内燃机的控制装置的制作方法

文档序号:26054470发布日期:2021-07-27 15:31阅读:68来源:国知局
内燃机的控制装置的制作方法

本发明涉及内燃机的控制装置。



背景技术:

在专利文献1中,作为以往的内燃机,公开了在排气通路中具备捕集排气中的颗粒物(particulatematter;以下称为“pm”。)的过滤器的内燃机。并且,作为控制该内燃机的控制装置,公开了被配置为判定在实施了燃料切断控制的情况下过滤器温度是否有可能超过规定的上限温度,在有可能超过规定的上限温度时禁止燃料切断控制的实施的内燃机的控制装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2011-99451号公报

然而,前述的以往的内燃机的控制装置基于在内燃机运转中推定出的过滤器温度和pm堆积量判定出在执行了燃料切断的情况下过滤器温度是否有可能超过规定的上限温度。因此,需要考虑推定误差,即使在实际上实施了燃料切断控制但过滤器温度也未超过上限温度的情况下,燃料切断控制也有可能被不必要地禁止。其结果是,可能会使燃烧去除被过滤器捕集的pm的机会减少。



技术实现要素:

本发明是着眼于这样的问题点而完成的,其目的在于抑制使燃烧去除被过滤器捕集的pm的机会减少。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题,由本发明的一种方案实现的内燃机具备:内燃机主体;过滤器,设于内燃机主体的排气通路,捕集排气中的颗粒物;以及温度传感器,设于比过滤器靠排气流动方向下游侧的所述排气通路,对从过滤器流出的气体的温度进行检测。并且,该内燃机的控制装置具备:燃料切断控制部,实施停止向内燃机主体的燃烧室的燃料供给的燃料切断控制;以及强制结束部,基于由温度传感器检测到的气体温度的温度变化的趋势,即使燃料切断控制的执行条件已成立,也强制地使燃料切断控制结束。

发明效果

根据本发明的该方案,能基于由温度传感器检测到的气体温度的温度变化,直接地检测出过滤器温度是否有可能过度地上升。因此,能抑制燃料切断控制被不必要地禁止,因此能抑制使燃烧去除被过滤器捕集的pm的机会减少。

附图说明

图1是由本发明的第一实施方式实现的内燃机以及控制内燃机的电子控制单元的概略构成图。

图2是表示在燃料切断控制中pm燃烧热量变得过大的情况(实线)和在燃料切断控制中pm燃烧热量并没有变得过大的情况(虚线)的过滤器尾流气体温度的温度变化等的图。

图3是对燃料切断执行成立标志f1的设定控制进行说明的流程图。

图4是对燃料切断禁止标志f2的设定控制进行说明的流程图。

图5是基于推定pm堆积量qpm和推定过滤器温度tfil来计算容许燃料切断时间的映射图的一个例子。

图6是对由本发明的第一实施方式实现的燃料切断控制进行说明的流程图。

图7是对由本发明的第一实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。

图8是对由本发明的第一实施方式实现的燃料切断控制的动作进行说明的时间图。

图9是表示在燃料切断控制中pm燃烧热量变得过大的情况(实线)和在燃料切断控制中pm燃烧热量并没有变得过大的情况(虚线)的过滤器尾流气体温度的温度变化等的图。

图10是对由本发明的第二实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。

图11是对由本发明的第三实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。

图12是对由本发明的第四实施方式实现的燃料切断控制进行说明的流程图。

图13是对由本发明的第四实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。

图14是表示pm堆积于过滤器的情形的图。

图15是对由本发明的第五实施方式实现的燃料切断控制进行说明的流程图。

图16是对由本发明的第六实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。

附图标记说明:

10:内燃机主体;22:排气管(排气通路);52:过滤器;54:排气温度传感器(温度传感器);100:内燃机;200:电子控制单元(控制装置)。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是,在以下的说明中,对同样的构成要素标注同一参照编号。

(第一实施方式)

图1是由本发明的第一实施方式实现的内燃机100以及控制内燃机100的电子控制单元200的概略构成图。

由本实施方式实现的内燃机100是火花点火式汽油发动机,具备具有多个气缸11的内燃机主体10和排气装置20。需要说明的是,内燃机100的种类没有特别限定,可以是预混合压缩点火式汽油发动机,也可以是柴油发动机。

内燃机主体10通过使从燃料喷射阀12喷射出的燃料在各气缸11的内部燃烧来产生例如用于驱动车辆等的动力。需要说明的是,在图1中,为了防止附图复杂,省略了进气装置、火花塞等的记载。此外,燃料的喷射方式也不限于缸内直喷式,也可以是进气口喷射(portinjection)式。

排气装置20是用于净化在各气缸11的内部产生的排气(燃烧气体)并将排气排出至外部空气的装置,具备排气岐管21、排气管22以及排气后处理装置30。

在内燃机主体10的各气缸11中产生的排气通过排气岐管21汇集并被排出至排气管22。在排气中含有未燃气体(一氧化碳(co)和碳氢化合物(hc))、氮氧化物(nox)、颗粒物(pm;particularmatter)等有害物质。因此,在本实施方式中,在排气管22设有催化装置40和pm捕集装置50来作为用于去除这些排气中的有害物质的排气后处理装置30。并且,在本实施方式中,在比pm捕集装置50靠排气流动方向下游侧的排气管22设有排气温度传感器54。

催化装置40具备壳体(casing)41和担载于保持于壳体41内的由堇青石(陶瓷)构成的蜂窝型载体的排气净化催化剂42。排气净化催化剂42是例如氧化催化剂(二元催化剂)、三元催化剂,但不限于这些,可以根据内燃机100的种类、用途而使用适当的催化剂。在本实施方式中,使用三元催化剂作为排气净化催化剂42。在使用三元催化剂作为排气净化催化剂42的情况下,流入至催化装置40的排气中的未燃气体(co和hc)以及nox通过排气净化催化剂42被净化。

pm捕集装置50设于比催化装置40靠排气流动方向下游侧的排气管22。pm捕集装置50具备壳体51和保持于壳体51内的壁流型过滤器52。通过过滤器52,流入至pm捕集装置50的排气中的pm被捕集。

pm捕集装置50在内燃机100是汽油发动机的情况下,有时被称为gpf(gasolineparticulatefilter:汽油微粒过滤器),在内燃机100是柴油发动机的情况下,有时被称为dpf(dieselparticulatefilter:柴油微粒过滤器)。

压差传感器53是用于检测过滤器52的前后压差(以下,称为“过滤器前后压差”。)的传感器,装配于壳体51。在本实施方式中,基于由该压差传感器53检测到的过滤器前后压差来计算堆积于过滤器52的pm的量(以下,称为“pm堆积量”。)的推定值(以下,称为“推定pm堆积量”。)qpm。然而,pm堆积量的推定不限于这种方法,只要从根据例如内燃机运转状态进行推定等公知的各种方法之中适当选择来进行推定即可。

排气温度传感器54是用于对从pm捕集装置50流出的气体的温度(以下,称为“过滤器尾流气体温度”。)tgas进行检测的传感器,装配于pm捕集装置50的出口侧附近的排气管22。

电子控制单元200是具备通过双向总线相互连接的中央运算装置(cpu)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)等各种存储器、输入端口以及输出端口的微型计算机。

除了前述的压差传感器53、排气温度传感器54之外,来自负荷传感器211、曲轴转角传感器212、空燃比传感器213等各种传感器的输出信号也被输入到电子控制单元200,负荷传感器211产生与相当于内燃机主体10的负荷(内燃机负荷)的加速踏板(未图示)的踩踏量成比例的输出电压,曲轴转角传感器212每当内燃机主体10的曲轴(未图示)旋转例如15°就产生输出脉冲来作为用于计算内燃机转速等的信号,空燃比传感器213例如设于排气岐管21的集合管部,用于对流入至催化装置40的排气的空燃比(以下,称为“排气空燃比”。)进行检测。

电子控制单元200基于输入的各种传感器的输出信号等来控制燃料喷射阀12等,从而控制内燃机100。

在本实施方式中,电子控制单元200以排气空燃比成为目标空燃比(在本实施方式中为理论空燃比)的方式对燃料喷射阀12的喷射量进行反馈控制,并且以内燃机输出转矩成为与内燃机负荷相应的目标转矩的方式控制燃料喷射阀12的喷射量。即,电子控制单元200以内燃机输出转矩成为与内燃机负荷相应的目标转矩的方式在各气缸11内使空气过剩率λ为1的混合气燃烧而使内燃机100运转。

此外,电子控制单元200在搭载有内燃机100的车辆减速时等、在内燃机100的运转中规定的燃料切断执行条件已成立时,实施停止来自燃料喷射阀12的燃料喷射的燃料切断控制。

在各气缸11内使空气过剩率λ小于1的混合气燃烧时,从各气缸11排出的不含有氧的排气流入至pm捕集装置50。如此,在从各气缸11排出的不含有氧的排气流入至pm捕集装置50时(以下,称为“在pm捕集装置50内成为排气气氛下时”。),在pm捕集装置50内不存在氧,因此在pm捕集装置50内pm不会与氧反应而燃烧,流入至pm捕集装置50的排气中的pm继续被过滤器52捕集。

另一方面,若实施燃料切断控制,则停止向内燃机主体10的各气缸11的燃料供给,空气流入至pm捕集装置50而pm捕集装置50内成为大气气氛下。如果在实施燃料切断控制而pm捕集装置50内成为大气气氛下时,过滤器温度成为规定的pm燃烧温度(例如500~600[℃])以上,则堆积于过滤器52的pm在pm捕集装置50内与氧反应而燃烧,从而从过滤器52去除。

在此,在过滤器温度高时,与过滤器温度低时相比,pm捕集装置50内的pm的氧化反应速度(燃烧速度)趋于变高。并且,在pm堆积量多时,与pm堆积量少时相比,每单位时间燃烧的pm的量趋于变多。因此,过滤器温度越高时,此外pm堆积量越多时,大量的pm一下子燃烧,每单位时间的发热量(以下,称为“pm燃烧热量”。)越趋于变大。因此,若在此时继续燃料切断控制,则过滤器温度会过度地上升而高于过滤器52的耐久保证温度tup,恐怕会使过滤器52劣化,进而使pm捕集装置50劣化。

作为抑制因这样的pm燃烧热引起的过滤器52的过度升温的方法,可以举出根据过滤器温度和pm堆积量来限制燃料切断控制的实施时间(以下,称为“燃料切断时间”。),在过滤器温度过度地上升之前强制地结束燃料切断控制的方法。即,可以举出根据内燃机运转中的过滤器温度和pm堆积量来计算容许燃料切断时间,若燃料切断时间成为容许燃料切断时间以上,则强制地结束燃料切断控制的方法。

在此,容许燃料切断时间需要比在实施了燃料切断控制的情况下过滤器温度成为耐久保证温度tup以上的时间短,该时间可以根据例如过滤器温度和pm堆积量预先通过实验等求出。

此时,在计算容许燃料切断时间时使用的过滤器温度和pm堆积量分别成为通过电子控制单元200在内燃机运转中被推定出的推定值。因此,在基于各推定值设定容许燃料切断时间的情况下,需要考虑各推定值的推定误差,使容许燃料切断时间比通过实验等求出的实际上过滤器温度成为耐久保证温度tup以上的时间足够短。

因此,若试图利用该方法来抑制因pm燃烧热引起的过滤器52的过度升温,则一个行程(onetrip)中(从内燃机100起动到停止为止的期间)的燃料切断控制的总实施时间变短,从过滤器52被去除的pm量也减少。其结果是,排气系统的压力损失(排气阻力)增大,恐怕会导致内燃机输出的下降、燃料效率的恶化。

因此,为了抑制因pm燃烧热引起的过滤器52的过度升温,并且抑制一个行程中的燃料切断控制的总实施时间变短,发明人等进行了深入研究,结果可知,在燃料切断控制中大量的pm一下子燃烧而pm燃烧热量变得过大的情况(即,若在该状态下继续燃料切断控制则过滤器温度过度地上升而高于耐久保证温度tup的情况)与燃料切断控制中的pm燃烧热量落在容许范围内的情况(即,即使在该状态下继续燃料切断控制,过滤器温度也不会过度地上升的情况)之间,过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势不同。

图2是表示在燃料切断控制中pm燃烧热量变得过大的情况(实线)和在燃料切断控制中pm燃烧热量并没有变得过大的情况(虚线)的各过滤器尾流气体温度tgas的温度变化等的图。

如图2所示,若在时刻t1开始燃料切断控制而pm捕集装置50内成为大气气氛下,则堆积于过滤器52的pm在pm捕集装置50内开始与氧反应而燃烧。当开始燃料切断控制时,过滤器52通过流入至pm捕集装置50内的空气被冷却,并且通过pm燃烧热被加热。因此,如图2的(b)所示,时刻t1以后的过滤器温度根据由空气引起的冷却与由pm燃烧热引起的加热之间的平衡而变化。

并且,流入至pm捕集装置50的空气在pm捕集装置50内通过与过滤器52的热交换、pm燃烧热而被加热,并且从pm捕集装置50流出。

此时,如图2的(c)所示,在燃料切断控制开始后,在pm燃烧热量落在容许范围内的期间,过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势成为减少趋势。然而,如图2的(c)中实线所示,若在时刻t2大量的pm一下子开始燃烧而pm燃烧热量变得过大,则在pm捕集装置50内pm燃烧热给空气带来的影响变大,其结果是,过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势从减少趋势转变为增加趋势。

因此,如果作为表示过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的参数,例如如图2的(d)所示,检测过滤器尾流气体温度tgas的每单位时间的温度变化量δtgas(=tgas(本次值)-tgas(前一次值)),则在温度变化量δtgas成为规定的过度升温判定阈值(例如0[℃]、10[℃]等)以上时(即,在过滤器尾流气体温度tgas的每单位时间的温度上升量成为过度升温判定阈值以上时),能判定为pm燃烧热量变得过大。因此,如果在此时强制地结束燃料切断控制,则能抑制成为过滤器温度过度地上升而高于耐久保证温度tup的情形。

根据该方法,能基于过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势,直接地检测pm燃烧热量是否变得过大。因此,尽管pm燃烧热量落在容许范围内而不存在过滤器温度过度地上升的可能性,但也能抑制强制地结束燃料切断控制。因此,能抑制一个行程中的燃料切断控制的总实施时间变短。

因此,在本实施方式中,设为在排气温度传感器54未发生故障的情况下,基于实施燃料切断控制时的过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势,进行是否强制地结束燃料切断控制的判定。并且,设为在排气温度传感器54发生故障的情况下,例外地在燃料切断时间成为容许燃料切断时间以上时强制地结束燃料切断控制。

以下,参照图3至图7,对由该本实施方式实现的燃料切断控制进行说明。

图3是对燃料切断执行成立标志f1的设定控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机100的运转中以规定的运算周期δt(例如10[ms])重复执行本例程。

在步骤s10中,电子控制单元200判定燃料切断执行条件是否成立。作为燃料切断执行条件,可以举出例如加速踏板的踩踏量为零、内燃机转速为规定转速以上、车速为规定速度以上等。如果燃料切断执行条件成立,则电子控制单元200进入步骤s11的处理。另一方面,如果燃料切断执行条件不成立,则电子控制单元200进入步骤s12的处理。

在步骤s11中,电子控制单元200将燃料切断执行条件成立标志f1设定为1。燃料切断执行条件成立标志f1是在燃料切断执行条件已成立时被设定为1的标志,初始值被设定为0。

在步骤s12中,电子控制单元200将燃料切断执行条件成立标志f1设定为0。

图4是对燃料切断禁止标志f2的设定控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机100的运转中以规定的运算周期δt(例如10[ms])重复执行本例程。

在步骤s20中,电子控制单元200计算推定pm堆积量qpm。在本实施方式中电子控制单元200参照预先通过实验等作成的映射图等,基于过滤器前后压差来计算推定pm堆积量qpm。

在步骤s21中,电子控制单元200计算推定过滤器温度tfil。在本实施方式中电子控制单元200读入用于推定内燃机运转中的过滤器温度的各种推定用参数的检测值,基于推定参数的检测值来计算推定过滤器温度tfil。内燃机运转中的过滤器温度主要受排气热的影响而变化,因此可以从例如内燃机转速、内燃机负荷、内燃机水温、进气量等给排气的热能量带来影响的参数中适当选择一个以上参数来作为推定用参数。需要说明的是,推定过滤器温度tfil的计算不限于这种方法,只要从例如利用排气温度传感器54的检测值进行计算等公知的各种方法之中适当选择来进行推定即可。

在步骤s22中,电子控制单元200参照预先通过实验等作成的图5的映射图,基于推定pm堆积量qpm和推定过滤器温度tfil来计算容许燃料切断时间。如图5所示,与推定过滤器温度tfil低的情况相比,在推定过滤器温度tfil高的情况下,容许燃料切断时间短。此外,与推定pm堆积量qpm少的情况相比,在推定pm堆积量qpm多的情况下,容许燃料切断时间短。

在步骤s23中,电子控制单元200判定容许燃料切断时间是否小于规定时间。如果容许燃料切断时间小于规定时间,则电子控制单元200为了预先禁止燃料切断控制的实施而进入步骤s24的处理。另一方面,如果容许燃料切断时间为规定时间以上,则电子控制单元200进入步骤s25的处理。

需要说明的是,在容许燃料切断时间小于规定时间时,预先禁止燃料切断控制的实施是基于以下的理由。

参照图5,如上所述,推定过滤器温度tfil越高,此外推定pm堆积量qpm越多,容许燃料切断时间趋于越短。因此,在容许燃料切断时间极端短的情况下,恐怕会在开始燃料切断控制之后,pm燃烧热量立即变得过大,过滤器温度过度地上升。即,过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势恐怕会在开始燃料切断控制之后,立即从减少趋势转变为增加趋势,有可能在开始燃料切断控制之后,就必须立即强制地结束燃料切断控制。

在强制地使燃料切断控制结束的情况下,需要在能使车辆减速的范围内,在各气缸11内使混合气燃烧,产生内燃机输出转矩。因此,在强制地使燃料切断控制结束时会产生转矩波动,驾驶性能会恶化。因此,在本实施方式中,在容许燃料切断时间小于规定时间时,即,在实施燃料切断控制时必须立即强制地结束燃料切断控制的可能性高时,为了防止驾驶性能的恶化(转矩波动的产生),预先禁止燃料切断控制的实施。

在步骤s24中,电子控制单元200将燃料切断禁止标志f2设定为1。燃料切断禁止标志f2是在燃料切断控制的禁止中被设定为1的标志,初始值被设定为0。

在步骤s25中,电子控制单元200将燃料切断禁止标志f2设定为0。

在步骤s26中,电子控制单元200判定燃料切断执行条件成立标志f1是否被设定为1。如果燃料切断执行条件成立标志f1被设定为1,则电子控制单元200进入步骤s27的处理。另一方面,如果燃料切断执行条件成立标志f1被设定为0,则电子控制单元200结束本次的处理。

在步骤s27中,电子控制单元200判定燃料切断执行条件成立标志f1的前一次值是否为0,即判定是否是燃料切断执行条件的成立紧后(是否是燃料切断执行条件成立之后的第一次处理)。如果燃料切断执行条件成立标志f1的前一次值为0,则电子控制单元200进入步骤s28的处理。另一方面,如果燃料切断执行条件成立标志f1的前一次值为1,则电子控制单元200结束本次的处理。

在步骤s28中,电子控制单元200将在本次的处理中在步骤s22中计算出的容许燃料切断时间,即在燃料切断执行条件成立紧后计算出的容许燃料切断时间作为燃料切断结束判定阈值存储于存储器。

图6是对由本实施方式实现的燃料切断控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机100的运转中以规定的运算周期δt(例如10[ms])重复执行本例程。

在步骤s30中,电子控制单元200判定燃料切断强制结束标志f4是否被设定为0。燃料切断强制结束标志f4是在燃料切断控制被强制地结束时被设定为1的标志,初始值被设定为0。如果燃料切断强制结束标志f4被设定为0,则电子控制单元200进入步骤s31的处理。另一方面,如果燃料切断强制结束标志f4被设定为1,则电子控制单元200进入步骤s38的处理。

在步骤s31中,电子控制单元200判定燃料切断实施中标志f3是否被设定为0。燃料切断实施中标志f3是在燃料切断控制的开始时被设定为1、在燃料切断控制的结束时被返回至0的标志,初始值被设定为0。如果燃料切断实施中标志f3为0,则电子控制单元200进入步骤s32的处理。另一方面,如果燃料切断实施中标志f3被设定为1,则电子控制单元200进入步骤s37的处理。

在步骤s32中,电子控制单元200判定燃料切断执行条件成立标志f1是否被设定为0。如果燃料切断执行条件成立标志f1被设定为0(如果燃料切断执行条件不成立),则电子控制单元200进入步骤s33的处理。另一方面,如果燃料切断执行条件成立标志f1被设定为1(如果燃料切断执行条件成立),则电子控制单元200进入步骤s34的处理。

在步骤s33中,电子控制单元200使内燃机100正常运转。即,电子控制单元200以内燃机输出转矩成为与内燃机负荷相应的目标转矩的方式在各气缸11内使空气过剩率λ为1的混合气燃烧而使内燃机100运转。

在步骤s34中,电子控制单元200判定燃料切断控制是否被禁止,即判定燃料切断禁止标志f2是否被设定为1。如果燃料切断控制被禁止(如果燃料切断禁止标志f2被设定为1),则电子控制单元200进入步骤s35的处理。另一方面,如果燃料切断控制未被禁止(如果燃料切断禁止标志f2被设定为0),则电子控制单元200进入步骤s36的处理。

在步骤s35中,虽然燃料切断执行条件成立,但由于容许燃料切断时间小于规定时间,燃料切断控制被禁止,因此电子控制单元200进行燃料切断控制禁止运转。具体而言,电子控制单元200不实施燃料切断控制,而在能使车辆减速的范围内,在各气缸11内使混合气燃烧而使内燃机100运转。

在步骤s36中,电子控制单元200开始燃料切断控制,并且开始燃料切断时间tfc的计测。此外,电子控制单元200一并将燃料切断实施中标志f3设定为1。

在步骤s37中,电子控制单元200实施燃料切断控制处理。参照图7对燃料切断控制处理的详细情况进行说明。

在步骤s371中,电子控制单元200判定燃料切断执行条件是否成立,即判定燃料切断执行条件成立标志f1是否被设定为1。如果燃料切断执行条件成立(如果燃料切断执行条件成立标志f1被设定为1),则电子控制单元200进入步骤s372的处理。另一方面,如果燃料切断执行条件不成立(如果燃料切断执行条件成立标志f1被设定为0),则电子控制单元200进入步骤s378的处理。

在步骤s372中,电子控制单元200将运算周期δt加到燃料切断时间tfc来更新燃料切断时间tfc。

在步骤s373中,电子控制单元200判定排气温度传感器54是否未发生故障。在本实施方式中,电子控制单元200例如在感测到排气温度传感器54的电缆的断线时、排气温度传感器54的检测值缠粘于上限值或下限值时,判定为排气温度传感器54发生故障。如果排气温度传感器54未发生故障,则电子控制单元200进入步骤s374的处理。另一方面,如果排气温度传感器54发生故障,则电子控制单元200进入步骤s377的处理。

在步骤s374中,电子控制单元200为了检测过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势而计算过滤器尾流气体温度tgas的温度变化量δtgas。在本实施方式中,电子控制单元200计算本次处理中的过滤器尾流气体温度tgas与前一次处理中的过滤器尾流气体温度tgas的差值来作为温度变化量δtgas。

在步骤s375中,电子控制单元200判定温度变化量δtgas是否成为规定的过度升温判定阈值以上。如果温度变化量δtgas为过度升温判定阈值以上,则电子控制单元200判定为有可能出现大量的pm一下子开始燃烧等pm燃烧热量变得过大的征兆,若在该状态下继续燃料切断控制,则过滤器温度过度地上升而高于耐久保证温度tup,进入步骤s376的处理。另一方面,如果温度变化量δtgas小于过度升温判定阈值,则电子控制单元200判定为没有上述那样的可能,结束本次的处理,继续燃料切断控制。

与温度变化量δtgas比较的过度升温判定阈值的大小被设为:能判定为过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势将要从减少趋势转变为增加趋势或已从减少趋势转变为增加趋势的大小。在本实施方式中,为了判定过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势实际上已从减少趋势转变为增加趋势,将过度升温判定阈值的大小设定为10[℃],但除此以外,也可以例如设为0[℃]附近的值,判定温度变化的趋势从减少趋势转变为增加趋势的瞬间、其预兆。

在步骤s376中,电子控制单元200强制地使燃料切断控制结束,将燃料切断强制结束标志f4设定为1。此外,电子控制单元200一并结束燃料切断时间tfc的计测并将其值返回至零,并且将燃料切断实施中标志f3返回至0。

在步骤s377中,排气温度传感器54发生故障而无法检测过滤器尾流气体温度tgas的温度变化,因此电子控制单元200判定燃料切断时间tfc是否成为燃料切断结束判定阈值(在燃料切断控制的开始紧后计算出的容许燃料切断时间)以上。如果燃料切断时间tfc为燃料切断结束判定阈值以上,则电子控制单元200为了强制地结束燃料切断控制而进入步骤s366的处理。另一方面,如果燃料切断时间tfc小于燃料切断结束判定阈值,则电子控制单元200结束本次的处理,继续燃料切断控制。

在步骤s378中,电子控制单元200结束燃料切断控制,恢复为正常运转。此外,电子控制单元200一并结束燃料切断时间tfc的计测并将其值返回至零,并且将燃料切断实施中标志f3返回至0。

返回图6,在步骤s38中,电子控制单元200判定燃料切断执行条件是否成立,即判定燃料切断执行条件成立标志f1是否被设定为1。如果燃料切断执行条件成立(如果燃料切断执行条件成立标志f1被设定为1),则电子控制单元200进入步骤s39的处理。另一方面,如果燃料切断执行条件不成立(如果燃料切断执行条件成立标志f1被设定为0),则电子控制单元200进入步骤s40的处理。

在步骤s39中,虽然燃料切断执行条件成立,但由于需要强制地使燃料切断控制结束,因此电子控制单元200实施燃料切断控制禁止运转。即,电子控制单元200在能使车辆减速的范围内在各气缸11内使混合气燃烧而使内燃机100运转。

在步骤s40中,电子控制单元200从燃料切断控制禁止运转恢复为正常运转,将燃料切断强制结束标志f4返回至0。

图8是对由本实施方式实现的燃料切断控制的动作进行说明的时间图。在图8中,以实线表示由本实施方式实现的燃料切断控制被实施的情况下的动作。

在图8所示的例子中,在时刻t1燃料切断执行条件成立而开始燃料切断控制,在时刻t2大量的pm一下子开始燃烧而pm燃烧热量变得过大,过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势开始从减少趋势转变为增加趋势。其结果是,在时刻t3温度变化量δtgas成为过度升温判定阈值以上,燃料切断控制被强制地结束,在时刻t3以后,燃料切断禁止运转被实施直到燃料切断执行条件成为不成立为止(直到燃料切断执行条件成立标志f1被返回至0为止)。

由此,在时刻t3以后,空气不再流入至pm捕集装置50内而无法使pm燃烧,因此能抑制过滤器温度过度地上升而高于耐久保证温度tup。

以上说明的由本实施方式实现的内燃机100具备:内燃机主体10;过滤器52,设于内燃机主体10的排气管22(排气通路),捕集排气中的颗粒物;以及排气温度传感器54(温度传感器),设于比过滤器52靠排气流动方向下游侧的排气管22,对从过滤器52流出的气体的温度进行检测。并且,控制该内燃机100的电子控制单元200(控制装置)具备:燃料切断控制部,实施停止向内燃机主体10的燃烧室的燃料供给的燃料切断控制;以及强制结束部,基于由排气温度传感器54检测到的过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势,即使燃料切断控制的执行条件已成立,也强制地使燃料切断控制结束。

因此,根据本实施方式,能基于过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势,直接地检测pm燃烧热量是否变得过大。因此,尽管pm燃烧热量落在容许范围内而不存在过滤器温度过度地上升的可能性,但也能抑制强制地结束燃料切断控制。因此,能抑制一个行程中的燃料切断控制的总实施时间变短,能抑制使燃烧去除被过滤器52捕集的pm的机会减少。

由本实施方式实现的强制结束部具体而言被配置为:在达到能判定为气体温度的温度变化的趋势将要从减少趋势转变为增加趋势或已从减少趋势转变为增加趋势的规定的定时时,强制地使燃料切断控制结束。规定的定时是过滤器尾流气体温度tgas的温度变化量δtgas成为过度升温判定阈值(规定量)以上的定时,在本实施方式中,过度升温判定阈值被设为10[℃]。

此外,由本实施方式实现的电子控制单元200还具备:容许燃料切断时间计算部,基于推定过滤器温度tfil和推定pm堆积量qpm来计算容许燃料切断时间,该容许燃料切断时间是在实施了燃料切断控制的情况下,过滤器52的温度不可能成为恐怕会使过滤器52劣化的耐久保证温度tup(规定温度)以上的燃料切断控制的实施时间;以及燃料切断控制禁止部,在容许燃料切断时间小于规定时间时,预先禁止燃料切断控制的实施。

由此,在容许燃料切断时间小于规定时间时,即,在实施燃料切断控制时必须立即强制地结束燃料切断控制的可能性高时,预先禁止燃料切断控制的实施,因此能抑制因在强制地使燃料切断控制结束时产生的转矩波动引起的驾驶性能的恶化。

(第二实施方式)

接着,对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式与第一实施方式的不同点在于,使用过滤器尾流气体温度tgas的时间变化率(时间导数(timederivative))αgas来作为表示过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势的参数。以下,以此不同点为中心进行说明。

图9与图2同样是表示在燃料切断控制中pm燃烧热量变得过大的情况(实线)和在燃料切断控制中pm燃烧热量并没有变得过大的情况(实线)的各过滤器尾流气体温度tgas的温度变化等的图。与图2的不同点在于,示出过滤器尾流气体温度tgas的时间变化率αgas来代替过滤器尾流气体温度tgas的温度变化量δtgas。

如图9的(d)所示,通过检测过滤器尾流气体温度tgas的时间变化率αgas(=(tgas(本次值)-tgas(前一次值))/δt)代替过滤器尾流气体温度tgas的温度变化量δtgas来作为表示过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的参数,也能检测过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势从减少趋势开始转变为增加趋势的拐点(即,时间变化率αgas成为零的点)。因此,在时间变化率αgas成为规定的过度升温判定阈值(例如零)以上时,能判定为pm燃烧热量变得过大。因此,如果在此时强制地结束燃料切断控制,则与第一实施方式同样,能抑制成为过滤器温度过度地上升而高于耐久保证温度tup的情形。

图10是对由本实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。需要说明的是,在图10中,从步骤s371至步骤s378的处理的内容与第一实施方式相同,因此在此省略说明。

在步骤s401中,电子控制单元200计算过滤器尾流气体温度tgas的时间变化率αgas(=(tgas(本次值)-tgas(前一次值))/δt)。

在步骤s402中,电子控制单元200判定时间变化率αgas是否成为规定的过度升温判定阈值(例如零)以上。如果时间变化率αgas为过度升温判定阈值以上,则电子控制单元200判定为有可能出现大量的pm一下子开始燃烧等pm燃烧热量变得过大的征兆,若在该状态下继续燃料切断控制,则过滤器温度过度地上升而高于耐久保证温度tup,进入步骤s376的处理。另一方面,如果时间变化率αgas小于过度升温判定阈值,则电子控制单元200判定为没有上述那样的可能,结束本次的处理,继续燃料切断控制。

与时间变化率αgas比较的过度升温判定阈值的大小被设为:能判定为过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势将要从减少趋势转变为增加趋势或已从减少趋势转变为增加趋势的大小,例如可以设为从-1至1的范围内的任意值。

如此,使用时间变化率αgas代替过滤器尾流气体温度tgas的温度变化量δtgas来作为表示过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势的参数,也能获得与第一实施方式同样的作用效果。

(第三实施方式)

接着,对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式与上述的各实施方式的不同点在于,无论排气温度传感器54是否发生故障,在排气温度传感器54的检测值的可靠性低的情况下,也例外地在燃料切断时间成为容许燃料切断时间以上时强制地使燃料切断控制结束。以下,以此不同点为中心进行说明。

在前述的各实施方式中,在排气温度传感器54未发生故障的情况下,基于实施燃料切断控制时的过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势,判定是否强制地使燃料切断控制结束,在能判定为断线故障、缠粘(張り付き)故障等排气温度传感器54明显发生故障的情况下,例外地在燃料切断时间成为容许燃料切断时间以上时强制地使燃料切断控制结束。

与此相对,在本实施方式中,虽然无法判定为排气温度传感器54明显发生故障,但在可能会在排气温度传感器54中产生某些问题的情况下,即在排气温度传感器54的检测值的可靠性低的情况下,也例外地在燃料切断时间成为容许燃料切断时间以上时强制地使燃料切断控制结束。

作为排气温度传感器54的检测值的可靠性低的情况的一个例子,可以举出例如,虽然燃料切断控制开始后的过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势本身呈减少趋势,但其减少程度异常大的情况等。这是因为,通常,开始燃料切断控制而流入至pm捕集装置50的空气在pm捕集装置50内通过与过滤器52的热交换、pm燃烧热而被加热,因此过滤器尾流气体温度tgas的减少程度在一定程度上被抑制。因此,在过滤器尾流气体温度tgas的减少程度异常大的情况下,恐怕会在排气温度传感器54中产生某些问题,认为排气温度传感器54的检测值的可靠性低。

以下,参照图11对由本实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明。

图11是对由本实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。需要说明的是,在图11中,步骤s501以外的处理的内容已经说明过了,因此在此省略说明。

在步骤s501中,电子控制单元200判定排气温度传感器54的可靠性是否低。在本实施方式中,如果燃料切断控制开始时的过滤器尾流气体温度tgas与当前的过滤器尾流气体温度tgas的差为规定值以上,则过滤器尾流气体温度tgas的减少程度(减少速度)变得异常大,因此电子控制单元200判定为排气温度传感器54的可靠性低。如果排气温度传感器54的可靠性低,则电子控制单元200进入步骤s377的处理,例外地在燃料切断时间成为容许燃料切断时间以上时强制地使燃料切断控制结束。另一方面,如果排气温度传感器54的可靠性不低,则电子控制单元200进入步骤s373的处理。

根据以上说明的本实施方式,在排气温度传感器54的检测值的可靠性低的情况下,尽管出现了pm燃烧热量变得过大的征兆,但也可能无法通过排气温度传感器54检测出该征兆,但在这种情况下在燃料切断时间成为容许燃料切断时间以上时强制地使燃料切断控制结束,因此能抑制过滤器温度过度地上升而导致过滤器52劣化。

(第四实施方式)

接着,对本发明的第四实施方式进行说明。本实施方式与上述的各实施方式的不同点在于,在根据过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势来实施过度升温判定的情况下,设定中止此判定的时间(判定暂停时间)。以下,以此不同点为中心进行说明。

开始燃料切断控制而流入至pm捕集装置50的空气在pm捕集装置50内通过与过滤器52的热交换、pm燃烧热而被加热,并且从pm捕集装置50流出。对于此时的过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势,参照图2,如上所述,在pm燃烧热量落在容许范围内期间基本上呈减少趋势。然而,若燃料切断控制长时间持续,则过滤器尾流气体温度tgas最终收敛于相当于外部气温的某一恒定温度。

若过滤器尾流气体温度tgas收敛于某一恒定温度,过滤器尾流气体温度tgas的温度变化消失,则温度变化量δtgas、时间变化率αgas成为零,因此例如在将过度升温判定阈值设为零的情况下,尽管不存在过度升温的可能性,但也可能会误判定为恐怕会过度升温。

因此,在本实施方式中,设为基于燃料切断控制开始时的推定过滤器温度tfil和推定pm堆积量qpm来设定判定暂停时间。判定暂停时间是在开始燃料切断控制之后到过滤器尾流气体温度tgas的温度变化成为恒定为止的时间,可以预先通过实验等求出。在过滤器温度高时,与过滤器温度低时相比,判定暂停时间趋于变长。此外,在pm堆积量多时,与pm堆积量少时相比,判定暂停时间趋于变长。

图12是对由本实施方式实现的燃料切断控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机100的运转中以规定的运算周期δt(例如10[ms])重复执行本例程。需要说明的是,在图12中,从步骤s30至步骤s40的处理的内容与第一实施方式相同,因此在此省略说明。

在步骤s601中,电子控制单元200参照预先通过实验等作成的映射图等,基于当前的推定过滤器温度tfil和推定pm堆积量qpm来计算判定暂停时间。

图13是对由本实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。需要说明的是,在图13中,步骤s602的处理以外的各步骤的处理的内容已在第一实施方式和第二实施方式中进行了叙述,因此在此省略说明。

在步骤s602中,电子控制单元200判定燃料切断时间tfc是否小于判定暂停时间。如果燃料切断时间tfc小于判定暂停时间,则电子控制单元200进入步骤s401的处理。另一方面,如果燃料切断时间tfc为判定暂停时间以上,则电子控制单元200结束本次的处理。

以上说明的由本实施方式实现的电子控制单元200具备与第一实施方式同样的燃料切断控制部、强制结束部以及容许燃料切断时间计算部,并且还具备判定暂停时间计算部,所述判定暂停时间计算部基于推定过滤器温度tfil和推定pm堆积量qpm,计算直到成为由排气温度传感器54检测到的过滤器尾流气体温度tgas的温度变化小于规定的稳定状态为止的判定暂停时间。

而且,由本实施方式实现的强制结束部被配置为:在燃料切断控制的实施时间成为判定暂停时间以上时,代替基于由排气温度传感器54检测到的过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势而进行的燃料切断控制的强制结束,而在燃料切断控制的实施时间成为容许燃料切断时间以上时,强制地使燃料切断控制结束。

如上所述,若过滤器尾流气体温度tgas收敛于某一恒定温度,过滤器尾流气体温度tgas的温度变化成为稳定状态,则温度变化量δtgas、时间变化率αgas成为零,因此例如在将过度升温判定阈值设为零等情况下,尽管根据过度升温判定阈值的设定,不存在过度升温的可能性,但也可能会误判定为恐怕会过度升温。因此,如本实施方式这样,在燃料切断控制的实施时间成为判定暂停时间以上时,当燃料切断控制的实施时间成为容许燃料切断时间以上时,强制地使燃料切断控制结束,由此能抑制误判定为恐怕会过度升温,并且,此外能抑制在燃料切断控制中使过滤器温度过度地上升。

(第五实施方式)

接着,对本发明的第五实施方式进行说明。本实施方式与第四实施方式的不同点在于,基于pm堆积状态来校正判定暂停时间。以下,以此不同点为中心进行说明。

图14是表示pm堆积于过滤器52的情形的图。

如图14的(a)所示,在pm堆积于过滤器52时,与过滤器外周部相比,过滤器中央部的排气的流速更快,因此,与过滤器外周部相比,过滤器中央部的堆积的pm量也趋于变多。

而且,如图14的(b)所示,与过滤器外周部的过滤器温度相比,过滤器中央部的过滤器温度趋于变高,因此在pm捕集装置50内成为大气气氛下时,与堆积于过滤器外周部的pm的燃烧量相比,堆积于过滤器中央部的pm的燃烧量趋于变多。

如此,具有如下特征:与过滤器中央部相比,虽然pm不易堆积于过滤器外周部,但堆积于过滤器外周部的pm不易燃烧。因此,若重复pm的堆积、氧化燃烧,则如图14的(d)所示,有时成为大量的pm堆积于过滤器外周部的状态。

如上所述,与过滤器中央部的过滤器温度相比,过滤器外周部的过滤器温度趋于变低,因此在大量的pm堆积于过滤器外周部时,与大量的pm堆积于过滤器中央部时相比,在燃料切断控制开始之后到堆积的大量的pm一下子开始燃烧为止所需的时间趋于变长。

因此,如果在成为大量的pm堆积于过滤器外周部的状态时判定暂停时间也不变长,则在经过判定暂停时间之后,堆积于过滤器外周部的大量的pm恐怕会一下子开始燃烧。

因此,在本实施方式中,设为例如根据推定pm堆积量qpm、燃料切断控制的实施次数等来推定pm堆积状态,基于pm堆积状态来校正判定暂停时间。具体而言,推定pm堆积量qpm越多,此外燃料切断控制的实施次数越多,则判断为可能会成为大量的pm堆积于过滤器外周部的状态,以判定暂停时间变长的方式进行校正。以下,参照图15,对由本实施方式实现的燃料切断控制进行说明。

图15是对由本实施方式实现的燃料切断控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机100的运转中以规定的运算周期δt(例如10[ms])重复执行本例程。需要说明的是,在图15中,已经对步骤s701的处理以外的各步骤的处理的内容进行了说明,因此在此省略说明。

在步骤s701中,电子控制单元200基于pm堆积状态来校正判定暂停时间。判定暂停时间以越是成为大量的pm堆积于过滤器外周部的状态时、判定暂停时间越变长的方式被校正。

根据以上说明的本实施方式,能根据pm堆积状态适当地校正判定暂停时间,因此能进一步可靠地抑制误判定为恐怕会过度升温。

(第六实施方式)

接着,对本发明的第六实施方式进行说明。在上述的各实施方式中,基本上根据过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势来实施过度升温判定,在排气温度传感器54发生故障的情况下,例外地通过将燃料切断时间与容许燃料切断时间进行比较来实施过度升温判定。与此相对,在本实施方式中,与上述各实施方式的不同点在于,不特别对这两个过度升温判定方法分优劣,而根据需要适当地区分使用这两个过度升温判定方法。以下,以此不同点为中心进行说明。

图16是对由本实施方式实现的燃料切断控制处理的详细情况进行说明的流程图。需要说明的是,在图16中,已经对步骤s801和步骤s802的处理以外的各步骤的处理的内容进行了说明,因此在此省略说明。

在步骤s801中,电子控制单元200判定过滤器尾流气体温度tgas的减少程度(减少速度)是否变得异常大。在本实施方式中,如果燃料切断控制开始时的过滤器尾流气体温度tgas与当前的过滤器尾流气体温度tgas的差为规定值以上,则电子控制单元200判定为过滤器尾流气体温度tgas的减少程度(减少速度)变得异常大。在该情况下,能判断为排气温度传感器54的可靠性低,因此电子控制单元200进入步骤s377的处理,通过将燃料切断时间与容许燃料切断时间进行比较来实施过度升温判定。另一方面,如果过滤器尾流气体温度tgas的减少程度(减少速度)为正常,则电子控制单元200进入步骤s401的处理。

在步骤s802中,电子控制单元200判定从开始燃料切断控制起至过度升温判定为止的时间是否过短。

从开始燃料切断控制起至过度升温判定为止,即从开始燃料切断控制起至大量的pm一下子开始燃烧为止需要一定程度的时间,但例如,有时堆积于排气温度传感器54本身的pm燃烧等,过滤器尾流气体温度tgas暂时地上升,这成为误判定的主要原因。因此,在本实施方式中,设为即使在步骤s402中被判定为时间变化率αgas为过度升温判定阈值以上的情况下,也在从开始燃料切断控制起至过度升温判定为止的时间过短的情况下进入s377的处理,通过将燃料切断时间与容许燃料切断时间进行比较来实施过度升温判定。

需要说明的是,在本实施方式中,如果燃料切断结束判定阈值与从开始燃料切断控制起至在步骤s402中被判定为时间变化率αgas为过度升温判定阈值以上为止的时间的差为规定值以上,则电子控制单元200判定为从开始燃料切断控制起至过度升温判定为止的时间过短,进入s377的处理。

以上说明的由本实施方式实现的电子控制单元200具备前述的燃料切断控制部、强制结束部以及容许燃料切断时间计算部。并且由本实施方式实现的强制结束部被配置为:在容许燃料切断时间与从燃料切断控制开始起到成为规定的定时(能判定为过滤器尾流气体温度tgas的温度变化的趋势从减少趋势转变为增加趋势的定时)为止的时间的差为规定值以上时,如果燃料切断控制的实施时间为容许燃料切断时间以上,则强制地使燃料切断控制结束。

由此,能抑制例如在堆积于排气温度传感器54本身的pm燃烧等,过滤器尾流气体温度tgas暂时地上升的情况下,误判定为恐怕会过度升温。

以上,对本发明的实施方式进行了说明,但上述实施方式仅表示本发明的应用例的一部分,并不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体构成的意思。

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