用於內燃機的催化劑保護裝置和催化劑保護方法
2023-05-07 04:24:41 2
用於內燃機的催化劑保護裝置和催化劑保護方法
【專利摘要】催化劑保護裝置包括：設置在內燃機的排氣系統中的催化劑；床溫取得單元，其對所述催化劑在排氣流動方向上分布的多個區域中的每一區域取得床溫；以及燃料噴射單元，其基於由所述床溫取得單元所取得的相應的床溫來對所述區域中的每一區域判定是否需要增加燃料噴射量，其對每一區域計算燃料噴射量中的增量且噴射包含計算出的增量值的總和的量的燃料。
【專利說明】用於內燃機的催化劑保護裝置和催化劑保護方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於內燃機的催化劑保護裝置和催化劑保護方法。
【背景技術】
[0002]一些內燃機(發動機)包括淨化排氣用的排氣淨化催化劑(以下，在適當的位置簡稱為催化劑)。然而，當催化劑通過高溫排氣等被過度地加熱時，催化劑的淨化能力會降低。為了保持催化劑的良好的淨化能力，可使用冷卻催化劑的技術，該技術通過燃料噴射量的增加，利用燃料的汽化熱來降低排氣溫度，以冷卻催化劑。噴射的燃料量中的增量在該情況下稱為超溫保護(OT)增量。通過OT增量而增加的噴射的燃料量被稱為OT增量值。
[0003]公布號為10-205375 (JP 10-205375 A)的日本專利申請描述一種燃料供給控制系統，其中當內燃機的高負荷運轉狀態被檢測到且排氣控制裝置的估定溫度高於或等於預先確定的溫度時，增加供給到內燃機的燃料量。
[0004]附帶地，被包括在排氣控制裝置中的催化劑中的溫度分布在排氣流動方向上不同。另外，可推測的是，催化劑在排氣流動方向上的上遊側的溫度狀態傳遞至催化劑在排氣流動方向上的下遊側。然而，在JP 10-205375 A中，沒有考慮催化劑中的在排氣流動方向上的這種溫度分布。結果，排氣控制裝置會部分地進入溫度過高的狀態。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種根據催化劑中的實際溫度分布而適當地執行OT增量的催化劑保護裝置和催化劑保護方法。
[0006]本發明的第一方案提供一種用於內燃機的催化劑保護裝置。催化劑保護裝置包括:催化劑，其淨化排氣；床溫取得單元，其配置為對所述催化劑在排氣流動方向上的多個區域中的每一區域取得所述催化劑的床溫；以及燃料噴射單元，其配置為:當基於相應的所述床溫判定出對所述區域中的每一區域需要增加燃料噴射量時，噴射包含各個所述區域所需要的增量值的總和的量的燃料。
[0007]由於熱傳遞等因素，在催化劑沿排氣流動方向的下遊側區域的溫度會高於該下遊側區域的上遊側的溫度。本發明的第一方案基於對多個區域中的每一區域取得的溫度狀態來增加燃料噴射量。因此，本發明的第一方案通過根據催化劑中的實際溫度分布來適當地冷卻催化劑而能夠保護催化劑。
[0008]在依照本發明的第一方案的催化劑保護裝置中，基於關於對所述多個區域之中的預定基準區域是否需要增加燃料噴射量的判定，和關於對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的上遊區域是否需要增加燃料噴射量的判定，所述燃料噴射單元可以配置為:將對所述基準區域的增量值加到對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的所述上遊區域的增量值中。
[0009]在依照本發明的第一方案的催化劑保護裝置中，當判定出對基準區域和所述基準區域的在所述排氣流動方向上的鄰近上遊區域都需要增加燃料噴射量時，所述燃料噴射單元可以配置為:將對所述基準區域的增量值加到對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的所述鄰近上遊區域的增量值中。
[0010]例如，當內燃機進入增速狀態或者氧存儲容量(OSC)劑的氧化反應的熱在催化劑沿排氣流動方向的上遊側的區域中產生時，催化劑在排氣流動方向上的下遊側區域(預定基準區域)的溫度增加。另一方面，當在催化劑的沿排氣流動方向的上遊側區域沒有處於超溫狀態時，可推測內燃機處於理論狀態或處於穩定運行的狀態。因此，存在催化劑在排氣流動方向上的下遊側區域(基準區域)變成超溫狀態的低可能性。於是，當判定出對基準區域和所述基準區域的在所述排氣流動方向上的鄰近上遊區域都需要增加燃料噴射量時，噴射包含對所述鄰近區域所需要的燃料噴射量和對基準區域所需要的燃料增量的總和的量的燃料。即，避免在不需要冷卻催化劑的情況下增加燃料噴射量，因此抑制了燃料在沿排氣流動方向的上遊側區域的過餘狀態，且抑制了對在理論空燃比下的空氣過剩率λ = I的範圍的偏離。另外，抑制了在排氣流動方向上的上遊側區域的床溫的過度降低。
[0011]在依照本發明的第一方案的催化劑保護裝置中，當所述床溫取得單元對所述多個區域中的每一區域設定判定值，並且然後使用對所述區域分別設定的所述判定值來計算對基準區域的所述增量值和對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的上遊區域的所述增量值時，所述床溫取得單元可配置為:基於對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的所述上遊區域設定的所述判定值(用於判定催化劑溫度的臨界值)來取得在所述基準區域中的所述床溫。
[0012]為了判定相應的區域是否處於溫度過高的狀態而設定每一判定值。當對催化劑在排氣流動方向上的上遊側的區域增加噴射的燃料量時，催化劑的溫度降低響應於噴射的燃料量中的增加而出現。然而，難以準確地取得溫度降低的速度。於是，對催化劑在排氣流動方向上的上遊側的區域設定的判定值被用作高溫側約束條件，並且取得在基準區域中的溫度狀態。因此，可抑制由於基準區域進入超溫狀態的情況而對催化劑的損壞。
[0013]在依照本發明的第一方案的催化劑保護裝置中，所述燃料噴射單元可將比對基準區域的在所述排氣流動方向上的上遊區域所設定的判定值小的值設定為對所述多個區域之中的所述基準區域的判定值，且通過將所述區域中的每一區域的所述床溫的當前值與對所述區域中的每一區域所設定的所述判定值相比較，可判定對所述區域中的每一區域是否需要增加燃料噴射量。
[0014]催化劑在排氣流動方向上的下遊側的區域的溫度可由於例如從上遊側在排氣流動方向上的熱傳遞而進一步增加。於是，比對基準區域在排氣流動方向上的上遊區域所設定的判定值小的值被設定為對基準區域的判定值。因此，可適當地判定基準區域中的超溫狀態且可增加噴射的燃料量。
[0015]本發明的第二方案提供一種用於內燃機的催化劑保護方法。所述催化劑保護方法包括:對催化劑在排氣流動方向上的多個區域中的每一區域，取得淨化排氣的所述催化劑的床溫；在取得所述區域中的每一區域的所述床溫之後，基於相應的所述床溫，判定對所述多個區域中的每一區域是否需要增加燃料噴射量；以及在所述判定之後，當判定出對所述區域中的每一區域需要增加燃料噴射量時，噴射包含對各個所述區域所需要的增量值的總和的量的燃料。
[0016]用依照本發明方案的催化劑保護裝置和催化劑保護方法，可根據催化劑中的實際的溫度分布來執行適當的OT增量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]參考附圖，將在下文描述本發明的示範實施例的特徵、優點以及技術和產業意義，其中相同的附圖標記表示同樣的元件，且其中:
[0018]圖1是圖示出應用了依照一實施例的催化劑保護裝置的發動機的示意圖；
[0019]圖2是圖示出依照該實施例的催化劑保護裝置的功能框圖；
[0020]圖3是圖示出催化劑中的前端部和中央部的視圖；
[0021]圖4A和圖4B是示出對依照該實施例的催化劑保護裝置的控制的實例的流程圖；
[0022]圖5是示出基於發動機轉速和發動機負荷而計算基礎增量值的圖的實例的視圖；
[0023]圖6是示出依照該實施例的催化劑保護裝置中各值的時間變化的實例的時間圖；
[0024]圖7是圖示出該實施例以及一比較實施例中的收斂溫度和OT增量值之間關係的視圖；
[0025]圖8是圖示出該實施例以及一比較實施例中的OT增量值和床溫的變化之間關係的視圖；
[0026]圖9是圖示出OT增量值、前端部床溫的變化以及中央部床溫的變化之間關係的視圖；以及
[0027]圖10是圖示出對催化劑中央部的修正係數的計算的圖。
【具體實施方式】
[0028]參考附圖，將描述本發明的實施例。
[0029]首先，將描述用於內燃機的催化劑保護裝置(以下簡稱為催化劑保護裝置)的構造。圖1是圖示出應用了依照一實施例的催化劑保護裝置的內燃機的示意圖。
[0030]如圖1所示，發動機包括發動機控制單元(E⑶)2、發動機主體4、曲軸6、曲軸角度傳感器7、燃料噴射閥8、進氣傳感器9、排氣淨化催化劑(以下，在適當的位置簡稱為催化劑)10、進氣管12、排氣管14以及火花塞16。
[0031]對發動機主體4，設置了燃料噴射閥8、進氣管12、排氣管14和火花塞16。曲軸角度傳感器7設置在發動機主體4的氣缸處，且檢測曲軸6的曲軸角度。燃料噴射閥8和進氣傳感器9設置在進氣管12處。燃料噴射閥8噴射燃料。進氣傳感器9檢測通過進氣管12吸入發動機主體4內的進氣量。催化劑10設置在排氣系統內。具體地，催化劑10設置在排氣管14處，且淨化從發動機主體4排出的排氣。ECU 2取得曲軸角度和進氣量的數據。曲軸角度通過曲軸角度傳感器7檢測。進氣量通過進氣傳感器9檢測。ECU 2控制由燃料噴射閥8所噴射的燃料的噴射，且通過火花塞16來執行點火。
[0032]圖2是圖示出依照實施例的燃料噴射控制裝置的功能框圖。如圖2所示，ECU 2用作轉速檢測器18、床溫取得單元20以及燃料噴射單元27。燃料噴射單元27包括基礎增量值計算單元22、比較器23、補償器24和噴射量增加單元26。ECU 2持有預先確定的判定值(用於判定催化劑的臨界值)，即，E⑶2持有OT判定溫度。E⑶2將當前床溫與OT判定溫度比較，並判定是否需要OT增量。E⑶2也持有目標床溫。稍後將詳細描述目標床溫。
[0033]如圖3所示，催化劑10沿排氣流動方向分布。即，催化劑10分布到沿排氣流動方向的多個區域內。具體地，催化劑10分布到中央部和前端部，該前端部為該中央部沿排氣流動方向的上遊區域。在本實施例中，中央部相當於預定基準區域(基準區域)。前端部相當於位於中央部在排氣流動方向上的上遊的區域。催化劑10可分布到更多數量的區域內。在該情況下，中央部和前端部不需要彼此鄰近。在本實施例中，中央部和前端部彼此鄰近。另外，前端部和中央部不需要被隔壁等嚴格地隔開。前端部和中央部僅需要被識別為分布的區域。噴射量增加單元26由於OT增量值而增加噴射量。對催化劑10沿排氣流動方向分布的區域中的每一區域均計算OT增量值。
[0034]轉速檢測器18取得曲軸角度，且基於該曲軸角度檢測轉速。曲軸角度通過曲軸角度傳感器7檢測。基於內燃機的進氣量和轉速，床溫取得單元20取得催化劑10的穩定床溫和催化劑10的當前床溫。進氣量通過進氣傳感器9檢測。轉速通過轉速檢測器18檢測。穩定床溫是在內燃機以某一進氣量和某一轉速而運轉的情況下的催化劑10的床溫收斂至的溫度(收斂溫度)。即，穩定床溫是在運轉狀態為穩定狀態的情況下的催化劑10的床溫收斂至的溫度。當前床溫是例如通過基於收斂溫度的平滑化而獲得的。對催化劑10的多個區域中的每一區域，即，中央部和前端部中的每一部，均計算當前床溫。各當前床溫為用於取得對應區域的溫度狀態的因素。
[0035]基礎增量值計算單元22基於進氣量和轉速計算基礎增量值。基礎增量值為應該由燃料噴射閥8噴射的基礎燃料量。基礎增量值是例如根據圖5所示的圖來取得的。SP，基礎增量值基於發動機的轉速和負荷來取得。對圖3所示的催化劑10的前端部和中央部中的每一部可取得基礎增量值。比較器23將收斂溫度、當前床溫和OT判定溫度(判定值)相互比較，並判定那些溫度之間的大小關係。另外，在圖4所示的流程圖的步驟中，比較器23判定大小關係。
[0036]補償器24基於收斂溫度和當前床溫來修正基礎增量值。收斂溫度和當前溫度通過床溫取得單元20取得。基礎增量值通過基礎增量值計算單元22計算。具體地，補償器24使用修正係數來修正基礎增量值，且取得修正的增量值。目標床溫被設定成低於OT判定溫度(判定值)的值。考慮到目標床溫來計算修正係數。
[0037]噴射量增加單元26選擇基礎增量值和修正的增量值中的任一值作為最終OT增量值。從燃料噴射閥中噴射由噴射量增加單元26判定的增加了 OT增量值的燃料量。S卩，從燃料噴射閥中噴射OT增量值和在OT增量之前的噴射量的總量。該細節將稍後描述。
[0038]如上文所述，燃料噴射單元27包括基礎增量值計算單元22、比較器23、補償器24和噴射量增加單元26。基於關於溫度狀態的信息，燃料噴射單元27對前端部和中央部中的每一部均判定是否需要增加燃料噴射量。關於溫度狀態的信息通過床溫取得單元來取得。關於溫度狀態的信息具體為當前床溫和穩定床溫。而且，燃料噴射單元27對前端部和中央部中的每一部均計算燃料噴射量的增量值。燃料噴射單元27噴射包含計算的增量值的總和的量的燃料。該細節將稍後描述。
[0039]接下來，參考圖4A所示的流程圖，將描述對依照實施例的催化劑保護裝置進行控制的實例。控制催化劑保護裝置主要通過E⑶2執行。E⑶2存儲用於前端部的判定值和用於中央部的判定值。即，ECU 2存儲前端部OT判定溫度和中央部OT判定溫度。中央部OT判定溫度低於前端部OT判定溫度。使用前端部OT判定溫度來判定對於前端部是否需要增加燃料噴射量。使用中央部OT判定溫度來判定對於中央部是否需要增加燃料噴射量。
[0040]中央部的溫度可由於例如熱量從前端部的傳遞而進一步增加。中央部OT判定溫度的值被設定成小於前端部OT判定溫度。具體地，中央部OT判定溫度被設定成比目標溫度低了催化劑材料的氧化熱a°C的值。在催化劑10的中央部，例如，在執行停止供油(F/C)時，床溫增加。對於催化劑10的中央部，OT判定溫度以預期到在執行F/C時床溫增加的方式而被設定。
[0041]最初地，在步驟SI中，判定收斂溫度是否高於OT判定溫度。具體地，判定收斂溫度是否高於前端部OT判定溫度。這是由於上述條件沒有被滿足的狀態是不需要OT增量控制的狀態。重複步驟SI的過程，直到作出肯定的判定。收斂溫度(穩定床溫)在如圖6所示的時刻tl時響應於加速劑操作量的增加而上升。隨時間滯後，當前床溫接近穩定床溫。
[0042]當在步驟SI中作出肯定的判定時，過程進行到步驟S2。在步驟S2中，取得第一基礎增量值。第一基礎增量值從圖5所圖示的圖中取得。即，第一基礎增量值基於發動機的轉速和發動機負荷來取得。這裡，第一基礎增量值為考慮到圖3所示催化劑10的前端部的狀態的基礎增量值。
[0043]在繼步驟S2之後的步驟S3中，判定第一修正係數計算條件是否滿足。這裡，第一修正係數基於當前床溫和目標床溫來獲得。具體地，第一修正係數通過以下公式I來計算，該公式I用於獲得當前床溫與目標床溫之差對穩定床溫與目標床溫之差的比。第一修正係數為用於減少第一基礎增量值的係數。
[0044]公式1:第一修正係數=((當前床溫)_(目標床溫))/((穩定床溫)_(目標床溫))
[0045]目標床溫被設定成低於OT判定溫度的值，且該目標床溫意味著床溫在噴射的燃料量繼續增加第一基礎增量值時收斂至的床溫。這樣，第一修正係數是考慮到引入第一基礎增量值的影響而獲得的係數。因此，抑制了基礎增量值的過度減小，且避免溫度過高狀態。
[0046]在步驟S3中，判定第一修正係數計算條件是否滿足。具體地，判定(當前床溫)_(目標床溫)彡O和(穩定床溫)_(目標床溫)>0的計算允許條件是否滿足。這是因為，當計算允許條件沒有滿足時，計算值不適於作為用於減小基礎增量值的值。當在步驟S3中作出肯定判定時，過程進行到步驟S4。在步驟S4中，第一修正係數計算允許標誌被設定成ON狀態。然後，過程進行到步驟S5。另一方面，當在步驟S3中作出否定的判定時，過程跳過步驟S4而進行到步驟S5。
[0047]在步驟S5中，判定前端部OT判定標誌是否處於ON狀態。S卩，判定圖6所示的當前床溫是否已經增加且已經超出OT判定溫度。如圖6所示，在時刻t2時，當前床溫超出OT判定溫度。因此，在時刻t2將OT判定標誌設定成ON狀態。當在步驟S5中作出肯定的判定時，過程進行到步驟S6。當在步驟S5中作出否定的判定時，過程進行到步驟S8。步驟S8將在稍後描述。
[0048]在步驟S6中，判定第一修正係數計算允許標誌是否處於ON狀態。當過程已經經過步驟S4時，作出肯定的判定。當在步驟S6中作出肯定的判定時，過程進行到步驟S7。在步驟S7中，第一修正係數通過公式I來計算。
[0049]另一方面，當在步驟S5或步驟S6中作出否定的判定時，過程進行到步驟S8。在步驟S8中，採用「I」作為第一修正係數。這是一種為對有效的增量值進行失效保護的目的所採用的措施。例如，當第一修正係數由於各種因素而大於I時，基礎增量值被進一步增加，而執行了過大的增量。為了避免這種情況，採用「I」作為第一修正係數。當採用「I」作為第一修正係數時，直接輸出基礎增量值。因此，冷卻了催化劑，並且保護了該催化劑。
[0050]在繼步驟S7和步驟S8之後的步驟S9中，判定條件(O <第一修正係數< I)是否滿足。當在步驟S9中作出肯定的判定時，過程進行到步驟S10。在步驟SlO中，第一 OT增量值通過公式2來計算。第一 OT增量值相當於修正的增量值。
[0051]公式2:(第一 OT增量值)=(第一修正係數)X (第一基礎增量值)
[0052]另一方面，當第一修正係數落入範圍(O <第一修正係數< I)之外且在步驟S9中作出否定的判定時，過程進行到步驟S11。在步驟Sll中，將「I」設定為第一修正係數。結果，第一基礎增量值作為第一 OT增量值來計算。例如，甚至在由於裝置的控制系統而沒有計算出精確值時，也確保基礎增量值的噴射量。因此，保護了催化劑。
[0053]通過到步驟Sll的過程，已經完成了用於催化劑10的前端部的OT增量值的計算。
[0054]這裡，參考圖6至圖8，將連同比較實施例一起來描述在步驟SlO中計算的使用第一OT增量值作為最終的OT增量值來噴射燃料的情況下的溫度的運行情況。
[0055]在圖6中，在第一比較實施例中，通過恆定地使用基礎增量值來噴射燃料。即，沒有採取減小基礎增量值的任何措施。在第二比較實施例中，使用公式3來計算修正係數。
[0056]公式3:修正係數=((當前床溫)-(0T判定溫度))/ ((收斂溫度)-(0T判定溫度))
[0057]在第一比較實施例中，通過恆定地使用基礎增量值來噴射燃料，因此噴射量會變得過大。結果，實際溫度會比需要的降低得更多，且CO排放量會增加。
[0058]在第二比較實施例中，對基礎增量值的減小的量會變得過大，噴射量的增量會不足，且床溫會上升超過OT溫度。該現象將參考圖7和圖8來描述。在第二比較實施例中，使用通過數學公式3計算的修正係數。OT判定溫度被引入到數學公式3中。因此，如圖7所示，尤其是，在催化劑的溫度低的增量控制的最初階段，冷卻是不足的。如圖8所示，在實施例中，就在床溫已達到OT判定溫度之後，OT增量值基本上豎直地上升。相比於此，在第二比較實施例中，OT增量值逐漸增加，因此床溫會上升超過OT判定溫度。
[0059]這樣，在依照實施例的催化劑保護裝置中，低於OT判定溫度的目標床溫在計算修正係數時使用，因此可計算出適當的OT增量值。
[0060]隨後，將參考圖4B所示的流程圖來描述從步驟S12開始的過程。通過從步驟S12到步驟S20的過程，計算對催化劑10的中央部的OT增量值。當也計算對中央部的OT增量值時，如在計算對前端部的OT增量值的情況下一樣使用第一基礎增量值。如圖9所示，對催化劑10的中央部的增量(第二 OT增量值)最終加到第一 OT增量值中(步驟S30)。第二OT增量值是例如對於在執行F/C控制且在催化劑沿排氣流動方向的上遊區域中產生氧氣存儲容量(OSC)劑的氧化反應的熱的情況下急劇的溫度上升而被計算出來的值。
[0061]在步驟S12中，判定第二修正係數計算條件是否滿足。這裡，第二修正係數通過以下公式4來計算。第二修正係數是用於減小第一基礎增量值的係數。公式4:第二修正係數=((中央部當前床溫)-(中央部OT判定溫度))/ ((穩定床溫)-(目標床溫))。
[0062]目標床溫是與在計算第一修正係數時的值相似的值，且被設定成低於OT判定溫度的值。目標床溫意味著在燃料噴射的增量繼續增加第一基礎增量值時床溫收斂至的床溫。這樣，第一修正係數是考慮到引入第一基礎增量值的影響而獲得的係數。因此，抑制了基礎增量值過度的減小。因此，避免催化劑的溫度過高的狀態。
[0063]為了獲得中央部的當前床溫，計算圖10所示的中央部當前床溫的計算基準值。gp，計算基準值，該基準值用於計算中央部的當前床溫。在本實施例中，使用為各區域(即前端部和中央部)設定的前端部OT判定溫度和中央部OT判定溫度，且對每一區域計算增量值。中央部當前床溫計算基準值通過修改前端部的當前床溫來獲得。具體地，在前端部的當前床溫已經達到前端部OT判定溫度之後，中央部當前床溫計算基準值通過將當前床溫限制為前端部OT判定溫度來獲得。即，在前端部的當前床溫已達到前端部OT判定溫度之後，中央部當前床溫計算基準值通過將當前床溫保持在前端部OT判定溫度來獲得。中央部當前床溫通過對中央部當前床溫計算基準值進行平滑來獲得。這樣，在中央部的床溫基於前端部OT判定溫度來取得,該前端部OT判定溫度是對前端部設定的判定值。即，中央部當前床溫是基於前端部OT判定溫度來規定的,該前端部OT判定溫度是對前端部設定的判定值。以這種方式來規定中央部當前床溫的理由如下。即，當在前端部作出OT判定且然後執行對前端部的OT增量時，前端部的當前床溫從OT判定溫度朝向目標床溫降低。然而，在實施OT增量之後，難以取得實際床溫以多少速度向目標床溫收斂。然後，在執行增加噴射量的同時，通過利用朝向前端部OT判定溫度平滑的值來規定中央部當前床溫，該前端部OT判定溫度是高溫側限制條件，且不允許被超過。因此，可抑制由於基準區域進入高溫狀態而對催化劑10的損壞。
[0064]如上文所述，中央部OT判定溫度被設定成比目標床溫低了催化劑材料的氧化熱a °C的值。因此，在執行F/C時可對抗溫度的急劇增加。
[0065]在步驟S12中，判定上述第二修正係數計算條件是否滿足。具體地，判定((中央部當前床溫)-(中央部OT判定溫度))彡O且((穩定床溫)-(目標床溫))> O的計算允許條件是否滿足。這是由於，當計算允許條件不被滿足時，計算出的值不適於作為用於減小基礎增量值的值。當在步驟S12中作出肯定判定時，過程進行到步驟S13，且在步驟S13中，第二修正係數計算允許標誌設定成ON狀態。然後，過程進行到步驟S14。另一方面，當在步驟S12中作出否定判定時，過程跳過步驟S13而進行到步驟S14。
[0066]在步驟S14中，判定中央部OT判定標誌是否處於ON狀態。S卩，判定圖10所示的中央部當前床溫是否已超過OT判定溫度。當在步驟S14中作出肯定判定時，過程進行到步驟S15。當在步驟S14中作出否定判定時，過程進行到步驟S17。步驟S17將在稍後描述。
[0067]在步驟S15中，判定第二修正係數的計算允許標誌是否處於ON狀態。當過程已經經過步驟S13時，作出了肯定的判定。當在步驟S15中作出肯定判定時，過程進行到步驟S16。在步驟S16中，第二修正係數通過公式4來計算。
[0068]另一方面，當在步驟S14或步驟S15中作出否定的判定時，過程進行到步驟S17。在步驟S17中，採用「I」作為第二修正係數。這是為對有效的增量值進行失效保護的目的所採用的措施。例如，當第二修正係數由於各種因素而大於I時，基礎增量值進一步增加，且執行了過大的增加。為了避免這種過大的增加，採用「I」作為第二修正係數。當採用「I」作為第二修正係數時，直接輸出基礎增量值。因此，冷卻了催化劑，並且保護了該催化劑。
[0069]在繼步驟S16和步驟S17之後的步驟S18中，判定條件(O <第二修正係數< I)是否滿足。當在步驟S18中作出肯定的判定時，過程進行到步驟S19。在步驟S19中，第二OT增量值通過公式5來計算。第二 OT增量值相當於修正的增量值。
[0070]公式5:(第二 OT增量值)=(第二修正係數)X (第一基礎增量值)
[0071]另一方面，當第二修正係數落入範圍(O <第二修正係數< I)之外且在步驟S18中作出否定的判定時，過程進行到步驟S20。在步驟S20中，將「I」設定成第二修正係數。結果，第一基礎增量值作為第二 OT增量值來計算。例如，甚至在由於裝置的控制系統而沒有計算出精確值時，也確保基礎增量值的噴射量。因此，保護了催化劑。
[0072]通過從步驟S12到步驟S20的過程，已經完成了用於催化劑10的中央部的OT增量值的計算。
[0073]在步驟S21中，判定中央部OT判定標誌是否處於ON狀態且前端部OT判定標誌是否處於ON狀態。當在步驟S21中作出肯定的判定時，過程進行到步驟S22。在步驟S22中，最終有效的OT增量值通過將在步驟S19中計算出的第二 OT增量值加到在步驟SlO中計算出的第一 OT增量值中來獲得。另一方面，當在步驟S21中作出否定的判定時，過程被返回。即，僅僅當中央部OT判定標誌和前端部OT判定標誌都處於ON狀態時，才將對催化劑10的中央部的增量值加到有效的OA增量值中。
[0074]催化劑10的中央部位於前端部沿排氣流動方向的下遊。因此，當前端部的床溫還沒達到OT判定溫度時，中央部的床溫不會立即增加。在這情況下的OT增量導致無用的燃料噴射，且會對例如在理論空燃比下的空氣過剩率λ =I的範圍的偏離產生影響。然後，僅僅在中央部OT判定標誌和前端部OT判定標誌都處於ON狀態時才加上增量值。
[0075]這樣，對沿排氣流動方向分布到多個區域中的催化劑的多個區域中的每一區域計算增量值，且噴射包含增量值的總和的量的燃料。在沿排氣流動方向分布到多個區域中的催化劑中，對每一區域計算增量值，且噴射包含計算值的總和的量的燃料。因此，可根據催化劑的實際溫度分布執行適當的OT增量。
[0076]上文詳細描述本發明的實施例；然而，本發明沒有被限制為上述示範的實施例。在所附權利要求書中所述本發明的範圍內的各種變更或修改是可適用的。
[0077]例如，在上述的實施例中，燃料的增量值可被修正；然而，增量值的修正不是必不可少的。可對沿排氣流動方向分布的催化劑的多個區域計算增量值，從而燃料在正好需要被噴射時被相應地噴射。
[0078]儘管已連同本公開的具體的示範實施例解釋了本公開，但是明顯的是許多選擇、修改和變化對本領域的技術人員將是顯而易見的。因此，如在此列舉的本公開的示範實施例意圖為說明性的，而不是限制性的。存在可不背離本公開範圍而作出的改變。
【權利要求】
1.一種用於內燃機的催化劑保護裝置，其特徵在於包括: 催化劑，其淨化排氣； 床溫取得單元，其配置為對所述催化劑在排氣流動方向上的多個區域中的每一區域取得所述催化劑的床溫；以及 燃料噴射單元，其配置為:當基於相應的所述床溫判定出對所述區域中的每一區域需要增加燃料噴射量時，噴射包含各個所述區域所需要的增量值的總和的量的燃料。
2.根據權利要求1所述的催化劑保護裝置，其中 基於關於對所述多個區域之中的預定基準區域是否需要增加燃料噴射量的判定，和關於對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的上遊區域是否需要增加燃料噴射量的判定，所述燃料噴射單元配置為:將對所述基準區域的增量值加到對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的所述上遊區域的增量值中。
3.根據權利要求1所述的催化劑保護裝置，其中 當判定出對基準區域和所述基準區域的在所述排氣流動方向上的鄰近上遊區域都需要增加燃料噴射量時，所述燃料噴射單元配置為:將對所述基準區域的增量值加到對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的所述鄰近上遊區域的增量值中。
4.根據權利要求1至3中任何一項所述的催化劑保護裝置，其中 當所述床溫取得單元對所述多個區域中的每一區域設定判定值，並且然後使用對所述區域分別設定的所述判定值來計算對基準區域的所述增量值和對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的上遊區域的所述增量值時，所述床溫取得單元配置為:基於對所述基準區域的在所述排氣流動方向上的所述上遊區域設定的所述判定值來取得在所述基準區域中的所述床溫。
5.根據權利要求1至4中任何一項所述的催化劑保護裝置，其中 所述燃料噴射單元將比對基準區域的在所述排氣流動方向上的上遊區域所設定的判定值小的值設定為對所述多個區域之中的所述基準區域的判定值，且通過將所述區域中的每一區域的所述床溫的當前值與對所述區域中的每一區域所設定的所述判定值相比較，判定對所述區域中的每一區域是否需要增加燃料噴射量。
6.一種用於內燃機的催化劑保護方法，其特徵在於，包括: 對催化劑在排氣流動方向上的多個區域中的每一區域，取得淨化排氣的所述催化劑的床溫； 在取得所述區域中的每一區域的所述床溫之後，基於相應的所述床溫，判定對所述多個區域中的每一區域是否需要增加燃料噴射量；以及 在所述判定之後，當判定出對所述區域中的每一區域需要增加燃料噴射量時，噴射包含對各個所述區域所需要的增量值的總和的量的燃料。
【文檔編號】F01N11/00GK104379892SQ201380029016
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月30日 優先權日:2012年6月1日
【發明者】近藤真也, 高間康之, 麻生紘司 申請人:豐田自動車株式會社