Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания

Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания и, в частности, к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного горелкой, установленному в выхлопной трубе после устройства для очистки выхлопных газов.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] В выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания транспортного средства и т.п. в некоторых случаях после устройства для обработки выхлопных газов устанавливается горелка (каталитический нейтрализатор или его аналог); температура выхлопных газов повышается под действием газа, нагретого горелкой, и устройство очистки выхлопных газов нагревается, что способствует его прогреву. Как правило, горелка воспламеняется и сжигает топливо, поступающее в выхлопной канал, тем самым вырабатывая нагретый газ, содержащий пламя (см., например, Патент 1).

[0003] Кстати, эффективность горения в горелке повышается с повышением концентрации кислорода в выхлопных газах, подаваемых в горелку. Напротив, при попытке вывести интенсивность процесса горения в горелке на определенный минимальный уровень концентрация кислорода в подаваемом газе должна быть выше минимальной требуемой концентрации кислорода. Данная тенденция особо заметна при низкой температуре подаваемого газа.

[0004] С другой стороны, в последние годы был достигнут определенный прогресс в экономии топлива за счет уменьшения числа оборотов двигателя, что приводит к сокращению количества выхлопного газа за единицу времени. При этом снижение трения вследствие уменьшения числа оборотов двигателя является незначительным, а в случае с транспортным средством, оснащенным автоматической коробкой передач, имеет место также сопротивление трансформатора крутящего момента, вызываемое трением. Таким образом, это приводит к увеличению нагрузки на двигатель.

[0005] Учитывая данные обстоятельства, наблюдается тенденция к снижению концентрации кислорода в выхлопных газах или, соответственно, концентрации кислорода в газе, подаваемом в горелку. Попытки поддержания стабильного процесса горения на определенном минимальном уровне были сопряжены с известными трудностями, особенно при низкой температуре выхлопных газов.

[0006] Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание устройства управления для двигателя внутреннего сгорания, которое может обеспечивать стабильную интенсивность сгорания в горелке на определенном минимальном уровне.

Уровень техники

Патентный документ

[0007] Патент 1: Опубликованная заявка на патент Японии №2006-112401 (JP-2006-112401 А).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В соответствии с первым аспектом изобретения, предлагается устройство управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания оснащен устройством для очистки выхлопных газов, которое устанавливается в выхлопном канале, и горелкой, установленной в выхлопном канале после устройства для очистки выхлопных газов для увеличения температуры выхлопных газов, подаваемых в устройство для очистки выхлопных газов. Особенностью устройства управления для двигателя внутреннего сгорания является управление увеличением для повышения концентрации кислорода в выхлопных газах, подаваемых на горелку, которое выполняется в том случае, если концентрация кислорода в выхлопных газах, подаваемых в горелку, не превышает заранее установленной требуемой концентрации кислорода, когда поступает запрос на активацию горелки.

[0009] Предпочтительно, если управление увеличением включает в себя первый параметр управления для ограничения работы вспомогательного устройства, приводимого в действие двигателем внутреннего сгорания.

[0010] Предпочтительно, когда первый параметр управления предусматривает остановку вспомогательного устройства.

[0011] Предпочтительно, чтобы двигатель внутреннего сгорания был оснащен турбокомпрессором, установленным в выхлопном канале после горелки, при этом турбокомпрессор должен иметь регулируемую створку, установленную во входной части турбины, а управление увеличением включает в себя второй параметр управления для изменения степени открытия регулируемой створки.

[0012] Предпочтительно, чтобы второй параметр управления включал в себя снижение степени открытия регулируемой створки, если рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания находится в пределах заранее установленного диапазона без наддува, а скорость вращения двигателя не превышает заранее установленную скорость вращения.

[0013] Предпочтительно, чтобы второй параметр управления включал в себя снижение степени открытия регулируемой створки в пределах такого диапазона, чтобы давление на входе не превышало атмосферное давление.

[0014] Предпочтительно, чтобы второй параметр управления включал в себя увеличение степени открытия регулируемой створки, если рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания находится в пределах заранее установленного диапазона без наддува, а скорость вращения двигателя превышает заранее установленную скорость вращения.

[0015] Предпочтительно, чтобы двигатель внутреннего сгорания был установлен на транспортном средстве, транспортное средство оснащено автоматической коробкой передач, которая соединена с двигателем внутреннего сгорания через преобразователь крутящего момента, а управление увеличением включало в себя третий параметр управления для увеличения/уменьшения скорости вращения двигателя посредством увеличения/уменьшения количества топлива, подаваемого в цилиндр во время снижения скорости транспортного средства.

[0016] Предпочтительно, чтобы двигатель внутреннего сгорания был установлен на транспортном средстве, транспортное средство оснащено автоматической коробкой передач, которая соединена с двигателем внутреннего сгорания через преобразователь крутящего момента, а управление увеличением включало в себя четвертый параметр управления для перехода на пониженную передачу автоматической коробки передач до наступления предусмотренного момента перехода во время снижения скорости транспортного средства.

[0017] Предпочтительно, чтобы двигатель внутреннего сгорания был оснащен первой останавливаемой группой цилиндров, второй останавливаемой группой цилиндров, а также устройством очистки выхлопных газов и горелкой, которые предусмотрены для каждой из групп цилиндров; устройство управления определяет для каждой из групп цилиндров, есть или нет запрос на активацию горелки, и превышает ли концентрация кислорода в выхлопных газах, подаваемых в горелку, требуемую концентрацию кислорода, а управление увеличением включает пятый параметр управления для остановки одной из групп цилиндров, в которой будет определено, что концентрация кислорода в выхлопных газах, подаваемых в горелку, не превышает требуемой концентрации кислорода.

[0018] Предпочтительно, чтобы устройство управления выполняло диагностику неисправностей горелки и на время проведения диагностики неисправностей останавливало вспомогательное устройство, приводимое в действие двигателем внутреннего сгорания.

[0019] Предпочтительно, чтобы устройство управления увеличивало степень открытия клапана регулятора, установленного во входном канале, перед проведением управления увеличением, если будет установлено, что концентрация кислорода в выхлопных газах, подаваемых в горелку, не превышает требуемую концентрацию, и выполняло управление увеличением, если концентрация кислорода в выхлопных газах, подаваемых на горелку, не превышает требуемую концентрацию кислорода, даже если степень открытия клапана регулятора увеличивается до максимума.

[0020] Изобретение повышает эффективность возможности стабилизации для обеспечения как минимум определенного уровня производительности сгорания в горелке.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021] ФИГ. 1 представляет собой схему системы привода транспортного средства в соответствии с настоящим вариантом осуществления данного изобретения.

ФИГ. 2 представляет собой схему двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим вариантом осуществления данного изобретения.

ФИГ. 3 представляет собой график, показывающий взаимозависимость температуры входящего газа и эффективность сгорания в горелке.

ФИГ. 4 представляет собой диаграмму результатов испытаний по времени, в том случае, когда транспортное средство запускается без прогрева и движется в режиме ЕС.

ФИГ. 5 представляет собой блок-схему программы выполнения процедуры управления горелкой.

На ФИГ. 6 показана процедура получения требуемой концентрации кислорода.

ФИГ. 7 представляет собой диаграмму по времени, иллюстрирующую пример, где в качестве управления увеличением выполняется первый параметр управления.

ФИГ. 8 представляет собой диаграмму, на которой показано соотношение между скоростью вращения двигателя и давлением на входе, а также соотношение между количеством топлива, впрыскиваемым в цилиндр, и давлением на входе.

ФИГ. 9 представляет собой диаграмму времени, которая является сравнительным примером в том случае, когда третий параметр управления не осуществляется.

ФИГ. 10 представляет собой диаграмму времени, на которой в качестве примера показано выполнение третьего параметра управления.

ФИГ. 11 представляет собой диаграмму времени, на которой в качестве примера показано выполнение четвертого параметра управления.

ФИГ. 12 представляет собой схему двигателя внутреннего сгорания, в котором может выполняться пятый параметра управления.

ФИГ. 13 представляет собой диаграмму времени, на которой в качестве примера показано выполнение пятого параметра управления.

ФИГ. 14 представляет собой диаграмму времени, на которой показано, каким образом температура впускного газа катализатора повышается во время работы горелки.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] Далее будет подробно описан предпочтительный вариант осуществления изобретения. Тем не менее, следует отметить, что варианты осуществления изобретения не ограничены любым из следующих примеров, и что изобретение охватывает все примеры модификации и применения, которые изложены в сущности изобретения, прописанные в формуле изобретения. Размеры, материалы, формы, относительное расположение и т.п. компонентов, указанные в вариантах осуществления настоящего изобретения, не предназначены исключительно для ограничения технического исполнения изобретения, если не указано иное.

[0023] В нижеследующем описании, сторона входа будет также называться «передняя сторона», а сторона выхода будет называться «задняя сторона».

[0024] На ФИГ. 1 показана схема системы привода транспортного средства в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения. Транспортное средство (автомобиль) V в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения имеет автоматическую коробку передач. Автоматическая коробка передач Т/М, которую можно переключать на несколько скоростей, соединена с коленчатым валом Cr двигателя внутреннего сгорания (двигателя) Е, который установлен на транспортном средстве V, через трансформатор крутящего момента Т/С. Пара правых и левых колес W соединена с выходным валом автоматической коробки передач Т/М через передачу последней понижающей ступени FD, в которой предусмотрен дифференциальный механизм.

[0025] На ФИГ. 2 показана схема конфигурации двигателя Е. В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, двигатель Е представляет собой многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением, а именно дизельный двигатель. Входной канал 2 и выхлопной канал 3 соединены с корпусом двигателя 1, в который входит блок цилиндров, головка цилиндра, поршень и т.п. Входной канал 2 находится в верхней части, и в нем установлен расходомер воздуха 4. Данный расходомер воздуха 4 определяет количество входящего воздуха за единицу времени.

[0026] Корпус двигателя 1 имеет множество цилиндров (не показаны на чертежах), и каждый из цилиндров имеет клапан впрыска топлива, который непосредственно впрыскивает топливо в цилиндр, а именно клапан 6 впрыска топлива в цилиндр. Кроме того, каждый из цилиндров имеет впускной клапан и выпускной клапан.

[0027] Корпус двигателя 1 снабжен регулируемым механизмом 7 синхронизации клапана по времени, предназначенным для изменения фаз газораспределения выпускных клапанов. Регулируемый механизм 7 синхронизации клапана по времени представляет собой устройство, которое одновременно и бесступенчато изменяет продолжительность цикла открытия/закрытия выпускных клапанов всех цилиндров, поддерживая при этом на определенном уровне кинематические углы выпускных клапанов всех цилиндров.

[0028] Выхлопной канал 3, за исключением его оконечностей, имеет турбокомпрессор 5 переменной производительности. Турбокомпрессор имеет турбину 5Т, приводимую в действие выхлопными газами, и компрессор 5С, который приводится в действие турбиной 5Т и служит для увеличения давления на входе. На входной части турбины 5Т предусмотрено множество регулируемых лопаток (не показаны на чертежах), для создания переменной скорости потока выхлопных газов, поступающих в турбину 5Т, и поворотный привод 5А лопаток для одновременного открытия/закрытия этих поворотных лопаток. Во входном канале 2 после компрессора 5С установлен дроссельный клапан 8 с электронным управлением.

[0029] Двигатель Е также снабжен устройством 9 рециркуляции выхлопных газов. Устройство 9 рециркуляции выхлопных газов предназначено для (внешней) рециркуляции выхлопных газов в выхлопном канале 3 в направлении входного канала 2. Устройство 9 рециркуляции выхлопных газов имеет канал 9А рециркуляции выхлопных газов, соединяющий выхлопной канал 3 с входным каналом 2, и в канале 9А рециркуляции выхлопных газов установлен охладитель 9В рециркуляции выхлопного газа и клапан 9С рециркуляции выхлопного газа в вышеуказанном порядке со стороны впуска.

[0030] Окислительный нейтрализатор 10 и катализатор NOx 11, которые представляют собой устройства очистки выхлопных газов, соответственно, установлены в вышеуказанном порядке на стороне впуска в выхлопном канале 3 после турбины 5Т. Выходная часть выхлопного канала 3 установлена после катализатора NOx 11 с выходом в атмосферу через глушитель (не показан).

[0031] Благодаря окислительному нейтрализатору 10 несгоревшие компоненты, такие как НС, СО и т.п., вступают в реакцию с кислородом O₂ и превращаются в СО, CO₂, H₂O и т.п. В качестве каталитического нейтрализатора можно использовать, например, Pt/CeO₂, Mn/CeO₂, Fe/CeO₂, Ni/CeO₂, Cu/CeO₂ и т.д.

[0032] Конструкция катализатора NOx 11 аналогична, например, конструкции катализатора NOx поглощающего/восстанавливающего типа (NSR: хранение и восстановление NOx). Катализатор NOx 11 поглощает NOx, содержащийся в выхлопных газах, если воздушно-топливное отношение в выхлопных газах, поступающих в катализатор NOx 11, богаче стехиометрического воздушно-топливного отношения (теоретическое воздушно-топливное отношение, например, 14,6), а также выпускает и восстанавливает поглощенный NOx, если воздушно-топливное отношение в выхлопных газах равно или меньше стехиометрического соотношения количества воздуха к количеству топлива. Конфигурация катализатора NOx 11 предусматривает использование благородного металла, такого как платина Pt, в качестве компонента катализатора, а абсорбирующий компонент, поддерживаемый на поверхности субстрата, изготавливается из оксида, такого как оксид алюминия Al₂O₃ и т.п. Абсорбирующий компонент NOx состоит из, например, как минимум из одного материала, выбранного из группы щелочных металлов, таких как калий K, натрий Na, литий Li и цезий Cs, щелочноземельных элементов, таких как барий Ва и кальций Са, и редкоземельных элементов, таких как лантан La и иттрий Y. К тому же, катализатор NOx 11 может представлять собой катализатор NOx селективного типа восстановления (SCR: селективное каталитическое восстановление), который способен непрерывно восстанавливать NOx в выхлопных газах при подаче восстановительного агента, такого как мочевина и т.п.

[0033] В дополнение к вышеуказанному окислительному нейтрализатору 10 и катализатору NOx 11 может быть предусмотрен фильтр для улавливания частиц (DPF), собирающий частицы (РМ) с выхлопных газов, такие как сажа и т.п. Предпочтительно, чтобы в фильтре для улавливания частиц (DPF) был предусмотрен катализатор, изготовленный из благородного металла, устанавливаемый на фильтре, а конструкция была аналогична конструкции непрерывного катализатора восстанавливающего типа, в котором собранные частицы непрерывно окисляются и сжигаются. Предпочтительно, чтобы фильтр для улавливания частиц (DPF) был установлен по крайней мере, после окислительного нейтрализатора 10. В этой связи, двигатель может быть двигателем внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, а именно, бензиновым двигателем. В данном случае, рекомендуется использовать трехкомпонентный катализатор в выходном канале. Данный фильтр для улавливания частиц (DPF) и трехкомпонентный катализатор классифицируются как устройства очистки выхлопных газов.

[0034] Выхлопная заслонка 12, предназначенная преимущественно для торможения выхлопных газов, устанавливается в выхлопном канале 3 после катализатора NOx 11.

[0035] Горелка 20 устанавливается в выхлопном канале 3 после турбины 5Т и перед окислительным нейтрализатором 6. Горелка 20 предназначена для повышения температуры выхлопных газов, подаваемых на окислительный нейтрализатор 10 и катализатор NOx 11 (особенно на окислительный нейтрализатор 10, который расположен в крайнем верхнем положении), расположенный ниже горелки 20. В горелке 20 предусмотрен клапан 21 добавки топлива и нагреватель или запальная свеча 22, в качестве устройства зажигания.

[0036] Клапан 21 добавки топлива впрыскивает, подает или добавляет жидкое топливо F в выходной канал 3. В качестве топлива F обычно используется дизельное топливо для двигателей, но можно использовать и другой вид топлива. Клапан 21 добавки топлива впрыскивает топливо F преимущественно по направлению к запальной свече 22. Запальная свеча 22 воспламеняет или сжигает топливо F, впрыснутое клапаном 21 добавки топлива, или смесь данного топлива с выхлопным газом. Запальная свеча 22 установлена после клапана 21 добавки топлива.

[0037] В конструкции горелки 20 может быть предусмотрен малогабаритный окислительный нейтрализатор (не показан на чертежах), который устанавливается в выходном канале 3 в положении непосредственно за запальной свечой 22.

[0038] Двигатель Е полностью управляется электронным блоком управления 100 (далее блок ЭБУ), установленным на транспортном средстве. Конфигурация блока ЭБУ 100 предусматривает его оснащение центральным процессором (ЦПУ), отвечающим за выполнение различных расчетов, связанных с управлением двигателем, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), в котором хранятся программы и данные, необходимые для управления, и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), в котором временно хранится результат расчетов и прочие данные ЦПУ (центральное процессорное устройство), порт ввода/вывода для входящих/исходящих сигналов и т.д.

[0039] В дополнение к вышеупомянутым расходомеру воздуха 4, к блоку ЭБУ 100 подсоединен датчик 31 угла поворота коленчатого вала, измеряющий угол поворота коленчатого вала двигателя, и датчик 32 определения угла открытия акселератора, измеряющий угол открытия акселератора.

[0040] Блок ЭБУ 100 производит расчет скорости вращения двигателя Ne на основании выходных данных датчика 31 угла поворота коленчатого вала. Кроме того, блок ЭБУ 100 производит расчет количества всасываемого воздуха Ga на основании выходных данных расходомера воздуха 4. После чего блок ЭБУ 100 производит расчет нагрузки на двигатель на основании расчетного количества всасываемого воздуха Ga.

[0041] Передний датчик 33 температуры выхлопного газа установлен в выходном канале 3 после турбины 5Т и перед горелкой 20, а задний датчик 34 температуры выхлопного газа установлен в выходном канале 3 после горелки 20 и перед окислительным нейтрализатором 10. Вышеуказанные датчики 33 и 34 температуры выхлопного газа также соединены с блоком ЭБУ 100.

[0042] Блок ЭБУ 100 управляет вышеуказанными клапанами 6 впрыска топлива в цилиндр, вышеуказанным дроссельным клапаном 8, вышеуказанным приводом лопаток 5А, вышеуказанным регулируемым механизмом 7 синхронизации клапана по времени газораспределения, вышеуказанным клапаном 9С рециркуляции выхлопного газа, вышеуказанной выхлопной заслонкой 12 и вышеуказанной горелкой 20 (клапаном 21 добавки топлива и запальной свечой 22).

[0043] Кроме того, в корпусе двигателя 1 предусмотрен ряд вспомогательных устройств, приводимых в движение коленчатым валом Cr. То есть, корпус 1 двигателя оснащен компрессором 41 системы кондиционирования воздуха (А/С), водяным насосом 42 и генератором 43 переменного тока, которые используются, соответственно, в качестве вспомогательных устройств. Данные вспомогательные устройства соединены с коленчатым валом Cr посредством приводного ремня 44 и приводятся во вращательное движение коленчатым валом Cr. Из всех вышеуказанных вспомогательных устройств блок ЭБУ 100 управляет работой компрессора системы кондиционирования воздуха (А/С) 41 и генератора 43 переменного тока.

[0044] Следует отметить, что, в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, горелка 20 используется или применяется для активации окислительного нейтрализатора 10, установленного непосредственно перед ней, преимущественно во время прогрева двигателя после холодного запуска. С другой стороны, если температура окислительного нейтрализатора 10 опускается ниже минимальной температуры активации, необходимой для отключения окислительного нейтрализатора 10, даже если двигатель не прогревается, горелка 20 активирует данный окислительный нейтрализатор.

[0045] Во время работы горелки 20 срабатывает клапан 21 добавки топлива и запальная свеча 22, которая воспламеняет или сжигает топливо F, впрыснутое клапаном 21 добавки топлива, или смесь данного топлива F с выхлопными газами. Таким образом, вырабатывается нагретый газ, в котором содержится образовавшееся пламя, и температура выхлопного газа повышается за счет нагретого газа. Выхлопной газ, температура которого увеличилась, подается на окислительный нейтрализатор 10 и способствует активации окислительного нейтрализатора 10. Горелка 20 может быть остановлена как только будет активирован окислительный нейтрализатор 6.

[0046] Таким образом, в случае, когда горелка 20 снабжена малогабаритным окислительным нейтрализатором, в нее поступает добавленное топливо F, и она вырабатывает тепло, способствуя, таким образом, повышению температуры выхлопного газа. Кроме того, малогабаритный окислительный нейтрализатор также улучшает качество добавленного топлива F и направляет улучшенное топливо в окислительный нейтрализатор 10, что способствует активации окислительного нейтрализатора 10.

[0047] Кроме того, как описано выше, в горелке 20 достигнутая эффективность сгорания повышается с увеличением концентрации кислорода (которая также называется концентрация O₂) в выхлопных газах, подаваемых в горелку 20 (которые также называются впускным газом горелки). Напротив, при попытке достичь определенного минимального уровня эффективности сгорания в горелке 20 концентрация кислорода во впускном газе горелке должна быть выше минимальной необходимой концентрации кислорода. В частности, данная тенденция наблюдается при низкой температуре впускного газа горелки.

[0048] Следует отметить, что, поскольку добавленное топливо или его смесь зажигается посредством запальной свечи 22, впускной газ горелки следует рассматривать как выпускной газ, который поступает на участок генерации тепла запальной свечи 22.

[0049] С другой стороны, в последние годы был достигнут определенный прогресс в экономии топлива за счет уменьшения числа оборотов двигателя, что приводит к сокращению количества выхлопных газов за единицу времени (то есть скорости подачи выхлопного газа). При этом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, снижение трения, вызванное уменьшением числа оборотов двигателя, является незначительным, а в случае с транспортным средством, оснащенным автоматической коробкой передач, имеет место также сопротивление трансформатора крутящего момента (Т/С), что приводит к увеличению нагрузки на двигатель.

[0050] При увеличении нагрузки на двигатель количество топлива, подаваемого в цилиндр, а именно количество топлива, впрыскиваемого клапаном впрыска топлива в цилиндр 6 (в дальнейшем именуемое количеством топлива, впрыскиваемого в цилиндр), повышается, а воздушно-топливное отношение выхлопного газа обогащается. Соответственно, при таких условиях, когда концентрация кислорода в выхлопных газах или, следовательно, концентрация кислорода во входном газе горелки имеет тенденцию к снижению, обеспечение стабильного процесса горения на определенном минимальном уровне было сопряжено с известными трудностями, особенно при низкой температуре выхлопных газов.

[0051] Данный момент будет описан далее более подробно. ФИГ. 3 представляет собой график результата испытаний, на котором показана взаимозависимость температуры входящего газа и эффективность сгорания в горелке 20. Эффективность сгорания (%), упомянутая выше, означает соотношение между количеством CO₂, выработанным во время фактического сжигания добавленного топлива, и количеством CO₂, которое было выработано, когда все добавленное топливо, предположительно, было сожжено полностью.

[0052] На чертеже линия а обозначает взаимозависимость на тот момент, когда концентрация O₂ во впускном газе горелки составляет 16%, а линия b обозначает взаимозависимость на тот момент, когда концентрация O₂ во впускном газе горелки выше, а именно 18%. Как видно из данной взаимозависимости, при той же самой температуре газа эффективность сгорания увеличивается, а эффективность сгорания в горелке 20 повышается при увеличении концентрации O₂.

[0053] Кроме того, на участке с низкой температурой газа, а именно если температура не превышает 150°С, эффективность сгорания уменьшается при снижении температуры газа. С другой стороны, с точки зрения процесса сгорания в горелке 20, идеальным вариантом является поддержание эффективности сгорания на определенном уровне, к примеру, 60 (%). В этом случае температура газа должна быть равна или выше, чем 140°С, если концентрация O₂ во впускном газе горелки составляет 16%, и температура газа должна быть равна или выше, чем примерно 100°С, если концентрация O₂ во впускном газе горелки составляет 18%.

[0054] На ФИГ. 4 показаны результаты испытаний в том случае, когда транспортное средство запускается без подогрева и переходит в режиме ЕС. В момент времени 0 (с) происходит запуск двигателя или активация режима. На чертеже, приведенном в качестве примера, показан определенный промежуток времени после запуска двигателя. Линия с показывает температуру впускного газа горелки, линия d показывает концентрацию O₂ во впускном газе горелки, а линия е показывает скорость движения транспортного средства.

[0055] При попытке достичь, по меньшей мере, определенного уровня эффективности горения при работе горелки 20, концентрация O₂ во впускном газе горелки должна быть не ниже 15%. С другой стороны, в соответствии с результатом, показанным на чертеже, во время холостого хода после первого пика режима f1 и во время холостого хода после второго пика режима f2 концентрацию O₂ во впускном газе горелки можно установить на величине всего лишь около 15-16% при низкой температуре впускного газа горелки, а именно около 100°С и более, таким образом, достигается режим экономии.

[0056] Более того, при накоплении неблагоприятных условий, таких как увеличение частоты использования вспомогательных устройств, повышение трения, возникающего в результате низкотемпературных условий, повышения трения сразу после начала движения транспортного средства и т.п., нагрузка на двигатель увеличивается, воздушно-топливное отношение еще больше увеличивается, что может привести к невозможности обеспечения необходимой концентрации O₂ во входном газе горелки.

[0057] Таким образом, в настоящем варианте осуществления изобретения, с учетом необходимости решения данной проблемы, можно осуществить управление увеличением для повышения концентрации O₂ во впускном газе горелки, когда данная концентрация оказывается недостаточной. Более конкретно, устройство управления для двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения используется для управления увеличением для повышения концентрации O₂ во впускном газе горелки, если концентрация O₂ во впускном газе горелки не превышает заранее установленной требуемой концентрации кислорода, когда возникает необходимость в использовании горелки 20.

[0058] Таким образом, становится возможным обеспечить или компенсировать концентрацию O₂ во впускном газе горелки, которая оказалась недостаточной с учетом необходимой концентрации кислорода, и поддержать определенный минимальный уровень эффективности сгорания в горелке.

[0059] В частности, управление увеличением подразумевает выполнение как минимум одного из параметров управления с первого по пятый, которые будут описаны далее. В том случае, если осуществляется управление увеличением, можно выборочно осуществлять один из параметров управления с первого по пятый или сочетать несколько параметров управления с первого по пятый. В качестве альтернативы можно осуществлять в приоритетном порядке два и более параметров управления с первого по пятый.

[0060] Следует отметить, что «управление увеличением», упомянутое в настоящем описании изобретения, не подразумевает управления увеличением количества входящего воздуха посредством, по меньшей мере, увеличения степени открытия дроссельного клапана 8 и/или уменьшения степени открытия клапана рециркуляции отработавших газов 9С, что приводит к увеличению концентрации O₂ во впускном газе горелки. Кроме того, само собой разумеется, что «управление увеличением», упомянутое в настоящем описании изобретения, не подразумевает непосредственного управления подачей кислорода (вторичного воздуха) в выходной канал.

[0061] На ФИГ. 5 показана блок-схема процедуры управления горелкой. Данную процедуру в повторяющемся режиме выполняет блок ЭБУ 100 в соответствии с заранее установленным расчетным циклом.

[0062] На этапе S101 определяется, если ли необходимость в активации горелки 20. Иными словами, блок ЭБУ 100 сравнивает температуру катализатора окислительного нейтрализатора 10, что выполняется отдельно с помощью измерения или расчета, с предварительно установленной минимальной температурой активации и определяет, есть ли необходимость в активации, если температура катализатора ниже минимальной температуры активации, или определяет, что необходимость в активации отсутствует, если температура катализатора равна или больше минимальной температуры активации. В этой связи, горелка 20 используется для подогрева и активации неактивного окислительного нейтрализатора 10. Следовательно, запрос на активацию горелки 20 можно также переформулировать как запрос на подогрев окислительного нейтрализатора 10.

[0063] Температуру катализатора окислительного нейтрализатора 10 можно определить непосредственно при помощи температурного датчика, установленного в окислительном нейтрализаторе 10. Тем не менее, в настоящем варианте осуществления изобретения температура катализатора окислительного нейтрализатора 10 рассчитывается на основании температуры, определенной датчиком 34 температуры выхлопных газов в рабочем состоянии двигателя и т.д.

[0064] Если на этапе S101 было определено, что необходимость в активации отсутствует, производится переход на этап S109, что приводит к прекращению работы (отключению) горелки 20. С другой стороны, если на этапе S101 было определено, что существует необходимость в активации, горелка 20 срабатывает (включается) не сразу, а только после того, как во впускном газе горелки будет достигнута необходима концентрация O₂ за счет процессов, происходящих начиная с этапа S102.

[0065] На этапе S102 заранее установленная требуемая концентрация Ct кислорода достигается по заранее установленной схеме (которая может быть функцией, что будет доказано в дальнейшем) в качестве минимальной необходимой концентрации O₂ во впускном газе горелки.

[0066] Требуемая концентрация Ct кислорода достигается на основании температуры Ti впускного газа горелки по схеме, показанной, например на ФИГ. 6. Температура Ti впускного газа горелки определяется при помощи датчика 33 температуры входящего выхлопного газа. Как показано на чертеже, требуемая концентрация Ct кислорода увеличивается одновременно с падением температуры Ti впускного газа горелки. Например, требуемая концентрация Ct кислорода составляет 18%, когда температура Ti впускного газа горелки равна 100°С, а требуемая концентрация Ct кислорода равна 16%, когда температура Ti впускного газа горелки достигает 300°С. Следовательно, в соответствии с характеристиками, показанными на ФИГ. 3, достаточную эффективность горения, которая составляет не менее 60%, можно обеспечить за счет определения требуемой концентрации Ct кислорода.

[0067] Затем, на этапе S103 блок ЭБУ 100 рассчитывает фактическую концентрацию Cr кислорода как фактическую концентрацию кислорода во впускном газе горелки. Данная фактическая концентрация Cr кислорода рассчитывается по следующей формуле (1).

[0069] Следует отметить, что λ обозначает коэффициент избытка воздуха, m обозначает количество атомов углерода в молекуле топлива, а n обозначает количество атомов водорода в молекуле топлива. Например, значения m и n определяются заранее и равняются 14 и 26, соответственно, и сохраняются в блоке ЭБУ 100.

[0070] Коэффициент избытка воздуха λ рассчитывается в соответствии с формулой (2), приведенной ниже, на основании количества всасываемого воздуха Ga, измеренного расходомером воздуха 4, и количества топлива, впрыснутого в цилиндр Q.

[0072] Количество топлива, впрыснутого в цилиндр Q, рассчитывается по заранее определенной схеме на основании скорости вращения двигателя Ne и степени открытия дроссельной заслонки Ас, определенной при помощи датчика 32 степени открытия дроссельной заслонки. Клапаны впрыска топлива в цилиндры 6 управляются таким образом, чтобы данное расчетное количество топлива, впрыснутое в цилиндр Q, фактически впрыскивалось из цилиндров впрыскивания топлива в цилиндры 6.

[0073] В этой связи, фактическую концентрацию Cr кислорода можно определить непосредственно при помощи датчика концентрации кислорода или датчика соотношения компонентов горючей смеси, установленного в выхлопном канале 3 перед горелкой 20.

[0074] Затем, на этапе S104 фактическая концентрация Cr кислорода сравнивается с требуемой концентрацией Ct кислорода. Если определено, что фактическая концентрация Cr кислорода превышает требуемую концентрацию Ct кислорода, то в результате перехода к этапу S108 происходит активация (срабатывание) горелки 20, исходя из того, что была обеспечена минимальная необходимая концентрация O₂ во впускном газе горелки.

[0075] С другой стороны, если определено, что фактическая концентрация Cr кислорода не превышает требуемой концентрации Ct кислорода, выполняются следующие этапы, исходя из того, что минимальная необходимая концентрация O₂ во впускном газе горелки не обеспечивается.

[0076] Прежде всего, на этапе S105, на основании выходной величины датчика степени открытия дроссельного клапана, установленного на дроссельном клапане 8, определяется, является ли степень открытия дроссельного клапана ТН равной или большей эквивалентной величине полного открытия THmax.

[0077] Если степень открытия дроссельного клапана ТН не больше или равно величине, эквивалентной полному открытию THmax, дроссельный клап