专利名称：用于内燃发动机的燃烧控制设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于内燃发动机的控制设备，并特别涉及用于带有诸如颗粒过滤器与NOx收集器等排气净化器的内燃发动机的燃烧控制设备，其配置为降低发动机的过量的空气比，并提高发动机的排气温度，而不会增加排气烟雾。
背景技术：
近年来，对于在排气通道中带有排气净化器的发动机，公开了提高排气温度以激活排气净化器的各种技术。在Japanese PatentProvisional Publication No.2000-320386，特别是在节 到 中公开了这样的一种技术。在这一技术中，根据发动机的工作状态计算产生所需发动机转矩的基本燃料喷射量。燃料的基本燃料喷射量通过上死点(TDC)附近的多个燃料喷射器提供给发动机的汽缸。
另一方面，从排气去除一氧化氮(NOx)的一种已知的方法采用了NOx收集器。NOx收集器收集氧化气氛中的NOx，并在还原气氛中释放NOx。NOx收集器还从排气中去除并在氧化气氛中收集硫含量。因而，已知的在释放NOx收集器中收集的NOx和硫含量以便再生NOx收集器的方法，是降低过量空气比以降低排气-燃料比。一般来说，在NOx收集器释放硫含量期间，除了降低排气-燃料比之外，升高排气温度以促进硫含量的分解。
发明内容
然而，以上讨论的技术有以下的困难。在该技术中分离燃料喷射(split fuel injection)造成连续的燃烧。换言之，随后的燃料被喷射到由先前燃料喷射产生的火焰中。于是，扩散的燃烧过程在由第二次或后来的燃料喷射产生的燃烧中有很大影响。在扩散的燃烧中，降低的过量空气比导致增加排气的烟雾。虽然这种燃烧控制能够提高排气温度，但就排气烟雾来看其难以减少过量空气比。因而，这种技术不适于需要降低过量空气比的NOx收集器的再生。
因而，本发明的目的是要提供一种燃烧控制设备，用于有诸如NOx收集器与颗粒过滤器的排气净化器的内燃发动机，其配置为降低发动机的过量空气比，并提高发动机的排气温度，而不增加排气烟雾。
为了实现本发明上述和其他目的，一种用于内燃发动机的燃烧控制设备，包括在发动机排气通路中的排气净化器，用于在发动机燃烧室中引起燃烧的燃烧控制致动器，用于控制燃烧控制致动器的控制器，以及所述控制器配置为执行以下过程，根据排气净化器状态在正常燃烧模式与分离延迟燃烧(split retard combustion)模式之间切换燃烧模式，在正常燃烧模式下执行以下过程，产生正常燃烧以生成发动机的输出转矩，并在分离延迟燃烧模式下执行以下过程，在或接近上死点产生初步燃烧，以释放燃烧室中预定量的热，在初步燃烧结束之后，在晚于正常燃烧模式的正常燃烧起动定时的一个定时起动主燃烧，以产生发动机的输出转矩，根据发动机的工作状态，确定用于初步燃烧的第一燃料喷射开始定时与初步燃烧的开始定时之间的点火滞后，并根据初步燃烧的点火滞后调节第一燃料喷射的第一燃料喷射量。
根据本发明的另一方式，一种用于内燃发动机燃烧控制设备，包括用于直接向发动机的燃烧室喷射燃料的燃料喷射器，用于控制燃料喷射器的控制器，以及所述控制器配置为执行以下过程，根据发动机的工作状态在正常燃烧模式与分离延迟燃烧模式之间切换燃烧模式，在正常燃烧模式中执行以下过程，控制正常燃料喷射以产生正常燃烧生成发动机的输出转矩，并在分离延迟燃烧模式中执行以下过程，控制第一燃料喷射以便在或接近上死点产生初步燃烧，以释放预定量的热，在晚于正常燃烧模式的正常燃料喷射起动定时的一个定时，起动第二燃料喷射，以便在初步燃烧之后起动主燃烧，以产生发动机的输出转矩，并根据发动机的工作状态，确定第一燃料喷射开始定时与初步燃烧开始定时之间的点火滞后，并根据初步燃烧点火滞后调节第一燃料喷射的第一燃料喷射量。
根据本发明的又一方式，一种用于内燃发动机的燃烧控制设备，包括用于净化排气的排气净化装置；用于在发动机燃烧室中引起燃烧的燃烧控制装置；用于控制燃烧控制装置的控制装置，以及所述控制装置配置为执行以下过程，根据排气净化器状态在正常燃烧模式与分离延迟燃烧模式之间切换燃烧模式，在正常燃烧模式下执行以下过程，产生正常燃烧以生成发动机的输出转矩，并在分离延迟燃烧模式下执行以下过程，在或接近上死点产生初步燃烧，以释放燃烧室中预定量的热，在初步燃烧结束之后，在晚于正常燃烧模式的正常燃烧起动定时的一个定时起动主燃烧，以产生发动机的输出转矩，并根据发动机的工作状态，确定初步燃烧的第一燃料喷射开始定时与初步燃烧的开始定时之间的点火滞后，并根据初步燃烧的点火滞后调节第一燃料喷射的第一燃料喷射量。
根据本发明的另一方式，一种控制包含排气净化器的内燃发动机燃烧的方法，该方法包括根据排气净化器状态在正常燃烧模式与分离延迟燃烧模式之间切换燃烧模式，在正常燃烧模式下执行以下步骤，产生正常燃烧以生成发动机的输出转矩，并在分离延迟燃烧模式下执行以下过程，在或接近上死点产生初步燃烧，以释放燃烧室中预定量的热，在初步燃烧结束之后，在晚于正常燃烧模式的正常燃烧起动定时的一个定时起动主燃烧，以产生发动机的输出转矩，并根据发动机的工作状态，确定初步燃烧的第一燃料喷射开始定时与初步燃烧的开始定时之间的点火滞后，并根据初步燃烧的点火滞后调节第一燃料喷射的第一燃料喷射量。
在结合附图从以下对用于实施本发明最佳方式的详细描述，可明显看到本发明的以上目的和其他目的，特征和优点，其中图1是描绘包含根据本发明实施例的燃烧控制设备的柴油发动机的示意图。
图2是确定根据本发明实施例的发动机工作模式的过程的流程图。
图3是用于确定PM再生起动的阈值压力Pel、发动机速度Ne与燃料喷射量请求Qfdrv之间的关系的图表示。
图4A是正常燃烧模式下燃料喷射量的时序图。
图4B是根据图4A所示的燃料喷射的热释放率的时序图。
图5A是分离延迟燃烧模式下燃料喷射量的时序图。
图5B是根据图5A所示的燃料喷射的热释放率的时序图。
图6A是分离延迟燃烧模式下排气温度与第二燃料喷射定时ITm之间的关系的表的表示。
图6B是分离延迟燃烧模式下烟雾量与第二燃料喷射定时ITm之间的关系的表的表示。
图6C是分离延迟燃烧模式下CO量与第二燃料喷射定时ITm之间的关系的表的表示。
图6D是分离延迟燃烧模式下HC量与第二燃料喷射定时ITm之间的关系的表的表示。
图7A是在低负荷状态下分离延迟燃烧模式中燃料喷射量的时序图。
图7B是根据图7A所示燃烧喷射量的热释放率的时序图。
图8是一流程图，描绘根据本发明实施例用于对分离延迟式燃料模式确定燃料喷射量的过程。
图9是目标EGR速率tRegr、发动机速度Ne与燃料喷射量请求Qfdrv之间的关系的图表示。
图10是一流程图，描绘根据本发明的实施例确定燃料比重kfuel的过程。
图11是第二燃料喷射量Qm、发动机速度Ne、及加速器开度APO之间的关系的图表示。
图12是基本第一燃料喷射量Qpbase、发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm之间的关系的图表示。
图13是目标过量空气比tλ与基于第一点火滞后的调节因子Kid1之间的关系的表的表示。
图14是目标EGR速率tRegr与基于第二点火滞后的调节因子Kid2之间的关系的表的表示。
图15是发动机速度Ne与基于第三点火滞后的调节因子Kid3之间的关系的表的表示。
图16是燃料比重kfuel与基于第四点火滞后的调节因子Kid4之间的关系的表的表示。
图17是描绘图11中所示PM再生过程中控制排气温度的过程的流程图。
图18是根据本发明的实施例PM量PMQ与PM再生中目标过量空气比tλreg之间的关系的表的表示。
图19是根据本发明的实施例基准吸入空气量tQac0，发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm之间的关系的图表示。
图20是根据本发明的实施例第一燃料喷射定时ITp，发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm之间的关系的图表示。
图21是根据本发明的实施例第二燃料喷射定时ITm，发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm之间的关系的图表示。
图22是根据本发明的实施例燃料喷射量调节因子Ktr1与第二燃料喷射定时ITm之间的关系的表的表示。
图23是根据本发明的实施例燃料喷射量调节因子Ktr2与目标过量空气比tλ之间的关系的表的表示。
图24是描绘根据本发明的实施例S再生过程的流程图。
图25是描绘根据本发明的实施例NOx再生过程的流程图。
图26是描绘根据本发明的实施例避免排气净化器损坏的过程的流程图。
图27是根据本发明的实施例击穿避免模式中目标吸入空气量tQacrec、发动机速度Ne与主燃料喷射量Qmain之间的关系的图表示。
图28是描绘根据本发明的实施例设置工作模式标志的第一过程的流程图。
图29是根据本发明的实施例可采用分离延迟燃烧模式的分离延迟燃烧区域的图表示。
图30是描绘根据本发明的实施例设置工作模式标志的第二过程的流程图。
图31是描绘根据本发明的实施例设置工作模式标志的第三过程的流程图。
图32是描绘根据本发明的实施例设置PM再生请求标志rqREG过程的流程图。
图33是描绘根据本发明的实施例设置S再生请求标志rqDESUL过程的流程图。
图34是描绘根据本发明的实施例设置NOx再生请求标志rqSP过程的流程图。
图35是描绘根据本发明的实施例快速激活排气净化器过程的流程图。
具体实施例方式
现在参见图1，其中示出包括根据本发明实施例的燃烧控制设备的柴油发动机。吸入空气通过配置在进气通路11入口的空气滤清器(未示出)流入。空气滤清器从吸入的空气去除灰尘颗粒。在进气通路11配置有可变喷嘴涡轮增压器12的压缩机12a，其压缩吸入的空气。在压缩机12a的下游配置中间冷却器13，其冷却压缩的吸入空气。在冷却之后，吸入的空气流向缓冲罐14。缓冲罐14包括一歧管部分，用于向汽缸分配吸入空气。缓冲罐14的上游配置有节流阀15，其改变吸入的空气的气流量。节流阀15A连接到节流阀致动器151，以调节其开度。
在发动机1的汽缸头中配置有每一汽缸内的燃料喷射器21。从燃料泵(未示出)释放的燃料通过一公共轨道22提供给燃料喷射器21。燃料喷射器21直接向每一燃烧室喷射燃料。燃料喷射器21能够在一个冲程中在多个定时喷射燃料。发动机1通常以正常工作模式工作在正常燃烧模式。在正常燃烧模式中，燃料喷射器21执行用于产生发动机输出转矩的主燃料喷射，以及在主燃料喷射之前的引燃燃料喷射。
排气在排气通路31中流动。排气歧管的下游配置有涡轮增压器12的涡轮12b。涡轮12b旋转由排气驱动的压缩机12a。涡轮12b包含可移动叶片121。可移动叶片121连接到叶片致动器122，用于调节其角度。涡轮12b的下游配置有NOx收集器32，其下游配置有颗粒过滤器，诸如柴油颗粒过滤器(DPF)33。NOx收集器32根据排气-燃料比具有不同的功能。就是说，在排气-燃料比低或排气在燃料中贫乏期间，NOx收集器32从排气去除和收集NOx。另一方面，在排气-燃料比高或在燃料中排气丰富期间，NOx收集器32释放NOx。从NOx收集器32释放的NOx通过还原剂诸如碳氢化合物(HC)在排气中被净化。除了NOx，NOx收集器32从排气去除和收集硫含量(S)。NOx收集器32除了净化NOx的功能之外，具有氧化HC及一氧化碳(CO)的功能。DPF 33包含由陶瓷形成的多孔过滤器元件。DPF 33的过滤器元件过滤排气以去除排气颗粒物。NOx收集器32和DPF 33用作为排气净化器，以收集排气中的物质。
在进气通路11与排气通路31之间配置有EGR管路34。在EGR管路34内配置有EGR阀35。EGR阀35连接到EGR致动器351，以调节EGR阀35的开度。在排气通路31中，压力传感器51配置在NOx收集器32与DPF 33之间，用于检测排气的排气压力Pexh。DPF33的下游配置有氧传感器52和温度传感器53。氧传感器52检测过量空气比λ。温度传感器53检测排气的温度。被检测的排气温度用于估计NOx收集器32的底部温度(NOx收集器温度)Tnox以及DPF 33的底部温度(DPF温度)Tdpf。NOx收集器温度Tnox和DPF温度Tdpf可通过配置在NOx收集器32和DPF 33处的温度传感器直接检测。该发动机系统包括空气流量计54，曲轴角度传感器55，加速器开度传感器56，以及温度传感器57。作为状态传感器的传感器收集确定发动机工作状态所需的信息，并向控制器诸如电控单元(ECU)41输出信号。ECU 41基于分别来自空气流量计54、曲轴角度传感器55与加速器开度传感器56的信号，确定或计算吸入的空气量Qac，发动机速度Ne，加速器开度APO，及燃料温度Tfuel。ECU 41执行包括以上讨论的计算的程序，并向燃烧控制致动器发出命令，该致动器包括燃料喷射器21，叶片致动器122，节流阀致动器151，及EGR致动器351。
以下描述ECU 41的操作。PM再生指示从DPF 33释放PM的操作。NOx再生指示从NOx收集器32释放NOx的操作。S再生指示从NOx收集器32释放硫含量的操作。现在参见图2，其中示出一流程图，描绘了根据本发明的实施例确定发动机工作模式的过程。ECU41根据该工作模式切换燃烧模式。
在步骤S1，ECU 41读取发动机速度Ne，加速器开度APO，NOx收集器温度Tnox，及排气压力Pexh。
在步骤S2，进行一检验以确定NOx收集器32是否被激活。实际上，这是确定NOx收集器温度Tnox是否高于或等于预定的阈值温度T11。当对步骤S2的回答为YES时，程序进到步骤S3。另一方面，当对步骤S2的回答为NO时，程序进到图35所示的程序。温度T11是NOx收集器32被激活的激活温度。
在步骤S3，ECU 41确定收集的NOx量(NOx量NOX)。作为在NOx收集器32中收集的NOx量NOX，是基于发动机速度Ne从以下方程式(1)计算的。
NOX＝NOXn-1+Ne·Δt (1)其中包含数字下标n-1的变量指示在先前执行的计算的值，Δt指示程序执行系列的时间间隔。另外，NOx量NOX可通过对每一预定行进距离预定量求和估计。
在步骤S4，ECU 41确定S的收集量(S量SOX)。作为在NOx收集器32中收集的NOX的量的S量SOX，如同在NOx量NOX的情形那样，是基于发动机速度Ne从以下方程式(2)计算的。
SOX＝SOXn-1+Ne·Δt (1)
在步骤S5，ECU 41确定颗粒物(PM)累积量PMQ。作为在DPF33中累积的PM量的PM量PMQ，是基于DPF 33上游的排气压力Pexh计算的。另外，PM量PMQ可基于发动机速度Ne和/或行进距离通过计算每单位时间PM量并求和而估计。
在步骤S6，进行一检验以确定PM再生标志Freg是否等于零。在正常工作模式期间，PM再生标志Freg被复位为零。当对步骤S6的回答为YES时，程序进到步骤S7。另一方面，当对步骤S6的回答为NO时，程序进到图17所示的程序。
在步骤S7，进行一检验以确定S再生标志Fdesul是否等于零。在正常工作模式期间，S再生标志Fdesul复位为零。当对步骤S7的回答为YES时，程序进到步骤S8。另一方面，当对步骤S7的回答为NO时，程序进到图24所示的程序。
在步骤S8，进行一检验以确定NOx再生标志Fsp是否等于零。在正常工作模式期间，NOx再生标志Fsp复位为零。当对步骤S8的回答为YES时，程序进到步骤S9。另一方面，当对步骤S8的回答为NO时，程序进到图25所示的程序。
在步骤S9，进行一检验以确定击穿避免标志Frec是否等于零。在正常工作模式期间，击穿避免标志Frec复位为零，并只是在PM再生或S再生中断之后临时设置为1。当对步骤S9的回答为YES时，程序进到步骤S10。另一方面，当对步骤S9的回答为NO时，程序进到图26所示的程序。
在步骤S10，进行一检验以确定S再生请求标志rqDESUL是否等于零。在正常工作模式期间，S再生请求标志rqDESUL复位为零，并当根据S量SOX需要S再生时被设置为1。当对步骤S10的回答为YES时，程序进到步骤S11。另一方面，当对步骤S10的回答为NO时，程序进到图28所示的程序。
在步骤S11，进行一检验以确定PM再生请求标志rqREG是否等于零。在正常工作模式期间，PM再生请求标志rqREG复位为零，并当根据PM量PMQ需要PM再生时被设置为1。当对步骤S11的回答为YES时，程序进到步骤S12。另一方面，当对步骤S11的回答为NO时，程序进到图30所示的程序。
在步骤S12，进行一检验以确定PM再生请求标志rqREG是否等于零。在正常工作模式期间，PM再生请求标志rqREG复位为零，并当根据NOx量NOX需要NOx再生时被设置为1。当对步骤S12的回答为YES时，程序进到步骤S13。另一方面，当对步骤S12的回答为NO时，程序进到图31所示的程序。在图31的步骤S701，NOx再生标志Fsp设置为1。
在步骤S13，进行一检验以确定是否需要PM再生。就是说，确定PM量PMQ是否大于或等于预定的阈值量PM1。根据工作状态确定对应于阈值量PM1的排气压力Pe1。实际上，由压力传感器51检测的排气压力Pexh与压力Pe1比较。压力Pe1是从如图3所示的作为发动机速度Ne与燃料喷射量请求Qfdrv的函数的图计算或检索的。阈值压力Pe1随增加的发动机速度Ne及增加的燃料喷射量请求Qfdrv而增加。如以下所讨论，燃料喷射量请求Qfdrv指示在正常燃烧模式下以主燃料喷射提供的燃料量(主燃料喷射量)Qmain，并指示在分离延迟燃烧模式下以次燃料喷射提供的燃料量(次燃料喷射量)Qm。当对步骤S13的回答为YES时，程序进到步骤图32所示的程序。在图32的步骤S801，PM再生请求标志rqREG设置为1。另一方面，当对步骤S13的回答为NO时，程序进到步骤S14。另外，为了确定PM再生请求标志rqREG还可计算PM再生的上次过程之后的行进距离。在这一情形下，当上次PM再生之后行进距离达到预定距离时，PM再生请求标志rqREG设置为1。这防止了潜在的PM再生的多余执行。
在步骤S14，进行一检验以确定是否需要S再生。就是说，确定S量SOX是否大于或等于预定的阈值量SOX1。当对步骤S14的回答为YES时，程序进到图33所示的程序。在图33的步骤S901，S再生请求标志rqDESUL设置为1。另一方面，当对步骤S14的回答为NO时，程序进到步骤S15。
在步骤S15，进行一检验以确定是否需要NOx再生，就是说确定NOx量NOX是否大于或等于预定的阈值量NOX1。当对步骤S15的回答为YES时，程序进到图34所示的程序。在图34的步骤S1001，NOx再生请求标志rqSP设置为1。另一方面，当对步骤S15的回答为NO时，程序进到步骤S16。
当发动机1接通时，再生请求标志reREG，reDESUL及reSP每一个复位为零。
在步骤S16，ECU 41按正常贫乏燃烧模式(正常燃烧模式)操纵发动机1。另一方面，在程序从步骤S2进到图35的程序以激活NOx收集器32的情形下，在程序从步骤S6进到图17的程序以执行PM再生的情形下，在程序从步骤S7进到图24的程序以执行S再生的情形下，以及在程序从步骤S8进到图25的程序以执行NOx再生的情形下，ECU 41把燃烧模式移向分离延迟燃烧模式。
以下详细描述燃烧模式。参见图4A到5B，其中示出每一燃烧模式中的燃料喷射方式与热释放速率。图4A与4B示出正常燃烧模式。图5A和5B示出分离延迟燃烧模式。在正常燃烧模式中，在正规工作状态下进行引燃燃料喷射和主燃料喷射。引燃燃料喷射在上死点之前(BTDC)的40-10℃A之间执行。每冲程的燃料量设置为1-3mm3。在引燃燃烧喷射之后，在10°BTDC与20°上死点之后(ATDC)之间执行主燃料喷射。引燃燃料喷射与主燃料喷射的定时(开始定时)之间的时间间隔设置在10-30℃A。
如图5A和5B所示，在分离延迟燃烧模式中采用两次燃料喷射。在分离延迟燃烧模式下，在压缩冲程执行第一燃料喷射，并在膨胀冲程中执行第二燃料喷射。第一燃料喷射在或接近TDC产生初步燃烧以释放热量P，以便提高压缩冲程的TDC处的汽缸内温度(压缩结束温度)。第一燃料喷射的燃料量(第一燃料喷射量)Qp是这样确定的，使其产生可识别的热释放量。所需的第一燃料喷射量Qp根据发动机系统的工作状态而变化。在初步燃烧结束之后，执行第二燃料喷射，使得主燃烧产生发动机输出转矩。主燃烧释放热量M。基于发动机速度Ne确定第一燃料喷射开始定时(第一燃料喷射定时)ITp与第二燃料喷射开始定时(第二燃料喷射定时)ITm之间的时间间隔Δtij，使得初步燃烧的开始定时与主燃烧的开始定时之间的时间间隔长于或等于20℃A。由于主燃烧发生在膨胀冲程，主燃烧的燃烧过程的持续时间被延长，使得燃烧过程的结束定时在50°ATDC之后。初步燃烧或初步燃烧的热释放在第一燃料喷射开始之后开始点火滞后Δtigp。主燃烧或主燃烧的热释放在第二燃料喷射开始之后开始点火滞后Δtigm。
现在参见图6A到6D，其中示出参照第二燃料喷射定时ITm由分离延迟燃烧产生的效应。过量空气比λ保持不变。在分离延迟燃烧模式中，排气温度随如图6A所示的延迟的第二燃料喷射定时ITm而增加。调节第一燃料喷射定时ITp与第二燃料喷射定时ITm之间的时间间隔Δtij，以保证初步燃烧结束定时与主燃烧开始定时之间的时间间隔。在初步燃烧结束之后执行第二燃料喷射，保证了比对于初步燃烧结束定时与主燃烧开始定时之间的时间间隔的点火滞后Δtigm长的一个时间段。这增加了主燃烧中预混合燃烧的比例。在再生排气净化器期间，例如在对于DPF 33的PM再生期间，排气温度上升到激活NOx收集器32所需的高温，且过量空气比λ降低而不会增加排气的烟雾。如图6A和6B所示，排气温度上升且排气烟雾量随延迟的第二燃料喷射定时ITm降低。一般来说，通过降低吸入空气量降低排气的空气-燃料比，但这倾向于产生不稳定的燃烧过程。然而，在所示的实施例中，初步燃烧增加了压缩结束的温度，以便允许稳定的主燃烧过程。在分离延迟燃烧模式中，HC量保持低于与第二燃料喷射定时ITm有关的低水平。
在低负荷状态下，排气温度固有的低。因而，必须大大提高排气温度，以获得对于PM再生或S再生的目标温度。为了提高排气温度，主燃烧定时(主燃烧开始定时)需要比正常分离延迟燃烧模式更多的延迟。然而，有可能单个初步燃烧过程不足以维持汽缸内温度在所需的主燃烧水平以上。这种情形下，在分离延迟燃烧模式中，初步燃烧采用多个燃烧过程，如图7A和7B所示。通过初步燃烧的第一过程提高汽缸内温度，并由以下的过程维持汽缸内温度。热释放P1，P2和M没有间隙地分开，以调节排气温度到目标温度而不增加排气烟雾。
现在参见图8，其中示出描绘对于分离延迟燃烧模式确定燃料喷射量的过程的流程图。这一程序在执行分离延迟燃烧的情形下执行。实际上，确定第一燃料喷射量Qp与由第二燃料喷射的燃料量(第二燃料喷射量)Qm。
在步骤S51，进行检验以确定是否命令燃烧模式转移。ECU 41在激活NOx收集器32，PM再生，S再生，及NOX再生的情形下，发出转移燃烧模式的命令。当对步骤S51的回答为YES时，程序进到步骤S52。另一方面，当对步骤S51的回答为NO时，程序返回。
在步骤S52，ECU 41读取发动机速度Ne，加速器开度APO，目标过量空气比tλ，目标EGR速率tRegr，及燃料比重kfuel。
目标过量空气比tλ设置为对于PM再生，S再生，NOx再生及NOx收集器快速激活的每一个都适合的值。
目标EGR速率tRegr是通过一EGR控制程序确定的。实际上，目标EGR速率tRegr是从图9所示作为发动机速度Ne与燃料喷射量请求Qfdrv的函数的图计算或检索的。目标EGR速率tRegr随着降低的发动机速度Ne和降低的燃料喷射量请求Qfdrv而增加。在EGR控制程序中，ECU 41确定目标EGR阀开度tAegr。首先，使用以下方程式(3)作为目标EGR速率tRegr及吸入空气量Qac的一个函数计算目标EGR量tQegr。
TQegr＝{tRegr(1-tRegr)}×tQac (3)根据目标EGR量tQegr确定目标EGR阀开度tQegr。ECU 41控制EGR致动器351以调节EGR阀35到目标EGR阀开度tAegr。
通过图10所示的检测燃料性质的程序确定燃料比重kfuel。每当燃料桶充以燃料时执行这一程序。
在图10的步骤S61，ECU 41读取吸入空气量Qac，燃料喷射量请求Qfdrv，排气空气-燃料比ABYF，及燃料温度Tfeul。然后程序进到步骤S62。
在步骤S62，ECU 41确定燃料喷射重量Gm。燃料喷射重量Gm是通过吸入空气量Qac除以排气空气-燃料比ABYF产生的(Gm＝Qac/ABYF)。然后，程序进到步骤S63。
在步骤S63，ECU 41确定燃料比重k。燃料比重k是通过燃料喷射重量Qm除以燃料喷射量请求Qfdrv产生的(k＝Gm/Qfdrv)。然后程序进到步骤S64。
在步骤S64，燃料比重k被转换为在基准温度诸如20℃的燃料比重。计算的燃料比重存储在燃料比重kfuel。然后程序返回。
返回图8，步骤S52之后在步骤S53，ECU 41确定第二燃料喷射量Qm。第二燃料喷射量Qm是从图11所示作为加速器开度APO与发动机速度Ne的函数的图计算或检索的。第二燃料喷射量Qm随增加的加速器开度APO与发动机速度Ne保持不变而增加。然后程序进到步骤S54。
在步骤S54，ECU 41确定一个基本第一燃料喷射量Qpbase。基本第一燃料喷射量Qpbase是从图12所示作为发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm的函数的图计算或检索的。基本第一燃料喷射量Qpbase随降低的发动机速度Ne与降低的第二燃料喷射量Qm而增加。然后程序进到步骤S55。
在步骤S55，ECU 41确定基于点火滞后的调节因子Kid。基于点火滞后的调节因子Kid是基于用于增加初步燃烧的点火滞后的一个因子确定的。与点火滞后相关的该因子包含目标过量空气比tλ，目标EGR速率tRegr，发动机速度Ne，与燃料比重kfuel。于是，根据对于点火滞后因子的元素计算基于点火滞后的调节因子Kid1到Kid4。基于点火滞后的调节因子Kid是通过基于点火滞后的调节因子Kid1到Kid4相乘产生的(Kid＝Kid1·Kid2·Kid3·Kid4)。如以下所讨论，基于点火滞后的调节因子Kid用来调节第一燃料喷射量Qp。
基于第一点火滞后的调节因子Kid1是从图13所示的作为目标过量空气比tλ的函数的表计算或检索的。基于第一点火滞后的调节因子Kid1随降低的目标过量空气比tλ而增加。在所示的实施例的燃烧控制中，吸入空气量被降低以降低排气空气-燃料比。排气空气-燃料比的降低结果是压缩结束温度的降低。压缩结束温度的降低趋向增加点火滞后。因而，基于第一点火滞后的调节因子Kid1增加，以便随降低的压缩结束温度增加第一燃料喷射量Qp。在所示的实施例中，目标过量空气比tλ选择为与压缩结束温度相关的一个变量。另外，另一变量诸如在规定的曲轴角度的汽缸内压力可选择为调节因子。
基于第二点火滞后的调节因子Kid2是从图14所示的作为目标EGR速率tRegr的函数的表计算或检索的。基于第二点火滞后的调节因子Kid2随增加的目标EGR速率tRegr而增加。目标EGR速率tRegr增加的结果是氧浓度的降低。氧浓度的降低趋向增加点火滞后。因而，基于第二点火滞后的调节因子Kid2增加，以便随降低的氧浓度增加第一燃料喷射量Qp。
基于第三点火滞后的调节因子Kid3是从图15所示的作为发动机速度Ne的函数的表计算或检索的。基于第三点火滞后的调节因子Kid3随增加的发动机速度Ne而增加。发动机速度Ne增加的结果是曲轴角度点火滞后的增加。因而，基于第三点火滞后的调节因子Kid3增加，以便随增加的点火滞后增加第一燃料喷射量Qp。
基于第四点火滞后的调节因子Kid4是从图16所示的作为燃料比重kfuel的函数的表计算或检索的。基于第四点火滞后的调节因子Kid4随增加的燃料比重kfuel而增加。燃料比重kfuel增加(或十六烷值的降低)的结果是点火质量的降低。点火质量降低趋向增加点火滞后。因而，基于第四点火滞后的调节因子Kid4增加，以便随降低的点火质量增加第一燃料喷射量Qp。
步骤S55之后在步骤S56，确定第一燃料喷射量Qp。通过使基本第一燃料喷射量Qpbase乘以基于点火滞后的调节因子Kid产生第一燃料喷射量Qp(Qp＝Qpbase·Kid)。这一调节校正了由第一燃料喷射喷射的燃料的点火滞后。
现在参见图17，其中示出PM再生过程的流程图。当对图2中步骤S6的回答为NO即当PM再生标志Freg设置为1时，执行这一程序。通过升高排气温度实现PM再生以燃烧DPF 33中的颗粒物。因而，发动机系统工作在分离延迟燃烧模式。控制第二燃料喷射定时ITm以升高排气温度，并升高DPF温度直到PM被燃烧的温度，诸如在所示的实施例中为600℃。这一程序确定第一燃料喷射定时ITp和第二燃料喷射定时ITm。
在图12中的步骤S101，ECU 41读取DPF温度Tdpf。然后，程序进到步骤S102。
在步骤S102，ECU 41把过量空气比λ控制到根据DPF 33中的PM量PMQ确定的目标过量空气比tλ。通过激活节流阀15和EGR阀35控制过量空气比λ。从图18所示作为PM量PMQ的函数的表，计算或检索PM再生中目标过量空气比tλreg。目标过量空气比tλreg随增加的PM量PMQ而降低。在所示的实施例中，目标过量空气比tλreg一般在从1到1.4的范围内。对应于理想配比的空气过量比的基准吸入空气量tQac0，是从图19所示的作为发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm的函数的图计算或检索的。基准吸入空气量tQac0随增加的发动机速度Ne与增加的第二燃料喷射量Qm而增加。基准吸入空气量tQac0乘以目标过量空气比tλreg，以产生目标吸入空气量tQac(tQac＝tQac0×tλreg)。ECU 41根据目标吸入空气量tQac控制节流阀15。基于来自氧传感器52的反馈信号，确定实际的过量空气比与目标过量空气比tλreg之间的差。ECU 41控制EGR阀35以降低这一差。基于排气压力Pexh估计PM量PMQ。从图20所示作为发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm的函数的图，计算或检索第一燃料喷射定时ITp。第一燃料喷射定时ITp随增加的发动机速度Ne与增加的第二燃料喷射量Qm而提前。从图21所示作为发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm的函数的图，计算或检索第二燃料喷射定时ITm。第二燃料喷射定时ITm随降低的发动机速度Ne与降低的第二燃料喷射量Qm而延迟。
这样，第二燃料喷射定时ITm比在值正常燃烧模式中的主燃料喷射开始定时晚得多。因而，根据第二燃料喷射定时ITm，调节第二燃料喷射量Qm与目标吸入空气量tQac，以便根据延迟的第二燃料喷射定时ITm降低发动机输出转矩的变化。从图22所示作为第二燃料喷射定时ITm的函数的表计算或检索燃料喷射量调节因子Ktr1。第二燃料喷射量Qm乘以燃料喷射量调节因子Ktr1，以产生调节的第二燃料喷射量Qm。燃料喷射量调节因子Ktr1随延迟的第二燃料喷射定时ITm增加。此外，根据目标过量空气比tλ调节第二燃料喷射量Qm与目标吸入空气量tQac，以便根据降低的过量空气比降低泵损失的增加。第二燃料喷射量Qm乘以燃料喷射量调节因子Ktr2，以产生调节的第二燃料喷射量Qm。从图23所示作为目标过量空气比tλ的函数的表计算或检索燃料喷射量调节因子Ktr2。
在步骤S103，进行检验以确定DPF温度Tdpf是否足以燃烧DPF33中的PM。实际上，确定DPF温度Tdpf是否高于或等于预定的阈值温度T21诸如600℃。当对步骤S103的回答为YES时，程序进到步骤S104。另一方面，当对步骤S103的回答为NO时，程序进到步骤S108。
在步骤S108，ECU 41基于如图21所示的图延迟第二燃料喷射定时ITm，以便升高排气温度。然后，程序进到步骤S109。
在步骤S109，ECU 41基于通过S108确定的第二燃料喷射定时ITm，使用如图22所示的图，确定燃料喷射量调节因子Ktr1。第二燃料喷射量Qm乘以燃料喷射量调节因子Ktr1，以产生调节的第二燃料喷射量Qm。然后程序返回。
在步骤S104，进行一检验以确定DPF温度是否低于或等于预定的阈值温度T22。温度T22设置为一温度，在该温度之下施加到DPF33的热负荷在可接受的限制内，诸如700℃。当对步骤S104的回答为YES时，程序进到步骤S105。另一方面，当对步骤S104的回答为NO时，程序进到步骤S110。
在步骤S110，ECU 41基于图21所示的图延迟第二燃料喷射定时ITm，以升高排气温度。然后，程序进到步骤S111。
在步骤S111，ECU 41基于通过S110确定的第二燃料喷射定时ITm，使用如图22所示的图，确定燃料喷射量调节因子Ktr1。第二燃料喷射量Qm乘以燃料喷射量调节因子Ktr1，以产生调节的第二燃料喷射量Qm。然后程序返回。
在步骤S105，进行一检验以确定在分离延迟燃烧模式在步骤S108或S110开始之后是否经过了预定的时间段treg。当对步骤S105的回答为YES时，程序进到步骤S106。另一方面，当对步骤S105的回答为NO时，程序返回。在DPF温度Tdpf保持在目标范围内期间即在温度T21与T22之间，PM被燃烧。
在步骤S106，PM再生标志Freg复位为零，以便把工作模式切换到正常燃烧模式。PM量PMQ也复位为零。然后，程序进到步骤S107。
在步骤S107，击穿避免标志Frec设置为1。由于设置了击穿避免标志Frec，发动机被操纵防止击穿或DPF 33过热。如果过量空气比立即设置为正常值λ而有部分PM未燃烧，则有可能未燃烧的PM被快速燃烧，以便对DPF 33强加大的热负荷并引起DPF 33击穿。
现在参见图20，其中示出描绘S再生过程的流程图。S再生是通过把排气控制为燃料丰富状态以向NOx收集器32提供还原剂，或通过升高排气温度以促进S的分解而实现的。实际上，发动机在分离延迟燃烧模式下被操纵以执行S再生。在所示的实施例中，NOx收集器32包含Ba型催化剂。对于S再生必须升高催化剂温度到超过650℃。这一程序确定第一燃料喷射定时ITp与第二燃料喷射定时ITm。
在步骤S201，ECU 41读取NOx收集器温度Tnox。然后，程序进到步骤S202。
在步骤S202，ECU 41把过量空气比λ控制到目标过量空气比tλdesul(＝1，在所示的实施例中)。过量空气比λ通过激活节流阀15和EGR阀35而被控制。对应于理想配比的空气过量比的基准吸入空气量tQac0，是从图19所示的作为发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm的函数的图计算或检索的。基准吸入空气量tQac(tQac＝tQac0)随增加的发动机速度Ne与增加的第二燃料喷射量Qm而增加。ECU 41根据目标吸入空气量tQac控制节流阀15。从图20所示的作为发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm的函数的图，计算或检索第一燃料喷射定时ITp。使用图21所示的图确定第二燃料喷射定时ITm。用于降低泵损失增加的燃料喷射量调节因子Ktr1与燃料喷射量调节因子Ktr2，是从图22和23所示的表推导的。第二燃料喷射量Qm乘以燃料喷射量调节因子Ktr1与燃料喷射量调节因子Ktr2，以产生调节的第二燃料喷射量Qm。
在步骤S203，进行一检验以确定NOx收集器温度Tnox是否高于或等于预定的阈值温度T13。温度T13设置为分解S所需的最小温度，诸如650℃。当对步骤203的回答为YES时，程序进到步骤S204。另一方面，当对步骤203的回答为NO时，程序进到步骤S208。
在步骤S208，ECU 41基于如图21所示的图延迟第二燃料喷射定时ITm，以升高排气温度。然后，程序进到步骤S209。
在步骤S209，ECU 41基于通过步骤S208确定的第二燃料喷射定时ITm，使用图22所示的图，确定燃料喷射量调节因子Ktr1。第二燃料喷射量Qm乘以燃料喷射量调节因子Ktr1，以产生调节的第二燃料喷射量Qm。然后程序返回。
在步骤S204，进行一检验以确定在步骤S208分离延迟燃烧模式开始之后是否经过了预定的时间段tdesul。当对步骤S204的回答为YES时，程序进到步骤S205。另一方面，当对步骤204的回答为NO时，程序返回。在NOx收集器温度Tnox保持在目标范围就是说高于T13期间，S被分解并从NOx收集器32释放。从NOx收集器32释放的S由排气中的还原剂净化。
在步骤S205，S再生标志Fdesul复位为零，以便把工作模式切换为正常燃烧模式。S量SOX也复位为零。然后，程序进到步骤S206。
在步骤S206。NOx量NOX复位为零，且NOx再生请求标志rqSP复位为零。然后程序进到步骤S206。
在步骤S207，击穿避免标志Frec设置为1。由于设置的击穿避免标志Frec，发动机被操纵防止DPF 33的击穿。如果随PM部分地被燃烧过量空气比立即设置为正常值λ，则可能未燃烧的PM被迅速燃烧，而对DPF 33施加大的热负荷。
现在参见图25，其中示出描绘NOx再生的过程的流程图。NOx再生是通过把排气控制到燃料丰富状态实现的，以向NOx收集器32提供还原剂。实际上发动机被操纵在分离延迟燃烧模式执行NOx再生。在NOx再生中，如同在S再生那样希望升高排气温度。另一方面，在NOx再生中吸入空气量降低，以降低排气空气燃料比，这一比趋向降低压缩结束温度。因而，采用分离延迟燃烧模式用于克服这一困难。这一程序确定第一燃料喷射定时ITp与第二燃料喷射定时ITm。
在步骤S301，ECU 41把过量空气比λ控制到对于NOx再生确定的目标过量空气比tλsp。目标过量空气比tλsp设置为低于1的一个值，诸如0.9，这指示燃料丰富状态。过量空气比λ通过激活节流阀15和EGR阀35被控制。从图19所示作为发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm的函数的图，计算或检索对应于理想配比的空气过量比的基准吸入空气量tQac0。基准吸入空气量tQac0乘以目标过量空气比tλsp，以产生目标吸入空气量tQac(tQac＝tQac0×tλsp)。ECU 41根据目标吸入空气量tQac控制节流阀15。实际的过量空气比与目标过量空气比tλreg之间的差是基于来自氧传感器52的反馈信号确定的。ECU 41控制EGR阀35以降低这个差。从图20所示的作为发动机速度Ne与第二燃料喷射量Qm的函数的图计算或检索第一燃料喷射定时ITp。第二燃料喷射定时ITm是基于图21所示的图确定的。用于降低泵损失的增加的燃料喷射量调节因子Ktr1和燃料喷射量调节因子Ktr2，是从图22和23所示表推导的。第二燃料喷射量Qm乘以燃料喷射量调节因子Ktr1和燃料喷射量调节因子Ktr2，以产生一调节的第二燃料喷射量Qm。
在步骤S302，进行一检验以确定在分离延迟燃烧模式之后是否经过了预定的时间段tspike。在时间段tspike，从NOx收集器32分解和释放NOx。通过排气中的还原剂净化从NOx收集器32释放的NOx。当对步骤302的回答为YES时，程序进到步骤S303。另一方面，当对步骤302的回答为NO时，程序返回。
在步骤S303，NOx再生标志Fsp复位为零，以便把工作模式切换为正常燃烧模式。NOx量NOX也复位为零。然后，程序返回。
现在参见图26，其中示出描绘击穿避免操作过程的流程图。击穿避免操作是通过把过量空气比λ控制为高于或等于一个值诸如1.4(燃料-贫乏状态)而实现的，其高于PM再生或S再生中的值。采用正常燃烧模式以降低排气温度。
在步骤S401，ECU 41读取DPF温度Tdpf。然后程序进到步骤S402。
在步骤S402，ECU 41把过量空气比λ控制为目标过量空气比tλrec，这是对于击穿避免操作确定的。从图27所示的作为发动机速度Ne与主燃料喷射量Qmain的函数的图，计算或检索目标吸入空气量tQacrec。然后程序进到步骤S403。
在步骤S403，进行一检验以确定DPF温度Tdpf是否低于或等于预定的温度T23。当对步骤S302的回答为YES时，确定不可能快速燃烧未燃烧的PM，且程序进到步骤S404。另一方面，当对步骤S403的回答为NO时，程序返回。
在步骤S404，击穿避免标志Frec复位为零，以便把工作模式切换到正常燃烧模式。然后程序返回。
现在参见图28、30和31，其中示出设置再生标志的过程。当PM再生请求标志rqREG，S再生请求标志rqDESUL与NOx再生请求标志rqSP之一被切换到1时，执行这些程序之一。当设置了多个请求标志时，这些程序确定操作的优先级或执行顺序，并设置PM再生标志Freg，S再生标志Fdesul，或NOx再生标志Fsp。
当S再生请求标志rqDESUL等于1时，执行图28所示的程序。在步骤S601，进行一检验以确定PM再生请求标志rqREG是否等于零。当对步骤S601的回答为YES时，程序进到步骤S603。另一方面，当对步骤S601的回答为NO时，程序进到步骤S602。
在步骤S602，PM再生标志Freg设置为1。然后程序返回。
在步骤S603，进行一检验以确定NOx收集器温度Tnox是否高于或等于一预定的阈值温度T14。温度T14设置为最小温度，在该温度能够在比较短的时间段平滑地进行向S再生状态的模式转移，且该温度低于S再生的目标温度T13。当对步骤S603的回答为YES时，程序进到步骤S604。另一方面，当对步骤S603的回答为NO时，程序进到步骤S606。
在步骤S604，进行一检验以确定当前的工作状态是否处于能够采用分离延迟燃烧模式的分离延迟燃烧区内。分离延迟燃烧区是根据发动机的速度Ne与加速器开度APO，基于图29所示的图定义的。当对步骤S604的回答为YES时，程序进到步骤S605。另一方面，当对步骤S604的回答为NO时，程序返回。
在步骤S605，S再生标志Fdesul设置为1。然后程序返回。
在步骤S606，进行一检验以确定NOx再生请求标志rqSP是否等于零。当对步骤S606的回答为YES时，程序进到步骤S604。另一方面，当对步骤S606的回答为NO时，程序进到步骤S607，在此NOx再生标志Fsp设置为1，并然后返回。NOx再生获得比S再生高的优先级。
当PM再生请求标志rqREG等于1且S再生请求标志rqDESUL等于零时，执行图30所示的程序。在步骤S501，进行一检验以确定NOx再生请求标志rqSP是否等于零。当对步骤S501的回答为YES时，程序进到步骤S502。另一方面，当对步骤S501的回答为NO时，程序进到步骤S504。
在步骤S502，进行一检验以确定当前的工作状态是否处于能够采用分离延迟燃烧模式的分离延迟燃烧区内。分离延迟燃烧区是根据发动机的速度Ne与加速器开度APO，基于图29所示的图定义的。在低速和低负荷状态下，禁止向分离延迟燃烧模式的模式转移。当对步骤S502的回答为YES时，程序进到步骤S503。另一方面，当对步骤S502的回答为NO时，程序返回。
在步骤S503，PM再生标志Freg设置为1。然后程序返回。
在步骤S504，进行一检验以确定发动机1是否工作在排气中NOx量小的低NOx状态。例如这是根据发动机1的工作状态是否处于稳定的工作状态而确定的。就是说，在发动机1工作在稳定状态期间确定NOx量是小的。当对步骤S504的回答为YES时，程序进到步骤S505。另一方面，当对步骤S504的回答为NO时，程序返回。
在步骤S505，进行一检验以确定DPF温度Tdpf是否高于或等于预定的阈值温度T24。温度T24设置为低于PM再生目标温度T21的DFP 33被激活的温度。当对步骤S505的回答为YES时，程序进到步骤S502。另一方面，当对步骤S504的回答为NO时，确定取一可比较的时间段以增加DPF温度Tdpf，且程序进到步骤S506。
在步骤S506。NOx再生步骤Fsp设置为1。
当PM再生请求标志rqREG与S再生请求标志rqDESUL等于零，且NOx再生请求标志rqSP等于1时，执行图31所示的程序。因而，NOx再生标志Fsp设置为1。
现在参见图35，其中示出排气净化器快速激活过程。在步骤S1101，ECU 41读取NOx收集器温度Tnox。然后程序进到步骤S1102。
在步骤S1102，进行一检验以确定当前工作状态是否处于通过参照图29所示的图的分离延迟燃烧区内。当对步骤S1102的回答为YES时，程序进到步骤S1103。另一方面，当对步骤S1102的回答为NO时，程序返回。
在步骤S1103，ECU 41把发动机系统控制在分离延迟燃烧模式。在分离延迟燃烧模式中，基于图20和21所示的图，ECU 41确定第一燃料喷射定时ITp与第二燃料喷射定时ITm。延迟第二燃料喷射定时ITm的结果是升高排气温度并激活NOx收集器32。此外，基于图22所示的图确定燃料喷射量调节因子Ktr1。第二燃料喷射量Qm乘以燃料喷射量调节因子Ktr1，以产生调节的第二燃料喷射量Qm。在快速激活中，目标过量空气比tλ设置为如同在正常燃烧模式中那样的正常值。然后程序进到步骤S1104。
在步骤S1104，进行一检验以确定NOx收集器温度Tnox是否高于或等于阈值温度T11。当对步骤S1104的回答为YES时，程序返回。另一方面，当对步骤S1104的回答为NO时，程序重复步骤S1103。在程序返回之后，燃烧模式被转移到正常燃烧模式(步骤S16)。
以下描述根据本发明的实施例，通过内燃发动机的燃烧控制设备产生的效果。首先，DPF 33的PM再生，S再生，NOx再生，及NOx收集器32的快速激活，是通过把发动机工作模式转移到分离延迟燃烧模式实现的，其中在比正常燃烧模式中主燃料喷射晚的定时或曲轴角度执行第二燃料喷射。其结果在于升高了排气温度，以便把NOx收集器32加热到目标温度。在PM再生模式或S再生模式中，通过降低吸入空气量降低排气空气燃料比。第一燃料喷射引起初步燃烧，这释放热以升高汽缸内温度。这导致稳定的主燃烧过程。
第二，调节第一和第二燃料喷射之间的时间间隔Δtij，使得主燃烧的开始定时在初步燃烧的结束定时之后。这提高了预混合燃烧比例。降低PM再生，NOx再生，及S再生中的过量空气比，减少了排气烟雾，因为预混合燃烧在主燃烧中占据主导。
第三，当根据对于点火滞后的因子诸如目标过量空气比tλ，确定初步燃烧点火滞后在时间上或曲轴角度趋向增加时，第一燃料喷射量Qp增加，以调节初步燃烧的点火滞后。这保证了初步燃烧产生稳定主燃烧所需的热释放。
在所示的实施例中，发动机包括分开的NOx收集器32与DPF33。另外，发动机可以包含一整体的排气净化器。例如，NOx收集器的催化剂可安装在DPF 33的过滤器元件上。
本申请基于2003年7月31日提交的先有的日本专利申请No.2003-284325。这一日本专利申请No.2003-284325的全部内容在此结合以资对比。
虽然以上描述了实施本发明的优选实施例，但应当了解，本发明不限于这里所示和所述的特定实施例，在不背离按以下权利要求定义的发明的范围和精神之下，可以作出各种变化和修改。
权利要求
1.一种用于内燃发动机的燃烧控制设备，包括在发动机排气通路中的排气净化器；用于在发动机燃烧室中引起燃烧的燃烧控制致动器；用于控制燃烧控制致动器的控制器；以及所述控制器配置为执行以下过程根据排气净化器状态在正常燃烧模式与分离延迟燃烧模式之间切换燃烧模式；在正常燃烧模式下执行以下过程产生正常燃烧以生成发动机的输出转矩；以及在分离延迟燃烧模式下执行以下过程在或接近上死点产生初步燃烧，以释放燃烧室中预定量的热；在初步燃烧结束之后，在晚于正常燃烧模式的正常燃烧起动定时的一个定时起动主燃烧，以产生发动机的输出转矩；根据发动机的工作状态，确定用于初步燃烧的第一燃料喷射开始定时与初步燃烧的开始定时之间的点火滞后；以及根据初步燃烧的点火滞后调节第一燃料喷射的第一燃料喷射量。
2.如权利要求1中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃烧模式下，根据增加的初步燃烧的点火滞后，增加第一燃烧喷射量。
3.一种用于内燃发动机的燃烧控制设备，包括用于直接向发动机的燃烧室喷射燃料的燃料喷射器；用于控制燃料喷射器的控制器；以及所述控制器配置为执行以下过程根据发动机的工作状态在正常燃烧模式与分离延迟燃烧模式之间切换燃烧模式；在正常燃烧模式下执行以下过程控制正常燃料喷射以产生正常燃烧生成发动机的输出转矩；以及在分离延迟燃烧模式下执行以下过程控制第一燃料喷射以便在或接近上死点产生初步燃烧，以释放预定量的热；在晚于正常燃烧模式的正常燃料喷射起动定时的一个定时，起动第二燃料喷射，以便在初步燃烧之后起动主燃烧，以产生发动机的输出转矩；以及根据发动机的工作状态，确定第一燃料喷射开始定时与初步燃烧的开始定时之间的点火滞后；以及根据初步燃烧的点火滞后调节第一燃料喷射的第一燃料喷射量。
4.如权利要求3中所述的燃烧控制设备，还包括状态传感器，用于收集确定发动机的工作状态所需的信息。
5.如权利要求4中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟模式下执行以下过程根据发动机的工作状态，确定与初步燃烧点火滞后相关的变量；以及根据该变量确定初步燃烧的点火滞后。
6.如权利要求5中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃烧模式中，根据增加的初步燃烧的点火滞后增加第一燃料喷射量。
7.如权利要求5中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃烧模式中执行以下过程确定在压缩冲程的上死点处汽缸内温度为与初步燃烧的点火滞后相关的变量；以及根据在压缩冲程的上死点降低的汽缸内温度，增加第一燃料喷射量。
8.如权利要求5中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃烧模式中执行以下过程确定EGR速率为与初步燃烧的点火滞后相关的变量；以及根据增加的EGR速率，增加第一燃料喷射量。
9.如权利要求5中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃料模式下执行以下过程确定发动机速度为与初步燃烧的点火滞后相关的变量；以及根据增加的发动机速度，增加第一燃料喷射量。
10.如权利要求5中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃料模式下执行以下过程确定燃料性质为与初步燃烧的点火滞后相关的变量；根据燃料性质确定燃料的点火质量；以及根据降低的燃料点火质量，增加第一燃料喷射量。
11.如权利要求10所述的燃烧控制设备，其中燃料性质是燃料的比重。
12.如权利要求5中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃烧模式下执行以下过程确定过量空气比为与初步燃烧的点火滞后相关的变量；根据降低的过量空气比，增加第一燃料喷射量。
13.如权利要求3到12中任一项所述的燃烧控制设备，还包括在发动机排气通路中的排气净化器，其中状态传感器检测确定排气净化器状态所需的信息；且控制器配置为根据排气净化器的状态切换燃烧模式。
14.如权利要求13中所述的燃烧控制设备，其中排气净化器状态包括排气净化器中收集的物质量。
15.如权利要求13中所述的燃烧控制设备，其中排气净化器包括颗粒过滤器与NOx收集器至少之一。
16.如权利要求15中所述的燃烧控制设备，其中排气净化器包括颗粒过滤器与NOx收集器至少之一；且控制器配置为执行以下过程根据排气净化器的状态，产生对再生颗粒过滤器与NOx收集器中相关的一个的再生请求；以及响应该再生请求选择分离延迟燃烧模式。
17.如权利要求15中所述的燃烧控制设备，其中排气净化器包括颗粒过滤器与NOx收集器两者；且控制器配置为执行以下过程根据排气净化器状态，产生对于再生颗粒过滤器的PM再生请求；根据排气净化器状态，产生对于再生NOx收集器的NOx再生请求；以及响应PM再生请求及NOx再生请求，选择分离延迟燃烧模式。
18.如权利要求3到12中任一项所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃料模式下执行以下过程根据发动机速度和第二燃料喷射的第二燃料喷射量，确定第一燃料喷射量的基本量；以及基于第一燃料喷射量的基本量，调节第一燃料喷射量。
19.如权利要求18中所述的燃烧控制设备，其中控制器配置为在分离延迟燃烧模式下执行以下过程根据降低的发动机速度，并根据降低的第二燃料喷射量，增加第一燃料喷射量的基本量。
20.一种控制包含排气净化器的内燃发动机燃烧的方法，该方法包括根据排气净化器状态在正常燃烧模式与分离延迟燃烧模式之间切换燃烧模式；在正常燃烧模式下执行以下步骤产生正常燃烧以生成发动机的输出转矩；以及在分离延迟燃烧模式下执行以下步骤；在或接近上死点产生初步燃烧，以释放燃烧室中预定量的热；在初步燃烧结束之后，在晚于正常燃烧模式的正常燃烧起动定时的一个定时起动主燃烧，以产生发动机的输出转矩；根据发动机的工作状态，确定用于初步燃烧的第一燃料喷射开始定时与初步燃烧的开始定时之间的点火滞后；以及根据初步燃烧的点火滞后，调节第一燃料喷射的第一燃料喷射量。
全文摘要
本发明涉及一种燃烧控制设备，用于在再生排气净化器诸如NOx收集器期间，以分离延迟燃烧模式操作内燃发动机。在分离延迟燃烧模式下，该燃烧控制设备控制第一燃料喷射，以引起在或接近上死点的初步燃烧，并在初步燃烧结束之后控制第二燃料喷射以引起主燃烧。以此方式，该燃烧控制设备控制排气温度，或排气空气－燃料比，而不增加排气烟雾。分离延迟燃烧模式期间，燃烧控制设备根据初步燃烧的点火滞后，控制第一燃料喷射量。
文档编号F02D41/40GK1576530SQ20041006333
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月8日 优先权日2003年7月8日
发明者北原靖久 申请人:日产自动车株式会社