專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，尤其適合執(zhí)行對(duì)搭載于具備外部EGR系統(tǒng)的車輛 上的內(nèi)燃機(jī)控制的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
以往，例如如專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的那樣，有一種排氣通道與進(jìn)氣通道通過(guò)EGR通道 連接，并且在上述EGR通道上配置有EGR催化劑和EGR閥的內(nèi)燃機(jī)。并且，在該公報(bào)中公開(kāi) 了如下技術(shù)EGR閥被開(kāi)啟而實(shí)施EGR(Exhaust Gas Recirculation 廢氣再循環(huán))時(shí)，在排 氣通道中流動(dòng)的廢氣的空燃比為濃的累積時(shí)間超過(guò)閾值時(shí)，將目標(biāo)空燃比從濃改變?yōu)橄　?根據(jù)這種控制，能夠在實(shí)施EGR時(shí)，實(shí)現(xiàn)EGR催化劑的再生。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2009-174452號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2007-023888號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)平5-187327號(hào)公報(bào)然而，廢氣因排氣放空的壓力波的影響而產(chǎn)生脈動(dòng)。因此，即使在EGR閥被關(guān)閉而 停止EGR的情況下，在排氣通道與EGR通道之間也會(huì)反復(fù)進(jìn)行廢氣的流入與流出。尤其在 具備每個(gè)氣缸組都具有單獨(dú)的排氣通道的雙進(jìn)氣渦輪增壓器(twin entry turbo)時(shí)，每個(gè) 排氣通道的氣缸爆發(fā)次數(shù)少，所以廢氣的脈動(dòng)顯著。因此，排氣通道與EGR通道之間氣體交 換也活躍。其結(jié)果，配置在EGR通道上的EGR催化劑中也反復(fù)進(jìn)行廢氣的流入與流出。在 廢氣為濃氣氛時(shí)，EGR催化劑的氧氣被消耗，EGR催化劑的凈化性能下降。當(dāng)EGR催化劑的 凈化性能下降的狀態(tài)下使EGR再次開(kāi)始時(shí)，廢氣成分(尤其PM Particulate Matter，微粒 物)的凈化不夠充分。因此，大量的廢氣成分流入到進(jìn)氣系統(tǒng)，存在內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化性能 惡化的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決如上述的課題而作出的，其目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝 置，該裝置能夠抑制EGR停止中的EGR催化劑的凈化性能的下降，并且EGR再次開(kāi)始時(shí)能夠 適當(dāng)凈化廢氣。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一發(fā)明為內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其具備EGR通道，其連接內(nèi) 燃機(jī)的排氣通道與進(jìn)氣通道；EGR催化劑，其配置在上述EGR通道上，并能夠凈化廢氣；EGR 閥，其對(duì)上述EGR通道進(jìn)行開(kāi)閉；取得上述EGR通道內(nèi)的廢氣的空燃比(以下，稱為EGR通 道空燃比)的單元；EGR通道空燃比判定單元，其在上述EGR閥被關(guān)閉而EGR停止時(shí)，判定 上述EGR通道空燃比是否比閾值濃；以及目標(biāo)空燃比設(shè)定單元，其在通過(guò)上述EGR通道空燃 比判定單元來(lái)判定出上述EGR通道空燃比比上述閾值濃時(shí)，將上述內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè) 定為比理論空燃比稀。此外，第二發(fā)明為，在第一發(fā)明中，上述EGR通道空燃比為上述EGR閥的上游的空 燃比。
此外，第三發(fā)明為，在第一或第二發(fā)明中，還具備如下單元在通過(guò)上述目標(biāo)空燃 比設(shè)定單元來(lái)設(shè)定目標(biāo)空燃比后，通過(guò)上述EGR通道空燃比判定單元判定為上述EGR通道 空燃比比上述閾值稀時(shí)，將上述內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)定為理論空燃比。此外，第四發(fā)明為，在第一至第三中的任一發(fā)明中，具備主催化劑，其配置在上述 排氣通道上，且能夠凈化廢氣；取得上述主催化劑的下游的廢氣的空燃比(以下，稱為主催 化劑下游空燃比)的單元；以及主催化劑下游空燃比判定單元，其判定上述主催化劑下游 空燃比是否比理論空燃比濃，上述目標(biāo)空燃比設(shè)定單元，在通過(guò)上述EGR通道空燃比判定 單元判定為上述EGR通道空燃比比上述閾值濃時(shí)，并且通過(guò)上述主催化劑下游空燃比判定 單元判定為上述主催化劑下游空燃比比理論空燃比濃時(shí)，將上述內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)定 為比理論空燃比稀。此外，第五發(fā)明為，在第一至第四中的任一發(fā)明中，具備設(shè)置在上述排氣通道上的 增壓器的渦輪，上述EGR通道與比上述渦輪更靠上游的上述排氣通道連接。此外，第六發(fā)明為，在第五發(fā)明中，上述排氣通道具備第一排氣通道，其中流過(guò)從 上述內(nèi)燃機(jī)的第一氣缸組排出的廢氣；第二排氣通道，其中流過(guò)從上述內(nèi)燃機(jī)的第二氣缸 組排出的廢氣流動(dòng)；以及上述第一排氣通道與上述第二排氣通道匯合后的匯合后排氣通 道，上述渦輪設(shè)置在上述匯合排氣通道上，上述EGR通道具備第一 EGR通道，其與上述第 一排氣通道連接，且朝向上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣通道；第二 EGR通道，其與上述第二排氣通道連 接，且朝向上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣通道；以及匯合后EGR通道，其從上述第一 EGR通道與第二 EGR通道匯合的匯合部連通到上述進(jìn)氣通道；上述EGR催化劑設(shè)置于上述匯合后EGR通道。根據(jù)第一發(fā)明，在EGR停止時(shí)且EGR通道空燃比比閾值濃時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比 被設(shè)定為稀。因廢氣的脈動(dòng)而在排氣通道與EGR通道之間進(jìn)行氣體交換。在EGR催化劑的 下游配置EGR閥時(shí)，通過(guò)流入到EGR通道的稀氣氛的廢氣，能夠向EGR催化劑供給氧氣。能 夠使EGR催化劑的氧氣量增加，抑制廢氣成分(尤其PM)的凈化性能的下降。此外，根據(jù)第 一發(fā)明，在EGR催化劑的上游配置EGR閥時(shí)，能夠在EGR停止時(shí)將EGR通道內(nèi)的廢氣設(shè)為稀 氣氛。因此，EGR再次開(kāi)始時(shí)濃氣氛的廢氣流入到EGR催化劑，能夠防止EGR催化劑的凈化 性能的下降。如此，根據(jù)本發(fā)明，在EGR再次開(kāi)始時(shí)，能夠用EGR催化劑適當(dāng)凈化廢氣成分， 能夠防止廢氣成分過(guò)多地排出到進(jìn)氣系統(tǒng)。根據(jù)第二發(fā)明，取得EGR閥的上游的EGR通道內(nèi)的空燃比。因此，在取得配置在 EGR閥的上游的EGR催化劑的下游的空燃比時(shí)，能夠確認(rèn)EGR催化劑缺少氧氣的狀態(tài)，并向 EGR催化劑供給氧氣。此外，在EGR閥配置于EGR催化劑的上游時(shí)，能夠推定EGR再次開(kāi)始 時(shí)EGR催化劑缺少氧氣的狀況，并能夠?qū)GR通道內(nèi)的廢氣設(shè)為稀氣氛。根據(jù)第三發(fā)明，在通過(guò)目標(biāo)空燃比設(shè)定單元來(lái)設(shè)定目標(biāo)空燃比之后，判定為EGR 通道空燃比比閾值稀時(shí)，將內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)定為理論空燃比。因此，根據(jù)本發(fā)明，能 夠防止排放污染。根據(jù)第四發(fā)明，在EGR停止時(shí)且EGR通道空燃比比閾值濃時(shí)且主催化劑下游空燃 比相比理論空燃比濃時(shí)，將內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)定為稀。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠防止排 放污染，并且能夠維持EGR催化劑的凈化性能。根據(jù)第五發(fā)明，EGR通道與比增壓器的渦輪更靠上游的排氣通道連接。渦輪的上 游，壓力變動(dòng)大。由于在壓力變動(dòng)大的部位連接有EGR通道，所以排氣通道與EGR通道中的氣體交換也顯著。因此，根據(jù)本發(fā)明，第一至第四發(fā)明中的控制有效發(fā)揮作用，能夠抑制EGR 催化劑的凈化性能的下降。根據(jù)第六發(fā)明，構(gòu)成每個(gè)氣缸組都具有單獨(dú)的排氣通道的雙進(jìn)氣渦輪增壓器。由 于排氣通道被分路，所以分路后的每個(gè)排氣通道的氣缸爆發(fā)次數(shù)變少。因此，廢氣的脈動(dòng)顯 著。因此，根據(jù)本發(fā)明，第一至第四發(fā)明的控制有效發(fā)揮作用，能夠抑制EGR催化劑的凈化 性能的下降。


圖1為用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式1的系統(tǒng)構(gòu)成的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式1的系統(tǒng)構(gòu)成的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。圖3為表示本實(shí)施方式中所使用的氧氣傳感器56及EGR通道氧氣傳感器66的輸 出特性的圖。圖4為表示廢氣的空燃比與PM凈化率的關(guān)系的圖。圖5為表示本發(fā)明實(shí)施方式1的控制例的時(shí)序圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施方式1中ECU80所執(zhí)行的控制程序的流程圖。圖7為表示EGR切斷實(shí)施時(shí)的排氣通道、EGR通道、EGR催化劑64中的廢氣的流量 的圖。其中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下10…內(nèi)燃機(jī)；12…進(jìn)氣通道；20、20a、20b…渦輪增壓器、壓縮機(jī)、渦輪；40、42…第 一排氣通道、第二排氣通道；44…匯合后排氣通道；50…上游催化劑力4…空燃比傳感器； 56…氧氣傳感器；58…通道；58、60…第一 EGR通道、第二 EGR通道；62…匯合后EGR通道； 64…EGR催化劑；66…EGR通道氧氣傳感器；70...EGR閥；80...ECU ；90a…渦輪流入氣體； 92a··· EGR通道流入氣體；9 …EGR催化劑流入氣體；99···閾值。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中，對(duì)于各圖中共同的要 素，標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)說(shuō)明。實(shí)施方式1[實(shí)施方式1的系統(tǒng)構(gòu)成]圖1及圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式1的系統(tǒng)構(gòu)成的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。更具體地， 圖1表示具有四個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)10中的一個(gè)氣缸的截面。此外，圖2更簡(jiǎn)要地表示圖1所 示系統(tǒng)所具備的各要素。下面，參照?qǐng)D1并根據(jù)需要參照?qǐng)D2，說(shuō)明本實(shí)施方式的系統(tǒng)的構(gòu) 成。內(nèi)燃機(jī)10的進(jìn)氣系統(tǒng)具備進(jìn)氣通道12。空氣從大氣中被導(dǎo)入到進(jìn)氣通道12并被 分配到燃燒室14。在進(jìn)氣通道12的入口處安裝有空氣濾清器16。在空氣濾清器16的下 游附近設(shè)有空氣流量計(jì)18，該空氣流量計(jì)18輸出與被吸入到進(jìn)氣通道12的空氣的流量對(duì) 應(yīng)的信號(hào)。在空氣流量計(jì)18的下游設(shè)有渦輪增壓器20。渦輪增壓器20具備壓縮機(jī)20a和渦 輪20b。壓縮機(jī)20a和渦輪20b通過(guò)連結(jié)軸連結(jié)為一體。壓縮機(jī)20a由被輸入到渦輪20b的廢氣的排氣能量來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在壓縮機(jī)20a的下游設(shè)有用于冷卻被壓縮了的空氣的中冷器22。在中冷器22的 下游配置有節(jié)氣門(mén)對(duì)。節(jié)氣門(mén)M為基于油門(mén)踏板開(kāi)度由節(jié)氣門(mén)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電子控制式的氣門(mén)。此外，在從中冷器22到節(jié)氣門(mén)M的進(jìn)氣通道12的途中，配置有進(jìn)氣溫度傳感器 26和上游側(cè)壓力傳感器觀，該進(jìn)氣溫度傳感器沈用于檢測(cè)被中冷器22冷卻的吸入空氣的 溫度，該上游側(cè)壓力傳感器觀用于檢測(cè)壓縮機(jī)20a的下游且節(jié)氣門(mén)M的上游的進(jìn)氣通道 內(nèi)壓。在節(jié)氣門(mén)M的下游設(shè)有穩(wěn)壓罐30。在穩(wěn)壓罐30上配置有用于檢測(cè)節(jié)氣門(mén)M的下 游處的進(jìn)氣通道內(nèi)壓的下游側(cè)壓力傳感器32。此外，內(nèi)燃機(jī)10具備用于將燃料直接噴向燃燒室14內(nèi)的缸內(nèi)噴射閥34。向缸內(nèi) 噴射閥34供給被高壓燃料泵36加壓成高壓的燃料。此外，內(nèi)燃機(jī)10以向燃料室14內(nèi)突 出的方式安裝有火花塞38。如圖2所示，內(nèi)燃機(jī)10具備第一排氣通道40，其中流過(guò)從第一氣缸組排出的廢 氣，該第一氣缸組由#1氣缸和M氣缸構(gòu)成；以及第二排氣通道42，其中流過(guò)從第二氣缸組 排出的廢氣，該第二氣缸組由#2氣缸和#3氣缸構(gòu)成。第一排氣通道40和第二排氣通道42 在渦輪20b的上游匯合為一個(gè)匯合后排氣通道44。通過(guò)這種構(gòu)成，渦輪增壓器20作為“雙 進(jìn)氣渦輪增壓器”起作用。以下，在不特意區(qū)分第一排氣通道40、第二排氣通道42及匯合 后排氣通道44的情況下，簡(jiǎn)稱為“排氣通道”。如圖1所示，在內(nèi)燃機(jī)10的排氣系統(tǒng)上，連接有排氣旁通通道46，該排氣旁通通道 46將渦輪20b作為旁路連接渦輪20b的入口側(cè)和出口側(cè)。在排氣旁通通道46的途中配置 有廢氣閥(WGV) 48。此外，在比渦輪20b靠下游側(cè)的匯合后排氣通道44上串聯(lián)配置有用于凈化廢氣的 上游催化劑(SC) 50及下游催化劑(UFC)52。作為這些催化劑50、52，可以采用三元催化劑。 此外，在上游催化劑50的上游配置有在該上游位置檢測(cè)排氣空燃比的空燃比傳感器M。進(jìn) 而，在上游催化劑50和下游催化劑52之間配置有氧氣傳感器56，該氧氣傳感器56發(fā)生與 該位置的空燃比是濃還是稀對(duì)應(yīng)的信號(hào)。并且，在內(nèi)燃機(jī)10的排氣系統(tǒng)中設(shè)有第一 EGR通道58和第二 EGR通道60，該第一 EGR通道58與第一排氣通道40連接，并朝向進(jìn)氣通道12，該第二 EGR通道60與第二排氣 通道42連接，并朝向進(jìn)氣通道12。此外，設(shè)有第一 EGR通道58和第二 EGR通道60匯合后 的通道，且與進(jìn)氣通道12連接的匯合后EGR通道62。在匯合后EGR通道62的途中，設(shè)有作為氧化催化劑的EGR催化劑64。在比EGR催 化劑64靠進(jìn)氣通道12側(cè)的匯合后EGR通道62上，設(shè)有EGR通道氧氣傳感器66。在比EGR 通道氧氣傳感器66靠進(jìn)氣通道12側(cè)的匯合后EGR通道62上，設(shè)有EGR冷卻器68。EGR冷 卻器68構(gòu)成為將流過(guò)匯合后EGR通道62的廢氣利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水進(jìn)行冷卻。進(jìn)而，在比 EGR冷卻器68靠下游側(cè)的匯合后EGR通道62上，設(shè)有對(duì)EGR氣體的流量進(jìn)行控制的EGR閥 70。以下，在不特意區(qū)分第一 EGR通道58、第二 EGR通道60及匯合后EGR通道62的情況 下，簡(jiǎn)稱為“EGR通道”。此外，本實(shí)施方式的系統(tǒng)具備用于分別驅(qū)動(dòng)各氣缸的進(jìn)氣門(mén)及排氣門(mén)的可變進(jìn)氣 門(mén)機(jī)構(gòu)72及可變排氣門(mén)機(jī)構(gòu)74。這些可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)72、74分別具備用于調(diào)整進(jìn)氣門(mén)及排氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)間的WT機(jī)構(gòu)。[實(shí)施方式1的一般性控制]內(nèi)燃機(jī)10的控制系統(tǒng)具備ECU (Electronic Control Unit ；電子控制單元)80。 在ECU80的輸入部除上述傳感器之外，還連接有用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的曲柄角傳感器82及 用于檢測(cè)冷卻水溫度的水溫傳感器84等各種傳感器。此外，在ECU80的輸出部連接有上述 致動(dòng)器等各種致動(dòng)器。ECU80基于所輸入的各種信息，控制內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖3為表示本實(shí)施方式中使用的氧氣傳感器56及EGR通道氧氣傳感器66的輸出 特性的圖。如圖3所示，氧氣傳感器56、66是空燃比越濃輸出越大的電動(dòng)勢(shì)，空燃比越稀輸 出越小的電動(dòng)勢(shì)。此外，在理論空燃比(例如，14. 6)附近，隨著空燃比的變稀，電動(dòng)勢(shì)急劇 下降。根據(jù)氧氣傳感器56、66，能夠高精度地判定廢氣的空燃比相比于理論空燃比是接近濃 還是接近稀。ECU80通過(guò)采用基于內(nèi)燃機(jī)10的負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的預(yù)定的設(shè)定表，來(lái)決定與內(nèi) 燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)燃料噴射量。另外，在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中，基于上游側(cè)的 空燃比傳感器M的輸出來(lái)執(zhí)行主反饋控制，另一方面，基于下游側(cè)的氧氣傳感器56的輸出 來(lái)執(zhí)行輔助反饋控制。在主反饋控制中，對(duì)基礎(chǔ)燃料噴射量實(shí)施增減修正，以使流入到上游 催化劑50的廢氣的實(shí)際空燃比與預(yù)定的目標(biāo)空燃比(例如，理論空燃比(化學(xué)計(jì)量空燃 比))一致。另外，在輔助反饋控制中，對(duì)主反饋控制的內(nèi)容進(jìn)行修正，以使向上游催化劑50 的下游流出的廢氣的空燃比成為理論空燃比，具體而言，使配置于上游催化劑50的下游的 氧氣傳感器56的輸出成為化學(xué)計(jì)量空燃比輸出。E⑶80為了基于所輸入的各種信息來(lái)控制內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)定EGR閥70的 開(kāi)度。通過(guò)根據(jù)要求開(kāi)啟EGR閥70，能夠?qū)嵤〦GR (Exhaust Gas Recirculation 廢氣再循 環(huán))，即使流過(guò)第一排氣通道40及第二排氣通道42的廢氣的一部分經(jīng)由第一 EGR通道58 及第二 EGR通道60進(jìn)而經(jīng)由匯合后EGR通道62流回到進(jìn)氣通道12。此外，通過(guò)根據(jù)要求 關(guān)閉EGR閥70而進(jìn)行全部關(guān)閉，能夠?qū)嵤┩Ｖ笶GR的EGR切斷。[實(shí)施方式1的特征性控制]圖7為表示EGR切斷實(shí)施時(shí)的排氣通道、EGR通道、EGR催化劑64中的廢氣的流量 的圖。實(shí)線90b表示流入到渦輪20b的廢氣(圖2的渦輪流入氣體90a)的流量。實(shí)線92b 表示流入到EGR通道的廢氣(圖2的EGR通道流入氣體92a)的流量。實(shí)線94b表示流入 到EGR催化劑64的廢氣(圖2的EGR催化劑流入氣體94a)的流量。圖7所示的實(shí)線92b為正值的區(qū)域96表示廢氣從排氣通道向EGR通道流入的狀 態(tài)。在將EGR閥70設(shè)為全部關(guān)閉的EGR切斷實(shí)施中，開(kāi)啟排氣閥時(shí)第一 EGR通道58及第 二 EGR通道60的上游端的廢氣導(dǎo)入口的壓力上升，隨著質(zhì)量移動(dòng)，廢氣流入到EGR通道內(nèi)。 因此，在實(shí)線94b中用正值表示的那樣，在EGR催化劑64中也流入有廢氣。另一方面，圖7所示的實(shí)線92b為負(fù)值的區(qū)域98表示廢氣從EGR通道向排氣通道 流出的狀態(tài)。因廢氣的脈動(dòng)第一 EGR通道58及第二 EGR通道60的上游端的廢氣導(dǎo)入口的 壓力下降時(shí)，廢氣從EGR通道向排氣通道流出。因此，在實(shí)線94b中用負(fù)值表示的那樣，從 EGR催化劑64也有廢氣流出。在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中，在渦輪20b的上游的排氣通道連接有EGR通道。渦輪上 游由于壓力變動(dòng)大，所以排氣通道與EGR通道的氣體交換也顯著。因此，向EGR催化劑64
7的廢氣的流入和流出變多。進(jìn)而，在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中，構(gòu)成上述的雙進(jìn)氣渦輪增壓器。 在每個(gè)氣缸組都具有單獨(dú)的排氣通道的雙進(jìn)氣渦輪增壓器中，構(gòu)成分路的每個(gè)排氣通道的 氣缸爆發(fā)次數(shù)少，廢氣的脈動(dòng)更為顯著。因此，廢氣向EGR催化劑64的流入與流出變得更這樣，在EGR切斷實(shí)施時(shí)，廢氣向EGR催化劑64的流入和流出反復(fù)進(jìn)行。因此，即 使在EGR切斷實(shí)施中，廢氣的空燃比為濃的情況下，EGR催化劑64的氧氣也被消耗。在EGR 催化劑64的氧氣被消耗的狀態(tài)下EGR再次開(kāi)始時(shí)，不能將PM(Particulate Matter 微粒 物)利用氧化反應(yīng)充分凈化。其結(jié)果，導(dǎo)致大量的PM流回到進(jìn)氣系統(tǒng)。圖4為表示廢氣的空燃比與PM凈化率的關(guān)系的圖。如圖4所示，PM凈化率在空 燃比比理論空燃比稀的區(qū)域中高。另一方面，PM凈化率在空燃比比理論空燃比低的區(qū)域中 急劇下降。因此，在本實(shí)施方式中，在EGR切斷實(shí)施中，流過(guò)EGR通道的廢氣的空燃比為濃時(shí)， 實(shí)施將目標(biāo)空燃比設(shè)定為稀時(shí)的控制。使用圖5，對(duì)更為具體的控制進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。圖5為表示本發(fā)明實(shí)施方式1的控制 例的時(shí)序圖。圖5㈧表示EGR閥70的開(kāi)度。圖5(B)為由E⑶80設(shè)定的目標(biāo)空燃比。圖 5 (C)表示EGR催化劑64的下游的EGR通道氧氣傳感器66的輸出值(電動(dòng)勢(shì))。此外，圖 5(C)的閾值99表示例如理論空燃比的輸出值。在時(shí)刻tQ，EGR70以預(yù)定的開(kāi)度開(kāi)啟并實(shí)施EGR(圖5(A))。目標(biāo)空燃比為化學(xué)計(jì) 量空燃比(圖5(B))。在時(shí)刻、，實(shí)施EGR切斷。如圖5㈧所示，EGR閥70被關(guān)閉而成為 全部關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)，如圖5(C)所示的EGR通道氧氣傳感器66的輸出值，空燃比比閾值99 稀。此時(shí)，E⑶80能夠判斷出EGR催化劑64的氧氣不夠充分。E⑶80將目標(biāo)空燃比從化學(xué) 計(jì)量空燃比變更為稀的一側(cè)(圖5(B))。目標(biāo)空燃比的設(shè)定值例如將15設(shè)為上限。通過(guò)將 目標(biāo)空燃比變更為接近稀的一側(cè)，稀氣氛的廢氣流入到EGR通道、EGR催化劑64。因此，在 時(shí)刻、后，EGR通道氧氣傳感器66的輸出值下降。在時(shí)刻t2，EGR通道氧氣傳感器66的輸 出值在閾值99以下(圖5(C))。ECU80判斷為EGR催化劑64的氧氣量充分，并將目標(biāo)空燃 比恢復(fù)到化學(xué)計(jì)量空燃比(圖5(B))。(控制程序)圖6為為了實(shí)現(xiàn)上述的動(dòng)作而ECU80所執(zhí)行的控制程序的流程圖。在圖6所示程 序中，首先，判定是否為EGR切斷實(shí)施中且目標(biāo)空燃比是否為化學(xué)計(jì)量空燃比(步驟100)。 在不是EGR切斷實(shí)施中的情況下，或者目標(biāo)空燃比不是化學(xué)計(jì)量空燃比的情況下，結(jié)束本程序。在EGR切斷實(shí)施中且目標(biāo)空燃比為化學(xué)計(jì)量空燃比的情況下，比較EGR通道氧氣 傳感器66的輸出值與閾值，并判定空燃比(以下，稱為EGR通道空燃比)是否為濃(步驟 110)。閾值為例如相當(dāng)于理論空燃比的值。在EGR通道氧氣傳感器66的輸出值比閾值高 時(shí)判定為EGR通道空燃比為濃。在EGR通道空燃比不是濃時(shí)，結(jié)束本程序。在EGR通道空燃比為濃時(shí)，判定上游催化劑50的下游的空燃比(以下，稱為主催 化劑下游空燃比)是否為濃(步驟120)。具體來(lái)講，根據(jù)氧氣傳感器56的輸出值，判定主 催化劑下游空燃比是否為濃。氧氣傳感器56的輸出值比相當(dāng)于理論空燃比的值高時(shí)，判定 為濃。在主催化劑下游空燃比不是濃時(shí)，結(jié)束本程序。
在主催化劑下游空燃比為濃時(shí)，E⑶80從上述的反饋控制切換為開(kāi)環(huán)控制，并將目 標(biāo)空燃比設(shè)定為比化學(xué)計(jì)量空燃比接近稀的一側(cè)(步驟130)。目標(biāo)空燃比的上限例如設(shè)為 15。在步驟130中將目標(biāo)空燃比設(shè)定在稀的一側(cè)時(shí)，執(zhí)行下面的輔助程序。首先，檢測(cè) EGR通道氧氣傳感器66的輸出值是否低于上述的閾值。在輸出值為閾值以下時(shí)，ECU80判斷 EGR通道空燃比為稀，并從開(kāi)環(huán)控制切換為上述的反饋控制，使目標(biāo)空燃比恢復(fù)為化學(xué)計(jì)量 空燃比。之后，結(jié)束輔助程序，圖6的本程序也結(jié)束。本程序在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定期執(zhí)行。如以上所進(jìn)行的說(shuō)明，根據(jù)圖6所示的程序，在EGR切斷實(shí)施中，在EGR通道空燃 比為濃的情況下，將內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)定為稀。因此，能夠通過(guò)流入到EGR通道的稀氣 氛的廢氣，向EGR催化劑64供給氧氣。使EGR催化劑64的氧氣量增加，能夠較高地維持其 凈化性能。此外，上游催化劑50的下游的主催化劑下游空燃比為濃時(shí)，可以不實(shí)施將目標(biāo) 空燃比設(shè)為稀的控制。因此，能夠防止排放污染。如此，根據(jù)本實(shí)施方式的系統(tǒng)，能夠防止排放污染，而且較高地維持EGR催化劑64 的凈化性能。因此，在使EGR再次開(kāi)始時(shí)，能夠適當(dāng)?shù)貎艋疨M，且能夠防止廢氣成分過(guò)多地 排出到進(jìn)氣系統(tǒng)。尤其，在具備雙進(jìn)氣渦輪增壓器的構(gòu)成中，如上述那樣廢氣的脈動(dòng)變得顯 著，所以適當(dāng)作用有基于如圖6所示的控制程序的控制。然而，在上述實(shí)施方式1的系統(tǒng)中，將EGR閥70及EGR通道氧氣傳感器66配置在 EGR催化劑64的下游，但是這些配置不限于此。例如，可以將EGR閥70配置在EGR催化劑 64的上游，并將EGR通道氧氣傳感器66配置在EGR閥70的上游。在EGR通道的進(jìn)氣通道 側(cè)配置有EGR閥70和EGR催化劑64等，從EGR通道的排氣通道側(cè)的連接部到EGR閥70為 止的距離長(zhǎng)時(shí)，可以想到EGR通道中充滿大量濃氣體的情況。此時(shí)，使EGR再次開(kāi)始時(shí)大量 的濃氣體流入到EGR催化劑64，存在不能充分凈化PM的可能性。根據(jù)上述的控制，即使在 這種情況下，也檢測(cè)EGR閥70的上游的EGR通道的空燃比，并在該空燃比為濃時(shí)，將目標(biāo)空 燃比設(shè)定為稀。因此，能夠事先防止大量的濃氣體流入到EGR催化劑64中，能夠防止EGR 催化劑64的凈化性能的惡化。此外，在上述實(shí)施方式1的系統(tǒng)中，將EGR閥70配置在EGR催化劑64的下游，但 是EGR閥70的配置不限于此。例如，可以配置在EGR催化劑64的上游。在EGR閥70的關(guān) 閉不充分時(shí)，適當(dāng)作用有基于如圖6所示的控制程序的控制。另外，在上述實(shí)施方式1中，第一 EGR通道58、第二 EGR通道60及匯合后EGR通 道62相當(dāng)于上述第一發(fā)明的“EGR通道”，EGR催化劑64相當(dāng)于上述第一發(fā)明的“EGR催化 劑”，EGR閥70相當(dāng)于上述第一發(fā)明的“EGR閥”，EGR通道空燃比傳感器66相當(dāng)于上述第一 發(fā)明的“取得EGR通道空燃比的單元”，上游催化劑50相當(dāng)于上述第四發(fā)明的“主催化劑”， 氧氣傳感器56相當(dāng)于上述第四發(fā)明的“取得主催化劑下游空燃比的單元”，渦輪20b相當(dāng) 于上述第五發(fā)明的“渦輪”，第一排氣通道40相當(dāng)于上述第六發(fā)明的“第一排氣通道”，第二 排氣通道42相當(dāng)于上述第六發(fā)明的“第二排氣通道”，匯合后排氣通道44相當(dāng)于上述第六 發(fā)明的“匯合后排氣通道”，第一 EGR通道58相當(dāng)于上述第六發(fā)明的“第一 EGR通道”，第二 EGR通道60相當(dāng)于上述第六發(fā)明的“第二 EGR通道”，匯合后EGR通道62相當(dāng)于上述第六 發(fā)明的“匯合后排氣通道”。此外，在這里，E⑶80通過(guò)執(zhí)行上述步驟110的處理來(lái)實(shí)現(xiàn)上述第一發(fā)明的“EGR通道空燃比判定單元”，通過(guò)執(zhí)行上述步驟100 130的處理來(lái)實(shí)現(xiàn)上述第一或第四發(fā)明的 “目標(biāo)空燃比設(shè)定單元”，通過(guò)執(zhí)行上述輔助程序的處理來(lái)實(shí)現(xiàn)上述第三發(fā)明的“將目標(biāo)空 燃比設(shè)定為理論空燃比的單元”。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備 EGR通道，其連接內(nèi)燃機(jī)的排氣通道與進(jìn)氣通道；EGR催化劑，其配置在上述EGR通道上，且能夠凈化廢氣； EGR閥，其對(duì)上述EGR通道進(jìn)行開(kāi)閉；取得上述EGR通道內(nèi)的廢氣的空燃比即EGR通道空燃比的單元； EGR通道空燃比判定單元，其在上述EGR閥被關(guān)閉而EGR停止時(shí)，判定上述EGR通道空 燃比是否比閾值濃；以及目標(biāo)空燃比設(shè)定單元，其在通過(guò)上述EGR通道空燃比判定單元來(lái)判定出上述EGR通道 空燃比比上述閾值濃時(shí)，將上述內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)定為比理論空燃比稀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，上述EGR通道空燃比為上述 EGR閥的上游的空燃比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，還具備如下單元在通 過(guò)上述目標(biāo)空燃比設(shè)定單元來(lái)設(shè)定目標(biāo)空燃比后，通過(guò)上述EGR通道空燃比判定單元判定 為上述EGR通道空燃比比上述閾值稀時(shí)，將上述內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)定為理論空燃比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，具備 主催化劑，其配置在上述排氣通道上，且能夠凈化廢氣；取得上述主催化劑的下游的廢氣的空燃比即主催化劑下游空燃比的單元；以及 主催化劑下游空燃比判定單元，其判定上述主催化劑下游空燃比是否比理論空燃比濃，上述目標(biāo)空燃比設(shè)定單元，在通過(guò)上述EGR通道空燃比判定單元判定為上述EGR通道 空燃比比上述閾值濃時(shí)，并且通過(guò)上述主催化劑下游空燃比判定單元判定為上述主催化劑 下游空燃比比理論空燃比濃時(shí)，將上述內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)空燃比設(shè)定為比理論空燃比稀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 具備設(shè)置在上述排氣通道上的增壓器的渦輪，上述EGR通道與比上述渦輪更靠上游的上述排氣通道連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 上述排氣通道具備第一排氣通道，其中流過(guò)從上述內(nèi)燃機(jī)的第一氣缸組排出的廢氣； 第二排氣通道，其中流過(guò)從上述內(nèi)燃機(jī)的第二氣缸組排出的廢氣；以及 上述第一排氣通道與上述第二排氣通道匯合后的匯合后排氣通道， 上述渦輪設(shè)置在上述匯合后排氣通道上， 上述EGR通道具備第一 EGR通道，其與上述第一排氣通道連接，且朝向上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣通道； 第二 EGR通道，其與上述第二排氣通道連接，且朝向上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣通道；以及 匯合后EGR通道，其從上述第一 EGR通道與第二 EGR通道匯合的匯合部連通到上述進(jìn) 氣通道；上述EGR催化劑設(shè)置于上述匯合后EGR通道。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置(80)，該內(nèi)燃機(jī)(10)在連接排氣通道(34)與進(jìn)氣通道(12)的EGR通道(62)上具備EGR催化劑(64)和EGR閥(70)，能夠抑制EGR停止時(shí)EGR催化劑(64)的凈化性能的下降，且在EGR再次開(kāi)始時(shí)能夠適當(dāng)凈化廢氣。在EGR(70)被關(guān)閉而EGR停止時(shí)，判定EGR通道空燃比是否比閾值濃。然后，在判定為EGR通道空燃比比閾值濃時(shí)，將內(nèi)燃機(jī)(10)的目標(biāo)空燃比設(shè)定為比理論空燃比稀。
文檔編號(hào)F02M25/07GK102124200SQ20098011850
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者井上政廣 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社