用于控制内燃机的装置和方法制造方法及图纸

一种用于引擎的控制设备，该引擎包括被配置为吸藏NOx并且使NOx与还原剂发生反应的排气控制装置。该控制设备包括电子控制单元。所述电子控制单元被配置为：(i)执行浓峰控制，该浓峰控制是被执行以暂时将缸内空燃比从比理论空燃比稀的空燃比更改为理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比的控制；以及(ii)在进气口的压力变得高于排气口的压力的工作范围内，改变进气阀和排气阀的重叠量，以使得在浓峰控制的非执行期间的重叠量少于在浓峰控制的执行期间的重叠量。

Apparatus and method for controlling an internal combustion engine

A control device for an engine, the engine is configured to include NOx and NOx storage and control device for exhaust reaction reducing agent. The control device includes an electronic control unit. The electronic control unit is configured to perform control (I) concentration peak, the peak concentration control is executed to temporarily cylinder air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio of lean air-fuel ratio change ratio or than the theoretical air-fuel ratio control than concentrated air-fuel burning theory and empty; (II) in the inlet pressure becomes higher than the exhaust pressure of the working range, the amount of overlap change of intake and exhaust valves, so that the control in the concentration peak non overlap overlap during the execution of less than during the execution of the control of the concentration peak.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制内燃机的装置和方法
本专利技术涉及一种用于设置有净化排气中的氮氧化物(NOx)的排气控制装置的内燃机的控制设备及其控制方法。
技术介绍
作为用于控制以比理论空燃比稀的空燃比工作的内燃机中的NOx排放的装置，已知净化NOx的排气控制装置。作为净化NOx的排气控制装置，已知NOx吸藏还原型催化剂和选择性催化还原型催化剂。NOx吸藏还原型催化剂可以在具有过剩氧的稀气氛(atmosphere)下吸藏排气中的NOx，并且在从外部提供还原剂时释放所吸藏的NOx。另外，NOx吸藏还原型催化剂可以使NOx与还原剂之间产生反应以将NOx还原成氮气(N2)。选择性催化还原型催化剂具有吸附氨(NH3)的功能，并且利用该NH3，选择性催化还原型催化剂可以选择性地还原排气中的NOx。公开号为2011-149360的日本专利申请(JP2011-149360A)公开了这样的配置：其中，选择性催化还原型催化剂被设置在NOx吸藏还原型催化剂的下游。根据该配置，已在通过NOx吸藏还原型催化剂还原NOx的期间形成的NH3能够被选择性催化还原型催化剂吸附。另外，通过使用该NH3，可以通过选择性催化还原型催化剂选择性地还原未被NOx吸藏还原型催化剂吸附的NOx或者从NOx吸藏还原型催化剂中泄出的NOx。在通过使用选择性催化还原型催化剂净化NOx的排气控制装置的情况下，将需要加入尿素等以使选择性催化还原型催化剂吸附NH3。另一方面，在通过使用NOx吸藏还原型催化剂或者通过NOx吸藏还原型催化剂和选择性催化还原型催化剂的组合净化NOx的排气控制装置的情况下，在内燃机的稀燃烧工作期间产生的NOx可以被吸藏在排气控制装置内。在这种情况下，通过从排气流的上游侧提供还原剂，可以通过将NOx还原成N2来净化被吸藏在该装置内的NOx。换言之，不需要诸如添加尿素等的特殊手段。还原剂向排气控制装置的提供是通过执行所谓的浓峰控制(richspikecontrol)而实现的，该控制是被执行以通过增加每个循环的燃料喷射量而暂时将缸内空燃比更改为理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比的处理。
技术实现思路
然而，根据内燃机的工作范围，在某些情况下，浓峰控制可能无法有效地起作用。这样的工作范围的具体例子是高转矩范围。在高转矩范围内，进气阀的气门正时(valvetiming)被提前以提高进气效率。此外，随着进气阀的气门正时被提前，进气阀与排气阀之间的气门重叠量增大。高转矩范围中的气门重叠可能导致空气从进气口流到排气口(所谓的扫气(scavenging))。特别地，在涡轮增压引擎中，当通过涡轮增压而升高进气压力时，扫气的发生变得显著。当发生扫气时，具有高氧浓度的空气流到排气控制装置。结果，在氧与由浓峰控制产生的还原剂之间发生反应，并且该反应阻碍了还原剂对NOx的还原。具体地，在通过使用NOx吸藏还原型催化剂净化NOx的排气控制装置的情况下，还原NOx所需要的烃(HC)和一氧化碳(CO)被氧所氧化。在通过NOx吸藏还原型催化剂和选择性催化还原型催化剂的组合净化NOx的排气控制装置的情况下，形成NH3所需要的NO和CO被氧所氧化。结果，排气控制装置的NOx净化效率降低，这有时可能导致NOx被排放到大气中。本专利技术提供一种用于内燃机的控制设备，其可以通过维持浓峰控制的有效性而防止NOx净化效率的降低。本专利技术的第一方面涉及一种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括排气控制装置、排气口、进气口、排气阀和进气阀，所述排气控制装置被配置为在与理论空燃比下的气氛相比具有过剩氧的稀气氛下吸藏排气中的NOx，并且所述排气控制装置被配置为使NOx直接或间接地与从排气流的上游侧提供的还原剂发生反应以还原NOx，所述控制设备包括电子控制单元，所述电子控制单元被配置为：(i)执行浓峰控制，所述浓峰控制是被执行以暂时将缸内空燃比从比所述理论空燃比稀的空燃比更改为所述理论空燃比或者比所述理论空燃比浓的空燃比的控制；以及(ii)在所述进气口的压力变得高于所述排气口的压力的工作范围内，改变所述进气阀和所述排气阀的重叠量，以使得在所述浓峰控制的非执行期间的所述重叠量少于在所述浓峰控制的执行期间的所述重叠量。具有过剩氧的稀气氛是指比通过燃烧具有理论空燃比的空气燃料混合物而获得的排气中的氧浓度高的氧浓度的气氛。使还原剂直接与NOx发生反应表示发生以还原剂和NOx作为反应物的化学反应。使还原剂间接地与NOx发生反应表示发生以NOx和通过还原剂与另一物质之间的反应而形成的另一产物作为反应物的化学反应。浓峰控制是这样的处理：当内燃机在缸内空燃比被控制为比理论空燃比稀的空燃比的情况下工作时，该处理被执行以通过增加每个循环的燃料喷射量而暂时将缸内空燃比更改为理论空燃比或者比理论空燃比浓的空燃比。浓峰控制执行装置被配置为根据预定的执行规则执行该处理。气门正时控制装置被配置为当在进气口的压力变得高于排气口的压力的工作范围内，即，在其中可能发生扫气的工作范围内执行浓峰控制时，与浓峰控制的非执行期间相比，减少进气阀与排气阀的重叠量。通过减少进气阀与排气阀之间的重叠量，可以减少通过扫气从进气口流到排气口的空气量(下文中称为扫气量)。通过在浓峰控制的执行期间减少扫气量，减少了氧与由浓峰控制产生的还原剂之间的反应。同时，可以促进还原剂与NOx之间的直接或间接反应。在所述控制设备中，所述电子控制单元可以被配置为在所述排气口的压力变得高于所述进气口的压力的工作范围内，维持所述重叠量，以使得在所述浓峰控制的执行期间的所述重叠量与在所述浓峰控制的非执行期间的所述重叠量相同。根据该配置，用于改变进气阀与排气阀之间的重叠量的操作被限制于可能发生扫气的工作范围。因此，可以防止由于重叠量的变化而引起的燃烧稳定性的降低。在所述控制设备中，所述电子控制单元可以被配置为改变在所述浓峰控制的执行期间的所述重叠量，以使得在所述进气口的压力变得高于所述排气口的压力的工作范围内的所述重叠量大于在所述排气口的压力变得高于所述进气口的压力的工作范围内的所述重叠量。根据该配置，在可能发生扫气的工作范围内，增加重叠量可以清除(scavenge)残留的排气，并且提高新鲜空气的填充效率。另外，在不发生扫气的工作范围内，可以通过减少重叠量而减少内部EGR量，并且可以通过增加气缸气体中的新鲜填充的空气的比率而推高稀燃烧操作的燃烧极限。在所述控制设备中，所述电子控制单元可以被配置为根据所述进气阀的气门正时的提前来增加所述重叠量，以及所述电子控制单元可以被配置为根据所述进气阀的所述气门正时的延迟来减少所述重叠量。根据该配置，当在可能发生扫气的工作范围内执行浓峰控制时，除了减少重叠量之外，进气阀的气门正时也被延迟。延迟进气阀的气门正时可以在不通过节流阀的节流来降低进气口的压力的情况下降低新鲜空气的填充效率。由此，根据该配置，当浓峰控制被终止而再次返回到稀燃烧工作时，可以容易地提高新鲜空气的填充效率。在所述控制设备中，所述排气控制装置可以包括NOx吸藏还原型催化剂。所述NOx吸藏还原型催化剂可以被配置为在具有过剩氧的所述稀气氛下吸藏所述排气中的NOx。所述排气控制装置可以被配置为使从所述NOx吸藏还原型催化剂的所述排气流的上游侧提供的所述还原剂与被吸藏在所述NOx吸藏还原型催化剂上的N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括排气控制装置、排气口、进气口、排气阀和进气阀，所述排气控制装置被配置为在与理论空燃比下的气氛相比具有过剩氧的稀气氛下吸藏排气中的NOx，并且所述排气控制装置被配置为使NOx直接或间接地与从排气流的上游侧提供的还原剂发生反应以还原NOx，所述控制设备包括电子控制单元，所述电子控制单元被配置为：(i)执行浓峰控制，所述浓峰控制是被执行以暂时将缸内空燃比从比所述理论空燃比稀的空燃比更改为所述理论空燃比或者比所述理论空燃比浓的空燃比的控制；以及(ii)在所述进气口的压力变得高于所述排气口的压力的工作范围内，改变所述进气阀和所述排气阀的重叠量，以使得在所述浓峰控制的非执行期间的所述重叠量少于在所述浓峰控制的执行期间的所述重叠量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.28 JP 2014-2420351.一种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括排气控制装置、排气口、进气口、排气阀和进气阀，所述排气控制装置被配置为在与理论空燃比下的气氛相比具有过剩氧的稀气氛下吸藏排气中的NOx，并且所述排气控制装置被配置为使NOx直接或间接地与从排气流的上游侧提供的还原剂发生反应以还原NOx，所述控制设备包括电子控制单元，所述电子控制单元被配置为：(i)执行浓峰控制，所述浓峰控制是被执行以暂时将缸内空燃比从比所述理论空燃比稀的空燃比更改为所述理论空燃比或者比所述理论空燃比浓的空燃比的控制；以及(ii)在所述进气口的压力变得高于所述排气口的压力的工作范围内，改变所述进气阀和所述排气阀的重叠量，以使得在所述浓峰控制的非执行期间的所述重叠量少于在所述浓峰控制的执行期间的所述重叠量。2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述电子控制单元被配置为在所述排气口的压力变得高于所述进气口的压力的工作范围内，维持所述重叠量，以使得在所述浓峰控制的执行期间的所述重叠量与在所述浓峰控制的非执行期间的所述重叠量相同。3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中，所述电子控制单元被配置为改变在所述浓峰控制的执行期间的所述重叠量，以使得在所述进气口的压力变得高于所述排气口的压力的工作范围内的所述重叠量大于在所述排气口的压力变得高于所述进气口的压力的工作范围内的所述重叠量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀田慎太郎，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP