專利名稱：柴油發(fā)動機的控制裝置及控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于與柴油發(fā)動機的控制裝置相關的技術領域。
背景技術：
通過現(xiàn)有技術人們熟知柴油機微粒過濾器(Diesel particulate filter ;以下稱為“DPF”)設置于排氣通路中的柴油發(fā)動機。該DPF捕捉排氣中的顆粒狀物質(PM:Particulate matter),顆粒狀物質的堆積量增加時需要再生。在這樣的DPF的上游側通常設置有具有氧化功能的催化器、例如氧化催化器，為了 DPF的再生而利用該催化器。例如，在根據(jù)日本特開2004-316441號公報的柴油發(fā)動機中，在汽缸內執(zhí)行噴射用于產(chǎn)生轉矩的燃料的主噴射后，執(zhí)行后噴射，從而將未燃狀態(tài)的燃料導入至排氣通路。當未燃燃料到達至催化器時，在那里進行氧化反應，提升排氣溫度。其結果是，堆積在DPF的PM通過高溫的排氣焚燒去除。像這樣，執(zhí)行DPF的再生。

發(fā)明內容
但是，發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，通常，由于在汽缸的壓縮行程中的燃料噴射(主噴射)被禁止(由于被執(zhí)行燃料中斷)，因此供給至氧化催化器的排氣的溫度顯著下降，使氧化催化器維持活性狀態(tài)變得困難。因此，即使為了實施DPF再生而執(zhí)行后噴射，噴射的未燃燃料在氧化催化器中也不會引起氧化反應，因此失去了利用氧化反應熱的排氣的升溫效果，DPF再生時間變長。DPF再生時間變長時，導致燃料消耗量的惡化，并且因后噴射而附著在汽缸內壁面的燃料增加，從而存在導致發(fā)動機油的稀釋化的問題。本發(fā)明是鑒于上述相關問題而形成的，其目的在于針對柴油發(fā)動機的控制裝置，對其結構悉心研究，以此謀求發(fā)動機的減速狀態(tài)以后的DPF再生時間的縮短，進而試圖抑制發(fā)動機的燃料消耗量的惡化及發(fā)動機油的稀釋化。解決問題的手段:
為了達到上述目的，在該發(fā)明中，以具備具有供給有將輕油作為主成分的燃料的汽缸的發(fā)動機主體；形成為向該汽缸內噴射燃料的結構的燃料噴射閥；能改變設置于該汽缸上的進氣門及排氣門中的至少一方的開閉正時的氣門正時可變機構；配設在與該發(fā)動機主體連接的排氣通路內，凈化從該發(fā)動機主體的汽缸內排出的HC的氧化催化器；和配設在該氧化催化器的下游，捕集排氣中的黑煙的DPF的柴油發(fā)動機的控制裝置為對象，具備:在規(guī)定的DPF再生條件成立時，向所述氧化催化器供給HC并通過該HC的氧化反應熱執(zhí)行DPF再生的DPF再生控制部；在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，停止作為在所述汽缸的壓縮行程中的燃料噴射的主噴射的燃料中斷控制部；和控制所述氣門正時可變機構的氣門正時控制部；所述氣門正時控制部形成為在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且所述規(guī)定的DPF再生條件成立的減速時再生狀態(tài)下，執(zhí)行在上述汽缸的進氣行程中將排氣門開閥或者在排氣行程中將進氣門開閥的兩次打開控制，或者執(zhí)行設置排氣行程或進氣行程中進氣門及排氣門兩者閉閥的期間的負重疊控制的結構。
通常，DPF再生條件成立時，通過DPF再生控制部將未燃燃料(HC)供給至上述氧化催化器，并通過其氧化反應熱執(zhí)行DPF再生(堆積在DPF中的PM的燃燒)。但是，在發(fā)動機處于減速狀態(tài)且DPF再生條件成立時(發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)時)，通過燃料中斷控制部燃料的主噴射被禁止(燃料中斷)，因此從發(fā)動機主體的汽缸排出的排氣的溫度并不充分地上升。因此，供給至氧化催化器或DPF的排氣的溫度下降，存在DPF再生時間(燃燒去除堆積在DPF中的PM所需的時間)變長的問題。相對于此，在本發(fā)明中，在上述減速時再生狀態(tài)下，通過氣門正時控制部執(zhí)行排氣門或進氣門的兩次打開控制、或者設置排氣行程或進氣行程中關閉進氣門及排氣門兩者的期間的負重疊控制。借助于此，在進氣行程中可以減少流入汽缸內的新氣(低溫的空氣)的流量，因此可以盡量抑制燃料中斷后的汽缸內的溫度降低。S卩，在進氣門的兩次打開控制中，排氣行程中進氣門打開時，汽缸內的已燃氣體的一部分返回至進氣系統(tǒng)，該返回的已燃氣體在之后的進氣行程中流入至汽缸內，因此與此相應地在進氣行程中流入汽缸內的新氣的流量減少。又，在排氣門的兩次打開控制中，排氣行程中排出至排氣系統(tǒng)的已燃氣體在之后的進氣行程中排氣門開閥時返回至汽缸內，因此與此相應地在進氣行程中流入汽缸內的新氣的流量減少。又，在負重疊控制中具有在進氣行程或者排氣行程中關閉進氣門及排氣門兩者的期間，因此在汽缸內殘留已燃氣體，與此相應地進氣行程中流入汽缸內的新氣的流量減少。于是，由于發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)，因此即使執(zhí)行燃料中斷(主噴射的停止)之后，也可以將汽缸內的溫度維持在高溫，可以將從汽缸供給至DPF的排氣的溫度維持在高溫。因此可以縮短發(fā)動機的減速狀態(tài)以后的DPF再生時間，可以謀求發(fā)動機的燃料消耗量的改善，且可以抑制發(fā)動機油的稀釋化。 在上述發(fā)明中，所述DPF再生控制部也可以形成為在上述汽缸的膨脹行程中執(zhí)行后噴射，以此向供給至所述氧化催化器的排氣中供給HC，盡管所述柴油發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)，但是上述氧化催化器的溫度小于規(guī)定溫度時，禁止所述后噴射的執(zhí)行的結構；所述氣門正時控制部也可以形成為在所述柴油發(fā)動機的減速時再生狀態(tài)下，執(zhí)行通過所述DPF再生控制部的后噴射時，禁止所述兩次打開控制及負重疊控制的執(zhí)行，另一方面，禁止通過所述DPF再生控制部的后噴射的執(zhí)行時，執(zhí)行所述兩次打開控制或負重疊控制的結構。根據(jù)該結構，即使上述柴油發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)，但是上述氧化催化器的溫度小于規(guī)定溫度(例如活性化溫度)時，禁止通過DPF再生控制部的后噴射的執(zhí)行。因此，可以防止例如甚至在氧化催化器處于未活性狀態(tài)(氧化催化器的溫度低于活性化溫度)時執(zhí)行后噴射，而無用地消耗燃料的情況。而且，禁止通過該DPF再生控制部的后噴射的執(zhí)行時，代替后噴射，而通過氣門正時控制部執(zhí)行上述的兩次打開控制或者負重疊控制。借助于此，即使在禁止后噴射而變得幾乎不能得到氧化催化器中的氧化反應熱之后，也可以將汽缸內的溫度維持在高溫，以此可以抑制供給至DPF的排氣的溫度降低。這樣，后噴射被禁止之后，也可以繼續(xù)DPF再生。因此，可以防止通過后噴射燃料無用地消耗的情況，并且可以確實地執(zhí)行DPF再生。另一方面，在上述減速時再生狀態(tài)下氧化催化器的溫度為規(guī)定溫度以上時，執(zhí)行通過DPF再生控制部的后噴射，借助于此，可以利用在氧化催化器中的未燃燃料(HC)的氧化反應熱，確實地執(zhí)行DPF再生。而且，在執(zhí)行通過該DPF再生控制部的后噴射的期間，禁止通過氣門正時控制部的兩次打開控制及負重疊控制的執(zhí)行。借助于此，可以防止汽缸內的未燃燃料回流而半燃燒(生成轉矩)的情況。因此，也不存在發(fā)動機減速時發(fā)動機制動的效力下降的情況。在上述發(fā)明中，所述DPF再生控制部也可以形成為在所述汽缸的膨脹行程中執(zhí)行后噴射，以此向供給至所述氧化催化器的排氣中供給HC，盡管所述柴油發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)，但是從該發(fā)動機的減速開始時刻起經(jīng)過預先設定的設定時間之后禁止所述后噴射的執(zhí)行的結構；所述氣門正時控制部也可以形成為在所述柴油發(fā)動機的減速時再生狀態(tài)下，執(zhí)行通過所述DPF再生控制部的后噴射時，禁止所述兩次打開控制及負重疊控制的執(zhí)行，另一方面，禁止通過所述DPF再生控制部的后噴射的執(zhí)行時，執(zhí)行所述兩次打開控制或所述負重疊控制的結構。根據(jù)該結構，盡管上述柴油發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)，但是從該發(fā)動機的減速開始時刻起直至經(jīng)過預先設定的設定時間的期間，執(zhí)行通過DPF再生控制部的后噴射。而且，執(zhí)行通過該DPF再生控制部的后噴射的期間，禁止通過氣門正時控制部的兩次打開控制的執(zhí)行。另一方面，上述柴油發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)的情況下，從該發(fā)動機的減速開始時刻起經(jīng)過上述設定時間之后禁止通過DPF再生控制部的后噴射的執(zhí)行。而且，禁止通過該DPF再生控制部的后噴射的執(zhí)行的期間，代替后噴射，而通過氣門正時控制部執(zhí)行上述的兩次打開控制或者負重疊控制。而且，上述設定時間例如預先設定為從發(fā)動機開始減速運行起直至氧化催化器溫度低于活性化溫度的時間。借助于此，通過定時器控制可以容易得到與上述的發(fā)明相同的作用效果。在上述發(fā)明中，還可以具備控制配設在與所述發(fā)動機主體連接的進氣通路內的節(jié)氣門的開閉的節(jié)氣門控制部；所述節(jié)氣門控制部可以形成為所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，與該發(fā)動機不處于減速狀態(tài)時相比將節(jié)氣門控制在關閉側的結構。根據(jù)該結構，發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，通過節(jié)氣門控制部將配設在上述發(fā)動機的進氣通路內的節(jié)氣門控制在關閉側。借助于此，可以抑制發(fā)動機處于減速狀態(tài)時流入汽缸內的新氣的流量，可以盡可能抑制燃料中斷(主噴射的停止)后的汽缸內的溫度降低。因此，即使執(zhí)行燃料中斷以后，也可以將從汽缸供給至氧化催化器及DPF的排氣的溫度維持在高溫，并且可以更加確實地縮短發(fā)動機減速狀態(tài)以后的DPF再生時間。在上述發(fā)明中，所述DPF再生控制部也可以形成為發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，與發(fā)動機處于等速狀態(tài)或者加速狀態(tài)的情況相比，使在所述DPF再生條件成立時執(zhí)行的后噴射的噴射時期提前的結構。根據(jù)該結構，可以更加確實地抑制發(fā)動機油的稀釋化。S卩，由于后噴射的目的在于將未燃燃料供給至排氣系統(tǒng)，因此其噴射時期優(yōu)選為汽缸內的溫度較低的膨脹行程的后半時期。但是，發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，因燃料中斷而導致汽缸內的溫度顯著下降，因此在膨脹行程的后半時期執(zhí)行后噴射時，附著在汽缸的內壁面的未燃燃料不蒸發(fā)而以液體狀態(tài)殘留。其結果是，存在未燃燃料被附著在汽缸內壁面導致的發(fā)動機油稀釋化的問題。相對于此，在上述結構中，通過使發(fā)動機處于減速狀態(tài)時執(zhí)行的后噴射的噴射時期與等速狀態(tài)或者加速狀態(tài)下的后噴射時期相比提前，以此促進附著在汽缸內壁面的未燃燃料的蒸發(fā)，可以盡可能避免上述的發(fā)動機油的稀釋化問題。又，根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的柴油發(fā)動機的控制方法是具備凈化從發(fā)動機主體排出的HC的氧化催化器和配設在該氧化催化器的下游以捕集排氣中的黑煙的DPF，且在減速狀態(tài)下停止主噴射的柴油發(fā)動機的控制方法，其中，在所述柴油發(fā)動機為減速狀態(tài)且規(guī)定的DPF再生條件成立時，執(zhí)行在進氣行程中將排氣門開閥的控制、在排氣行程中將進氣門開閥的控制以及在排氣行程或進氣行程中將進氣門和排氣門同時閉閥的控制中的任意一個。更具體地是，根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的柴油發(fā)動機的控制方法是具備具有供給有將輕油作為主成分的燃料的汽缸的發(fā)動機主體；形成為向該汽缸內噴射燃料的結構的燃料噴射閥；能改變設置于該汽缸上的進氣門及排氣門中的至少一方的開閉正時的氣門正時可變機構；配設在與該發(fā)動機主體連接的排氣通路內，凈化從該發(fā)動機主體的汽缸內排出的HC的氧化催化器；和配設在該氧化催化器的下游，捕集排氣中的黑煙的DPF的柴油發(fā)動機的控制方法，其中，該方法由在規(guī)定的DPF再生條件成立時，向所述氧化催化器供給HC并通過該HC的氧化反應熱執(zhí)行DPF再生的步驟；在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，停止作為在所述汽缸的壓縮行程中的燃料噴射的主噴射的步驟；和控制所述氣門正時可變機構以使在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且所述規(guī)定的DPF再生條件成立的減速時再生狀態(tài)下，除了在所述汽缸的進氣行程中的進氣門的開閥及排氣行程中的排氣門的開閥以外，執(zhí)行在進氣行程中將排氣門開閥或者在排氣行程中將進氣門開閥的兩次打開控制，或者執(zhí)行設置排氣行程或進氣行程中進氣門及排氣門兩者閉閥的期間的負重疊控制的步驟構成。如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明的柴油發(fā)動機的控制裝置，在該發(fā)動機處于減速狀態(tài)且規(guī)定的DPF再生條件成立的減速時再生狀態(tài)下，除了在汽缸的進氣行程中的進氣門的開閥及排氣行程中的排氣門的開閥以外，執(zhí)行在進氣行程中將排氣門開閥或者在排氣行程中將進氣門開閥的兩次打開控制，或者執(zhí)行設置排氣行程或進氣行程中進氣門及排氣門兩者閉閥的期間的負重疊控制，以此可以謀求發(fā)動機的減速狀態(tài)以后的DPF再生時間的縮短，進而可以抑制因后噴射(DPF再生)導致的發(fā)動機油的稀釋化及燃料消耗量的惡化。


圖1是示出具備根據(jù)本發(fā)明的實施形態(tài)的控制裝置的柴油發(fā)動機的概略 圖2是涉及柴油發(fā)動機的控制的框 圖3是示意性地示出通過PCM的減速時再生控制的內容的時序 圖4是示出通過PCM的DPF再生控制的流程 圖5是示出通過PCM的DPF再生控制的具體實施例的時序圖，其中，圖5 (a)表示車輛的車速，圖5 (b)表示發(fā)動機轉速，圖5 (c)表示減速后標記，圖5 (d)表示VVL工作標記，圖5 (e)表示吸入空氣量，圖5 (f)表示DOC入口排氣溫度，圖5 (g)表示DPF入口排氣溫度，圖5 (h)表示通常后噴射量；
圖6是圖5 (g)的A部放大圖。
具體實施方式
以下基于

根據(jù)實施形態(tài)的柴油發(fā)動機。另外，以下優(yōu)選的實施形態(tài)的說明在本質上只是例不。圖1示出根據(jù)實施形態(tài)的發(fā)動機(發(fā)動機主體)I的概略結構。該發(fā)動機I是搭載在車輛上，并且供給有將輕油作為主成分的燃料的柴油發(fā)動機，具有設置有多個汽缸Ila(僅圖示一個)的汽缸體11、配設在該汽缸體11上的汽缸蓋12、配設在汽缸體11的下側以貯留潤滑油的油底殼13。在該發(fā)動機I的各汽缸Ila內分別嵌插有可往復運動的活塞14，在該活塞14的頂面形成有劃定凹入(reentrant)形燃燒室14a的腔室。該活塞14通過連桿14b與曲軸15連接。在上述汽缸蓋12上，對每個汽缸I Ia形成有進氣道16及排氣道17，并且分別配設有開閉這些進氣道16及排氣道17的燃燒室14a側的開口的進氣門21及排氣門22。在分別驅動這些進氣門21、排氣門22的配氣機構中，在排氣門側設置有可改變該排氣門22的開閉正時的油壓工作式的可變機構(參照圖2，以下稱為VVL (Variable ValveLift and timing ;可變氣門升程和正時機構))71。該VVL 71雖然省略其結構的詳細圖示，但是包含具有一個凸輪峰的第一凸輪和具有兩個凸輪峰的第二凸輪的不同凸輪輪廓的兩種凸輪，以及將該第一凸輪及第二凸輪中的任意一個凸輪的工作狀態(tài)選擇性地傳遞至排氣門的空轉機構而構成，將第一凸輪的旋轉動作傳遞至排氣門22時，排氣門22在排氣行程中僅開閥一次，相對于此在將第二凸輪的旋轉動作傳遞至排氣門22時，排氣門22執(zhí)行在排氣行程中開閥并且在進氣行程中也開閥的所謂的排氣的兩次打開。在以下說明中，VVL 71工作的狀態(tài)是指通過第一凸輪執(zhí)行排氣門22的兩次打開控制的狀態(tài)，VVL 71的非工作狀態(tài)是指不執(zhí)行該兩次打開控制的通常的狀態(tài)，即通過第二凸輪排氣門22在排氣行程中僅開閥一次的狀態(tài)。VVL 71的工作/非工作的切換通過由發(fā)動機驅動的油壓泵(圖示省略)供給的油壓執(zhí)行，通過VVL 71的工作內部EGR變得可能。另外，在使這樣的VVL的工作/非工作的切換變得可能的基礎上，也可以采用通過電磁執(zhí)行器驅動排氣門22的電磁驅動式的配氣機構。又，作為內部EGR的執(zhí)行，并不限于排氣的兩次打開，例如也可以通過將進氣門21在進氣行程中開閥，并且在排氣行程中也開閥的所謂的進氣的兩次打開執(zhí)行內部EGR控制，也可以通過設置在排氣行程或者進氣行程中關閉進氣門21及排氣門22兩者的負重疊期間以使已燃氣體殘留在汽缸Ila內，以此執(zhí)行內部EGR控制。在上述汽缸蓋12上設置有噴射燃料的噴射器18、和用于在發(fā)動機I處于冷態(tài)時加熱吸入空氣以提高燃料的點火性的電熱塞19。上述噴射器18配設為其燃料噴射口從燃燒室14a的頂面面向該燃燒室14a，從而基本上在壓縮行程上死點附近向燃燒室14a直接噴射供給燃料。上述發(fā)動機I的一側面與和各汽缸Ila的進氣道16連通的進氣通路30連接。另一方面，上述發(fā)動機I的另一側面與排出來自于各汽缸Ila的燃燒室14a的已燃氣體(排氣)的排氣通路40連接。如后文詳細說明，在這些進氣通路30及排氣通路40上配設有執(zhí)行吸入空氣的增壓的大型渦輪增壓器61和小型渦輪增壓器62。在進氣通路30的上游端部配設有過濾吸入空氣的空氣濾清器31。另一方面，在進氣通路30的下游端附近配設有穩(wěn)壓罐33。相對于該穩(wěn)壓罐33位于下游側的進氣通路30設置為向每個汽缸Ila分歧的獨立通路，這些各獨立通路的下游端分別與各汽缸Ila的進氣道16相連接。在進氣通路30的空氣濾清器31和穩(wěn)壓罐33之間配設有大型渦輪增壓器61及小型渦輪增壓器62的壓縮器61a、62a、冷卻通過該壓縮器61a、62a壓縮的空氣的中冷器35、和調節(jié)至上述各汽缸Ila的燃燒室14a的吸入空氣量的節(jié)氣門36。該節(jié)氣門36基本上設定為全開狀態(tài)，而發(fā)動機I停止時設定為全閉狀態(tài)以使不在發(fā)動機I上發(fā)生沖擊。上述排氣通路40的上游側部分由具有向每個汽缸Ila分歧而與排氣道17的外側端連接的獨立通路和集合該各獨立通路的集合部的排氣歧管構成。在該排氣通路40的相對于排氣歧管的下游側，從上游側依次配設有小型渦輪增壓器62的渦輪62b、大型渦輪增壓器61的渦輪61b、凈化排氣中的有害成分的排氣凈化裝置41、消聲器42。該排氣凈化裝置41具有氧化催化器41a和DPF 41b，從上游側以該順序排列。氧化催化器41a及DPF 41b容納于一個殼體內。上述氧化催化器41a具有負載鉬或者在鉬中添加了鈀的物質等的氧化催化劑，并且促進排氣中的CO及HC氧化而生成CO2及H2O的反應。該氧化催化器41a構成具有氧化功能的催化器。又，上述DPF 41b是捕集包含在發(fā)動機I的排氣中的黑煙等的PM的構件,例如是由碳化娃(SiC)或堇青石(cordierite)等的耐熱性陶瓷材料形成的壁流(wall flow)型過濾器、或者是由耐熱性陶瓷纖維形成的三維網(wǎng)狀過濾器。另外，在DPF 41b上也可以涂布氧化催化劑。上述進氣通路30中的上述穩(wěn)壓罐33和節(jié)氣門36之間的部分(即，相對于小型渦輪增壓器62的小型壓縮器62a的下游側部分)與上述排氣通路40中的上述排氣歧管和小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b之間的部分(S卩，相對于小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b的上游側部分)通過將排氣的一部分回流至進氣通路30的EGR通路51相連接。在該EGR通路51中配設有用于調節(jié)排氣至進氣通路30的回流量的EGR閥51a及通過發(fā)動機冷卻水冷卻排氣的EGR冷卻器52。大型渦輪增壓器61具有配設在進氣通路30中的大型壓縮器61a和配設在排氣通路40中的大型渦輪61b。大型壓縮器61a配設在進氣通路30中的空氣濾清器31和中冷器35之間。另一方面，大型渦輪61b配設在排氣通路40中的排氣歧管和氧化催化器41a之間。 小型渦輪增壓器62具有配設在進氣通路30中的小型壓縮器62a和配設在排氣通路40中的小型渦輪62b。小型壓縮器62a配設在進氣通路30中的大型壓縮器61a的下游偵U。另一方面，小型渦輪62b配設在排氣通路40中的大型渦輪61b的上游側。S卩，在進氣通路30中，從上游側依次串聯(lián)地配設有大型壓縮器61a和小型壓縮器62a，在排氣通路40中，從上游側依次串聯(lián)地配設有小型渦輪62b和大型渦輪61b。這些大型渦輪61b及小型渦輪62b通過排氣流旋轉，通過這些大型渦輪61b及小型渦輪62b的旋轉使分別與該大型渦輪61b及小型渦輪62b連接的上述大型壓縮器61a及小型壓縮器62a分別工作。小型渦輪增壓器62是相對小型的器件，大型渦輪增壓器61是相對大型的器件。即，大型渦輪增壓器61的大型渦輪61b的慣性大于小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b的慣性。而且，進氣通路30與繞過小型壓縮器62a的小型進氣旁通通路63相連接。在該小型進氣旁通通路63中配設有用于調節(jié)流入該小型進氣旁通通路63的空氣量的小型進氣旁通閥63a。該小型進氣旁通閥63a形成為在無通電時變成全閉狀態(tài)(常閉)的結構。另一方面，排氣通路40與繞過小型渦輪62b的小型排氣旁通通路64和繞過大型渦輪61b的大型排氣旁通通路65相連接。在小型排氣旁通通路64中配設有用于調節(jié)流入該小型排氣旁通通路64的排氣量的調節(jié)閥(R/V)64a，在大型排氣旁通通路65中配設有用于調節(jié)流入該大型排氣旁通通路65的排氣量的廢氣旁通閥(wastegate valve ;WG/V)65a。調節(jié)閥64a及廢氣旁通閥65a —起形成為在無通電時變成全開狀態(tài)(常開)的結構。這樣構成的柴油發(fā)動機I的控制裝置具備動力傳動系統(tǒng)控制模組(以下稱為PCM)10。PCM 10由具有CPU、存儲器、計數(shù)器定時器群、接口及連接這些單元的總線的微處理器構成。在PCM 10中，如圖2所示，輸入檢測發(fā)動機冷卻水的溫度的水溫傳感器SW1、安裝于穩(wěn)壓罐33并檢測供給至燃燒室14a的空氣的壓力的增壓壓力傳感器SW2、檢測吸入空氣的溫度的進氣溫度傳感器SW3、檢測曲軸15的旋轉角的曲軸角傳感器SW4、檢測與車輛的加速器踏板(圖示省略)的操作量對應的加速器開度的加速器開度傳感器SW5、檢測DPF 41b的上游側的排氣壓力的上游側排氣壓力傳感器SW6、檢測DPF 41b的下游側的排氣壓力的下游側排氣壓力傳感器SW7、檢測氧化催化器41a的溫度的催化器溫度傳感器SW8的檢測信號，基于這些檢測信號執(zhí)行各種運算，以此判定發(fā)動機I或車輛的狀態(tài)，與此相應地向噴射器18、電熱塞19、配氣機構的VVL 71、各種閥36、51a、63a、64a、65a的驅動執(zhí)行器輸出控制信號。另外，PCM 10作為功能性要素具有燃料中斷控制部、DPF再生控制部、氣門正時控制部以及節(jié)氣門控制部。因此，該發(fā)動機I形成為其幾何壓縮比達到12以上、15以下的比較低的壓縮比的結構，借助于此謀求排氣排放性能的提高及熱效率的提高。另一方面，在該發(fā)動機I中，通過前述的大型渦輪增壓器61及小型渦輪增壓器62提高轉矩，從而補償幾何壓縮比的低壓縮比化。(發(fā)動機控制的概要)
上述PCM 10作為發(fā)動機I的基本的控制主要根據(jù)發(fā)動機轉速及加速器開度決定目標轉矩(成為目標的負荷)，在壓縮上死點附近執(zhí)行通過噴射器18的燃料噴射(主噴射)以產(chǎn)生該目標轉矩。但是，通過PCM 10的燃料中斷控制部在發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時執(zhí)行停止(禁止)壓縮上死點附近上的燃料的主噴射的燃料中斷控制。此外，通過噴射器18在汽缸Ila的膨脹行程中執(zhí)行對燃燒不做貢獻(不產(chǎn)生轉矩)的后噴射，以使通過PCM 10的DPF再生控制部在DPF再生條件成立時再生DPF 41b。后噴射的燃料與排氣一起供給至氧化催化器41a而引起氧化反應,并通過此時產(chǎn)生的氧化反應熱使供給至DPF 41b的排氣升溫，通過該升溫的排氣燃燒去除堆積在DPF 41b中的排氣微粒。像這樣,執(zhí)行DPF 41b的再生。在這里，DPF再生條件是能夠判定為需要DPF 41b的再生的規(guī)定的條件。在本實施形態(tài)中，通過DPF 41b的上游側的排氣壓力和下游側的排氣壓力之間的壓差ΛΡ評價(推定)DPF 41b的PM堆積量，并且該壓差Λ P達到規(guī)定值X以上時規(guī)定為DPF 41b的再生條件成立。該DPF再生在上述壓差Λ P低于比作為再生條件的規(guī)定值X小的規(guī)定的下限值Y(<Χ)時結束。因此，DPF 41b的PM堆積量M變成規(guī)定值X以上而開始DPF再生控制時，SP使PM堆積量小于規(guī)定值X，如果不小于下限值Y，則也會認為DPF再生條件成立并繼續(xù)執(zhí)行該控制。在本實施形態(tài)中，通過PCM 10的DPF再生控制由在發(fā)動機I的加速時或等速時執(zhí)行的通常時再生控制、和在發(fā)動機I的減速運行時執(zhí)行的減速時再生控制構成。即，PCM 10判定為過濾器再生條件在發(fā)動機I的減速運行狀態(tài)下成立時，執(zhí)行減速時再生控制，另一方面，判定為過濾器再生條件在發(fā)動機I的加速狀態(tài)或等速狀態(tài)下成立時，執(zhí)行通常時再生控制。在該通常時再生控制中，后噴射的噴射時期設定在ATDC (壓縮上死點后)80° 120°，在以下的說明中將該后噴射稱為通常后噴射。另一方面，在減速時再生控制中，除了燃料的后噴射以外，通過PCM 10的氣門正時控制部執(zhí)行通過VVL 71的排氣兩次打開控制。該后噴射的噴射時期與通常后噴射的噴射時期相比設定在提前角側，在本實施形態(tài)中設定在ATDC30。 40°。在減速時再生控制中，通過定時器控制在規(guī)定的正時分別執(zhí)行該后噴射和排氣兩次打開控制。具體地是，從發(fā)動機I的減速開始起直至經(jīng)過預先設定的設定時間Lt的期間，如圖3 (a)所示，執(zhí)行后噴射且禁止通過VVL 71的排氣兩次打開控制，另一方面，該設定時間Lt經(jīng)過之后，如圖3 (b)所示，禁止通過噴射器18的后噴射的執(zhí)行且執(zhí)行通過VVL71的排氣兩次打開控制。該設定時間Lt作為從發(fā)動機I開始減速起直至氧化催化器41a的溫度低于活性化溫度的時間，例如利用與發(fā)動機轉矩及發(fā)動機轉速的關系預先被映射化而存儲于ROM中。又，通過PCM 10的節(jié)氣門控制部根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)控制節(jié)氣門36及EGR閥51a的開度。具體地是，PCM 10除了在執(zhí)行減速時再生控制的過程中以外，將節(jié)氣門36控制為全開，另一方面，在執(zhí)行減速時再生控制的過程中是執(zhí)行將節(jié)氣門36的開度相對地控制在關閉側的節(jié)流控制。該節(jié)氣門36的節(jié)流開度在發(fā)動機I不停止的范圍內設定在接近全閉的開度。關于該節(jié)流開度，利用與發(fā)動機轉速及發(fā)動機轉矩的關系預先被映射化而存儲于ROM中。又，PCM 10在不執(zhí)行通過噴射器18的后噴射的過程中是根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)計算出目標EGR率，并控制EGR閥51a的開度以達到該目標EGR率，另一方面，在執(zhí)行通過噴射器18的后噴射的過程中是將EGR閥51a控制為全閉狀態(tài)。接著基于圖4的流程圖說明PCM 10的DPF再生控制的具體情況。在最初的步驟SI中，判定DPF再生條件是否成立，該判定為“否”時返回，另一方面，該判定為“是”時進入步驟S2。在步驟S2中，對EGR閥51a的驅動執(zhí)行器輸出控制信號，以通過EGR閥51a全閉EGR通路51 (以禁止外部EGR)。在步驟S3中，基于來自于曲軸角傳感器(發(fā)動機轉速傳感器)SW4及加速器開度傳感器SW5的信號判定發(fā)動機I是否處于減速狀態(tài)，該判定為“否”時進入步驟S11，另一方面，該判定為“是”時進入步驟S4。在步驟S4中，對噴射器18輸出停止主噴射的控制信號，以執(zhí)行燃料中斷控制。在步驟S5中，通過對節(jié)氣門36的驅動執(zhí)行器輸出控制信號，以此將節(jié)氣門36控制在接近全閉的開度，以執(zhí)行節(jié)氣門36的節(jié)流控制。在步驟S6中，基于來自于催化器溫度傳感器SW9的信號判定氧化催化器41a的溫度是否在目標溫度(例如，活性化溫度)以上，該判定為“否”時進入步驟S12，另一方面，該判定為“是”時進入步驟S7。在步驟S7中，對噴射器18輸出控制信號，以執(zhí)行上述減速后噴射。在步驟S8中，判定是否從發(fā)動機I開始減速起經(jīng)過了設定時間Lt，該判定為“否”時進入步驟S14，另一方面，該判定為“是”時進入步驟S9。在步驟S9中，判定燃料恢復條件是否成立，該判定為“否”時進入步驟S12，另一方面，該判定為“是”時進入步驟S10。具體地是，在本實施形態(tài)中，基于來自于曲軸角傳感器SW4的信號，通過發(fā)動機轉速達到預先設定的空轉轉速以下的情況判定為燃料恢復條件成立。在步驟SlO中，對噴射器18輸出控制信號，以再次開始燃料的主噴射，然后返回。在步驟S3的判定為“否”時進入的步驟Sll中，對噴射器18輸出控制信號，以執(zhí)行上述通常后噴射。在步驟S6及步驟S9的判定為“否”時進入的步驟S12中，禁止減速后噴射的執(zhí)行。在步驟S13中，使VVL 71工作，執(zhí)行排氣門22的兩次打開控制，然后返回。在步驟S8的判定為“否”時進入的步驟S14中，禁止VVL 71工作，然后返回至步驟S8。圖5是示出DPF再生控制的具體例的實施例的時序圖，上述圖5的(a) (h)分別示出車輛的車速(km/h)、發(fā)動機轉速(rpm)、減速后標記、VVL工作標記、吸入空氣量(mg/cyl)、氧化催化器41a的入口的排氣溫度(以下稱為DOC入口排氣溫度)(°C)、DPF 41b的入口排氣溫度(以下稱為DPF入口排氣溫度)(°C)、及通常后噴射量(mmVst)。減速后標記是決定在發(fā)動機I的減速狀態(tài)下是否執(zhí)行減速后噴射的標記，VVL工作標記是決定是否使VVL 71工作的標記。在時刻Tl 時刻T2中，由于發(fā)動機I處于等速狀態(tài)或者加速狀態(tài)，因此通過PCM10執(zhí)行通常時再生控制，并通過噴射器18執(zhí)行通常后噴射(參照圖5 (h))。在時刻T2 時刻T4中，由于發(fā)動機I處于減速狀態(tài)，因此通過PCM 10執(zhí)行減速時再生控制。具體地是，首先，在時刻T2時，轉移至發(fā)動機I的減速狀態(tài)，并且通過PCM 10節(jié)氣門36被控制在關閉側，伴隨與此，吸入空氣量急劇減少(參照圖5 (e))。又，在時刻T2時，減速后噴射標記被開啟(on)，開始減速后噴射(參照圖5 (C))。該減速后噴射從時刻T2起執(zhí)行至經(jīng)過了預先設定的設定時間Lt的時刻T3。從時刻T3起開啟VVL工作標記，執(zhí)行通過VVL 71的排氣兩次打開控制(參照圖5 (d))。而且，在時刻T4隨著減速狀態(tài)的結束而停止排氣兩次打開控制。DOC入口排氣溫度在時刻T2隨著發(fā)動機I轉移至減速狀態(tài)而開始下降(參照圖5 (f))。這是因為在發(fā)動機I的減速狀態(tài)下執(zhí)行通過PCM 10的燃料中斷控制，汽缸Ila內的溫度下降。DPF入口排氣溫度受到該DOC入口排氣溫度的下降的影響，從時刻T5起開始下降(參照圖5 (g))。圖6是將該溫度下降部分放大示出的圖。圖表中用實線示出的線表示通過減速時再生控制使VVL 71工作的情況(使用根據(jù)本實施形態(tài)的控制裝置的情況)，用雙點劃線示出的線表示沒有使VVL 71工作的情況。借助于此，可知通過減速時再生控制使VVL 71工作，DPF入口排氣溫度比以往上升近20°C?？芍@是因為通過VVL 71的工作執(zhí)行排氣門22的兩次打開控制，以此減少在進氣行程中流入汽缸Ila內的新氣的流量，從而抑制燃料中斷后(時刻T2后)的汽缸Ila內的溫度下降。
在如以上的上述實施形態(tài)中，發(fā)動機I處于減速狀態(tài)且上述DPF再生條件成立的狀態(tài)(減速時再生狀態(tài))下，除了汽缸Ila的膨脹行程中的后噴射以外(步驟S7)，執(zhí)行通過VVL 71的排氣門22的兩次打開控制(步驟S13)，以此使發(fā)動機I變成減速狀態(tài)并且燃料中斷以后，也將供給至DPF 41b的排氣的溫度維持在高溫(將汽缸Ila內的溫度維持在高溫)，可以繼續(xù)進行DPF再生。因此，可以縮短發(fā)動機I的減速狀態(tài)以后的DPF再生時間，進而可以謀求發(fā)動機I的燃料消耗量的改善，并且可以抑制因后噴射的燃料附著在汽缸內壁面引起的油的稀釋化。具體地是，在上述實施形態(tài)中，PCM 10在從減速開始時刻起直至經(jīng)過設定時間Lt的期間(在步驟S8中為“否”)，執(zhí)行減速后噴射(步驟S7)，另一方面，經(jīng)過了該設定時間Lt以后(在步驟S8中為“是”)，不是禁止減速后噴射的執(zhí)行，而是使VVL 71工作而執(zhí)行排氣兩次打開控制(步驟S12及S13)。而且，在上述實施形態(tài)中，該設定時間Lt預先設定為從發(fā)動機I開始減速起直至氧化催化器41a的溫度低于活性化溫度的時間。因此，減速開始后不久的催化器處于活性化狀態(tài)的期間，執(zhí)行后噴射，以此利用氧化催化器41a中的燃料的氧化反應熱可以確實地再生DPF 41b，另一方面，氧化催化器41a變成未活性狀態(tài)后，禁止后噴射的執(zhí)行而抑制無用的后噴射，并且使VVL 71工作而執(zhí)行排氣兩次打開控制，以此在后噴射被禁止以后也可以將供給至DPF 41b的排氣的溫度維持在高溫。因此，抑制燃料的無用的消耗，并且可以在短時間內有效地再生DPF 41b。又，在上述實施形態(tài)中，PCM 10形成為從減速開始時刻起直至經(jīng)過設定時間Lt的期間，即，執(zhí)行燃料的后噴射的期間禁止WL 71的工作的結構(步驟S14)。借助于此，可以防止后噴射的燃料通過排氣門22的兩次打開控制返回至汽缸Ila內而半燃燒(生成轉矩)的情況。因此，發(fā)動機的減速狀態(tài)下發(fā)動機制動的效力也不會下降。又，在上述實施形態(tài)中，PCM 10形成為發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時執(zhí)行節(jié)流控制，以此與發(fā)動機I處于加速狀態(tài)或者等速狀態(tài)的情況相比，能夠將節(jié)氣門36控制在關閉側的結構(步驟S5)。借助于此，可以抑制發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時流入至汽缸Ila內的新氣(低溫的空氣)的流量，可以抑制伴隨著減速開始的燃料中斷后(主噴射停止后)的缸內溫度的降低。因此，發(fā)動機I處于減速狀態(tài)時從汽缸Ila供給至DPF的排氣的溫度維持在高溫，借助于此，可以更加確實地縮短發(fā)動機I的減速狀態(tài)以后的DPF再生時間。此外，在上述實施形態(tài)中，使減速后噴射的噴射時期比通常后噴射的噴射時期更提前。借助于此，可以更加確實地抑制發(fā)動機油的稀釋化。即，后噴射的目的是將未燃燃料供給至排氣系統(tǒng)，因此其噴射時期優(yōu)選為汽缸Ila內的溫度低的膨脹行程的后半時期。但是，在執(zhí)行減速后噴射的發(fā)動機I的減速狀態(tài)下，通過燃料中斷汽缸Ila內的溫度顯著下降，因此在膨脹行程后半時期執(zhí)行后噴射時，附著在汽缸Ila的內壁面的燃料不蒸發(fā)而以液體狀態(tài)殘留。其結果是，存在燃料被附著在汽缸內壁面導致的發(fā)動機油稀釋化的問題。相對于此，在上述實施形態(tài)中，使減速后噴射的噴射時期比通常后噴射的噴射時期更提前，并設定在汽缸Ila內的溫度比較高的膨脹行程的前半時期，因此可以避免上述的發(fā)動機油的稀釋化問題。(其他實施形態(tài))
本發(fā)明的結構并不限于上述實施形態(tài)，還包含其以外的各種結構。
S卩，在上述實施形態(tài)中，PCM 10通過定時器控制錯開減速后噴射的執(zhí)行正時和通過VVL 71的排氣兩次打開控制的執(zhí)行正時，但是并不限于這些，也可以同時執(zhí)行減速后噴射和排氣兩次打開控制。在上述實施形態(tài)中，基于DPF 41b的壓差Λ P判定DPF再生條件的成立與否，但是并不限于此，例如也可以利用PCM 10基于發(fā)動機I的運行狀態(tài)的履歷計算出DPF 41b的PM堆積量，當該計算出的堆積量超過規(guī)定量時判定為DPF再生條件成立。又，在上述實施形態(tài)中，PCM 10在執(zhí)行減速時再生控制時執(zhí)行節(jié)氣門36的節(jié)流控制，但是并不一定必須執(zhí)行。
權利要求
1.一種柴油發(fā)動機的控制裝置，具備:具有供給有將輕油作為主成分的燃料的汽缸的發(fā)動機主體；形成為向該汽缸內噴射燃料的結構的燃料噴射閥；能改變設置于該汽缸上的進氣門及排氣門中的至少一方的開閉正時的氣門正時可變機構；配設在與該發(fā)動機主體連接的排氣通路內，凈化從該發(fā)動機主體的汽缸內排出的HC的氧化催化器；和配設在該氧化催化器的下游，捕集排氣中的黑煙的DPF，其特征在于，具備: 在規(guī)定的DPF再生條件成立時，向所述氧化催化器供給HC并通過該HC的氧化反應熱執(zhí)行DPF再生的DPF再生控制部； 在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，停止作為在所述汽缸的壓縮行程中的燃料噴射的主噴射的燃料中斷控制部；和 控制所述氣門正時可變機構的氣門正時控制部； 所述氣門正時控制部形成為在所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)且所述規(guī)定的DPF再生條件成立的減速時再生狀態(tài)下，除了在所述汽缸的進氣行程中的進氣門的開閥及排氣行程中的排氣門的開閥以外，執(zhí)行在進氣行程中將排氣門開閥或者在排氣行程中將進氣門開閥的兩次打開控制，或者執(zhí)行設置排氣行程或進氣行程中進氣門及排氣門兩者閉閥的期間的負重疊控制的結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的柴油發(fā)動機的控制裝置，其特征在于， 所述DPF再生控制部形成為在上述汽缸的膨脹行程中執(zhí)行后噴射，以此向供給至所述氧化催化器的排氣中供給HC，盡管所述柴油發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)，但是上述氧化催化器的溫度小于規(guī)定溫度時，禁止所述后噴射的執(zhí)行的結構； 所述氣門正時控制部形成為在所述柴油發(fā)動機的減速時再生狀態(tài)下，執(zhí)行通過所述DPF再生控制部的后噴射時，禁止所述兩次打開控制及負重疊控制的執(zhí)行，另一方面，禁止通過所述DPF再生控制部的后噴射的執(zhí)行時，執(zhí)行所述兩次打開控制或負重疊控制的結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的柴油發(fā)動機的控制裝置，其特征在于， 所述DPF再生控制部形成為在所述汽缸的膨脹行程中執(zhí)行后噴射，以此向供給至所述氧化催化器的排氣中供給HC，盡管所述柴油發(fā)動機處于減速時再生狀態(tài)，但是從該發(fā)動機的減速開始時刻起經(jīng)過預先設定的設定時間之后禁止所述后噴射的執(zhí)行的結構； 所述氣門正時控制部形成為在所述柴油發(fā)動機的減速時再生狀態(tài)下，執(zhí)行通過所述DPF再生控制部的后噴射時，禁止所述兩次打開控制及負重疊控制的執(zhí)行，另一方面，禁止通過所述DPF再生控制部的后噴射的執(zhí)行時，執(zhí)行所述兩次打開控制或負重疊控制的結構。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的柴油發(fā)動機的控制裝置，其特征在于， 還具備控制配設在與所述發(fā)動機主體連接的進氣通路內的節(jié)氣門的開閉的節(jié)氣門控制部; 所述節(jié)氣門控制部形成為所述柴油發(fā)動機處于減速狀態(tài)時，與該發(fā)動機不處于減速狀態(tài)時相比將節(jié)氣門控制在關閉側的結構。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的柴油發(fā)動機的控制裝置，其特征在于， 所述DPF再生控制部形成為發(fā)動機處于減速狀態(tài)時 ，與發(fā)動機處于等速狀態(tài)或者加速狀態(tài)的情況相比，使在所述DPF再生條件成立時執(zhí)行的后噴射的噴射時期提前的結構。
6.一種柴油發(fā)動機的控制方法，是具備凈化從發(fā)動機主體排出的HC的氧化催化器和配設在該氧化催化器的下游以捕集排氣中的黑煙的DPF，并且在減速狀態(tài)下停止主噴射的柴油發(fā)動機的控制方法；其特征在于， 在所述柴油發(fā)動機為減速狀態(tài)且規(guī)定的DPF再生條件成立時，執(zhí)行在進氣行程中將排氣門開閥的控制、在排氣行程中將進氣門開閥的控制以及在排氣行程或進氣行程中將進氣門和排氣門同時閉閥 的控制中的任意一個。
全文摘要
本發(fā)明提供一種柴油發(fā)動機的控制裝置及控制方法，在發(fā)動機(1)處于減速狀態(tài)且規(guī)定的DPF再生條件成立的減速時再生狀態(tài)下，除了在汽缸的進氣行程中的進氣門(21)的開閥及排氣行程中的排氣門(22)的開閥以外，執(zhí)行在進氣行程中將排氣門(22)開閥的兩次打開控制(步驟S13)。
文檔編號F02D43/00GK103184947SQ201210542148
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月28日
發(fā)明者西村博幸 申請人:馬自達汽車株式會社