專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
關(guān)于包括與不同排氣通路連接的多個(gè)氣缸群(氣缸組，bank)的內(nèi)燃機(jī)，例如已知一種V型發(fā)動(dòng)機(jī)，其中多個(gè)氣缸群分別與不同的排氣通路連接。這類內(nèi)燃機(jī)在各排氣通路中包括用于凈化排氣的催化劑和過(guò)濾器。
例如，日本專利申請(qǐng)未審定公開(kāi)No.11-117786(參考文獻(xiàn)1)公開(kāi)了一種技術(shù)，其中為與各氣缸組連接的各排氣通路設(shè)置SOx催化劑，并且為每個(gè)氣缸組單獨(dú)控制空燃比從而使SOx催化劑的溫度成為催化劑能夠被再生(活化)的再生溫度。由此，再生控制被執(zhí)行。此外，日本專利申請(qǐng)未審定公開(kāi)No.2004-52641(參考文獻(xiàn)2)公開(kāi)了一種技術(shù)，其中在V型發(fā)動(dòng)機(jī)中，在設(shè)置在各個(gè)氣缸組的排氣通路中的催化劑之間的溫度差成為零之后，執(zhí)行催化劑的再生控制。另外，日本專利申請(qǐng)未審定公開(kāi)No.2004-339973(參考文獻(xiàn)3)公開(kāi)了一種技術(shù)，其中在V型發(fā)動(dòng)機(jī)中，為各氣缸組估計(jì)再生催化劑的定時(shí)，并且對(duì)各氣缸組執(zhí)行再生控制。
順便提及，氣缸組中催化劑的狀態(tài)彼此并不完全一致，因而將要執(zhí)行的催化劑的再生控制在氣缸組之間可能不同。在這種情況下，與對(duì)全部氣缸組同時(shí)執(zhí)行再生控制的方法相比，通過(guò)對(duì)各氣缸組在不同的定時(shí)執(zhí)行再生控制的方法，催化劑的再生能夠更有效地執(zhí)行。然而，當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后燃燒模式發(fā)生變化時(shí)，例如，當(dāng)為了執(zhí)行再生控制必須改變當(dāng)前的燃燒模式時(shí)，優(yōu)選不要對(duì)各氣缸組在不同的定時(shí)執(zhí)行再生控制。例如，如果為了再生控制氣缸組的燃燒模式不同地變化并且在不同的定時(shí)執(zhí)行再生控制，則內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗和駕駛性可能顯著地惡化。
然而，在根據(jù)上述參考文獻(xiàn)1至參考文獻(xiàn)3的排氣凈化裝置中，由于即使當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后燃燒模式發(fā)生變化時(shí)也對(duì)各氣缸組獨(dú)立地執(zhí)行再生控制，所以駕駛性可能惡化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題獲得了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，該排氣凈化裝置能夠通過(guò)根據(jù)在催化劑的再生控制的執(zhí)行前后燃燒模式是否發(fā)生變化而改變對(duì)多個(gè)催化劑執(zhí)行的再生控制，來(lái)防止駕駛性的惡化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，該排氣凈化裝置包括多個(gè)排氣凈化單元，所述排氣凈化單元設(shè)置在與所述內(nèi)燃機(jī)中的多個(gè)氣缸群連接的排氣通路上用于凈化在所述排氣通路中流動(dòng)的排氣；再生判定單元，所述再生判定單元判定所述多個(gè)排氣凈化單元是否應(yīng)當(dāng)被再生；以及再生控制單元，當(dāng)所述再生判定單元判定所述排氣凈化單元應(yīng)當(dāng)被再生時(shí)，所述再生控制單元執(zhí)行用于再生所述排氣凈化單元的再生控制，其中在所述再生控制的執(zhí)行前后伴有所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒模式的變化的情況下，所述再生控制單元對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元同時(shí)執(zhí)行所述再生控制，而在所述再生控制的執(zhí)行前后未伴有所述燃燒模式的變化的情況下，所述再生控制單元對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)獨(dú)立地執(zhí)行所述再生控制。
上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置包括設(shè)置在與多個(gè)氣缸群(氣缸組)連接的各個(gè)排氣通路中的排氣凈化單元(例如，催化劑和過(guò)濾器)、判定排氣凈化單元是否應(yīng)當(dāng)被再生的再生判定單元、以及當(dāng)排氣凈化單元應(yīng)當(dāng)被再生時(shí)執(zhí)行用于使排氣凈化單元再生(活化)的再生控制的再生控制單元。詳細(xì)地，當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后伴有燃燒模式的變化時(shí)，再生控制單元對(duì)多個(gè)排氣凈化單元同時(shí)執(zhí)行再生控制。當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后未伴有燃燒模式的變化時(shí)，再生控制單元對(duì)多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。由此，由于排氣凈化單元的再生能夠適當(dāng)?shù)貓?zhí)行，可以改進(jìn)排氣凈化單元的耐久性。同時(shí)，即使再生控制被執(zhí)行，防止內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗和駕駛性的惡化也成為可能。
在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的一種實(shí)施方式中，伴有所述燃燒模式的變化的情況可以是被導(dǎo)入所述氣缸群的進(jìn)氣量、被反饋回進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR量、產(chǎn)生動(dòng)力輸出的燃料噴射量以及燃料噴射定時(shí)中的至少一個(gè)發(fā)生變化的情況。當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后這些量發(fā)生變化時(shí)，能夠?qū)λ龆鄠€(gè)排氣凈化單元同時(shí)執(zhí)行再生控制。
在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的另一種實(shí)施方式中，所述再生控制單元可以執(zhí)行由所述排氣凈化單元存儲(chǔ)的氮氧化物(NOx)的還原、所述排氣凈化單元中累積的顆粒物質(zhì)(PM)的再生以及所述排氣凈化單元中的硫中毒恢復(fù)中的至少一個(gè)。
在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的另外一種實(shí)施方式中，所述再生控制單元可以對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)判定PM的再生是否結(jié)束，并且所述再生控制單元可以在判定所有的所述排氣凈化單元中所述PM的再生都結(jié)束時(shí)執(zhí)行硫中毒恢復(fù)。
在這種實(shí)施方式中，在PM再生的再生控制結(jié)束后，內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置對(duì)多個(gè)氣缸組同時(shí)執(zhí)行硫中毒恢復(fù)的再生控制。這是因?yàn)闉榱肆蛑卸净謴?fù)必須將排氣凈化單元的溫度設(shè)定為比PM再生時(shí)的溫度更高的溫度，并且通常在排氣凈化單元中PM趨向于比S(硫)更容易累積，因而執(zhí)行硫中毒恢復(fù)的頻度比執(zhí)行PM再生的頻度小。通過(guò)執(zhí)行再生控制，防止內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗的惡化成為可能。此外，即使在各個(gè)排氣凈化單元中累積的PM量存在差異，在對(duì)排氣凈化單元的PM再生確實(shí)結(jié)束后執(zhí)行硫中毒恢復(fù)也成為可能。
在另外一種實(shí)施方式中，上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置還可以包括估計(jì)在所述多個(gè)排氣凈化單元的每個(gè)中累積的PM量的估計(jì)單元，并且所述再生控制單元可以基于估計(jì)的PM量確定控制量，使得對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元執(zhí)行所述再生控制的時(shí)間段相同。
以這種方式，估計(jì)單元估計(jì)在多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)中累積的PM量?；谟晒烙?jì)單元估計(jì)的PM量，再生控制單元確定控制量使得對(duì)多個(gè)排氣凈化單元執(zhí)行再生控制的時(shí)間段相同。即，再生控制單元執(zhí)行控制，使得多個(gè)排氣凈化單元中的再生控制同時(shí)開(kāi)始和結(jié)束。由此，能夠避免無(wú)用的再生控制的執(zhí)行，并且能夠確保燃料消耗。同時(shí)，能夠可靠地執(zhí)行排氣凈化單元的再生。
在優(yōu)選的例子中，所述控制量可以至少是添加到所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)的還原劑量或供給到所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)的排氣量。


圖1是示意性地示出安裝有根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的排氣凈化裝置的內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造的視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的再生控制處理的流程圖；圖3是在圖2中示出的步驟S14中的處理的具體例子的流程圖；圖4是示出在判定PM再生是否結(jié)束時(shí)執(zhí)行的處理的流程圖；圖5A至5C是用于說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的再生控制的圖解；圖6是示出在根據(jù)PM再生的再生控制時(shí)執(zhí)行的處理的流程圖；圖7A至7C是用于說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的再生控制的圖解；圖8A至8D是用于說(shuō)明根據(jù)第三實(shí)施例的再生控制的圖解；圖9A至9C是用于說(shuō)明估計(jì)的PM累積量的估計(jì)方法的圖解。
參考符號(hào)簡(jiǎn)要說(shuō)明1內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī))2L和2R氣缸組3氣缸4進(jìn)氣通路6可變噴嘴式渦輪增壓器10L和10R排氣通路
12ECU13L和13REGR通路16L和16RNOx催化劑17L和17RDPNR18L和18R第一排氣凈化單元19L和19R第二排氣凈化單元20燃料噴射閥21L和21R燃料添加閥22L、22R、24L和24R排氣溫度傳感器23L和23R壓力差傳感器25L和25R空燃比傳感器具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出了安裝有根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的排氣凈化裝置的內(nèi)燃機(jī)。在圖1中，由實(shí)線示出的箭頭表示進(jìn)氣和排氣的流動(dòng)，由虛線示出的箭頭表示信號(hào)的輸入-輸出。
在該實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)1形成為V型8缸柴油機(jī)，其中左右氣缸組2L和2R各具有四個(gè)氣缸3。左氣缸組2L的四個(gè)氣缸3形成一個(gè)氣缸群，右氣缸組2R的四個(gè)氣缸3形成另一個(gè)氣缸群。一個(gè)氣缸群可以具有至少一個(gè)氣缸3。
用于將進(jìn)氣導(dǎo)入各氣缸3的進(jìn)氣通路4在空氣濾清器5的下游位置被分為用于各氣缸組的分支通路4L和4R。在分支通路4L和4R中布置有渦輪增壓器6L和6R的壓縮機(jī)6La和6Ra。在壓縮機(jī)6La和6Ra的下游位置，分支通路4L和4R經(jīng)過(guò)中間冷卻器7并且連接到進(jìn)氣歧管8，該進(jìn)氣歧管8為分支通路4L和4R所共用并且是進(jìn)氣通路4的一部分。在進(jìn)氣通路4的分支通路4L和4R的上游位置設(shè)有用于檢測(cè)進(jìn)氣量的空氣流量計(jì)9。
另一方面，來(lái)自各氣缸組的氣缸3的排氣從為各氣缸組設(shè)置的排氣通路10L和10R的排氣歧管11L和11R被導(dǎo)入渦輪增壓器6L和6R的渦輪6Lb和6Rb并且進(jìn)一步被導(dǎo)入渦輪6Lb和6Rb的下游位置。渦輪增壓器6L和6R是包括能夠調(diào)整渦輪6Lb和6Rb中的開(kāi)度的噴嘴裝置(未示出)的可變噴嘴渦輪增壓器(VN渦輪增壓器)。各渦輪增壓器6L和6R的噴嘴開(kāi)度由ECU(發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)12在完全打開(kāi)狀態(tài)和完全關(guān)閉狀態(tài)之間進(jìn)行控制。ECU 12是公知的計(jì)算機(jī)，其通過(guò)調(diào)整來(lái)自設(shè)置在各氣缸3中的燃料噴射閥20的燃料噴射量而控制內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
各排氣歧管11L和11R經(jīng)由用于各氣缸組的EGR通路13L和13R與進(jìn)氣歧管8連接。在EGR通路13L和13R中分別設(shè)有用于冷卻EGR氣體的EGR冷卻器14L和14R以及用于調(diào)整EGR流量的EGR閥15L和15R。ECU 12控制EGR閥15L和15R的開(kāi)度，使得對(duì)應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)腅GR氣體量被供給到進(jìn)氣歧管8。在EGR通路13中還設(shè)有旁通通路(未示出)和流動(dòng)通路切換閥(未示出)，在所述旁通通路中排氣在不經(jīng)過(guò)EGR冷卻器14L和14R的情況下流動(dòng)，所述流動(dòng)通路切換閥選擇性地將排氣導(dǎo)入旁通通路或EGR冷卻器14L和14R。
在位于渦輪增壓器6L和6R的下游位置的排氣通路10L和10R中設(shè)有第一排氣凈化單元18L和18R以及第二排氣凈化單元19L和19R。第一排氣凈化單元18L和18R包括存儲(chǔ)并且凈化NOx的NOx催化劑16L和16R以及起收集PM(顆粒物質(zhì))的PM過(guò)濾器作用的DPNR(柴油顆粒NOx還原系統(tǒng))17L和17R。第二排氣凈化單元19L和19R是氧化催化劑。
在渦輪6Lb和6Rb與第一排氣凈化單元18L和18R之間分別設(shè)有用于添加燃料到排氣通路10L和10R中的燃料添加閥21L和21R。在執(zhí)行第一排氣凈化單元18L和18R的再生控制時(shí)，從燃料添加閥21L和21R添加的燃料主要用作還原劑。該再生控制將在下文詳細(xì)說(shuō)明。ECU 12控制由燃料添加閥21L和21R添加的燃料量。
此外，在第一凈化單元18L和18R的安裝位置處分別設(shè)有用于檢測(cè)排氣通路10L和10R中第一排氣凈化單元18L和18R的上游位置與下游位置之間的壓力差的壓力差傳感器23L和23R。另外，在NOx催化劑16L和16R與DPNR 17L和17R之間分別設(shè)有用于檢測(cè)排氣溫度的排氣溫度傳感器22L和22R。在第一排氣凈化單元18L和18R與第二排氣凈化單元19L和19R之間的排氣通路10L和10R中分別設(shè)有用于檢測(cè)排氣溫度的排氣溫度傳感器24L和24R。此外，在第一排氣凈化單元18L和18R與第二排氣凈化單元19L和19R之間的排氣通路10L和10R中分別設(shè)有用于檢測(cè)排氣的空燃比(A/F)的空燃比傳感器25L和25R。由這些傳感器檢測(cè)的壓力、溫度以及空燃比被輸出到ECU 12。
在本發(fā)明中，并不限于使用由燃料添加閥21L和21R添加的燃料作為還原劑。即，可以使用燃料外的還原劑。而且，燃料可以從燃料添加閥21L和21R添加，也可以在產(chǎn)生輸出動(dòng)力的定時(shí)從燃料噴射閥20噴射到氣缸3。
此外，在本發(fā)明中，在排氣通路10L和10R中第一排氣凈化單元18L和18R以及第二排氣凈化單元19L和19R的布置也不限于圖1中所示的布置。例如，第二排氣凈化單元19L和19R可以布置在第一排氣凈化單元18L和18R的上游位置。
下面，將說(shuō)明根據(jù)該實(shí)施例對(duì)上述第一排氣凈化單元18L和18R執(zhí)行的再生控制的基本概念。該控制由起再生控制單元作用的ECU 12執(zhí)行。在該實(shí)施例中，作為再生控制，執(zhí)行對(duì)NOx催化劑16L和16R的NOx還原、對(duì)DPNR 17L和17R的PM再生以及對(duì)NOx催化劑16L和16R的硫(S)中毒恢復(fù)。
通常，分別設(shè)置在氣缸組2L和2R的排氣通路10L和10R中的第一排氣凈化單元18L和18R的狀態(tài)彼此并不完全一致。因此，將對(duì)它們執(zhí)行的再生控制對(duì)于各氣缸組2L和2R可以不相同。在這種情況下，在獨(dú)立和不同的定時(shí)對(duì)各氣缸組2L和2R執(zhí)行再生控制，而不是同時(shí)對(duì)氣缸組2L和2R執(zhí)行再生控制，能夠?qū)崿F(xiàn)第一排氣凈化單元18L和18R的有效再生。
然而，當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后伴有燃燒模式的變化時(shí)，例如，當(dāng)為了再生控制的執(zhí)行而必須改變當(dāng)前的燃燒模式時(shí)，如果對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制，則內(nèi)燃機(jī)1的燃料消耗和駕駛性可能顯著地惡化。此外，例如，由于氣缸組2L和2R中爆發(fā)轉(zhuǎn)矩(explosion torque)的調(diào)整非常困難，不能實(shí)質(zhì)地執(zhí)行為了再生控制的執(zhí)行而改變一個(gè)氣缸組的燃燒模式且另一氣缸組的燃燒模式不變這樣的控制。
相反地，當(dāng)在對(duì)第一排氣凈化單元18L和18R的再生控制的執(zhí)行前后未伴有燃燒模式的變化時(shí)，即使對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制，也不會(huì)發(fā)生特定問(wèn)題。而如果對(duì)各第一排氣凈化單元18L和18R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制，則它們可以有效地再生。
因此，在該實(shí)施例中，當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后伴有燃燒模式的變化時(shí)，對(duì)氣缸組2L和2R同時(shí)執(zhí)行再生控制。而當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后未伴有燃燒模式的變化時(shí)，對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。由此，第一排氣凈化單元18L和18R能夠適當(dāng)?shù)卦偕?，并且即使?zhí)行再生控制也能夠防止內(nèi)燃機(jī)1的燃料消耗和駕駛性的惡化。
基本地，ECU 12根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制燃燒模式，而不考慮第一排氣凈化單元18L和18R中的NOx量、PM量以及S中毒量。然而，如果在燃燒模式被設(shè)定為低排氣溫度的燃燒模式時(shí)執(zhí)行PM再生控制或S中毒恢復(fù)，則為了增加排氣溫度需要改變?nèi)紵Ｊ健?br> 現(xiàn)在，將參照?qǐng)D2所示的流程圖具體說(shuō)明由ECU 12執(zhí)行的再生控制處理。該再生控制處理是在執(zhí)行上述再生控制時(shí)執(zhí)行的處理。
首先，在步驟S11中，ECU 12判定是否應(yīng)當(dāng)對(duì)第一排氣凈化單元18L和18R執(zhí)行再生控制。具體地，ECU 12判定以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)是否應(yīng)當(dāng)對(duì)NOx催化劑16L和16R執(zhí)行NOx還原；是否應(yīng)當(dāng)對(duì)DPNR 17L和17R執(zhí)行PM再生；以及是否應(yīng)當(dāng)對(duì)NOx催化劑16L和16R執(zhí)行S中毒恢復(fù)。在這種情況下，ECU 12起再生判定單元的作用，其基于設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)1中的各種傳感器的輸出執(zhí)行判定。
當(dāng)?shù)谝慌艢鈨艋瘑卧?8L和18R應(yīng)當(dāng)被再生時(shí)(步驟S11；是)，處理轉(zhuǎn)到步驟S12。而當(dāng)?shù)谝慌艢鈨艋瘑卧?8L和18R不應(yīng)當(dāng)被再生時(shí)(步驟S11；否)，處理跳出流程。
在步驟S12中，ECU 12判定在再生控制的執(zhí)行前后是否伴有燃燒模式的變化。具體地，伴有燃燒模式的變化的情況是這樣的情況伴有被導(dǎo)入氣缸組2L和2R的進(jìn)氣量、被反饋回進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR量(EGR氣體量)、產(chǎn)生動(dòng)力輸出的燃料噴射量以及燃料噴射定時(shí)中的至少一個(gè)的變化?？商鎿Q地，可以基于EGR氣體是否經(jīng)過(guò)EGR冷卻器14L和14R，即，EGR氣體是否在不經(jīng)過(guò)EGR冷卻器14L和14R的情況下經(jīng)過(guò)旁通通路，判定是否伴有燃燒模式的變化。
當(dāng)伴有燃燒模式的變化時(shí)(步驟S12；是)，處理轉(zhuǎn)到步驟S12。而當(dāng)未伴有燃燒模式的變化時(shí)(步驟S12；否)，處理轉(zhuǎn)到步驟S14。
在步驟S13中，ECU 12禁止對(duì)各氣缸組2L和2R執(zhí)行獨(dú)立的再生控制。在這種情況下，由于在再生控制的執(zhí)行前后伴有燃燒模式的變化，ECU12對(duì)第一排氣凈化單元18L和18R同時(shí)執(zhí)行NOx還原、PM再生以及S中毒恢復(fù)中的任意一個(gè)。由此，第一排氣凈化單元18L和18R能夠可靠地再生。當(dāng)以上處理結(jié)束時(shí)，處理跳出流程。
在步驟S14中，ECU 12允許對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。在這種情況下，由于在再生控制的執(zhí)行前后未伴有燃燒模式的變化，ECU 12對(duì)各第一排氣凈化單元18L和18R獨(dú)立地執(zhí)行NOx還原、PM再生以及S中毒恢復(fù)中的任意一個(gè)作為再生控制。由此，即使執(zhí)行再生控制，也能夠防止內(nèi)燃機(jī)1的燃料消耗和駕駛性的惡化。當(dāng)上述處理結(jié)束時(shí)，處理跳出流程。
下面將參照?qǐng)D3所示的流程圖說(shuō)明上述再生控制處理的步驟S14中的處理的具體例子。當(dāng)允許對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制時(shí)，執(zhí)行下面將說(shuō)明的處理。
首先，在步驟S101中，ECU 12判定第一排氣凈化單元18L和18R的溫度(床溫，bed temperature)是否都高于預(yù)定溫度。該預(yù)定溫度表示能夠再生第一排氣凈化單元18L和18R的溫度。因此，當(dāng)?shù)谝慌艢鈨艋瘑卧?8L和18R的床溫都高于預(yù)定溫度時(shí)，第一排氣凈化單元18L和18R被再生。而當(dāng)?shù)谝慌艢鈨艋瘑卧?8L和18R的床溫中的至少一個(gè)等于或低于預(yù)定溫度時(shí)，為了執(zhí)行第一排氣凈化單元18L和18R的再生，有必要升高它們溫度中的至少一個(gè)的床溫。如上所述，當(dāng)?shù)谝慌艢鈨艋瘑卧?8L和18R的床溫都高于預(yù)定溫度時(shí)(步驟S101；是)，處理轉(zhuǎn)到步驟S102。當(dāng)?shù)谝慌艢鈨艋瘑卧?8L和18R的床溫中的至少一個(gè)等于或低于預(yù)定溫度(步驟S101；否)時(shí)，處理轉(zhuǎn)到步驟S103。
在步驟S102中，ECU 12允許對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。在這種情況下，由于第一排氣凈化單元18L和18R的床溫都高于預(yù)定溫度，沒(méi)有必要升高第一排氣凈化單元18L和18R的溫度，即，沒(méi)有必要在再生控制的執(zhí)行前后改變氣缸組2L和2R的燃燒模式。因此，ECU 12對(duì)各第一排氣凈化單元18L和18R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。由此，第一排氣凈化單元18L和18R能夠可靠地再生。當(dāng)上述處理結(jié)束時(shí)，處理跳出流程。
另一方面，在步驟S103中，ECU 12禁止對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。在這種情況下，由于第一排氣凈化單元18L和18R的床溫都等于或低于預(yù)定溫度或第一排氣凈化單元18L和18R的床溫中的一個(gè)等于或低于預(yù)定溫度，所以有必要升高床溫。即，當(dāng)床溫等于或低于預(yù)定溫度時(shí)，為了升高床溫必須改變當(dāng)前的燃燒模式。因而，即使當(dāng)在上述再生控制處理中ECU 12允許對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制時(shí)，在步驟S103中ECU 12也禁止對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。當(dāng)上述處理結(jié)束時(shí)，處理轉(zhuǎn)到步驟S104。
在步驟S104中，為了升高第一排氣凈化單元18L和18R的床溫，ECU12改變?nèi)紵Ｊ?。例如，如果在?nèi)燃機(jī)1的負(fù)載很低時(shí)執(zhí)行再生控制，由于第一排氣凈化單元18L和18R的床溫沒(méi)有變得高于預(yù)定溫度，ECU 12將當(dāng)前的燃燒模式切換為用于升高催化劑床溫的燃燒模式，該燃燒模式在下文中被稱作“催化劑床溫升高燃燒模式”。當(dāng)上述處理結(jié)束時(shí)，處理跳出流程。
在圖3中，說(shuō)明了基于第一排氣凈化單元18L和18R的床溫判定是否對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制的例子。然而，可以基于第一排氣凈化單元18L和18R的床溫以及內(nèi)燃機(jī)1的負(fù)載執(zhí)行該判定。在這種情況下，可以基于每單位時(shí)間內(nèi)燃機(jī)1的負(fù)載大于預(yù)定量這一狀況是否持續(xù)等于或長(zhǎng)于預(yù)定時(shí)間段的時(shí)間段，或基于高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間是否長(zhǎng)于預(yù)定的時(shí)間段(例如，是否執(zhí)行高速連續(xù)行駛)，判定是否對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。
下面將詳細(xì)說(shuō)明由ECU 12執(zhí)行的具體再生控制。
(1)NOx還原現(xiàn)在將說(shuō)明對(duì)NOx催化劑16L和16R執(zhí)行的NOx還原的再生控制。
基于由空燃比傳感器25L和25R檢測(cè)到的空燃比或由排氣溫度傳感器22L和22R檢測(cè)到的排氣溫度，ECU 12計(jì)算存儲(chǔ)在各NOx催化劑16L和16R中的NOx量。當(dāng)計(jì)算出的NOx量等于或大于預(yù)定值時(shí)，ECU 12執(zhí)行NOx還原的再生控制。這是因?yàn)樵谶@種情況下NOx催化劑16L和16R存儲(chǔ)最大NOx的可能性很大。
具體地，ECU 12執(zhí)行從燃料添加閥21L和21R添加燃料的再生控制。在這種情況下，基于檢測(cè)到的排氣溫度和空燃比，ECU 12控制由燃料添加閥21L和21R添加的燃料量或添加燃料的時(shí)間段。
此外，除從燃料添加閥21L和21R添加燃料的再生控制外，ECU 12可以在內(nèi)燃機(jī)1沒(méi)有動(dòng)力輸出(即，沒(méi)有轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生)的情況下執(zhí)行后噴射(post injection)或殘噴射(after injection)的再生控制。在這種情況下，ECU 12執(zhí)行對(duì)燃料噴射閥20的燃料噴射量或燃料噴射間隔的控制。例如，ECU 12執(zhí)行縮短噴射間隔以升高NOx催化劑16L和16R的溫度的控制或增加燃料噴射量以增大NOx還原量(對(duì)應(yīng)于由燃料噴射閥20噴射的燃料)的控制。
以這種方式，由于NOx還原的再生控制能夠在不改變內(nèi)燃機(jī)1的燃燒模式的情況下執(zhí)行，其對(duì)各氣缸組2L和2R能夠獨(dú)立地執(zhí)行。
(2)PM再生下面將說(shuō)明對(duì)DPNR 17L和17R執(zhí)行的PM再生的再生控制。
主要基于由壓力差傳感器23L和23R檢測(cè)到的DPNR 17L和17R前后的壓力差，ECU 12計(jì)算在DPNR 17L和17R中累積的PM量。當(dāng)計(jì)算出的PM量等于或大于預(yù)定量時(shí)，ECU 12執(zhí)行PM再生的再生控制。具體地，基于檢測(cè)到的排氣溫度和檢測(cè)到的空燃比，ECU 12執(zhí)行從燃料添加閥21L和21R添加燃料的控制或執(zhí)行后噴射和/或殘噴射的控制。
在這種情況下，當(dāng)在上述再生控制的執(zhí)行前后伴有內(nèi)燃機(jī)1的燃燒模式的變化時(shí)，ECU 12對(duì)氣缸組2L和2R同時(shí)執(zhí)行再生控制。具體地，當(dāng)當(dāng)前的燃燒模式是低溫燃燒模式并且該燃燒模式必須變?yōu)榇呋瘎┐矞厣呷紵Ｊ揭詾榱嗽偕刂贫叽呋瘎┐矞貢r(shí)，ECU 12對(duì)氣缸組2L和2R同時(shí)執(zhí)行再生控制。
另一方面，當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后當(dāng)前的燃燒模式不必變?yōu)榇呋瘎┐矞厣呷紵Ｊ綍r(shí)，或當(dāng)在不執(zhí)行伴有動(dòng)力輸出產(chǎn)生的后噴射的情況下DPNR 17L和17R的溫度也能夠升高時(shí)，即，當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后燃燒模式未發(fā)生變化時(shí)，ECU 12對(duì)各氣缸組2L和2R獨(dú)立地執(zhí)行PM再生的再生控制。這是因?yàn)?，在這樣的情況下，可能容易地調(diào)整氣缸組2L和2R中的爆發(fā)轉(zhuǎn)矩。
(3)S中毒恢復(fù)下面將說(shuō)明對(duì)NOx催化劑16L和16R執(zhí)行的S中毒恢復(fù)的再生控制。
基于由排氣溫度傳感器22L和22R檢測(cè)到的排氣溫度以及由空燃比傳感器25L和25R檢測(cè)到的空燃比，ECU 12計(jì)算NOx催化劑16L和16R中的S中毒量。當(dāng)計(jì)算出的S中毒量等于或大于預(yù)定量時(shí)，ECU 12執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。具體地，基于檢測(cè)到的排氣溫度和檢測(cè)到的空燃比，ECU 12執(zhí)行從燃料添加閥21L和21R添加燃料的控制或執(zhí)行后噴射和/或殘噴射的控制。
為了執(zhí)行S中毒恢復(fù)，有必要將NOx催化劑16L和16R的溫度設(shè)定為比PM再生時(shí)的溫度還高的溫度。在PM再生時(shí)空燃比必須設(shè)定為稀的狀態(tài)，而在S中毒恢復(fù)時(shí)空燃比必須設(shè)定為濃的狀態(tài)。此外，基本上，執(zhí)行S中毒恢復(fù)的頻度比執(zhí)行PM再生的頻度低。
從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，在該實(shí)施例中，緊接在PM再生的再生控制結(jié)束之后，對(duì)氣缸組2L和2R同時(shí)執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。由此，通過(guò)充分利用在PM再生結(jié)束后NOx催化劑16L和16R的溫度高到一定程度這樣的狀態(tài)，執(zhí)行進(jìn)一步加熱NOx催化劑16L和16R的控制。因而，能夠有效地執(zhí)行S中毒恢復(fù)。
ECU 12判定對(duì)DPNR 17L和17R的PM再生是否結(jié)束，并且緊接在判定PM再生結(jié)束后執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。這是因?yàn)榧词乖贒PNR17L和17R中累積的PM量不同，在對(duì)DPNR 17L和17R的PM再生都結(jié)束后S中毒恢復(fù)也能夠可靠地執(zhí)行。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D4所示的流程圖說(shuō)明PM再生結(jié)束的上述判定的具體處理。在PM再生正在執(zhí)行并且要求S中毒恢復(fù)時(shí)，執(zhí)行該處理。
首先，在步驟S201中，ECU 12判定氣缸組2L和2R中的PM再生的再生控制是否都結(jié)束。即，ECU 12判定對(duì)DPNR 17L和17R的PM再生是否都結(jié)束。在這種情況下，ECU 12可以基于由空燃比傳感器25L和25R檢測(cè)到的空燃比判定該P(yáng)M再生是否結(jié)束。當(dāng)氣缸組2L和2R中的PM再生都結(jié)束時(shí)(步驟S201；是)，處理轉(zhuǎn)到步驟S202。當(dāng)氣缸組2L和2R中的PM再生沒(méi)有都結(jié)束時(shí)(步驟S201；否)，處理轉(zhuǎn)到步驟S203。
在步驟S202中，ECU 12允許執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。在這種情況下，由于對(duì)DPNR 17L和17R的PM再生都已經(jīng)結(jié)束，ECU 12允許執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。然后，處理跳出流程。
另一方面，在步驟S203中，ECU 12繼續(xù)當(dāng)前的燃燒模式。在這種情況下，由于DPNR 17L和17R中的至少一個(gè)的PM再生還沒(méi)有結(jié)束，所以ECU 12在當(dāng)前的燃燒模式下繼續(xù)執(zhí)行PM再生的再生控制。然后，處理轉(zhuǎn)到步驟S204。
在步驟S204中，ECU 12判定氣缸組2L和2R中其中一個(gè)的PM再生的再生控制是否結(jié)束。在這種情況下，基于DPNR 17L和17R的床溫或由空燃比傳感器25L和25R檢測(cè)到空燃比，ECU 12判定PM再生是否結(jié)束。當(dāng)氣缸組2L和2R中其中一個(gè)的PM再生結(jié)束時(shí)(步驟S204；是)處理轉(zhuǎn)到步驟S205。而當(dāng)氣缸組2L和2R的再生都沒(méi)有結(jié)束時(shí)(步驟S204；否)，處理轉(zhuǎn)回到步驟S203。在這種情況下，ECU 12還繼續(xù)在當(dāng)前燃燒模式下執(zhí)行控制。
在步驟S205中，ECU 12結(jié)束對(duì)PM再生已結(jié)束的氣缸組的再生控制。在這種情況下，ECU 12不執(zhí)行對(duì)具有轉(zhuǎn)矩變化可能性的燃燒模式的改變并且停止燃料添加或后噴射。即，為了防止燃料消耗的惡化，盡管ECU 12結(jié)束PM再生的再生控制，但并不改變當(dāng)前的燃燒模式。當(dāng)上述處理結(jié)束時(shí)，處理轉(zhuǎn)回到步驟S201，并且ECU 12再次判定氣缸組2L和2R的PM再生是否都結(jié)束。以這種方式，當(dāng)所有氣缸組的PM再生都結(jié)束時(shí)(步驟S201；是)，執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。
存儲(chǔ)的NOx量、累積的PM量以及S中毒量的計(jì)算方法并不限于在上述小節(jié)(1)至(3)中所示的方法。例如，ECU 12能夠通過(guò)使用基于運(yùn)轉(zhuǎn)歷史(例如，內(nèi)燃機(jī)1的轉(zhuǎn)速、負(fù)載以及燃料噴射量)的圖譜的計(jì)算并且累積，計(jì)算存儲(chǔ)的NOx量、累積的PM量以及S中毒量。
下面將說(shuō)明PM再生的再生控制的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)首先，將說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的再生控制。根據(jù)第一實(shí)施例的再生控制在伴有燃燒模式的變化時(shí)執(zhí)行。因而，該控制對(duì)氣缸組2L和2R同時(shí)執(zhí)行。此外，執(zhí)行根據(jù)第一實(shí)施例的再生控制，使得氣缸組2L和2R中的PM再生同時(shí)結(jié)束。即，執(zhí)行該再生控制使得氣缸組2L和2R中的控制開(kāi)始和結(jié)束一致。
具體地，基于累積在DPNR 17L和17R中的PM量(下文中稱作“估計(jì)的PM累積量”)，ECU 12確定對(duì)各DPNR 17L和17R每單位時(shí)間將添加的燃料量(下文中簡(jiǎn)稱為“燃料添加量”)，使得執(zhí)行再生控制的時(shí)間段相同。此外，ECU 12還基于DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量確定執(zhí)行再生控制的時(shí)間段。然后，ECU 12控制燃料添加閥21L和21R，使得在預(yù)定的時(shí)間段期間如此確定的燃料添加量被添加到DPNR 17L和17R中。估計(jì)的PM累積量由將在下文中說(shuō)明的計(jì)算方法計(jì)算出。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D5A至5C說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的再生控制。
在圖5A至5C中，橫軸分別表示時(shí)間。在圖5A中，縱軸表示“燃料添加執(zhí)行標(biāo)記”的ON/OFF狀態(tài)。在圖5B中，縱軸表示在氣缸組2R中由燃料添加閥21R添加的燃料添加量。在圖5C中，縱軸表示在氣缸組2L中由燃料添加閥21L添加的燃料添加量。
圖5A中所示的燃料添加執(zhí)行標(biāo)記表示氣缸組2L和2R共用的標(biāo)記并且主要表示向氣缸組2L和2R的燃料添加的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻。圖5A至5C示出的例子表示氣缸組2L的DPNR 17L的估計(jì)的PM累積量大于氣缸組2R的DPNR 17R的估計(jì)的PM累積量這樣一種情況。
在t21時(shí)刻，ECU 12將燃料添加執(zhí)行標(biāo)記從OFF切換到ON以開(kāi)始燃料添加。在這種情況下，ECU 12開(kāi)始控制，使得從燃料添加閥21L和21R添加預(yù)定量的燃料。具體地，ECU 12執(zhí)行控制，使得從燃料添加閥21R添加由圖5B中的參考符號(hào)B1所示的燃料量并且從燃料添加閥21L添加由圖5C中的參考符號(hào)B2所示的燃料量?；贒PNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量，計(jì)算出燃料添加量B1和B2，使得氣缸組2R和2L的再生控制同時(shí)結(jié)束。在這種情況下，由于DPNR 17L的估計(jì)的PM累積量大于DPNR 17R的估計(jì)的PM累積量，所以氣缸組2L的添加的燃料量大于氣缸組2R的添加的燃料量(B1＜B2)。
以這種方式，添加到各氣缸組2L和2R中的燃料根據(jù)估計(jì)的PM累積量而變化，因而向DPNR 17L和17R的燃料添加在經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后的t22時(shí)刻結(jié)束。同時(shí)，DPNR 17L和17R的PM再生結(jié)束。因此，按照根據(jù)第一實(shí)施例的再生控制，即使在再生控制的執(zhí)行前后伴有燃燒模式的變化，氣缸組2L和2R中的再生控制也同時(shí)開(kāi)始和結(jié)束。從而，防止內(nèi)燃機(jī)1的燃料消耗和駕駛性的惡化成為可能。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D6所示的流程圖說(shuō)明在PM再生的再生控制中執(zhí)行的具體處理。
首先，在步驟S301中，ECU 12判定是否獲得了估計(jì)的PM累積量的估計(jì)結(jié)果。當(dāng)ECU 12具有估計(jì)的PM累積量的估計(jì)結(jié)果時(shí)(步驟S301；是)，處理轉(zhuǎn)到步驟S304。當(dāng)ECU 12不具有估計(jì)的PM累積量的估計(jì)結(jié)果時(shí)(步驟S301；否)，處理轉(zhuǎn)到步驟S302。
在步驟S302中，ECU 12在相同的條件下對(duì)各氣缸組2L和2R執(zhí)行PM再生。執(zhí)行該再生是為了在隨后的處理中(步驟S303中的處理)估計(jì)DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量。具體地，ECU 12每單位時(shí)間添加相同的燃料量到DPNR 17L和17R中。同時(shí)，ECU 12執(zhí)行控制，使得燃料添加執(zhí)行相同的時(shí)間段。然后，處理轉(zhuǎn)到步驟S303。
在步驟S303中，ECU 12估計(jì)DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量。具體地，基于在執(zhí)行步驟S302中所示的控制時(shí)由空燃比傳感器25L和25R檢測(cè)到的空燃比，ECU 12估計(jì)估計(jì)的PM累積量。當(dāng)上述處理結(jié)束時(shí)，處理跳出流程。
另一方面，在步驟S304中，ECU 12確定將要添加到各氣缸組2L和2R的燃料量。在這種情況下，基于DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量，ECU 12確定將要添加到DPNR 17L和17R中的燃料量，使得對(duì)DPNR17L和17R的PM再生同時(shí)結(jié)束，即，使得執(zhí)行PM再生的時(shí)間段相同。然后，處理轉(zhuǎn)到步驟S305。在步驟S305中，ECU 12基于在步驟S304中確定的燃料添加量執(zhí)行PM再生。然后，處理轉(zhuǎn)到步驟S306。
在步驟S306中，在PM再生結(jié)束后，ECU 12確認(rèn)估計(jì)的PM累積量并且修正估計(jì)的PM累積量。例如，當(dāng)其中一個(gè)DPNR的PM再生花費(fèi)的時(shí)間比預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)時(shí)(即，當(dāng)PM再生不在相同的時(shí)間段結(jié)束時(shí))，ECU12判定該DPNR的估計(jì)的PM累積量小于實(shí)際的PM累積量，并且將估計(jì)的PM累積量修正為較大值。當(dāng)上述處理結(jié)束時(shí)，處理跳出流程。
實(shí)際上，DPNR 17L和17R的床溫、添加到DPNR 17L和17R的燃料量以及燃料添加時(shí)間段成為估計(jì)的PM累積量的函數(shù)。因此，通過(guò)計(jì)算將要在DPNR 17L和17R中設(shè)定的床溫(以下也被稱作“目標(biāo)床溫”)使得基于DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量執(zhí)行PM再生的時(shí)間段相同，基于目標(biāo)床溫能夠決定濃峰(rich spike)時(shí)間段(例如，燃料添加時(shí)間段)和濃峰深度(對(duì)應(yīng)于燃料添加量)。例如，當(dāng)基準(zhǔn)目標(biāo)床溫是650℃時(shí)，ECU 12將具有大的估計(jì)PM累積量的DPNR的目標(biāo)床溫設(shè)定為670℃，并且將具有小的估計(jì)PM累積量的DPNR的床溫設(shè)定為600℃至620℃。在這種情況下，有可能對(duì)具有大的估計(jì)PM累積量的DPNR設(shè)定短的濃峰時(shí)間段和淺的濃峰(小燃料添加量)。
(第二實(shí)施例)下面將說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的再生控制。根據(jù)第二實(shí)施例的再生控制也在伴有燃燒模式的變化時(shí)執(zhí)行，因而該再生控制對(duì)氣缸組2L和2R同時(shí)執(zhí)行。此外，與根據(jù)第一實(shí)施例的再生控制類似，執(zhí)行根據(jù)第二實(shí)施例的再生控制使得在氣缸組2L和2R中PM再生同時(shí)結(jié)束。
根據(jù)第二實(shí)施例的再生控制與根據(jù)第一實(shí)施例的再生控制的不同之處在于，不是改變?nèi)剂咸砑恿?，而是改變供給到DPNR 17L和17R的排氣量(即，每單位時(shí)間供給的排氣量)。即，改變供給的排氣量使得DPNR 17L和17R中的PM再生的進(jìn)行速度不同。具體地，基于DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量，ECU 12確定將要供給到氣缸組2L和2R的排氣量，使得執(zhí)行再生控制的時(shí)間段相同。此外，基于DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量，ECU 12還確定執(zhí)行再生控制的時(shí)間段。ECU 12控制渦輪增壓器6L和6R的噴嘴開(kāi)度(以下簡(jiǎn)稱為“VN渦輪開(kāi)度”)，使得在預(yù)定的時(shí)間段期間如此確定的排氣流入DPNR 17L和17R。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D7A至7C說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的再生控制。
在圖7A至7C中，橫軸分別表示時(shí)間。在圖7A中，縱軸表示燃料添加執(zhí)行標(biāo)記的ON/OFF狀態(tài)。在圖7B中，縱軸表示氣缸組2R中渦輪增壓器6R的VN渦輪開(kāi)度。在圖7C中，縱軸表示氣缸組2L中渦輪增壓器6L的VN渦輪開(kāi)度。圖7A中所示的燃料添加執(zhí)行標(biāo)記表示氣缸組2L和2R共用的標(biāo)記，并且主要表示向氣缸組2L和2R的燃料添加的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻。在圖7A至7C所示的例子中，示出了氣缸組2L的DPNR 17L的估計(jì)的PM累積量大于氣缸組2R的DPNR 17R的估計(jì)的PM累積量這樣一種情況。
在t31時(shí)刻，ECU 12將燃料添加執(zhí)行標(biāo)記從OFF狀態(tài)切換到ON狀態(tài)，并且開(kāi)始燃料添加。在這種情況下，ECU 12開(kāi)始控制，使得從燃料添加閥21L和21R添加燃料。此外，ECU 12設(shè)定VN渦輪開(kāi)度，使得VN渦輪開(kāi)度成為比基準(zhǔn)開(kāi)度小由圖7B中參考符號(hào)C1所示的量，并且設(shè)定VN渦輪開(kāi)度使得VN渦輪開(kāi)度成為比基準(zhǔn)開(kāi)度大由圖7C中參考符號(hào)C2所示的量。從DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量計(jì)算渦輪增壓器6L和6R的VN渦輪開(kāi)度，使得氣缸組2L和2R的再生控制同時(shí)結(jié)束。在這種情況下，由于DPNR 17L的估計(jì)的PM累積量大于DPNR 17R的估計(jì)的PM累積量，所以渦輪增壓器6L的VN渦輪開(kāi)度設(shè)定為大于渦輪增壓器6R的VN渦輪開(kāi)度的值。因此，由于DPNR 17L的供給的排氣量變得大于DPNR 17R的供給的排氣量，所以DPNR 17L的供給的燃料和空氣(氧)量變得大于DPNR 17R的供給的燃料和空氣(氧)量。結(jié)果，DPNR 17L中的PM再生比DPNR 17R中的PM再生進(jìn)行得快。
以這種方式，通過(guò)根據(jù)估計(jì)的PM累積量改變供給到各DPNR 17L和17R的排氣量，向DPNR 17L和17R的燃料添加在經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段后的t32時(shí)刻結(jié)束，并且DPNR 17L和17R的PM再生同時(shí)結(jié)束。因此，根據(jù)第二實(shí)施例的再生控制，即使在再生控制的執(zhí)行前后伴有燃燒模式的變化，氣缸組2L和2R中再生控制也同時(shí)開(kāi)始和結(jié)束。從而，防止內(nèi)燃機(jī)1的燃料消耗和駕駛性的惡化成為可能。
在上述實(shí)施例中，示出了僅供給到DPNR 17L和17R的排氣量發(fā)生變化這樣的例子。然而，如第一實(shí)施例中所示，不但供給到DPNR 17L和17R的排氣量而且燃料添加量可以同時(shí)改變。在這種情況下，根據(jù)各DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量，ECU 12可以確定供給的排氣量以控制渦輪增壓器6L和6R的VN渦輪開(kāi)度和由燃料添加閥21L和21R對(duì)各氣缸組2L和2R添加的燃料量。
(第三實(shí)施例)下面將說(shuō)明根據(jù)第三實(shí)施例的再生控制。
根據(jù)第三實(shí)施例的再生控制與根據(jù)第一和第二實(shí)施例的上述再生控制不同。根據(jù)第三實(shí)施例的再生控制在在再生控制的執(zhí)行前后未伴有燃燒模式的變化的情況下執(zhí)行。具體地，在第三實(shí)施例中，對(duì)氣缸組2L和2R同時(shí)開(kāi)始再生控制，并且每單位時(shí)間添加相同的燃料量到DPNR 17L和17R。在這種情況下，基于各DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量，ECU 12分別確定對(duì)它們執(zhí)行再生控制的時(shí)間段。即，在確定的時(shí)間段期間，ECU12對(duì)各DPNR 17L和17R執(zhí)行再生控制。以這種方式，具有較小的估計(jì)的PM累積量的DPNR中再生控制結(jié)束得較早。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D8A至8D說(shuō)明根據(jù)第三實(shí)施例的再生控制。
在圖8A至8D中，橫軸分別表示時(shí)間。在圖8A中，縱軸表示氣缸組2R中燃料添加執(zhí)行標(biāo)記的ON/OFF狀態(tài)。在圖8B中，縱軸表示氣缸組2R中的空燃比。在圖8C中，縱軸表示氣缸組2L中燃料添加執(zhí)行標(biāo)記的ON/OFF狀態(tài)。在圖8D中，縱軸表示氣缸組2L中的空燃比。圖8A中所示的燃料添加執(zhí)行標(biāo)記表示向氣缸組2R的燃料添加的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻，圖8C中所示的燃料添加執(zhí)行標(biāo)記表示向氣缸組2L的燃料添加的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻。在圖8A至8D所示的例子中，示出了氣缸組2L的DPNR17L的估計(jì)的PM累積量小于氣缸組2R的DPNR 17R的估計(jì)的PM累積量這樣一種情況。
如圖8A和8C所示，ECU 12控制燃料添加閥21L和21R并且在t41時(shí)刻添加燃料。具體地，ECU 12同時(shí)添加相同的燃料量到氣缸組2L和2R。也就是說(shuō)，ECU 12每單位時(shí)間添加相同的燃料量到DPNR 17L和17R。當(dāng)以這種方式添加燃料時(shí)，DPNR 17L和17R中的PM被燃燒，并且如圖8B和8D所示由空燃比傳感器25R和25L檢測(cè)到的空燃比從稀的狀態(tài)變化到濃的狀態(tài)。
ECU 12執(zhí)行控制，使得在預(yù)定的時(shí)間段期間燃料被添加到各DPNR17L和17R。具體地，ECU 12對(duì)DPNR 17R執(zhí)行控制，使得從t41時(shí)刻到經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間段后的t43時(shí)刻添加燃料。同時(shí)，ECU 12對(duì)DPNR 17L執(zhí)行控制，使得從t41時(shí)刻到經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間段后的t42時(shí)刻添加燃料。因此，如圖8B所示在t43時(shí)刻空燃比向稀側(cè)變換，并且如圖8D所示在t42時(shí)刻空燃比向稀側(cè)變換。以這種方式，當(dāng)DPNR 17L和17R中的PM被完全燃燒時(shí)，排氣中的氧不用于燃燒PM，從而在PM再生結(jié)束時(shí)空燃比向稀側(cè)變換。因此，DPNR 17L的PM在t42時(shí)刻被完全燃燒，DPNR 17R的PM在t42時(shí)刻之后的t43時(shí)刻被完全燃燒。即，DPNR 17L的再生控制早于DPNR 17R的再生控制結(jié)束。這是因?yàn)橄嗤娜剂狭勘惶砑拥紻PNR 17L和17R中并且DPNR 17L的估計(jì)的PM累積量小于DPNR 17R的估計(jì)的PM累積量。
以這種方式，根據(jù)第三實(shí)施例的再生控制，執(zhí)行再生控制的時(shí)間根據(jù)DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量而變化。因而，對(duì)各DPNR 17L和17R能夠有效地執(zhí)行適當(dāng)?shù)脑偕刂啤Ｓ纱?，在沒(méi)有浪費(fèi)的情況下對(duì)各DPNR 17L和17R可靠地執(zhí)行再生控制成為可能。
下面，將說(shuō)明用于上述再生控制的DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量的估計(jì)方法。該估計(jì)的PM累積量的估計(jì)由起估計(jì)單元作用的ECU 12執(zhí)行。
首先，將參照?qǐng)D9A至9C說(shuō)明判定PM再生的結(jié)束的方法。
如上所述，由于對(duì)于S中毒恢復(fù)NOx催化劑16L和16R的溫度必須被設(shè)定為較高的溫度，所以在PM再生結(jié)束后執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。因而，在該實(shí)施例中，ECU 12判定對(duì)DPNR 17L和17R的PM再生是否都結(jié)束。在判定對(duì)DPNR 17L和17R的PM再生都結(jié)束后，ECU 12執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。
在圖9A至9C中，橫軸分別表示時(shí)間。在圖9A中，縱軸表示燃料添加量。在圖9B中，縱軸表示在氣缸組2R中由空燃比傳感器25R檢測(cè)到的空燃比。在圖9C中，縱軸表示在氣缸組2L中由空燃比傳感器25L檢測(cè)到的空燃比。圖9A表示添加到氣缸組2L和2R的燃料量。即，相同的燃料量被添加到DPNR 17L和17R。
如圖9A所示，在t51時(shí)刻，ECU 12控制燃料添加閥21L和21R以添加燃料。具體地，ECU 12同時(shí)添加相同的燃料量到氣缸組2L和2R。如圖9B和9C所示，當(dāng)燃料被添加時(shí)，DPNR 17L和17R中的PM被燃燒，并且由空燃比傳感器25R和25L檢測(cè)到的空燃比從稀的狀態(tài)變?yōu)闈獾臓顟B(tài)。這是因?yàn)樵谂艢庵杏糜赑M的燃燒的氧很少。
當(dāng)DPNR 17L和17R中的PM被完全燃燒時(shí)，由于排氣中的氧不用于PM的燃燒并且增加，所以空燃比向稀側(cè)變換。在這種情況下，可以理解，氣缸組2R中的PM在t53時(shí)刻被完全燃燒，并且氣缸組2L中的PM在t52時(shí)刻被完全燃燒。在這種情況下，對(duì)氣缸組2R和2L的PM再生所需的時(shí)間差成為圖9C中所示的Δt。即，氣缸組2L的DPNR 17L的估計(jì)的PM累積量與氣缸組2R的DPNR 17R的估計(jì)的PM累積量之間相差對(duì)應(yīng)于Δt的量。具體地，DPNR 17L的估計(jì)的PM累積量比DPNR 17R的估計(jì)的PM累積量小對(duì)應(yīng)于Δt的量。
以這種方式，ECU 12檢測(cè)空燃比傳感器25L和25R的輸出從濃的狀態(tài)變換到稀的狀態(tài)的定時(shí)以判定PM再生的結(jié)束。由此，ECU 12能夠精確地判定DPNR 17L和17R的PM再生是否都結(jié)束。因此，在DPNR 17L和17R的PM再生都結(jié)束后，ECU 12能夠可靠地執(zhí)行S中毒恢復(fù)的再生控制。
下面將說(shuō)明DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量的估計(jì)方法。
DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量通過(guò)執(zhí)行與上述控制相類似的控制而估計(jì)。即，ECU 12同時(shí)添加相同的燃料量到DPNR 17L和17R，并且基于此時(shí)從空燃比傳感器25L和15R輸出的空燃比估計(jì)估計(jì)的PM累積量。
在圖9A至9C所示的例子中，在DPNR 17R中，由空燃比傳感器25R檢測(cè)到的空燃比在t53時(shí)刻(在PM再生結(jié)束的時(shí)刻)變換了E1(下文中稱作“變換幅度”)。在DPNR 17L中，在t52時(shí)刻(在PM再生結(jié)束的時(shí)刻)變換幅度成為E2。在PM被完全燃燒的時(shí)刻空燃比的變換幅度是表示DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量的值。
ECU 12通過(guò)使用這樣的變換幅度計(jì)算估計(jì)的PM累積量。具體地，ECU 12可以通過(guò)使用以下示出的等式(1)計(jì)算估計(jì)的PM累積量。等式(1)中的值“k1”表示由ECU 12事先預(yù)設(shè)定的常數(shù)。
(估計(jì)的PM累積量)
＝(變換幅度)×(實(shí)際再生控制所需的時(shí)間段)×(進(jìn)氣量)×k1 …(1)此外，代替上述等式(1)，ECU 12可以通過(guò)以下使用DPNR 17L和17R的床溫表示的等式(2)計(jì)算估計(jì)的PM累積量。
(估計(jì)的PM累積量)＝(實(shí)際溫度-基準(zhǔn)溫度)×(實(shí)際再生控制所需的時(shí)間段)×(進(jìn)氣量)×k2 …(2)等式(2)中的“實(shí)際溫度”表示在PM被完全燃燒的時(shí)刻DPNR 17L和17R的床溫。該床溫可以通過(guò)各種傳感器檢測(cè)到或者可以被估計(jì)出。此外，“k2”和“基準(zhǔn)溫度”是由ECU 12設(shè)定的值。
必須使用考慮了氣缸組之間進(jìn)氣量之差的預(yù)先修正的值，作為代入等式(1)或等式(2)中的進(jìn)氣量。
此外，在上述再生控制執(zhí)行之前并且緊接在內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始后的早期階段，ECU 12執(zhí)行DPNR 17L和17R中估計(jì)的PM累積量的估計(jì)。
此外，本發(fā)明并不限于DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量的估計(jì)和基于DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量的再生控制的執(zhí)行。代替使用DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量，可以從上述氣缸組2R和2L的PM再生所需的時(shí)間差Δt計(jì)算出DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量之間的差，并且可以通過(guò)使用DPNR 17L和17R的估計(jì)的PM累積量之間的差計(jì)算在上述第一至第三實(shí)施例中示出的添加到DPNR 17L和17R的燃料量或供給的排氣量。由此，可以執(zhí)行再生控制。
工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明可應(yīng)用到用于諸如車輛的可移動(dòng)體中的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，包括多個(gè)排氣凈化單元，所述排氣凈化單元設(shè)置在與所述內(nèi)燃機(jī)中的多個(gè)氣缸群連接的排氣通路上用于凈化在所述排氣通路中流動(dòng)的排氣；再生判定單元，所述再生判定單元判定所述多個(gè)排氣凈化單元是否應(yīng)當(dāng)被再生；以及再生控制單元，當(dāng)所述再生判定單元判定所述排氣凈化單元應(yīng)當(dāng)被再生時(shí)，所述再生控制單元執(zhí)行用于再生所述排氣凈化單元的再生控制，其中在所述再生控制的執(zhí)行前后伴有所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒模式的變化的情況下，所述再生控制單元對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元同時(shí)執(zhí)行所述再生控制，而在所述再生控制的執(zhí)行前后未伴有所述燃燒模式的變化的情況下，所述再生控制單元對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)獨(dú)立地執(zhí)行所述再生控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中伴有所述燃燒模式的變化的情況是被導(dǎo)入所述氣缸群的進(jìn)氣量、被反饋回進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR量、產(chǎn)生輸出動(dòng)力的燃料噴射量以及燃料噴射定時(shí)中的至少一個(gè)發(fā)生變化的情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中所述再生控制單元執(zhí)行所述排氣凈化單元所存儲(chǔ)的NOx的還原、所述排氣凈化單元中累積的PM的再生以及所述排氣凈化單元中的硫中毒恢復(fù)中的至少一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中所述再生控制單元對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)判定所述PM的再生是否結(jié)束，并在判定所有的所述排氣凈化單元中所述PM的再生都結(jié)束時(shí)執(zhí)行所述硫中毒恢復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，還包括估計(jì)在所述多個(gè)排氣凈化單元的每個(gè)中累積的PM量的估計(jì)單元，其中所述再生控制單元基于估計(jì)的PM量確定控制量，使得對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元執(zhí)行所述再生控制的時(shí)間段相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中所述控制量至少是添加到所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)的還原劑量或供給到所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)的排氣量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，該排氣凈化裝置包括設(shè)置在連接到內(nèi)燃機(jī)中的多個(gè)氣缸群的排氣通路上用于凈化在排氣通路中流動(dòng)的排氣的多個(gè)排氣凈化單元；判定所述多個(gè)排氣凈化單元是否應(yīng)當(dāng)被再生的再生判定單元；以及當(dāng)再生判定單元判定排氣凈化單元應(yīng)當(dāng)被再生時(shí)執(zhí)行用于再生排氣凈化單元的再生控制的再生控制單元。當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后伴有內(nèi)燃機(jī)的燃燒模式的變化時(shí)，再生控制單元對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元同時(shí)執(zhí)行再生控制。而當(dāng)在再生控制的執(zhí)行前后未伴有燃燒模式的變化時(shí)，再生控制單元對(duì)所述多個(gè)排氣凈化單元中的每個(gè)獨(dú)立地執(zhí)行再生控制。
文檔編號(hào)F02B75/22GK101080562SQ20068000143
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月9日
發(fā)明者小木曾誠(chéng)人 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社