本發(fā)明涉及排氣凈化系統(tǒng)和催化劑再生方法。

背景技術(shù)：

以往，作為對(duì)從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣中的氮化物(nox)進(jìn)行還原凈化的催化劑，已知nox吸收還原型催化劑。nox吸收還原型催化劑在排氣為稀燃環(huán)境時(shí)吸收排氣中含有的nox，并且，在排氣為濃燃環(huán)境時(shí)對(duì)已吸收的nox用排氣中含有的烴通過(guò)還原凈化進(jìn)行無(wú)害化并放出。因此，在催化劑的nox吸收量達(dá)到了預(yù)定量的情況下，為了使nox吸收能力恢復(fù)，需要定期地進(jìn)行通過(guò)排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射來(lái)使排氣成為濃燃狀態(tài)的所謂nox凈化(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本國(guó)特開2008-202425號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:日本國(guó)特開2007-16713號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

通常，通過(guò)設(shè)定使排氣降低到凈化所需的期望的λ(lambda)的目標(biāo)燃料噴射量，并且，基于設(shè)定的目標(biāo)燃料噴射量來(lái)控制排氣噴射器的燃料噴射，從而實(shí)施nox凈化。但是，由于排氣噴射器存在最大極限噴射量，所以，在目標(biāo)燃料噴射量被設(shè)定為比最大極限噴射量大的情況下，即使實(shí)施排氣管噴射，也有可能無(wú)法使排氣降低到期望的λ。在這樣的狀態(tài)下，即使實(shí)施nox凈化，也存在排氣管噴射變得徒勞，導(dǎo)致燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化的問題。

本公開的排氣凈化系統(tǒng)和催化劑再生方法的目的在于，通過(guò)根據(jù)從排氣噴射器的最大極限噴射量推定的能到達(dá)λ來(lái)禁止nox凈化的實(shí)施，從而有效地防止燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化。

用于解決課題的手段

本公開的排氣凈化系統(tǒng)包括：nox吸收還原型催化劑，其被設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中，在排氣為稀燃狀態(tài)時(shí)吸收排氣中的nox，并且，在排氣為濃燃狀態(tài)時(shí)對(duì)已吸收的nox進(jìn)行還原凈化；排氣噴射器，其被設(shè)置在上述排氣通道中，位于比上述nox吸收還原型催化劑靠上游側(cè)的位置，向該排氣通道內(nèi)噴射燃料；催化劑再生部件，其執(zhí)行催化劑再生處理，在該催化劑再生處理中，通過(guò)至少利用上述排氣噴射器的燃料噴射來(lái)使上述排氣降低到預(yù)定的目標(biāo)λ，從而對(duì)已由上述nox吸收還原型催化劑吸收的nox進(jìn)行還原凈化；以及禁止部件，其在即使以上述排氣噴射器的最大極限噴射量實(shí)施上述燃料噴射也無(wú)法使上述排氣降低到上述目標(biāo)λ的情況下，禁止由上述催化劑再生部件執(zhí)行上述催化劑再生處理。

此外，本公開的排氣凈化系統(tǒng)包括：nox吸收還原型催化劑，其被設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中，在排氣為稀燃狀態(tài)時(shí)吸收排氣中的nox，并且，在上述排氣為濃燃狀態(tài)時(shí)對(duì)已吸收的nox進(jìn)行還原凈化；排氣噴射器，其被設(shè)置在上述排氣通道中，位于比上述nox吸收還原型催化劑靠上游側(cè)的位置，向該排氣通道內(nèi)噴射燃料；以及控制單元，其中，

上述控制單元進(jìn)行動(dòng)作，以便執(zhí)行以下的處理：

催化劑再生處理，通過(guò)至少利用上述排氣噴射器的燃料噴射來(lái)使上述排氣降低到預(yù)定的目標(biāo)λ，從而對(duì)已由上述nox吸收還原型催化劑吸收的nox進(jìn)行還原凈化；以及

禁止處理，在即使以上述排氣噴射器的最大極限噴射量實(shí)施上述燃料噴射也無(wú)法使上述排氣降低到上述目標(biāo)λ的情況下，禁止由上述催化劑再生部件執(zhí)行上述催化劑再生處理。

此外，本公開的催化劑再生方法是排氣凈化系統(tǒng)中的催化劑再生方法，上述排氣凈化系統(tǒng)包括：內(nèi)燃機(jī)；nox吸收還原型催化劑，其被設(shè)置在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中，在排氣為稀燃狀態(tài)時(shí)吸收排氣中的nox，并且，在上述排氣為濃燃狀態(tài)時(shí)對(duì)已吸收的nox進(jìn)行還原凈化；以及排氣噴射器，其被設(shè)置在上述排氣通道中，位于比上述nox吸收還原型催化劑靠上游側(cè)的位置，向該排氣通道內(nèi)噴射燃料，其中，上述催化劑再生方法包含如下處理：催化劑再生處理，通過(guò)至少利用上述排氣噴射器的燃料噴射來(lái)使上述排氣降低到預(yù)定的目標(biāo)λ，從而對(duì)已由上述nox吸收還原型催化劑吸收的nox進(jìn)行還原凈化；以及禁止處理，在即使以上述排氣噴射器的最大極限噴射量實(shí)施上述燃料噴射也無(wú)法使上述排氣降低到上述目標(biāo)λ的情況下，禁止由上述催化劑再生部件執(zhí)行上述催化劑再生處理。

發(fā)明效果

根據(jù)本公開的排氣凈化系統(tǒng)和催化劑再生方法，通過(guò)根據(jù)從排氣噴射器的最大極限噴射量推定的能到達(dá)λ來(lái)禁止nox凈化的實(shí)施，從而能夠有效地防止燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)的整體構(gòu)成圖。

圖2是說(shuō)明本實(shí)施方式的nox凈化控制的時(shí)序圖。

圖3是表示本實(shí)施方式的nox凈化稀燃控制中所使用的maf目標(biāo)值的設(shè)定處理的框圖。

圖4是表示本實(shí)施方式的nox凈化濃燃控制中所使用的目標(biāo)噴射量的設(shè)定處理的框圖。

圖5是表示本實(shí)施方式的nox凈化控制的禁止處理的框圖。

圖6是表示本實(shí)施方式的禁止判定映射的一個(gè)例子的圖。

圖7是表示本實(shí)施方式的缸內(nèi)噴射器的噴射量學(xué)習(xí)校正的處理的框圖。

圖8是說(shuō)明本實(shí)施方式的學(xué)習(xí)校正系數(shù)的運(yùn)算處理的流程圖。

圖9是表示本實(shí)施方式的maf校正系數(shù)的設(shè)定處理的框圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)。

如圖1所示，在柴油引擎(以下，簡(jiǎn)稱為引擎)10的各氣缸中，分別設(shè)置有將由未圖示的共軌(commonrail)蓄壓的高壓燃料向各氣缸內(nèi)直接噴射的缸內(nèi)噴射器11。這些各缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量、燃料噴射定時(shí)根據(jù)從電子控制單元(以下，稱為ecu)50輸入的指示信號(hào)而被控制。

在引擎10的進(jìn)氣歧管10a上連接有導(dǎo)入新氣的進(jìn)氣通道12，在排氣歧管10b上連接有將排氣向外部導(dǎo)出的排氣通道13。在進(jìn)氣通道12中，從進(jìn)氣上游側(cè)起依次設(shè)置有空氣過(guò)濾器14、吸入空氣量傳感器(以下，稱為maf(massairflow)傳感器)40、可變?nèi)萘啃驮鰤浩?0的壓縮機(jī)20a、中冷器15、進(jìn)氣節(jié)氣門16等。在排氣通道13中，從排氣上游側(cè)起依次設(shè)置有可變?nèi)萘啃驮鰤浩?0的渦輪20b、排氣后處理裝置30等。另外，在引擎10中安裝有引擎轉(zhuǎn)速傳感器41、油門開度傳感器42、增壓壓力傳感器46。

另外，在本實(shí)施方式的說(shuō)明中，作為對(duì)引擎的吸入空氣量(進(jìn)氣流量(suctionairflow))進(jìn)行測(cè)定、檢測(cè)的傳感器，使用的是對(duì)質(zhì)量流量(massairflow)進(jìn)行測(cè)定/檢測(cè)的maf傳感器40，但是，如果能夠測(cè)定/檢測(cè)引擎的進(jìn)氣流量，則也可以使用與maf傳感器40不同類型的流量(airflow)傳感器、或者代替流量傳感器的部件。

egr裝置21包括：egr通道22，其連接排氣歧管10b和進(jìn)氣歧管10a；egr冷卻器23，其冷卻egr氣體；以及egr閥24，其調(diào)整egr量。

排氣后處理裝置30是通過(guò)在外殼30a內(nèi)從排氣上游側(cè)起依次配置氧化催化劑31、nox吸收還原型催化劑32、顆粒過(guò)濾器(以下，簡(jiǎn)稱為過(guò)濾器)33而構(gòu)成的。此外，在排氣通道13中設(shè)置有排氣噴射器34，該排氣噴射器34位于比氧化催化劑31靠上游側(cè)的位置，根據(jù)從ecu50輸入的指示信號(hào)向排氣通道13內(nèi)噴射未燃燃料(主要是烴(hc))。

氧化催化劑31例如是通過(guò)在蜂窩結(jié)構(gòu)體等陶瓷制載體表面承載氧化催化劑成分而形成的。若通過(guò)排氣噴射器34的排氣管噴射或缸內(nèi)噴射器11的遠(yuǎn)后噴射向氧化催化劑31供給未燃燃料，則氧化催化劑31將該未燃燃料氧化而使排氣溫度上升。

nox吸收還原型催化劑32例如是通過(guò)在蜂窩結(jié)構(gòu)體等陶瓷制承載體表面承載堿金屬等而形成的。該nox吸收還原型催化劑32在排氣空燃比為稀燃狀態(tài)時(shí)吸收排氣中的nox，并且，在排氣空燃比為濃燃狀態(tài)時(shí)用排氣中含有的還原劑(hc等)來(lái)對(duì)已吸收的nox進(jìn)行還原凈化。

過(guò)濾器33例如是通過(guò)將由多孔質(zhì)性的分隔壁劃分的多個(gè)單元沿著排氣的流動(dòng)方向配置并將這些單元的上游側(cè)和下游側(cè)交替地孔封閉而形成的。過(guò)濾器33在分隔壁的細(xì)孔、表面捕集排氣中的顆粒狀物質(zhì)(pm)，并且，若pm堆積推定量達(dá)到預(yù)定量，則被執(zhí)行將該顆粒狀物質(zhì)燃燒除去的所謂過(guò)濾器強(qiáng)制再生。通過(guò)利用排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射向上游側(cè)的氧化催化劑31供給未燃燃料，并將流入到過(guò)濾器33的排氣溫度升溫到pm燃燒溫度，從而進(jìn)行過(guò)濾器強(qiáng)制再生。

第1排氣溫度傳感器43被設(shè)置在比氧化催化劑31靠上游側(cè)的位置，對(duì)流入到氧化催化劑31的排氣溫度進(jìn)行檢測(cè)。第2排氣溫度傳感器44被設(shè)置在nox吸收還原型催化劑32與過(guò)濾器33之間，對(duì)流入到過(guò)濾器33的排氣溫度進(jìn)行檢測(cè)。nox/λ傳感器45被設(shè)置在比過(guò)濾器33靠下游側(cè)的位置，對(duì)通過(guò)了nox吸收還原型催化劑32的排氣的nox值及λ(lambda)值(以下，也稱為空氣過(guò)剩率)進(jìn)行檢測(cè)。

ecu50進(jìn)行引擎10等的各種控制，被構(gòu)成為包括公知的cpu、rom、ram、輸入接口、輸出接口等。為了進(jìn)行這些各種控制，傳感器類40～46的傳感器值被輸入到ecu50。此外，ecu50作為一部分的功能要素而具有nox凈化控制部60、nox凈化禁止處理部70、maf追蹤控制部80、噴射量學(xué)習(xí)校正部90、以及maf校正系數(shù)運(yùn)算部95。這些各功能要素作為被包含在作為一體硬件的ecu50中的要素來(lái)說(shuō)明，但是，還能夠?qū)⑦@些之中的任何一部分設(shè)置在相互獨(dú)立的硬件中。

[nox凈化控制]

nox凈化控制部60是本發(fā)明的催化劑再生部件，執(zhí)行如下催化劑再生處理：通過(guò)控制進(jìn)氣流量和燃料噴射量中的至少一者從而使排氣成為濃燃狀態(tài)，利用還原凈化對(duì)已被nox吸收還原型催化劑32吸收的nox進(jìn)行無(wú)害化并放出，從而使nox吸收還原型催化劑32的nox吸收能力恢復(fù)(以下，將執(zhí)行該處理稱為進(jìn)行nox凈化控制)。

nox凈化控制的“開始要求”例如在如下情況下成立：從引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)推定每單位時(shí)間的nox排出量，且將該每單位時(shí)間的nox排出量累計(jì)計(jì)算后的推定累計(jì)值σnox超過(guò)預(yù)定的閾值的情況下，或者，根據(jù)從引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定的催化劑上游側(cè)的nox排出量、和由nox/λ傳感器45檢測(cè)的催化劑下游側(cè)的nox量來(lái)運(yùn)算nox吸收還原型催化劑32的nox凈化率，且該nox凈化率比預(yù)定的判定閾值低的情況。若在詳細(xì)后述的禁止標(biāo)志fpro＿np關(guān)閉的狀態(tài)下“開始要求”成立，則實(shí)施nox凈化控制的nox凈化標(biāo)志fnp被激活(fnp＝1)(參照?qǐng)D2的時(shí)刻t1)。

在本實(shí)施方式中，nox凈化控制下的排氣的濃燃化是通過(guò)并用nox凈化稀燃控制和nox凈化濃燃控制從而實(shí)現(xiàn)的，在該nox凈化稀燃控制中，通過(guò)空氣系統(tǒng)控制使空氣過(guò)剩率從正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(例如約1.5)降低到比理論空燃比相當(dāng)值(約1.0)靠稀燃側(cè)的第1目標(biāo)空氣過(guò)剩率(例如約1.3)，在該nox凈化濃燃控制中，通過(guò)噴射系統(tǒng)控制使空氣過(guò)剩率從第1目標(biāo)空氣過(guò)剩率降低到濃燃側(cè)的第2目標(biāo)空氣過(guò)剩率(例如約0.9)。以下，說(shuō)明這些nox凈化稀燃控制、及nox凈化濃燃控制的細(xì)節(jié)。

[nox凈化稀燃控制]

圖3是表示由nox凈化稀燃控制部60a進(jìn)行的maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt的設(shè)定處理的框圖。第1目標(biāo)空氣過(guò)剩率設(shè)定映射61是基于引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q而被參照的映射，預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等設(shè)定有與這些引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q對(duì)應(yīng)的nox凈化稀燃控制時(shí)的空氣過(guò)剩率目標(biāo)值λnpl＿trgt(第1目標(biāo)空氣過(guò)剩率)。

首先，將引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q作為輸入信號(hào)，從第1目標(biāo)空氣過(guò)剩率設(shè)定映射61讀取nox凈化稀燃控制時(shí)的空氣過(guò)剩率目標(biāo)值λnpl＿trgt，并輸入到maf目標(biāo)值運(yùn)算部62。進(jìn)一步，在maf目標(biāo)值運(yùn)算部62中，基于以下的數(shù)學(xué)公式(1)運(yùn)算nox凈化稀燃控制時(shí)的maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt。

mafnpl＿trgt＝λnpl＿trgt×qfnl＿corrd×rofuel×afrsto/maf＿corr…(1)

在數(shù)學(xué)公式(1)中，qfnl＿corrd表示后述的被學(xué)習(xí)校正后的缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量(除了遠(yuǎn)后噴射之外)，rofuel表示燃料比重，afrsto表示理論空燃比，maf＿corr表示后述的maf校正系數(shù)。

若nox凈化標(biāo)志fnp變成激活(參照?qǐng)D2的時(shí)刻t1)，則將由maf目標(biāo)值運(yùn)算部62運(yùn)算的maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt輸入到坡度(ramp)處理部63。坡度處理部63將引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q作為輸入信號(hào)，從+坡度系數(shù)映射63a及－坡度系數(shù)映射63b讀取坡度系數(shù)，并且，將附加了該坡度系數(shù)的maf目標(biāo)坡度值mafnpl＿trgt＿ramp輸入到閥控制部64。

閥控制部64執(zhí)行如下反饋控制：為了使得從maf傳感器40輸入的實(shí)際maf值mafact達(dá)到maf目標(biāo)坡度值mafnpl＿trgt＿ramp，將進(jìn)氣節(jié)氣門16向閉側(cè)節(jié)流，并且，將egr閥24向開側(cè)打開。

這樣，在本實(shí)施方式中，基于從第1目標(biāo)空氣過(guò)剩率設(shè)定映射61讀取的空氣過(guò)剩率目標(biāo)值λnpl＿trgt、和各缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量來(lái)設(shè)定maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt，并基于該maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt來(lái)對(duì)空氣系統(tǒng)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制。由此，不必在nox吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置λ傳感器，或者，在nox吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置有λ傳感器的情況下，也不必使用該λ傳感器的傳感器值，就能夠有效地使排氣降低到nox凈化稀燃控制所需的期望的空氣過(guò)剩率。

此外，通過(guò)將學(xué)習(xí)校正后的燃料噴射量qfnl＿corrd用作各缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量，從而能夠用前饋控制來(lái)設(shè)定maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt，能夠有效地排除各缸內(nèi)噴射器11的經(jīng)年劣化、特性變化等的影響。

此外，通過(guò)對(duì)maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt附加根據(jù)引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的坡度系數(shù)，從而能夠有效地防止因吸入空氣量的急劇變化而導(dǎo)致的引擎10的不點(diǎn)火、因力矩變動(dòng)而導(dǎo)致的駕駛性的惡化等。

[nox凈化濃燃控制的燃料噴射量設(shè)定]

圖4是表示由nox凈化濃燃控制部60b進(jìn)行的排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射的目標(biāo)噴射量qnpr＿trgt(每單位時(shí)間的噴射量)的設(shè)定處理的框圖。第2目標(biāo)空氣過(guò)剩率設(shè)定映射65是基于引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q而被參照的映射，預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等設(shè)定有與這些引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q對(duì)應(yīng)的nox凈化濃燃控制時(shí)的空氣過(guò)剩率目標(biāo)值λnpr＿trgt(第2目標(biāo)空氣過(guò)剩率)。

首先，將引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q作為輸入信號(hào)，從第2目標(biāo)空氣過(guò)剩率設(shè)定映射65讀取nox凈化濃燃控制時(shí)的空氣過(guò)剩率目標(biāo)值λnpr＿trgt，并輸入到噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部66。進(jìn)一步，在噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部66中，基于以下的數(shù)學(xué)公式(2)運(yùn)算nox凈化濃燃控制時(shí)的目標(biāo)噴射量qnpr＿trgt。

qnpr＿trgt＝mafnpl＿trgt×maf＿corr/(λnpr＿trgt×rofuel×afrsto)－qfnl＿corrd…(2)

在數(shù)學(xué)公式(2)中，mafnpl＿trgt是nox凈化稀燃maf目標(biāo)值，被從上述的maf目標(biāo)值運(yùn)算部62輸入。此外，qfnl＿corrd表示后述的被學(xué)習(xí)校正后的maf追蹤控制應(yīng)用前的缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量(除了遠(yuǎn)后噴射之外)，rofuel表示燃料比重，afrsto表示理論空燃比，maf＿corr表示后述的maf校正系數(shù)。

若nox凈化標(biāo)志fnp變成激活，則將由噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部66運(yùn)算的目標(biāo)噴射量qnpr＿trgt作為噴射指示信號(hào)發(fā)送到排氣噴射器34或各缸內(nèi)噴射器11(圖2的時(shí)刻t1)。持續(xù)該噴射指示信號(hào)的發(fā)送，直到通過(guò)后述的nox凈化控制的結(jié)束判定而關(guān)閉nox凈化標(biāo)志fnp(圖2的時(shí)刻t2)為止。

這樣，在本實(shí)施方式中，基于從第2目標(biāo)空氣過(guò)剩率設(shè)定映射65讀取的空氣過(guò)剩率目標(biāo)值λnpr＿trgt、和各缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量來(lái)設(shè)定目標(biāo)噴射量qnpr＿trgt。由此，不必在nox吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置λ傳感器，或者，在nox吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置有λ傳感器的情況下，也不必使用該λ傳感器的傳感器值，就能夠有效地使排氣降低到nox凈化濃燃控制所需的期望的空氣過(guò)剩率。

此外，通過(guò)將學(xué)習(xí)校正后的燃料噴射量qfnl＿corrd用作各缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量，從而能夠用前饋控制來(lái)設(shè)定目標(biāo)噴射量qnpr＿trgt，能夠有效地排除各缸內(nèi)噴射器11的經(jīng)年劣化、特性變化等的影響。

[nox凈化控制的禁止處理]

圖5是表示由nox凈化禁止處理部70進(jìn)行的禁止處理的框圖。nox凈化禁止處理部70是本發(fā)明的禁止部件，若以下的禁止條件(1)～(8)的任何一個(gè)成立，則激活nox凈化禁止標(biāo)志fpro＿np(fpro＿np＝1)，禁止nox凈化控制的實(shí)施。

(1)引擎轉(zhuǎn)速ne高于預(yù)定的上限轉(zhuǎn)速閾值ne＿max的情況。

(2)引擎轉(zhuǎn)速ne低于預(yù)定的下限轉(zhuǎn)速閾值ne＿min的情況。

(3)缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量qfnl＿corrd(除了遠(yuǎn)后噴射之外)多于預(yù)定的上限噴射量閾值q＿max的情況。

(4)缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量qfnl＿corrd(除了遠(yuǎn)后噴射之外)少于預(yù)定的下限噴射量閾值q＿min的情況。

(5)引擎10成為預(yù)定的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，實(shí)施增壓壓力反饋控制(空氣系統(tǒng)開環(huán)控制)的情況。

(6)有可能在剛開始nox凈化控制后引擎10成為使燃料噴射停止的用電機(jī)帶動(dòng)(motoring)狀態(tài)的情況。

(7)根據(jù)排氣噴射器34的最大極限噴射量qexh＿max推定的能到達(dá)的排氣空氣過(guò)剩率推定值λest＿max高于由上述的nox凈化濃燃控制部60b設(shè)定的空氣過(guò)剩率目標(biāo)值λnpr＿trgt(第2目標(biāo)空氣過(guò)剩率)的情況。

(8)nox吸收還原型催化劑32的催化劑溫度低于預(yù)定的催化劑活性溫度的情況。

以下，說(shuō)明這些禁止條件(1)～(8)的細(xì)節(jié)。

關(guān)于禁止條件(1)～(4)，基于預(yù)先存儲(chǔ)在ecu50的存儲(chǔ)器中的圖6所示的禁止判定映射來(lái)判定。該禁止判定映射是基于引擎轉(zhuǎn)速ne及燃料噴射量q(油門開度)而被參照的二維映射，預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等取得的上限轉(zhuǎn)速閾值線ne＿max＿l、下限轉(zhuǎn)速閾值線ne＿min＿l、上限噴射量閾值線q＿max＿l、及下限噴射量閾值線q＿min＿l被設(shè)定為固定值(一定值)。即，由這4條上下限線包圍的大致矩形狀的區(qū)域被設(shè)定為nox凈化許可區(qū)域α。在引擎轉(zhuǎn)速ne及燃料噴射量q從nox凈化可能區(qū)域α偏離的情況下，禁止實(shí)施nox凈化控制。

在本實(shí)施方式中，這樣，通過(guò)在引擎轉(zhuǎn)速ne高于上限轉(zhuǎn)速閾值ne＿max的情況、或缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量多于上限噴射量閾值q＿max的情況下禁止實(shí)施nox凈化控制，從而能夠有效地防止引擎溫度的急上升。此外，通過(guò)在引擎轉(zhuǎn)速ne低于下限轉(zhuǎn)速閾值ne＿min的情況下禁止實(shí)施nox凈化控制，從而能夠有效地防止hc泄漏(slip)的增加。此外，通過(guò)在缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量少于下限噴射量閾值q＿min的情況下禁止nox凈化控制，從而能可靠地抑制在排氣λ難以降低的狀態(tài)下實(shí)施徒勞的nox凈化控制，能夠有效地防止燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化。

關(guān)于禁止條件(5)，也與禁止條件(1)～(4)同樣，基于圖6所示的禁止判定映射來(lái)判定。在禁止判定映射中，除了上述的4條上下限線之外，還設(shè)定有增壓壓力反饋控制線fb＿max＿l。在燃料噴射量q多于增壓壓力反饋控制線fb＿max＿l的區(qū)域中，實(shí)施基于增壓壓力傳感器46的傳感器值來(lái)對(duì)可變?nèi)萘啃驮鰤浩?0的開度進(jìn)行反饋控制的增壓壓力反饋控制(空氣系統(tǒng)是開環(huán)控制)。

增壓壓力反饋控制線fb＿max＿l在引擎高旋轉(zhuǎn)側(cè)被設(shè)定為伴隨引擎轉(zhuǎn)速ne的上升而使燃料噴射量q逐漸地減少，至少其一部分被包含在nox凈化許可區(qū)域α內(nèi)的高負(fù)荷區(qū)域中。即，在燃料噴射量q為上限噴射量閾值q＿max以下的nox凈化許可區(qū)域α內(nèi)，設(shè)定有實(shí)施增壓壓力反饋控制的區(qū)域β。若在該區(qū)域β中實(shí)施nox凈化控制，則有可能空氣系統(tǒng)控制會(huì)相互干擾，無(wú)法使實(shí)際maf與目標(biāo)maf值一致，排氣濃燃噴射量變得不適當(dāng)。

在本實(shí)施方式中，通過(guò)將這樣的實(shí)際maf與目標(biāo)maf值不一致的區(qū)域β設(shè)定為nox凈化控制的禁止區(qū)域，從而可靠地防止因排氣濃燃噴射量不適當(dāng)而引起的燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化、排氣過(guò)升溫。

關(guān)于禁止條件(6)，基于上述的nox凈化控制的“開始要求”成立時(shí)的缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量變化來(lái)判定。更詳細(xì)而言，在nox凈化控制的“開始要求”成立時(shí)，在滿足缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量qfnl＿corrd、和在噴射量微分值δq上乘以預(yù)定的時(shí)間常數(shù)k后的值之總和為小于零(負(fù)值)的下面的條件式(3)的情況下，判定為引擎10在短時(shí)間內(nèi)會(huì)成為用電機(jī)帶動(dòng)狀態(tài)，禁止nox凈化控制的實(shí)施。

qfnl＿corrd－δq×k＜0…(3)

這樣，在有可能在剛開始nox凈化控制后引擎10成為用電機(jī)帶動(dòng)狀態(tài)的情況下，通過(guò)禁止實(shí)施nox凈化控制，從而能夠有效地防止徒勞的燃料消耗。

關(guān)于禁止條件(7)，基于預(yù)先存儲(chǔ)在ecu50的存儲(chǔ)器中的排氣噴射器34的最大極限噴射量qexh＿max來(lái)判定。更詳細(xì)而言，在nox凈化控制的“開始要求”成立時(shí)，基于排氣噴射器34的最大極限噴射量qexh＿max來(lái)運(yùn)算實(shí)施了nox凈化控制的情況下的能到達(dá)的排氣空氣過(guò)剩率推定值λest＿max，并且，在該排氣空氣過(guò)剩率推定值λest＿max高于nox凈化濃燃控制的空氣過(guò)剩率目標(biāo)值λnpr＿trgt(第2目標(biāo)空氣過(guò)剩率)的情況下(λest＿max＞λnpr＿trgt)，禁止nox凈化控制的實(shí)施。

這樣，在即使實(shí)施nox凈化控制也由于排氣噴射器34的最大極限噴射量qexh＿max的限制而無(wú)法使排氣降低到期望的空氣過(guò)剩率的情況下，通過(guò)禁止nox凈化控制的實(shí)施，從而能夠有效地防止徒勞的燃料消耗。

關(guān)于禁止條件(8)，基于nox吸收還原型催化劑32的推定催化劑溫度來(lái)判定。推定催化劑溫度例如基于由第1排氣溫度傳感器43檢測(cè)的氧化催化劑31的入口溫度、在氧化催化劑31及nox吸收還原型催化劑32的內(nèi)部的放熱反應(yīng)等而被推定，在推定催化劑溫度小于預(yù)定的催化劑活性溫度的情況下，禁止nox凈化控制。

這樣，通過(guò)在nox吸收還原型催化劑32的催化劑溫度小于催化劑活性溫度時(shí)禁止nox凈化，從而能夠有效地防止白煙的發(fā)生等。

[nox凈化控制的結(jié)束判定]

若(1)從nox凈化標(biāo)志fnp的激活起累計(jì)排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射的噴射量，且該累計(jì)噴射量達(dá)到了預(yù)定的上限閾值量的情況、(2)從nox凈化控制的開始起計(jì)時(shí)的經(jīng)過(guò)時(shí)間達(dá)到了預(yù)定的上限閾值時(shí)間的情況、(3)基于含有引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、nox/λ傳感器45的傳感器值等作為輸入信號(hào)的預(yù)定的模型公式運(yùn)算的nox吸收還原型催化劑32的nox吸收量降低到表示nox除去成功的預(yù)定的閾值的情況中任何一個(gè)條件成立，則nox凈化控制關(guān)閉nox凈化標(biāo)志fnp而被結(jié)束(參照?qǐng)D2的時(shí)刻t2)。

這樣，在本實(shí)施方式中，通過(guò)在nox凈化控制的結(jié)束條件中設(shè)置了累計(jì)噴射量、及經(jīng)過(guò)時(shí)間的上限，從而在因排氣溫度的降低等而nox凈化未成功的情況下，能夠可靠地防止燃料消耗量變得過(guò)剩。

[maf追蹤控制]

在從(1)通常運(yùn)轉(zhuǎn)的稀燃狀態(tài)向nox凈化控制下的濃燃狀態(tài)的切換期間、及(2)從nox凈化控制下的濃燃狀態(tài)向通常運(yùn)轉(zhuǎn)的稀燃狀態(tài)的切換期間，maf追蹤控制部80執(zhí)行根據(jù)maf變化來(lái)校正各缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射定時(shí)及燃料噴射量的maf追蹤控制。

[噴射量學(xué)習(xí)校正]

如圖7所示，噴射量學(xué)習(xí)校正部90具有學(xué)習(xí)校正系數(shù)運(yùn)算部91、噴射量校正部92。

學(xué)習(xí)校正系數(shù)運(yùn)算部91在引擎10的稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)基于由nox/λ傳感器45檢測(cè)的實(shí)際λ值λact與推定λ值λest的誤差δλ來(lái)運(yùn)算燃料噴射量的學(xué)習(xí)校正系數(shù)fcorr。在排氣為稀燃狀態(tài)時(shí)，由于排氣中的hc濃度非常低，所以，在氧化催化劑31中因hc的氧化反應(yīng)而導(dǎo)致的排氣λ值的變化小到能夠無(wú)視的程度。因此，認(rèn)為通過(guò)了氧化催化劑31并由下游側(cè)的nox/λ傳感器45檢測(cè)的排氣中的實(shí)際λ值λact、與從引擎10排出的排氣中的推定λ值λest一致。即，在這些實(shí)際λ值λact與推定λ值λest產(chǎn)生了誤差δλ的情況下，能夠假定為是因?qū)Ω鞲變?nèi)噴射器11的指示噴射量與實(shí)際噴射量之差而導(dǎo)致的誤差。以下，基于圖8的流程來(lái)說(shuō)明由學(xué)習(xí)校正系數(shù)運(yùn)算部91進(jìn)行的使用了該誤差δλ的學(xué)習(xí)校正系數(shù)的運(yùn)算處理。

在在步驟s300中，基于引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q，判定引擎10是否處于稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果處于稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，則為了開始學(xué)習(xí)校正系數(shù)的運(yùn)算，進(jìn)入步驟s310。

在步驟s310中，通過(guò)在從推定λ值λest減去由nox/λ傳感器45檢測(cè)的實(shí)際λ值λact后的誤差δλ上，乘以學(xué)習(xí)值增益k1及校正靈敏度系數(shù)k2，從而運(yùn)算學(xué)習(xí)值fcorradpt(fcorradpt＝(λest－λact)×k1×k2)。推定λ值λest是根據(jù)與引擎轉(zhuǎn)速ne、油門開度q相應(yīng)的引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而推定運(yùn)算的。此外，校正靈敏度系數(shù)k2是從圖7所示的校正靈敏度系數(shù)映射91a將由nox/λ傳感器45檢測(cè)的實(shí)際λ值λact最為輸入信號(hào)而被讀取的。

在步驟s320中，判定學(xué)習(xí)值fcorradpt的絕對(duì)值|fcorradpt|是否處于預(yù)定的校正極限值a的范圍內(nèi)。在絕對(duì)值|fcorradpt|超過(guò)校正極限值a的情況下，本控制被返回而中止本次的學(xué)習(xí)。

在步驟s330中，判定學(xué)習(xí)禁止標(biāo)志fpro是否關(guān)閉。作為學(xué)習(xí)禁止標(biāo)志fpro，例如有引擎10的過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、nox凈化控制時(shí)(fnp＝1)等。原因在于，在這些條件成立的狀態(tài)下，誤差δλ由于實(shí)際λ值λact的變化而變大，不能進(jìn)行精確的學(xué)習(xí)。引擎10是否處于過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)例如基于由nox/λ傳感器45檢測(cè)的實(shí)際λ值λact的時(shí)間變化量來(lái)判定，在該時(shí)間變化量大于預(yù)定的閾值的情況下判定為過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)即可。

在步驟s340中，將基于引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q而被參照的學(xué)習(xí)值映射91b(參照?qǐng)D7)更新為在步驟s310中運(yùn)算的學(xué)習(xí)值fcorradpt。更詳細(xì)而言，在該學(xué)習(xí)值映射91b上設(shè)定有根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q劃分的多個(gè)學(xué)習(xí)區(qū)域。這些學(xué)習(xí)區(qū)域優(yōu)選越是使用頻度多的區(qū)域則其范圍被設(shè)定得越窄，越是使用頻度少的區(qū)域則其范圍被設(shè)定得越寬。由此，能夠在使用頻度較多的區(qū)域中提高學(xué)習(xí)精度，能夠在使用頻度較少的區(qū)域中有效地防止未學(xué)習(xí)。

在步驟s350中，通過(guò)在將引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q作為輸入信號(hào)而從學(xué)習(xí)值映射91b讀取的學(xué)習(xí)值上加上“1”，從而運(yùn)算學(xué)習(xí)校正系數(shù)fcorr(fcorr＝1+fcorradpt)。將該學(xué)習(xí)校正系數(shù)fcorr輸入到圖7所示的噴射量校正部92。

噴射量校正部92通過(guò)對(duì)引燃噴射qpilot、預(yù)噴射qpre、主噴射qmain、后噴射qafter、遠(yuǎn)后噴射qpost的各基本噴射量乘以學(xué)習(xí)校正系數(shù)fcorr，從而執(zhí)行這些燃料噴射量的校正。

這樣，通過(guò)用與推定λ值λest與實(shí)際λ值λact的誤差δλ相應(yīng)的學(xué)習(xí)值來(lái)對(duì)各缸內(nèi)噴射器11校正燃料噴射量，從而能夠有效地排除各缸內(nèi)噴射器11的經(jīng)年劣化、特性變化、個(gè)體差等偏差。

[maf校正系數(shù)]

maf校正系數(shù)運(yùn)算部95運(yùn)算在nox凈化控制時(shí)的maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt、目標(biāo)噴射量qnpr＿trgt的設(shè)定中使用的maf校正系數(shù)maf＿corr。

在本實(shí)施方式中，各缸內(nèi)噴射器11的燃料噴射量被基于由nox/λ傳感器45檢測(cè)的實(shí)際λ值λact與推定λ值λest的誤差δλ而校正。但是，由于λ是空氣與燃料之比，所以，誤差δλ的主要原因不一定僅限于對(duì)各缸內(nèi)噴射器11的指示噴射量與實(shí)際噴射量之差的影響。即，對(duì)于λ的誤差δλ，不僅各缸內(nèi)噴射器11而且maf傳感器40的誤差也可能有影響。

圖9是表示由maf校正系數(shù)運(yùn)算部95進(jìn)行的maf校正系數(shù)maf＿corr的設(shè)定處理的框圖。校正系數(shù)設(shè)定映射96是基于引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q而被參照的映射，預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等設(shè)定有表示與這些引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q對(duì)應(yīng)的maf傳感器40的傳感器特性的maf校正系數(shù)maf＿corr。

maf校正系數(shù)運(yùn)算部95將引擎轉(zhuǎn)速ne及油門開度q作為輸入信號(hào)從校正系數(shù)設(shè)定映射96讀取maf校正系數(shù)maf＿corr，并且，將該maf校正系數(shù)maf＿corr發(fā)送到maf目標(biāo)值運(yùn)算部62及噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部66。由此，能夠在nox凈化控制時(shí)的maf目標(biāo)值mafnpl＿trgt、目標(biāo)噴射量qnpr＿trgt的設(shè)定中有效地反映maf傳感器40的傳感器特性。

[其他]

另外，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)適當(dāng)變形而實(shí)施。

本申請(qǐng)基于2015年01月19日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)(日本特愿2015-007988)，將其內(nèi)容作為參照援引于此。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)和催化劑再生方法通過(guò)根據(jù)從排氣噴射器的最大極限噴射量推定的能到達(dá)λ來(lái)禁止實(shí)施nox凈化，從而能夠有效地防止燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化，在這一點(diǎn)是有用的。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

10引擎

11缸內(nèi)噴射器

12進(jìn)氣通道

13排氣通道

16進(jìn)氣節(jié)氣門

24egr閥

31氧化催化劑

32nox吸收還原型催化劑

33過(guò)濾器

34排氣噴射器

40maf傳感器

45nox/λ傳感器

50ecu