑，其配置在所述排氣凈化催化劑和所述顆粒 過濾器下游的所述排氣通路中，并且具有氧儲存能力。還可設置氣氛氣體狀態(tài)判斷裝置，其 用于判斷所述三元催化劑的氣氛氣體的狀態(tài)。所述控制正時調整裝置可包括再生控制禁止 裝置，其禁止所述過濾器再生控制的開始，直到所述三元催化劑的氣氛變成濃氣氛為止。本發(fā)明的第六方面可包括上游側空燃比傳感器，其配置在所述排氣凈化催化劑上 游的所述排氣通路中，以獲得關于在該位置的排氣的空燃比的信息。還可設置下游側空燃 比傳感器，其配置在所述排氣凈化催化劑和所述顆粒過濾器下游的所述排氣通路中，以獲 得關于在該位置的排氣的空燃比的信息。還可設置反饋裝置，其用于基于所述上游側空燃 比傳感器和所述下游側空燃比傳感器的輸出來修正燃料噴射量，以使得供給到所述排氣凈 化催化劑的排氣的空燃比能夠變成控制目標空燃比。所述氣氛氣體狀態(tài)判斷裝置可基于所 述下游側空燃比傳感器的輸出來判斷所述三元催化劑的所述氣氛氣體的狀態(tài)。在本發(fā)明的第七方面，所述控制正時調整裝置可包括再生控制限制裝置，即使達 到所述過濾器再生控制應當開始或處于執(zhí)行中的狀態(tài)，當所述內燃機的燃料切斷被執(zhí)行時 所述再生控制限制裝置也不執(zhí)行或者中止所述過濾器再生控制。在本發(fā)明的第八方面，所述過濾器再生控制可以是向所述顆粒過濾器供給比當前 的控制目標空燃比稀的氣體的控制。[本發(fā)明的效果]根據本發(fā)明的第一方面，能夠在利用通過先于過濾器再生控制執(zhí)行催化劑預熱控 制而獲得的熱量充分確保顆粒過濾器的溫度之后執(zhí)行過濾器再生控制。因而，可以在迅速 減少冷啟動時的排氣排放物的同時在冷啟動時迅速除去積聚在顆粒過濾器上的顆粒物質。根據本發(fā)明的第二方面，在采用用于提供理論空燃比的控制作為用于空燃比的基 本控制的內燃機(執(zhí)行理論燃燒操作的內燃機)中，能夠在利用通過先于過濾器再生控制 執(zhí)行催化劑預熱控制而獲得的熱量充分確保顆粒過濾器的溫度之后執(zhí)行過濾器再生控制。 執(zhí)行理論燃燒操作的內燃機具有與即使在啟動時也執(zhí)行稀燃燒操作的內燃機相比易于穩(wěn) 定地確保排氣的足夠高的溫度的特性。因此，與在冷啟動時執(zhí)行稀燃燒操作的內燃機相比， 執(zhí)行理論燃燒操作的內燃機能夠很好地使排氣凈化催化劑預熱并提高顆粒過濾器的溫度。 因此，根據本發(fā)明，在具有上述特性的理論燃燒發(fā)動機中，由于通過控制正時調整裝置執(zhí)行 控制正時的調節(jié)，可很好地在迅速減少冷啟動時的排氣排放物的同時在冷啟動時迅速除去積聚在顆粒過濾器上的顆粒物質。根據本發(fā)明的第三方面，通過在當顆粒過濾器的溫度在催化劑預熱控制開始之后 達到使積聚在顆粒過濾器上的顆粒物質燃燒所需的溫度時開始過濾器再生控制，可利用通 過執(zhí)行催化劑預熱控制而獲得的熱量在冷啟動時迅速和確定地除去積聚在顆粒過濾器上 的顆粒物質。根據本發(fā)明的第四方面，可僅在判斷為積聚在顆粒過濾器上的顆粒物質的積聚量 將增大的情況下執(zhí)行過濾器再生控制，從而防止不必要地執(zhí)行過濾器再生控制。根據本發(fā)明的第五方面，在配置在顆粒過濾器下游的三元催化劑的氣氛被恒定地 控制為濃氣氛的狀態(tài)下執(zhí)行過濾器再生控制。三元催化劑為具有如下特性的催化劑能夠 通過控制催化劑的氣氛變成接近理論的空燃比的氣氛來充分凈化排氣中所含的三種組分 (NOx, HC，CO)。然而，如果過濾器再生控制為將量比通常時大的氧供給到顆粒過濾器的控 制，則當長時間連續(xù)執(zhí)行這種過濾器再生控制時三元催化劑的氣氛變成稀氣氛。因此，擔心 NOx的凈化能力下降。本發(fā)明可在確定地避免作為執(zhí)行過濾器再生控制造成的交換的所擔 心的NOx凈化能力下降與PM過濾器18在啟動時的再生之間達到良好的平衡。根據本發(fā)明的第六方面，可很好地利用為了實現為排氣凈化催化劑執(zhí)行的空燃比 反饋控制而配設的空燃比傳感器的輸出來判斷配置在處于顆粒過濾器下游的排氣通路中 的三元催化劑的氣氛。本發(fā)明的第七方面可通過在通過執(zhí)行催化劑預熱控制而獲得的熱量也被供給到 顆粒過濾器的狀態(tài)下如果執(zhí)行燃料切斷則判斷為過濾器再生控制已完成，來盡可能確定地 避免執(zhí)行不必要的過濾器再生控制。本發(fā)明的第八方面可通過在通過執(zhí)行催化劑預熱控制而獲得的熱量也被供給到 顆粒過濾器的狀態(tài)下向顆粒過濾器供給稀氣體作為過濾器再生控制，來很好地除去積聚在 顆粒過濾器上的顆粒物質。


圖1是有助于說明根據本發(fā)明的第一實施例的內燃機系統(tǒng)的示意圖。圖2是示出在本發(fā)明的第一實施例中執(zhí)行的例程的流程圖。
具體實施例方式第一實施例[系統(tǒng)構造的說明]圖1是有助于說明根據本發(fā)明的第一實施例的內燃機系統(tǒng)的示意圖。圖1所示的 系統(tǒng)包括內燃機10。該內燃機10為理論燃燒發(fā)動機，其執(zhí)行用以提供理論空燃比的控制作 為用于空燃比的基本控制來進行燃燒。這里，舉例而言，內燃機10為執(zhí)行這種理論燃燒操 作的汽油發(fā)動機。內燃機10設置有排氣通路12。在排氣通路12中配置有主線性空燃比傳感器(下 文簡縮為“A/F傳感器”)14，以檢測從氣缸內部排出的排氣的空燃比。A/F傳感器14為發(fā) 出相對于排氣的空燃比大致呈線性的輸出的傳感器。在A/F傳感器14下游的排氣通路12中配置有能夠凈化排氣中所含的三種組分(NOx，HC，CO)的上游側三元催化劑16。在上游側三元催化劑16下游的排氣通路12中配置 有能夠捕集和除去排氣中所含的顆粒物質PM(下文簡縮為“PM”)的顆粒過濾器(下文稱為 "PM過濾器”)18。在PM過濾器18下游的排氣通路12中配置有副O(jiān)2傳感器20，以響應于在該位置 的空燃比是濃還是稀而形成信號。此外，在副O(jiān)2傳感器20下游的排氣通路12中配置有能 夠凈化排氣中所含的上述三種組分的下游側三元催化劑22。順便說一下，配置在上游側三 元催化劑16上游的空燃比傳感器可為具有與副O(jiān)2傳感器20相同構造的氧傳感器而不是 上述主線性空燃比傳感器14。圖1所示的系統(tǒng)包括ECU (電子控制單元)24。各種傳感器(未示出)及上述A/F 傳感器14和副O(jiān)2傳感器20連接到ECU 24，以測量用于控制內燃機10的各種信息(發(fā)動 機冷卻水溫度、進氣量、發(fā)動機轉速、節(jié)氣門開度、加速器開度等)。此外，諸如節(jié)氣門、燃料 噴射閥、火花塞等之類的各種致動器(未示出)連接到E⑶24。(空燃比反饋控制)本發(fā)明的內燃機10為如上所述在用以提供理論空燃比的控制作為用于空燃比的 基本控制下執(zhí)行理論燃燒操作的內燃機。更具體而言，本實施例利用A/F傳感器14和副O(jiān)2 傳感器20的輸出執(zhí)行下述空燃比反饋控制，以將空燃比控制成接近理論空燃比的值。也就是說，本實施例的系統(tǒng)基于上游側A/F傳感器14的輸出執(zhí)行主反饋控制，且 基于下游側副O(jiān)2傳感器20的輸出執(zhí)行副反饋控制。在主反饋控制中，控制燃料噴射量以允 許流入上游側三元催化劑16中的排氣的空燃比與控制目標空燃比一致。在副反饋控制中， 校正主反饋控制的內容以使得在上游側三元催化劑16下游流出的排氣的空燃比可成為理 論空燃比。(催化劑預熱控制)在本實施例中，在冷啟動時執(zhí)行促進上游側三元催化劑16和下游側三元催化劑 22 (主要是上游側三元催化劑16)的預熱的催化劑預熱控制，以將床層溫度迅速提高到預 定的活性化溫度。更具體而言，這種催化劑預熱控制的示例包括諸如延遲點火正時和使空 燃比稀之類的措施。延遲點火正時的控制可提高從氣缸排出的排氣的溫度，從而允許將熱排氣供給到 上游側三元催化劑16和下游側三元催化劑22。此外，使空燃比稀的控制可加速上游側三元 催化劑16和下游側三元催化劑22的活性化正時。根據這種催化劑預熱控制，可迅速使三元催化劑16、22活性化，從而很好地在冷 啟動期間在較早階段減少排氣排放物(更具體而言為排氣中所含的三種組分(NOx，HC, CO))。(PM過濾器的PM捕集和過濾器再生控制)
圖1所示的PM過濾器18捕集排氣中所含的PM，以抑制PM排出到大氣中。為了連 續(xù)捕集PM，配設有這種PM過濾器18的系統(tǒng)需要進行過濾器再生控制，其中捕集的PM被除 去以再生PM過濾器18的捕集能力。這種過濾器再生控制的示例包括將PM過濾器18置于 高溫和稀氣氛下以燃燒和除去所捕集的PM的處理。更具體而言，在PM過濾器18的床層溫度等于或高于燃燒積聚在PM過濾器18上 的顆粒物質PM所需的溫度的情形中，過濾器再生控制為通過將空燃比控制成比當前控制目標空燃比稀的空燃比或通過向PM過濾器18上游的排氣通路12供給二次空氣來向PM過 濾器18供給比當前控制目標空燃比稀的氣體的控制。也就是說，根據該過濾器再生控制， 可將量比通常時大的氧供給到PM過濾器18。(低溫燃料量增加控制(A/F濃控制))此外，在燃料難以氣化的狀態(tài)如緊接著冷啟動之后的狀態(tài)期間，為確保內燃機10 的可驅動性，根據本實施例的系統(tǒng)可執(zhí)行使空燃比A/F濃的控制。[第一實施例的特征部分]從氣缸排出的PM的量尤其在緊接著冷啟動之后的狀態(tài)下變大。此外，PM趨于在 空燃比正被控制得變濃時排出。為此，如果在冷啟動時執(zhí)行上述低溫燃料量增加控制，則PM 的排出量變大。結果，積聚在PM過濾器18上的PM量變大。在本實施例中，為實現當在通常操作時的空燃比控制(即上述用于將控制目標空 燃比控制成變?yōu)槔碚摽杖急鹊姆答伩刂?響應于三元催化劑16、22的活性化而開始時已很 好地從PM過濾器18除去PM的狀態(tài)，執(zhí)行目的在于在迅速減少冷啟動時的排氣排放物的同 時迅速除去在冷啟動時積聚在PM過濾器18上的PM的控制。更具體而言，本實施例以如下 次序執(zhí)行該控制。也就是說，本實施例符合催化劑預熱控制的開始優(yōu)先于過濾器再生功能的開始。 更具體而言，本實施例在冷啟動期間在已執(zhí)行促進三元催化劑16、22的預熱的催化劑預熱 控制之后執(zhí)行上述過濾器再生控制(例如，用于使控制目標空燃比稀的控制)。此外，本實施例根據在冷啟動時是否執(zhí)行了低溫燃料量增加控制來判斷是否有必 要執(zhí)行過濾器再生控制。更具體而言，如果在冷啟動時執(zhí)行了低溫燃料量增加控制，則本實 施例執(zhí)行過濾器再生控制。此外，本實施例在配置在PM過濾器18下游的下游側三元催化劑22的氣氛氣體被 控制為變成濃狀態(tài)(氧釋放狀態(tài))之后執(zhí)行過濾器再生控制。此外，如果在能夠判斷為PM過濾器18的床層溫度由于催化劑預熱控制已完成而 等于或高于燃燒積聚在PM過濾器18上的PM所需的溫度的時間點與當此后過濾器再生控 制完成時的時間點之間的時間段執(zhí)行用于停止向內燃機10的燃料供給的處理(即燃料切 斷)，則本實施例由于已執(zhí)行這種燃料切斷而停止執(zhí)行過濾器再生控制。圖2是示出了 EOT 24為實現以上功能而執(zhí)行的例程。圖2所示的例程首先執(zhí)行步驟100以判斷發(fā)動機運轉的初始化是否完成。如果在 步驟100中獲得的判斷結果表明發(fā)動機運轉的初始化已完成，則執(zhí)行步驟102以判斷發(fā)動 機冷卻水的溫度是否等于或低于預定值。如果在步驟102中獲得的判斷結果表明發(fā)動機冷卻水的溫度等于或低于預定值， 亦即，如果判斷結果表明內燃機10處于冷態(tài)，則執(zhí)行上述催化劑預熱控制(步驟104)。然 后，執(zhí)行步驟106以判斷下游側三元催化劑(配置在過濾器后面的催化劑)22的預熱是否 已完成，即下游側三元催化劑22是否已活性化。順便說一下，如果催化劑22已活性化，則 可判斷為配置在下游側三元催化劑22上游的上游側三元催化劑16也已活性化。如果在步驟106中獲得的判斷結果表明下游側三元催化劑22的預熱未完成，則繼 續(xù)催化劑預熱控制(步驟108)。另一方面，如果下游側三元催化劑22的預熱已完成，則執(zhí) 行步驟110以判斷是否存在表明在當前冷啟動期間執(zhí)行了低溫燃料量增加控制的記錄。
如果在步驟110中獲得的判斷結果表明存在表明在當前冷啟動期間執(zhí)行了低溫 燃料量增加控制的記錄，則執(zhí)行步驟112以判斷下游側三元催化劑(配置在過濾器后面的 催化劑)22的氣氛是否為濃氣氛。更具體而言，利用配置在PM過濾器18下游(即下游側 三元催化劑22上游)的副O(jiān)2傳感器的輸出，通過基于諸如供給到下游側三元催化劑22的 排氣的空燃比的狀態(tài)和供給到它的排氣的量之類的參數的推定 方法，執(zhí)行步驟112以判斷 下游側三元催化劑22的氣氛是否為濃氣氛。如果在步驟112中獲得的判定結果表明下游側三元催化劑22的氣氛不是濃氣氛， 則執(zhí)行控制使得控制目標空燃比可變成比理論空燃比濃的空燃比的濃控制，以控制下游側 三元催化劑22的氣氛變成濃氣氛(步驟114)。另一方面，如果在步驟112中獲得的判斷結果表明下游側三元催化劑22的氣氛為 濃氣氛，則執(zhí)行步驟116以開始過濾器再生控制(PM再生控制)。更具體而言，如上所述，這 里執(zhí)行控制成使得控制目標空燃比可變成比理論空燃比稀的空燃比的稀控制作為過濾器 再生控制。接下來，執(zhí)行步驟118以判斷是否未執(zhí)行燃料切斷F/C。如果判斷結果表明未執(zhí)行 燃料切斷F/C，則執(zhí)行步驟120以判斷下游側三元催化劑(配置在過濾器后面的催化劑)22 的氣氛是否為濃氣氛。更具體而言，執(zhí)行步驟120以判斷在通過稀控制進行的過濾器再生 控制開始之后下游側三元催化劑22的氣氛是否保持濃氣氛。如果在步驟120中獲得的判斷結果表明下游側三元催化劑22的氣氛未保持濃氣 氛，則執(zhí)行步驟122以停止過濾器再生控制(PM再生控制)的執(zhí)行。然后，在以上步驟114 中執(zhí)行濃控制。另一方面，如果步驟120中的判斷結果表明下游側三元催化劑22的氣氛保持濃氣 氛，則執(zhí)行步驟124以基于副O(jiān)2傳感器20的輸出判斷在PM過濾器18的下游部位處的排 氣的氣氛為稀氣氛的狀態(tài)是否持續(xù)了預定時間段。重復執(zhí)行以上步驟118中用于判斷是否 未執(zhí)行燃料切斷的處理以及以上步驟120中用于判斷下游側三元催化劑22的氣氛是否為 濃氣氛的處理，直到經過了預定時間段為止。根據這類處理，只要未執(zhí)行燃料切斷，就在下 游側三元催化劑22的氣氛恒定保持為濃氣氛的狀態(tài)下繼續(xù)執(zhí)行過濾器再生控制。順便說 一下，該預定時間段根據積聚在PM過濾器18上的PM量而變化。如果以上步驟124中的判斷成立，或者如果在以上步驟118中判斷為執(zhí)行了燃料 切斷，則執(zhí)行步驟126以結束過濾器再生控制并且將空燃比控制切換為在通常運轉時的空 燃比反饋控制。根據已參照圖2描述的例程，在內燃機10冷啟動時，在執(zhí)行催化劑預熱控制之后 執(zhí)行過濾器再生控制。如上所述，在根據本實施例的系統(tǒng)中，在冷啟動時執(zhí)行催化劑預熱控 制以迅速使三元催化劑16、22中主要的上游側三元催化劑16活性化。例如，如果執(zhí)行延遲點火正時的催化劑預熱控制，則高溫排氣不僅供給到三元催 化劑16、22，而且供給到PM過濾器18。因此，可將三元催化劑16、22的溫度升高到一定的 活性化溫度并且還可將PM過濾器18的溫度升高到燃燒和除去積聚在PM過濾器18上的PM 所需的溫度。也就是說，提供給排氣系統(tǒng)以使三元催化劑16、22預熱的熱量可用來升高PM 過濾器18的溫度。另一方面，如果執(zhí)行使空燃比稀的催化劑預熱控制，則能夠促進上游側三元催化劑16的活性化。因此，可通過三元催化劑16內出現的反應熱促進上游側三元催化劑16的 預熱，并且還可將該反應熱提供給配置在三元催化劑16下游的PM過濾器18。因而，可將 PM過濾器18的溫度升高到燃燒和除去PM所需的溫度。在此情形中，隨著點火正時延遲，為 使三元催化劑16、22預熱而獲得的熱量可用來升高PM過濾器18的溫度。 因此，根據上述例程，可在利用通過先于過濾器再生控制執(zhí)行催化劑預熱控制而 獲得的熱量充分確保PM過濾器18的溫度之后執(zhí)行過濾器再生控制。因而，可在迅速減少 冷啟動時的排氣排放物的同時在冷啟動時迅速除去積聚在PM過濾器18上的顆粒物質。此 夕卜，當在通常運轉時的空燃比控制(即上述用于將控制目標空燃比控制成理論空燃比的反 饋控制)響應于三元催化劑16、22的活性化而開始時很好地實現PM已從PM過濾器18除 去的狀態(tài)。此外，如上所述，根據本實施例的內燃機10為執(zhí)行用以提供理論空燃比的控制作 為空燃比的基本控制以進行燃燒的理論燃燒發(fā)動機。這種執(zhí)行理論燃燒操作的內燃機10 與即使在啟動時也執(zhí)行稀燃燒操作的內燃機(例如柴油發(fā)動機和汽油稀燃燒發(fā)動機)相比 具有易于穩(wěn)定地確保排氣的足夠高溫度的特性。因此，與在冷啟動時執(zhí)行稀燃燒操作的內 燃機相比，執(zhí)行理論燃燒操作的內燃機10可很好地使三元催化劑16、22預熱并提高PM過 濾器18的溫度。也就是說，執(zhí)行理論燃燒操作的內燃機10明顯足以作為執(zhí)行上述例程的 控制的內燃機并且可充分實現由上述例程帶來的效果。此外，根據上述例程，如果執(zhí)行催化劑預熱控制并且存在表明在當前冷啟動期間 執(zhí)行了低溫燃料量增加控制的記錄，則容許過濾器再生控制的執(zhí)行。換言之，如果在PM過 濾器18上未積聚大量的PM并且在當前冷啟動例如內燃機10已預熱的狀態(tài)下的重新啟動 時未執(zhí)行濃燃燒操作(低溫燃料量增加控制)，則禁止過濾器再生控制的執(zhí)行。如上所述， 由于在濃燃燒操作時PM大量排出，所以如果存在表明執(zhí)行了低溫燃料量增加控制的記錄 則PM的排出量變大。因此，可判斷為積聚在PM過濾器18上的PM量已變得很多。由于過濾器再生控制為如上所述將量比通常時大的氧供給到PM過濾器18的控 制，所以稀氣體也被供給到在PM過濾器18下游的下游側三元催化劑22。因此，當下游側 三元催化劑22的氣氛由于過度執(zhí)行過濾器再生控制而變成稀氣氛時擔心NOx的排出量增 大。此外，在通過從外部提供二次空氣的方法實施過濾器再生控制的情形中，驅動用于供給 這種二次空氣的泵所需的電力負荷由于過度執(zhí)行過濾器再生控制而增大。相反，根據上述例程的方法，通過根據是否執(zhí)行了低溫燃料量增加控制來判斷是 否有必要執(zhí)行過濾器再生控制，可僅在判斷為PM積聚量將會增大的情況下執(zhí)行過濾器再 生控制，從而防止不必要地執(zhí)行過濾器再生控制。根據本實施例的執(zhí)行理論燃燒操作的內燃機10所使用的下游側三元催化劑22為 具有如下特性的催化劑能夠通過控制催化劑22的氣氛變成接近理論的空燃比的氣氛來 充分凈化排氣中所含的三種組分(N0x，HC，C0)。然而，如上所述，需要氧(稀氣體)來燃燒 和除去積聚在PM過濾器18上的PM。如果稀氣體供給到下游側三元催化劑22以燃燒和除 去PM持續(xù)長時間，則下游側三元催化劑22的氣氛變成稀氣氛。因此，擔心NOx的凈化能力 下降。根據上述例程，在下游側三元催化劑22的氣氛被恒定控制為濃氣氛的狀態(tài)下執(zhí) 行過濾器再生控制。如果執(zhí)行將量比通常時大的氧供給到PM過濾器18的過濾器再生控制，則如上所述擔心NOx凈化能力下降。然而，采取以上方式執(zhí)行控制可實現確定地避免NOx凈化能力下降與在啟動時PM過濾器18的再生之間的良好平衡。此外，根據本實施例的系統(tǒng)構造，可很好地利用為了實施為上游側三元催化劑16 執(zhí)行的空燃比反饋控制而配置在上游側三元催化劑16下游的副O(jiān)2傳感器20的輸出來判斷 下游側三元催化劑22的氣氛。此外，根據本實施例，由于基于上述目的配設在排氣通路12 中的副O(jiān)2傳感器20配置在PM過濾器18下游，所以也可很好地可利用副O(jiān)2傳感器20的輸 出來判斷在以上步驟124中應當完成PM再生控制的時間點。此外，根據上述例程，當在能夠判斷為PM過濾器18的床層溫度由于催化劑預熱控 制已完成而等于或高于燃燒積聚在PM過濾器上的PM所需的溫度的時間點(以上步驟106 的判斷成立的時間點)與當此后過濾器再生控制完成時的時間點(以上步驟124的判斷成 立的時間點)之間的時間段執(zhí)行了燃料切斷時，停止過濾器再生控制。如果執(zhí)行了燃料切 斷，則PM過濾器18接收比當執(zhí)行使空燃比稀的過濾器再生控制時充分大的氧氣量。如果 執(zhí)行了這種燃料切斷，則內燃機10停止產生轉矩。因此，燃料切斷不是可由于來自系統(tǒng)的 請求而任意執(zhí)行的控制，而是由于響應于來自駕駛者的請求的車輛運轉狀態(tài)的變化而隨機 執(zhí)行的控制。在本實施例中，如果在PM過濾器18的溫度由于催化劑預熱控制已完成而高的狀 態(tài)下執(zhí)行燃料切斷，則判斷為PM過濾器18處于高溫且稀氣氛下的條件成立，并且PM過濾 器18的再生已完成。執(zhí)行這種處理可盡可能確定地避免執(zhí)行不必要的過濾器再生控制。在上述第一實施例中，在冷啟動時在催化劑預熱控制已完成之后開始過濾器再生 控制。然而，在本發(fā)明中，用于利用通過執(zhí)行催化劑預熱控制產生的熱量來使PM過濾器18 升溫的過濾器再生控制的開始正時并不局限于以上正時。更具體而言，例如，只要過濾器再 生控制的開始正時是在催化劑預熱控制開始之后，也可在執(zhí)行催化劑預熱控制期間執(zhí)行過 濾器再生控制。具體而言，例如，可使用用于使催化劑預熱的點火正時延遲控制在遲于點火 正時延遲控制的開始正時的正時執(zhí)行用于空燃比控制的稀控制。此外，如果在從催化劑預熱控制完成到過濾器再生控制完成的時間段期間執(zhí)行了 燃料切斷，則上述第一實施例由于已執(zhí)行這種燃料切斷而停止執(zhí)行過濾器再生控制。然而， 本發(fā)明并不局限于這種控制。更具體而言，如果在PM過濾器18的溫度在催化劑預熱控制 完成之后或在其執(zhí)行期間已升高到燃燒和除去PM所需的溫度的狀態(tài)下在開始過濾器再生 控制之前執(zhí)行了燃料切斷，則可基于由于燃料切斷的執(zhí)行作出的PM過濾器18的再生已完 成的判斷而不執(zhí)行在當前冷啟動時的過濾器再生控制。此外，在上述第一實施例中，已描述了催化劑預熱控制主要針對的排氣凈化催化 劑為上游側三元催化劑16的示例。然而，在本發(fā)明中，催化劑預熱控制針對的排氣凈化催 化劑的構造并不局限于這種三元催化劑。順便說一下，在上述第一實施例中，當E⑶24執(zhí)行步驟116、124和126的處理時， 實現了根據本發(fā)明的第一或第二方面的“再生控制執(zhí)行裝置”。此外，當ECU 24執(zhí)行步驟 104的處理時，實現了根據本發(fā)明的第一或第二方面的“預熱控制執(zhí)行裝置”。此外，當ECU 24按照上述圖2所示例程的順序執(zhí)行控制時，實現了根據本發(fā)明的第一或第二方面的“控 制正時調整裝置”。此外，當E⑶24執(zhí)行步驟110的處理時，實現了根據本發(fā)明的第四方面的“燃料量增加判斷裝置”。此外，當E⑶24在步驟110中的判斷成立的情況下執(zhí)行步驟116的處理 時，實現了根據本發(fā)明的第四方面的“再生控制容許裝置”。此外，當E⑶24執(zhí)行步驟112或120的處理時，實現了根據本發(fā)明的第五方面的 “氣氛氣體狀態(tài)判斷裝置”。此外，當E⑶24不執(zhí)行步驟116的處理直到步驟112的處理成 立為止，或者E⑶24執(zhí)行步驟122的處理(在步驟120的處理不成立的情況下)時，實現 了根據本發(fā)明的第五方面的“再生控制禁止裝置”。此外，當E⑶24利用主線性空燃比傳感器14和副O(jiān)2傳感器20的輸出執(zhí)行用于 上游側三元催化劑16的上述空燃比反饋控制時，實現了根據本發(fā)明的第六方面的“反饋裝
直ο此外，當ECU 24在步驟118中的判斷不成立的情況下進行到步驟126時，實現了 根據本發(fā)明的第七方面的“再生控制限制裝置”。
權利要求
一種用于內燃機的控制裝置，包括排氣凈化催化劑，所述排氣凈化催化劑配置在所述內燃機的排氣通路中并且能夠凈化排氣；顆粒過濾器，所述顆粒過濾器配置在所述排氣通路中并且用于捕集排氣中所含的顆粒物質；再生控制執(zhí)行裝置，所述再生控制執(zhí)行裝置用于執(zhí)行使積聚了所述顆粒物質的所述顆粒過濾器再生的過濾器再生控制；預熱控制執(zhí)行裝置，所述預熱控制執(zhí)行裝置用于在所述內燃機的冷啟動時執(zhí)行促進所述排氣凈化催化劑的預熱的催化劑預熱控制；以及控制正時調整裝置，所述控制正時調整裝置用于調整控制正時，以使得所述過濾器再生控制能夠在所述催化劑預熱控制開始之后開始。
2.一種用于內燃機的控制裝置，所述控制裝置采用用于提供理論空燃比的控制作為用 于空燃比的基本控制，所述控制裝置包括排氣凈化催化劑，所述排氣凈化催化劑配置在所述內燃機的排氣通路中并且能夠凈化 排氣；顆粒過濾器，所述顆粒過濾器配置在所述排氣通路中并且用于捕集排氣中所含的顆粒 物質；再生控制執(zhí)行裝置，所述再生控制執(zhí)行裝置用于執(zhí)行使積聚了所述顆粒物質的所述顆 粒過濾器再生的過濾器再生控制；預熱控制執(zhí)行裝置，所述預熱控制執(zhí)行裝置用于在所述內燃機的冷啟動時執(zhí)行促進所 述排氣凈化催化劑的預熱的催化劑預熱控制；以及控制正時調整裝置，所述控制正時調整裝置用于調整控制正時，以使得所述過濾器再 生控制能夠在所述催化劑預熱控制開始之后開始。
3.根據權利要求1或2所述的控制裝置，其中，在所述催化劑預熱控制開始之后，在所 述顆粒過濾器的溫度達到使積聚在所述顆粒過濾器上的所述顆粒物質燃燒所需要的溫度 時，所述控制正時調整裝置開始所述過濾器再生控制。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的控制裝置，還包括燃料量增加判斷裝置，所述燃料量增加判斷裝置用于判斷在所述內燃機的冷啟動時燃 料噴射量是否增加；其中，所述控制正時調整裝置包括再生控制容許裝置，如果判斷為所述燃料量增加，則 所述再生控制容許裝置容許所述過濾器再生控制的開始。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的控制裝置，還包括三元催化劑，所述三元催化劑配置在所述排氣凈化催化劑和所述顆粒過濾器下游的所 述排氣通路中，并且具有氧儲存能力；以及氣氛氣體狀態(tài)判斷裝置，所述氣氛氣體狀態(tài)判斷裝置用于判斷所述三元催化劑的氣氛 氣體的狀態(tài)；其中，所述控制正時調整裝置包括再生控制禁止裝置，所述再生控制禁止裝置禁止所 述過濾器再生控制的開始，直到所述三元催化劑的氣氛變成濃氣氛為止。
6.根據權利要求5所述的控制裝置，還包括上游側空燃比傳感器，所述上游側空燃比傳感器配置在所述排氣凈化催化劑上游的所 述排氣通路中，以獲得關于在該位置的排氣的空燃比的信息；下游側空燃比傳感器，所述下游側空燃比傳感器配置在所述排氣凈化催化劑和所述顆 粒過濾器下游的所述排氣通路中，以獲得關于在該位置的排氣的空燃比的信息；以及反饋裝置，所述反饋裝置用于基于所述上游側空燃比傳感器和所述下游側空燃比傳感 器的輸出來修正燃料噴射量，以使得供給到所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比能夠變成 控制目標空燃比；其中，所述氣氛氣體狀態(tài)判斷裝置基于所述下游側空燃比傳感器的輸出來判斷所述三 元催化劑的所述氣氛氣體的狀態(tài)。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的控制裝置，其中，所述控制正時調整裝置包括再 生控制限制裝置，即使達到所述過濾器再生控制應當開始或處于執(zhí)行中的狀態(tài)，當所述內 燃機的燃料切斷被執(zhí)行時所述再生控制限制裝置也不執(zhí)行或者中止所述過濾器再生控制。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的控制裝置，其中，所述過濾器再生控制是向所述 顆粒過濾器供給比當前的控制目標空燃比稀的氣體的控制。
全文摘要
內燃機(10)的排氣通路(12)設置有能夠凈化排氣的上游側三元催化劑(16)和用于捕集排氣中所含的顆粒物質PM的顆粒過濾器(PM過濾器)(18)。在冷啟動時為了主要使上游側三元催化劑(16)預熱的目的而執(zhí)行催化劑預熱控制。在執(zhí)行催化劑預熱控制之后在冷啟動時執(zhí)行用于從過濾器(18)除去積聚在顆粒過濾器(18)上的顆粒物質PM的過濾器再生控制。
文檔編號F02D41/02GK101868607SQ20088011686
公開日2010年10月20日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權日2007年11月21日
發(fā)明者中山裕介, 伊藤毅, 吉岡衛(wèi), 小橋紀靖, 藤原孝彥 申請人:豐田自動車株式會社