CN101326355B - 内燃机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
内燃机的气缸分成至少两个气缸组。第一空燃比传感器(11、12)设置在连接到气缸组的每个排气支管(5、6)中,而第二空燃比传感器(13)设置在共用排气管(7)中、位于催化剂(10)的上游。在确定净化期间引入进气通路(4)内的蒸气量时,在常规运转期间,使用第一空燃比传感器(11、12)的输出值以及在常规运转期间所学习的蒸气量的值来确定蒸气量。在浓-稀运转期间,使用第二空燃比传感器(13)的输出值以及在浓-稀运转期间所学习的蒸气量的值来确定蒸气量。由此,在内燃机从常规运转切换到浓-稀运转时准确地确定引入进气通路(4)的蒸气量。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机以及一种控制所述内燃机的方法。
背景技术
日本专利公开2000-230445号公报(JP-A-2000-230445)描述了一种具有多个气缸以及排气管的内燃机,其中所述多个气缸分成两个气缸组的,所述排气管与每个气缸组相关联地连接,所述排气管在下游汇合成一个共用的排气管。在所述的内燃机中,在连接到每个气缸组的排气管中设置三元催化剂,且在所述共用的排气管中设置另一三元催化剂。执行控制以基于由设置在上游三元催化剂的上游的空燃比传感器(在引用文献的图1中以标号为13L和13R标示,下文称为“上游传感器”)检测到的空燃比来校正从燃料喷射阀喷射的燃料量(下文称为“燃料喷射量”)而使得空燃比维持在目标空燃比。依据所引用的文献,当满足预设的条件时,燃料蒸气从保持着在燃料箱内产生的蒸发燃料的过滤罐排放到进气通路。
因为从所述过滤罐排放到进气通路的燃料蒸气最终被吸入气缸内并燃烧,所以燃料蒸气影响空燃比。在JP-A-2000-230445所描述的内燃机中,基于由上游空燃比传感器检测到的空燃比来确定将燃料喷射量校正为使空燃比维持在目标空燃比的校正系数。基于该校正系数来确定包含于从所述过滤罐喷射入进气通路的气体中的燃料蒸气的比例(下文称为“燃料蒸气浓度”),并且基于所确定的燃料蒸气浓度来控制燃料喷射量以将空燃比维持在目标空燃比。
然而,在JP-A-2000-230445所描述的内燃机中,为了增加下游三元催化剂的温度,不仅需要将较大量的燃料和空气供应到三元催化剂,还需要使流入三元催化剂的排气的空燃比等于化学计量空燃比。一种满足此需求的已知手段是使得在一个气缸组内进行空燃比浓于化学计量空燃比的燃烧并且使得在另一个气缸组内进行空燃比稀于化学计量空燃比的燃烧,从而使流入三元催化剂的排气的空燃比为化学计量空燃比。
当使得在一个气缸组内进行空燃比浓于化学计量空燃比的燃烧并且使得在另一个气缸组内进行空燃比稀于化学计量空燃比的燃烧(下文称为“浓-稀运转”)时,流入到上游三元催化剂的排气的空燃比可能是浓或稀的。因此,即使试图基于上游传感器检测到的空燃比来将每个气缸组中的空燃比维持在化学计量空燃比,也不可能把空燃比精确地维持在化学计量空燃比。由此,已知的,基于相对于位于来自于一个气缸组的排气与来自于另一个气缸组的排气的汇合点的下游的三元催化剂设置在上游的空燃比传感器(在在JP-A-2000-230445中称为下游传感器并赋予标号16)所检测到的空燃比将每个气缸组的空燃比维持在化学计量空燃比。
在JP-A-2000-230445所述的内燃机中,基于校正燃料喷射量的校正系数来确定燃料蒸气浓度,使得空燃比维持在化学计量空燃。当不执行浓-稀运转时(下文称为“常规运转”),基于相对于根据上游传感器检测到的空燃比而确定的燃料喷射量的校正系数来确定燃料蒸气浓度,且在浓-稀运转期间,基于相对于根据下游传感器检测到的空燃比而确定的燃料喷射量的校正系数来确定燃料蒸气浓度。
在内燃机常规运转期间的燃料蒸气浓度检测以预定的时间间隔进行。当这样进行时,所确定的燃料蒸气浓度通常被存储为学习值,并且使用在刚刚的前一循环中所存储的燃料蒸气浓度的学习值来确定后面循环中的燃料蒸气浓度。在此情形中,紧接着内燃机的运转从常规运转切换到浓-稀运转之后,使用在执行常规运转时所确定的燃料蒸气浓度的学习值来确定燃料蒸气浓度。然而,由于在常规运转期间使用上游传感器的输出来确定燃料蒸气浓度,所以,当内燃机的运转切换到浓-稀运转时,基于根据上游传感器的输出及下游传感器的输出而确定的燃料蒸气浓度的学习值来确定燃料蒸气浓度。
在以上情形下,即使上游传感器和下游传感器属于相同的类型,它们的输出特性也存在本质的差别,在它们属于不同类型时更是如此。因此,当内燃机的运转从常规运转切换到浓-稀运转时,不能通过使用常规运转期间所确定的燃料蒸气浓度的学习值所确定的浓-稀运转期间的燃料蒸气浓度来准确地确定燃料蒸气浓度。
发明内容
本发明即使在内燃机的运转从常规运转切换到浓-稀运转时也可准确地确定引入进气通路内的燃料蒸气量。
本发明的第一方面涉及一种内燃机,其具有:分成至少两个气缸组的多个气缸;在下游端附近汇合的多个排气支管,每个所述排气支管连接到所述多个气缸组中的一个气缸组;连接至所述多个排气支管的所述汇合的下游端的共用排气管;设置在所述共用排气管中的排气净化催化剂。根据此方面的内燃机通常执行使得在每个气缸组中以预定空燃比进行燃烧的常规运转,并且,在需要向所述排气净化催化剂供应还原剂和空气时执行浓-稀运转,所述浓-稀运转使得在一个气缸组中以浓于化学计量空燃比的空燃比进行燃烧并且使得在另一个气缸组中以稀于所述化学计量空燃比的空燃比进行燃烧,从而使得具有预定空燃比的排气流入所述排气净化催化剂。此外,当预定条件成立时,执行把包含燃料蒸气的气体引入到通向所有所述气缸的进气通路内的净化控制,并且,确定并存储在所述净化控制期间引入到所述进气通路内的燃料蒸气量作为学习值。此外,所述内燃机具有:设置在每个所述排气支管中的第一空燃比传感器;以及设置在所述共用排气管中位于所述排气净化催化剂上游的第二空燃比传感器。当确定在净化控制期间引入到所述进气通路内的燃料蒸气量时,在常规运转期间,所述内燃机使用所述第一空燃比传感器的输出值以及在常规运转期间确定并存储为燃料蒸气量学习值的燃料蒸气量来确定所述燃料蒸气量,并且,在浓-稀运转期间,使用所述第二空燃比传感器的输出值以及在浓-稀运转期间确定并存储为燃料蒸气量学习值的燃料蒸气量来确定所述燃料蒸气量。
当所述内燃机的运转从常规运转切换到浓-稀运转时、或者当所述内燃机的运转从浓-稀运转切换到常规运转时,停止所述净化控制。当经过了预定的时间段之后再恢复所述净化控制。
在执行常规运转时,使用所述第一空燃比传感器的输出值将每个气缸组中的空燃比控制为目标空燃比。同样,在执行浓-稀运转时,使用所述第二空燃比传感器的输出值将每个气缸组中的空燃比控制为目标空燃比。
在每个所述排气支管中、所述第一空燃比传感器的下游设置有附加排气净化催化剂。
依据本发明第一方面的内燃机,因为在常规运转期间和浓-稀运转期间分别地确定燃料蒸气量,所以当内燃机的运转从浓-稀运转切换到常规运转时、以及当内燃机的运转从常规运转切换到浓-稀运转时,都可以准确地确定燃料蒸气量。
本发明的第二方面是一种控制内燃机的方法,所述内燃机具有:
分成至少两个气缸组的多个气缸;
在下游附近汇合的多个排气支管,每个所述排气支管连接到所述多个气缸组中的一个气缸组;
连接至所述多个排气支管的所述汇合的下游部分的共用排气管;
设置在所述的一个共用排气管中的排气净化催化剂;
设置在每个所述排气支管中的第一空燃比传感器;
设置在所述的一个共用排气管中位于所述排气净化催化剂的上游的第二空燃比传感器;以及
控制器,其通常执行使得在每个气缸组中以预定空燃比进行燃烧的常规运转,并且,在需要向所述排气净化催化剂供应还原剂和空气时,执行浓-稀运转,所述浓-稀运转使得在一个所述气缸组中以浓于化学计量空燃比的空燃比进行燃烧并且使得在另一个气缸组中以稀于所述化学计量空燃比的空燃比进行燃烧,从而使得具有预定空燃比的排气流入所述排气净化催化剂,并且,在预定条件成立时,执行把包含蒸气的气体引入到通向所有所述气缸的进气通路内的净化控制,并且,确定并存储在所述净化控制期间引入所述进气通路的蒸气量作为学习值,
所述方法包括:
确定净化控制是否在进行中;
确定是正在执行常规运转还是正在执行浓-稀运转;以及
当在常规运转期间确定在净化控制期间引入到所述进气通路内的蒸气量时,使用所述第一空燃比传感器的输出值以及在常规运转期间确定并存储为蒸气量学习值的蒸气量来确定所述蒸气量,并且,当在浓-稀运转期间确定在净化控制期间引入到所述进气通路内的蒸气量时,使用所述第二空燃比传感器的输出值以及在浓-稀运转期间确定并存储为蒸气量学习值的蒸气量来确定所述蒸气量。
通过对常规运转及浓-稀运转的情形分别地确定蒸气量,本发明的第二方面在发动机运转从常规运转切换到浓-稀运转的情形下以及在发动机运转从浓-稀运转切换到常规运转的情形下都准确地确定蒸气量。
附图说明
通过下文参照附图对优选实施方式的描述,本发明的上述及其它目的、特征和优点将变得明显,在附图中,类似的标号用于指代类似的元件,其中:
图1是示出依据本发明的具有排气净化装置的内燃机的一个示例的图示;
图2是示出三元催化剂的净化特性的图示;
图3是示出线性空燃比传感器的输出特性的图示;
图4是示出O2传感器的输出特性的图示;
图5是示出当发动机空燃比维持为化学计量空燃比时线性空燃比传感器的输出电流I与反馈校正系数FAF之间的关系的图示;
图6是示出净化率的图示;
图7是描述了学习净化气体中的燃料蒸气浓度的方法的图示;
图8是示出净化控制程序的一部分的流程图;
图9是示出净化控制程序的一部分的流程图;
图10是示出用于净化控制阀的驱动处理程序的流程图;
图11是示出计算反馈校正系数的程序的流程图;
图12是示出学习发动机空燃比的程序的流程图;
图13是示出学习燃料蒸气浓度的程序的流程图;
图14是示出计算燃料喷射时间的程序的流程图;
图15是示出依据本发明实施方式的重设燃料蒸气浓度学习值的程 序的流程图;以及
图16是示出依据本发明实施方式控制内燃机中的运转及净化的状态的时序图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施方式。图1示出具有排气净化装置的内燃机。在图1中,标号1指代内燃机本身,而#1至#4分别指代第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸。这些气缸具有燃料喷射阀21、22、23、24。进气通路4经由进气支管3连接到每个相关的气缸。第一排气支管5连接到第一和第四气缸,而第二排气支管6连接到第二和第三气缸。即,如果第一和第四气缸整体地称为第一气缸组,而第二和第三气缸整体地称为第二气缸组,则第一排气支管5连接到第一气缸组,而第二排气支管6连接到第二气缸组。这些排气支管5、6在更下游处汇合并连接到单个的共用排气管7。
第一排气支管5具有下游部和上游部,所述下游部为单个排气管,在所述上游部处分支为两个排气支管,这两个排气支管中的一个连接到第一气缸而另一个排气支管连接到第四气缸。类似地,第二排气支管6具有下游部和上游部,所述下游部为单个排气管,在所述上游部处分支为两个排气支管,这两个分支的排气支管中的一个连接到第二气缸而另一个排气支管连接到第三气缸。在下文的描述中,当特指排气支管5、6的分成两个支管的上游部时,将它们称为“排气支管的分支部”,而当特指排气支管5、6的单管式的下游部时,将它们称为“排气支管的汇合部”。
三元催化剂8、9分别设置在排气支管5、6的汇合部中,而NOx催化剂设置在排气管7中。同时,空燃比传感器11、12分别设置在三元催化剂8、9的上游,所述三元催化剂8、9分别设置在排气支管5、6的汇合部中。同时,空燃比传感器13、14在NOx催化剂10的上游和下游分别设置排气管7中。
如图2所示,当三元催化剂8、9的温度超过一定的温度(激活温度)、且流入三元催化剂中的排气的空燃比为化学计量空燃比(图中的区域X)时,氧化氮(NOx)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)以 高净化率同时地从排气中除去。三元催化剂具有氧存储/释放能力,从而,如果流入三元催化剂中的排气的空燃比稀于化学计量空燃比,则排气中的氧由三元催化剂吸收,而如果流入三元催化剂中的排气的空燃比浓于化学计量空燃比,则释放存储的氧。只要提供有氧存储/释放能力,不管流入的排气的空燃比是稀于还是浓于化学计量空燃比,由于三元催化剂中的气体的空燃比大致维持在化学计量空燃比的区域内,所以,将排气中的NOx、CO和HC以高净化率同时地净化。
如果NOx催化剂10的温度处于激活温度或高于激活温度、且流入其中的排气的空燃比稀于化学计量空燃比,则排气中的NOx由催化剂吸收,但是如果流入三元催化剂中的排气的空燃比处于化学计量空燃比或低于化学计量空燃比,则还原并净化所吸收的NOx。
在NOx催化剂10吸收NOx的状况下,NOx催化剂10也将吸收任何存在于排气中的SOx。如果NOx催化剂10吸收SOx,则NOx催化剂所能够吸收的NOx的量相应地减少。为此,为了尽可能高地维持NOx催化剂吸收NOx的能力,需要从NOx催化剂中除去SOx。因而,当NOx 催化剂的温度处于能够除去SOx的温度时,如果空燃比是化学计量空燃比或浓空燃比(优选非常接近化学计量空燃比)的排气供应到NOx催化剂,则能够从NOx催化剂除去SOx。换句话说,当NOx催化剂处于一定温度、且空燃比为化学计量空燃比或浓空燃比的排气供应到NOx催化剂时,此实施方式的NOx催化剂释放SOx。
因而,当需要从NOx催化剂中除去SOx时,执行硫中毒恢复控制,使得NOx催化剂10的温度达到除去SOx的温度且具有化学计量空燃比或浓空燃比的排气供应到NOx催化剂。也就是说,在此实施方式的硫中毒恢复控制中,控制填充入各气缸内的气体混合物的空燃比,使得从第一气缸和第四气缸(即第一气缸组)排出具有浓空燃比的排气(下文称为“浓排气”),同时从第二气缸和第三气缸(即第二气缸组)排出具有稀空燃比的排气(下文称为“稀排气”)。
调节从每个气缸排出的浓排气的浓度以及稀排气的稀度,使得当浓排气和稀排气在NOx催化剂10的上游混合在一起并流入NOx催化剂时,所作的调节使得排气的整体空燃比为化学计量空燃比或期望的浓空燃比。
因为从NOx催化剂10中除去SOx的温度通常高于由NOx催化剂吸收或在NOx催化剂中还原并净化NOx的温度,所以需要升高NOx催化剂的温度来除去SOx。在以上情形下,通过执行此实施方式的硫中毒恢复控制以混合浓排气和稀排气,浓排气中的HC和稀排气中的氧之间的反应产生反应热,该反应热有助于把NOx催化剂的温度升高到能够除去SOx的温度。
如上所述,为了从NOx催化剂10中除去SOx,流入NOx催化剂的排气的空燃比必需是化学计量的或者是浓的。在以上情形下,依据此实施方式的硫中毒恢复控制,流入NOx催化剂的排气的空燃比是化学计量空燃比或者是浓空燃比。如果执行此实施方式的硫中毒恢复控制,则可以从NOx催化剂10中除去SOx。
而且,在硫中毒恢复控制期间从每个气缸排出的浓排气的空燃比可以是接近化学计量空燃比的浓空燃比,因此,在硫中毒恢复控制中从每个气缸排出的稀排气的空燃比可以是接近化学计量空燃比的稀空燃比。
可以设置线性的空燃比传感器,其输出响应于排气空燃比线性变化的电流,其是一种输出电流具有图3所示的特性的空燃比传感器。当排气的空燃比为化学计量时,所述线性空燃比传感器输出0A的电流,在排气的空燃比浓于化学计量空燃比时输出低于0A的电流,且在排气的空燃比稀于化学计量空燃比时输出高于0A的电流。即,所述线性空燃比传感器输出的电流响应于排气的空燃比线性地变化。
另一种空燃比传感器为所谓的O2传感器,其输出电压具有图4所示的特性。当排气的空燃比稀于化学计量空燃比时,O2传感器输出大致为0V的电压,且在排气的空燃比浓于化学计量空燃比时输出大致为1V的电压。当排气的空燃比处于化学计量空燃比的区域内时,输出电压急剧地变化并越过0.5V。也就是说,所述O2传感器输出恒定的、视排气的空燃比相对于化学计量空燃比为稀还是为浓而不同的电压。
在本发明的实施方式中,设置在三元催化剂8、9上游的空燃比传感器11、12以及设置在三元催化剂和NOx催化剂之间的空燃比传感器13可以是线性的空燃比传感器,而设置在NOx催化剂下游的空燃比传感器可以是O2传感器。
如图1所示,本实施方式的内燃机具有容纳活性炭31的炭罐32,用于吸收和存储来自于燃料箱30的燃料蒸气。位于罐32内的活性炭31的一端处的内部空间33经由蒸气通路34与燃料箱30的内部连通地连接,并且经由净化通路35与位于节气门36下游的进气通路4连通地连接。调节净化通路35的流动路径表面积的净化控制阀37设置在净化通路35中。当净化控制阀37打开时,罐32的内部空间33经由净化路径连通地连接到进气通路4。罐32的位于活性炭31另一侧的内部空间38经由空气管39连通地连接到外部大气。
如上所述,虽然在燃料箱30内产生的燃料蒸气由罐32的活性炭31吸收和存储,但是因为活性炭31所能够吸收和存储的蒸气量是有限的,所以需要在活性炭31中的蒸气饱和之前从活性炭31中除去蒸气。由此,在本实施方式中,在内燃机的运转期间,当预设的条件满足时,净化控制阀37打开且活性炭31中的蒸气经由净化通路35排放到进气通路4。在本发明中,蒸气经由净化通路排放到进气通路称为“净化”。
在发动机运转期间,在节气门36下游的进气通路4内产生负压(下文称为“进气负压”)。因此,当净化控制阀37打开时,负的进气通路负压经由净化通路35导引至罐32。通过以此方式导引的负压,大气中的外部空气经由空气管39吸入罐32,并且被吸入的空气经由净化通路35被吸入到进气通路4。当这种情形发生时,由活性炭31吸收和存储的燃料蒸气释放到通过罐32的空气中并被引入到进气通路4内。
在此实施方式中,控制从每个燃料喷射阀喷射的燃料量(下文称为“喷射燃料量”),使得填充气缸的气体混合物的空燃比将为化学计量空燃比。接下来,将对依据本发明的用于将填充气缸的气体混合物的空燃比控制为化学计量空燃比的方法进行描述。在本说明书中,术语发动机空燃比指的是充入气缸的气体混合物的空燃比,并且意味着供应到每个气缸的空气量与供应到每个气缸的燃料量之间的比。排气空燃比意味着排气的空燃比,意味着供应到每个气缸的空气(包括供应到可以将空气供应到排气通路的系统中的发动机排气通路的空气)的量与供应到每个气缸的燃料(包括供应到可以将燃料供应到发动机排气通路的系统中的发动机排气通路的燃料)的量之间的比。
在图1所示的内燃机中,燃料喷射阀打开的时间TAU(下文称为“燃料喷射时间”)基本上通过公式(1)计算:
ATU=TP·FW·(FAF+KGj-FPG) (1)
在上述公式中,TP为基础燃料喷射时间,FW为校正系数,FAF为反馈校正系数,KGj为发动机空燃比的学习系数,而FPG为净化空燃比校正系数(下文称为“净化A/F校正系数”)。
基础燃料喷射时间TP是由实验确定的使发动机空燃比等于化学计量空燃比所需要的喷射时间,其作为发动机负载Ga/N(进气量Ga/发动机rpm N)和发动机rpm N的函数而被预先存储在ECU(电子控制单元)中。
校正系数FW总体上指诸如预热增量系数和加速增量系数之类的系数,且如果不需要增量校正则其设为FW=1.0,。反馈校正系数FAF是用于基于来自于线性空燃比传感器11、12的输出信号来控制发动机空燃比而使其为化学计量空燃比的系数。净化A/F校正系数FPG在发动机运转开始到净化开始的时间段期间为0,并且在净化开始之后随净化气体中的燃料蒸气浓度升高而增高。如果发动机运转暂时地停止,则使FPG在净化停止时为0。
如上所述,反馈校正系数FAF的目的是用于基于来自于线性空燃比传感器11、12的输出信号将空燃比控制为化学计量空燃比。
图5示出了当发动机空燃比维持在化学计量空燃比时线性空燃比传感器的输出电流I与反馈校正系数FAF之间的关系。如图5所示,如果线性空燃比传感器11、12的输出电流I低于例如为0A的基准电流,即发动机空燃比为浓,则使得反馈校正系数FAF迅速地降低一个跳跃量S,并且然后使得其在积分常数为K的情况下逐渐降低。如果线性空燃比传感器11、12的输出电流I高于基准值,即如果发动机空燃比为稀,则使得反馈校正系数FAF增加跳跃量S,并且然后使得其在积分常数为K的情况下逐渐地增加。
即,当发动机空燃比为浓时,反馈校正系数FAF降低、且燃料喷射量减少,而当发动机空燃比为稀时,反馈校正系数FAF增加、且燃料喷射量增加,以此方式将发动机空燃比控制为化学计量空燃比。当如此地进行时,如图5所示,反馈校正系数FAF在1.0的基准值附近波动。
在图5中,FAFL指代发动机空燃比从稀改变到浓时的反馈校正系 数FAF的值,而FAFR指代发动机空燃比从浓改变到稀时的反馈校正系数FAF的值。在此实施方式中,此FAFL和FAFR的平均值用作反馈校正系数FAF的变动平均值(下文称为“平均值”)。
通过如上所述地控制燃料喷射量,基本上以使得发动机空燃比为化学计量空燃比的方式执行控制。然而,如果在线性空燃比传感器11、12的输出中存在有错误,则发动机空燃比不能被控制在化学计量空燃比。例如,如果存在线性空燃比传感器输出的对应于空燃比的电流值从对应于实际空燃比的电流值朝浓侧偏置的趋势,则即使排气空燃比是化学计量空燃比,实际的排气空燃比也将浓于化学计量空燃比。因为这个原因,燃料喷射量将是小的,并且由此发动机空燃比将被控制得稀于化学计量空燃比。在另一方面,如果存在线性空燃比传感器输出的对应于空燃比的电流值从对应于实际空燃比的电流值朝稀侧偏置的趋势,则即使排气空燃比是化学计量空燃比,发动机空燃比也将被控制得浓于化学计量空燃比。
在以上情形下,在本实施方式中,通过使用位于NOx催化剂10下游的O2传感器14的输出值来补偿线性空燃比传感器11、12的输出误差。即,如果线性空燃比传感器中没有输出误差且发动机的空燃比被控制为化学计量空燃比,则流出NOx催化剂的排气的空燃比应当为化学计量空燃比,在此时O2传感器输出对应于化学计量空燃比的0.5V(下文称为“基准电压值”)。
然而,如果线性空燃比传感器11、12的输出存在误差,例如,发动机的空燃比被控制为浓于化学计量空燃比,则流出NOx催化剂10的排气的空燃比将浓于化学计量空燃比。当发生此情形时,O2传感器14输出与浓于化学计量空燃比的空燃比相对应的电压值。从O2传感器输出的电压值与基准电压值之间的差表示线性空燃比传感器的输出误差。由此,基于从O2传感器实际输出的电压值与基准电压值之间的差来校正线性空燃比传感器的输出电流值,以补偿线性空燃比传感器的输出误差。
在另一方面,如果线性空燃比传感器11、12的输出存在误差,且发动机的空燃比被控制为稀于化学计量空燃比,则基于从O2传感器14实际输出的电压值与基准电压值之间的差来校正线性空燃比传感器的输出电流值,以补偿线性空燃比传感器的输出误差。
图6示出净化率PGR(在图1的示例中,从净化通路35净化到进气通路4的空气与蒸气的气体混合物(净化气体)相对于从节气门36上游进入气缸的空气量的比例)。如图6所示,在此实施方式中,当发动机开始运转后,当净化刚刚开始时,净化率PGR从0缓慢地增加,且当净化率PGR达到目标值(例如6%)之后,净化率PGR在此后便保持在该目标值。
如果例如在减速期间停止从燃料喷射阀供应燃料,则如X所示的净化率PGR暂时地改变到0。如果随后重新开始净化,则净化率PGR变成刚好在净化停止之前的净化率。
接下来,参照图7,将对学习净化气体中的蒸气浓度(下文称为“蒸气浓度”)的方法进行描述。蒸气浓度的学习起始于准确地确定每单位净化率的蒸气浓度(下文称为“单位蒸气浓度”)。在图7中,单位蒸气浓度标为FGPG。通过将单位蒸气浓度FGPG乘以净化率PGR来获得净化A/F校正系数FPG。
每当反馈校正系数FAF跳跃(图5中的S)时,都依据下述公式(2)计算单位蒸气浓度FGPG。
FGPG=FGPG+tFP (2)
在上述公式中,tFG为每次反馈校正系数FAF跳跃所执行的单位蒸气浓度FGPG的更新量,其通过下述公式(3)计算。
tFG=(1-FAFAV)/(PGR·a) (3)
在上述公式中,FAFAV为反馈校正系数平均值(=(FAFL+FAFG)/2),而a在本实施方式中被设为2。
即,由于发动机空燃比在净化开始时为浓,所以减少反馈校正系数FAF以使得发动机空燃比为化学计量空燃比。然后,在线性空燃比传感器11、12确定空燃比已经从浓切换为稀的时刻t1处,反馈校正系数FAF增加。在此情形中,在净化开始时刻与时刻t1之间的反馈校正系数FAF的改变量ΔFAF(=1.0-FAF)表示由净化导致的发动机空燃比改变量,并且此改变量ΔFAF代表时刻t1处的蒸气浓度。
当达到时刻t1时,发动机空燃比保持在化学计量空燃比。其后,单 位蒸气浓度FGPG逐渐地更新以使反馈校正系数的平均值FAFAV返回到1.0,使得发动机空燃比不偏离化学计量空燃比。当这样地进行时,因为单位蒸气浓度FGPG的更新量tFG每次都等于反馈校正系数的平均值FAFAV相对于1.0的偏差量的1/2,所以,更新量tFG如上所述地为tFG=(1-FAFAV)/(PGR·2)。
如图7所示,当单位蒸气浓度FGPG的更新重复地进行数次时,反馈校正系数的平均值FAFAV返回到1.0,其后,单位蒸气浓度FGPG保持恒定。通过此方式,当单位蒸气浓度FGPG变得恒定时,FGPG准确地表示单位蒸气浓度,并且在该时间点处完成单位蒸气浓度的学习。实际蒸气浓度为单位蒸气浓度FGPG乘以净化率PGR所获得的值。因此,如图7所示,每当更新单位蒸气浓度FGPG时便更新表示实际蒸气浓度的净化A/F校正系数FPG(=FGPG·PGR),从而,其随着净化率PGR的增加而增加。
一旦完成了在净化开始后对单位蒸气浓度的学习,如果单位蒸气浓度随后改变,则反馈校正系数FAF开始从1.0偏离,且使用公式tFG=(1-FAFAV)/(PGR·a)来计算单位蒸气浓度FGPG的更新量。
然后,参照图8和图9,将对净化控制程序进行描述。此程序执行时以一固定时间间隔中断。图8和图9和所示的程序首先在步骤S20处判定是否是计算净化控制阀37驱动脉冲的负载周期的时刻。在此实施方式中,每100ms进行占空比的计算。如果判定不是计算占空比的时刻,则过程进行到图10所示的净化控制阀37的驱动处理程序。然而,如果在步骤S20中判定是计算占空比的时刻,则过程进行到步骤S21,在步骤S21中判定是否满足净化条件1——例如预热完成。
在此时,如果判定没有满足净化条件1,则过程进行到步骤S28,在步骤28中,执行初始化,即,将刚好在上次净化停止之前的净化率PGRO设为0,其后过程进行到步骤S29,在步骤29中将占空比DPG和净化率PGR也设为0。然后,过程进行到图10所示的净化控制阀37的驱动处理程序。在步骤S21处,如果判定净化条件1得到满足,则过程进行到步骤S22,在步骤S22中判定是否满足净化条件2——例如为是否执行了发动机空燃比反馈控制以及是否停止了从燃料喷射阀的燃料供应。
如果判定没有满足净化条件2,则过程进行到步骤S29,在步骤29中将占空比DPG和净化率PGR设为0,其后过程进行到图10所示的净化控制阀37的驱动处理程序。然而,如果在步骤S22中判定净化条件2得以满足,则过程进行到步骤S23。
在步骤S23中,计算完全打开净化率PG100。完全打开净化率PG100是完全打开净化量PGQ和进气量Ga之间的比((PGQ/Ga)·100),其例如为通过实验预先确定的发动机负载Ga/N(=进气量Ga/发动机转速N)以及发动机rpm N的函数,其以例如表格1所示的映射形式预先地存储在ECU等中。完全打开PGQ表示当净化控制阀37完全打开时的净化气体量。
表1
由于发动机负载Ga/N变得越小,则完全打开净化量PGQ相对于进气量Ga变得越大,并且如表1所示,发动机负载Ga/N越小,完全打开净化率PG100变得越大。同时,由于发动机rmp N越低,则完全打开净化量PGQ相对于进气量Ga变得越大,并且如表1所示,发动机rmp N越低,完全打开净化率PG100变得越大。
然后,在步骤S24中判定反馈校正系数FAF是否位于上限值KFAF15(=1.15)和下限值KFAF85(=0.85)之间(即判定是否KFAF15>FAF>KFAF85)。在此时,如果判定满足KFAF15>FAF>KFAF85,(此时发动机空燃比被反馈控制为化学计量空燃比),则过程进行到步骤S25,在步骤S25中判定净化率PGR是否为0(PGR=0)。
如果判定PGR≠0(因为净化率PGR始终大于或等于0,因此,如果PGR≠0则意味着PGR>0,意味着正执行净化),则步骤跳跃到步 骤S27。如果在步骤S25中判定PGR=0(即没有正在执行净化),则步骤进行到步骤S26,在该点,将净化率PGR设为刚好在上次净化停止之前的净化率PGRO(重新开始净化率)。在此时,如果过程是在发动机运转开始之后第一次进行到步骤S26(即,处于发动机运转开始之后第一次满足净化条件1的情形下),因为步骤S28的初始化过程通过初始化过程将刚好在上次净化停止之前的净化率PGRO设为0,所以在步骤S26使净化率PGR为0。然而,当过程不是在发动机运转开始之后第一次进行到步骤S26(即,处于在中止之后重新开始净化的情形下),则在步骤S26使净化率PGR为刚好在上次净化停止之前的净化率PGRO。
然后,在步骤S27,通过把常量KPGRu加到净化率PGR上来计算目标净化率tPGR(=PGR+KPGRu),其后过程进行到步骤S31。即,当反馈校正系数FAF落在上限值KFAF15和下限值KFAF85之间时,使得目标净化率tPGR每100ms地逐渐增加。如在步骤S27所示,因为对目标净化率tPGR设定了上限P(例如6%),所以目标净化率tPGR至多仅升高到上限值P。
在步骤S24,如果判定FAF≥KFAF15或FAF≤KFAF85,则过程进行到步骤S30,在步骤S30中通过从净化率PGR减去常量KPGRd来计算目标净化率tPGR(=PGR-KPGRd),其后过程进行到步骤S31。即,当反馈校正系数FAF没有被控制为落在上限值KFAF15和下限值KFAF85之间时,即当发动机空燃比没有被控制为化学计量空燃比时,则判定净化的效果是发动机空燃比没有被控制为化学计量空燃比,且目标净化率tPGR减少。如步骤S30所示,因为对目标净化率tPGR设定了下限值(例如0%),所以目标净化率tPGR不会减少而超出下限值S。
在步骤S31中,将目标净化率tPGR除以完全打开净化率PG100,以计算净化控制阀37的驱动脉冲占空比DPG(=(tPGR/PG100)·100)。响应于具有此占空比DPG的驱动脉冲来控制净化控制阀37的阀打开量,即响应于目标净化率tPGR相对于完全打开净化率PG100的比例来控制净化控制阀37的阀打开量。
然后,在步骤S32中,将完全打开净化率PG100乘以占空比DPG,以计算实际净化率PGR(=PG100·(DPG/100))。然后,在步骤S33中,使占空比DPG为DPGO且使净化率PGR为PGRO。然后,在步骤S34 中,将表示从净化开始起的次数的净化执行次数计数器CPGR增加1,其后过程进行到图10所示的净化控制阀37的驱动处理程序。
然后,对图10所示的用于净化控制阀37的驱动处理程序进行描述。在图10的程序中,首先在步骤S40判定发动机是否正在运转。在此时,如果判定发动机正在运转,则过程进行到步骤S41。然而,如果发动机未正在运转,即如果判定发动机的运转停止,则过程进行到步骤S45,在步骤S25,净化控制阀37的驱动脉冲YEVP被设为关断。
在步骤S41中,判定是否正在进行占空比的输出时间段,即净化控制阀37的驱动脉冲是否处于高的时间段。占空比的输出时间段是100ms。在步骤S41中,如果判定正在进行占空比的输出时间段,则过程进行到步骤S42,在步骤S42判定占空比DPG是否为0(DPG=0)。在此时,如果判定DPG=0,则过程进行到步骤S45,在步骤S45中将净化控制阀37的驱动脉冲YEVP设为关断。然而,如果在步骤S42判定DPG≠0,则过程进行到步骤S43,在步骤S43中净化控制阀37的驱动脉冲YEVP设为接通。然后,在步骤S44,将占空比DPG加到当前时刻TIMER上以计算驱动脉冲的关断时刻TDPG(=DPG+TIMER)。
然而,如果在步骤S41中判定未在进行占空比的输出时间段,则步骤进行到步骤S46,在步骤S46中判定当前时刻TIMER是否处于驱动脉冲的关断时刻TDPG(TIMER=TDPG)。在此处,如果判定TIMER=TDPG,则过程进行到步骤S47,在步骤S47中将驱动脉冲YEVP设为关断。
然后,将对图11所示的计算反馈校正系数FAF程序进行描述。此程序执行时以一固定时间间隔中断。在图11的程序中,首先在步骤S50中判定是否满足发动机空燃比的反馈控制条件。在此时,如果判定没有满足反馈控制条件,则过程进行到步骤S59,在步骤S59中将反馈校正系数FAF固定为1.0,其后过程进行到步骤S60,在步骤S60中将反馈校正系数的平均值FAFAV固定为1.0,其后过程进行到步骤S64。然而,如果在步骤S50处判定反馈控制条件得到满足,则过程进行到步骤S51。
在步骤S51中,判定线性空燃比传感器11、12的输出电流I是否小于0(A)(I<0),即判定空燃比是否为浓。如果判定I<0,即判定空燃比为浓,则过程进行到步骤S52,在步骤S52中判定在上次执行此程 序时空燃比是否为稀。如果判定在上次执行此程序时空燃比为稀,即在此程序的上次执行和此程序的当前正在进行的执行之间存在从稀到浓的改变,则过程进行到步骤S53,在步骤S53中将FAFL设为FAF,其后过程进行到步骤S54。
在步骤S54中,从反馈校正系数FAF中减去跳跃值S,其后过程进行到步骤S55。由此,使得反馈校正系数FAF突然地减少一个跳跃值S的量。
然而,如果在步骤S52中判定在上次执行此程序时空燃比也为浓,则过程进行到步骤S58,在步骤S58中从反馈校正系数FAF中减去积分常数K(K<<S),其后过程进行到步骤S57。由此,使得反馈校正系数FAF逐渐地减小,如图5所示。
然而,如果在步骤S51中判定I≥0,即空燃比为稀,则过程进行到步骤S61,在步骤S61中判定在上次执行此程序时空燃比是否为浓。如果判定在上次执行此程序时空燃比为浓,即作出在从此程序的上次执行到此程序的当前执行的时间内空燃比从浓改变到稀,则过程进行到步骤S62,在步骤S62中将FAFR设为FAF,其后过程进行到步骤S63。
在步骤S63处,把跳跃值S加到反馈校正系数FAF上,其后过程进行到步骤S55。由此,使得反馈校正系数FAF突然地增加一个跳跃量S,如图5所示。在步骤S55处,计算在步骤S53计算出的FAFL和在步骤S62计算出的FAFR的平均值FAFAV。然后,在步骤S56中设定跳跃标志,其后过程进行到步骤S57。
然而,如果在步骤S61中判定在上次执行此程序时空燃比为稀,则过程进行到步骤S64,在步骤S64中把积分常数K(K<<S)加到反馈校正系数FAF上。由此,使得反馈校正系数FAF逐渐地增加,如图5所示。
在步骤S57处,通过变化限值来确保反馈校正系数FAF,上限为1.2,而下限为0.8。即,确保FAF的值不超过1.2并不减少到低于0.8。如上所述,如果发动机空燃比变浓且使FAF是小的,则燃料喷射时间TAU缩短且发动机空燃比朝稀侧转变。如果发动机空燃比变稀且使FAF是大的,则燃料喷射时间TAU延长且发动机空燃比朝浓侧转变,发动机 空燃比维持在化学计量空燃比。
当完成图11所示的反馈校正系数FAF的计算程序时,过程进行到图12所示的用于学习值空燃比的程序。在图12的程序中,在步骤S70中判定是否满足学习发动机空燃比的条件。如果判定没有满足学习发动机空燃比的条件,则过程跳跃到步骤S77,而如果判定学习值发动机空燃比的条件得到满足,则过程进行到步骤S71。在步骤S71中,判定是否设有跳跃标志。在此时,如果判定没有设定跳跃标志,则过程跳跃到步骤S77,而如果判定设有跳跃标志,则过程进行到步骤S72。在步骤S72中重设跳跃标志,然后过程进行到步骤S73。即,在此程序中,每当使反馈校正系数FAF跳跃一个跳跃值S的量时,过程都进行到步骤S73。
在步骤S73中,判定净化率PGR是否为0(PGR=0),即,判定是否正在执行净化。如果判定PGR≠0,即如果正在执行净化,则过程进行到图13所示的用于学习蒸气浓度的程序。然而,如果判定PGR=0,即如果未正在执行净化,则过程进行到步骤S74,在其后步骤中学习发动机空燃比。
即,首先在步骤S74中判定反馈校正系数FAF是否大于1.02(FAFAV≥1.02)。如果判定FAFAV≥1.02,则过程进行到步骤S78,在步骤S78中将常量X加到相对于学习区域j的发动机空燃比学习值KGj上。即,在此实施方式中,预先准备多个响应于发动机负载的学习区域j,并针对每个学习区域j为发动机空燃比设定的学习值KGj。在步骤S78中,更新响应于发动机负载的学习区域j的发动机空燃比的学习值KGj,且过程进行到步骤S77。
然而,如果在步骤S74中判定FAFAV<1.02,则过程进行到步骤S75,在步骤S75中判定反馈校正系数FAF的平均值是否小于0.98(FAFAV≤0.98)。如果判定FAFAV≤0.98,则过程进行到步骤S76,在步骤S76中从响应于发动机负载的学习区域j的发动机空燃比的学习值KGj减去常量X。然而,如果在步骤S75中判定FAFAV>0.98,即FAFAV位于0.98到1.02之间,则过程跳跃到步骤S77而不更新发动机空燃比的学习值KGj。
在步骤S77和步骤S79处,为了学习蒸气浓度的目的而执行初始化。 即,在步骤S77中,判定发动机是否启动。如果判定发动机启动,则过程进行到步骤S79,在步骤S79中使单位蒸气浓度FGPG为0,净化执行时间计数值CPGR清零,且过程进行到图14所示的计算空燃比的程序。然而,如果在步骤S77中判定发动机没有启动,则过程进行到图14所示的计算燃料喷射时间的程序。
如上所述,在步骤S73处,当判定正在进行净化时,过程进行到图13所示的用于学习蒸气浓度的程序。接下来,将对此蒸气浓度学习程序进行描述。在图13的程序中,首先在步骤S80判定反馈校正系数的平均值FAFAV是否位于给定的设定范围内,即判定是否1.02>FAFAV>0.98。在此时,如果判定1.02>FAFAV>0.98,则过程进行到步骤S81,在步骤S81中使单位蒸气浓度FGPG的更新量tFG为0,其后过程进行到步骤S82。
在步骤S82中,将更新量tFG加到蒸气浓度FGPG上。然而,在经由步骤S81进行到步骤S82时,因为更新量tFG为0,所以在此情形中蒸气浓度FGPG没有被更新。
然而,如果在步骤S80中判定FAFAV≥1.02或FAFAV≤0.98,则过程进行到步骤S84,在步骤S84中通过下述公式(3)来计算燃料蒸气浓度FGPG的更新量tFG。
tFG=(1.0-FAFAV)/PGR·a (3)
在上文中,a为2。即,如果反馈校正系数FAF的平均值FAFAV超过设定的范围(位于0.98到1.02之间的范围),则在步骤S84中,采用FAFAV相对于1.0的偏移量的一半作为更新量tFG,且过程进行到步骤S82。
如上所述,在步骤S82中,将更新量tFG加到蒸气浓度FGPG上。在经由步骤S84进行到步骤S82时,因为更新量tFG不为0,所以蒸气浓度FGPG得以更新。
在步骤S83中,表示蒸气浓度FGPG的更新次数的次数计数器的更新次数CFGPG增加1,其后过程进行到计算燃料喷射时间的程序,如图14所示。
接下来,对图14所示的计算燃料喷射时间的程序进行描述。在图14的程序中,基于发动机负载Ga/N和发动机rpm N来计算基础燃料喷射时间TP,其后在步骤S91中,计算用于预热量等的校正系数FW。接下来,在步骤S2,通过将单位蒸气浓度FGPG乘以净化率PGR来计算净化A/F校正系数FPG(=FGPG·PGR),其后在步骤S93,根据下述公式(4)来计算燃料喷射时间TAU。
TAU=TP·FW·(FAF+KGj-FPG) (4)
如上所述,在此实施方式中,当需要从NOx催化剂10除去SOx时,执行硫中毒恢复程序。即,控制填充气缸的气体混合物的空燃比,使得除了从第一气缸组1的气缸#1和气缸#4排出浓排气之外,还从第二气缸组1的气缸#2和气缸#3排出稀排气。当这样执行时,调节从各个气缸排出的浓排气的浓度和稀排气的稀度,使得当浓排气和稀排气在NOx 催化剂中混合到一起时,排气的整体空燃比为化学计量空燃比或期望的浓空燃比。
接下来,对在硫中毒恢复控制期间的各个气缸内的空燃比控制进行描述。在硫中毒恢复控制期间,对于其中燃烧以浓空燃比进行的第一气缸组,根据公式(5)来计算燃料喷射时间TAU,并且,对于其中燃烧以稀空燃比进行的第二气缸组,根据公式(6)来计算燃料喷射时间TAU。
TAU=TP·KR·FW·(FAF+KGj-FPG) (5)
TAU=TP·KL·FW·(FAF+KGj-FPG) (6)
在上文中,与公式(1)中的TP、FW、FAF、KGi以及FPG类似,TP、FW、FAF、KGj以及FPG分别为基础燃料喷射时间、校正系数、反馈校正系数、发动机空燃比的学习常数以及净化A/F校正系数。KR为大于1的系数,其使得第一气缸组的空燃比浓于化学计量空燃比,而KL为小于1的系数,其使得第二气缸组的空燃比稀于化学计量空燃比,这些为预先通过实验确定为使得当浓排气和稀排气在NOx催化剂中混合到一起时排气的整体空燃比为化学计量空燃比或期望的浓空燃比的系数。
在硫中毒恢复控制期间,在上述的空燃比控制中使用线性空燃比传感器13的输出而非使用线性空燃比传感器11、12的输出。
由此,在硫中毒恢复控制期间,对各个气缸中的空燃比执行控制,使得流入NOx催化剂的气体混合物的空燃比为化学计量空燃比或期望的浓空燃比。在此实施方式中,在执行净化时的硫中毒恢复控制期间,净化气体内的蒸气浓度基本上通过上述学习蒸气浓度的方法进行学习。
依据如上所述的学习蒸气浓度的方法,通过使用刚刚在之前获得的蒸气浓度来确定蒸气浓度。因此,在内燃机运转刚刚从不执行硫中毒恢复控制的运转(下文称“常规运转”)切换到执行硫中毒恢复控制的运转(下文称“硫中毒恢复运转”)之后,在确定蒸气浓度时需要使用在常规运转中确定的蒸气浓度。
依据如上所述学习蒸气浓度的方法,在常规运转期间,通过使用每次反馈校正系数FAF跳跃时所确定的反馈校正系数FAF的平均值FAFAV来确定蒸气浓度。在此情形中,反馈校正系数FAF通过使用线性空燃比传感器11、12的输出来确定。因此,最终根据如上所述的学习值蒸气浓度的方法,在常规运转期间,使用线性空燃比传感器11、12的输出来确定蒸气浓度。
此外,在硫中毒恢复运转中,通过使用每次反馈校正系数FAF跳跃时所确定的反馈校正系数FAF的平均值FAFAV来确定蒸气浓度。然而,在此情形中,使用线性空燃比传感器13的输出来确定反馈校正系数FAF。
即,由此,紧接在从内燃机的常规运转切换到内燃机的硫中毒恢复运转之后,通过使用由线性空燃比传感器11、12的输出以及由线性空燃比传感器13的输出所确定的蒸气浓度来确定蒸气浓度。
线性空燃比传感器11、12和线性空燃比传感器13为相同类型的传感器,但是在其输出特性中有本质的不同。为此,在由线性空燃比传感器11、12的输出以及由线性空燃比传感器13的输出所确定的蒸气浓度来确定蒸气浓度的情形中,所确定的蒸气浓度可能与实际蒸气浓度相差很大。然后,在硫中毒恢复控制期间所确定蒸气浓度中,此变化被反应出,进而在硫中毒恢复控制期间所确定的蒸气浓度通常与实际蒸气浓度相差很大。当然,即使当内燃机从硫中毒恢复控制运转切换到常规运转时,同样地,在所确定的蒸气浓度与实际蒸气浓度之间通常存在大的差别。
在以上情形下,在此实施方式中,当内燃机从常规运转切换到硫中毒恢复运转或从硫中毒恢复控制运转切换到常规运转时,重设直到该时间点所确定的蒸气浓度,且从开始起确定蒸气浓度。由此,不管发动机是处于常规运转还是硫中毒恢复运转,都可以准确地确定蒸气浓度,因此,由于可以控制发动机空燃比而使得其精确地接近目标空燃比,可以维持良好的驾驶性能、同时减少排放。
图15示出根据上述实施方式重设的蒸气浓度学习值的程序的示例。在图15的程序中,首先在步骤S10中判定是否在执行常规运转。如果判定正在执行常规运转,则在步骤S11中判定此程序的上次执行是否是在硫中毒恢复运转中进行的。如果判定此程序的上次执行是在硫中毒恢复运转期间进行的,则因为这意味着从上次执行到当前执行存在内燃机运转从硫中毒恢复运转到常规运转的切换,所以在步骤S12中将在硫中毒恢复运转期间至此所确定的蒸气浓度学习值FGPG重设为0。然而,如果在步骤S11中判定未正在执行硫中毒恢复运转,则因为从此程序的上次执行到当前执行中不存在内燃机运转的切换,所以程序结束。
然而,如果在步骤S10中当前运转不是常规运转——意味着其为硫中毒恢复运转,则在步骤S13中判定此程序的上次执行是否为常规运转。在此时,如果判定当前运转是常规运转,则因为从此程序的上次执行直到程序的当前执行中存在从内燃机的常规运转到内燃机的硫中毒恢复运转的切换,所以在步骤S14中将在常规运转期间至此所确定的蒸气浓度学习值重设为0。然而,如果在步骤S13中判定当前运转不是常规运转,则因为从此程序的上次执行到程序的当前执行之间不存在内燃机运转的切换,所以程序按现状结束。
在上述的示例中,当内燃机的运转从常规运转切换到硫中毒恢复运转或从硫中毒恢复运转切换到常规运转时,重设至此所学习的蒸气浓度值。然而,当内燃机例如已经从常规运转切换到硫中毒恢复运转时,可以存储至此所学习的蒸气浓度而不重设学习值,并且在硫中毒恢复运转中,在不使用在常规运转期间所学习的蒸气浓度学习值的情况下确定蒸气浓度,其后,当内燃机的运转从硫中毒恢复运转切换到常规运转时,可使用在常规运转期间学习和存储的蒸气浓度值来确定蒸气浓度。当然,同样地,当内燃机从硫中毒恢复运转切换到常规运转时,在硫中毒恢复运转期间所确定的蒸气浓度的学习值可以相同的方式存储,并且在 下一个硫中毒恢复运转时,可使用在硫中毒恢复运转期间所确定和存储的蒸气浓度学习值来确定蒸气浓度。
在前述的实施方式中,当内燃机运转切换时,净化可如下所述地进行。具体地,当需要把内燃机的运转从常规运转切换到硫中毒恢复运转时,停止净化并切换内燃机的运转。在从内燃机运转的切换起经过预定时间量后,重新开始净化,并开始学习蒸气浓度。同样地,当需要把内燃机的运转从硫中毒恢复运转切换到常规运转时,停止净化并切换内燃机的运转。在从内燃机运转的切换起经过预定时间量后,重新开始净化,并开始学习蒸气浓度。由此,在内燃机的常规运转或硫中毒恢复运转期间,可以准确地确定蒸气浓度,并且因为由此可以把空燃比准确地控制为目标空燃比,所以可以减少排放并维持良好的驾驶性能。
图16的流程图示出的其中依据本实施方式来控制内燃机中的运转和净化的状况。如图16所示,在时刻T0之前,要求执行硫中毒恢复运转的标志FR(下文称为“硫中毒恢复要求标志”)关闭(即,不存在执行硫中毒恢复运转的要求),净化气体量VP为所要求的量,且致使硫中毒恢复运转执行的标志FP(下文称为“硫中毒恢复执行标志”)关闭(即没有进行硫中毒恢复运转)。
在达到时刻T0时,硫中毒恢复要求标志FR打开。当发生此情形时,在本实施方式中,净化和蒸气浓度的学习均停止。在时刻T1处,当净化气体量VP变为0时,硫中毒恢复执行标志FP打开,在该时刻,内燃机的运转从常规运转切换到硫中毒恢复运转。在从时刻T1起经过了预定时间量的时刻T2处,净化以及蒸气浓度的学习再次开始。
在时刻T3处,硫中毒恢复要求标志FR被设为关闭。当这样地进行时,在本实施方式中,停止学习蒸气浓度并停止净化。然后,在时刻T4处,当净化气体量VP变为0时,硫中毒恢复执行标志FP被设为关闭,在该时刻,内燃机的运转从硫中毒恢复运转切换到常规运转。在从时刻T4起经过了预定时间量的时刻T5处,重新开始净化,且蒸气浓度的学习重新地开始。
虽然在上面的描述中,本发明应用在硫中毒恢复运转的语境中,但是也可以将本发明应用于例如需要把还原剂(即燃料)和空气供应到NOx催化剂以升高NOx催化剂的温度的情形。从这个观点而言,本发明 可广泛地应用于如下情形:当需要把还原剂和空气供应到NOx催化剂时,在一个气缸组中以浓于化学计量空燃比的空燃比进行燃烧、而在另一个气缸组中以稀于化学计量空燃比的空燃比进行燃烧,使得具有预定空燃比的排气流入NOx催化剂中。
上文的描述使用了本发明应用于其中三元催化剂设置在每个排气支管中且NOx催化剂设置在共用排气管中的内燃机的示例。然而,本发明也可应用于其中设置在每个排气支管中的催化剂不是三元催化剂而是净化排气中特定组分的催化剂的内燃机,也可应用于其中设置在共用排气管中的催化剂不是NOx催化剂而是净化排气中特定组分的排气净化催化剂的内燃机。
在上文的描述中,本发明应用于其中三元催化剂设置在每个排气支管中的内燃机。然而,本发明也可应用于其中没有在排气支管中设置催化剂的内燃机。
本发明的上述描述叙述了本发明在确定蒸气浓度的情形中的应用。然而,可选地,本发明可应用于确定净化气体中的蒸气量的情形。
虽然已经参照本发明的示例性实施方式对本发明进行了描述,但是应当理解,本发明并不限于所述示例性的实施方式或构造。相反地,本发明旨在覆盖各种修改和等同设置。另外,虽然通过各种示例性的组合和构造示出了示例性实施方式的各个元件,但是包括或多或少或仅仅单个元件的其他组合与构造也在本发明的精神和范畴之内。
Claims (6)
1.一种内燃机,其包括:
分成至少两个气缸组的多个气缸(#1,#2,#3,#4);
在下游端附近汇合的多个排气支管(5,6),每个所述排气支管连接到所述多个气缸组中的一个气缸组;
连接至所述多个排气支管(5,6)的所述汇合的下游端的共用排气管(7);
设置在所述共用排气管(7)中的排气净化催化剂(10);以及
控制器,其通常执行使得在每个气缸组中以预定空燃比进行燃烧的常规运转,并且,在需要向所述排气净化催化剂(10)供应还原剂和空气时执行浓-稀运转,所述浓-稀运转使得在一个气缸组中以浓于化学计量空燃比的空燃比进行燃烧并且使得在另一个气缸组中以稀于所述化学计量空燃比的空燃比进行燃烧,从而使得具有预定空燃比的排气流入所述排气净化催化剂(10);并且,当预定条件成立时,执行把包含燃料蒸气的气体引入到通向所有所述气缸(#1,#2,#3,#4)的进气通路(4)内的净化控制,并且,确定并存储在所述净化控制期间引入到所述进气通路(4)内的燃料蒸气量作为学习值,
所述内燃机的特征在于,包括:
设置在每个所述排气支管(5,6)中的第一空燃比传感器(11,12);以及
设置在所述共用排气管(7)中位于所述排气净化催化剂(10)上游的第二空燃比传感器(13),其中
当确定在净化控制期间引入到所述进气通路(4)内的燃料蒸气量时,在常规运转期间,所述控制器使用所述第一空燃比传感器(11,12)的输出值以及在常规运转期间确定并存储为燃料蒸气量学习值的燃料蒸气量来确定所述燃料蒸气量,并且,在浓-稀运转期间,所述控制器使用所述第二空燃比传感器(13)的输出值以及在浓-稀运转期间确定并存储为燃料蒸气量学习值的燃料蒸气量来确定所述燃料蒸气量。
2.如权利要求1所述的内燃机,其中
当所述内燃机的运转从常规运转切换到浓-稀运转时、或者当所述内燃机的运转从浓-稀运转切换到常规运转时,所述控制器停止执行所述净化控制,并且,当在切换所述内燃机的运转之后经过了预定的时间段时,恢复执行所述净化控制。
3.如权利要求1或权利要求2所述的内燃机,其中
在执行常规运转时,使用所述第一空燃比传感器(11,12)的输出值将每个气缸组中的空燃比控制为目标空燃比,并且,在执行浓-稀运转时,使用所述第二空燃比传感器(13)的输出值将每个气缸组中的空燃比控制为目标空燃比。
4.如权利要求1至2中任一项所述的内燃机,其中
在每个所述排气支管(5,6)中在所述第一空燃比传感器(11,12)的下游设置有排气净化催化剂(8,9)。
5.如权利要求3所述的内燃机,其中
在每个所述排气支管(5,6)中在所述第一空燃比传感器(11,12)的下游设置有排气净化催化剂(8,9)。
6.一种控制内燃机的方法,所述内燃机包括:
分成至少两个气缸组的多个气缸(#1,#2,#3,#4);
在下游端附近汇合的多个排气支管(5,6),每个所述排气支管连接到所述多个气缸组中的一个气缸组;
连接至所述多个排气支管(5,6)的所述汇合的下游端的共用排气管(7);
设置在所述共用排气管(7)中的排气净化催化剂(10);
设置在每个所述排气支管(5,6)中的第一空燃比传感器(11,12);
设置在所述共用排气管(7)中位于所述排气净化催化剂(10)的上游的第二空燃比传感器(13);以及
控制器,其通常执行使得在每个气缸组中以预定空燃比进行燃烧的常规运转,并且,在需要向所述排气净化催化剂(10)供应还原剂和空气时,执行浓-稀运转,所述浓-稀运转使得在一个所述气缸组中以浓于化学计量空燃比的空燃比进行燃烧并且使得在另一个气缸组中以稀于所述化学计量空燃比的空燃比进行燃烧,从而使得具有预定空燃比的排气流入所述排气净化催化剂(10);并且,在预定条件成立时,执行把包含燃料蒸气的气体引入到通向所有所述气缸(#1,#2,#3,#4)的进气通路(4)内的净化控制,并且,确定并存储在所述净化控制期间引入所述进气通路(4)的燃料蒸气量作为学习值,
所述方法包括:
确定净化控制是否在进行中;
确定是正在执行常规运转还是正在执行浓-稀运转;以及
当确定在净化控制期间引入到所述进气通路(4)内的燃料蒸气量时,在常规运转期间,使用所述第一空燃比传感器(11,12)的输出值以及在常规运转期间确定并存储为燃料蒸气量学习值的燃料蒸气量来确定所述燃料蒸气量,并且,在浓-稀运转期间,当确定在净化控制期间引入到所述进气通路(4)内的燃料蒸气量时,使用所述第二空燃比传感器(13)的输出值以及在浓-稀运转期间确定并存储为燃料蒸气量学习值的燃料蒸气量来确定所述燃料蒸气量。
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