專利名稱：內燃機的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的控制裝置，尤其涉及具備電暈放電型排氣凈化裝置的內燃機的控制裝置。
背景技術：
作為現(xiàn)有技術，例如公知有一種如專利文獻I (日本特開2009 - 243419號公報)所公開那樣，具備電暈放電型排氣凈化裝置的內燃機的控制裝置。該排氣凈化裝置通過在廢氣中發(fā)生電暈放電，來使廢氣中的顆粒狀物質(PM)燃燒。在現(xiàn)有技術中，將通過電暈放電向廢氣中投入的能量設定為PM的燃燒(氧化)所必要的活性化能量以上，來高效地凈化PM。專利文獻I:日本特開2009 - 243419號公報 然而，在上述的現(xiàn)有技術中，構成為對投入能量進行控制，以使電暈放電時的投入能量為PM的氧化能量以上。但是，PM的凈化能力還根據電暈放電時的排氣空燃比發(fā)生變化。與此相對，由于在現(xiàn)有技術中沒有針對排氣空燃比進行考慮，所以存在投入能量的控制因發(fā)動機的運轉狀態(tài)而與排氣空燃比不相宜的情況，存在無法穩(wěn)定地發(fā)揮PM的凈化能力這一問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決上述那樣的課題而提出，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠根據排氣空燃比恰當地控制電暈放電的狀態(tài)，從而總是高效地凈化廢氣中的PM的內燃機的控制裝置。第I發(fā)明的特征在于，具備排氣凈化裝置，其具有在內燃機的排氣通路內形成電暈放電的電暈放電部，通過電暈放電對廢氣中的顆粒狀物質進行凈化；空燃比檢測單元，其檢測排氣空燃比；和供電控制單元，其向上述排氣凈化裝置的電暈放電部供電，并基于上述排氣空燃比來控制對該電暈放電部供電的供電狀態(tài)。根據第2發(fā)明，上述供電控制單元具備在上述排氣空燃比比理論空燃比濃的一側亦即濃空燃比區(qū)域中，對向上述電暈放電部施加的施加電壓進行控制的施加電壓控制單
J Li ο根據第3發(fā)明，上述施加電壓控制單元構成為上述排氣空燃比在上述濃空燃比區(qū)域內越濃空燃比化，使上述施加電壓越降低。根據第4發(fā)明，上述供電控制單元具備在上述排氣空燃比比理論空燃比稀的一側亦即稀空燃比區(qū)域中，對流向上述電暈放電部的放電電流進行控制的放電電流控制單元。根據第5發(fā)明，上述放電電流控制單元構成為上述排氣空燃比在上述稀空燃比區(qū)域內越稀空燃比化，使上述放電電流越減少。根據第6發(fā)明，上述放電電流控制單元構成為具有作為上述稀空燃比區(qū)域內的規(guī)定的空燃比的空燃比分界值，在上述排氣空燃比在理論空燃比與上述空燃比分界值之間的情況下，上述排氣空燃比越稀空燃比化，使上述放電電流越增加，在上述排氣空燃比比上述空燃比分界值靠稀空燃比側的情況下，上述排氣空燃比越稀空燃比化，使上述放電電流越減少。第7發(fā)明具備PM量計算單元，該PM量計算單元至少基于排氣空燃比、內燃機溫度以及燃料噴射正時來計算廢氣中含有的顆粒狀物質的量即PM量，上述施加電壓控制單元構成為基于上述PM量來計算上述施加電壓。第8發(fā)明具備放電電流推定單元，在對上述電暈放電部施加了假想電壓的情況下，該放電電流推定單元至少基于該假想電壓和上述PM量來推定該情況下流過的放電電流，上述施加電壓控制單元構成為計算出上述放電電流的推定值滿足顆粒狀物質的凈化所需要的要求值時的假想電壓來作為實際的施加電壓。第9發(fā)明具備電弧放電防止單元，該電弧放電防止單元將對上述電暈放電部施加的施加電壓限制在不發(fā)生電弧放電的電壓范圍內。
第10發(fā)明具備PM量計算單元，其至少基于排氣空燃比、內燃機溫度以及燃料噴射正時來計算廢氣中含有的顆粒狀物質的量即PM量；和放電距離計算單元，在向構成上述電暈放電部的兩個電極間施加了假想電壓的情況下，該放電距離計算單元至少基于上述假想電壓和上述PM量來計算在該情況下從一個電極朝向另一個電極產生的放電的到達距離；上述電弧放電防止單元構成為基于上述放電的到達距離與上述各電極的電極間距離相等時的假想電壓，來限制上述施加電壓。根據第I發(fā)明，供電控制單元能夠根據各個空燃比區(qū)域中的PM凈化率的趨勢、電弧放電的發(fā)生概率的趨勢等，恰當地控制向排氣凈化裝置供電的供電狀態(tài)(施加電壓以及放電電流)。因此，能夠在從濃空燃比區(qū)域到稀空燃比區(qū)域的廣闊空燃比區(qū)域中，恰當地控制電暈放電的狀態(tài)，可以在防止電弧放電的同時，使PM凈化率穩(wěn)定地提高。根據第2發(fā)明，由于在濃空燃比區(qū)域中廢氣中的PM量多，所以將PM作為媒介容易流過放電電流,易于發(fā)生電弧放電。因此,在濃空燃比區(qū)域中,難以在避免電弧放電的同時準確地控制放電電流。因此，施加電壓控制單元能夠在濃空燃比區(qū)域中控制施加電壓來防止電弧放電，從而能夠在不發(fā)生電弧放電的范圍內使PM凈化率提高。根據第3發(fā)明，在濃空燃比區(qū)域中具有空燃比越濃空燃比化，電弧放電越容易發(fā)生的特性。因此，施加電壓控制單元使施加電壓降低空燃比濃空燃比化的量，能夠防止電弧放電。另外，能夠根據空燃比將施加電壓的降低量抑制為最低限度，可使PM凈化率提高。根據第4發(fā)明，由于在稀空燃比區(qū)域中廢氣中的PM量(因燃燒引起的PM的產生量)少，所以難以將PM作為媒介來流過放電電流，電弧放電的發(fā)生概率降低。因此，放電電流控制單元在稀空燃比區(qū)域中能夠容易地進行放電電流的控制。而且，根據放電電流的控制，來控制與PM凈化率大致具有比例關系的放電電流，能夠準確并容易地使PM凈化率最大化。根據第5發(fā)明，在廢氣中的PM量少的稀空燃比區(qū)域中，即便使放電電流減少，也能充分抑制PM的排出量。因此，對于放電電流控制單元而言，空燃比越稀空燃比化則越使放電電流減少，能夠通過所需最小限度的能量來降低PM的排出量。因此，可抑制排氣凈化裝置的消耗電力，高效地進行PM的凈化。根據第6發(fā)明，在空燃比在理論空燃比與空燃比分界值之間的區(qū)域(輕度稀空燃比區(qū)域)中，具有PM凈化率急劇降低的特性。因此，在輕度稀空燃比區(qū)域中，通過空燃比越稀空燃比化則越使放電電流增加，能夠對PM凈化率急劇降低的特性進行補償。另一方面，在空燃比與空燃比分界值相比是稀空燃比側的區(qū)域(重度稀空燃比區(qū)域)中，由于PM的產生量極少，所以即便使放電電流減少，也能夠降低PM的排出量。因此，在重度稀空燃比區(qū)域中，空燃比越稀空燃比化則越使放電電流減少，能夠抑制排氣凈化裝置的消耗電力。根據第7發(fā)明，施加電壓控制單元能夠基于廢氣中的PM量來計算施加電壓。由此，能夠將由對廢氣中的PM進行氧化所需的要求施加能量、空燃比、內燃機溫度、燃料噴射正時等構成的參數的狀態(tài)反映到施加電壓中，可以根據各參數恰當地控制施加電壓。根據第8發(fā)明，放電電流推定單元能夠基于想要施加的假想電壓和PM量來推定放電電流。由此，施加電壓控制單元能夠在施加實際的電壓之前基于推定放電電流來調整施加電壓，按照使得針對廢氣中的PM量賦予所需的且足夠的施加能量的方式將施加電壓最佳化。因此，能夠防止電暈放電時施加能量不足、或被施加所需以上的能量的情況，可在抑制消耗電力的同時，高效地凈化PM。根據第9發(fā)明，電弧放電防止單元能夠將施加電壓限制在不發(fā)生電弧放電的電壓范圍。由此，不需要在發(fā)生電弧放電之后使施加電壓降低的非效率的控制，能夠在防止電弧
放電于未然的同時，高效地凈化PM。根據第10發(fā)明，電弧放電防止單元能夠基于放電的到達距離與各電極的電極間距離相等時的假想電壓來限制施加電壓。由此，能夠在施加實際的電壓之前，在不發(fā)生電弧放電的范圍內將想要施加的電壓設定為最大的電壓值。因此，可在防止電弧放電于未然的同時，獲得最大限度的PM凈化率。


圖I是用于對本發(fā)明的實施方式I的系統(tǒng)構成進行說明的整體構成圖。圖2是表示電暈放電型的排氣凈化裝置的剖視圖。圖3是按每個施加電壓表示排氣空燃比與PM凈化率之間的關系的特性線圖。圖4是表示通過ECU的控制實現(xiàn)的施加電壓與排氣空燃比之間的關系的特性線圖。圖5是表示通過ECU的控制實現(xiàn)的放電電流與排氣空燃比之間的關系的特性線圖。圖6是表示通過電暈放電進行凈化處理后的PM排出量與排氣空燃比之間的關系的特性線圖。圖7是用于基于排氣空燃比來決定電壓修正系數Vk的映射數據。圖8是用于基于排氣空燃比來決定電流修正系數Ik的映射數據。圖9是在本發(fā)明的實施方式I中，由ECU執(zhí)行的控制的流程圖。圖10是表示在本發(fā)明的實施方式2中，排氣空燃比與廢氣中的PM粒子數之間的關系的特性線圖。圖11是表示燃料噴射正時與廢氣中的PM粒子數之間的關系的特性線圖。圖12是表示圖11中的特性線與發(fā)動機水溫之間的關系的特性線圖。圖13是表不缸內噴射量與PM粒子數之間的關系的特性線圖。圖14是用于基于要求施加能量和PM量來決定基本施加電壓的映射數據。圖15是用于基于施加電壓和PM量來計算放電半徑的映射數據。
圖16是用于基于施加電壓和PM量來計算基本放電電流的映射數據。圖17是用于基于排氣溫度來計算排氣溫度電流修正系數的映射數據。圖18是用于基于排氣空燃比來計算A / F電流修正系數的映射數據。圖19是表示在本發(fā)明的實施方式2中，由ECU執(zhí)行的施加電壓控制的流程圖。圖20是表示在本發(fā)明的實施方式2中，由ECU執(zhí)行的PM量的計算處理的流程圖。圖21是表示在本發(fā)明的實施方式2中，由ECU執(zhí)行的放電電流的推定處理的流程圖。圖22是表示在本發(fā)明的實施方式3中，由ECU執(zhí)行的施加電壓修正控制的流程圖。
具體實施例方式實施方式I.[實施方式I的構成]以下，參照圖I至圖9對本發(fā)明的實施方式I進行說明。圖I是用于對本發(fā)明的實施方式I的系統(tǒng)構成進行說明的整體構成圖。本實施方式的系統(tǒng)具備直噴式的發(fā)動機10作為內燃機。在發(fā)動機10的各汽缸中，燃燒室14被活塞12劃分，活塞12與作為發(fā)動機10的輸出軸的曲軸16連結。另外，發(fā)動機10具備向各汽缸吸入空氣的進氣通路18、和從各汽缸排出廢氣的排氣通路20。進氣通路18與各汽缸的進氣口連接，排氣通路20與各汽缸的排氣口連接。另外，在進氣通路18中設有基于加速器開度等來調整吸入空氣量的電子控制式的節(jié)氣門22。另一方面，在排氣通路20中設有對廢氣中的顆粒狀物質(PM)加以凈化的電暈放電型的排氣凈化裝置24。其中，對于排氣凈化裝置24的構造，將參照圖2在后面敘述。另外，在各汽缸中設有向燃燒室14內(缸內)噴射燃料的缸內噴射閥26、對缸內的混合氣進行點火的火花塞28、使進氣口開或閉的進氣門30、以及使排氣口開或閉的排氣門32。并且，本實施方式的系統(tǒng)具備包括曲軸轉角傳感器34、空氣流量傳感器36、水溫傳感器38、排氣溫度傳感器40、空燃比傳感器42等的傳感器系統(tǒng)；和對發(fā)動機10的運轉狀態(tài)進行控制的EOJ (ElectronicControl Unit) 50。首先,對傳感器系統(tǒng)進行說明，曲軸轉角傳感器34輸出與曲軸16的旋轉同步的信號，空氣流量傳感器36對吸入空氣量進行檢測。另外，水溫傳感器38檢測發(fā)動機冷卻水的溫度(發(fā)動機水溫)來作為發(fā)動機10的內燃機溫度，排氣溫度傳感器40檢測排氣溫度。并且，空燃比傳感器42在排氣凈化裝置24的上游側檢測排氣空燃比(以下簡稱為空燃比)，構成了本實施方式的空燃比檢測單元。除了上述的各傳感器34 42之外，傳感器系統(tǒng)還包括發(fā)動機10以及搭載其的車輛的控制所需要的各種傳感器(例如檢測加速器開度的加速器開度傳感器等)，這些傳感器與E⑶50的輸入側連接。E⑶50的輸出側與包括節(jié)氣門22、排氣凈化裝置24、缸內噴射閥26、火花塞28等的各種致動器連接。而且，E⑶50在利用傳感器系統(tǒng)檢測發(fā)動機的運轉信息的同時，對各致動器進行驅動，來執(zhí)行運轉控制。若具體敘述，則基于曲軸轉角傳感器34的輸出來檢測發(fā)動機轉速以及曲軸轉角，基于空氣流量傳感器36的輸出來計算吸入空氣量。另外，基于吸入空氣量、發(fā)動機轉速等來計算發(fā)動機的負載(負載率)，基于曲軸轉角來決定燃料噴射正時等，基于吸入空氣量、負載等來計算燃料噴射量。而且，在燃料噴射正時到來時驅動缸內噴射閥26，隨后驅動火花塞28。由此，可在缸內使混合氣燃燒，來運轉發(fā)動機10。另外，E⑶50如后述那樣，基于空燃比等來控制針對排氣凈化裝置24的供電狀態(tài)。因此，E⑶50具備施加電壓控制電路50A，其控制向排氣凈化裝置24的電極62、64間施加的施加電壓V ;和放電電流檢測電路50B，其檢測在電極62、64間流過的放電電流I。接下來，參照圖2對排氣凈化裝置24的構成進行說明。圖2是表示電暈放電型的排氣凈化裝置的剖視圖。排氣凈化裝置24利用電暈放電來凈化廢氣中的PM(納微米級的微粒子)，具有與例如在日本特開2009 — 243419號公報中記載的排氣凈化裝置幾乎相同的構成。即，排氣凈化裝置24如圖2所示，具備構成排氣通路20的一部分的圓筒狀的殼體60、配置在殼體60內的中心位置的中心電極62、和設在殼體60的內周側的圓筒狀的接地電極64。中心電極62被貫通殼體60的周壁而沿徑向延伸的細筒狀的絕緣子66、和嵌插在絕緣子66的內周側的棒狀電極支承部68支承。
這里，中心電極62被形成為近似圓板狀，在其周邊部以放射狀設有多個突起。另夕卜，電極支承部68沿徑向從殼體60的周壁部突出到中心位置，并且前端部彎曲成近似L字狀，中心電極62被固定在該前端部。而且，中心電極62經由電極支承部68等與ECU50的輸出側連接。另一方面，接地電極64以借助絕緣子66與中心電極62絕緣的狀態(tài)接地于車體等。根據上述構成，中心電極62與接地電極64在殼體60的徑向相互對置，在這些電極62,64間，遍布整周均勻地形成有規(guī)定尺寸的間隙。而且，這些電極62、64構成了本實施方式的電暈放電部。接下來，對排氣凈化裝置24的基本動作進行說明。在發(fā)動機運轉過程中，廢氣流過殼體60 (接地電極64)內。此時，若通過E⑶50向中心電極62施加電壓，則對應于電極62,64間被施加的電壓，在中心電極62的周圍發(fā)生電暈放電。由于由電暈放電而被放射的電子具有高的能量，所以容易地將廢氣中的氧離子化，產生化學活性度高的氧離子(氧自由基)。由于廢氣中的PM (碳)通過與該氧自由基反應而被氧化、成為CO2，所以能夠通過電暈放電來凈化PM。[實施方式I的特征]優(yōu)選在排氣凈化裝置24工作時，恰當地控制向電極62、64間施加的施加電壓、在電極62、64間流過的放電電流，來維持高的PM凈化率。這里，PM凈化率是例如以沒有進行凈化處理時的PM的量為基準來表示被凈化了的PM的量的比例。本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)PM凈化率與空燃比之間存在相關，進行了用于求出兩者的相關的實驗。根據該實驗確認了，如圖3所示，空燃比越稀空燃比化，PM凈化率越降低的現(xiàn)象。圖3是按每個施加電壓來表示排氣空燃比(A / F)與PM凈化率之間的關系的特性線圖。該圖中記載了在將電極62、64間的施加電壓分別設為不同的固定值的狀態(tài)下獲得的多條特性線(等施加電壓線)。如圖3所示，即便在使施加電壓恒定的狀態(tài)下，隨著空燃比稀空燃比化，PM凈化率也逐漸降低。PM凈化率在稀空燃比側降低的理由可推定如下。首先，若空燃比稀空燃比化，則由于因在缸內的燃燒而產生的PM的產生量減少，所以電暈放電時以PM的氧化反應作為媒介而流動的放電電流減少。結果，可認為基于放電電流的作用而被連鎖氧化的PM的量減少，PM凈化率降低。這樣，由于PM凈化率基于發(fā)動機的運轉狀態(tài)(空燃比)而變化，所以在本實施方式中，構成為至少基于空燃比來控制向電極62、64供電的狀態(tài)。若具體敘述，則在空燃比比化學計量空燃比(理論空燃比)濃的一側的區(qū)域(以下稱為濃空燃比區(qū)域)中，執(zhí)行施加電壓控制。另外，在空燃比比化學計量空燃比稀的一側的區(qū)域(以下稱為稀空燃比區(qū)域)中，執(zhí)行放電電流控制。即，本實施方式的特征在于，基于空燃比來將控制切換為施加電壓控制與放電電流控制中的一個。以下，參照圖4以及圖5對這些控制進行說明。圖4是表示通過E⑶的控制實現(xiàn)的施加電壓與排氣空燃比之間的關系的特性線圖，圖5是表示放電電流與排氣空燃比之間的關系的特性線圖。(施加電壓控制) 施加電壓控制用于將向電極62、64間施加的施加電壓V控制成目標電壓值，在濃空燃比區(qū)域中執(zhí)行。在濃空燃比區(qū)域中，由于廢氣中的PM較多，所以容易將PM作為媒介而流動放電電流。由于放電電流與PM凈化率大致存在比例關系，所以理論上如果提高施加電壓而使放電電流增加，則能夠獲得最大的PM凈化率。但是，在濃空燃比區(qū)域中，與容易流動放電電流相對應，容易發(fā)生無助于PM的氧化的電弧放電。即，如果無意圖地使施加電壓、放電電流增加，則在基于電暈放電實現(xiàn)的PM凈化率成為最大之前發(fā)生電弧放電而使得PM凈化率幾乎為零的可能性較高。并且，由于放電電流例如還根據廢氣中的PM量、排氣溫度等而變動，所以難以在避免電弧放電的同時準確地控制放電電流。因此，在濃空燃比區(qū)域中，通過執(zhí)行施加電壓控制，在不發(fā)生電弧放電的電壓范圍內將施加電壓控制為盡量高的值。電弧放電的發(fā)生概率基于施加電壓和空燃比來決定(其他條件恒定的情況)。進一步而言，空燃比越為濃空燃比，另外，施加電壓越高，則越容易發(fā)生電弧放電。因此，在施加電壓控制中，如圖4中的濃空燃比區(qū)域所示，空燃比越濃空燃比化，則越使施加電壓降低。此時的電壓降低量被設定成使得在電弧放電的發(fā)生概率足夠低的范圍內能夠得到最大的PM凈化率。另外，在空燃比變稀的情況下，相應地提高施加電壓。由此，放電電流如圖5所示，即使空燃比發(fā)生變化，也能夠被保持為與不發(fā)生電弧放電的范圍中的最大的電流值(PM凈化率)對應的恒定值。這樣，根據施加電壓控制，可在濃空燃比區(qū)域中使施加電壓降低與空燃比變濃的對應的量，能夠防止電弧放電。另外，可以根據空燃比將施加電壓的降低量抑制為最低限度，能夠提高PM凈化率。其中，上述的施加電壓控制例示了在沒有考慮空燃比以外的參數的狀態(tài)(例如發(fā)動機轉速、吸入空氣量、發(fā)動機水溫、燃料噴射正時等恒定的狀態(tài))下，基于空燃比來控制施加電壓的情況。即使其他的參數發(fā)生一定程度變動，在濃空燃比區(qū)域中應該施加的最佳施加電壓也被空燃比較大地影響。因此，在施加電壓控制中，即便是僅基于空燃比設定了施加電壓的情況，也能夠得到足夠的作用效果。此外，對于還考慮了其他參數的施加電壓控制的具體例，將在實施方式2中進行說明。(放電電流控制)放電電流控制用于將在電極62、64間流動的放電電流I反饋控制成目標電流值，被在稀空燃比區(qū)域中執(zhí)行。在稀空燃比區(qū)域中，由于廢氣中的PM減少，所以放電電流相應地變得難以流動。結果，即便在使施加電壓恒定的狀態(tài)下，放電電流(施加能量)也容易減少。另一方面，在稀空燃比區(qū)域中，由于即使提高施加電壓也難以發(fā)生電弧放電，所以能夠容易地進行放電電流控制。而且，根據放電電流控制，能夠控制與PM凈化率大致存在比例關系的放電電流，準確且容易地使PM凈化率最大化。因此，在本實施方式中，采用在稀空燃比區(qū)域中進行放電電流控制的構成。另外，如圖3所示，稀空燃比區(qū)域中存在PM凈化率的靈敏度相對于空燃比的變化不同的2個區(qū)域(以下稱為輕度稀空燃比區(qū)域以及重度稀空燃比區(qū)域)。在放電電流控制中，采用將其控制內容在輕度稀空燃比區(qū)域與重度稀空燃比區(qū)域中進行切換的構成。若具體敘述，則PM凈化率的靈敏度(圖3中所示的特性線的梯度)隔著作為稀空燃比區(qū)域內的規(guī)定的空燃比的空燃比分界值Kl而大幅變化。即，在空燃比為化學計量空燃比與空燃比分界值Kl之間的輕度稀空燃比區(qū)域中，隨著空燃比變稀，PM凈化率急劇降低。另一方面，在空燃比與空燃比分界值Kl相比為稀空燃比的重度稀空燃比區(qū)域中，隨著空燃比變稀，PM凈化率比較緩慢地降低。其中，對于空燃比分界值Kl而言，若將化學計量空燃比設為14. 5則例如為15 16左右的值。上述的PM凈化率的靈敏度特性如圖6所示，對稀空燃比區(qū)域中的PM的凈化能力造成影響。圖6是表示通過電暈放電實施凈化處理后的PM排出量與排氣空燃比之間的關系的特性線圖。其中，圖6中的實線表示了使施加電壓恒定時(等施加電壓時)的PM排出量， 虛線表示了使施加能量恒定時(等施加能量時)的PM排出量。如圖6所示,作為基本的趨勢，PM的排出量(粒子數)隨著空燃比變稀而減少。該趨勢主要因為PM的產生量在稀空燃比側減少而產生。但是，在接近于化學計量空燃比的輕度稀空燃比區(qū)域中，與PM的產生量不那么減少無關，PM凈化率如前述那樣急劇減少。結果，在等施加電壓時，在輕度稀空燃比區(qū)域中PM的排出量隨著空燃比變稀而增加，發(fā)生凈化能力降低的現(xiàn)象。因此，在放電電流控制中，如圖5所示，在輕度稀空燃比區(qū)域中空燃比越稀，則越提高施加電壓、使放電電流增加。根據該控制，通過在輕度稀空燃比區(qū)域中使放電電流增力口，能夠補償PM凈化率急劇降低的特性，能夠可靠地施加PM的凈化所必要的能量。因此，在輕度稀空燃比區(qū)域中，也能抑制凈化處理后的PM排出量，實現(xiàn)與圖6中所示的等施加能量時同等的凈化能力。另一方面，在重度稀空燃比區(qū)域中，空燃比越稀，則PM的產生量越會極端減少。因此，重度稀空燃比區(qū)域中的PM的排出量如圖6所示，即使在等施加電壓時也為少量，能夠確保足夠的凈化能力。因此，在放電電流控制中，如圖5所示，在重度稀空燃比區(qū)域中空燃比越稀，則越使放電電流減少。根據該控制，在重度稀空燃比區(qū)域中能夠通過必要的最小限能量來降低PM的排出量，能夠抑制裝置的消耗電力來高效地進行PM的凈化。此外，在本實施方式中，將放電電流控制的內容在輕度稀空燃比區(qū)域與重度稀空燃比區(qū)域中進行切換。但是，稀空燃比區(qū)域中的PM排出量基本上具有空燃比越稀則越減少的趨勢。因此，即使在輕度稀空燃比區(qū)域中忽略產生PM排出量的峰值的特性，整體上也能發(fā)揮高的凈化能力。因此，在本發(fā)明中，不必一定將放電電流控制的內容在輕度稀空燃比區(qū)域與重度稀空燃比區(qū)域中進行切換。即，在放電電流控制中，可以例如圖5中用假想線所示那樣，構成為在稀空燃比區(qū)域的整體中，空燃比越稀則越使放電電流減少。通過該構成，也能夠在充分降低PM的排出量的同時，抑制消耗電力。另外，作為放電電流控制而進行的反饋控制例如基于由放電電流檢測電路50B檢測出的實際電流值來增減施加電壓，以使實際電流值與目標電流值一致。該情況下，實際電流值的取得可以通過放電電流檢測電路50B進行，但也可以采用基于發(fā)動機的運轉狀態(tài)等來推定的構成。對于放電電流的具體推定方法，將在實施方式2中進行說明。
并且，為了實現(xiàn)上述的施加電壓控制與放電電流控制，E⑶50中預先存儲有圖7以及圖8所示的數據。若對這些數據進行說明，則首先圖7是用于基于排氣空燃比來決定電壓修正系數Vk的映射數據。通過將該電壓修正系數Vk與化學計量空燃比下的施加電壓(基準電壓)Vs相乘，來實現(xiàn)圖4中的濃空燃比區(qū)域所示的施加電壓的特性。在濃空燃比區(qū)域中，由于與化學計量空燃比相比更容易發(fā)生電弧放電，所以在施加電壓控制中，在比基準電壓Vs低的電壓范圍內控制施加電壓。因此，電壓修正系數Vk被設定成化學計量空燃比下的值為“1”，空燃比越濃則越減少。另一方面，圖8是用于基于排氣空燃比來決定電流修正系數Ik的映射數據。通過將該電流修正系數Ik與化學計量空燃比下的放電電流(基準電流)Is相乘，來實現(xiàn)圖5中的稀空燃比區(qū)域所示的放電電流的特性。其中，對于使用了這些修正系數Vk、Ik的處理，將在圖9中進行說明。[用于實現(xiàn)實施方式I的具體處理]接下來，參照圖9對用于實現(xiàn)上述的控制的具體處理進行說明。圖9是在本發(fā)明的實施方式I中由ECU執(zhí)行的控制的流程圖。該圖所示的程序在發(fā)動機的運轉中被反復執(zhí)
行。在圖9所示的程序中，首先在步驟100中基于傳感器系統(tǒng)的輸出來取得發(fā)動機的運轉信息。該運轉信息中至少包括發(fā)動機轉速、負載、發(fā)動機水溫、空燃比、燃料噴射正時、排氣
溫度等。接下來，在步驟102中基于所取得的運轉信息等來計算出化學計量空燃比時的基準電壓Vs以及基準電流I s。這里，基準電壓Vs被定義為在化學計量空燃比狀態(tài)下，在不發(fā)生電弧放電的范圍內PM凈化率為最大的施加電壓?；鶞孰妷篤s例如根據發(fā)動機轉速、吸入空氣量、空燃比、發(fā)動機水溫、排氣溫度、燃料噴射量、燃料噴射正時等參數而變化。這些參數與基準電壓Vs之間的關系可以通過實驗等求出并被映射數據化，ECU50中預先存儲有該映射數據。因此，E⑶50能夠基于在步驟102中取得的運轉信息(上述的參數)并參照映射數據，計算出基準電壓Vs。另外，基準電流Is被定義成在化學計量空燃比狀態(tài)下，在不發(fā)生電弧放電的范圍內PM凈化率為最大的放電電流。ECU50能夠通過與基準電壓Vs的情況幾乎相同的方法，基于運轉信息并參照映射數據，來計算出基準電流Is。接下來，在步驟104中，判定是否是空燃比比化學計量空燃比濃的一側、即是否是濃空燃比區(qū)域。在該判定成立的情況下，在步驟106中基于空燃比并參照圖7的映射數據，來計算電壓修正系數Vk。然后，在步驟108中通過將該電壓修正系數Vk與基準電壓Vs相乘，來計算出施加電壓V (V = VsXVk)。接下來，在步驟110中，將施加電壓V作為目標電壓值，來控制施加電壓。另一方面，當步驟104的判定不成立時，在步驟112中基于空燃比并參照圖8的映射數據，計算出電流修正系數Ik。然后，在步驟114中通過將該電流修正系數Ik與基準電流Is相乘,來計算出放電電流I (I = IsXIk)。接下來,在步驟116中執(zhí)行放電電流的反饋控制，以使實際電流值與作為目標電流值的放電電流I 一致。如以上詳述那樣，根據本實施方式，能夠根據空燃比恰當地切換施加電壓控制和放電電流控制。由此，在濃空燃比區(qū)域與稀空燃比區(qū)域雙方中，能夠恰當地控制電暈放電的狀態(tài)，可以在防止電弧放電的同時，穩(wěn)定地提高PM凈化率。需要說明的是，在上述實施方式I中，圖9中的步驟104 116表示了權利要求I中的供電控制單元的具體例。其中，步驟106 110表示了權利要求2、3中的施加電壓控制單元的具體例，步驟112 116表示了權利要求4、6中的放電電流控制單元的具體例。另夕卜，圖5中用假想線所示的特性線表示了權利要求5中的放電電流控制單元的具體例。另外，在實施方式I中，構成為在濃空燃比區(qū)域與稀空燃比區(qū)域切換控制。但是，本發(fā)明的特征在于，使用空燃比作為對向排氣凈化裝置24供電的狀態(tài)進行控制的參數，包括基于空燃比進行的任意的施加電壓控制以及放電電流控制。因此，本發(fā)明并不限定于在濃空燃比區(qū)域與稀空燃比區(qū)域切換控制的構成。若列舉具體例，則在本發(fā)明中，可采用當在不被區(qū)分為濃空燃比區(qū)域或稀空燃比區(qū)域的任意空燃比區(qū)域中，PM凈化率、電弧放電的發(fā)生概率展現(xiàn)特征性的趨勢時，在該空燃比區(qū)域中執(zhí)行改善(或者助長)上述趨勢的電壓控制、電流控制的構成。通過這樣的構成，也能夠根據各個空燃比區(qū)域中的PM凈化率的趨勢、電弧放電的發(fā)生概率的趨勢等，恰當地控制對排氣凈化裝置24的供電狀態(tài)(施加電壓以及放電電流)。因此，在從濃空燃比區(qū)域到稀空燃比區(qū)域的廣闊空燃比區(qū)域中，能夠在防止電弧放電的同時，穩(wěn)定地實現(xiàn)最大的PM凈化率。另外，在實施方式I中，根據空燃比執(zhí)行了施加電壓控制與放電電流控制中的任 意一個。但是，本發(fā)明并不局限于此，例如也可以在由濃空燃比區(qū)域和稀空燃比區(qū)域構成的雙方區(qū)域中，基于空燃比來執(zhí)行施加電壓控制。另外，還可以在雙方區(qū)域中基于空燃比來執(zhí)行放電電流控制。并且，也可以采用僅在濃空燃比區(qū)域與稀空燃比區(qū)域中的一方區(qū)域中，基于空燃比執(zhí)行施加電壓控制或者放電電流控制，而在另一方區(qū)域中與空燃比無關地進行施加電壓或者放電電流的控制的構成。另外，在實施方式I中，圖9中是在空燃比正好為化學計量空燃比的情況下執(zhí)行放電電流控制的例子。但是，本發(fā)明并不局限于此，也可以采用在空燃比為化學計量空燃比的情況下執(zhí)行施加電壓控制與放電電流控制任意一方的構成。實施方式2.接下來，參照圖10至圖21對本發(fā)明的實施方式2進行說明。本實施方式的特征在于，在與實施方式I幾乎相同的構成以及控制(圖I、圖9等)中，還考慮空燃比以外的參數來執(zhí)行施加電壓控制。需要說明的是，在本實施方式中，對與上述實施方式I相同的構成要素賦予相同的附圖標記而省略其說明。[實施方式2的特征]如前所述，施加電壓控制可以基于空燃比來執(zhí)行，但通過還考慮其他的參數，能夠提高控制的精度。這里，如果例示空燃比以外的參數，則為內燃機溫度(發(fā)動機水溫)、燃料噴射正時、缸內噴射量等。其中，作為內燃機溫度，并不限于發(fā)動機水溫，也可以使用潤滑油的溫度等。如果上述各參數發(fā)生變化，則廢氣中的PM量(PM的產生量)變化，與此相伴，使PM凈化率為最大的最佳施加電壓發(fā)生變化。因此，在本實施方式中，首先基于排氣空燃比、發(fā)動機水溫、燃料噴射正時、缸內噴射量等計算出廢氣中的PM量，并基于PM量等來計算施加電壓。(PM量的計算處理)首先，參照圖10至圖13對上述各參數與PM量之間的關系進行說明。圖10是表示在本發(fā)明的實施方式2中，排氣空燃比與廢氣中的PM粒子數之間的關系的特性線圖。如果空燃比變稀，則有助于燃燒的燃料相應減少，所以PM的產生量也降低。因此，PM粒子數如圖10所示，具有空燃比越稀則越減少的特性。其中，PM粒子數相當于使排氣流量恒定的狀態(tài)下的廢氣中的PM的濃度(密度)。另外，圖11是表示燃料噴射正時(噴射開始正時)與廢氣中的PM粒子數之間的關系的特性線圖。在燃燒行程中，噴射燃料中附著于活塞的燃料、與進氣門發(fā)生干擾的燃料的量越多，則PM的產生量越容易增加。而且，燃料在活塞、進氣門上的附著量(干擾量)對噴射燃料時的活塞的位置、進氣門的提升量造成影響。因此，PM粒子數與燃料噴射正時之間存在相關，如果通過實驗等求取該相關，則可獲得圖11所示的特性線圖。其中，圖11中用實線表示的特性線A是將因活塞的附著燃料而引起的PM粒子數的特性線B、與因進氣門和噴射燃料的干擾而引起的PM粒子數的特性線C合成而得到的特性線。另外，圖12是表示圖11中的特性線與發(fā)動機水溫之間的關系的特性線圖。一般由于在低溫時燃燒性惡化，所以內燃機溫度越低則廢氣中的PM粒子數越增加。因此，上述特 性線A如圖12所示，發(fā)動機水溫越低，則越向PM粒子數增加的方向變化。需要說明的是，在圖12所示的特性線中，若將因燃料向活塞的附著而引起的部分(與上述特性線B對應的部分)、和因進氣門與噴射燃料的干擾而引起的部分(與上述特性線C對應的部分)進行比較，則對于相對于發(fā)動機水溫的變化的靈敏度而言，因進氣門與噴射燃料的干擾而引起的部分較大。在圖12所示的特性線中也反映了這樣的相對溫度變化的靈敏度。另一方面，圖13是表示缸內噴射量與PM粒子數之間的關系的特性線圖。一般在具備缸內噴射閥與進氣口噴射閥的雙噴射型的發(fā)動機中，即使整體的燃料噴射量恒定，燃料向缸內或進氣門的附著量也會因缸內噴射量的比率增加而增加。因此，如圖13所示，存在缸內噴射量(或者相對于整體的燃料噴射量的缸內噴射比率)越增多，則PM粒子數越增加的趨勢。E⑶50中預先存儲有基于上述圖10 圖13所示的數據而生成的多個映射數據。該映射數據中包括用于根據燃料噴射正時來分別計算出推定活塞附著量FMp和推定IN閥干擾量FMiV的基本映射數據；用于根據發(fā)動機水溫來分別計算出水溫修正系數kal、kbl的水溫映射數據；用于根據空燃比來分別計算出A / F修正系數ka2、kb2的空燃比映射數據；和用于根據缸內噴射比率來分別計算出噴射比率修正系數ka3、kb3的噴射比率映射數據。這里，推定活塞附著量FMp相當于因附著于活塞的燃料而引起的PM的產生量，推定IN閥干擾量FMi V相當于因進氣門與噴射燃料的干擾而引起的PM的產生量。另外，修正系數kal、ka2、ka3分別是用于根據水溫、空燃比、噴射比率來修正推定活塞附著量FMp的修正系數，修正系數kbl、kb2、kb3分別是用于根據水溫、空燃比、噴射比率來修正推定IN閥干擾量FMiv的修正系數。其中，修正系數kal ka3、kb I kb3分別在O I的范圍設定。另外，噴射比率修正系數ka3、kb3被應用于雙噴射型的發(fā)動機，在本實施方式中被保持為
Io接下來，對根據上述各映射數據來計算PM量的處理進行說明。在PM量的計算處理中，首先基于傳感器系統(tǒng)的輸出來取得發(fā)動機水溫、燃料噴射正時以及缸內噴射比率。然后，通過基于這些參數參照上述各映射數據，來分別計算出推定活塞附著量FMp、推定IN閥干擾量FMiv以及修正系數kal ka3、kb I kb3,進而,根據下述(I) (3)式計算出PM濃度D (個/ cm3)。an = (kal Xka2Xka3) X aw (I)
bn = (kbl Xkb2Xkb3) Xblri... (2)D = anXFMp + bnXFMiv…(3)這里，an、bn分別是被反映了修正系數kal ka3、kb I kb3后的綜合修正系數。另外，綜合修正系數an、bn表示在最新的運算周期中計算出的值，在進行計算時，使用在前次的運算周期中計算出的綜合修正系數Bn-P by。在接下來的處理中，基于發(fā)動機轉速、吸入空氣量、燃料噴射量等來計算排氣流量E (cm3 / sec)，基于該排氣流量E與上述PM濃度D，并通過下述(4)式計算出PM量F。由此，PM量F被作為個數的流量(個/ sec)而計算出。其中，綜合修正系數&11、比的初始值只要設為I即可。F = DXE... (4)并且，發(fā)動機的負載越高則廢氣中的PM粒子數越增加。因此，在本發(fā)明中，也可以采用將PM粒子數與負載之間的關系映射數據化，基于負載來修正PM量的構成。
(施加電壓的計算處理)接下來，對基于PM量來計算施加電壓的處理進行說明。該計算處理的目的在于，在不發(fā)生電弧放電的范圍內施加所需最大限度的電壓。因此，在施加電壓的計算處理中，首先基于廢氣中的PM量來計算出將所有PM全部氧化所必要的理論上的能量(要求施加能量)Eb，并計算出為了將該要求施加能量施加到廢氣中所必要的施加電壓(基本施加電壓)Vb。要求施加能量Eb通過例如按廢氣中的PM量將已知的PM的每單位粒子的氧化能量(活性化能量)相加而得到。ECU50中預先存儲有將該加法處理數據化后的映射數據、即用于根據PM量來計算要求施加能量Eb的映射數據(能量映射數據)。另外，基本施加電壓Vb如圖14所示，要求施加能量Eb越高，另外，PM量越多，則需要越高。圖14是用于根據要求施加能量Eb和PM量來決定基本施加電壓Vb的映射數據，該映射數據被預先存儲在ECU50中。其中，優(yōu)選在參照圖14所示的映射數據時，使用PM粒子數、即前述的PM濃度D (個/cm3)作為PM量。ECU50利用上述2個映射數據并基于PM量來計算出基本施加電壓Vb，能夠在電極62、64間施加該基本施加電壓Vb。根據上述的施加電壓的計算處理，能夠將為了氧化廢氣中的PM所必要的要求施加能量Eb、空燃比、發(fā)動機水溫、燃料噴射正時以及缸內噴射比率所構成的參數的狀態(tài)反映于基本施加電壓Vb，并根據各參數來恰當地控制基本施加電壓Vb。具體而言，作為基本的趨勢，廢氣中的PM量越多，則能夠越使基本施加電壓Vb降低。更詳細而言，空燃比的濃空燃比程度越大，發(fā)動機水溫越低，另外，缸內噴射比率越高，則能夠使基本施加電壓Vb越降低。并且，即使在PM量容易增加的燃料噴射正時的情況下，也能夠使基本施加電壓Vb降低。另一方面，即使如上述那樣恰當地控制施加電壓，電極62、64間流過的實際的放電電流也會因施加電壓以外的重要因素、各種損失等易于變動。在放電電流比預想向減少側變動了的情況下，實際的施加能量比要求施加能量Eb變低，PM凈化率降低。另外，在放電電流比預想向增加側變動了的情況下，有可能發(fā)生電弧放電。因此，在本實施方式中，通過執(zhí)行以下所述的電壓最佳化處理、和電弧放電防止處理，來將基本施加電壓Vb作為初始值而計算出最終的施加電壓V，并向電極62、64間施加該施加電壓V。(電壓最佳化處理)在該處理中，在施加實際的電壓之前，首先基于想要施加的電壓(以下稱為假想電壓)等，通過后述的方法來推定放電電流。接下來，基于推定放電電流與假想電壓來推定施加能量，按照使得該施加能量的推定值與要求施加能量Eb相等的方式來修正假想電壓。然后，計算出施加能量的推定值等于要求施加能量Eb時、即推定放電電流滿足要求施加能量Eb時的假想電壓，作為適當的施加電壓。在該處理中，使用基本施加電壓Vb作為假想電壓的初始值(修正前的值)。根據上述的電壓最佳化處理，能夠在施加實際的電壓之前，基于想要施加的電壓推定放電電流，并基于推定放電電流Ie來調整施加電壓。即，能夠按照使得施加能量等于要求施加能量Eb的方式將施加電壓最佳化。因此，能夠防止在電暈放電時施加能量不足、或者被施加所需以上的能量的情況，可以在抑制消耗電力的同時，高效地凈化PM。(電弧放電防止處理)該處理用于將通過電壓最佳化處理而得到的施加電壓限制在不發(fā)生電弧放電的電壓范圍。在電暈放電時，從中心電極62朝向接地電極64形成圓形的放電區(qū)域，如果其放電半徑(放電的到達距離)Rb為接地電極64的半徑(電極62、64的電極間距離)以內，則能夠 穩(wěn)定地維持電暈放電。與此相對，在放電半徑Rb超過了接地電極64的半徑(以下稱為配管半徑R)的情況下，存在電弧放電的發(fā)生概率急增的趨勢。因此，在電弧放電防止處理中，首先基于想要施加的假想電壓和PM量，來計算出施加了該假想電壓的情況下的放電半徑Rb。圖15是用于根據施加電壓與PM量(PM粒子數)來計算放電半徑Rb的映射數據，該映射數據被預先存儲在ECU50中。放電半徑Rb如圖15所示，存在施加電壓越高，另外，廢氣中的PM粒子數越多，則越增加的趨勢。在電弧放電防止處理中，計算出基于圖15的映射數據而計算出的放電半徑Rb與配管半徑R相等的特定的假想電壓作為施加電壓的上限值，通過該上限值來限制實際的施加電壓。具體而言，計算出通過電壓最佳化處理而計算出的施加電壓與上述上限值中較小的一方作為最終的施加電壓V。其中，配管半徑R作為已知的數據被預先存儲在ECU50中。根據上述的電弧放電防止處理，能夠在施加實際的電壓之前，將想要施加的電壓在不發(fā)生電弧放電的范圍內限制為最大的電壓值。因此，不需要在發(fā)生電弧放電之后使施加電壓降低的非效率的控制，能夠在防止電弧放電于未然的同時，獲得最大限度的PM凈化率。(放電電流的推定處理)接下來，對在電壓最佳化處理中使用的放電電流的推定處理進行說明。該推定處理是實際上不施加電壓地基于施加電壓(假想電壓)、PM量、排氣溫度以及空燃比來推定放電電流的大小的處理。具體而言，首先基于圖16所示的映射數據，計算出成為推定處理的初始值的基本放電電流lb。圖16是用于根據施加電壓和PM量來計算出基本放電電流的映射數據，被預先存儲在ECU50中。如該圖所示，放電電流具有施加電壓越高，另外，廢氣中的PM量越多則越增加的趨勢。在前述的電壓最佳化處理中，通過基于假想電壓和PM量而參照圖16的映射數據，能夠推定在施加了該假想電壓的情況下流過的放電電流。在接下來的處理中，基于排氣溫度和空燃比對基本放電電流Ib進行修正，計算出作為最終的推定值的推定放電電流Ie。為此，ECU50中預先存儲有圖17以及圖18所示的映射數據。圖17是用于根據排氣溫度來計算出排氣溫度電流修正系數kil的映射數據，圖18是用于根據排氣空燃比來計算出A / F電流修正系數ki2的映射數據。其中，這些修正系數kil、ki2分別在O I的范圍設定。
放電電流如圖17所示，具有即使其他條件相同，排氣溫度越高則越增加的趨勢。另外，放電電流如圖18所示，具有空燃比越稀則越減少的趨勢。ECU50根據通過這些映射數據計算出的修正系數kil、ki2、和基本放電電流Ib,如下述(5)式那樣計算出推定放電電流
Ie0Ie = kil Xki2X Ib…(5)根據上述的放電電流的推定處理，即使不施加實際的電壓，也能夠計算出反映了廢氣中的PM量、排氣溫度、空燃比以及施加電壓的狀態(tài)的推定放電電流I e。更詳細而言，在本實施方式中，雖然還能夠通過ECU50的放電電流檢測電路50B檢測出實際的放電電流，但該情況下，需要向電極62、64間暫時施加電壓，存在因該電壓施加而發(fā)生電弧放電的情況。與此相對，如果采用上述的推定處理，則不會誤發(fā)生電弧放電，能夠容易地取得考慮了放電電流的舉動的施加電壓的最佳值。[用于實現(xiàn)實施方式2的具體處理] 接下來，參照圖19至圖21對用于實現(xiàn)上述的控制的具體處理進行說明。首先，圖19是在本發(fā)明的實施方式2中由ECU執(zhí)行的施加電壓控制的流程圖。該圖所示的程序取代實施方式I (圖9)的步驟106 110而被執(zhí)行。在圖19所示的程序中，首先在步驟200中通過執(zhí)行后述的圖20所示的處理，來計算出廢氣中的PM量。然后，在步驟202、204中執(zhí)行前述的施加電壓的計算處理。即，在步驟202中基于PM量并參照上述能量映射數據，計算出要求施加能量Eb。另外，在步驟204中基于要求施加能量Eb和PM量并參照圖14的映射數據，來計算出基本施加電壓Vb。接下來，在步驟206 214中執(zhí)行前述的電壓最佳化處理。首先，在步驟206中，通過執(zhí)行后述的圖21所示的處理，來基于施加電壓(假想電壓)與PM量計算出推定放電電流Ie。這里，步驟206 212的處理作為循環(huán)處理被反復執(zhí)行，在步驟206的初次執(zhí)行時，使用在步驟204中計算出的基本施加電壓Vb作為假想電壓的初始值。接下來，在步驟208中，基于在步驟206中計算出的推定放電電流Ie、基本施加電壓Vb來計算出施加能量E(=VbX Ie)。然后，在步驟210中判定施加能量E的計算值是否與要求施加能量Eb相等。當步驟210的判定不成立時，在步驟212中對基本施加電壓Vb的值更新(變更)規(guī)定的更新量，并返回到步驟206。然后，在步驟206中將更新后的基本施加電壓Vb作為假想電壓，再次計算推定放電電流Ie。其中，基本施加電壓Vb的更新量例如基于施加能量E與要求施加能量Eb的差值(E - Eb)的大小以及正負被設定成使得施加能量E接近于要求施加能量Eb。由此，在步驟206 212中一邊更新基本施加電壓Vb —邊進行循環(huán)處理，直到施加能量E與要求施加能量Eb相等為止。然后，由于在兩者相等的時刻，步驟210的判定成立而結束循環(huán)處理，所以在步驟214中計算出上述循環(huán)處理中的基本施加電壓Vb的最終的更新值，作為暫定的施加電壓VI。接下來，在步驟216 230中執(zhí)行前述的電弧放電防止處理。首先，在步驟216中將暫定的施加電壓Vl代入到作為更新用的變量的假想電壓Vb2。然后，在步驟216中，基于假想電壓Vb2和PM量并參照圖15的映射數據，來計算出放電半徑Rb。接下來，在步驟220中判定放電半徑Rb是否與配管半徑R相等。當該判定不成立時，在步驟222中對假想電壓Vb2更新(變更)規(guī)定的更新量，并返回到步驟218。然后，在步驟218中基于更新后的假想電壓Vb2和PM量，再次計算放電半徑Rb。由此，在步驟218 222中，一邊更新假想電壓Vb2—邊進行循環(huán)處理，直到放電半徑Rb與配管半徑R相等為止。然后，由于在兩者相等的時刻，步驟220的判定成立而結束循環(huán)處理，所以在步驟224中計算出上述循環(huán)處理中的假想電壓Vb2的最終的更新值，作為能夠避免電弧放電的最大施加電壓V2。接下來，在步驟226中判定前述的施加電壓Vl是否大于最大施加電壓V2。在該判定成立的情況下，由于若將施加電壓Vl保持原樣進行施加則電弧放電的發(fā)生概率高，所以在步驟228中計算出最大施加電壓V2作為最終的施加電壓V。另一方面，在步驟226的判定不成立的情況下，由于能夠通過施加電壓Vl來避免電弧放電，所以在步驟230中計算出施加電壓Vl作為最終的施加電壓V。由于通過以上的處理計算出最終的施加電壓V，所以在步驟232中將該施加電壓V作為目標電壓值，對向電極62、64間施加的電壓進行控制。接下來，參照圖20對PM量的計算處理進行說明。圖20是表示由E⑶執(zhí)行的PM量的計算處理的流程圖。其中，該圖所示的程序在發(fā)動機的運轉過程中被反復執(zhí)行。在圖20所示的程序中，首先在步驟300中基于傳感器系統(tǒng)的輸出來取得發(fā)動機的運轉信息。該 運轉信息中至少包括發(fā)動機轉速、吸入空氣量、負載、發(fā)動機水溫、空燃比、排氣溫度、燃料噴射正時、缸內噴射比率(雙噴射型發(fā)動機的情況下)等。接下來，在步驟302中基于燃料噴射正時并參照上述基本映射數據，計算出推定活塞附著量FMp。另外，在步驟304中基于燃料噴射正時并參照基本映射數據，計算出推定IN閥干擾量FMiv。另外，在步驟306中通過基于發(fā)動機水溫并參照上述水溫映射數據，來計算出水溫修正系數kal、kbl，在步驟308中通過基于空燃比并參照上述空燃比映射數據，來計算出A / F修正系數ka2、kb2。并且，在步驟310中基于缸內噴射比率并參照噴射比率映射數據，計算出噴射比率修正系數ka3、kb3。接下來，在步驟312中根據上述(I)、(2)式計算出綜合修正系數&11、1^，在步驟314中基于上述(3)式計算出PM濃度(PM粒子數)D。然后，在步驟316中基于發(fā)動機轉速、吸入空氣量、燃料噴射量等計算出排氣流量E，并基于上述(4)式計算出PM量F。接下來，參照圖21對放電電流的推定處理進行說明。圖21是表示由ECU執(zhí)行的放電電流的推定處理的流程圖。其中，該圖所示的程序在發(fā)動機的運轉過程中被反復執(zhí)行。在圖21所示的程序中，首先在步驟400中基于施加電壓(假想電壓)和PM量并參照圖16的映射數據，計算出基本放電電流lb。然后，在步驟402中基于排氣溫度并參照圖17的映射數據，計算出排氣溫度電流修正系數kil。另外，在步驟404中基于空燃比并參照圖18的映射數據，計算出A / F電流修正系數ki2。接下來，在步驟406中通過上述(5)式計算出推定放電電流Ie。需要說明的是，在上述實施方式I中，圖19中的步驟200 232表示了權利要求2、3、7、8中的施加電壓控制單元的具體例。另外，圖20中的步驟300 316表示了權利要求7、10中的PM量計算單元的具體例，圖21中的步驟400 406表示了權利要求8中的放電電流推定單元的具體例。并且，圖19中的步驟216 230表示了權利要求9、10中的電弧放電防止單元的具體例，步驟218表示了權利要求10中的放電距離計算單元的具體例。另外，在實施方式2中，采用了首先通過施加電壓的計算處理計算出基本施加電壓Vb，接下來，通過電壓最佳化處理與電弧放電防止處理，將基本施加電壓Vb作為初始值，計算出最終的施加電壓V，并向電極62、64間施加該施加電壓V的構成。但是，本發(fā)明并不局限于此，也可以采用例如僅執(zhí)行施加電壓的計算處理，將基本施加電壓Vb直接向電極62,64間施加的構成。另外，也可以采用在執(zhí)行了施加電壓的計算處理之后，僅執(zhí)行電壓最佳化處理與電弧放電防止處理中的任意一方的處理,而省略另一方處理的構成。這樣，即使在僅執(zhí)行一部分處理的情況下，也能夠分別發(fā)揮各個處理的效果。另外，在本發(fā)明中，也可以采用在實施方式I的施加電壓控制(圖9中的步驟106 110)的基礎上，進行實施方式2中敘述的電弧放電防止處理的構成。該情況下，只要將通過圖9的步驟108計算出的施加電壓V在圖19的步驟216中代入到假想電壓Vb2，執(zhí)行步驟216 230的電弧放電防止處理即可。由此，針對實施方式I的施加電壓控制也能夠附加電弧放電防止處理的效果。并且，在實施方式2中，采用了在施加電壓的計算處理中，廢氣中的PM量越多則使施加電壓越降低的構成。但是，本發(fā)明的特征在于，使用廢氣中的PM量作為對施加電壓進行控制的參數，包括基于PM量進行的任意的施加電壓控制。因此，本發(fā)明并不限定于PM量越多則使施加電壓越降低的構成，如果需要，則也可以采用PM量越多則使施加電壓越上升的構成。另外，也可以采用僅在PM量成為特定范圍的情況下，使施加電壓降低或者上升的 構成。實施方式3.接下來，參照圖22對本發(fā)明的實施方式3進行說明。本實施方式的特征在于，在上述實施方式2中在電暈放電過程中檢測實際的放電電流，基于實際的放電電流與推定放電電流的差值來修正施加電壓。其中，在本實施方式中，對與上述實施方式I相同的構成要素賦予相同的附圖標記而省略其說明。[實施方式3的特征]在本實施方式中，在電暈放電過程中檢測出實際的放電電流(實際放電電流)Ir。另外，基于不發(fā)生電弧放電的電壓范圍中的最大施加電壓V2 (參照上述圖19)、和廢氣中的PM量，通過前述的放電電流推定處理計算出推定放電電流Ie。然后，在實際放電電流Ir大于推定放電電流Ie的情況下,基于這些電流值的差值(Ir — Ie)計算出施加電壓的修正量f (Ir 一 Ie)，并基于修正量f (Ir 一 Ie)對施加電壓V進行修正。這里，修正量f (Ir 一 Ie)是用于使施加電壓減少的修正系數。而且，修正量f(Ir - Ie)被預先設定為電流值的差值(Ir 一 Ie)越大，則在O I的范圍內越減少的函數。另外，施加電壓V基于修正量f (Ir 一 Ie)如下述(6)式那樣被修正。Yimsa= f (Ir — Ie) XV修正前…(6)[用于實現(xiàn)實施方式3的具體處理]接下來，參照圖22對用于實現(xiàn)上述的控制的具體處理進行說明。圖22是表示在本發(fā)明的實施方式3中由ECU執(zhí)行的施加電壓修正控制的流程圖。該圖所示的程序與在實施方式2中說明的施加電壓控制并行，在發(fā)動機的運轉過程中被反復執(zhí)行。在圖22所示的程序中，首先在步驟500中利用ECU50的放電電流檢測電路50B對電暈放電中的實際放電電流Ir進行檢測。另外，在步驟502中，基于通過前述的電弧放電防止處理計算出的最大施加電壓V2、和通過PM量的計算處理計算出的PM量，計算出推定放電電流Ie。然后，在步驟504中，判定實際放電電流Ir是否大于推定放電電流Ie。當該判定成立時，在步驟506中計算出修正量f (Ir 一 Ie)，通過上述(6)式對施加電壓V進行修正。然后，在步驟508中將施加電壓V更新為修正后的值。
根據上述構成，在基于實際放電電流Ir判斷為放電半徑Rb接近于配管半徑R的情況下，能夠使施加電壓V減少根據實際放電電流Ir與推定放電電流Ie的差值(Ir 一 Ie)而計算出的修正量f (Ir 一 Ie)的量。由此，能夠將推定放電電流Ie所含的誤差反饋給施加電壓V，將施加電壓V修正成更適當的值。附圖標記說明10 —發(fā)動機(內燃機)；12 —活塞；14 —燃燒室；16 —曲軸；18 —進氣通路；20 —排氣通路；22 —節(jié)氣門；24 —排氣凈化裝置；26 —缸內噴射閥；28 —火花 塞；30 —進氣門；32 —排氣門；34 —曲軸轉角傳感器；36 —空氣流量傳感器；38 —水溫傳感器；40 —排氣溫度傳感器；42 —空燃比傳感器(空燃比檢測單元)；50 - E⑶；50A —施加電壓控制電路；50B —放電電流檢測電路；60 —殼體；62、64 —電極(電暈放電部)；66 一絕緣子；68 —電極支承部；K1 一空燃比分界值。
權利要求
1.一種內燃機的控制裝置，其特征在于，具備 排氣凈化裝置，其具有在內燃機的排氣通路內形成電暈放電的電暈放電部，通過電暈放電對廢氣中的顆粒狀物質進行凈化； 空燃比檢測單元，其檢測排氣空燃比；和 供電控制單元，其向所述排氣凈化裝置的電暈放電部供電，并基于所述排氣空燃比來控制對該電暈放電部供電的供電狀態(tài)。
2.根據權利要求I所述的內燃機的控制裝置，其中， 所述供電控制單元具備施加電壓控制單元，該施加電壓控制單元在所述排氣空燃比比理論空燃比濃的一側亦即濃空燃比區(qū)域中，對向所述電暈放電部施加的施加電壓進行控制。
3.根據權利要求2所述的內燃機的控制裝置，其中， 所述施加電壓控制單元構成為所述排氣空燃比在所述濃空燃比區(qū)域內越濃空燃比化，使所述施加電壓越降低。
4.根據權利要求I至3中任意一項所述的內燃機的控制裝置，其中， 所述供電控制單元具備放電電流控制單元，該放電電流控制單元在所述排氣空燃比比理論空燃比稀的一側亦即稀空燃比區(qū)域中，對流向所述電暈放電部的放電電流進行控制。
5.根據權利要求4所述的內燃機的控制裝置，其中， 所述放電電流控制單元構成為所述排氣空燃比在所述稀空燃比區(qū)域內越稀空燃比化，使所述放電電流越減少。
6.根據權利要求4所述的內燃機的控制裝置，其中， 所述放電電流控制單元構成為具有作為所述稀空燃比區(qū)域內的規(guī)定的空燃比的空燃比分界值，在所述排氣空燃比在理論空燃比與所述空燃比分界值之間的情況下，所述排氣空燃比越稀空燃比化，使所述放電電流越增加，在所述排氣空燃比比所述空燃比分界值靠稀空燃比側的情況下，所述排氣空燃比越稀空燃比化，使所述放電電流越減少。
7.根據權利要求2或3所述的內燃機的控制裝置，其中， 具備PM量計算單元，該PM量計算單元至少基于排氣空燃比、內燃機溫度以及燃料噴射正時來計算廢氣中含有的顆粒狀物質的量亦即PM量， 所述施加電壓控制單元構成為基于所述PM量來計算所述施加電壓。
8.根據權利要求7所述的內燃機的控制裝置，其中， 具備放電電流推定單元，在對所述電暈放電部施加了假想電壓的情況下，該放電電流推定單元至少基于該假想電壓和所述PM量來推定該情況下流過的放電電流， 所述施加電壓控制單元構成為計算出所述放電電流的推定值滿足顆粒狀物質的凈化所需的要求值時的假想電壓來作為實際的施加電壓。
9.根據權利要求I 8中任意一項所述的內燃機的控制裝置，其中， 具備電弧放電防止單元，該電弧放電防止單元將對所述電暈放電部施加的施加電壓限制在不發(fā)生電弧放電的電壓范圍內。
10.根據權利要求9所述的內燃機的控制裝置，其中， 該內燃機的控制裝置具備 PM量計算單元，其至少基于排氣空燃比、內燃機溫度以及燃料噴射正時來計算廢氣中含有的顆粒狀物質的量亦即PM量；和 放電距離計算單元，在向構成所述電暈電極部的兩個電極間施加了假想電壓的情況下，該放電距離計算單元至少基于所述假想電壓和所述PM量來計算在該情況下從一個電極朝向 另一個電極產生的放電的到達距離， 所述電弧放電防止單元構成為基于所述放電的到達距離與所述各電極的電極間距離相等時的假想電壓，來限制所述施加電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及內燃機的控制裝置，其目的在于，根據排氣空燃比恰當地控制電暈放電的狀態(tài)，總是高效地凈化廢氣中的PM。發(fā)動機(10)具備電暈放電型的排氣凈化裝置(24)。排氣凈化裝置(24)通過在中心電極(62)與接地電極(64)之間形成電暈放電，來凈化廢氣中的顆粒狀物質(PM)。ECU(50)在空燃比是濃空燃比區(qū)域的情況下，對向電極(62、64)間施加的施加電壓進行控制。由此，能夠在防止電弧放電的同時獲得最大限度的PM凈化率。另外，在空燃比是稀空燃比區(qū)域的情況下，對電極(62、64)間流過的放電電流進行控制。由此，能夠補償因廢氣中的PM量降低而引起的PM凈化率的降低，同時抑制消耗電力。
文檔編號F01N3/02GK102906380SQ20108006701
公開日2013年1月30日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權日2010年5月25日
發(fā)明者村瀨榮二 申請人:豐田自動車株式會社