УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Уровень техники
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к устройству управления и способу управления для двигателя внутреннего сгорания.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Известно устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, включающее в себя каталитический нейтрализатор выхлопных газов. В качестве технологии, связанной с таким устройством управления для двигателя внутреннего сгорания, например, публикация японской патентной заявки № 2007-231790 (JP 2007-231790 A) описывает технологию изменения количества впрыска топлива на основе цетанового числа топлива, когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания нагревается. Другим документом, ассоциированным с настоящей заявкой, является публикация японской патентной заявки № 2007-40221 (JP 2007-40221 A). JP 2007-40221 A описывает технологию для увеличения температуры выхлопного газа посредством выполнения дополнительного впрыска (в частности, дожигающего (вторичного) впрыска) после основного впрыска в двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя каталитический нейтрализатор выхлопных газов.
Сущность изобретения
[0003] Впрочем, в результате исследования изобретателей настоящей заявки обнаружено, что температура активации (температура, при которой каталитический нейтрализатор выхлопных газов активируется) каталитического нейтрализатора выхлопных газов изменяется на основе цетанового числа. В частности, обнаружено, что температура активации каталитического нейтрализатора выхлопных газов имеет тенденцию увеличиваться, когда цетановое число уменьшается. В технологии согласно JP 2007-23179 A колебания в температуре активации с изменением в цетановом числе не принимаются во внимание, таким образом, когда топливо, имеющее низкое цетановое число, используется, существует вероятность того, что увеличение в температуре каталитического нейтрализатора выхлопных газов является недостаточным во время, когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов нагревается. В этом случае существует вероятность того, что отложения накапливаются в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.
[0004] Изобретение предоставляет устройство управления и способ управления для двигателя внутреннего сгорания, которые могут пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, когда используется топливо, имеющее низкое цетановое число.
[0005] Первый аспект изобретения предоставляет устройство управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя каталитический нейтрализатор для выхлопных газов и клапан для впрыска топлива. Устройство управления включает в себя электронный блок управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью: (a) получать цетановое число топлива для двигателя внутреннего сгорания; (b) получать целевую температуру активации на основе цетанового числа, целевая температура активации является температурой активации каталитического нейтрализатора выхлопных газов; (c) получать температуру выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания; и (d) когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов нагревается, управлять дополнительным впрыском на основе разности между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации, дополнительный впрыск выполняется после основного впрыска из клапана впрыска топлива.
[0006] С помощью устройства управления для двигателя внутреннего сгорания согласно первому аспекту изобретения представляется возможным увеличивать температуру выхлопного газа до целевой температуры активации. Таким образом, даже когда топливо, имеющее низкое цетановое число, используется, представляется возможным пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.
[0007] В устройстве управления согласно первому аспекту изобретения электронный блок управления может быть выполнен с возможностью, когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов нагревается, управлять концентрацией кислорода в цилиндре двигателя внутреннего сгорания во время выполнения дополнительного впрыска на основе разности между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации. С этой конфигурацией представляется возможным пресекать ухудшение состояния сгорания в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.
[0008] В устройстве управления согласно первому аспекту изобретения электронный блок управления может быть выполнен с возможностью получать количество всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания, и электронный блок управления может быть выполнен с возможностью, когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов нагревается, управлять дополнительным впрыском на основе количества всасываемого воздуха. Когда количество всасываемого воздуха является большим, вероятно, что существует вероятность того, что температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов уменьшается. Однако, с этой конфигурацией, количество всасываемого воздуха дополнительно учитывается в управлении дополнительным впрыском, таким образом, представляется возможным дополнительно эффективно пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.
[0009] В устройстве управления согласно первому аспекту изобретения электронный блок управления может быть выполнен с возможностью получать нагрузку двигателя внутреннего сгорания, и электронный блок управления может быть выполнен с возможностью, когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов нагревается, управлять дополнительным впрыском на основе нагрузки. Когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания изменяется, температура выхлопного газа также изменяется, таким образом, возможно, что температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов также изменяется. С этой конфигурацией нагрузка двигателя внутреннего сгорания дополнительно учитывается в управлении дополнительным впрыском, таким образом, представляется возможным дополнительно эффективно пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.
[0010] В устройстве управления согласно первому аспекту изобретения дополнительный впрыск может быть одним из подвпрыска и дожигающего впрыска.
[0011] Второй аспект изобретения предоставляет способ управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя каталитический нейтрализатор выхлопных газов, клапан впрыска топлива и электронный блок управления. Способ управления включает в себя: получение, посредством электронного блока управления, цетанового числа топлива для двигателя внутреннего сгорания; получение, посредством электронного блока управления, целевой температуры активации на основе цетанового числа, целевая температура активации является температурой активации каталитического нейтрализатора выхлопных газов; получение, посредством электронного блока управления, температуры выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания; и, когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов нагревается, управление, посредством электронного блока управления, дополнительным впрыском на основе разности между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации, дополнительный впрыск выполняется после основного впрыска клапана впрыска топлива.
[0012] С помощью способа управления для двигателя внутреннего сгорания согласно второму аспекту изобретения представляется возможным увеличивать температуру выхлопного газа до целевой температуры активации. Таким образом, даже когда топливо, имеющее низкое цетановое число, используется, представляется возможным пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.
[0013] Способ управления согласно второму аспекту изобретения может дополнительно включать в себя, когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов нагревается, управление, посредством электронного блока управления, концентрацией кислорода в цилиндре двигателя внутреннего сгорания во время выполнения дополнительного впрыска на основе разности между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации. С этой конфигурацией представляется возможным пресекать ухудшение состояния сгорания в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.
[0014] Способ управления согласно второму аспекту изобретения может дополнительно включать в себя: получение, посредством электронного блока управления, количества всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания; и, когда каталитический нейтрализатор выхлопных газов нагревается, управление, посредством электронного блока управления, дополнительным впрыском на основе количества всасываемого воздуха. Когда количество всасываемого воздуха является большим, вероятно, что существует вероятность того, что температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов уменьшается. Однако, с этой конфигурацией, количество всасываемого воздуха дополнительно учитывается в управлении дополнительным впрыском, таким образом, представляется возможным дополнительно эффективно пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.
[0015] Способ управления согласно второму аспекту изобретения может дополнительно включать в себя: получение, посредством электронного блока управления, нагрузки двигателя внутреннего сгорания; и, когда каталитический нейтрализатор нагревается, управление, посредством электронного блока управления, дополнительным впрыском на основе нагрузки. Когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания изменяется, температура выхлопного газа также изменяется, таким образом, возможно, что температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов также изменяется. С этой конфигурацией нагрузка двигателя внутреннего сгорания дополнительно учитывается в управлении дополнительным впрыском, таким образом, представляется возможным дополнительно эффективно пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов.
[0016] В способе управления согласно второму аспекту изобретения дополнительный впрыск может быть одним из подвпрыска и дожигающего впрыска.
[0017] Согласно изобретению, представляется возможным предоставлять устройство управления и способ управления для двигателя внутреннего сгорания, которые способны пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, когда используется топливо, имеющее низкое цетановое число.
Краткое описание чертежей
[0018] Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 – это схематичный вид, который показывает пример двигателя внутреннего сгорания, к которому устройство управления согласно первому варианту осуществления применяется;
Фиг. 2A – это схематичный график, который показывает корреляцию между температурой передней торцевой поверхности каталитического нейтрализатора выхлопных газов и температурой выхлопного газа;
Фиг. 2B – это схематичный график, который показывает корреляцию между температурой активации каталитического нейтрализатора выхлопных газов и цетановым числом топлива;
Фиг. 2C – это схематичный график для иллюстрации основных принципов управления нагревом согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 3 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство управления согласно первому варианту осуществления выполняет управление нагревом;
Фиг. 4 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство управления согласно второму варианту осуществления выполняет управление нагревом;
Фиг. 5A – это схематичный график для иллюстрации основных принципов управления нагревом согласно третьему варианту осуществления, показывающий корреляцию между количеством (Ga) всасываемого воздуха и деталями управления;
Фиг. 5B – это схематичный график для иллюстрации основных принципов управления нагревом согласно третьему варианту осуществления, показывающий корреляцию между общим количеством углеводородов (THC) в выхлопном газе и деталями управления;
Фиг. 5C – это схематичный график для иллюстрации основных принципов управления нагревом согласно третьему варианту осуществления, показывающий корреляцию между температурой выхлопного газа и деталями управления;
Фиг. 6 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство управления согласно третьему варианту осуществления выполняет управление нагревом;
Фиг. 7 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство управления согласно альтернативному варианту осуществления по отношению к третьему варианту осуществления выполняет управление нагревом; и
Фиг. 8 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство управления согласно четвертому варианту осуществления выполняет управление нагревом.
Подробное описание вариантов осуществления
[0019] Далее поясняются варианты осуществления изобретения.
[0020] Устройство управления (далее в данном документе называемое устройством 100 управления) для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения будет описано. Пример конфигурации двигателя внутреннего сгорания, к которому устройство 100 управления применяется, будет описан первым, а затем подробности устройства 100 управления будут описаны впоследствии. Фиг. 1 является схематичным видом, который показывает пример двигателя 5 внутреннего сгорания, к которому устройство 100 управления применяется. Двигатель 5 внутреннего сгорания, показанный на фиг. 1, устанавливается на транспортном средстве. В настоящем варианте осуществления двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (так называемый дизельный двигатель) применяется в качестве примера двигателя 5 внутреннего сгорания. Двигатель 5 внутреннего сгорания включает в себя основной блок 10 двигателя, впускной канал 20, выпускной канал 21, дроссельную заслонку 22, устройство 25 контроля выброса выхлопных газов, клапаны 30 впрыска топлива, дополнительный топливный клапан 35, аккумуляторную топливную систему 40 высокого давления и насос 41. Двигатель 5 внутреннего сгорания включает в себя канал 50 рециркуляции выхлопных газов (EGR), EGR-клапан 51, турбонагнетатель 60, промежуточный охладитель 70, различные датчики (расходомер 80 воздуха и температурный датчик 81) и устройство 100 управления.
[0021] Основной блок 10 двигателя включает в себя блок цилиндров, головку блока цилиндров и поршни. Цилиндры 11 формируются в блоке цилиндров. Головка блока цилиндров размещается на блоке цилиндров. Поршни соответственно размещаются в цилиндрах 11. В настоящем варианте осуществления число цилиндров 11 является множественным (конкретно, четыре). Впускной канал 20 разветвляется на своей расположенной ниже по потоку стороне, и ответвленные фрагменты соответственно соединяются с цилиндрами 11. Свежий воздух втекает с верхнего по потоку конца впускного канала 20. Выпускной канал 21 разветвляется на своей расположенной выше по потоку стороне, и ответвленные фрагменты соответственно соединяются с цилиндрами 11. Дроссельная заслонка 22 размещается во впускном канале 20. Дроссельная заслонка 22 открывается или закрывается при приеме команды от устройства 100 управления, таким образом, регулируя количество воздуха, который захватывается в цилиндры 11 (количество всасываемого воздуха).
[0022] Устройство 25 контроля выброса выхлопных газов очищает выхлопной газ в выпускном канале 21. Устройство 25 контроля выброса выхлопных газов согласно настоящему варианту осуществления включает в себя каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов и дизельный сажевый фильтр (DPF) 27. Каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов является каталитическим нейтрализатором для очистки выхлопного газа. DPF 27 является фильтром, который собирает твердые частицы (PM). Каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов согласно настоящему варианту осуществления размещается в выпускном канале 21 на стороне ниже по потоку от турбонагнетателя 60 в направлении течения выхлопного газа. DPF 27 согласно настоящему варианту осуществления размещается на стороне ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 26 выхлопного газа в направлении течения выхлопного газа. В настоящем варианте осуществления окислительный нейтрализатор (в частности, благородный металл) используется в качестве примера каталитического нейтрализатора 26 выхлопного газа. Однако конкретная конфигурация каталитического нейтрализатора 26 выхлопного газа не ограничивается благородным металлом.
[0023] Множество клапанов 30 впрыска топлива согласно настоящему варианту осуществления размещаются в основном блоке 10 двигателя, так, чтобы непосредственно впрыскивать топливо в соответствующие цилиндры 11. Топливо (в настоящем варианте осуществления дизельное топливо используется в качестве топлива), хранящееся в топливном баке 42, подается под давлением посредством насоса 41 и подается в аккумуляторную топливную систему 40 высокого давления. Создается давление топлива в аккумуляторной топливной системе 40 высокого давления, и затем топливо высокого давления подается к клапанам 30 впрыска топлива. Размещения местоположений клапанов 30 впрыска топлива не ограничиваются местоположениями, показанными на фиг. 1. Например, клапаны 30 впрыска топлива могут быть размещены так, чтобы впрыскивать топливо во впускной канал 20.
[0024] Клапан 35 добавления топлива размещается в выпускном канале 21. В частности, клапан 35 добавления топлива согласно настоящему варианту осуществления размещается в выпускном канале 21 в размещенном на стороне выше по потоку фрагменте каталитического нейтрализатора 26 выхлопного газа в направлении течения выхлопного газа, более конкретно, фрагменте, соответствующем выпускному коллектору выпускного канала 21. Клапан 35 добавления топлива добавляет топливо в выхлопной газ в выпускном канале 21 при приеме команды от устройства 100 управления. Устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет процесс PM-восстановления, когда предварительно определенное условие удовлетворяется. Процесс PM-регенерации является управляющим процессом, в котором DPF 27 регенерируется. Устройство 100 управления инструктирует клапану 35 добавления топлива добавлять топливо, когда процесс PM-регенерации выполняется. Когда клапан 35 добавления топлива добавляет топливо в выхлопной газ в процессе PM-регенерации, твердые частицы (PM), накопившиеся в DPF 27, сгорают и устраняются из DPF 27. Таким образом, процесс PM-регенерации выполняется.
[0025] EGR-канал 50 осуществляет рециркуляцию части выхлопного газа, выпущенного из цилиндров 11, во впускной канал 20. В частности, EGR-канал 50 согласно настоящему варианту осуществления соединяет фрагмент на расположенной выше по потоку стороне впускного коллектора впускного канала 20 в направлении течения всасываемого воздуха с фрагментом, соответствующим выпускному коллектору выпускного канала 21. Однако, конкретные места соединения, в которых EGR-канал 50 соединяется с впускным каналом 20 и выпускным каналом 21, не ограничиваются этими местоположениями. Далее в данном документе выхлопной газ, проходящий через EGR-канал 50, называется EGR-газом. EGR-клапан 51 размещается в EGR-канале 50. EGR-клапан 51 открывается или закрывается при приеме команды от устройства 100 управления, таким образом, регулируя количество EGR-газа.
[0026] Турбонагнетатель 60 включает в себя турбину 61 и компрессор 62. Турбина 61 размещается в выпускном канале 21. Компрессор 62 размещается во впускном канале 20. Турбина 61 и компрессор 62 соединяются друг с другом посредством соединительного элемента. Когда турбина 61 вращается при приеме усилия от выхлопного газа, проходящего через выпускной канал 21, компрессор 62, соединенный с турбиной 61, также вращается. Поскольку компрессор 62 вращается, воздух во впускном канале 20 сжимается. Таким образом, воздух, втекающий в цилиндры 11, нагнетается с наддувом. Промежуточный охладитель 70 размещается во впускном канале 20 на стороне ниже по потоку от компрессора 62 и на стороне выше по потоку от дроссельной заслонки 22. Хладагент вводится в промежуточный охладитель 70. Промежуточный охладитель 70 охлаждает воздух во впускном канале 20 посредством хладагента, введенного в промежуточный охладитель 70. Скорость потока хладагента, который вводится в промежуточный охладитель 70, управляется посредством устройства 100 управления.
[0027] Фиг. 1 показывает расходомер 80 воздуха и температурный датчик 81 в качестве примеров различных датчиков. Расходомер 80 воздуха размещается во впускном канале 20 на стороне выше по потоку от компрессора 62. Расходомер 80 воздуха обнаруживает количество воздуха (г/с), проходящего через впускной канал 20, и передает обнаруженный результат устройству 100 управления. Устройство 100 управления получает количество всасываемого воздуха, который принимается в цилиндры 11, на основе обнаруженного результата расходомера 80 воздуха. Температурный датчик 81 определяет температуру выхлопного газа в выпускном канале 21 и передает обнаруженный результат в устройство 100 управления. Температурный датчик 81 согласно настоящему варианту осуществления размещается в выпускном канале 21 в фрагменте на стороне выше по потоку от каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов и на стороне ниже по потоку от фрагмента, в котором размещается турбонагнетатель 60. Однако, конкретное место размещения температурного датчика 81 не ограничивается этим местоположением. В дополнение к этим датчикам двигатель 5 внутреннего сгорания включает в себя различные датчики, которые обнаруживают информацию, требуемую для работы двигателя 5 внутреннего сгорания. Различные датчики включают в себя датчик положения коленчатого вала и т.п.
[0028] Устройство 100 управления управляет двигателем 5 внутреннего сгорания. В настоящем варианте осуществления электронный блок управления, включающий в себя микрокомпьютер, используется в качестве примера устройства 100 управления. Микрокомпьютер устройства 100 управления включает в себя центральный процессор (CPU) 101, постоянное запоминающее устройство (ROM) 102 и оперативное запоминающее устройство (RAM) 103. CPU 101 выполняет управляющую обработку, арифметическую обработку и т.п. CPU 101 выполняет процессы, относящиеся к этапам блок-схем последовательностей операций (описаны позже). ROM 102 и RAM 103, каждое, имеют функцию блока хранения, который хранит информацию, требуемую для работы CPU 101.
[0029] Устройство 100 управления управляет клапанами 30 впрыска топлива так, что основной впрыск выполняется по направлению к каждому цилиндру 11 в предварительно определенный момент. Устройство 100 управления управляет клапанами 30 впрыска топлива так, что дополнительный впрыск выполняется по направлению к каждому цилиндру в момент времени позже момента основного впрыска. Например, подвпрыск или дожигающий впрыск может быть использован в качестве дополнительного впрыска. Подвпрыск и дожигающий впрыск, каждый, являются режимом впрыска, в котором топливо впрыскивается из каждого клапана 30 впрыска топлива в предварительно определенный момент позже момента основного впрыска; однако, подвпрыск выполняется в момент раньше дожигающего впрыска (момент ближе к основному впрыску). Устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет подвпрыск в качестве примера дополнительного впрыска.
3
[0030] Впоследствии, детали дополнительного впрыска устройства 100 управления будут описаны. Перед описанием вышеописанный недостаток, который изобретение пытается решать, будет описан подробно снова со ссылкой на чертежи. Фиг. 2A является схематичным графиком, который показывает корреляцию между температурой передней торцевой поверхности каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов (температуры на передней торцевой поверхности, которая является фрагментом, через который выхлопной газ течет сначала в каталитическом нейтрализаторе 26 выхлопных газов) и температурой выхлопного газа. В частности, фиг. 2A схематично показывает измеренный результат изменения в температуре передней торцевой поверхности на температуру выхлопного газа в случае топлива, соответственно имеющего цетановые числа 42, 47, 53. Данные, показанные на фиг. 2A, измеряются при условии, что скорость вращения (об/мин) двигателя 5 внутреннего сгорания изменяется в диапазоне от 1000 до 3200, а количество впрыска топлива (мм/цикл) изменяется в диапазоне от 10 до 45. Цетановое число является показателем, указывающим воспламеняемость топлива. Когда цетановое число уменьшается, воспламеняемость ухудшается.
[0031] На фиг. 2A, когда цетановое число равно 53, температура передней торцевой поверхности круто увеличивается при 250°C. Когда цетановое число равно 47, температура передней торцевой поверхности круто увеличивается при 280°C. Когда цетановое число равно 42, температура передней торцевой поверхности круто увеличивается при 350°C. Из этих результатов обнаруживается, что температура активации равна 350°C, когда цетановое число равно 42, температура активации равна 280°C, когда цетановое число равно 47, и температура активации равна 250°C, когда цетановое число равно 53. Фиг. 2B совокупно показывает результаты на фиг. 2A, и, в частности, фиг. 2B схематично показывает корреляцию между температурой активации каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов и цетановым числом топлива. Фиг. 2B указывает, что температура активации увеличивается, когда цетановое число уменьшается.
[0032] В случае технологии, описанной в JP 2007-23 1790 A, колебания в температуре активации с изменением в цетановом числе не принимаются во внимание. Следовательно, например, если топливо, имеющее более низкое цетановое число, чем первоначально заданное значение (проектное значение), используется, существует вероятность того, что увеличение в температуре каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов является недостаточным во время, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается. В этом случае существует вероятность того, что отложение может накапливаться в каталитическом нейтрализаторе 26 выхлопных газов. В частности, существует вероятность того, что отложение накапливается в особенности на передней торцевой поверхности каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов. В этом случае, существует вероятность того, что передняя торцевая поверхность каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов закупоривается отложением, приводя в результате к тому, что существует вероятность того, что выхлопному газу трудно плавно проходить через каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов.
[0033] Следовательно, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет управляющую обработку для нагрева каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов (далее в данном документе называемую управлением нагревом), описанную ниже для того, чтобы пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе 26 выхлопных газов, когда используется топливо, имеющее низкое цетановое число. В частности, устройство 100 управления получает цетановое число топлива, получает целевую температуру активации, т.е. температуру активации каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов, на основе полученного цетанового числа, получает температуру выхлопного газа в выпускном канале 21 на основе обнаруженного результата температурного датчика 81 и управляет дополнительным впрыском на основе разности между полученной температурой выхлопного газа и целевой температурой активации во время, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается. В частности, устройство 100 управления управляет дополнительным впрыском так, что разность между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации уменьшается. Основные принципы управления нагревом будут описаны ниже со ссылкой на чертежи.
[0034] Фиг. 2C – это схематичный график для иллюстрации основных принципов управления нагревом согласно настоящему варианту осуществления. Ось ординат представляет температуру выхлопного газа, а ось абсцисс представляет детали управления устройства 100 управления. На оси абсцисс управление B указывает детали управления, когда цетановое число равно 53, управление C указывает детали управления, когда цетановое число равно 47, а управление D указывает детали управления, когда цетановое число равно 42. Здесь, в случае управления B на фиг. 2C, предполагается, что температура, полученная на основе обнаруженного результата температурного датчика 81, равна 250°C (целевая температура активации, когда цетановое число равно 53). В этом случае устройство 100 управления не выполняет дополнительный впрыск. Это обусловлено тем, что температура каталитического нейтрализатора 26 выхлопного газа уже достигла целевой температуры активации, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопного газа нагревается, даже когда дополнительный впрыск не выполняется, и, в результате, вышеописанный недостаток не возникает.
[0035] В случае управления C на фиг. 2C, предполагается, что температура выхлопного газа, прежде чем дополнительный впрыск выполняется, равна 250°C. В этом случае устройство 100 управления увеличивает количество впрыска топлива для дополнительного впрыска так, что температура выхлопного газа становится 280°C (целевой температурой активации, когда цетановое число равно 47). Аналогично, в случае управления D на фиг. 2C, предполагается, что температура выхлопного газа, прежде чем дополнительный впрыск выполняется, равна 250°C. В этом случае устройство 100 управления увеличивает количество впрыска топлива для дополнительного впрыска так, что температура выхлопного газа становится 350°C (целевой температурой активации, когда цетановое число равно 42). Таким образом, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления управляет дополнительным впрыском, таким образом, увеличивая фактическую температуру выхлопного газа до целевой температуры активации на основе цетанового числа.
[0036] Вышеописанное управление нагревом устройства 100 управления будет описано ниже подробно со ссылкой на блок-схему последовательности операций. Фиг. 3 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет управление нагревом. Устройство 100 управления первоначально начинает блок-схему последовательности операций, показанную на фиг. 3, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается. В настоящем варианте осуществления время, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается, например, включает в себя, время, когда двигатель 5 внутреннего сгорания запускается, более конкретно, время, когда ключ (IG) зажигания двигателя 5 внутреннего сгорания включается. Ключ зажигания является переключателем с ключом, который размещается у водительского сиденья транспортного средства, на которое двигатель 5 внутреннего сгорания установлен и которое эксплуатируется пользователем. Устройство 100 управления запускает двигатель 5 внутреннего сгорания, когда ключ зажигания включается, и останавливает двигатель 5 внутреннего сгорания, когда ключ зажигания выключается. Поток выхлопного газа в каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов начинается, когда двигатель 5 внутреннего сгорания запускается, таким образом, нагрев каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов начинается. Устройство 100 управления циклически выполняет блок-схему последовательности операций, показанную на фиг. 3, с предварительно определенными интервалами.
[0037] Первоначально, устройство 100 управления получает цетановое число (CN) топлива (этап S10). В частности, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления получает цетановое число на основе показателя, который коррелирует с цетановым числом. В настоящем варианте осуществления удельная плотность топлива используется в качестве примера показателя. Удельная плотность топлива обратно пропорциональна цетановому числу. В частности, двигатель 5 внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления включает в себя датчик удельной плотности (не показан) в топливном баке 42. Датчик удельной плотности определяет удельную плотность топлива. Карта, которая определяет удельную плотность топлива в ассоциации с цетановым числом, предварительно сохраняется в блоке хранения (например, ROM 102). На этапе S10 устройство 100 управления получает цетановое число, соответствующее удельной плотности топлива, определенной посредством датчика удельной плотности, из карты, таким образом, получая цетановое число. Конкретный способ получения цетанового числа посредством устройства 100 управления не ограничивается этой конфигурацией. Известный другой способ может быть использован.
[0038] После этапа S10 устройство 100 управления получает температуру (T1) активации (этап S20). Карта, которая определяет цетановое число в ассоциации с целевой температурой активации, предварительно сохраняется в блоке хранения (например, ROM 102) устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления. Когда карта показана на графике, график является таким, как показано на фиг. 2B. Устройство 100 управления извлекает целевую температуру активации, соответствующую цетановому числу, полученному на этапе S10, из карты, и получает извлеченную целевую температуру активации в качестве целевой температуры (T1) активации на этапе S20.
[0039] После этапа S20 устройство 100 управления получает температуру выхлопного газа в выпускном канале 21 (этап S30). В частности, устройство 100 управления получает температуру выхлопного газа в выпускном канале 21 на основе обнаруженного результата температурного датчика 81. Т.е. на этапе S30, устройство 100 управления получает фактическую температуру выхлопного газа (фактическую температуру выхлопного газа) в момент времени, в который выполняется этап S30. Способ получения температуры выхлопного газа посредством устройства 100 управления не ограничивается этой конфигурацией. Например, устройство 100 управления может получать температуру выхлопного газа на основе показателя, который коррелирует с температурой выхлопного газа (например, нагрузка двигателя 5 внутреннего сгорания, или т.п.).
[0040] После этапа S30 устройство 100 управления выполняет управление дополнительным впрыском (этап S40). В частности, устройство 100 управления получает разность (ΔT) между целевой температурой (T1) активации, полученной на этапе S20, и температурой выхлопного газа, полученной на этапе S30, и управляет количество впрыска для дополнительного впрыска, так что полученная разность (ΔT) уменьшается. Подробные детали управления на этапе S40 являются следующими.
[0041] Карта (MAP) количества впрыска топлива для дополнительного впрыска, так что температура выхлопного газа (фактическая температура выхлопного газа) становится целевой температурой активации, предварительно сохраняется в блоке хранения (например, ROM 102) устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления. В частности, карта определяет количество впрыска топлива для дополнительного впрыска в ассоциации с разностью между целевой температурой активации и температурой выхлопного газа (фактической температурой выхлопного газа). Карта определяется так, что температура выхлопного газа (фактическая температура выхлопного газа) увеличивается, чтобы становиться целевой температурой активации, когда количество впрыска топлива для дополнительного впрыска, извлеченного из карты, впрыскивается во время фактического дополнительного впрыска. Множество карт подготавливается в ассоциации с цетановыми числами. Устройство 100 управления выбирает карту, соответствующую цетановому числу, полученному на этапе S10, из множества карт, сохраненных в блоке хранения. Устройство 100 управления извлекает количество впрыска топлива для дополнительного впрыска, соответствующее разности (ΔT) между целевой температурой (T1) активации и температурой выхлопного газа, из выбранной карты, и управляет клапанами 30 впрыска топлива так, что топливо в извлеченном количестве впрыска впрыскивается. Устройство 100 управления выполняет этап S40 таким образом.
[0042] Это будет описано следующим образом в качестве конкретного примера. Предположим, что карта в случае, когда цетановое число равно 53, была выбрана, прежде чем блок-схема последовательности операций на фиг. 3 выполняется в первый раз. Когда цетановое число получается как 42 в результате выполнения этапа S10 на фиг. 3, устройство 100 управления выбирает карту для цетанового числа 42 (т.е. устройство 100 управления меняет карту) на этапе S40. Карта для цетанового числа 42 определяет количество впрыска топлива для дополнительного впрыска так, что температура выхлопного газа становится равной 350°C, т.е. целевой температурой активации, как описано выше. Устройство 100 управления извлекает количество впрыска топлива для дополнительного впрыска, соответствующий разности (ΔT) между целевой температурой впрыска и температурой выхлопного газа, из карты на этапе S40, и управляет клапанами 30 впрыска топлива так, что топливо в извлеченном количестве впрыска впрыскивается во время дополнительного впрыска, таким образом, вынуждая температуру выхлопного газа становиться равной 350°C. После этапа S40 устройство 100 управления заканчивает выполнение блок-схемы последовательности операций.
[0043] В настоящем варианте осуществления CPU 101 устройства 100 управления, который выполняет этап S10, соответствует элементу, имеющему функцию блока получения цетанового числа, который получает цетановое число топлива для двигателя 5 внутреннего сгорания. CPU 101, который выполняет этап S20, соответствует элементу, имеющему функцию блока получения целевой температуры активации, который получает целевую температуру активации. CPU 101, который выполняет этап S30, соответствует элементу, имеющему функцию блока получения температуры выхлопного газа, который получает температуру выхлопного газа (фактическую температуру выхлопного газа) двигателя 5 внутреннего сгорания. CPU 101, который выполняет этап S40, соответствует элементу, имеющему функцию блока управления, который, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается, управляет дополнительным впрыском на основе разности между целевой температурой активации, полученной посредством блока получения целевой температуры активации, и температурой выхлопного газа, полученной посредством блока получения температуры выхлопного газа.
[0044] Как описано выше, с помощью устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления, выполняя дополнительный впрыск на этапе S40, представляется возможным увеличивать температуру выхлопного газа до целевой температуры активации (температуры активации каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов на основе цетанового числа). Таким образом, даже когда топливо, имеющее низкое цетановое число, используется, представляется возможным пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе 26 выхлопных газов. В результате, представляется возможным пресекать возникновение закупоривания вследствие отложения на передней торцевой поверхности каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов.
[0045] С помощью устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления представляется возможным рано активировать каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов. Следовательно, после того, когда вышеописанный процесс PM-регенерации (процесс регенерации DPF 27 с помощью клапана 35 добавления топлива) выполняется, представляется возможным эффективно увеличивать температуру выхлопного газа, текущего в DPF 27. Таким образом, также легко эффективно устранять PM в DPF 27.
[0046] Устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления управляет количеством впрыска топлива для дополнительного впрыска, в частности, количеством впрыска топлива для подвпрыска, в управлении дополнительным впрыском на этапе S40; однако, детали управления дополнительным впрыском не ограничиваются этой конфигурацией. Например, устройство 100 управления может управлять моментом впрыска топлива для дополнительного впрыска на этапе S40. Конкретный пример этой конфигурации будет описан следующим образом. Температура выхлопного газа имеет тенденцию увеличиваться, когда момент впрыска топлива для дополнительного впрыска задерживается относительно эталонного момента впрыска топлива. Поэтому, устройство 100 управления задерживает момент впрыска топлива для дополнительного впрыска на этапе S40. В этом случае устройство 100 управления увеличивает температуру выхлопного газа до целевой температуры активации, задерживая момент впрыска топлива для дополнительного впрыска, когда разность между целевой температурой (T1) активации и температурой выхлопного газа увеличивается на этапе S40.
[0047] Устройство 100 управления может использовать дожигающий впрыск вместо подвпрыска в качестве дополнительного впрыска на этапе S40.
[0048] Далее, будет описано устройство 100 управления для двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения. Конфигурация аппаратных средств двигателя 5 внутреннего сгорания, к которому устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления применяется, аналогична конфигурации первого варианта осуществления, таким образом, фиг. 1 также используется в качестве общего вида двигателя 5 внутреннего сгорания в настоящем варианте осуществления. Устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления отличается от устройства 100 управления согласно первому варианту осуществления в том, что, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается, концентрация кислорода в каждом цилиндре (в каждом цилиндре 11) двигателя 5 внутреннего сгорания во время, когда дополнительный впрыск выполняется, дополнительно управляется на основе разности между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации. В частности, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления отличается от устройства 100 управления согласно первому варианту осуществления в том, что блок-схема последовательности операций, показанная на фиг. 4, которая будет описана ниже, выполняется вместо блок-схемы последовательности операций, показанной на фиг. 3, согласно первому варианту осуществления.
[0049] Фиг. 4 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет управление нагревом. Блок-схема последовательности операций на фиг. 4 отличается от блок-схемы последовательности операций на фиг. 3 в том, что в нее дополнительно включен этап S31. Устройство 100 управления выполняет этап S31 после выполнения этапа S30 и выполняет этап S40 после выполнения этапа S31. Этап S31, также как и другие этапы, выполняется, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается.
[0050] На этапе S31 устройство управления увеличивает концентрацию кислорода в каждом цилиндре во время, когда дополнительный впрыск выполняется (далее в данном документе это управление называется управлением увеличением концентрации кислорода в цилиндре). В частности, устройство 100 управления управляет степенью открытия дроссельной заслонки 22 так, что количество воздуха, принимаемого в каждый цилиндр 11 (количество всасываемого воздуха), увеличивается, таким образом, увеличивая концентрацию кислорода в каждом цилиндре во время, когда дополнительный впрыск на этапе S40 выполняется. Более конкретно, устройство 100 управления увеличивает количество всасываемого воздуха, увеличивая степень открытия дроссельной заслонки 22 выше предварительно определенного значения (т.е. степень открытия дроссельной заслонки 22, прежде чем этап S31 выполняется) (т.е. уменьшая величину дросселирования дроссельной заслонки 22). В результате увеличения в количестве всасываемого воздуха, концентрация кислорода в каждом цилиндре также увеличивается.
[0051] В настоящем варианте осуществления CPU 101 устройства 100 управления, который выполняет этап S31, соответствует элементу, имеющему функцию блока управления, который, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается, дополнительно управляет концентрацией кислорода в каждом цилиндре двигателя 5 внутреннего сгорания во время, когда дополнительный впрыск выполняется на основе разности между температурой выхлопного газа, полученной посредством блока получения температуры выхлопного газа, и целевой температурой активации, полученной посредством блока получения целевой температуры активации.
[0052] С помощью устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления, в дополнение к полезным результатам, полученным посредством устройства 100 управления согласно первому варианту осуществления, получается следующий полезный результат. В частности, с помощью устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления, поскольку концентрация кислорода в каждом цилиндре увеличивается в результате выполнения управления увеличением концентрации кислорода в цилиндре на этапе S31, представляется возможным активировать сгорание в каждом цилиндре 11 во время, когда выполняется управление дополнительным впрыском на этапе S40. Таким образом, представляется возможным пресекать ухудшение состояния сгорания в каждом цилиндре двигателя 5 внутреннего сгорания.
[0053] Как описано выше, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления увеличивает концентрацию кислорода в каждом цилиндре посредством управления дроссельной заслонкой 22 на этапе S31; однако, конкретные детали управления на этапе S31 не ограничиваются этой конфигурацией. Например, устройство 100 управления может увеличивать концентрацию кислорода в каждом цилиндре посредством уменьшения температуры воздуха, который принимается в каждый цилиндр 11 (температуры всасываемого воздуха) на этапе S31. Причина того, почему концентрация кислорода в каждом цилиндре увеличивается, когда температура всасываемого воздуха уменьшается, заключается в том, что плотность воздуха, который принимается в каждый цилиндр 11, увеличивается вследствие уменьшения в температуре всасываемого воздуха, и, в результате, концентрация кислорода в воздухе, который принимается в каждый цилиндр 11, увеличивается.
[0054] В частности, устройству 100 управления необходимо лишь увеличивать скорость потока хладагента, который привносится в промежуточный охладитель 70 в уменьшении температуры всасываемого воздуха. Более конкретно, устройству 100 управления необходимо лишь увеличивать скорость потока хладагента, который привносится в промежуточный охладитель 70, увеличивая скорость вращения насоса (этот насос не показан на фиг. 1), который привносит хладагент в промежуточный охладитель 70. Когда скорость потока хладагента в промежуточном охладителе 70 увеличивается, способность охлаждения всасываемого воздуха промежуточного охладителя 70 увеличивается, с результатом в том, что представляется возможным уменьшать температуру всасываемого воздуха.
[0055] Концентрация кислорода в каждом цилиндре имеет тенденцию увеличиваться, когда позиция поршня становится ближе к верхней мертвой точке. Следовательно, устройство 100 управления может выполнять управление для приведения момента дополнительного впрыска близко к верхней мертвой точке (TDC) в качестве другого примера этапа S31. В этом случае устройству 100 управления лишь необходимо изменять момент дополнительного впрыска на предварительно определенный момент, более близкий к верхней мертвой точке, чем предварительно определенный момент (это момент впрыска для дополнительного впрыска, заданный, прежде чем этап S31 выполняется) на этапе S31, и, следовательно, увеличивать количество впрыска топлива для дополнительного впрыска на этапе S40.
[0056] Далее, будет описано устройство 100 управления для двигателя внутреннего сгорания согласно третьему варианту осуществления изобретения. Конфигурация аппаратных средств двигателя 5 внутреннего сгорания, к которому устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления применяется, аналогична конфигурациям первого и второго вариантов осуществления, таким образом, фиг. 1 также используется в качестве общего вида двигателя 5 внутреннего сгорания в настоящем варианте осуществления. Устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления отличается от устройства второго варианта осуществления в деталях управления нагревом. В частности, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления отличается от устройства 100 управления согласно второму варианту осуществления в том, что, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается, дополнительный впрыск управляется дополнительно на основе количества всасываемого воздуха. Основные принципы управления нагревом, которое выполняется посредством устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления, будут описаны со ссылкой на чертежи.
[0057] Фиг. 5A, фиг. 5B и фиг. 5C являются схематичными графиками для иллюстрации основных принципов управления нагревом согласно настоящему варианту осуществления. В частности, фиг. 5A показывает корреляцию между количеством (Ga) всасываемого воздуха и деталями управления, фиг. 5B показывает корреляцию между общим количеством углеводородов (THC) в выхлопном газе и деталями управления, а фиг. 5C показывает корреляцию между температурой выхлопного газа и деталями управления. На осях абсцисс на фиг. 5A, фиг. 5B и фиг. 5C, управление E показывает случай, когда управление увеличением концентрации кислорода в цилиндре и управление дополнительным впрыском не выполняются, когда цетановое число топлива равно 53. Управление F показывает случай, когда управление увеличением концентрации кислорода в цилиндре и управление дополнительным впрыском не выполняются, когда цетановое число топлива равно 42. Управление G показывает случай, когда управление для увеличения количества всасываемого воздуха выполняется в качестве управления увеличением концентрации кислорода в цилиндре, а управление дополнительным впрыском не выполняется, когда цетановое число топлива равно 42. Управление H показывает один пример управления нагревом согласно настоящему варианту осуществления и, в частности, показывает случай, когда управление для увеличения количества всасываемого воздуха выполняется в качестве управления увеличением концентрации кислорода в цилиндре, и управление дополнительным впрыском на основе количества всасываемого воздуха также выполняется, когда цетановое число топлива равно 42.
[0058] Когда управление E сравнивается с управлением F, THC увеличивается, как показано на фиг. 5B, поскольку цетановое число управления F меньше цетанового числа управления E. Кода количество всасываемого воздуха увеличивается в качестве управления увеличением концентрации кислорода в цилиндре, как в случае управления G на фиг. 5A, ухудшение состояния сгорания пресекается посредством увеличения кислорода в каждом цилиндре, с результатом в том, что THC управления G меньше THC управления F, как показано на фиг. 5B. С другой стороны, в случае управления G, с увеличением в количестве всасываемого воздуха, температура выхлопного газа ниже температуры выхлопного газа управления F (см. фиг. 5C). В случае вышеописанного второго варианта осуществления температура выхлопного газа увеличивается посредством выполнения управления дополнительным впрыском, после того как количество всасываемого воздуха увеличивается, таким образом, возможно, что температура выхлопного газа не уменьшается настолько сильно, как в случае управления G на фиг. 5C, но возможно, что температура выхлопного газа уменьшается до некоторой степени на величину, на которую количество всасываемого воздуха увеличивается в случае второго варианта осуществления, также.
[0059] Для того чтобы компенсировать уменьшение в температуре выхлопного газа вследствие увеличения в количестве всасываемого воздуха, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет дополнительный впрыск, дополнительно учитывая количество всасываемого воздуха, таким образом, пресекая увеличение в THC, как показано на фиг. 5B, в то же время пресекая уменьшение в температуре выхлопного газа, как в случае управления H, показанного на фиг. 5C. В частности, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления увеличивает количество впрыска топлива для дополнительного впрыска, когда разность между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации увеличивается, и дополнительно увеличивает количество впрыска топлива для дополнительного впрыска, когда количество всасываемого воздуха увеличивается. Детали управления нагревом, которое выполняется посредством устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления, будут описаны следующим образом со ссылкой на блок-схему последовательности операций.
[0060] Фиг. 6 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет управление нагревом. Устройство 100 управления выполняет блок-схему последовательности операций на фиг. 6 по прерыванию, после того как этап S40 выполняется в блок-схеме последовательности операций на фиг. 4 согласно вышеописанному второму варианту осуществления.
Устройство 100 управления циклически выполняет блок-схему последовательности операций на фиг. 6 с предварительно определенными интервалами.
[0061] Первоначально, устройство 100 управления получает цетановое число (CN) топлива (этап S100). Конкретные детали этапа S100 аналогичны деталям этапа S10 на фиг. 3 и фиг. 4, таким образом, описание опускается. После этапа S100 устройство 100 управления получает целевую температуру (T1) активации (этап S110). Конкретные детали этапа S110 аналогичны деталям этапа S20 на фиг. 3 и фиг. 4, таким образом, описание опускается.
[0062] После этапа S120 устройство 100 управления получает температуру выхлопного газа в выпускном канале 21, количество (Ga) всасываемого воздуха двигателя 5 внутреннего сгорания и количество впрыска топлива каждого клапана 30 впрыска топлива (этап S120). Т.е. на этапе S120, устройство 100 управления получает фактическую температуру выхлопного газа (фактическую температуру выхлопного газа), количество всасываемого воздуха (фактическое количество всасываемого воздуха) и количество впрыска топлива (фактическое количество впрыска топлива) в настоящий момент. Устройство 100 управления получает температуру выхлопного газа на основе обнаруженного результата температурного датчика 81. Устройство 100 управления получает количество всасываемого воздуха на основе обнаруженного результата расходомера 80 воздуха. Устройство 100 управления получает количество впрыска топлива в момент выполнения этапа S120 из карты количества впрыска топлива, предварительно сохраненной в блоке хранения (например, ROM 102). Температура выхлопного газа и количество всасываемого воздуха могут быть получены не прямо посредством датчиков, а опосредованно на основе показателей, которые коррелируют с показателями температуры выхлопного газа и количества всасываемого воздуха. CPU 101 устройства 100 управления, который выполняет этап S120, соответствует элементу, имеющему функцию блока получения температуры выхлопного газа, который получает температуру выхлопного газа, блока получения количества всасываемого воздуха, который получает количество всасываемого воздуха, и блока получения количества впрыска топлива, который получает количество впрыска топлива.
[0063] После этапа S120 устройство 100 управления определяет, является ли разность (ΔT) между целевой температурой (T1) активации, полученной на этапе S110, и температурой выхлопного газа, полученной на этапе S120 (этап S130), больше, чем 0. Когда отрицательное определение выполняется на этапе S130 (т.е. когда температура выхлопного газа выше или равна целевой температуре активации), устройство 100 управления выполняет этап S160 (описанный позже).
[0064] С другой стороны, когда утвердительное определение выполняется на этапе S130 (т.е. когда температура выхлопного газа ниже целевой температуры активации), устройство 100 управления получает величину (Δaf) увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска (этап S140). В частности, устройство 100 управления получает величину увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска на основе следующего математического выражения (1).
Δaf= mxCvxAT-Q-p (1)
В математическом выражении (1) m – это сумма массы (г) количества всасываемого воздуха и массы (г) количества впрыскиваемого топлива. Устройство 100 управления вычисляет m на основе количества всасываемого воздуха и количества впрыскиваемого топлива, полученных на этапе S120. Cv – это удельная теплоемкость воздуха. Cv является постоянной и предварительно сохраняется в блоке хранения. ΔT вычисляется на этапе S130. Q является количеством тепла, сформированного посредством топлива, и предварительно сохраняется в блоке хранения. p является плотностью топлива и предварительно сохраняется в блоке хранения.
[0065] Как очевидно из вышеописанного математического выражения (1), устройство 100 управления, по меньшей мере, использует количество (Ga) всасываемого воздуха, полученный на этапе S120 (в вычислении m) в вычислении величины Δaf увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска. Т.е. устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления вычисляет величину увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска на основе количества всасываемого воздуха, полученного на этапе S110.
[0066] После этапа S140 устройство 100 управления изменяет количество дополнительного впрыска (этап S150). В частности, устройство 100 управления изменяет количество дополнительного впрыска, добавляя величину (Δaf) увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска, полученного на этапе S140, до заданного в текущий момент количества дополнительного впрыска, и затем сохраняет результирующее количество в блоке хранения в качестве нового количества дополнительного впрыска. Когда управление дополнительным впрыском, например, выполняется на этапе S40 на фиг. 4, после того как этап S150 выполнен, топливо в новом количестве дополнительного впрыска (измененном количестве дополнительного впрыска), полученном на этапе S150, впрыскивается из клапанов 30 впрыска топлива. Т.е. выполняя этап S150 согласно настоящему варианту осуществления, устройство 100 управления управляет дополнительным впрыском на основе не только разности между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации, но также количества (Ga) всасываемого воздуха.
[0067] Новое количество дополнительного впрыска, полученный на этапе S150, увеличивается на Δaf от количества дополнительного впрыска, полученного на основе разности между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации (вышеописанный заданный в настоящий момент количество дополнительного впрыска), и Δaf увеличивается, когда количество всасываемого воздуха увеличивается, как очевидно из математического выражения (1) (поскольку m увеличивается). Следовательно, выполняя этап S150, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления увеличивает количество впрыска топлива для дополнительного впрыска, когда разность между температурой выхлопного газа и целевой температурой активации увеличивается, и увеличивает количество впрыска топлива для дополнительного впрыска, когда количество всасываемого воздуха увеличивается.
[0068] После этапа S150 устройство 100 управления определяет, выключен ли ключ (IG) зажигания двигателя 5 внутреннего сгорания (этап S160). Когда утвердительное определение выполняется на этапе S160, устройство 100 управления заканчивает выполнение блок-схемы последовательности операций. Когда отрицательное определение выполняется на этапе S160, устройство 100 управления выполняет этап S100. Как описано выше, управление нагревом согласно настоящему варианту осуществления выполняется.
[0069] С помощью устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления, в дополнение к полезным результатам устройства 100 управления согласно второму варианту осуществления, получается следующий полезный результат. В частности, с помощью устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления, как описано выше, поскольку, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается, дополнительный впрыск управляется дополнительно на основе количества (Ga) всасываемого воздуха, полученного посредством блока получения количества всасываемого воздуха (CPU 101, который выполняет этап S120), таким образом, представляется возможным пресекать уменьшение в температуре выхлопного газа, когда количество всасываемого воздуха увеличился. В результате, представляется возможным дополнительно эффективно пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе 26 выхлопных газов.
[0070] На этапе S140 согласно настоящему варианту осуществления устройство 100 управления вычисляет величину увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска. Однако, конкретные детали управления на этапе S140 не ограничиваются этой конфигурацией. Например, если устройство 100 управления задержало момент впрыска топлива для дополнительного впрыска в управлении дополнительным впрыском на этапе S40 на фиг. 4, устройство 100 управления может вычислять величину увеличения для увеличения интервала задержки момента впрыска топлива для дополнительного впрыска на этапе S140 на фиг. 6. В этом случае, на этапе S150, устройству 100 управления лишь необходимо дополнительно задерживать заданный в настоящее время момент зажигания на интервал задержки, вычисленный на этапе S140.
[0071] Далее, будет описано устройство 100 управления для двигателя внутреннего сгорания согласно альтернативному варианту осуществления для третьего варианта осуществления. Первоначально, будет описано неудобство, которое должно быть дополнительно решено посредством устройства 100 управления согласно настоящему альтернативному варианту осуществления. Когда количество дополнительного впрыска для дополнительного впрыска увеличивается, представляется возможным пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе 26 выхлопных газов, когда используется топливо, имеющее низкое цетановое число, как описано выше. Однако, в этом случае, если количество топлива, которое впрыскивается во время дополнительного впрыска, является избыточным (т.е. когда количество дополнительного впрыска слишком большое), существует вероятность того, что масло (смазочное масло) для двигателя 5 внутреннего сгорания разжижатся впрыснутым топливом. Если это разжижение масла происходит, существует вероятность того, что выброс выхлопных газов ухудшается. Для того, чтобы дополнительно решать неудобство в том, что выброс выхлопных газов ухудшается вследствие разжижения масла в результате чрезмерного количества топлива, которое впрыскивается во время дополнительного впрыска, предназначено устройство 100 управления согласно настоящему альтернативному варианту осуществления. Устройство 100 управления согласно настоящему альтернативному варианту осуществления отличается от устройства 100 управления согласно третьему варианту осуществления в том, что блок-схема последовательности операций на фиг. 7, которая будет описана ниже, выполняется вместо блок-схемы последовательности операций на фиг. 6.
[0072] Фиг. 7 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство 100 управления согласно настоящему альтернативному варианту осуществления выполняет управление нагревом. Блок-схема на фиг. 7 отличается от блок-схемы на фиг. 6 в том, что этап S151, этап S152 и этап S153 дополнительно предусматриваются между этапом S150 и этапом S160. Здесь, количество дополнительного впрыска, вычисленное на этапе S150 (это значение, полученное посредством добавления величины (Δaf) увеличения, полученной на этапе S140, к заданному в настоящее время количеству дополнительного впрыска), называется количеством AF дополнительного впрыска. Устройство 100 управления определяет на этапе S151, меньше ли количество AF дополнительного впрыска, вычисленное на этапе S150, предварительно определенного значения (AFmax).
[0073] Предварительно определенное значение (AFmax) может быть задано так, что, когда топливо в количестве впрыска, меньшем или равном предварительно определенному значению, впрыскивается во время дополнительного впрыска, разжижение масла не происходит, или возможно, что разжижение масла существует до такой степени, что почти не существует влияния на ухудшение выброса выхлопных газов, даже когда происходит разжижение масла. Соответствующе значение должно лишь быть получено в качестве предварительно определенного значения посредством эксперимента, моделирования или т.п., заранее, и сохранено в блоке хранения (например, ROM 102).
[0074] Когда утвердительное определение выполняется на этапе S151, устройство 100 управления принимает количество AF дополнительного впрыска, вычисленное на этапе S150 (этап S152). В результате, когда этап S40 на фиг. 4 согласно второму варианту осуществления выполняется в следующий раз, топливо в AF впрыскивается во время дополнительного впрыска. Когда отрицательное определение выполняется на этапе S151, устройство 100 управления принимает предварительно определенное количество AFmax на этапе S151 в качестве нового количества дополнительного впрыска (этап S153). В результате, когда этап S40 выполняется в следующий раз, топливо в AFmax впрыскивается во время дополнительного впрыска. После этапа S152 и этапа S153 устройство 100 управления выполняет этап S160.
[0075] С помощью устройства 100 управления согласно настоящему альтернативному варианту осуществления, выполняя этап S151-S153, представляется возможным сдерживать количество впрыска, которое впрыскивается во время дополнительного впрыска, в количестве, меньшем или равном предварительно определенному количеству AFmax. С такой конфигурацией представляется возможным пресекать избыточное количество топлива, которое впрыскивается во время дополнительного впрыска, таким образом, представляется возможным пресекать ухудшение выброса выхлопных газов вследствие разжижения масла.
[0076] Далее, будет описано устройство 100 управления для двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения. Конфигурация аппаратных средств двигателя 5 внутреннего сгорания, к которому устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления применяется, аналогична конфигурации третьего варианта осуществления, таким образом, фиг. 1 также используется в качестве общего вида двигателя 5 внутреннего сгорания в настоящем варианте осуществления. Устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления отличается от устройства третьего варианта осуществления в деталях управления нагревом. Когда нагрузка двигателя 5 внутреннего сгорания изменяется, температура выхлопного газа также изменяется, таким образом, возможно, что температура каталитического нейтрализатора 26 выхлопных газов изменяется. Следовательно, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления дополнительно учитывает нагрузку двигателя 5 внутреннего сгорания в управлении дополнительным впрыском. В частности, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления отличается от устройства 100 управления согласно третьему варианту осуществления в том, что, когда каталитический нейтрализатор 26 выхлопных газов нагревается, дополнительный впрыск управляется дополнительно на основе нагрузки двигателя 5 внутреннего сгорания.
[0077] Фиг. 8 – это вид, который показывает пример блок-схемы последовательности операций во время, когда устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет управление нагревом. Блок-схема последовательности операций на фиг. 8 отличается от блок-схемы последовательности операций на фиг. 6 в том, что этап S121, этап S122 и этап S123 дополнительно предусматриваются, этап S130a предусматривается вместо этапа S130, и этап S140a предусматривается вместо этапа S140.
[0078] Устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления использует количество впрыска топлива в качестве конкретного примера нагрузки двигателя 5 внутреннего сгорания. Таким образом, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления получает количество впрыска топлива на этапе S120, таким образом, устройство 100 управления получает нагрузку двигателя 5 внутреннего сгорания в то же время. Т.е. CPU 101 устройства 100 управления, который получает количество впрыска топлива на этапе S120 на фиг. 8, соответствует элементу, имеющему функцию блока получения нагрузки, который получает нагрузку двигателя 5 внутреннего сгорания. Нагрузка двигателя 5 внутреннего сгорания не ограничивается количеством впрыска топлива. Устройство 100 управления может использовать, например, крутящий момент (Нм) двигателя 5 внутреннего сгорания в качестве нагрузки двигателя 5 внутреннего сгорания. В этом случае, устройство 100 управления дополнительно получает крутящий момент двигателя 5 внутреннего сгорания на этапе S120. Крутящий момент двигателя 5 внутреннего сгорания может быть получен на основе обнаруженного результата, например, от датчика крутящего момента или датчика положения коленчатого вала.
[0079] Устройство 100 управления выполняет этап S121 после этапа S120. На этапе S121, когда цетановое число топлива является средним цетановым числом, устройство 100 управления получает температуру (T2) выхлопного газа (далее в данном документе называемую температурой выхлопного газа при среднем цетановом числе) при нагрузке (количестве впрыска топлива), полученной на этапе S120, и определяет, выше ли целевая температура (T1) активации, полученная на этапе S110, чем температура (T2) выхлопного газа при среднем цетановом числе. Среднее цетановое число означает цетановое число около 53. В настоящем варианте осуществления 53 используется в качестве примера среднего цетанового числа.
[0080] На этапе S121, в частности, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления получает температуру (T2) выхлопного газа при среднем цетановом числе на основе карты. В частности, карта, которая определяет температуру выхлопного газа при среднем цетановом числе в ассоциации с нагрузкой, предварительно сохраняется в блоке хранения (например, ROM 102) устройства 100 управления. В этом случае, устройство 100 управления извлекает температуру выхлопного газа при среднем цетановом числе, соответствующую нагрузке, полученной на этапе S120, из карты, и получает извлеченную температуру выхлопного газа при среднем цетановом числе как T2 этапа S121. Однако, конкретный способ получения температуры (T2) выхлопного газа при среднем цетановом числе на этапе S121 не ограничивается этой конфигурацией.
[0081] Когда утвердительное определение выполняется на этапе S121, устройство 100 управления получает разность (ΔT) между целевой температурой (T1) активации, полученной на этапе S110, и температурой выхлопного газа, полученной на этапе S120 (этап S122). С другой стороны, когда отрицательное определение выполняется на этапе S121, устройство 100 управления получает разность (ΔT) между температурой (T2) выхлопного газа при среднем цетановом числе, полученной на этапе S121, и температурой выхлопного газа, полученной на этапе S120 (этап S123).
[0082] После этапа S122 и этапа S123, устройство 100 управления определяет на этапе S130a, больше ли нуля разность (ΔT), полученная на этапе S122 или этапе S123. Когда утвердительное определение выполняется на этапе S130a, устройство 100 управления выполняет этап S140a. На этапе S140a устройство 100 управления получает величину (Δaf) увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска на основе вышеописанного математического выражения (1), и устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления использует ΔT, полученное на этапе S122 или этапе S123 в качестве ΔT математического выражения (1).
[0083] Т.е. устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления управляет дополнительным впрыском на основе разности (ΔT) между целевой температурой (T1) активации и температурой выхлопного газа (этап S122, этап S130a, этап S140a), как в случае третьего варианта осуществления (фиг. 6), когда целевая температура (T1) активации выше температуры (T2) выхлопного газа при среднем цетановом числе, полученной на основе нагрузки (когда утвердительное определение выполняется на этапе S121), тогда как устройство 100 управления управляет дополнительным впрыском на основе разности (ΔT) между температурой (T2) выхлопного газа при среднем цетановом числе и температурой выхлопного газа (этап S123, этап S130a, этап S140a), когда температура (T2) выхлопного газа при среднем цетановом числе выше или равна целевой температуре (T1) активации (когда отрицательное определение выполняется на этапе S121). Причина того, почему устройство 100 управления выполняет такое управление, заключается в следующем.
[0084] В случае, когда цитановое число топлива является средним цетановым числом (53 в настоящем варианте осуществления), когда нагрузка является большой, температура выхлопного газа (фактическая температура выхлопного газа), также является высокой. Следовательно, когда нагрузка является высокой, и, как результат, температура выхлопного газа является высокой (когда отрицательное определение выполняется на этапе S121), представляется возможным дополнительно эффективно пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе 26 выхлопных газов, управляя дополнительным впрыском на основе разности (ΔT) между температурой (T2) выхлопного газа при среднем цетановом числе и фактической температурой выхлопного газа вместо управления дополнительным впрыском на основе разности (ΔT) между целевой температурой активации при среднем цетановом числе (в частности, 250єC) и фактической температурой выхлопного газа. По вышеописанной причине, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления выполняет вышеописанное управление.
[0085] Как описано выше, устройство 100 управления вычисляет величину (Δaf) увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска на основе математического выражения (1) на этапе S140a, и, как очевидно из математического выражения (1), Δaf прямо пропорциональна ΔT. Очевидно из фиг. 8 согласно настоящему варианту осуществления на этом основании, что, когда нагрузка (количество впрыска топлива) является относительно большой, температура выхлопного газа также является высокой, таким образом, ΔT, которая вычисляется на этапе S122 или этапе S123, уменьшается, и, как результат, Δaf, которая вычисляется на этапе S140a, также уменьшается. Т.е. устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления относительно уменьшает количество дополнительного впрыска, когда нагрузка (количество впрыска топлива) относительно увеличивается, и относительно увеличивает количество дополнительного впрыска, когда нагрузка относительно уменьшается. В этом отношении также, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления управляет дополнительным впрыском на основе нагрузки.
[0086] С помощью устройства 100 управления согласно настоящему варианту осуществления получаются не только полезные результаты устройства 100 управления согласно третьему варианту осуществления, но также представляется возможным дополнительно эффективно пресекать накопление отложения в каталитическом нейтрализаторе 26 выхлопных газов.
[0087] Устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления может быть объединено с обработкой управления устройства 100 управления согласно альтернативному варианту осуществления по отношению к третьему варианту осуществления. В этом случае устройству 100 управления лишь необходимо выполнять блок-схему последовательности операций, в которую этапы S151-S153 согласно блок-схеме последовательности операций на фиг. 7 включаются между этапом S150 и этапом S160 блок-схемы последовательности операций на фиг. 8.
[0088] На этапе S140a согласно настоящему варианту осуществления устройство 100 управления вычисляет величину увеличения для увеличения количества дополнительного впрыска; однако, конкретные детали управления на этапе S140a не ограничиваются этой конфигурацией. Например, если устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления задерживает момент впрыска топлива для дополнительного впрыска в управлении дополнительным впрыском на этапе S40 на фиг. 4 согласно второму варианту осуществления, устройство 100 управления согласно настоящему варианту осуществления может вычислять величину увеличения для увеличения интервала задержки момента впрыска топлива для дополнительного впрыска на этапе S140a на фиг. 8. В частности, в этом случае, устройству 100 управления лишь необходимо вычислять величину увеличения для увеличения интервала задержки момента впрыска топлива, так что величина увеличения для увеличения интервала задержки момента впрыска топлива относительно увеличивается (т.е. момент впрыска топлива больше задерживается), когда нагрузка (количество впрыска топлива) относительно уменьшается. В этом случае, на этапе S150, устройству 100 управления лишь необходимо дополнительно задерживать заданный в настоящее время момент зажигания на интервал задержки, вычисленный на этапе S140a.
[0089] Варианты осуществления изобретения описаны подробно выше; однако, изобретение не ограничивается вышеописанными конкретными вариантами осуществления. Изобретение может быть реализовано в режимах, включающих в себя различные модификации или изменения в рамках изобретения, изложенных в прилагаемой формуле изобретения.