CN101405498A - 内燃机的节流阀控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的节流阀控制装置，所述内燃机具有至少第一气缸组(B1)和第二气缸组(B2)。第一节流阀(S1)设置在所述第一气缸组的进气通道(31)中并且第二节流阀(S2)设置在所述第二气缸组的进气通道(32)中。所述节流阀控制装置包括控制器，当需要变换所述内燃机的燃烧空燃比而不改变发动机输出功率时，所述控制器首先改变所述第一节流阀的开启量，然后改变所述第二节流阀的开启量。

Description

内燃机的节流阀控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种内燃机的节流阀控制装置。
背景技术
[0002]例如，公开号为5-18303的日本专利申请提出了当变换燃烧空燃比而不改变发动机输出功率时，用于控制节流阀开启量以实现关于所述变换之后的所述燃烧空燃比的目标进气量的技术。
[0003]典型地，当所述节流阀开启量被改变时，存在所述进气的响应延迟，在此期间所述发动机输出功率易于波动。因此，当所述节流阀开启量被改变以变换所述燃烧空燃比时，所述发动机输出功率不能保持恒定，所以驾驶员会感到扭矩震动(torque shock)。
发明内容
[0004]因此本发明提供一种内燃机的节流阀控制装置，其减小当所述节流阀开启量根据需要被改变以变换所述燃烧空燃比而不改变所述发动机输出功率时驾驶员感觉到的扭矩震动。
[0005]本发明的一个方案涉及一种具有第一气缸组和第二气缸组的内燃机的节流阀控制装置。第一节流阀设置在所述第一气缸组的进气通道中而第二节流阀设置在所述第二气缸组的进气通道中。所述节流阀控制装置包括控制器，当需要变换所述内燃机的燃烧空燃比而不改变发动机输出功率时，所述控制器首先改变所述第一节流阀的开启量，然后改变所述第二节流阀的开启量(即在改变所述第一节流阀的开启量的时间和改变所述第二节流阀的时间之间存在延迟，结果首先改变所述第一节流阀而随后改变所述第二节流阀)。
[0006]依照本发明的这个方案，在首先通过改变所述第一节流阀的开启量变换所述第一气缸组的燃烧空燃比之后，接着通过改变所述第二节流阀的开启量变换所述第二气缸组的燃烧空燃比。因此，当所述第一节流阀的开启量被改变时所产生的扭矩震动和当所述第二节流阀的开启量被改变时所产生的扭矩震动的每个都小于当所述第一和第二节流阀的开启量同时被改变以同时变换所述第一和第二气缸组的燃烧空燃比时所产生的扭矩震动。尽管在这种情况下扭矩震动产生两次，但驾驶员所感觉到的扭矩震动减小了。
[0007]所述内燃机还可以包括设置在所述第一气缸组的排气通道中的第一三元催化器、设置在所述第二气缸组的排气通道中的第二三元催化器，以及设置在所述第一三元催化器和所述第二三元催化器的下游的所述第一气缸组和所述第二气缸组的共用排气通道中的NOX存储催化器。这时，当需要将所述内燃机的所述燃烧空燃比从稀空燃比变换为浓空燃比而不改变所述发动机输出功率时，所述控制器可以首先减小所述第一节流阀的所述开启量，以将所述第一气缸组的燃烧空燃比从所述稀空燃比变换为所述浓空燃比，然后减小所述第二节流阀的所述开启量，以当所述浓空燃比的排气从所述第一三元催化器流出时或恰好在此之前将所述第二气缸组的燃烧空燃比从所述稀空燃比变换为所述浓空燃比。
[0008]因此，当所述第一节流阀的开启量被减小时所产生的扭矩震动和当所述第二节流阀的开启量被减小时所产生的扭矩震动的每个都小于当所述第一和第二节流阀的开启量同时被减小以同时将所述第一和第二气缸组的燃烧空燃比从稀空燃比变换为浓空燃比时所产生的扭矩震动。因此，驾驶员所感觉到的扭矩震动减小了。
[0009]此外，最初，从所述第一三元催化器流出的理论空燃比的排气和从设置在所述第二气缸组的所述排气通道中的所述第二三元催化器流出的所述稀空燃比的排气混合。因此，稀空燃比的排气流入设置在所述第一和第二气缸组的所述共用排气通道中的所述NOX存储催化器。然后，从所述第一三元催化器流出的所述浓空燃比的排气和从所述第二三元催化器流出的所述理论空燃比的排气混合，直到几乎所有存储在所述第二三元催化器中的氧气都被释放为止。因此，浓空燃比的排气流入所述NOX存储催化器。然后浓空燃比的排气从所述第一三元催化器和所述第二三元催化器流出并流入所述NOX存储催化器。
[0010]如果所述理论空燃比的排气流入所述NOX存储催化器，则因为这时所述排气中的氧气浓度低，所以被存储的NOX将从所述NOX存储催化器释放出来。然而，因为所述排气几乎没有包含诸如HC和CO的还原物质，所以该NOX最终保持原状被释放到大气中。然而，如上所述依照该节流阀控制装置，当需要将所述内燃机的所述燃烧空燃比从稀空燃比变换为浓空燃比而不改变所述发动机输出功率时，所述理论空燃比的排气不流入所述NOX存储催化器。当稀空燃比的排气流入所述NOX存储催化器时，因为所述排气中的氧气浓度高，所以所述排气中的NOX被存储，而不是被释放。当浓空燃比的排气流入所述NOX催化器时，所述被存储的NOX因为所述排气中的氧气浓度低而被释放，但是所述NOX被所述排气中的所述还原物质还原和净化。
[0011]当需要将所述内燃机的所述燃烧空燃比从浓空燃比变换为稀空燃比而不改变所述发动机输出功率时，所述控制器可以同时增加所述第一和第二节流阀的所述开启量，以将所述第一和第二气缸组的燃烧空燃比从所述浓空燃比变换为所述稀空燃比。
[0012]这样，通过同时增加所述第一和第二节流阀的开启量，所述第一和第二气缸组的燃烧空燃比同时从浓空燃比变换为稀空燃比。因此，如果所述第一或第二气缸组的燃烧空燃比保持为浓，则抑制所述浓空燃比的所述排气中的HC和CO保持原状被释放到大气中。
[0013]同样，当需要将所述内燃机的所述燃烧空燃比从浓空燃比变换为稀空燃比而不改变所述发动机输出功率时，所述控制器可以增加所述第一节流阀和所述第二节流阀中的一个节流阀的开启量，以便将所述第一气缸组和所述第二气缸组中的一个气缸组的所述燃烧空燃比从所述浓空燃比变换为所述稀空燃比，并且在增加所述一个节流阀的所述开启量的同时或之后增加另一个节流阀的所述开启量，以便在变换所述第一气缸组和所述第二气缸组中的一个气缸组的所述燃烧空燃比的同时，将另一个气缸组的所述燃烧空燃比首先从所述浓空燃比变换为理论空燃比，然后从所述理论空燃比变换为所述稀空燃比。
[0014]因此，如果所述第一气缸组或所述第二气缸组的所述燃烧空燃比被保持为所述浓空燃比，则抑制所述浓空燃比的排气中的HC和CO保持原状被释放到大气中。
[0015]在所述第一节流阀和所述第二节流阀中的一个节流阀的开启量被增加之后，所述另一个节流阀的开启量被增加的情况下，当所述第一节流阀和所述第二节流阀中的所述一个节流阀的开启量被增加时，通过燃料喷射量控制而不改变所述进气量，将所述第一气缸组和所述第二气缸组中的另一个气缸组的燃烧空燃比变换为所述理论空燃比。因此，连同点火正时控制，所述发动机输出功率能够保持基本恒定并且这时扭矩震动将仅仅发生在所述第一气缸组和所述第二气缸组中的一个中。同样，当所述第一节流阀和所述第二节流阀中的另一个节流阀的开启量被增加时，扭矩震动将仅仅发生在所述第一气缸组和所述第二气缸组中的另一个气缸组中。这样，驾驶员所感觉到的扭矩震动减小了。
[0016]同样，当所述第一节流阀和所述第二节流阀中的一个节流阀的开启量被增加的同时增加另一个节流阀的开启量时，所述第一气缸组和所述第二气缸组中的另一个气缸组的燃烧空燃比从所述浓空燃比被变换为所述理论空燃比，所以所产生的扭矩震动小于当所述燃烧空燃比从所述浓空燃比变换为所述稀空燃比时的扭矩震动。这样，尽管在所述第一和第二气缸组两者中同时产生了扭矩震动，但所述扭矩震动小于当所述第一和第二气缸组的所述燃烧空燃比同时从浓空燃比变换为稀空燃比时的扭矩震动，所以驾驶员感觉到的扭矩震动减小了。
附图说明
[0017]通过下面参考附图对示范实施例的描述，本发明的前述和进一步的目的、特征和优点将变得更加清晰，附图中相同的附图标记被用于表示相同的元件，并且其中：
图1为能够应用依照本发明的一个示范实施例的节流阀控制装置的内燃机的示意图；
图2为显示当所述燃烧空燃比被变换时在所述第一节流阀的开启量、所述第二节流阀的开启量、发动机输出功率、从第一三元催化器流出的排气的空燃比、从第二三元催化器流出的排气的空燃比、流入NOX存储催化器的排气的空燃比和从所述NOX存储催化器流出的排气中的HC和CO浓度中发生变化的时间图；以及
图3为显示当所述燃烧空燃比被变换时在所述第一节流阀的开启量、所述第二节流阀的开启量、发动机输出功率、第一列的空燃比、第二列的空燃比和从所述NOX存储催化器流出的排气中的HC和CO浓度中发生变化的时间图。
具体实施方式
[0018]图1为能够应用依照本发明的一个示范实施例的节流阀控制装置的内燃机的示意图。所述内燃机是具有可以用作第一气缸组的第一列B1和可以用作第二气缸组的第二列B2的V型内燃机。所述内燃机也包括第一列B1的第一进气歧管11和第二列B2的第二进气歧管12，以及第一列B1的第一排气歧管21和第二列B2的第二排气歧管22。所述内燃机的第一列B1(和第二列B2)在车辆的发动机舱中的位置不是指定的，即，可以设置在左或右、前或后。
[0019]第一列B1和第二列B2的进气系统彼此独立。第一列B1的第一进气通道31被连接到第一进气歧管11，而第二列B2的第二进气通道32被连接到第二进气歧管12。第一进气歧管31经由第一空气滤清器41通向周围空气。在第一进气通道31中，第一空气流量计51紧接第一空气滤清器41的下游设置，并且第一节流阀S1被设置在第一空气流量计51的下游。同样地，第二进气歧管32经由第二空气滤清器42通向周围空气。在第二进气通道32中，第二空气流量计52紧接第二空气滤清器42的下游设置，并且第二节流阀S2设置在第二空气流量计52的下游。第一节流阀S1和第二节流阀S2都不是机械地连接到加速踏板。反而，第一节流阀S1和第二节流阀S2两者的开启量能够通过步进电动机的作动器等自由地设定。
[0020]第一排气通道61连接到第一列B1的第一排气歧管21，而第二排气通道62连接到第二列B2的第二排气歧管22。位于第一列B1附近的第一三元催化器71设置在第一排气通道61中，而位于第二列B2附近的第二三元催化器72设置在第二排气通道62中。第一三元催化器71和第二三元催化器72都具有相对小的热容量，因此在所述发动机起动期间，它们的温度很容易上升到所述催化剂活化温度。
[0021]第一排气通道61和第二排气通道62合并并且连接到第一三元催化器71和第二三元催化器72下游的共用排气通道80。NOX存储催化器90设置在所述共用排气通道80中。
[0022]NOX存储催化器90在流入NOX存储催化器90的排气的氧浓度高时存储所述排气中的NOX(在该说明书中，应当理解在此所用的术语“存储”(“store”或“storage”)意思是以吸附、粘着、捕集、吸留或其它形式中的至少一种形式保持物质(固相、液相、气相))，并且当流入NOX存储催化器90的排气的氧浓度低时释放被存储的NOX。如果诸如HC和CO等的还原物质存在于所述排气中，则所述被释放的NOX被还原和净化。
[0023]在所述内燃机的第一列B1和第二列B2中执行使得燃烧空燃比比所述理论空燃比稀的均匀燃烧(或分层充气燃烧)。所述均匀燃烧的稀空燃比是仅产生少量NOX的期望的稀空燃比(诸如20)。然而，因为仍然产生NOX，所以NOX存储催化器90存储NOX，从而抑制将NOX释放到大气中。
[0024]在所述内燃机中，例如在发动机起动期间，为了确保可靠的起动，执行使得燃烧空燃比等于或者浓于理论空燃比的均匀燃烧并且延迟点火正时(或者执行使得贯穿整个气缸的燃烧空燃比等于或稀于理论空燃比的分层充气燃烧并且延迟点火正时直到膨胀冲程)，这时排气中的HC、CO和NOX被第一三元催化器71和第二三元催化器72净化。同样，即使当所述发动机在需要高发动机输出功率的高负荷下运转时，也可以执行使得燃烧空燃比等于或浓于理论空燃比的均匀燃烧。
[0025]在以稀空燃比燃烧的期间，所述排气中的NOX如上所述被存储在NOX存储催化器90中。然而，关于NOX存储催化器90刚好能存储多少NOX存在一个界限。因此，必须在NOX存储催化器90中存储的NOX量(下文中所述量将被称作“NOX存储量”)达到NOX存储催化器90中所能存储的最大量之前执行释放、还原和净化NOX的再生处理。利用以稀空燃比燃烧的期间用于发动机的各个操作状态的每单位时间的排气中包含的NOX量来对当前NOX存储量估计或制定，例如，作为用于发动机各个操作状态的每单位时间内被存储的NOX量，然后将其估计为其累计值(integrated value)。在所述理论空燃比或浓空燃比下的燃烧中，被存储的NOX被释放，所以这时用于发动机的每个操作状态的每单位时间内被释放的NOX量也可以作为负值累计。
[0026]同样，类似于NOX，包含在排气中的SOX也被存储在NOX存储催化器90中，从而减小能够被存储的NOX的最大量。因此，当被存储的SOX的量(下文中所述量将被称作“SOX存储量”)达到设定量时，将所述SOX从NOX存储催化器90释放出来的恢复处理也是必要的。因为所述排气中的SOX主要来自燃料中的硫S，所以可以基于诸如被消耗燃料的量的累计值估计当前SOX存储量。
[0027]在所述再生和恢复处理中，使得所述燃烧空燃比变浓并且使得流入NOX催化器90的排气的空燃比变为期望的浓空燃比。在所述恢复处理中，NOX存储催化器90也必须升高到大约650℃。这样，在所述内燃机中，为了执行所述再生处理或所述恢复处理，所述燃烧空燃比需要从稀空燃比变换为浓空燃比。此外，一旦所述再生处理或所述恢复处理结束，所述燃烧空燃比需要从所述浓空燃比变换回所述稀空燃比。对于这种再生或恢复处理，所述燃烧空燃比从期望稀空燃比、理论空燃比和期望浓空燃比中的一个空燃比变换到这些空燃比中的另一个是必要的，并且不根据驾驶员需要来执行。例如，这时所述发动机输出功率没有被改变，所以驾驶员将不会感到扭矩震动。
[0028]为了防止所述发动机输出功率改变，所述燃烧空燃比被变换前后的燃料喷射量必须基本保持恒定(实际上，由于泵气损失的作用，从稀空燃比到理论空燃比再到浓空燃比产生相同输出功率的必要的燃料喷射量顺次稍有增加，但是为了简化所述描述，所述燃烧空燃比被变换前后的所述必要燃料喷射量将被固定)。因为相对于在燃烧空燃比变换前后的所述固定燃料喷射量，适于各个燃烧空燃比的所需进气量有很大的不同，所以当变换所述燃烧空燃比时，所述节流阀的开启量被突然改变为实现所述变换后的所需进气量的开启量。这时，因为进气量响应延迟，没有立即实现变换后的所需进气量，因此产生一种所述进气量大于或小于所述所需进气量的暂时的变换中间状态。
[0029]在该变换中间状态下，例如，即使基于由第一空气流量计51和第二空气流量计52检测到的被吸入第一列B1和第二列B2的进气量来执行空燃比控制，并且即使在紧接第一排气通道61的第一排气歧管21和第二排气通道62的第二排气歧管22的下游设置线性输出型空燃比传感器，仍然很难精确地实现预期的燃烧空燃比。尽管如果实际空燃比略微偏离所述理论空燃比或期望的浓空燃比是没有问题的，但是如果所述实际空燃比略微偏离被设定以抑制产生的NOX量的期望的稀空燃比，则可能引起产生的NOX量突然地增加。因此，例如，在所述变换中间状态中，所述燃烧空燃比没有被控制为期望的稀空燃比。
[0030]因此，在该变换中间状态中，所述燃烧空燃比可以在所述变换前后被控制为所述理论空燃比或期望的浓空燃比。例如，在从期望的稀空燃比变换的期间，所述变换期间的进气量相对于固定燃料喷射量的变换之后的燃烧空燃比增加。因此，增加被喷射的燃料量以实现所述变换后的所述燃烧空燃比。同样地，在变换到期望的稀空燃比的期间，所述变换期间的进气量小于固定燃料喷射量的期望的稀空燃比，但是相对于所述固定燃料喷射量的变换前的燃烧空燃比增加。因此，增加被喷射的燃料量以实现所述变换前的所述燃烧空燃比。
[0031]因此，如果在所述变换期间增加被喷射的燃料量，并且对于所述增加没有做调整，则发动机输出功率将增加。因此，根据被喷射的燃料量的增加量延迟所述点火正时以减小所述发动机输出功率，以便所述发动机输出功率在所述变换前、中、后保持恒定。如果被喷射的燃料量在所述变换期间减少，将有必要根据被喷射的燃料量的减少量提前所述点火正时以增加所述发动机输出功率。然而，所述点火正时通常被设定为获得最大的发动机输出功率，所以发动机输出功率的大的增加不能通过提前所述点火正时获得。
[0032]实际上，即使使用点火正时控制，所述发动机输出功率也不能精确地保持恒定。所述发动机输出功率将在变换期间波动，所以最终将产生扭矩震动。为了防止这个，当需要变换所述内燃机的燃烧空燃比而不改变所述发动机输出功率时，该节流阀控制装置首先改变第一节流阀S1的开启量以变换第一列B1的所述燃烧空燃比，然后改变第二节流阀S2的开启量以变换第二列B2的所述燃烧空燃比。因此，当第一节流阀S1的开启量被改变时所产生的扭矩震动和当第二节流阀S2的开启量被改变时所产生的扭矩震动都小于当第一节流阀S1和节流阀S2的开启量同时被改变以同时变换第一列B1和第二列B2的燃烧空燃比时所产生的扭矩震动。虽然产生了两次扭矩震动，但驾驶员所感觉到的扭矩震动减小了。
[0033]图2的时间图说明了所述节流阀控制装置诸如将燃烧空燃比从期望的稀空燃比变换为期望的浓空燃比以便在NOX存储催化器90上执行再生处理，然后在所述再生处理结束后将所述燃烧空燃比从所述期望的浓空燃比变换为所述期望的稀空燃比的情况。在该示范实施例中的包括所述节流阀控制、所述空燃比控制和所述燃料喷射量控制的所述内燃机的控制由发动机控制单元(ECU)100(见图1)执行，所述发动机控制单元100包括诸如CPU、RAM和ROM等。首先在时间t1，需要将所述燃烧空燃比从期望的稀空燃比LE变换为期望的浓空燃比RI而不改变所述发动机输出功率。直到这时一直是实现相对于所需燃料喷射量F的期望的稀空燃比LE所需的进气量QL的开启量DL的节流阀S1的开启量突然被减小到实现相对于所需燃料喷射量F的期望的浓空燃比RI所需的进气量QR的开启量DR。
[0034]由于所述响应延迟，第一列B1的实际进气量只是从期望的稀空燃比LE的所需进气量QL逐渐改变到期望的浓空燃比RI的所需进气量QR，并且在时间t2实现所需进气量QR。当第一列B1的燃烧空燃比在时间t1和时间t2之间被变换时，被喷射的燃料量增加到多于所需的燃料喷射量F，以使得所述燃烧空燃比为关于所述响应延迟的进气量的期望的浓空燃比RI。因此，因为如果维持原状，则所述发动机输出功率将增加，所以所述点火正时根据所述被喷射的燃料的增加量延迟。然而，很难精确地掌握所述响应延迟的所述进气量，这使得很难通过所述燃料喷射量控制和所述点火正时控制来保持所述发动机输出功率恒定。因此，在时间t1和时间t2之间的所述变换期间，所述发动机输出功率可能波动。所述输出功率的波动仅随着在第一列B1中的燃烧发生，并且相对地小于由虚线所示的随着在列B1和B2两者中的燃烧发生的输出功率的波动。因此，紧接着第一节流阀S1的开启量被减小之后驾驶员感觉到的扭矩震动不那么大。
[0035]第一列B1的燃烧空燃比从时间t1起变换为期望的浓空燃比RI，以便期望的浓空燃比RI的排气流入第一三元催化器71。然而，三元催化器典型地具有当流入的排气的空燃比稀时存储多余的氧并在所述流入的排气的空燃比浓时释放被存储的氧的O2存储能力，以使得所述排气的空燃比接近所述理论空燃比。因此，直到几乎所有被存储的氧都被释放，从第一三元催化器71流出的所述排气的空燃比FA1’大体为理论空燃比ST。
[0036]如果理论空燃比ST的排气流入NOX存储催化器90，则被存储的NOX将因为所述排气中的氧浓度低而被释放。然而，所述排气将几乎不包含诸如HC和CO的还原和净化所述被释放的NOX的还原物质，所以所述被释放的NOX最终将保持原状释放到大气中。在所述示范实施例中，当理论空燃比ST的排气从第一三元催化器71流出时，第二列B2中的所述燃烧空燃比被保持为期望的稀空燃比LE，并且从第二三元催化器72流出的所述排气的空燃比AF2’也为期望的稀空燃比LE。
[0037]因此，在时间t1和几乎所有被存储在第一三元催化器71中的氧气都已经被释放且期望的浓空燃比RI的排气开始流出的时间t3之间，从第一三元催化器71流出的理论空燃比ST的排气和从第二三元催化器72流出的期望的稀空燃比LE的排气混合。流入NOX存储催化器90的所述排气的合成空燃比AF3是比期望的稀空燃比LE更接近所述理论空燃比的稀空燃比，所以NOX将不会保持原状地从NOX存储催化器90释放到大气中。
[0038]在期望的浓空燃比RI的排气开始从第一三元催化器71流出的时间t3，直到这时一直是实现相对于所需燃料喷射量F的期望的稀空燃比LE所需的进气量QL的开启量DL的第二节流阀S2的开启量突然被减小到实现相对于所需燃料喷射量F的期望的浓空燃比RI所需的进气量QR的开启量DR。时间t3可以基于诸如紧接第一三元催化器71的下游设置的氧气传感器的输出来确定(通过从表示所述理论空燃比的值到表示浓空燃比的值的变化)。
[0039]类似于第一列B1，第二列B2的实际进气量只是从所需进气量QL逐渐改变为所需进气量QR，并且在时间t4实现所需进气量QR。在时间t3和时间t4之间第二列B2的燃烧空燃比的变换期间，使得所述燃烧空燃比与期望的浓空燃比RI匹配，并且类似于第一列B1，被喷射的燃料量增加到多于所需的燃料喷射量F，同时延迟所述点火正时。在时间t3和时间t4之间的变换期间发生的输出功率中的波动仅随着在第二列B2中的燃烧发生，因此相对小于随着在列B1和B2两者中的燃烧发生的输出功率的波动。因此，紧接着第二节流阀S2的开启量被减小之后由驾驶员感觉到的扭矩震动不是那么大。
[0040]第二列B2的燃烧空燃比从时间t3起变换为期望的浓空燃比，以便期望的浓空燃比RI的排气流入第二三元催化器72。然而，第二三元催化器72也具有O2存储能力，所以直到几乎所有被存储的氧气都被释放的时间t5，从第二三元催化器72流出的排气的空燃比AF2’大体为理论空燃比ST。
[0041]在该示范实施例中，虽然理论空燃比ST的排气从第二三元催化器72流出，不过这时期望的浓空燃比RI的排气已经从第一列B1的第一三元催化器71流出。因此，从时间t3到几乎所有被存储的氧气都已经从第二三元催化器72释放并且期望的浓空燃比RI的排气开始流出的时间t5，从第一三元催化器71流出的期望的浓空燃比RI的排气和从第二三元催化器72流出的理论空燃比ST的排气混合。流入NOX存储催化器90的合成空燃比AF3为比期望的浓空燃比RI更接近所述理论空燃比的浓空燃比，并且所述排气包含还原和净化NOX的HC和CO。因此，NOX将不会保持原状地从NOX存储催化器90释放到大气中。
[0042]这样，从时间t3起，流入NOX存储催化器90的排气的空燃比变浓并且用于NOX存储催化器90的再生处理开始。从时间t5起，从第二三元催化器72流出的排气的空燃比也变为期望的浓空燃比RI，并且通过期望的浓空燃比RI的排气执行用于NOX存储催化器90的所述再生处理。
[0043]在几乎所有被存储在NOX存储催化器90中的NOX都被释放且所述再生处理结束的时间t6，需要将所述燃烧空燃比从期望的浓空燃比RI变换为期望的稀空燃比LE而不改变发动机输出功率。这时，为了将第一列B1和第二列B2的燃烧空燃比从期望的浓空燃比RI变换为期望的稀空燃比LE，第一节流阀S1和第二节流阀S2的开启量同时并且突然地从当前开启量DR增加到实现期望的稀空燃比LE所需的进气量QL的开启量DL。
[0044]由于所述响应延迟，这时第一列B1和第二列B2的实际进气量只是从期望的浓空燃比RI的所需进气量QR逐渐改变为期望的稀空燃比LE的所需进气量QL，并且在时间t7实现所需进气量QL。当所述燃烧空燃比在时间t6和时间t7之间被变换时，使得第一列B1和第二列B2的燃烧空燃比与期望的浓空燃比RI匹配，并且被喷射的燃料量增加到超过所需燃料喷射量F，同时延迟所述点火正时。因为是随着在第一列B1和第二列B2两者中的燃烧发生，所以在时间t6和时间t7之间的所述变换期间发生的输出功率的波动相对较大。
[0045]例如，如果紧接着NOX存储催化器90的下游设置氧气传感器并且该氧气传感器输出显示所述燃烧空燃比在所述再生处理结束的时间t6已经从所述理论空燃比变换为所述浓空燃比的信号，那么其后流入NOX存储催化器90的所述浓空燃比的排气中的HC和CO被保持原状释放到大气中而没有被用于还原和净化所述NOX。
[0046]因此，在所述燃烧空燃比被设定为期望的浓空燃比RI时的时间t6到时间t7的变换期间，从NOX存储催化器90流出的排气中的HC和CO的浓度C相当高。如果为了减小驾驶员感觉到的扭矩震动而将第一节流阀S1和第二节流阀S2的开启量中的一个的增加延迟直到时间t6之后，那么所述燃烧空燃比将在时间t6后很久经过和对应的列中的所述延迟相对应的时间量后才和期望的浓空燃比RI匹配，并且被释放到大气中的HC和CO的量将增加的更多。因此，尽管在时间t6和时间t7之间的变换期间驾驶员将感到一定程度的扭矩震动，但第一节流阀S1和第二节流阀S2的开启量可以同时增加。
[0047]例如，第一节流阀S1和第二节流阀S2的开启量突然被增加的时间t6，可以是在第一节流阀S1的开启量突然被减小的时间t1后或所述再生处理真正开始的时间t3后的设定时间已经过去后的时间。在这种情况下，通过使得所述设定时间为直到恰好所述再生处理结束之前的时间以及即使在从期望的浓空燃比RI到期望的稀空燃比LE的变换期间以期望的浓空燃比RI运转时也执行所述再生处理，可以减小在所述变换期间以期望的浓空燃比RI运转时被释放到大气中的HC和CO的量。
[0048]同样，在所述再生处理结束的时间t6，当第一节流阀S1和第二节流阀S2的开启量突然增加时的所述变换期间的燃烧空燃比可以被设定为如虚线所示的理论空燃比ST，而不是期望的浓空燃比RI。同样在这种情况下，在时间t7，如果实现期望的稀空燃比LE的所需进气量QL，则所述燃烧空燃比能够被变换为期望的稀空燃比LE。理论空燃比ST的排气没有像期望的浓空燃比RI的排气一样包含大量的HC和CO。此外，包含在理论空燃比ST的排气中的HC、CO和NOX都被第一三元催化器71和第二三元催化器72很好地净化，所以流入NOX存储催化器90的排气几乎没有包含HC和CO。因此，在时间t6和时间t7之间的所述变换期间被释放到大气中的HC和CO的量如虚线所示被充分地减少。
[0049]同样，在时间t6和时间t7之间的所述变换期间，第一列B1和第二列B2的进气量逐渐从适于期望的浓空燃比RI的所需进气量QR改变为适于期望的稀空燃比LE的所需进气量QL。这时为了使得所述燃烧空燃比与理论空燃比ST匹配，被喷射的燃料量首先被减小到小于所需燃料喷射量F。然后被喷射的燃料量随着所述进气量增加而逐渐增加，并且最终被增加到大于所需燃料喷射量F。据此，所述点火正时首先被提前并接着逐渐被延迟。这样，通过在时间t6和时间t7之间的变换期间将所述燃烧空燃比设定为理论空燃比ST，所述变换期间的燃料喷射量和所需燃料喷射量F之间的差别小于当所述燃烧空燃比被设定为期望的浓空燃比RI时的差别，所以点火正时延迟的必要量也更小。因此，如虚线所示，所述变换期间产生的扭矩震动更小。在这种情况下，随着被喷射的燃料量减小，所述点火正时必须被提前。然而，因为被喷射燃料的减少量不是像所述燃烧空燃比被设定为期望的稀空燃比时那么多，所以所述发动机输出功率不必增加那么多。
[0050]然后在时间t7，第一列B1和第二列B2的所述燃烧空燃比被变换为期望的稀空燃比LE。然而，第一三元催化器71和第二三元催化器72中所有被存储的氧气已经被释放，所以直到存储了最大可存储氧气的时间t8，从第一三元催化器71和第二三元催化器72流出的所述排气的空燃比为理论空燃比ST。从第一三元催化器71和第二三元催化器72流出的排气仅在时间t8首先变为期望的稀空燃比LE。这样，在时间t7和时间t8之间，具有理论空燃比ST的排气流入NOX存储催化器90，但是这时所述再生处理已经结束，所以几乎没有NOX存储在NOX存储催化器90中，因此不释放NOX。
[0051]图3为说明节流阀控制装置将所述燃烧空燃比从期望的稀空燃比变换为期望的浓空燃比以便执行例如NOX存储催化器90上的再生处理，然后在所述再生处理结束后将所述燃烧空燃比从期望的浓空燃比变换为期望的稀空燃比的情况的另一个时间图。在下文中，将仅仅描述相对于图2中所示的时间图的差别。在图3的时间图中，省略了从第一和第二三元催化器71和72流出的所述排气的各自的空燃比AF1’和AF2’。相反，示出第一列B1和第二列B2各自的燃烧空燃比AF1和AF2。当将所述燃烧空燃比从期望的稀空燃比LE变换为期望的浓空燃比RI时的控制和图2的时间图中的一样。
[0052]在图3的时间图中，在所述燃烧空燃比从期望的浓空燃比RI被改变为期望的稀空燃比LE而不改变所述发动机输出功率的时间t6，直到这时一直是实现相对于所需燃料喷射量F的期望的浓空燃比RI的所需进气量QR的开启量DR的第一节流阀S1的开启量，突然被增加到实现相对于所需燃料喷射量F的期望稀空燃比LE的所需进气量QL的开启量DL。
[0053]由于所述响应延迟，第一列B1的实际进气量只是从期望的浓空燃比RI的所需进气量QR逐渐改变为期望的稀空燃比LE的所需进气量QL，并且在时间t7实现所需进气量QL。当第一列B1的所述燃烧空燃比在时间t6和时间t7之间被变换时，所述燃烧空燃比被设定为期望的浓空燃比RI，并且被喷射的燃料量被增加到多于所需燃料喷射量F，同时所述点火正时被延迟。
[0054]同时，第二节流阀S2的开启量被保持为实现相对于所需燃料喷射量F的期望的浓空燃比RI的所需进气量QR的开启量DR。然而，被喷射的燃料量被减少到少于所需燃料喷射量F，并且第二列B2的燃烧空燃比被设定为理论空燃比ST，同时所述点火正时被提前以增加所述发动机输出功率。这样，当第一列B1的所述燃烧空燃比被变换时，第一列B1的燃烧空燃比被设定为所需的浓空燃比RI，但是因为第二列B2的燃烧空燃比为理论空燃比ST，所以从NOX存储催化器90排出的排气中的HC和CO的浓度C小于当第一列B1和第二列B2中的燃烧空燃比都被设定为期望的浓空燃比RI时的浓度。
[0055]在第一列B1中，所述发动机输出功率可能在时间t6和时间t7之间的变换期间波动。然而，因为在第二列B2中进气量在所述时间内没有被改变，所以所述发动机输出功率能够通过所述燃料喷射量控制和所述点火正时控制保持基本恒定。因此，时间t6和时间t7之间发生的发动机输出功率的波动基本仅随着在第一列B1中的燃烧发生，并且因此相对小于随着在列B1和B2两者中的燃烧发生的波动。因此，紧接着第一节流阀S1的开启量被增加之后由驾驶员感觉到的扭矩震动不是那么大。
[0056]如果在时间t7实现期望的稀空燃比LE的所需进气量QL，并且第一列B1的燃烧空燃比变换为期望的稀空燃比LE，则第二节流阀S2的开启量在紧接着的时间t9突然被增加到实现相对于所需燃料喷射量F的期望的稀空燃比LE的所需进气量QL的开启量DL。
[0057]由于所述响应延迟，第二列B2的实际进气量只是从期望的浓空燃比RI的所需进气量QR逐渐改变为期望的稀空燃比LE的所需进气量QL，并且在时间t10实现所需进气量QL。即使当第二列B2的所述燃烧空燃比在时间t9和时间t10之间被变换时，所述燃烧空燃比被设定为理论空燃比ST，并且被减少到小于所需燃料喷射量F的被喷射的燃料量逐渐增加。因此，被提前的所述点火正时逐渐被延迟。
[0058]在第二列B2中，所述发动机输出功率可能在时间t9和时间t10之间的所述变换期间波动。然而，在第一列B1中，所述燃烧空燃比已经被变换为期望的稀空燃比LE，所以所述发动机输出功率不会波动。因此，在时间t9和时间t10之间产生的输出功率的波动仅随着在第二列B2的燃烧发生，从而相对小于随着在列B1和B2两者中的燃烧发生的波动。因此，紧接着第二节流阀S2的开启量被增加之后驾驶员感觉到的扭矩震动不是那么大。
[0059]此外，通过在时间t9和时间t10之间的所述变换期间将第二列B2的燃烧空燃比设定为理论空燃比ST，所述变换期间的燃料喷射量和所需燃料喷射量F之间的差别小于当所述燃烧空燃比被设定为期望的浓空燃比RI时的差别，所以点火正时延迟的必要量也更小。因此，所述变换期间产生的扭矩震动更小。
[0060]在所述再生处理结束的时间t6，如虚线所示，可以在增加第一节流阀S1的开启量的同时增加第二节流阀S2的开启量。在这种情况下，第二节流阀S2的开启量突然地增加，直到与实现相对于所需燃料喷射量F的理论空燃比ST所需进气量QS的开启量DS匹配。
[0061]由于所述响应延迟，在第二列B2中，实际进气量只是从期望的浓空燃比RI的所需进气量QR逐渐改变为理论空燃比ST的所需进气量QS，并且在时间t7前的时间t7’实现所需进气量QS。当第二列B2的燃烧空燃比在时间t6和时间t7’之间被变换时，所述燃烧空燃比被设定为理论空燃比ST，并且被喷射的燃料量被减小到小于所需燃料喷射量F，同时所述点火正时被提前。
[0062]通过在时间t6和时间t7’之间的所述变换期间将第二列B2的燃烧空燃比设定为理论空燃比ST，所述变换期间的燃料喷射量和所需燃料喷射量F之间的差别小于当所述燃烧空燃比被设定为期望的浓空燃比RI时的差别，所以点火正时延迟的必要量也更小。另外，因为所述变换是从期望的浓空燃比RI的所需进气量QR变换为理论空燃比ST的所需进气量QS，所以所述进气量的改变也更小。因此，所述变换期间第二列B2中产生的扭矩震动更小。因此，尽管时间t6和t7之间的发动机输出功率的波动随着在第一列B1和第二列B2中的燃烧发生，但来自第二列B2的输出功率的波动小，所以驾驶员感觉到的扭矩震动小于当在第一列B1和第二列B2中同时将燃烧空燃比从期望的浓空燃比RI变换为期望的稀空燃比LE时感觉到的扭矩震动。
[0063]同样，在时间t9，第二节流阀S2的开启量从实现相对于所需燃料喷射量F的理论空燃比ST的所需进气量QS的开启量DS突然增加到实现相对于所需燃料喷射量F的期望的稀空燃比LE的所需进气量QL的开启量DL。由于所述进气的响应延迟，在时间t10之前的时间t10’实现所需进气量QL。当第二列B2的燃烧空燃比在时间t9和t10’之间被变换时，所述燃烧空燃比被设定为理论空燃比ST，并且被喷射的燃料量被增加到多于所需燃料喷射量F，同时所述点火正时被延迟。
[0064]当第二列B2的所述燃烧空燃比在时间t9和时间t10’之间被变换时，所述发动机输出功率可能波动。然而，因为所述变换是从理论空燃比ST的所需进气量QS变换为期望的稀空燃比LE的所需进气量QL，所以所述进气量的改变小，因此被喷射的燃料量的增加和点火正时延迟量的增加更小。因此，在所述变换期间，在第二列B2中发生较小的扭矩震动。而且这时第一列B1的燃烧空燃比已经被变换为期望的稀空燃比LE，所以不随着在第一列B1的燃烧发生输出功率的波动。因此，时间t9和时间t10’之间所述发动机输出功率的波动仅随着在第二列B2中的燃烧发生。另外，所述发动机输出功率波动本身也小，所以驾驶员感觉到的扭矩震动小于当在第一列B1和第二列B2中同时将燃烧空燃比从期望的浓空燃比RI变换为期望的稀空燃比LE时感觉到的扭矩震动。
[0065]在图3所示的流程图中，第一列B1是在再生处理结束的时间t6时所述进气量从期望的浓空燃比RI的所需进气量DR变换为期望的稀空燃比LE的所需进气量DL的一列。然而，作为选择，所述的一列可以是第二列B2。在这种情况下，第一列B1将是在时间t6和时间t10或t10’之间所述燃烧空燃比被设定为理论空燃比ST的一列。
[0066]为了简化描述，忽略从第一列B1到第一三元催化器71的通道的长度、从第一三元催化器71到NOX存储催化器90的通道的长度、从第二列B2到第二三元催化器72的通道的长度和从第二三元催化器72到NOX存储催化器90的通道的长度。不过，那些通道的长度自然实际上是存在的。因此，考虑到这些，可减小第二列B2的第二节流阀S2的开启量，以正好在期望的浓空燃比的排气从第一三元催化器71流出之前使得第二列B2的燃烧空燃比为期望的浓空燃比，以便防止当执行所述再生处理时所述理论空燃比的排气流入NOX存储催化器90。
[0067]如上所述，在所述期望的稀空燃比、所述理论空燃比和所述期望的浓空燃比下产生相同发动机输出功率所必需的燃料喷射量在所述期望的稀空燃比期间最小并且在所述期望的浓空燃比期间最大。因此，尽管所述燃烧空燃比变换前后的所需燃料喷射量F是不变的，但实际上，所需燃料喷射量取决于被选择的燃烧空燃比而不同。因此，考虑到这个，可以执行所述燃料喷射量控制和所述点火正时控制。
[0068]尽管已经在上文说明了本发明的一些实施例，应当理解本发明不局限于所说明的实施例的细节，而是可以在不背离本发明的精神和范围的前提下，以本领域技术人员可以想到各种改变、修正或改进来体现。

Claims (13)

1、一种内燃机的节流阀控制装置，所述内燃机具有第一气缸组、第二气缸组、设置在所述第一气缸组的进气通道中的第一节流阀和设置在所述第二气缸组的进气通道中的第二节流阀，所述节流阀控制装置包括：
控制器，当需要变换所述内燃机的燃烧空燃比而不改变发动机输出功率时，所述控制器首先改变所述第一节流阀的开启量，然后改变所述第二节流阀的开启量。
2、根据权利要求1所述的节流阀控制装置，其中所述内燃机进一步包括设置在所述第一气缸组的排气通道中的第一三元催化器、设置在所述第二气缸组的排气通道中的第二三元催化器，以及设置在所述第一三元催化器和所述第二三元催化器的下游的所述第一气缸组和所述第二气缸组的共用排气通道中的NOX存储催化器，并且当需要将所述内燃机的所述燃烧空燃比从稀空燃比变换为浓空燃比而不改变所述发动机输出功率时，所述控制器首先减小所述第一节流阀的所述开启量，以将所述第一气缸组的燃烧空燃比从所述稀空燃比变换为所述浓空燃比，然后减小所述第二节流阀的所述开启量，以当所述浓空燃比的排气从所述第一三元催化器流出时或恰好在此之前将所述第二气缸组的燃烧空燃比从所述稀空燃比变换为所述浓空燃比。
3、根据权利要求2所述的节流阀控制装置，其中当需要将所述内燃机的所述燃烧空燃比从浓空燃比变换为稀空燃比而不改变所述发动机输出功率时，所述控制器同时增加所述第一节流阀的所述开启量和所述第二节流阀的所述开启量，以将所述第一气缸组和所述第二气缸组的燃烧空燃比从所述浓空燃比变换为所述稀空燃比。
4、根据权利要求2所述的节流阀控制装置，其中当需要将所述内燃机的所述燃烧空燃比从浓空燃比变换为稀空燃比而不改变所述发动机输出功率时，所述控制器增加所述第一节流阀和所述第二节流阀中的一个节流阀的所述开启量，以便将所述第一气缸组和所述第二气缸组中的一个气缸组的所述燃烧空燃比从所述浓空燃比变换为所述稀空燃比，并且在增加所述一个节流阀的所述开启量的同时或之后，增加所述第一节流阀和所述第二节流阀中的另一个节流阀的所述开启量，以便在变换所述一个气缸组的所述燃烧空燃比的同时，将所述第一气缸组和所述第二气缸组中的另一个气缸组的所述燃烧空燃比首先从所述浓空燃比变换为理论空燃比，然后从所述理论空燃比变换为所述稀空燃比。
5、根据权利要求1所述的节流阀控制装置，其中所述控制器改变所述第一节流阀的开启量，并且改变关于所述第一气缸组的燃料喷射量。
6、根据权利要求1所述的节流阀控制装置，其中所述控制器改变所述第二节流阀的开启量，并且改变关于所述第二气缸组的燃料喷射量。
7、根据权利要求2至4中任一项所述的节流阀控制装置，其中在减小所述第一节流阀的所述开启量之后，基于所述第一节流阀的被减小的开启量，所述控制器增加关于所述第一气缸组的燃料喷射量并且延迟关于所述第一气缸组的点火正时，并且在减小所述第二节流阀的所述开启量之后，基于所述第二节流阀的被减小的开启量，所述控制器增加关于所述第二气缸组的燃料喷射量并且延迟关于所述第二气缸组的点火正时。
8、根据权利要求4所述的节流阀控制装置，其中所述控制器增加所述一个节流阀的所述开启量并且减小另一个气缸组中的燃料喷射量而不改变所述另一个节流阀的所述开启量，然后增加所述另一个节流阀的所述开启量，以便在所述一个节流阀的所述开启量被增加之后，所述另一个气缸组的所述燃烧空燃比变为所述稀空燃比。
9、根据权利要求4所述的节流阀控制装置，其中在增加所述一个节流阀的所述开启量的同时，所述控制器增加所述另一个节流阀的所述开启量，以便所述另一个气缸组的所述燃烧空燃比变为所述理论空燃比，然后进一步增加所述另一个节流阀的所述开启量，以便所述另一个气缸组的所述燃烧空燃比变为所述稀空燃比。
10、根据权利要求2至4和7至9中任一项所述的节流阀控制装置，其中出现将所述内燃机的所述燃烧空燃比从所述稀空燃比变换为所述浓空燃比而不改变所述发动机输出功率的需要，以执行所述NOX存储催化器的再生。
11、根据权利要求3、4和7至9中任一项所述的节流阀控制装置，其中当所述NOX存储催化器的再生结束时，出现将所述内燃机的所述燃烧空燃比从所述浓空燃比变换为所述稀空燃比而不改变所述发动机输出功率的需要。
12、根据权利要求1所述的节流阀控制，其中当需要将所述内燃机的所述燃烧空燃比从浓空燃比变换为稀空燃比而不改变所述发动机输出功率时，所述控制器增加所述第一节流阀的所述开启量，以将所述第一气缸组的所述燃烧空燃比从所述浓空燃比变换为所述稀空燃比，然后在所述第一节流阀的所述开启量被增加之后增加所述第二节流阀的所述开启量，以便在变换所述第一气缸组的所述燃烧空燃比的同时，将所述第二气缸组的所述燃烧空燃比首先从所述浓空燃比变换为理论空燃比，然后从所述理论空燃比变换为所述稀空燃比。
13、根据权利要求1至12中任一项所述的节流阀控制装置，其中所述第一气缸组为第一列，所述第二气缸组为第二列，并且所述内燃机是V型内燃机。
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