CN101713316B - 用于内燃发动机的排气控制设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于内燃发动机的排气控制设备，包括：催化剂(51)，其设置在内燃发动机(10)的排气系统(50)中；HC吸附件(52)，其在催化剂(51)的下游位置处设置在排气系统(50)中，而且其具有吸附排气中的碳氢化合物的作用；二次空气供给装置(60)，其在催化剂(51)的上游部分处将二次空气供给至排气系统(50)；供给禁止单元，当启动内燃发动机(10)时，供给禁止单元禁止二次空气的供给；以及供给开始时间控制单元，其基于从内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量或者与从内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量相关的值来控制在启动内燃发动机(10)之后开始供给二次空气的时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的排气控制设备。
背景技术
当启动内燃发动机时，发动机温度和进气温度低而且燃料汽化的可能性较小。相应地，执行一种用于使空燃比浓于化学计量空燃比的控制。因此，产生缺氧情况并且从内燃发动机排出大量的作为一种未燃烧燃料成分的碳氢化合物(HC)。在启动内燃发动机之后的短暂时长内，因为排气催化剂的温度低，所以排气催化剂不会去除如此大量的HC。因此，已经研发了用于处理这种问题的技术。根据这些技术，在排气通道中设置了暂时吸附HC的吸附件，排气中的HC被捕集在该吸附件上直至排气催化剂的温度上升至足够高的温度为止。
随着将排气引入到吸附件中，吸附件的温度逐渐上升。随后，当吸附件的温度变为等于或高于预定的脱附温度时，已被吸附在吸附件上的HC的脱附开始。相应地，为了防止HC被释放到大气中，需更排气催化剂易于去除HC，即，需要排气催化剂的温度在吸附件的温度达到脱附温度之前上升至活化温度。
根据现有技术，将用于氧化(燃烧)排气中的HC的二次空气供给至排气系统以便在启动内燃发动机之后快速升高催化剂的温度。如果将二次空气供给至排气系统，则HC在排气系统中燃烧(发生HC的后燃)且排气温度上升。因而，催化剂快速变暖。
日本专利申请公开No.10-169434(JP-A-10-169434)(参考第0017段)描述了一种排气控制设备，所述设备包括吸附件和设置在该吸附件上游的催化剂，其中，在从启动内燃发动机时直至催化剂得以活化时为止的时长期间，在催化剂的上游部分处将二次空气引入到排气系统。但是，在JP-A-10-169434中所描述的技术具有以下问题。如果吸附件的吸附能力是固定的，则随着经过吸附件的排气的流量增大，HC吸附率减小。因此，如果经过吸附件的排气的流量由于二次空气引入到排气系统中而增大，则HC吸附率减小。如上所述，在启动内燃发动机之后的短暂时长内，从内燃发动机排出大量HC。在这种情况下，如果HC吸附率已由于二次空气的供给而减小，则在未被吸附在吸附件上的情况下被释放到大气中的HC的量会增加。
如果当启动发动机时开始二次空气的供给，则因为排气口的温度仍旧低，所以发生HC后燃的可能性较小。日本专利申请公开No.2004-124824(JP-A-2004-124824)描述了一种用于处理这种问题的技术。根据JP-A-2004-124824，在发动机的启动期间，禁止二次空气的供给直至排气口的温度变为等于或高于预定的温度为止，以防止排气口被二次空气冷却。
JP-A-2004-124824中描述：如果当排气口的温度变为等于或高于预定的温度时开始二次空气的供给，则会可靠地发生HC后燃并防止排气口被二次空气冷却。
但是，当考虑HC的吸附状态时，如果开始供给二次空气的时间是基于排气口的温度来确定的，则所确定的时间并不总是最适当的。即，如果从发动机排出的HC的量在排气口的温度上升至预定的温度并开始二次空气的供给之后达到其峰值，则大量的HC在HC吸附率已由于排气的流量增大而减小的状态下流入吸附件。因此，HC更有可能在未被吸附到吸附件上的情况下被释放到大气中。
根据JP-A-2004-124824描述的技术，如果排气口温度的上升延迟，则开始二次空气的供给的时间将延迟与温度上升的延迟相对应的量。在这种情况下，由于有效促进催化剂预热的时间延迟(起因于二次空气的供给)，因此催化剂活化的时间也延迟。这使得难以在吸附件的温度超过脱附温度之前将催化剂的温度上升至等于或高于活化温度的温度。因而，被释放到大气中的HC的量可能增大。
发明内容
本发明提供一种用于内燃发动机的排气控制设备，所述排气控制设备使得启动内燃发动机时释放到大气中的碳氢化合物的量最小化。
发明的一方面涉及一种用于内燃发动机的排气控制设备，所述排气控制设备包括：第一催化剂，其设置在内燃发动机的排气系统中；吸附件，其设置在排气系统中第一催化剂的下游位置处，而且吸附件具有吸附排气中的碳氢化合物的作用；二次空气供给装置，其在第一催化剂的上游部分处将二次空气供给至排气系统；供给禁止单元，当启动内燃发动机时，供给禁止单元禁止二次空气的供给；以及供给开始时间控制单元，其基于从内燃发动机排出的碳氢化合物的量或者与从内燃发动机排出的碳氢化合物的量相关的值来控制在启动内燃发动机之后开始供给二次空气的时间。
根据本发明的上述方面，当启动内燃发动机时禁止二次空气的供给。因而，当在内燃发动机启动之后不久所排出的且其中碳氢化合物的浓度高的排气经过吸附件时，可以防止可能由二次空气所引起的经过吸附件的排气的流量的增大。因此，当其中的碳氢化合物的浓度高的排气经过吸附件时，以高的吸附率将碳氢化合物吸附在吸附件上。因此，可以可靠地使释放到大气中的碳氢化合物的量最小化。根据本发明的上述方面，在启动内燃发动机之后开始供给二次空气的时间是基于从内燃发动机排出的碳氢化合物的量或者与从内燃发动机排出的碳氢化合物的量相关的值来控制的。因而，在引入吸附件中的排气中的碳氢化合物浓度变为相对较低的值之后，在没有延迟的情况下开始二次空气的供给并促进第一催化剂的预热。因此，可以在碳氢化合物的吸附期间可靠地将第一催化剂的温度上升至等于或高于活化温度的值。相应地，可以在碳氢化合物的吸附结束之后通过使用第一催化剂可靠地去除碳氢化合物。因而，可以防止碳氢化合物释放到大气中。
在以上所述的发明方面中，当自内燃发动机启动时直至燃烧空燃比超过接近化学计量空燃比的预定值时的期间从内燃发动机排出的排气结束通过吸附件时，供给开始时间控制单元可以开始供给二次空气。
在上述构造中，二次空气的供给是在从启动内燃发动机时直至燃烧空燃比超过接近化学计量空燃比的预定值时为止的时长期间从内燃发动机排出的排气结束通过吸附件时开始的。在此时长期间从内燃发动机排出的排气中的碳氢化合物的浓度高。因此，如果禁止二次空气的供给直至碳氢化合物的浓度高的排气结束通过吸附件为止，则可以将以高浓度存在于排气中的碳氢化合物可靠地吸附在吸附件上。
在以上所述的发明方面中，内燃发动机启动期间的碳氢化合物排出特性在启动内燃发动机之后不久达到峰值，所述碳氢化合物排出特性是从所述内燃发动机排出的排气中的碳氢化合物的浓度或者是从所述内燃发动机排出的碳氢化合物的量，而且，当在或大约在从内燃发动机排出具有峰值碳氢化合物排出特性的碳氢化合物时从内燃发动机排出的排气结束通过吸附件时，供给开始时间控制单元可以开始供给二次空气。
在上述构造中，二次空气的供给是在当或大约当从内燃发动机排出具有峰值碳氢化合物排出特性的碳氢化合物时从该内燃发动机排出的排气结束通过吸附件时开始的。禁止二次空气的供给直至碳氢化合物的浓度高的排气结束通过吸附件为止。因此，可以将以高浓度存在于排气中的碳氢化合物可靠地吸附在吸附件上。
在本发明的上述方面中，与从所述内燃发动机排出的碳氢化合物的量相关的值可以是喷射到所述内燃发动机中的燃料的量。
在上述构造中，开始二次空气的供给的时间是基于喷射到内燃发动机中的燃料的量来控制的。因此，可以将开始二次空气的供给的时间准确地调节至最适当的时间。
在本发明的上述方面中，与从所述内燃发动机排出的碳氢化合物的量相关的值可以是基于喷射至内燃发动机中的燃料的量和进入内燃发动机中的空气的量估算出的估算空燃比。
在上述构造中，开始二次空气的供给的时间是基于估算空燃比来控制的，所述估算空燃比是基于喷射到所述内燃发动机中的所述燃料的量以及进入所述内燃发动机的空气的量来估算的。因此，可以将开始二次空气的供给的时间准确地调节至最适当的时间。
在本发明的上述方面中，碳氢化合物的量可以是通过累加在启动内燃发动机之后从内燃发动机排出的碳氢化合物的量所获得的值。
在上述构造中，开始二次空气的供给的时间是基于通过对在启动所述内燃发动机之后从所述内燃发动机排出的碳氢化合物的量进行累加所获得的值来控制的。因此，可以将开始二次空气的供给的时间准确地调节至最适当的时间。
根据本发明的上述方面的所述排气控制设备可以包括基于所述内燃发动机的代表性温度来估算碳氢化合物的量的碳氢化合物量估算单元。
在上述构造中，碳氢化合物的量是基于所述内燃发动机的代表性温度来估算的。因此，可以简单的结构来准确控制开始二次空气的供给的时间。
根据本发明的上述方面的所述排气控制设备可以包括：选择阀，其在将从所述内燃发动机排出的排气引入所述吸附件中的状态与不将从所述内燃发动机排出的排气引入所述吸附件中的状态之间切换排气引入状态；选择阀故障判定单元，其判定所述选择阀是否故障；以及供给开始单元，如果判定由于所述选择阀的故障而未将排气引入所述吸附件中，则所述供给开始单元立即开始所述二次空气的供给。
在上述构造中，如果在启动内燃发动机时由于选择阀的故障而未将碳氢化合物吸附在吸附件上，则立即开始二次空气的供给。由此，可以尽可能快速地加热第一催化剂。因而，可以使如果未将碳氢化合物吸附在吸附件上而可能发生的排放的恶化最小化。
根据本发明的上述方面的所述排气控制设备可以包括：选择阀，其在将从所述内燃发动机排出的排气引入所述吸附件中的状态与不将从所述内燃发动机排出的排气引入所述吸附件中的状态之间切换排气引入状态；吸附结束时间控制单元，当启动所述内燃发动机之后预定的碳氢化合物吸附结束条件满足时，所述吸附结束时间控制单元通过操作所述选择阀以将所述排气引入状态切换至不将从所述内燃发动机排出的排气引入所述吸附件中的状态来结束碳氢化合物的吸附；以及二次空气供给装置故障判定单元，其判定所述二次空气供给装置是否故障。所述吸附结束时间控制单元可包括吸附结束时间延迟单元，如果确定所述二次空气供给装置故障，则所述吸附结束时间延迟单元相对于常规的碳氢化合物吸附结束时间延迟所述碳氢化合物的吸附结束时间。
在上述构造中，如果在启动内燃发动机时二次空气供给装置故障，则碳氢化合物吸附时长延长。因此，可以尽最大可能利用吸附件的性能以将大量的碳氢化合物吸附在吸附件上。因此，可以使由于二次空气供给装置的故障所引起的排放的恶化最小化。
根据本发明的上述方面的所述排气控制设备可以包括检测供给到所述内燃发动机的燃料特性的燃料特性检测单元。所述供给开始时间控制单元可以包括基于由所述燃料特性检测单元所获得的检测结果来校正二次空气的供给开始的时间的开始时间校正单元。
在上述构造中，检测供给至内燃发动机的燃料的特性，并基于检测结果校正二次空气的供给开始的时间。因此，即使供给至内燃发动机的燃料的特性改变，也可以基于燃料的特性将二次空气的供给开始的时间调节至最适当的时间。
根据本发明上述方面的所述排气控制设备可以包括第二催化剂，所述第二催化剂设置在所述吸附件的下游或者与所述吸附件一体形成。
附图说明
本发明的特征、优点、以及技术和工业意义将参考附图在本发明的示例实施方式的以下详细说明中进行说明，在附图中，相同或相应的部分将由相同参考标号来表示，且其中：
图1是图示根据本发明第一示例实施方式的系统的构造的视图；
图2是用于说明根据本发明第一示例实施方式的HC吸附控制和二次空气供给控制的时序图；
图3是示出在本发明第一示例实施方式中执行的例程的流程图；
图4是示出在本发明第一示例实施方式中执行的例程的流程图；
图5是示出自从内燃发动机启动时始，每单位时间HC排出量的时间变化的映射图；
图6是用于计算基准值β的映射图；
图7是示出在本发明第一示例实施方式中执行的例程的流程图；
图8是示出在本发明第二示例实施方式中执行的例程的流程图；
图9是示出在本发明第二示例实施方式中执行的例程的流程图；
图10是用于说明在本发明第三实施方式中控制开始二次空气的供给的时间的方式的曲线图；以及
图11是在本发明第三示例实施方式中执行的例程的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的实施方式。注意，图中的相同元件由相同的参考标号表示且其描述将只提供一次。
图1是图示根据本发明第一实施方式的系统的构造的视图。如图1所示，根据本发明第一实施方式的系统包括四冲程火花点火式内燃发动机10。内燃发动机10安装在车辆(汽车)中。根据本发明第一实施方式的内燃发动机10是直列四缸内燃发动机。但是，气缸的数目和设置这些气缸的方式并不局限于本发明第一实施方式中的这一种。
内燃发动机10的每个气缸30都设置有活塞、燃烧室、进气门、排气门、火花塞等(所有这些元件在图1中都未示出)以及燃料喷射器12。进气系统40、排气系统50以及二次空气供给装置60连接至内燃发动机10。
进气系统40包括进气通道41和进气歧管26，通过所述进气歧管26将进气从进气通道41供给至气缸30。节气门42设置在进气通道41中。空气滤清器43设置在进气通道41的入口处。检测进气量的空气流量计44设置在空气滤清器43与节气门42之间。
排气系统50包括排气通道54，从气缸30排出的排气流经所述排气通道54。第一催化剂51设置在排气通道54的中部。第一催化剂51用作为同时从排气去除HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)以及NOX(氮氧化物)的三元催化剂。
在排气系统50中，HC吸附件52设置在第一催化剂51的下游。HC吸附件52包括例如沸石且具有暂时吸附HC的作用。根据本发明第一实施方式的HC吸附件52具有圆筒形的形状。来自排气通道54的排气可以通过通道53流入HC吸附件52中。
旁通通道55形成于HC吸附件52的内侧。在旁通通道55的入口处，设置打开和关闭该入口的吸附选择阀56。吸附选择阀56是这样的阀：其选择排气所流经的通道使得排气流入HC吸附件52和旁通通道55中的一个中。即，当吸附选择阀56关闭旁通通道55的入口时，排气经过通道53流入HC吸附件52中。另一方面，如果吸附选择阀56是打开的，则排气流入流动阻力小的旁通通道55中而不流入HC吸附件52中。
吸附选择阀56由膜片机构14打开和关闭。膜片机构14由从负压供给通道16供给的负压驱动。负压供给通道16自进气通道41中的节气门42的下游位置延伸。三通电磁阀18设置在负压供给通道16的中部。三通电磁阀18具有通向大气的开口。三通电磁阀18从负压和大气压力中选择供给至膜片机构14的压力，并将所选择的压力供给至膜片机构14。当以大气压力供给时，膜片机构14工作以打开吸附选择阀56。另一方面，当以负压供给时，膜片机构14工作以关闭吸附选择阀56。
第二催化剂57设置在HC吸附件52和旁通通道55的下游。第二催化剂57用作为同时去除排气中的HC、CO以及NOX的三元催化剂。
二次空气供给装置60构造成用于将从外部吸入的空气供给至内燃发动机10的气缸30的排气口作为二次空气。在二次空气供给通道61中，空气泵68、空气开关阀62、以及作为一种单向阀的导向阀63从上游依这种顺序设置。压力传感器64设置在空气泵68与空气开关阀62之间。自进气通道41中的节气门42的下游位置延伸的负压供给通道65连接至空气开关阀62。电磁阀66设置在负压供给通道65中。二次空气供给通道61的下游侧部分通过多个分配管67连接至气缸30的排气口。
空气泵68由电动机驱动。空气泵68包括基于外部提供的指令旋转的马达，以及由该马达转动以对进气加压的泵。空气滤清器69设置在空气泵68的空气入口处。当电磁阀66打开时，进气通道41中的负压被引入到空气开关阀62中，且空气开关阀62打开。随后，在压力下从空气泵68输送的空气流经二次空气供给通道61，并经过分配管67流入气缸30的排气口中。
内燃发动机10设有曲柄位置传感器47和检测用于内燃发动机10的冷却剂的温度的冷却剂温度传感器46，所述曲柄位置传感器47包括安装至曲轴端部的正时转子和电磁式传感器。
根据本发明第一实施方式的系统进一步包括电子控制单元(ECU)20。上述各种传感器和致动器电连接至该ECU 20。
图2是用于说明根据本发明第一实施方式的HC吸附控制和二次空气供给控制的时序图。在图2中，时间轴(横坐标轴)的原点表示启动内燃发动机10的时间点。图2中的HC吸附为“开”的状态表示这样的状态：关闭吸附选择阀56，即，将排气引入HC吸附件52中。图2中的HC吸附为“关”的状态表示这样的状态：打开吸附选择阀56，即，将排气引入旁通通道55中。图2中的二次空气为“开”的状态表示由二次空气供给装置60供给二次空气的状态。图2中的二次空气为“关”的状态表示二次空气供给装置60不供给二次空气的状态。
当启动内燃发动机10时而且在内燃发动机10启动之后短暂的时长内，因为内燃发动机10的温度和进气的温度低，所以燃料汽化的可能性较小。因此，执行用于增大从燃料喷射器12喷射的燃料的量以使空燃比浓于化学计量空燃比的控制。随着空燃比变得较浓，从内燃发动机10排出的排气中的HC的浓度增大。在启动内燃发动机10之后的短暂时长内，第一催化剂51的温度低且未达到活化温度。因此，不可能利用第一催化剂51来充分地净化从内燃发动机10排出的碳氢化合物浓度高的排气。
因此，根据本发明第一实施方式，当启动内燃发动机10时而且在内燃发动机10启动之后短暂的时长内，排气被引入HC吸附件52中而且HC吸附在HC吸附件52上，如图2所示。因而，可使释放到大气中的HC的量最小化。
如果将排气连续地引入HC吸附件52中，则HC吸附件52的温度因排气的热量而上升。如果HC吸附件52的温度变高，则HC吸附件52具有使已吸附在HC吸附件52上的HC脱附的特性。因此，为了防止已吸附在HC吸附件52上的HC被脱附并释放到大气中，需要在HC吸附件52的温度超过HC的脱附开始的温度(以下称为“脱附温度”)之前打开吸附选择阀56以结束HC的吸附。
在图2示出的示例中，吸附选择阀56在t2时刻打开以结束HC的吸附。此时，HC吸附件52的温度低于脱附温度(在本发明第一实施方式中为100℃)。如果吸附选择阀56是打开的，则因为排气流入旁通通道55，所以HC吸附件52的温度停止上升。因此，HC吸附件52的温度维持成低于脱附温度以便防止HC的脱附。
当将排气引入HC吸附件52中时，第一催化剂51的温度也因例如排气的热量而上升。因为第一催化剂51设置在靠近内燃发动机10的位置(排气系统50的上游)，所以第一催化剂51的温度的上升速率高于HC吸附件52的温度的上升速率。为了防止将HC释放到大气中，需要将第一催化剂51预备用于去除HC，即，需要在结束HC在HC吸附件52上的吸附之前将第一催化剂51的温度上升至等于或高于活化温度(350℃)的值。即，为了防止将HC释放到大气中，需要在HC吸附件52的温度达到脱附温度之前将第一催化剂51的温度可靠地上升至等于或高于活化温度的值。
在内燃发动机10启动之后的短暂时长内，燃料喷射量增加而且在燃烧室中燃烧的空气-燃料混合气的空燃比(以下称为“燃烧空燃比”)浓于化学计量空燃比。因此，大量HC包含在从内燃发动机10排出的排气中，而排气中的氧的量不足。根据本发明第一实施方式，二次空气供给装置60在内燃发动机10启动之后将二次空气供给至排气口中。以此方式，在排气口中发生从内燃发动机排出的排气中的HC的后燃。因为流入第一催化剂51中的排气的温度因HC的后燃而上升，所以促进了第一催化剂51的温度的上升。
如果排气口的温度过低，则即使供给二次空气，发生HC的后燃的可能性也较小。因此，二次空气的供给有助于升高排气的温度的可能性较小。除了这种情况之外，基本上，因为第一催化剂51的温度上升更快，所以应当在内燃发动机10启动之后尽快开始二次空气的供给。
但是，如果在启动内燃发动机10的同时开始二次空气的供给，则可能发生以下不便。随着HC吸附件52的吸附力增大，HC的吸附率增大。但是，因为在车辆中用于HC吸附件52的空间是有限的，所以HC吸附件52的吸附力是有限的。如果HC吸附件52的吸附力是固定的，则随着经过HC吸附件52的排气的流量增大，HC的吸附率减小。因此，如果经过HC吸附件52的排气的流量由于二次空气的供给而增大，则HC的吸附率减小且经过HC吸附件52的HC的量与HC的总量的比率增大。
图2中最下面的曲线图示出了从内燃发动机10排出的排气中HC的浓度的时间变化。如该曲线图所示，从内燃发动机10排出的排气中HC的浓度(即，从内燃发动机10排出的HC的量)在内燃发动机10启动之后不久显著增加并达到其峰值。这是因为以下原因而发生。当在内燃发动机10启动之后所经历的时间较短时，因为内燃发动机10的燃烧室和进气口的温度较低，所以从燃料喷射器12喷射的燃料汽化的可能性较小。因此，当在内燃发动机10启动之后所经历的时间较短时，大量增加燃料喷射量。不能汽化的燃料以液态形式附着至进气口和燃烧室的壁面。已附着至壁面的燃料稍后汽化。在内燃发动机10启动之后不久，因为从燃料喷射器12喷射的燃料量增加而且已附着至壁面的燃料大量汽化并流入气缸内，所以燃烧空燃比变为显著浓于化学计量空燃比。因此，在内燃发动机10启动之后不久，从内燃发动机10排出的HC的量显著增加并达到其峰值。随后，当在内燃发动机10启动时已增加并使用的燃料喷射量减小时，燃烧空燃比接近化学计量空燃比，而且附着至壁面的燃料的量减少，从内燃发动机10排出的HC的量减小至相对较少的量并维持于该相对较少的量。
如上所述，在内燃发动机10启动之后不久，从内燃发动机10排出的HC的量显著增加并达到其峰值。为了使释放到大气中的HC的量最小化，需要可靠地将当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气中HC吸附在HC吸附件52上。但是，如上所述，如果经过HC吸附件52的排气的量由于二次空气的供给而增加，则吸附率减小而且经过HC吸附件52而未被吸附在HC吸附件52上的HC的量增加。因此，为了以高的吸附率将当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气中的大量HC吸附在HC吸附件52上，二次空气的供给不应当开始而且经过HC吸附件52的排气的量不应当增加直至当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气结束通过HC吸附件52为止。
因此，根据本发明第一实施方式，开始二次空气的供给的时间是基于从内燃发动机10排出的HC的量来控制的。即，根据本发明第一实施方式，如图2所示，在当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气结束通过HC吸附件52时(图2中的t1时刻)开始二次空气的供给。因此，当紧随内燃发动机10启动之后从内燃发动机10排出的且包含大量HC的排气流入HC吸附件52中时，将经过HC吸附件52的排气的流量保持成低的流量以便将HC的吸附率保持成高的吸附率。相应地，将紧随内燃发动机10启动之后从内燃发动机10排出的大量的HC可靠地吸附在HC吸附件52上。因而，可以使释放到大气中的HC的量最小化。
根据本发明第一实施方式，在当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气结束通过HC吸附件52之后，在不延迟的情况下开始二次空气的供给。因而，可以促进第一催化剂51的温度的上升。相应地，第一催化剂51的温度在HC吸附件52的温度达到脱附温度(图2中的t2时刻)之前上升至等于或高于活化温度的温度。相应地，在t2时刻结束将HC吸附在HC吸附件52上的吸附之后，HC由第一催化剂51充分去除。因此，即使在将HC吸附在HC吸附件52上的吸附结束之后，也可以可靠地防止将HC释放到大气中。
如上所述，在越过紧随内燃发动机10启动之后达到的峰值之后，从内燃发动机10排出的HC的量减少至相对较少的量并维持于该相对较少的量(见图2中的最下面的曲线图)。因此，在从内燃发动机10排出的HC的量越过其峰值之后，即使HC吸附率由于二次空气的供给而降低，经过HC吸附件52而未被吸附在HC吸附件52上的HC的绝对量小。因此，在从图2中的t1时刻到t2时刻的时长期间，可以使释放到大气中的HC的量最小化。
不同于本发明第一实施方式，如果二次空气的供给开始的时间不是基于从内燃发动机10排出的HC的量来控制，则二次空气的供给开始的时间可能晚于最适当的时间。在这种情况下，可能发生以下不便。如图2中虚线所示，当延迟开始二次空气的供给时，第一催化剂51的温度上升延迟。因此，当HC的吸附在t2时刻结束时，第一催化剂51的温度尚未达到活化温度。相应地，HC被释放到大气中。如果HC连续地吸附在HC吸附件52上直至第一催化剂51的温度达到活化温度的t3时刻为止，则HC吸附件52的温度超过脱附温度并开始HC的脱附。因此，在这种情况下同样会将HC释放到大气中。
图3和图4示出了为了执行上述控制而由本发明第一实施方式中的ECU 20执行的例程的流程图。以预定的时间间隔周期性地执行这些例程。
图3示出了HC吸附控制的例程。在该例程中，首先，判定车辆的点火开关是否接通(步骤(以下称为“S”)100)。如果判定点火开关未接通，即，内燃发动机10尚未启动，则打开吸附选择阀56(S106)。即，排气不流入HC吸附件52中。
另一方面，如果在S100中判定点火开关是接通的，则判定由冷却剂温度传感器46检测到的用于内燃发动机10的冷却剂的温度ethw(以下称为“冷却剂温度ethw”)是否低于基准值α(S102)。如果冷却剂温度ethw等于或高于基准值α，则确定内燃发动机10已预热。在这种情况下，确定第一催化剂51的温度或第二催化剂57的温度等于或高于活化温度。相应地，因为HC由第一催化剂51或第二催化剂57去除，所以不需要将排气引入HC吸附件52中。因此，在这种情况下，打开吸附选择阀56使得排气不被引入HC吸附件52中(S106)。
另一方面，如果在S102中判定冷却剂温度ethw低于基准值α，则确定因为第一催化剂51的温度和第二催化剂57的温度低，所以需要将HC吸附在HC吸附件52上。在这种情况下，判定累计进气量是否小于基准值A(S104)。累计进气量是通过对在内燃发动机10启动之后由空气流量计44检测到的进气量进行累加所获得的值。基准值A是预先设定的并用于确定HC的吸附应当结束的时间。如果在S104中判定累计进气量尚未达到基准值A，则关闭吸附选择阀56(S108)。即，将排气引入HC吸附件52中使得HC可靠地吸附在HC吸附件52上。
如上所述，如果将排气连续地引入HC吸附件52中，则HC吸附件52的温度上升。随后，如果HC吸附件52的温度超过脱附温度，则从HC吸附件52脱附HC的脱附开始。因此，HC的吸附应当在HC吸附件52的温度达到脱附温度之前结束。HC吸附件52的温度与引入HC吸附件52的累计排气量相关。该累计排气量与累计进气量相关。将基准值A预先设定为这样的值：用于判定HC吸附件52的温度是否上升至接近于脱附温度的值。因此，如果在S104中判定累计进气量已达到基准值A，则确定HC吸附件52的温度上升至接近于脱附温度的值。因此，打开吸附选择阀56以结束HC的吸附。
图4示出了二次空气供给控制的例程。在该例程中，首先，判定内燃发动机10是否已启动(S120)。更具体地，如果基于来自曲柄位置传感器47的信号计算出的发动机转速超过400rpm(转/分)，则确定内燃发动机10的启动已完成，即，内燃发动机10已经启动。如果在S120中判定内燃发动机10尚未启动，则不供给二次空气(S126)。
另一方面，如果在S120中判定内燃发动机10已经启动，则判定通过对从内燃发动机10排出的HC的量进行累加所获得的累计的HC排出量是否已超过基准值β(S122)。累计的HC排出量是通过对内燃发动机10启动之后每单位时间从内燃发动机10排出的HC的量进行累加所获得的值。根据本发明第一实施方式，累计的HC排出量计算如下。图5是示出在内燃发动机10启动之后每单位时间的HC排出量的时间变化的映射图。如上所述，HC排出量紧随内燃发动机10启动之后达到其峰值。如图5所示，HC排出量随着内燃发动机10的温度(在本发明第一实施方式中，使用冷却剂温度作为内燃发动机10的代表性温度)降低而增加。这是因为随着内燃发动机10的温度降低，燃料汽化的可能性较小。因此，燃料喷射量增加与不能汽化的燃料量相对应的量。在内燃发动机10启动之后的短暂时长内，内燃发动机10通常以预定的发动机转速和预定的负荷系数(进气量)空转。因此，将HC排出量表示在这样的映射图中：该映射图表示在多个冷却剂温度中的每个温度处所获得的、与内燃发动机10启动之后所经历的时间之间的关系。即，根据本发明第一实施方式，每单位时间的HC排出量是根据图5中示出的映射图基于冷却剂温度和内燃发动机10启动之后所经历的时间来计算的。ECU 20继而通过对根据图5中示出的映射图计算出的每单位时间的HC排出量进行累加来计算累计的HC排出量。
图6是用于计算基准值β的映射图。如图6所示，基准值β随着冷却剂温度降低而增大。例如，当冷却剂温度为40℃时，基准值β计算为与图5中的阴影部分的面积相对应的值。基准值β包括与为使排气结束通过HC吸附件52所需延迟时长相对应的值。如果使用由此计算出的基准值β，则可以准确判定当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气是否已结束通过HC吸附件52。
相应地，如果在S122中判定累计的HC排出量尚未超过基准值β，则确定当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气尚未结束通过HC吸附件52。在这种情况下，因为包含HC的峰值量的排气被引入HC吸附件52中，所以应当获得高的HC吸附率。因此，确定不应当开始二次空气的供给。在这种情况下，不供给二次空气(S126)。
另一方面，如果在S122中判定累计的HC排出量已经超过基准值β，则确定当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气已经结束通过HC吸附件52。即，确定流入HC吸附件52中的排气中的HC的浓度降低至相对较低的值。因此，确定可以供给二次空气。在这种情况下，判定累计进气量是否小于基准值B(S124)。基准值B是预先设定并用于确定二次空气的供给应当结束的时间的值。如果在S124中判定累计进气量尚未达到基准值B，则通过二次空气供给装置60将二次空气供给至内燃发动机10的气缸30的排气口(S128)。因为排气中的HC通过二次空气中的氧得以燃烧，所以排气的温度上升而且第一催化剂51迅速变暖。
基准值B是预先设定并用于判定第一催化剂51是否充分预热的值。因此，如果在S124中判定累计进气量已经达到基准值B，则判定第一催化剂51已充分预热。因此，在这种情况下，结束二次空气的供给(S126)。
通过根据本发明第一实施方式的控制，禁止二次空气的供给直至当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气，即，其中的HC的浓度高的排气结束通过HC吸附件52为止。因此，直至当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气结束通过HC吸附件52为止，将经过HC吸附件52的排气的流量保持成低流量，并获得高的HC吸附率。因此，可以通过使用HC吸附件52来充分净化HC的浓度高的排气。因而，可以可靠地使释放到大气中的HC的量最小化。
通过根据本发明第一实施方式的控制，在当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气结束通过HC吸附件52之后，在不延迟的情况下开始二次空气的供给以促进第一催化剂51的预热。因此，第一催化剂51的温度在结束HC的吸附之前(在HC吸附件52的温度超过脱附温度之前)可靠地上升至等于或高于活化温度的值。因此，当用于去除HC的构件从HC吸附件52改变为第一催化剂51时，可靠地抑制了将HC释放到大气中。
在本发明第一实施方式中，开始二次空气的供给的时间是基于S122中的累计的HC排出量来控制的。但是，开始二次空气的供给的时间可以基于每单位时间的HC排出量来控制。即，可以在确定根据图5中示出的映射图计算出的每单位时间的HC排出量经历其峰值并减小至预定的值之后，开始二次空气的供给。
根据本发明第一实施方式，HC排出量是根据图5中示出的映射图来计算的。但是，计算HC排出量的方法并不局限于此。例如，可以预先准备用于基于发动机转速、负荷系数(进气量)以及冷却剂温度来确定HC排出量(HC浓度)的映射图，并可以根据该映射图来计算HC排出量。
在本发明第一实施方式中，不特别限制从HC吸附件52脱附HC的方法和从排气至去除HC的方法。下面将对所述方法的示例进行描述。在打开吸附选择阀56以结束HC的吸附之后，HC吸附件52的温度的上升近乎停止。但是，HC吸附件52的温度因流经旁通通道55的排气的热量而上升(尽管只是略微上升)。当HC吸附件52的温度超过脱附温度时，HC逐步从HC吸附件52脱附。当HC从HC吸附件52脱附时，第二催化剂57的温度逐步上升至等于或高于活化温度的温度。因此，从HC吸附件52脱附的HC由第二催化剂57去除，并得以防止被释放到大气中。已吸附在HC吸附件52上的HC通过这种方式清除。即，下一次当内燃发动机10启动时，HC再次吸附在HC吸附件52上。
如上所述，当内燃发动机10启动时，燃料喷射量增加与不能汽化的燃料的量相对应的量，使得燃料在燃烧室中得以可靠燃烧。在本发明第一实施方式中，独立于这种燃料喷射量的增加，可以获得燃料量的另外的增加。获得这种燃料量的增加以便在供给二次空气时供给由二次空气燃烧的HC。以此方式，大量的HC由二次空气通过后燃来燃烧。相应地，可以进一步升高流入第一催化剂51的排气的温度以进一步促进第一催化剂51的预热。以下，将用于增加燃料量以供给由二次空气燃烧的HC的控制称作为“催化剂预热用燃料量增加控制”。
引入到排气口中的二次空气的量是基于对从内燃发动机10排出的排气所施加的背压以及空气泵68的性能来确定的。因此，当打开吸附选择阀56以结束HC在HC吸附件52上的吸附时，引入到排气口中的二次空气的量增加。这是因为当排气流经旁通通道55时的流动阻力低于当排气流经HC吸附件52时的流动阻力，且因此，在结束HC的吸附之后，对从内燃发动机10排出的排气所施加的背压降低。如果引入到排气口中的二次空气的量增加，则通过后燃燃烧的HC的量会增加与二次空气的增加量相对应的量。因此，在本发明第一实施方式中，通过催化剂预热用燃料量增加控制所获得的燃料的增加量在结束HC的吸附之后比在发生HC的吸附时大。
图7示出了为执行上述催化剂预热用燃料量增加控制而由本发明第一实施方式中的ECU 20执行的例程的流程图。在图7中示出的例程中，判定是否供给了二次空气(S130)。如果判定未供给二次空气，则因为未执行催化剂预热用燃料量增加控制，所以该例程结束。另一方面，如果判定为供给了二次空气，则基于冷却剂温度等来计算应当通过催化剂预热用燃料量增加控制获得的燃料增加的量(S132)。
在完成S132之后，判定吸附选择阀56是否是关闭的，即，是否正在发生HC的吸附(S134)。如果在S134中判定吸附选择阀56是关闭的，即，正在发生HC的吸附，则在未经校正的情况下设定在S132中计算出的燃料增加的量(S138)。由此，基于燃料增加的量来计算燃料喷射量，并执行催化剂预热用燃料量增加控制。
另一方面，如果在S134中判定吸附选择阀56是打开的，即，HC的吸附已结束，则增大在S132中计算出的燃料增加的量(S136)，并设定燃料增加的校正量(S138)。由此，基于燃料增加的校正量来计算燃料喷射量，并执行催化剂预热用燃料量增加控制。
在S136中，将应当通过催化剂预热用燃料量增加控制获得的燃料增加的量校正至这样的值：所述值大于当正在发生HC的吸附时应当通过催化剂预热用燃料量增加控制获得的燃料增加的量。在这种情况下使用的校正量设定为与当结束HC的吸附时所获得的二次空气增加的量相对应的值。
在图7中的例程中，在结束HC的吸附之后，燃料喷射量增加的量随着流入排气口中的二次空气的量的增加而增加。因而，大量的HC通过后燃而得以燃烧。因此，可以更快速地预热第一催化剂51。
在本发明第一实施方式中，使用包括吸附选择阀56的结构。但是，可以使用不包括吸附选择阀56的结构。HC吸附件52和第二催化剂57可以与彼此一体形成。即，代替包括HC吸附件52和第二催化剂57的结构，可以使用包括吸收还原催化剂的结构，所述吸收还原催化剂具有由吸附件形成的下层和由三元催化剂形成的上层。
本发明第一实施方式中的第一催化剂51、HC吸附件52、以及冷却剂温度可以分别用作为本发明中的“第一催化剂”、“吸附件”、以及“代表性温度”。当ECU 20执行图4中的例程时，ECU 20可以用作为本发明中的“供给禁止单元”。当ECU 20执行图4中的例程时，ECU 20可以用作为本发明中的“供给开始时间控制单元”。当ECU 20根据图5中示出的映射图计算HC排出量时，ECU 20可以用作为本发明中的“碳氢化合物量估算单元”。
将参考图8和图9来描述本发明的第二实施方式。将主要描述与本发明第一实施方式中的特征不同的特征，而且将简化或省略涉及与本发明第一实施方式中的特征相同的特征的描述。在根据本发明第二实施方式的系统中，使用图1中示出的硬件结构，而且ECU 20执行图8和图9中的例程。
如在本发明第一实施方式中所述，通过图1中示出的系统，可以通过将HC在HC吸附件52上的吸附与由二次空气的供给所引起的催化剂预热的促进相结合，可靠地使在内燃发动机10启动之后释放到大气中的HC的量最小化。在本发明第二实施方式中，如果吸附HC的作用和供给二次空气的作用中的一个由于故障而未得以执行，则最大限度地利用另一个作用。与此方式，使排放的恶化最小化。
更具体地，如果二次空气供给装置60故障，则HC吸附时长被延长。如果由于二次空气供给装置60的故障而不能供给二次空气，则结束第一催化剂51的预热的时间被延迟。因此，如果HC吸附在常规时间结束，则存在这样的高可能性：当HC的吸附结束时，第一催化剂51的预热尚未完成，而且HC可能被释放到大气中。根据本发明第二实施方式，在这种情况下，延长HC吸附时长以最大限度利用HC吸附件52的性能，使得大量的HC吸附在HC吸附件52上。
在本发明第二实施方式中，如果确定由于吸附选择阀56的故障而不能将HC吸附在HC吸附件52上，则在不控制开始二次空气的供给的时间的情况下立即开始二次空气的供给。另外，使应当通过催化剂预热用燃料量增加控制获得的燃料的增加量大于通常情况。通过执行这些控制，第一催化剂51得以尽快预热以尽快获得第一催化剂51能够去除HC的状态。
图8和图9示出了为了执行上述控制而由本发明第二实施方式中的ECU 20执行的例程的流程图。以预定的时间间隔周期性地执行这些例程。在涉及图8和图9中的步骤的描述中，与图3和图4中的步骤相同的步骤将由相同的步骤标号来表示，并且将省略或简化这些步骤的描述。
图8示出了本发明第二实施方式中的HC吸附控制的例程。该例程除了在S102与S104之间设置S140和S142之外与图3中的例程相同。如果在图8中的例程中的S100中判定车辆的点火开关是接通的，并在S102中判定冷却剂温度ethw低于基准值α，则判定二次空气供给装置60是否正确工作(S140)。ECU 20基于例如用于空气泵68的驱动电流来判定二次空气供给装置60是否正确工作。
如果在S104中判定二次空气供给装置60正确工作，则如同在本发明第一实施方式中一样执行S104及随后的步骤。即，连续地将HC吸附在HC吸附件52上直至累计进气量达到基准值A为止(S108)。当累计进气量达到基准值A时，打开吸附选择阀56以结束HC在HC吸附件52上的吸附(S106)。
另一方面，如果在S104中判定二次空气供给装置60故障，则基准值A增加预定的值C(S142)。随后，利用校正后的基准值A来执行S104及随后的步骤。在这种情况下，因为基准值A被校正为较大的值，所以延迟了结束HC的吸附的时间。即，延长了HC吸附时长。
根据图8示出的例程，如果第一催化剂51的预热由于二次空气供给装置60的故障而被延迟，则HC吸附时长延长。因而，可以最大限度利用HC吸附件52的性能使得大量的HC吸附在HC吸附件52上。因此，即使二次空气供给装置60故障，也能使排放的恶化最小化。
图9示出了本发明第二实施方式中的二次空气供给控制的例程。该例程除了在S120与S122之间设置S144和S146之外与图4中示出的例程相同。如果在S120中判定内燃发动机10已经启动，则判定HC的吸附是否正在正确地发生(S144)。S144可以如下方式执行。设置对吸附选择阀56的操作进行检测的行程传感器(未示出)。如果行程传感器检测到吸附选择阀56处于关闭的状态，则判定HC的吸附正在正确地发生。另一方面，如果行程传感器检测到吸附选择阀56处于打开的状态，则判定吸附选择阀56故障而且不能发生HC的吸附。
如果在S144中判定HC的吸附正在正确地发生，则如同在本发明第一实施方式中一样执行S122及随后的步骤。即，直至累计的HC排出量、即从内燃发动机10排出的HC的累计量超过基准值β为止，禁止二次空气的供给(S126)。在累计的HC排出量超过基准值β之后，开始二次空气的供给(S128)。
另一方面，如果在S144中判定HC的吸附由于故障而不能发生，则设定用于增加应当通过催化剂预热用燃料量增加控制获得的燃料的增加量的标记(S146)。随后，即使累计的HC排出量尚未超过基准值β，也立即开始二次空气的供给(S128)。
在任一情况下，都如同在本发明第一实施方式中一样，连续地供给二次空气直至累计的进气量达到基准值B为止。
根据图9中示出的例程，如果在启动内燃发动机10时判定HC的吸附由于故障而不能发生，则立即开始二次空气的供给以促进第一催化剂51的预热。因此，第一催化剂51得以尽快预热。因而，使得由于不能发生HC的吸附的事实而引起的排放的恶化最小化。另外，根据本发明第二实施方式，如果不能发生HC的吸附，则增大应当通过催化剂预热用燃料量增加控制获得的燃料的增加量以增大通过后燃得以燃烧的HC的量。因而，可以进一步升高排气温度并更迅速地预热第一催化剂51。
本发明第二实施方式中的吸附选择阀56可用作为本发明中的“选择阀”。当ECU 20执行S144时，ECU 20可用作为本发明中的“选择阀故障判定单元”。当ECU 20执行图9中示出的例程时，ECU 20可用作为本发明中的“供给开始单元”。当ECU 20执行S104时，ECU 20可用作为本发明中的“吸附结束时间控制单元”。当ECU 20执行S140时，ECU 20可用作为本发明中的“二次空气供给装置故障判定单元”。当ECU 20执行图8中示出的例程时，ECU 20可用作为本发明中的“吸附结束时间延迟单元”。
接下来，将参考图10和图11描述本发明的第三实施方式。将主要描述与本发明的上述实施方式中的特征不同的特征，而且将简化或省略与本发明上述实施方式中的特征相同的特征。
本发明第三实施方式中的硬件结构与本发明第一实施方式中的硬件结构基本相同。但是本发明第三实施方式中的内燃发动机10可以利用通过以既定的混合比混合汽油和酒精(例如，乙醇)形成的混合燃料来工作。根据本发明第三实施方式的系统包括检测供给至内燃发动机10的燃料中的酒精浓度的燃料特性传感器72。燃料特性传感器72通过检测例如燃料的电容、折射率、以及吸收率来检测由汽油和酒精形成的混合燃料中的酒精浓度。燃料特性传感器72设置在燃料箱或燃料供给通道中。
因为本发明第三实施方式中的HC吸附控制与本发明第一实施方式中的HC吸附控制相同，所以以下将不提供涉及HC吸附控制的描述。以下将对根据本发明第三实施方式的二次空气供给控制进行描述。
图10是用于说明根据本发明第三实施方式的对二次空气的供给开始的时间进行控制的曲线图。在图10中，上部曲线示出了在内燃发动机10启动之后估算空燃比A/F的暂时变化，而下部曲线示出了燃料的总增加量R(以下称为“总燃料增加量R”)的暂时变化。估算空燃比A/F是通过将由空气流量计44检测到的进气量除以燃料喷射量所获得的值。即，估算空燃比A/F是通过计算内燃发动机10中的燃烧空燃比获得的。总燃料增加量R是应当通过各种控制获得的燃料的增加量的总和。
如上所述，当启动内燃发动机10时，增加燃料量以补偿燃料汽化中的不足。当启动内燃发动机10时，作为燃料增加量的总和的总燃料增加量R呈现最大值，并逐渐减小。如果总燃料增加量R减小，则燃料喷射量减小。因此，如图10所示，当启动内燃发动机10时，估算空燃比A/F显著低于化学计量空燃比(显著浓于化学计量空燃比)，随后，估算空燃比A/F增大并接近化学计量空燃比。
从内燃发动机10排出的排气中的HC浓度与燃烧空燃比相关。因此，从内燃发动机10排出的排气中的HC浓度与估算空燃比A/F准确地相关。在较低的(较浓的)估算空燃比A/F处，确定从内燃发动机10排出的排气中的HC浓度是较高的。另一方面，如果估算空燃比A/F超过预定的值(例如，当燃料为汽油时为从大约13到大约14的值)，则确定从内燃发动机10排出的排气中的HC浓度相对较低。图10中的基准值D是设定用于判定从内燃发动机10排出的排气中的HC浓度是否相对较低的值。即，如果估算空燃比A/F在内燃发动机10启动之后超过基准值D，则判定从内燃发动机10排出的排气中的HC浓度经历在内燃发动机10启动之后不久达到的HC浓度的峰值，并且减小至相对较低的值且保持于该相对较低的值。因此，在本发明第三实施方式中，在比估算空燃比A/F达到基准值D的时间(图10中的t0时刻)晚预定的延迟时长d的时间(图10中的t1时刻)处开始二次空气的供给。
延迟时长d是基于为了在工作气体经历了进气行程、压缩行程、膨胀行程以及排气行程之后将内燃发动机10中的工作气体从内燃发动机10排出所需的行程延迟时长，以及从自内燃发动机10排出排气时始直至排气结束通过HC吸附件52为止的传送延迟时长来预先设定的值。当在估算空燃比A/F达到基准值D之后已经历了延迟时长d时，确定当或大约当从内燃发动机10排出HC的峰值量时从内燃发动机10排出的排气已结束通过HC吸附件52。相应地，如果在估算空燃比A/F达到基准值D之后已经历了延迟时长d时开始二次空气的供给，则获得与本发明第一实施方式中的效果一样的效果。
在本发明第三实施方式中，基准值D是基于由燃料特性传感器72检测到的酒精浓度来校正的。化学计量空燃比在汽油与酒精之间是不同的。因此，由汽油和酒精形成的混合燃料的化学计量空燃比依据酒精浓度而改变。相应地，基准值D的适当值依据燃料中的酒精浓度而改变。根据本发明第三实施方式，基准值D是基于由燃料特性传感器72检测到的酒精浓度来校正的。因而，可以在最适当的时间开始二次空气的供给而不管供给至内燃发动机10的燃料中的酒精浓度。
图11是根据本发明第三实施方式的二次空气供给控制的例程。当ECU 20执行图11中示出的例程而不是图4中示出的例程时，实施所述第三实施方式。图11中的例程与图4中示出的例程不同在于，删除了S122并增加了S150至S156。
如果在图11中的例程中的S120中判定内燃发动机10已经启动，则由燃料特性传感器72检测供给至内燃发动机10的燃料中的酒精浓度(S150)。然后，基于检测到的酒精浓度来执行用于对用于判定是否应当开始二次空气的供给的基准值D进行校正的处理(S152)。酒精的化学计量空燃比(在乙醇的情况下大约为9)低于汽油的化学计量空燃比(14.7)。因此，在S152中，基准值D是以如下方式基于预定的映射图来校正的：使得基准值D随着燃料中的酒精浓度增大而减小。
在完成S152之后，判定估算空燃比A/F是否已超过校正后的基准值D(S154)。如果判定估算空燃比A/F尚未超过所述基准值D，则确定尚未达到开始二次空气的供给的最适当时间。在这种情况下，不开始二次空气的供给(S126)。
另一方面，如果在S154中判定估算空燃比A/F已经超过所述基准值D，则判定在估算空燃比A/F超过所述基准值D之后是否已经历了以上所述的预定的延迟时长d(S156)。如果判定在估算空燃比A/F超过所述基准值D之后尚未经历延迟时长d，则确定尚未达到开始二次空气的供给的最适当时间。在这种情况下，不开始二次空气的供给(S126)。
另一方面，如果在S156判定在估算空燃比A/F超过所述基准值D之后已经经历了迟时长d，则确定已经达到开始二次空气的供给的最适当时间。在这种情况下，如果在S124中做出肯定的判定，则开始二次空气的供给(S128)。当累计进气量达到基准值B时结束二次空气的供给。
如在本发明第三实施方式中所述，可以基于与从内燃发动机10排出的HC的量相关的值(在本发明第三实施方式中为估算空燃比A/F)而不是从内燃发动机10排出的HC的量来控制开始二次空气的供给的时间。在这种情况下同样获得与在本发明第一实施方式中的效果一样的效果。
根据本发明第三实施方式，检测燃料特性(在本发明第三实施方式中为酒精浓度)，并基于检测到的燃料特性来校正基准值D。以此方式来校正开始二次空气的供给的时间。因此，即使供给至内燃发动机10的燃料的特性改变，也能够基于燃料特性的变化将开始二次空气的供给的时间调节至最适当的时间。
在本发明第三实施方式中，燃料特性是由燃料特性传感器72直接检测的。可替代地，可以基于通过空燃比反馈控制得到的学习值来检测燃料特性。作为燃料特性，可以使用燃料的质量密度来代替酒精浓度。
在本发明第三实施方式中，开始二次空气的供给的时间是基于估算空燃比A/F来控制的。可替代地，可以基于燃料喷射量(总燃料增加量R)来控制开始二次空气的供给的时间。即，如图10所示，当总燃料增加量R在启动内燃发动机10之后下降成低于基准值E时，确定从内燃发动机10排出的排气中的HC的浓度经历了在内燃发动机10启动之后不久达到的HC浓度的峰值，并且减小至相对较低的值且保持于该相对较低的值。相应地，如果以如下方式来控制开始二次空气的供给的时间：当总燃料增加量R下降成低于基准值E之后已经历了延迟时长d时开始二次空气的供给，则获得与上述效果相同的效果。
本发明第三实施方式中的估算空燃比A/F或总燃料增加量R(燃料喷射量)以及燃料特性传感器72可以分别用作为本发明中的“与从内燃发动机排出的碳氢化合物的量相关的值”以及“燃料特性检测单元”。当ECU20执行S152和S154时，ECU 20可用作为本发明中的“校正单元”。
Claims (14)
1.一种用于内燃发动机的排气控制设备，其特征在于，包括：
第一催化剂(51)，其设置在内燃发动机(10)的排气系统(50)中；
吸附件(52)，其设置在所述排气系统(50)中所述第一催化剂(51)的下游位置处，而且所述吸附件(52)具有吸附排气中的碳氢化合物的作用；
二次空气供给装置(60)，其在所述第一催化剂(51)的上游部分处将二次空气供给至所述排气系统(50)；
供给禁止单元，当启动所述内燃发动机(10)时，所述供给禁止单元禁止所述二次空气的供给；以及
供给开始时间控制单元，其基于从所述内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量或者与从所述内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量相关的值来控制在启动所述内燃发动机(10)之后开始供给所述二次空气的时间。
2.如权利要求1所述的排气控制设备，其中，当自所述内燃发动机(10)启动时直至燃烧空燃比超过接近化学计量空燃比的预定值时的期间从所述内燃发动机(10)排出的排气结束通过所述吸附件(52)时，所述供给开始时间控制单元开始供给所述二次空气。
3.如权利要求1所述的排气控制设备，其中，
所述内燃发动机(10)启动期间的碳氢化合物排出特性在启动所述内燃发动机(10)之后不久达到峰值，所述碳氢化合物排出特性是从所述内燃发动机(10)排出的排气中的碳氢化合物的浓度或者是从所述内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量，而且
当在或大约在从所述内燃发动机(10)排出具有峰值碳氢化合物排出特性的碳氢化合物时从所述内燃发动机(10)排出的排气结束通过所述吸附件(52)时，所述供给开始时间控制单元开始供给所述二次空气。
4.如权利要求1所述的排气控制设备，其中，所述的与从所述内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量相关的值是喷射至所述内燃发动机(10)中的燃料的量。
5.如权利要求1所述的排气控制设备，其中，所述的与从所述内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量相关的值是基于喷射至所述内燃发动机(10)中的燃料的量和进入所述内燃发动机(10)中的空气的量估算出的估算空燃比。
6.如权利要求1所述的排气控制设备，其中，所述碳氢化合物的量是通过累加在启动所述内燃发动机(10)之后从所述内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量所获得的值。
7.如权利要求1所述的排气控制设备，其中，所述碳氢化合物的量是每单位时间从所述内燃发动机(10)排出的碳氢化合物的量。
8.如权利要求1所述的排气控制设备，进一步包括：
碳氢化合物量估算单元，其基于所述内燃发动机(10)的代表性温度来估算所述碳氢化合物的量。
9.如权利要求1至8中任一项所述的排气控制设备，进一步包括：
选择阀(56)，其在将从所述内燃发动机(10)排出的排气引入所述吸附件(52)中的状态与不将从所述内燃发动机(10)排出的排气引入所述吸附件(52)中的状态之间切换排气引入状态；以及
催化剂预热用燃料量增加控制单元，当供给所述二次空气时，所述催化剂预热用燃料量增加控制单元增加燃料的量以供给由所述二次空气燃烧的碳氢化合物，其中，
所述催化剂预热用燃料量增加控制单元在所述选择阀(56)选择不将排气引入所述吸附件(52)中的状态时比在所述选择阀(56)选择将排气引入所述吸附件(52)中的状态时以更大的量增加燃料的量。
10.如权利要求1至8中任一项所述的排气控制设备，进一步包括：
选择阀(56)，其在将从所述内燃发动机(10)排出的排气引入所述吸附件(52)中的状态与不将从所述内燃发动机(10)排出的排气引入所述吸附件(52)中的状态之间切换排气引入状态；
选择阀故障判定单元，其判定所述选择阀(56)是否故障；以及
供给开始单元，如果判定由于所述选择阀(56)的故障而未将排气引入所述吸附件(52)中，则所述供给开始单元立即开始所述二次空气的供给。
11.如权利要求1至8中任一项所述的排气控制设备，进一步包括：
选择阀(56)，其在将从所述内燃发动机(10)排出的排气引入所述吸附件(52)中的状态与不将从所述内燃发动机(10)排出的排气引入所述吸附件(52)中的状态之间切换排气引入状态；以及
吸附结束时间控制单元，当在启动所述内燃发动机之后满足预定的碳氢化合物吸附结束条件时，所述吸附结束时间控制单元通过操作所述选择阀(56)以将所述排气引入状态切换至不将从所述内燃发动机(10)排出的排气引入所述吸附件(52)中的状态来结束碳氢化合物的吸附。
12.如权利要求11所述的排气控制设备，进一步包括：
二次空气供给装置故障判定单元，其判定所述二次空气供给装置(60)是否故障，其中，
所述吸附结束时间控制单元包括吸附结束时间延迟单元，如果判定所述二次空气供给装置故障，则所述吸附结束时间延迟单元相对于常规的碳氢化合物吸附结束时间延迟碳氢化合物吸附结束时间。
13.如权利要求1至8中任一项所述的排气控制设备，进一步包括：
燃料特性检测单元(72)，其检测供给到所述内燃发动机(10)的燃料的特性，其中，
所述供给开始时间控制单元包括开始时间校正单元，所述开始时间校正单元基于由所述燃料特性检测单元(72)获得的检测结果来校正开始供给所述二次空气的时间。
14.如权利要求1所述的排气控制设备，进一步包括：
第二催化剂(57)，其设置在所述吸附件(52)的下游或者与所述吸附件(52)一体形成。
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