專利名稱：用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
作為用于還原并且凈化從發(fā)動機(jī)排出的排氣中所包含的氮氧化物(NOx)的催化劑，已知一種催化劑，當(dāng)流入其中的排氣的空燃比大于(稀于)理論空燃比時，該催化劑吸收或存儲排氣中所包含的NOx以將該NOx保持在其中，并且當(dāng)流入其中的排氣的空燃比為理論空燃比或小于理論空燃比時，該催化劑還原并且凈化保持在其中的NOx。在未審定日本專利公報No.2004-68690中公開了設(shè)置有上述催化劑(以下稱作NOx催化劑)的發(fā)動機(jī)。
公報No.2004-68690中所公開的發(fā)動機(jī)包括六個氣缸，這六個氣缸被分成兩個氣缸組。每個氣缸組都連接到排氣支管。此外，排氣支管在其下游端與公共排氣管連接。NOx催化劑布置在公共排氣管中。
除NOx外，排氣還包含硫氧化物(SOx)。因此，除NOx外，NOx催化劑還可以保持SOx。當(dāng)NOx催化劑保持SOx時，即被硫酸鹽污染(硫中毒)時，NOx催化劑保持NOx的能力下降。因此，為了維持NOx催化劑保持NOx的高能力，SOx應(yīng)當(dāng)被從NOx催化劑除去。在這方面，當(dāng)NOx催化劑的溫度升高至SOx能夠從NOx催化劑除去的溫度并且具有理論空燃比或濃(尤其是稍稍有些濃)空燃比的排氣被供給到NOx催化劑時，SOx能夠被從NOx催化劑除去，即，被硫酸鹽污染的NOx催化劑被再生。
根據(jù)公報No.2004-68690中所公開的發(fā)動機(jī)，為了從NOx催化劑除去SOx，執(zhí)行用于再生NOx催化劑的硫酸鹽污染的以下處理。即，從一個氣缸組排出的排氣的空燃比被控制為濃空燃比，而從其余氣缸組排出的排氣的空燃比被控制為稀空燃比。然后，具有濃空燃比的排氣(以下稱作濃排氣)和具有稀空燃比的排氣(以下稱作稀排氣)彼此混合并且流入NOx催化劑。在這種情況下，濃排氣的濃程度和稀排氣的稀程度被控制為，使得由濃排氣和稀排氣的混合所產(chǎn)生的排氣的空燃比為理論空燃比。
在這種情況下，流入NOx催化劑的排氣的空燃比被控制為理論空燃比。此外，當(dāng)濃排氣和稀排氣彼此混合時，濃排氣中包含的碳?xì)?HC)與稀排氣中包含的氧發(fā)生反應(yīng)。因此，由HC和氧的反應(yīng)所產(chǎn)生的熱升高了排氣的溫度從而也升高了NOx催化劑的溫度。由此，NOx催化劑的溫度被升高至SOx能夠被從NOx催化劑除去的溫度并且具有理論空燃比的排氣被供給到NOx催化劑中。結(jié)果，SOx被從NOx催化劑除去。
已知一種發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)包括用于吸收并且存儲燃料箱中所產(chǎn)生的燃料蒸汽的炭罐。在該發(fā)動機(jī)中，為了防止罐中的活性碳充滿燃料蒸汽，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，燃料蒸汽被從該罐排出到進(jìn)氣管中。
排出到進(jìn)氣管中的燃料蒸汽被導(dǎo)入到氣缸中。在公報No.2004-68690中所公開的發(fā)動機(jī)中，當(dāng)硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行時如果燃料蒸汽從罐排出到進(jìn)氣管中，則被供給到各氣缸的燃料的量增加所排出的燃料蒸汽的量。在這種情況下，尤其是在當(dāng)硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行時排出濃排氣的氣缸中燃料的量變得非常大。因此，在該氣缸中燃料可能沒有燃燒。
本發(fā)明的目的是確保在當(dāng)NOx催化劑的硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行時混合氣小于(濃于)理論空燃比的氣缸中燃料燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行并且包含燃料蒸汽的驅(qū)除(排出，purge)氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個基于所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度而被控制。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在第一方面中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行、所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個減小。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在第一方面中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行并且所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個與所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地減小。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行、包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中并且排出具有濃空燃比排氣的氣缸中混合氣的濃程度大于預(yù)定程度時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個減小。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在第四方面中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行、所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個減小。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行并且包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個與排出具有濃空燃比排氣的氣缸中混合氣的濃程度基本成反比地減小。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在第六方面中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行并且所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個與所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地減小。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行并且包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中時，各氣缸中混合氣的空燃比基于所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度而被控制。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在第八方面中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行、所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，排出具有濃空燃比排氣的氣缸中混合氣的濃程度減小，而排出具有稀空燃比排氣的氣缸中混合氣的稀程度增大。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在第八方面中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行并且所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中時，排出具有濃空燃比排氣的氣缸中混合氣的濃程度與所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地減小，而排出具有稀空燃比排氣的氣缸中混合氣的稀程度與所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成正比地增大。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行、包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，所述硫酸鹽污染再生處理不被執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，在第十一方面中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行、所述包括燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于所述預(yù)定濃度時，所述硫酸鹽污染再生處理不被執(zhí)行，而所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個增大。


結(jié)合附圖，從以下所述對本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明中，可以更全面地理解本發(fā)明，附圖中圖1示出設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化裝置的發(fā)動機(jī)的例子；圖2示出三元催化劑的凈化特性；圖3示出線性空燃比傳感器的輸出特性；圖4示出O2傳感器的輸出特性；圖5示出作為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N和所需轉(zhuǎn)矩T的函數(shù)的驅(qū)除率R的脈譜圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例用于控制驅(qū)除控制閥的例程的例子；
圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例用于控制驅(qū)除控制閥的例程的例子；圖8示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例用于控制驅(qū)除控制閥的例程的例子；圖9示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例用于控制驅(qū)除控制閥的例程的例子。
具體實施例方式
參照附圖，將說明本發(fā)明的實施例。圖1示出了設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化裝置的發(fā)動機(jī)。在圖1中，1表示發(fā)動機(jī)的機(jī)體，并且#1至#4分別表示第一氣缸、第二氣缸、第三氣缸以及第四氣缸。在氣缸#1至#4中分別設(shè)置有燃料噴射器21、22、23以及24。進(jìn)氣管4經(jīng)由進(jìn)氣支管3連接到氣缸。第一排氣支管5連接到第一氣缸#1和第四氣缸#4，第二排氣支管6連接到第二氣缸#2和第三氣缸#3。當(dāng)?shù)谝缓偷谒臍飧椎慕M合被稱為第一氣缸組并且第二和第三氣缸的組合被稱為第二氣缸組時，第一排氣支管5連接到第一氣缸組并且第二排氣支管6連接到第二氣缸組。排氣支管5和6彼此連接并且連接到公共排氣管7。
第一排氣支管5在其下游部分是單個管，但在其上游部分分支為兩個副排氣支管。此外，所述副排氣支管分別連接到第一和第四氣缸。類似地，第二排氣支管6在其下游部分是單個管，但在其上游部分分支為兩個副排氣支管。此外，所述副排氣支管分別連接到第二和第三氣缸。以下，排氣支管的副排氣支管被稱為排氣支管的分支部分，排氣支管的下游單個部分被稱為排氣支管的集合部分。
在排氣支管5和6的集合部分中分別布置有三元催化劑8和9。在排氣管7中布置有NOx催化劑10。在排氣管5和6的集合部分中三元催化劑8和9的上游分別布置有空燃比傳感器11和12。在排氣管7中NOx催化劑10的上游和下游分別布置有空燃比傳感器13和14。
如圖2所示，當(dāng)催化劑8和9的溫度大于一定溫度(即，活性化溫度)并且流入催化劑8和9的排氣的空燃比大致為理論空燃比(即，在圖2中的區(qū)域X內(nèi))時，三元催化劑8和9能夠以高凈化率凈化排氣中所包含的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)以及碳?xì)?HC)。另一方面，三元催化劑具有氧吸收/釋放能力，即，當(dāng)流入三元催化劑的排氣的空燃比大于(稀于)理論空燃比時三元催化劑吸收排氣中所包含的氧，并且當(dāng)流入三元催化劑的排氣的空燃比小于(濃于)理論空燃比時三元催化劑釋放所吸收的氧。當(dāng)氧吸收/釋放能力正常工作時，三元催化劑中的空燃比基本維持在理論空燃比并且即使流入三元催化劑的排氣的空燃比大于或小于理論空燃比，NOx、CO以及HC也以高凈化率被凈化。
當(dāng)NOx催化劑10的溫度大于一定溫度(即，活性化溫度)并且流入NOx催化劑10的排氣的空燃比大于(稀于)理論空燃比時，NOx催化劑通過吸收或存儲排氣中所包含的NOx而將該NOx保持在其中。另一方面，當(dāng)NOx催化劑10的溫度大于一定溫度(即，活性化溫度)并且流入NOx催化劑10的排氣的空燃比小于(濃于)理論空燃比時，NOx催化劑10通過還原NOx而凈化所保持的NOx。
在NOx保持在NOx催化劑10中的條件下，如果排氣包含硫氧化物(SOx)，則SOx也保持在NOx催化劑10中。如前文所述，當(dāng)SOx保持在NOx催化劑10中時，NOx催化劑能夠在其中保持的NOx的量減少。因此，為了盡可能地維持NOx催化劑的高NOx保持能力，SOx應(yīng)當(dāng)被從NOx催化劑除去。在這方面，SOx可以通過在NOx催化劑的溫度維持在Sox能夠被除去的溫度的條件下供給具有理論空燃比或濃空燃比(尤其是，接近理論空燃比的濃空燃比)的排氣到NOx催化劑而被從NOx催化劑除去。換句話說，當(dāng)NOx催化劑的溫度維持在一定溫度并且具有理論空燃比或濃空燃比的排氣被供給到NOx催化劑時，本實施例的NOx催化劑釋放SOx。
根據(jù)本實施例，當(dāng)需要從NOx催化劑10除去SOx時，執(zhí)行用于將NOx催化劑的溫度維持在SOx能夠被除去的溫度并且供給具有理論空燃比或濃空燃比的排氣到NOx催化劑的硫酸鹽污染再生處理(以下稱為SPR處理)。也就是說，根據(jù)本實施例的SPR處理，氣缸中混合氣的空燃比被控制為從第一和第四氣缸(即，第一氣缸組)排出具有濃空燃比的排氣(以下稱為濃排氣)并且從第二和第三氣缸(即，第二汽缸組)排出具有稀空燃比的排氣(以下稱為稀排氣)。
在SPR處理中，濃排氣的濃程度和稀排氣的稀程度被控制為，使得由濃排氣和稀排氣的組合所產(chǎn)生并且流入NOx催化劑10的排氣的空燃比為理論空燃比或預(yù)定濃空燃比。
一般情況下，SOx能夠被從NOx催化劑10除去的溫度(以下稱為SOx可除去溫度)高于NOx催化劑能夠保持或凈化NOx的溫度。因此，為了從NOx催化劑除去SOx，需要升高NOx催化劑的溫度。關(guān)于這點，根據(jù)本實施例的SPR處理，作為濃排氣與稀排氣的混合并且然后濃排氣中所包含的HC與稀排氣中所包含的氧的反應(yīng)的結(jié)果，產(chǎn)生了反應(yīng)熱。反應(yīng)熱將NOx催化劑的溫度升高至SOx可除去溫度。
如前文所述，為了從NOx催化劑10除去SOx，需要供給具有理論空燃比或濃空燃比的排氣到NOx催化劑中。關(guān)于這點，根據(jù)本實施例的SPR處理，流入NOx催化劑的排氣處于理論空燃比或濃空燃比。因此，根據(jù)該SPR處理，SOx能夠被從NOx催化劑除去。
應(yīng)當(dāng)注意，在SPR處理中從氣缸排出的濃排氣的空燃比優(yōu)選為接近理論空燃比的濃空燃比，并且因而在SPR處理中從氣缸排出的稀排氣的空燃比優(yōu)選為接近理論空燃比的稀空燃比。
作為空燃比傳感器，例如，具有如圖3所示的電流輸出特性的空燃比傳感器，即所謂的線性空燃比傳感器是公知的。當(dāng)排氣的空燃比為理論空燃比時線性空燃比傳感器輸出0A，并且電流值與排氣的空燃比基本成反比地增加。也就是說，取決于排氣的空燃比，線性空燃比傳感器線性地輸出電流值。
此外，作為空燃比傳感器，例如，具有如圖4所示的電壓輸出特性的空燃比傳感器，即所謂的O2傳感器是公知的。當(dāng)排氣的空燃比大于理論空燃比時O2傳感器輸出大致為0V，并且當(dāng)排氣的空燃比小于理論空燃比時輸出大致為1V。在排氣的空燃比大約為理論空燃比的空燃比區(qū)域，輸出電壓值橫穿0.5V劇烈地變化。也就是說，當(dāng)排氣的空燃比大于理論空燃比時以及當(dāng)排氣的空燃比小于理論空燃比時，O2傳感器分別輸出不同的恒定電壓值。
在本發(fā)明的實施例中，作為布置在三元催化劑8和9上游的空燃比傳感器11和12以及布置在三元催化劑與NOx催化劑10之間的空燃比傳感器13，采用線性空燃比傳感器。此外，作為布置在NOx催化劑下游的空燃比傳感器14，采用O2傳感器。在本實施例中，基于來自傳感器的輸出，各氣缸中混合氣的空燃比被控制為目標(biāo)空燃比。作為根據(jù)本實施例的空燃比控制的例子，將說明當(dāng)發(fā)動機(jī)通常工作時執(zhí)行的通?？杖急瓤刂?以下稱為通常A/F控制)。
首先，將說明本實施例的通常A/F控制的概略。當(dāng)布置在三元催化劑8和9上游的空燃比傳感器11和12(以下分別稱為線性傳感器)指示排氣的空燃比(以下稱為排氣空燃比)大于(稀于)理論空燃比時，氣缸中填充的混合氣的空燃比(以下稱為混合氣空燃比)也大于(稀于)理論空燃比，因而從燃料噴射器噴射到氣缸中的燃料的量(以下稱為燃料噴射量)增加，以使得混合氣空燃比成為理論空燃比。另一方面，當(dāng)線性傳感器11和12指示排氣空燃比小于(濃于)理論空燃比時，燃料噴射量減少以使得混合氣空燃比成為理論空燃比。
基本地，通過如上所述控制燃料噴射量，混合氣空燃比被控制為理論空燃比。然而，當(dāng)線性傳感器11和12中產(chǎn)生輸出誤差時，混合氣空燃比沒有被控制為理論空燃比。例如，如果線性傳感器趨向于指示小于(濃于)實際排氣空燃比的排氣空燃比，則即使當(dāng)實際排氣空燃比被控制為理論空燃比時，排氣空燃比也被認(rèn)為小于(濃于)理論空燃比。在這種情況下，燃料噴射量減少，因而混合氣空燃比被控制為大于(稀于)理論空燃比的空燃比。另一方面，如果線性傳感器趨向于指示大于(稀于)實際排氣空燃比的排氣空燃比，則混合氣空燃比被控制為小于(濃于)理論空燃比的空燃比。
在本實施例中，通過使用在NOx催化劑10下游的O2傳感器14補償線性傳感器11和12的輸出誤差。也就是說，當(dāng)線性傳感器中沒有產(chǎn)生輸出誤差因而混合氣空燃比被控制為理論空燃比時，從NOx催化劑流出的排氣的空燃比被控制為理論空燃比。在這種情況下，O2傳感器輸出與理論空燃比相對應(yīng)的0.5V(以下稱為基準(zhǔn)輸出電壓值)。
然而，當(dāng)線性傳感器中產(chǎn)生輸出誤差因而例如混合氣空燃比被控制為小于(濃于)理論空燃比的空燃比時，從NOx催化劑10流出的排氣的空燃比被控制為小于(濃于)理論空燃比的空燃比。在這種情況下，O2傳感器14輸出與小于(濃于)理論空燃比的空燃比相對應(yīng)的電壓值。在這種情況下，O2傳感器的輸出電壓值與基準(zhǔn)輸出電壓值之間的差值指示線性傳感器的輸出誤差。因此，在本實施例中，基于O2傳感器的輸出電壓值與基準(zhǔn)輸出電壓值之間的差值，線性傳感器的輸出電流值被修正從而補償線性傳感器的輸出誤差。
另一方面，當(dāng)線性傳感器中產(chǎn)生輸出誤差因而混合氣空燃比被控制為大于(稀于)理論空燃比的空燃比時，基于O2傳感器14的輸出電壓值與基準(zhǔn)輸出電壓值之間的差值，線性傳感器的輸出電流值被修正從而補償線性傳感器的輸出誤差。
將詳細(xì)說明本實施例的通常A/F控制。在本實施例中，通過使用以下的表達(dá)式1確定使得混合氣空燃比為理論空燃比的開啟燃料噴射器的基本時段(以下稱為基本開啟時段)。
TAUB＝α*Ga/Ne (1)在表達(dá)式1中，α是常數(shù)，Ga是進(jìn)氣量(即，氣缸中空氣的量)，Ne是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。也就是說，根據(jù)本實施例，基本開啟時段通過使用每單位發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)氣量而計算出，因而基本開啟時段與每單位發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)氣量基本成正比地增加。
此外，通過使用以下的表達(dá)式2確定燃料噴射器的開啟時段TAU。
TAU＝TAUB*F1*β*γ (2)在表達(dá)式2中，F(xiàn)1是如下所述計算出的修正系數(shù)(以下稱為主修正系數(shù))，β和γ分別是基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)所確定的常數(shù)。
通過使用以下的表達(dá)式3計算主修正系數(shù)F1。
F1＝Kp1*(I-F2-I0)+Ki1*∫(I-F2-I0)dt+Kd1*d(I-F2-I0)/dt
(3)在表達(dá)式3中，I0是當(dāng)排氣空燃比為理論空燃比時從線性傳感器11和12輸出的電流值。I是從線性傳感器11和12實際輸出的電流值。F2是如下所述計算出的修正系數(shù)(以下，稱為副修正系數(shù))。Kp1是比例增益，Ki1是積分增益，Kd1是微分增益。因此，主修正系數(shù)F1是被PID控制的。
另一方面，通過使用以下的表達(dá)式4計算副修正系數(shù)F2。
F2＝Kp2*(V0-V)+Ki2*∫(V0-V)dt+Kd2*d(V0-V)/dt (4)在表達(dá)式4中，V0是當(dāng)排氣空燃比為理論空燃比時從O2傳感器14輸出的電壓值。V是從O2傳感器14實際輸出的電壓值。Kp2是比率增益，Ki2是積分增益，Kd2是微分增益。因此，副修正系數(shù)F2也是被PID控制的。
如上所述，根據(jù)本實施例，混合氣空燃比被控制為理論空燃比。
在本實施例中，當(dāng)執(zhí)行SPR處理時，從各氣缸組排出的排氣的空燃比的濃程度或稀程度通過各氣缸組中混合氣空燃比的濃程度或稀程度而被控制為，使得流入NOx催化劑10的排氣的空燃比成為預(yù)定空燃比。將說明當(dāng)執(zhí)行SPR處理時控制各氣缸組中的混合氣空燃比使得流入NOx催化劑的排氣的空燃比成為理論空燃比的控制(以下稱為SPR A/F比控制)。
首先，將說明本實施例的SPR A/F比控制的概略。在本實施例中，當(dāng)執(zhí)行SPR處理時，為了使流入NOx催化劑10的排氣的空燃比為理論空燃比，一個氣缸組中使混合氣空燃比為理論空燃比的基本燃料噴射量增加預(yù)定量，而另一氣缸組中使混合氣空燃比為理論空燃比的基本燃料噴射量減少預(yù)定量。由此，具有濃空燃比的排氣從一個氣缸組排出，而具有稀空燃比的排氣從另一氣缸組排出。在這種情況下，理論上，流入NOx催化劑的排氣的空燃比為理論空燃比。
然而，實際上，由于諸如燃料噴射器的功能偏差之類的原因，流入NOx催化劑的排氣的空燃比經(jīng)常不是理論空燃比。在這種情況下，例如，當(dāng)流入NOx催化劑的排氣的空燃比小于(濃于)理論空燃比時，線性傳感器13輸出與濃空燃比相對應(yīng)的電流值。在本實施例中，當(dāng)線性空燃比13輸出與濃空燃比相對應(yīng)的電流值時，具有濃空燃比的混合氣在其中燃燒的氣缸中的燃料噴射量減少，和/或具有稀空燃比的混合氣在其中燃燒的氣缸中的燃料噴射量減少，使得流入NOx催化劑的排氣的空燃比成為理論空燃比。
另一方面，當(dāng)線性傳感器13輸出與稀空燃比相對應(yīng)的電流值時，具有濃空燃比的混合氣在其中燃燒的氣缸中的燃料噴射量增加，和/或具有稀空燃比的混合氣在其中燃燒的氣缸中的燃料噴射量增加，使得流入NOx催化劑的排氣的空燃比成為理論空燃比。
當(dāng)各氣缸中的燃料噴射量被如上所述控制時，如果線性傳感器13中沒有產(chǎn)生輸出誤差，則流入NOx催化劑10中的排氣的空燃比被控制為理論空燃比。然而，如果線性傳感器13中產(chǎn)生輸出誤差因而例如傳感器13趨向于輸出與小于(濃于)實際空燃比的空燃比相對應(yīng)的電流值，則流入NOx催化劑的排氣的空燃比被控制為大于(稀于)理論空燃比的空燃比。另一方面，如果傳感器13趨向于輸出與大于(稀于)實際空燃比的空燃比相對應(yīng)的電流值，則流入NOx催化劑的排氣的空燃比被控制為小于(濃于)理論空燃比的空燃比。
例如，當(dāng)流入NOx催化劑10的排氣的空燃比小于(濃于)理論空燃比時，O2傳感器14輸出大于基準(zhǔn)輸出電壓值——該基準(zhǔn)輸出電壓值是當(dāng)排氣空燃比為理論空燃比時從O2傳感器輸出的電壓值——的電壓值。在這種情況下，從O2傳感器實際輸出的電壓值與基準(zhǔn)輸出電壓值之間的差值指示線性傳感器13的輸出誤差。在本實施例中，基于從O2傳感器實際輸出的電壓值與基準(zhǔn)輸出電壓值之間的差值，從線性傳感器輸出的電流值被修正從而補償線性傳感器的輸出誤差。
類似地，當(dāng)流入NOx催化劑10的排氣的空燃比大于(稀于)理論空燃比時，基于從O2傳感器14實際輸出的電壓值與基準(zhǔn)輸出電壓值之間的差值，從線性傳感器輸出的電流值被修正從而補償線性傳感器的輸出誤差。
將詳細(xì)說明本實施例的SPR A/F比控制。在本實施例中，通過使用以下的表達(dá)式5確定基本開啟時段，該基本開啟時段對應(yīng)于開啟燃料噴射器以使得混合氣空燃比為理論空燃比的時段。
TAUB＝α*Ga/Ne (5)該表達(dá)式5與表達(dá)式1相同。α是常數(shù)，Ga是進(jìn)氣量，Ne是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
此外，通過使用以下的表達(dá)式6最終確定具有濃空燃比的混合氣在其中燃燒的氣缸中燃料噴射器的開啟時段TAUR，而通過使用以下的表達(dá)式7最終確定具有稀空燃比的混合氣在其中燃燒的氣缸中燃料噴射器的開啟時段TAUL。
TAUR＝TAUB*R*F3*β*γ(6)TAUL＝TAUB*L*F3*β*γ(7)在表達(dá)式6和7中，R是大于1的常數(shù)從而延長基本開啟時段以增加燃料噴射量，而L是小于1的常數(shù)從而縮短基本開啟時段以減少燃料噴射量。F3是如下所述計算出的修正系數(shù)(以下稱為SPR主修正系數(shù))。β和γ分別是基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)所確定的常數(shù)。
通過使用以下的表達(dá)式8計算SPR主修正系數(shù)F3。
F3＝Kp3*(I-F4-I0)+Ki3*∫(I-F4-I0)dt+Kd3*d(I-F4-I0)/dt(8)在表達(dá)式8中，I0是當(dāng)排氣空燃比為理論空燃比時從線性傳感器13輸出的電流值。I是從線性傳感器13實際輸出的電流值。F4是如下所述計算出的修正系數(shù)(以下稱為SPR副修正系數(shù))。Kp3是比例增益，Ki3是積分增益，Kd3是微分增益。因此，SPR主修正系數(shù)F3是被PID控制的。
另一方面，通過使用以下的表達(dá)式9計算SPR副修正系數(shù)F4。
F4＝Kp4*(V0-V)+Ki4*∫(V0-V)dt+Kd4*d(V0-V)/dt(9)在表達(dá)式9中，V0是當(dāng)排氣空燃比為理論空燃比時從O2傳感器14輸出的電壓值。V是從O2傳感器14實際輸出的電壓值。Kp4是比例增益，Ki4是積分增益，Kd4是微分增益。因此，SPR副修正系數(shù)F4也是被PID控制的。
如上所述，根據(jù)本實施例，當(dāng)執(zhí)行SPR處理時，流入NOx催化劑10的排氣的空燃比被控制為理論空燃比。
如圖1所示，本實施例的發(fā)動機(jī)具有炭罐32，該炭罐容納用于通過在其上吸收燃料箱30中所產(chǎn)生的燃料蒸汽而保持燃料蒸汽的活性炭31。在活性炭31的一側(cè)，炭罐33的內(nèi)部33經(jīng)由蒸汽通道34與燃料箱30的內(nèi)部連通并且能夠經(jīng)由驅(qū)除通道35與節(jié)氣門36下游的進(jìn)氣管4的內(nèi)部連通。在驅(qū)除通道35中布置有用于控制驅(qū)除通道35的流通截面積的驅(qū)除控制閥37。當(dāng)驅(qū)除控制閥37打開時，炭罐32的內(nèi)部33經(jīng)由驅(qū)除通道35與進(jìn)氣管4連通。此外，在活性炭31的另一側(cè)，炭罐32的內(nèi)部38經(jīng)由空氣管39與大氣連通。
如上所述，燃料箱30中所產(chǎn)生的燃料蒸汽被保持在炭罐32的活性碳31上。然而，能夠由活性炭31保持的燃料蒸汽的量是有限的。因此，在活性炭31被燃料蒸汽飽和之前，燃料蒸汽應(yīng)當(dāng)被從活性炭31除去。在本實施例中，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作并且滿足預(yù)定條件時，驅(qū)除控制閥37被打開以將燃料蒸汽從活性炭31經(jīng)由驅(qū)除通道35排出到進(jìn)氣管4中。
也就是說，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，在節(jié)氣門36下游的進(jìn)氣管4中產(chǎn)生負(fù)壓(以下稱為進(jìn)氣負(fù)壓)。因此，當(dāng)驅(qū)除控制閥37被打開時，進(jìn)氣負(fù)壓經(jīng)由驅(qū)除通道35被導(dǎo)入炭罐32中。通過該被導(dǎo)入的進(jìn)氣負(fù)壓，空氣經(jīng)由空氣通道35被導(dǎo)入炭罐32中并且經(jīng)由驅(qū)除通道35被導(dǎo)入進(jìn)氣管4中。借助于流經(jīng)炭罐32的空氣，保持在活性炭31上的燃料蒸汽被導(dǎo)入進(jìn)氣管4中。在本實施例中，例如，當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制時，驅(qū)除控制閥37被打開以將燃料蒸汽從炭罐32導(dǎo)入到進(jìn)氣管4中。將詳細(xì)說明當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制時驅(qū)除控制閥37的控制。
在本實施例中，基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，特別是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩，確定用于通常A/F控制的驅(qū)除率。驅(qū)除率對應(yīng)于經(jīng)由驅(qū)除通道35導(dǎo)入到進(jìn)氣管4的包含空氣和燃料蒸汽的氣體(以下稱為驅(qū)除氣體)的量相對于從節(jié)氣門36上游導(dǎo)入到各氣缸的空氣(以下稱為新鮮空氣)的量的比率。也就是說，在本實施例中，當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制時，基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩確定目標(biāo)驅(qū)除率，并且驅(qū)除控制閥37的開度被控制為使得實際驅(qū)除率成為目標(biāo)驅(qū)除率。當(dāng)新鮮空氣的量恒定時，驅(qū)除率與驅(qū)除控制閥37的開度基本成比例地增加。
在這種情況下，例如，如圖5所示，準(zhǔn)備作為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N和所需轉(zhuǎn)矩T的函數(shù)的目標(biāo)驅(qū)除率的脈譜圖，并且使用該脈譜圖確定目標(biāo)驅(qū)除率，或者代替該脈譜圖，準(zhǔn)備用于基于上述參數(shù)計算目標(biāo)驅(qū)除率的計算表達(dá)式，并且使用該計算表達(dá)式確定目標(biāo)驅(qū)除率。
當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制并且驅(qū)除氣體被導(dǎo)入進(jìn)氣管4時，被導(dǎo)入各氣缸的燃料的量增加驅(qū)除氣體中所包含的燃料蒸汽的量。在這種情況下，填充各氣缸的混合氣的空燃比偏離理論空燃比。然而，這種偏離通過使用空燃比傳感器11、12和14進(jìn)行上述空燃比控制而被消除。
在本實施例中，當(dāng)執(zhí)行SPR處理時，驅(qū)除控制閥37被打開以將燃料蒸汽從炭罐32導(dǎo)入到進(jìn)氣管4中。將說明當(dāng)執(zhí)行SPR處理時的驅(qū)除控制閥37的控制。
在當(dāng)執(zhí)行SPR處理時驅(qū)除控制閥37的控制的第一實施例中，當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制時，檢測驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度。然后，基于所檢測到的驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度，確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率。特別是，當(dāng)所檢測到的驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，減小驅(qū)除率。另一方面，當(dāng)所檢測到的驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，增大驅(qū)除率。可替換地，目標(biāo)驅(qū)除率與所檢測到的驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地減小。根據(jù)這樣，驅(qū)除控制閥37的開度被控制為使得實際驅(qū)除率成為目標(biāo)驅(qū)除率。
由于確保了在濃燃燒氣缸中燃料燃燒，基于驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度確定用于SPR處理的驅(qū)除率是有利的。也就是說，當(dāng)在執(zhí)行SPR處理時燃料蒸汽被導(dǎo)入濃燃燒氣缸時，濃燃燒氣缸中的燃料噴射量通過上述空燃比控制而減少，因而可能確保在濃燃燒氣缸中燃料燃燒。然而，濃燃燒氣缸中的燃料噴射量并不總是減少。也就是說，可能僅稀燃燒氣缸中的燃料噴射量減少。在這種情況下，濃燃燒氣缸中燃料的量很大，因而燃料可能沒有燃燒。然而，根據(jù)本實施例，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度很大時，即，當(dāng)預(yù)期被導(dǎo)入濃燃燒氣缸的燃料蒸汽的量很大時，驅(qū)除率減小以減少被導(dǎo)入濃燃燒氣缸的燃料蒸汽的量。因此，可以確保在濃燃燒氣缸中燃料燃燒。
應(yīng)當(dāng)注意，在本實施例中，為了確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率，除了燃料蒸汽濃度外，可以使用發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，特別是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩。
在這種情況下，例如，準(zhǔn)備作為燃料蒸汽濃度的函數(shù)或作為燃料蒸汽濃度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及所需轉(zhuǎn)矩的函數(shù)的驅(qū)除率的脈譜圖，并且使用該脈譜圖確定驅(qū)除率?；蛘?，代替脈譜圖，準(zhǔn)備用于基于上述參數(shù)計算驅(qū)除率的計算表達(dá)式，并且使用該計算表達(dá)式確定驅(qū)除率。
此外，可以通過基于驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度修正目標(biāo)驅(qū)除率——該目標(biāo)驅(qū)除率基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)針對通常A/F控制而確定——確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率。在這種情況下，具體地，以與在通常A/F控制中所使用方式相同的方式，基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)(特別地，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩)確定在前目標(biāo)(初始目標(biāo)，pre-target)驅(qū)除率。然后，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為在前目標(biāo)驅(qū)除率。另一方面，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為小于在前目標(biāo)驅(qū)除率的比率，或者被設(shè)定為與驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地從在前目標(biāo)驅(qū)除率減小的比率。
此外，在上述實施例中，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率取決于驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度而變化。然而，可以是用于SPR處理的被導(dǎo)入進(jìn)氣管的驅(qū)除氣體的目標(biāo)量取決于燃料蒸汽濃度而變化。在這種情況下，具體地，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為較小的量。另一方面，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為較大的量?；蛘?，目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為與驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地變化的量。此外，在基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)(特別地，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩)確定用于通常A/F控制的目標(biāo)驅(qū)除氣體量而不是目標(biāo)驅(qū)除率的情況下，當(dāng)執(zhí)行SPR處理時，以與當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制時所使用方式相同的方式，基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)確定在前目標(biāo)驅(qū)除氣體量。然后，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為在前目標(biāo)驅(qū)除氣體量。另一方面，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為小于在前目標(biāo)驅(qū)除氣體量的量，或者被設(shè)定為與驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地從在前目標(biāo)驅(qū)除氣體量減小的量。
應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)在執(zhí)行SPR處理時驅(qū)除氣體被導(dǎo)入進(jìn)氣管4時，被導(dǎo)入各氣缸的燃料的量增加驅(qū)除氣體中所包含的燃料蒸汽的量，因而填充各氣缸的混合氣的空燃比偏離目標(biāo)空燃比。然而，在這種情況下，如上所述，通過使用空燃比傳感器13和14的空燃比控制補償空燃比與目標(biāo)空燃比的偏差。
圖6示出了根據(jù)第一實施例的用于控制驅(qū)除控制閥37的例程的例子。在圖6所示的例程中，在步驟10，判斷是否需要執(zhí)行SPR處理。當(dāng)不需要執(zhí)行SPR處理時，例程終止。另一方面，當(dāng)需要執(zhí)行SPR處理時，例程轉(zhuǎn)到步驟11，在步驟11中讀出在通常A/F控制中所檢測到的驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度。然后，在步驟12，基于在步驟11所讀出的燃料蒸汽濃度，如上所述與第一實施例相結(jié)合，確定目標(biāo)驅(qū)除率。此后，在步驟13，控制驅(qū)除控制閥37的開度使得驅(qū)除率成為在步驟12所確定的目標(biāo)驅(qū)除率。
將說明根據(jù)第二實施例在SPR處理中驅(qū)除控制閥37的控制。在本實施例中，基于濃燃燒氣缸——當(dāng)執(zhí)行SPR處理時具有濃空燃比的排氣從該濃燃燒氣缸排出——中混合氣的濃程度確定目標(biāo)驅(qū)除率。具體地，當(dāng)濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度大于預(yù)定程度時，目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為較小的比率。另一方面，當(dāng)濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度小于預(yù)定程度時，目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為較大的比率?；蛘?，目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為與濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度基本成反比地變化的比率。然后，驅(qū)除控制閥37的開度被控制為使得驅(qū)除率成為目標(biāo)驅(qū)除率。
由于確保了在濃燃燒氣缸中燃料燃燒，當(dāng)執(zhí)行SPR處理時基于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率是有利的。也就是說，當(dāng)濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度很大并且燃料蒸汽通過向濃燃燒氣缸中導(dǎo)入驅(qū)除氣體而被導(dǎo)入其中時，濃燃燒氣缸中燃料的量變得很大，因而燃料可能沒有燃燒。在這種情況下，根據(jù)本實施例，目標(biāo)驅(qū)除率減小以減少被導(dǎo)入濃燃燒氣缸的燃料蒸汽的量。因此，確保了在濃燃燒氣缸中燃料燃燒。
可替換地，在本實施例中，除了濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度外，還可以使用發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)(特別地，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩)確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率。
在這種情況下，例如，準(zhǔn)備作為濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度的函數(shù)或作為濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及所需轉(zhuǎn)矩的函數(shù)的目標(biāo)驅(qū)除率的脈譜圖，并且使用該脈譜圖確定目標(biāo)驅(qū)除率，或者代替脈譜圖，準(zhǔn)備用于基于上述參數(shù)計算目標(biāo)驅(qū)除率的計算表達(dá)式，并且使用該計算表達(dá)式確定目標(biāo)驅(qū)除率。
此外，可以基于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度和驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率。在這種情況下，具體地，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，如上所述基于濃氣缸中混合氣的濃程度所確定的用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率減小。另一方面，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，如上所述基于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度所確定的用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率增大?；蛘撸缟纤龌跐馊紵龤飧字谢旌蠚獾臐獬潭人_定的用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為與驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地變化的比率。
同樣，在這種情況下，除了濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度和驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度外，可以使用發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)(特別地，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩)確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率。
此外，例如，準(zhǔn)備作為濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度和驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度的函數(shù)或作為濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度、驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及所需轉(zhuǎn)矩的函數(shù)的目標(biāo)驅(qū)除率的脈譜圖，并且使用該脈譜圖確定目標(biāo)驅(qū)除率，或者代替脈譜圖，準(zhǔn)備用于基于上述參數(shù)計算目標(biāo)驅(qū)除率的計算表達(dá)式，并且使用該計算表達(dá)式確定目標(biāo)驅(qū)除率。
此外，可以通過基于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度修正目標(biāo)驅(qū)除率——該目標(biāo)驅(qū)除率基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)針對通常A/F控制而確定——確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率。在這種情況下，具體地，以與當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制時所使用方式相同的方式，基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)(特別地，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩)確定在前目標(biāo)驅(qū)除率。然后，當(dāng)濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度小于預(yù)定程度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為在前目標(biāo)驅(qū)除率。另一方面，當(dāng)濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度大于預(yù)定程度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為小于在前目標(biāo)驅(qū)除率的比率，或者被設(shè)定為與濃氣缸中混合氣的濃程度基本成反比地從在前目標(biāo)驅(qū)除率減小的比率。
此外，可以通過基于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度和驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度修正目標(biāo)驅(qū)除率——該目標(biāo)驅(qū)除率基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)針對通常A/F控制而確定——確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率。在這種情況下，具體地，如上所述基于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度確定在前目標(biāo)驅(qū)除率。然后，當(dāng)燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為在前目標(biāo)驅(qū)除率。另一方面，當(dāng)燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為小于在前目標(biāo)驅(qū)除率的比率，或者被設(shè)定為與燃料蒸汽濃度基本成反比地從在前目標(biāo)驅(qū)除率減小的比率。
此外，在上述實施例中，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率取決于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度而變化。然而，可以是用于SPR處理的被導(dǎo)入進(jìn)氣管的驅(qū)除氣體的目標(biāo)量取決于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度而變化。在這種情況下，具體地，當(dāng)濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度大于預(yù)定程度時，目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為較小的量。另一方面，當(dāng)濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度小于預(yù)定程度時，目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為較大的量。或者，目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為與濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度基本成反比地變化的量。
在這種情況下，可以基于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度和驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度確定用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除氣體量。在這種情況下，具體地，如上所述基于濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度確定用于SPR處理的在前目標(biāo)驅(qū)除氣體量。然后，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為小于在前目標(biāo)驅(qū)除氣體量的量。另一方面，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為大于在前目標(biāo)驅(qū)除氣體量的量?；蛘?，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為與驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地從在前目標(biāo)驅(qū)除氣體量變化的量?？商鎿Q地，在基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)(特別地，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所需轉(zhuǎn)矩)確定用于通常A/F控制的目標(biāo)驅(qū)除氣體量的情況下，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，以與在通常A/F控制中所使用方式相同的方式，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)而確定的量。另一方面，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除氣體量被設(shè)定為小于以與在通常A/F控制中所使用方式相同的方式所確定的量，或者被設(shè)定為與驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地從以與在通常A/F控制中所使用方式相同的方式所確定的量減小的量。
圖7示出了根據(jù)第二實施例的用于控制驅(qū)除控制閥37的例程的例子。在圖7所示的例程中，在步驟20，判斷是否需要執(zhí)行SPR處理。當(dāng)不需要執(zhí)行SPR處理時，例程終止。另一方面，當(dāng)需要執(zhí)行SPR處理時，例程轉(zhuǎn)到步驟21，在步驟21中檢測濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度。然后，在步驟22，基于在步驟21所檢測到的濃程度，如上所述與第二實施例相結(jié)合，確定目標(biāo)驅(qū)除率。然后，在步驟23，控制驅(qū)除控制閥37的開度使得驅(qū)除率成為在步驟22所確定的目標(biāo)驅(qū)除率。
將說明根據(jù)第三實施例在SPR處理中驅(qū)除控制閥37的控制。在本實施例中，用于SPR處理的目標(biāo)驅(qū)除率被設(shè)定為基于發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)以與通常A/F控制中所使用方式相同的方式所確定的比率。然后，驅(qū)除控制閥37的開度被控制為使得實際驅(qū)除率成為目標(biāo)驅(qū)除率。此外，在本實施例中，當(dāng)執(zhí)行SPR處理時，基于當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制時所檢測到的燃料蒸汽濃度修正各氣缸中的燃料噴射量。具體地，基于驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度估計被驅(qū)除氣體導(dǎo)入各氣缸中的燃料蒸汽(即，燃料)的量，然后，例如，濃燃燒氣缸中燃料噴射量減少被導(dǎo)入濃燃燒氣缸的燃料蒸汽的量，而排出具有稀空燃比排氣的稀燃燒氣缸中燃料噴射量也減少，使得流入NOx催化劑10的排氣的空燃比成為目標(biāo)空燃比(特別地，理論空燃比)。
可替換地，濃燃燒氣缸和稀燃燒氣缸中的燃料噴射量可以減少被導(dǎo)入各氣缸的燃料蒸汽的量。
由于確保了在濃燃燒氣缸中燃料燃燒，當(dāng)執(zhí)行SPR處理時如上所述基于驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度修正濃燃燒氣缸中的燃料噴射量是有利的。也就是說，根據(jù)本實施例，當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度很大時，即，當(dāng)預(yù)期被導(dǎo)入濃燃燒氣缸的燃料蒸汽的量很大時，驅(qū)除率減小以減少被導(dǎo)入濃燃燒氣缸的燃料蒸汽的量。因此，確保了燃料在濃燃燒氣缸中燃燒。
圖8示出了根據(jù)第三實施例的用于控制驅(qū)除控制閥37的例程的例子。在圖8所示的例程中，在步驟30，判斷是否需要執(zhí)行SPR處理。當(dāng)不需要執(zhí)行SPR處理時，例程終止。另一方面，當(dāng)需要執(zhí)行SPR處理時，例程轉(zhuǎn)到步驟31，在該步驟31中讀出當(dāng)執(zhí)行通常A/F控制時所檢測到的驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度。然后，在步驟32，基于在步驟21所讀出的燃料蒸汽濃度，如上所述與第三實施例相結(jié)合，計算出濃燃燒氣缸中混合氣的濃程度。然后，在步驟33，如上所述與第三實施例相結(jié)合，控制稀燃燒氣缸中混合氣的稀程度。然后，在步驟34，如上所述與第三實施例相結(jié)合，確定目標(biāo)驅(qū)除率。此后，在步驟35，控制驅(qū)除控制閥37的開度使得實際驅(qū)除率成為在步驟34所確定的目標(biāo)驅(qū)除率。
將說明根據(jù)第四實施例在SPR處理中驅(qū)除控制閥37的控制。在本實施例中，當(dāng)需要執(zhí)行SPR處理并且在通常A/F控制中所檢測到的驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，不執(zhí)行SPR處理，并且，例如，連續(xù)地執(zhí)行通常A/F控制。另一方面，當(dāng)燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，執(zhí)行SPR處理。
在本實施例中，當(dāng)SPR處理被禁止執(zhí)行時，驅(qū)除控制閥37的開度可以從通常設(shè)定的開度增加以使得驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度在早期小于預(yù)定濃度。結(jié)果，在早期執(zhí)行SPR處理。
此外，當(dāng)SPR處理被允許執(zhí)行并且之后SPR處理開始時，根據(jù)上述任一實施例控制驅(qū)除控制閥37。
當(dāng)驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時優(yōu)選禁止執(zhí)行SPR處理，因為這樣可確保在濃燃燒氣缸中燃料燃燒。也就是說，根據(jù)本實施例，當(dāng)被導(dǎo)入濃燃燒氣缸的燃料蒸汽的量很大時，即，當(dāng)預(yù)期濃燃燒氣缸中燃料的量很大時，SPR處理本身被禁止。因此，在濃燃燒氣缸中燃料確定地燃燒。
圖9示出了根據(jù)第四實施例的用于控制驅(qū)除控制閥37的例程的例子。在圖9所示的例程中，在步驟40，判斷是否需要執(zhí)行SPR處理。當(dāng)不需要執(zhí)行SPR處理時，例程終止。另一方面，當(dāng)需要執(zhí)行SPR處理時，例程轉(zhuǎn)到步驟41，在該步驟41中讀出在通常A/F控制中所檢測到的驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度。然后，在步驟42，判斷在步驟41所讀出的燃料蒸汽濃度是否小于預(yù)定濃度。當(dāng)燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，重復(fù)步驟42。結(jié)果，沒有執(zhí)行SPR處理。另一方面，當(dāng)燃料蒸汽濃度小于預(yù)定濃度時，例程轉(zhuǎn)到步驟43，在該的步驟43中如上所述與第四實施例相結(jié)合設(shè)定目標(biāo)驅(qū)除率。然后，在步驟44，控制驅(qū)除控制閥37的開度使得實際驅(qū)除率成為在步驟43所設(shè)定的目標(biāo)驅(qū)除率。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可以應(yīng)用于具有三個或更多氣缸組的發(fā)動機(jī)。
盡管已經(jīng)參照為示例目的而選擇的具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是應(yīng)當(dāng)理解在不背離本發(fā)明的基本概念和范圍的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行并且包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個基于所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度而被控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行、所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行并且所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個與所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地減小。
4.一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行、包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中并且排出具有濃空燃比排氣的氣缸中混合氣的濃程度大于預(yù)定程度時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行、所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個減小。
6.一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行并且包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個與排出具有濃空燃比排氣的氣缸中混合氣的濃程度基本成反比地減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行并且所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中時，所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個與所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地減小。
8.一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行并且包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中時，各氣缸中混合氣的空燃比基于所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度而被控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行、所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，排出具有濃空燃比排氣的氣缸中混合氣的濃程度減小，而排出具有稀空燃比排氣的氣缸中混合氣的稀程度增大。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行并且所述包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中時，排出具有濃空燃比排氣的氣缸中混合氣的濃程度與所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成反比地減小，而排出具有稀空燃比排氣的氣缸中混合氣的稀程度與所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度基本成正比地增大。
11.用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管的下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑；其中當(dāng)用于再生所述NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比并控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而被執(zhí)行、包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于預(yù)定濃度時，所述硫酸鹽污染再生處理被禁止執(zhí)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，當(dāng)所述硫酸鹽污染再生處理被執(zhí)行、所述包括燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到所述進(jìn)氣管中并且所述驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度大于所述預(yù)定濃度時，所述硫酸鹽污染再生處理被禁止執(zhí)行，而所述驅(qū)除氣體的量和所述驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)所述進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個增大。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝置。該裝置包括多個氣缸，所述氣缸被分成至少兩個氣缸組；排氣支管，所述排氣支管在其上游端分別連接到所述氣缸組；連接到所述排氣支管下游端的公共排氣管；以及布置在所述公共排氣管中的NOx催化劑。當(dāng)通過控制從一個氣缸組排出的排氣的空燃比為濃空燃比和控制從另一氣缸組排出的排氣的空燃比為稀空燃比而執(zhí)行用于再生NOx催化劑的硫酸鹽污染的硫酸鹽污染再生處理并且包含燃料蒸汽的驅(qū)除氣體被驅(qū)除到進(jìn)氣管中時，驅(qū)除氣體的量和驅(qū)除氣體的量相對于流經(jīng)進(jìn)氣管的新鮮空氣的量的比率中的一個基于驅(qū)除氣體中的燃料蒸汽濃度而被控制。
文檔編號F02D41/00GK101091045SQ200680001588
公開日2007年12月19日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者出村隆行 申請人:豐田自動車株式會社