CN100523463C - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机的排气净化装置，该排气净化装置包括：设置在连接到内燃机中的多个气缸群的排气通路上用于净化在排气通路中流动的排气的多个排气净化单元；判定所述多个排气净化单元是否应当被再生的再生判定单元；以及当再生判定单元判定排气净化单元应当被再生时执行用于再生排气净化单元的再生控制的再生控制单元。当在再生控制的执行前后伴有内燃机的燃烧模式的变化时，再生控制单元对所述多个排气净化单元同时执行再生控制。而当在再生控制的执行前后未伴有燃烧模式的变化时，再生控制单元对所述多个排气净化单元中的每个独立地执行再生控制。

Description

内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。

背景技术

关于包括与不同排气通路连接的多个气缸群(气缸组，bank)的内燃机，例如已知一种V型发动机，其中多个气缸群分别与不同的排气通路连接。这类内燃机在各排气通路中包括用于净化排气的催化剂和过滤器。

例如，日本专利申请未审定公开No.11-117786(参考文献1)公开了一种技术，其中为与各气缸组连接的各排气通路设置SOx催化剂，并且为每个气缸组单独控制空燃比从而使SOx催化剂的温度成为催化剂能够被再生(活化)的再生温度。由此，再生控制被执行。此外，日本专利申请未审定公开No.2004-52641(参考文献2)公开了一种技术，其中在V型发动机中，在设置在各个气缸组的排气通路中的催化剂之间的温度差成为零之后，执行催化剂的再生控制。另外，日本专利申请未审定公开No.2004-339973(参考文献3)公开了一种技术，其中在V型发动机中，为各气缸组估计再生催化剂的定时，并且对各气缸组执行再生控制。

顺便提及，气缸组中催化剂的状态彼此并不完全一致，因而将要执行的催化剂的再生控制在气缸组之间可能不同。在这种情况下，与对全部气缸组同时执行再生控制的方法相比，通过对各气缸组在不同的定时执行再生控制的方法，催化剂的再生能够更有效地执行。然而，当在再生控制的执行前后燃烧模式发生变化时，例如，当为了执行再生控制必须改变当前的燃烧模式时，优选不要对各气缸组在不同的定时执行再生控制。例如，如果为了再生控制气缸组的燃烧模式不同地变化并且在不同的定时执行再生控制，则内燃机的燃料消耗和驾驶性可能显著地恶化。

然而，在根据上述参考文献1至参考文献3的排气净化装置中，由于即使当在再生控制的执行前后燃烧模式发生变化时也对各气缸组独立地执行再生控制，所以驾驶性可能恶化。

发明内容

为了解决上述问题获得了本发明。本发明的目的是提供一种内燃机的排气净化装置，该排气净化装置能够通过根据在催化剂的再生控制的执行前后燃烧模式是否发生变化而改变对多个催化剂执行的再生控制，来防止驾驶性的恶化。

根据本发明的一个方面，提供了一种内燃机的排气净化装置，该排气净化装置包括：多个排气净化单元，所述排气净化单元设置在与所述内燃机中的多个气缸群连接的排气通路上用于净化在所述排气通路中流动的排气；再生判定单元，所述再生判定单元判定所述多个排气净化单元是否应当被再生；以及再生控制单元，当所述再生判定单元判定所述排气净化单元应当被再生时，所述再生控制单元执行用于再生所述排气净化单元的再生控制，其中在所述再生控制的执行前后伴有所述内燃机的燃烧模式的变化的情况下，所述再生控制单元对所述多个排气净化单元同时执行所述再生控制，而在所述再生控制的执行前后未伴有所述燃烧模式的变化的情况下，所述再生控制单元对所述多个排气净化单元中的每个独立地执行所述再生控制。

上述内燃机的排气净化装置包括设置在与多个气缸群(气缸组)连接的各个排气通路中的排气净化单元(例如，催化剂和过滤器)、判定排气净化单元是否应当被再生的再生判定单元、以及当排气净化单元应当被再生时执行用于使排气净化单元再生(活化)的再生控制的再生控制单元。详细地，当在再生控制的执行前后伴有燃烧模式的变化时，再生控制单元对多个排气净化单元同时执行再生控制。当在再生控制的执行前后未伴有燃烧模式的变化时，再生控制单元对多个排气净化单元中的每个独立地执行再生控制。由此，由于排气净化单元的再生能够适当地执行，可以改进排气净化单元的耐久性。同时，即使再生控制被执行，防止内燃机的燃料消耗和驾驶性的恶化也成为可能。

在上述内燃机的排气净化装置的一种实施方式中，伴有所述燃烧模式的变化的情况可以是被导入所述气缸群的进气量、被反馈回进气***的EGR量、产生动力输出的燃料喷射量以及燃料喷射定时中的至少一个发生变化的情况。当在再生控制的执行前后这些量发生变化时，能够对所述多个排气净化单元同时执行再生控制。

在上述内燃机的排气净化装置的另一种实施方式中，所述再生控制单元可以执行由所述排气净化单元存储的氮氧化物(NOx)的还原、所述排气净化单元中累积的颗粒物质(PM)的再生以及所述排气净化单元中的硫中毒恢复中的至少一个。

在上述内燃机的排气净化装置的另外一种实施方式中，所述再生控制单元可以对所述多个排气净化单元中的每个判定PM的再生是否结束，并且所述再生控制单元可以在判定所有的所述排气净化单元中所述PM的再生都结束时执行硫中毒恢复。

在这种实施方式中，在PM再生的再生控制结束后，内燃机的排气净化装置对多个气缸组同时执行硫中毒恢复的再生控制。这是因为为了硫中毒恢复必须将排气净化单元的温度设定为比PM再生时的温度更高的温度，并且通常在排气净化单元中PM趋向于比S(硫)更容易累积，因而执行硫中毒恢复的频度比执行PM再生的频度小。通过执行再生控制，防止内燃机的燃料消耗的恶化成为可能。此外，即使在各个排气净化单元中累积的PM量存在差异，在对排气净化单元的PM再生确实结束后执行硫中毒恢复也成为可能。

在另外一种实施方式中，上述内燃机的排气净化装置还可以包括估计在所述多个排气净化单元的每个中累积的PM量的估计单元，并且所述再生控制单元可以基于估计的PM量确定控制量，使得对所述多个排气净化单元执行所述再生控制的时间段相同。

以这种方式，估计单元估计在多个排气净化单元中的每个中累积的PM量。基于由估计单元估计的PM量，再生控制单元确定控制量使得对多个排气净化单元执行再生控制的时间段相同。即，再生控制单元执行控制，使得多个排气净化单元中的再生控制同时开始和结束。由此，能够避免无用的再生控制的执行，并且能够确保燃料消耗。同时，能够可靠地执行排气净化单元的再生。

在优选的例子中，所述控制量可以至少是添加到所述多个排气净化单元中的每个的还原剂量或供给到所述多个排气净化单元中的每个的排气量。

附图说明

图1是示意性地示出安装有根据本发明一实施例的排气净化装置的内燃机的构造的视图；

图2是示出根据本发明该实施例的再生控制处理的流程图；

图3是在图2中示出的步骤S14中的处理的具体例子的流程图；

图4是示出在判定PM再生是否结束时执行的处理的流程图；

图5A至5C是用于说明根据第一实施例的再生控制的图解；

图6是示出在根据PM再生的再生控制时执行的处理的流程图；

图7A至7C是用于说明根据第二实施例的再生控制的图解；

图8A至8D是用于说明根据第三实施例的再生控制的图解；

图9A至9C是用于说明估计的PM累积量的估计方法的图解。

参考符号简要说明

1：内燃机(柴油机)

2L和2R：气缸组

3：气缸

4：进气通路

6：可变喷嘴式涡轮增压器

10L和10R：排气通路

12：ECU

13L和13R：EGR通路

16L和16R：NOx催化剂

17L和17R：DPNR

18L和18R：第一排气净化单元

19L和19R：第二排气净化单元

20：燃料喷射阀

21L和21R：燃料添加阀

22L、22R、24L和24R：排气温度传感器

23L和23R：压力差传感器

25L和25R：空燃比传感器

具体实施方式

现在将参照附图说明本发明的优选实施例。

[内燃机的排气净化装置的构造]

图1示出了安装有根据本发明一实施例的排气净化装置的内燃机。在图1中，由实线示出的箭头表示进气和排气的流动，由虚线示出的箭头表示信号的输入-输出。

在该实施例中，内燃机1形成为V型8缸柴油机，其中左右气缸组2L和2R各具有四个气缸3。左气缸组2L的四个气缸3形成一个气缸群，右气缸组2R的四个气缸3形成另一个气缸群。一个气缸群可以具有至少一个气缸3。

用于将进气导入各气缸3的进气通路4在空气滤清器5的下游位置被分为用于各气缸组的分支通路4L和4R。在分支通路4L和4R中布置有涡轮增压器6L和6R的压缩机6La和6Ra。在压缩机6La和6Ra的下游位置，分支通路4L和4R经过中间冷却器7并且连接到进气歧管8，该进气歧管8为分支通路4L和4R所共用并且是进气通路4的一部分。在进气通路4的分支通路4L和4R的上游位置设有用于检测进气量的空气流量计9。

另一方面，来自各气缸组的气缸3的排气从为各气缸组设置的排气通路10L和10R的排气歧管11L和11R被导入涡轮增压器6L和6R的涡轮6Lb和6Rb并且进一步被导入涡轮6Lb和6Rb的下游位置。涡轮增压器6L和6R是包括能够调整涡轮6Lb和6Rb中的开度的喷嘴装置(未示出)的可变喷嘴涡轮增压器(VN涡轮增压器)。各涡轮增压器6L和6R的喷嘴开度由ECU(发动机控制单元)12在完全打开状态和完全关闭状态之间进行控制。ECU 12是公知的计算机，其通过调整来自设置在各气缸3中的燃料喷射阀20的燃料喷射量而控制内燃机1的运转状态。

各排气歧管11L和11R经由用于各气缸组的EGR通路13L和13R与进气歧管8连接。在EGR通路13L和13R中分别设有用于冷却EGR气体的EGR冷却器14L和14R以及用于调整EGR流量的EGR阀15L和15R。ECU 12控制EGR阀15L和15R的开度，使得对应于内燃机1的运转状态的适当的EGR气体量被供给到进气歧管8。在EGR通路13中还设有旁通通路(未示出)和流动通路切换阀(未示出)，在所述旁通通路中排气在不经过EGR冷却器14L和14R的情况下流动，所述流动通路切换阀选择性地将排气导入旁通通路或EGR冷却器14L和14R。

在位于涡轮增压器6L和6R的下游位置的排气通路10L和10R中设有第一排气净化单元18L和18R以及第二排气净化单元19L和19R。第一排气净化单元18L和18R包括存储并且净化NOx的NOx催化剂16L和16R以及起收集PM(颗粒物质)的PM过滤器作用的DPNR(柴油颗粒NOx还原***)17L和17R。第二排气净化单元19L和19R是氧化催化剂。

在涡轮6Lb和6Rb与第一排气净化单元18L和18R之间分别设有用于添加燃料到排气通路10L和10R中的燃料添加阀21L和21R。在执行第一排气净化单元18L和18R的再生控制时，从燃料添加阀21L和21R添加的燃料主要用作还原剂。该再生控制将在下文详细说明。ECU 12控制由燃料添加阀21L和21R添加的燃料量。

此外，在第一净化单元18L和18R的安装位置处分别设有用于检测排气通路10L和10R中第一排气净化单元18L和18R的上游位置与下游位置之间的压力差的压力差传感器23L和23R。另外，在NOx催化剂16L和16R与DPNR 17L和17R之间分别设有用于检测排气温度的排气温度传感器22L和22R。在第一排气净化单元18L和18R与第二排气净化单元19L和19R之间的排气通路10L和10R中分别设有用于检测排气温度的排气温度传感器24L和24R。此外，在第一排气净化单元18L和18R与第二排气净化单元19L和19R之间的排气通路10L和10R中分别设有用于检测排气的空燃比(A/F)的空燃比传感器25L和25R。由这些传感器检测的压力、温度以及空燃比被输出到ECU 12。

在本发明中，并不限于使用由燃料添加阀21L和21R添加的燃料作为还原剂。即，可以使用燃料外的还原剂。而且，燃料可以从燃料添加阀21L和21R添加，也可以在产生输出动力的定时从燃料喷射阀20喷射到气缸3。

此外，在本发明中，在排气通路10L和10R中第一排气净化单元18L和18R以及第二排气净化单元19L和19R的布置也不限于图1中所示的布置。例如，第二排气净化单元19L和19R可以布置在第一排气净化单元18L和18R的上游位置。

[再生控制]

下面，将说明根据该实施例对上述第一排气净化单元18L和18R执行的再生控制的基本概念。该控制由起再生控制单元作用的ECU 12执行。在该实施例中，作为再生控制，执行对NOx催化剂16L和16R的NOx还原、对DPNR 17L和17R的PM再生以及对NOx催化剂16L和16R的硫(S)中毒恢复。

通常，分别设置在气缸组2L和2R的排气通路10L和10R中的第一排气净化单元18L和18R的状态彼此并不完全一致。因此，将对它们执行的再生控制对于各气缸组2L和2R可以不相同。在这种情况下，在独立和不同的定时对各气缸组2L和2R执行再生控制，而不是同时对气缸组2L和2R执行再生控制，能够实现第一排气净化单元18L和18R的有效再生。

然而，当在再生控制的执行前后伴有燃烧模式的变化时，例如，当为了再生控制的执行而必须改变当前的燃烧模式时，如果对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制，则内燃机1的燃料消耗和驾驶性可能显著地恶化。此外，例如，由于气缸组2L和2R中爆发转矩(explosion torque)的调整非常困难，不能实质地执行为了再生控制的执行而改变一个气缸组的燃烧模式且另一气缸组的燃烧模式不变这样的控制。

相反地，当在对第一排气净化单元18L和18R的再生控制的执行前后未伴有燃烧模式的变化时，即使对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制，也不会发生特定问题。而如果对各第一排气净化单元18L和18R独立地执行再生控制，则它们可以有效地再生。

因此，在该实施例中，当在再生控制的执行前后伴有燃烧模式的变化时，对气缸组2L和2R同时执行再生控制。而当在再生控制的执行前后未伴有燃烧模式的变化时，对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制。由此，第一排气净化单元18L和18R能够适当地再生，并且即使执行再生控制也能够防止内燃机1的燃料消耗和驾驶性的恶化。

基本地，ECU 12根据运转状态控制燃烧模式，而不考虑第一排气净化单元18L和18R中的NOx量、PM量以及S中毒量。然而，如果在燃烧模式被设定为低排气温度的燃烧模式时执行PM再生控制或S中毒恢复，则为了增加排气温度需要改变燃烧模式。

现在，将参照图2所示的流程图具体说明由ECU 12执行的再生控制处理。该再生控制处理是在执行上述再生控制时执行的处理。

首先，在步骤S11中，ECU 12判定是否应当对第一排气净化单元18L和18R执行再生控制。具体地，ECU 12判定以下各项中的至少一个：是否应当对NOx催化剂16L和16R执行NOx还原；是否应当对DPNR 17L和17R执行PM再生；以及是否应当对NOx催化剂16L和16R执行S中毒恢复。在这种情况下，ECU 12起再生判定单元的作用，其基于设置在内燃机1中的各种传感器的输出执行判定。

当第一排气净化单元18L和18R应当被再生时(步骤S11；是)，处理转到步骤S12。而当第一排气净化单元18L和18R不应当被再生时(步骤S11；否)，处理跳出流程。

在步骤S12中，ECU 12判定在再生控制的执行前后是否伴有燃烧模式的变化。具体地，伴有燃烧模式的变化的情况是这样的情况：伴有被导入气缸组2L和2R的进气量、被反馈回进气***的EGR量(EGR气体量)、产生动力输出的燃料喷射量以及燃料喷射定时中的至少一个的变化。可替换地，可以基于EGR气体是否经过EGR冷却器14L和14R，即，EGR气体是否在不经过EGR冷却器14L和14R的情况下经过旁通通路，判定是否伴有燃烧模式的变化。

当伴有燃烧模式的变化时(步骤S12；是)，处理转到步骤S13。而当未伴有燃烧模式的变化时(步骤S12；否)，处理转到步骤S14。

在步骤S13中，ECU 12禁止对各气缸组2L和2R执行独立的再生控制。在这种情况下，由于在再生控制的执行前后伴有燃烧模式的变化，ECU12对第一排气净化单元18L和18R同时执行NOx还原、PM再生以及S中毒恢复中的任意一个。由此，第一排气净化单元18L和18R能够可靠地再生。当以上处理结束时，处理跳出流程。

在步骤S14中，ECU 12允许对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制。在这种情况下，由于在再生控制的执行前后未伴有燃烧模式的变化，ECU 12对各第一排气净化单元18L和18R独立地执行NOx还原、PM再生以及S中毒恢复中的任意一个作为再生控制。由此，即使执行再生控制，也能够防止内燃机1的燃料消耗和驾驶性的恶化。当上述处理结束时，处理跳出流程。

下面将参照图3所示的流程图说明上述再生控制处理的步骤S14中的处理的具体例子。当允许对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制时，执行下面将说明的处理。

首先，在步骤S101中，ECU 12判定第一排气净化单元18L和18R的温度(床温，bed temperature)是否都高于预定温度。该预定温度表示能够再生第一排气净化单元18L和18R的温度。因此，当第一排气净化单元18L和18R的床温都高于预定温度时，第一排气净化单元18L和18R被再生。而当第一排气净化单元18L和18R的床温中的至少一个等于或低于预定温度时，为了执行第一排气净化单元18L和18R的再生，有必要升高它们温度中的至少一个的床温。如上所述，当第一排气净化单元18L和18R的床温都高于预定温度时(步骤S101；是)，处理转到步骤S102。当第一排气净化单元18L和18R的床温中的至少一个等于或低于预定温度(步骤S101；否)时，处理转到步骤S103。

在步骤S102中，ECU 12允许对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制。在这种情况下，由于第一排气净化单元18L和18R的床温都高于预定温度，没有必要升高第一排气净化单元18L和18R的温度，即，没有必要在再生控制的执行前后改变气缸组2L和2R的燃烧模式。因此，ECU 12对各第一排气净化单元18L和18R独立地执行再生控制。由此，第一排气净化单元18L和18R能够可靠地再生。当上述处理结束时，处理跳出流程。

另一方面，在步骤S103中，ECU 12禁止对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制。在这种情况下，由于第一排气净化单元18L和18R的床温都等于或低于预定温度或第一排气净化单元18L和18R的床温中的一个等于或低于预定温度，所以有必要升高床温。即，当床温等于或低于预定温度时，为了升高床温必须改变当前的燃烧模式。因而，即使当在上述再生控制处理中ECU 12允许对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制时，在步骤S103中ECU 12也禁止对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制。当上述处理结束时，处理转到步骤S104。

在步骤S104中，为了升高第一排气净化单元18L和18R的床温，ECU12改变燃烧模式。例如，如果在内燃机1的负载很低时执行再生控制，由于第一排气净化单元18L和18R的床温没有变得高于预定温度，ECU 12将当前的燃烧模式切换为用于升高催化剂床温的燃烧模式，该燃烧模式在下文中被称作“催化剂床温升高燃烧模式”。当上述处理结束时，处理跳出流程。

在图3中，说明了基于第一排气净化单元18L和18R的床温判定是否对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制的例子。然而，可以基于第一排气净化单元18L和18R的床温以及内燃机1的负载执行该判定。在这种情况下，可以基于每单位时间内燃机1的负载大于预定量这一状况是否持续等于或长于预定时间段的时间段，或基于高速连续运转的时间是否长于预定的时间段(例如，是否执行高速连续行驶)，判定是否对各气缸组2L和2R独立地执行再生控制。

下面将详细说明由ECU 12执行的具体再生控制。

(1)NOx还原

现在将说明对NOx催化剂16L和16R执行的NOx还原的再生控制。

基于由空燃比传感器25L和25R检测到的空燃比或由排气温度传感器22L和22R检测到的排气温度，ECU 12计算存储在各NOx催化剂16L和16R中的NOx量。当计算出的NOx量等于或大于预定值时，ECU 12执行NOx还原的再生控制。这是因为在这种情况下NOx催化剂16L和16R存储最大NOx的可能性很大。

具体地，ECU 12执行从燃料添加阀21L和21R添加燃料的再生控制。在这种情况下，基于检测到的排气温度和空燃比，ECU 12控制由燃料添加阀21L和21R添加的燃料量或添加燃料的时间段。

此外，除从燃料添加阀21L和21R添加燃料的再生控制外，ECU 12可以在内燃机1没有动力输出(即，没有转矩产生)的情况下执行后喷射(post injection)或残喷射(after injection)的再生控制。在这种情况下，ECU 12执行对燃料喷射阀20的燃料喷射量或燃料喷射间隔的控制。例如，ECU 12执行缩短喷射间隔以升高NOx催化剂16L和16R的温度的控制或增加燃料喷射量以增大NOx还原量(对应于由燃料喷射阀20喷射的燃料)的控制。

以这种方式，由于NOx还原的再生控制能够在不改变内燃机1的燃烧模式的情况下执行，其对各气缸组2L和2R能够独立地执行。

(2)PM再生

下面将说明对DPNR 17L和17R执行的PM再生的再生控制。

主要基于由压力差传感器23L和23R检测到的DPNR 17L和17R前后的压力差，ECU 12计算在DPNR 17L和17R中累积的PM量。当计算出的PM量等于或大于预定量时，ECU 12执行PM再生的再生控制。具体地，基于检测到的排气温度和检测到的空燃比，ECU 12执行从燃料添加阀21L和21R添加燃料的控制或执行后喷射和/或残喷射的控制。

在这种情况下，当在上述再生控制的执行前后伴有内燃机1的燃烧模式的变化时，ECU 12对气缸组2L和2R同时执行再生控制。具体地，当当前的燃烧模式是低温燃烧模式并且该燃烧模式必须变为催化剂床温升高燃烧模式以为了再生控制而升高催化剂床温时，ECU 12对气缸组2L和2R同时执行再生控制。

另一方面，当在再生控制的执行前后当前的燃烧模式不必变为催化剂床温升高燃烧模式时，或当在不执行伴有动力输出产生的后喷射的情况下DPNR 17L和17R的温度也能够升高时，即，当在再生控制的执行前后燃烧模式未发生变化时，ECU 12对各气缸组2L和2R独立地执行PM再生的再生控制。这是因为，在这样的情况下，可能容易地调整气缸组2L和2R中的爆发转矩。

(3)S中毒恢复

下面将说明对NOx催化剂16L和16R执行的S中毒恢复的再生控制。

基于由排气温度传感器22L和22R检测到的排气温度以及由空燃比传感器25L和25R检测到的空燃比，ECU 12计算NOx催化剂16L和16R中的S中毒量。当计算出的S中毒量等于或大于预定量时，ECU 12执行S中毒恢复的再生控制。具体地，基于检测到的排气温度和检测到的空燃比，ECU 12执行从燃料添加阀21L和21R添加燃料的控制或执行后喷射和/或残喷射的控制。

为了执行S中毒恢复，有必要将NOx催化剂16L和16R的温度设定为比PM再生时的温度还高的温度。在PM再生时空燃比必须设定为稀的状态，而在S中毒恢复时空燃比必须设定为浓的状态。此外，基本上，执行S中毒恢复的频度比执行PM再生的频度低。

从这个观点出发，在该实施例中，紧接在PM再生的再生控制结束之后，对气缸组2L和2R同时执行S中毒恢复的再生控制。由此，通过充分利用在PM再生结束后NOx催化剂16L和16R的温度高到一定程度这样的状态，执行进一步加热NOx催化剂16L和16R的控制。因而，能够有效地执行S中毒恢复。

ECU 12判定对DPNR 17L和17R的PM再生是否结束，并且紧接在判定PM再生结束后执行S中毒恢复的再生控制。这是因为即使在DPNR17L和17R中累积的PM量不同，在对DPNR 17L和17R的PM再生都结束后S中毒恢复也能够可靠地执行。

现在，将参照图4所示的流程图说明PM再生结束的上述判定的具体处理。在PM再生正在执行并且要求S中毒恢复时，执行该处理。

首先，在步骤S201中，ECU 12判定气缸组2L和2R中的PM再生的再生控制是否都结束。即，ECU 12判定对DPNR 17L和17R的PM再生是否都结束。在这种情况下，ECU 12可以基于由空燃比传感器25L和25R检测到的空燃比判定该PM再生是否结束。当气缸组2L和2R中的PM再生都结束时(步骤S201；是)，处理转到步骤S202。当气缸组2L和2R中的PM再生没有都结束时(步骤S201；否)，处理转到步骤S203。

在步骤S202中，ECU 12允许执行S中毒恢复的再生控制。在这种情况下，由于对DPNR 17L和17R的PM再生都已经结束，ECU 12允许执行S中毒恢复的再生控制。然后，处理跳出流程。

另一方面，在步骤S203中，ECU 12继续当前的燃烧模式。在这种情况下，由于DPNR 17L和17R中的至少一个的PM再生还没有结束，所以ECU 12在当前的燃烧模式下继续执行PM再生的再生控制。然后，处理转到步骤S204。

在步骤S204中，ECU 12判定气缸组2L和2R中其中一个的PM再生的再生控制是否结束。在这种情况下，基于DPNR 17L和17R的床温或由空燃比传感器25L和25R检测到空燃比，ECU 12判定PM再生是否结束。当气缸组2L和2R中其中一个的PM再生结束时(步骤S204；是)处理转到步骤S205。而当气缸组2L和2R的再生都没有结束时(步骤S204；否)，处理转回到步骤S203。在这种情况下，ECU 12还继续在当前燃烧模式下执行控制。

在步骤S205中，ECU 12结束对PM再生已结束的气缸组的再生控制。在这种情况下，ECU 12不执行对具有转矩变化可能性的燃烧模式的改变并且停止燃料添加或后喷射。即，为了防止燃料消耗的恶化，尽管ECU 12结束PM再生的再生控制，但并不改变当前的燃烧模式。当上述处理结束时，处理转回到步骤S201，并且ECU 12再次判定气缸组2L和2R的PM再生是否都结束。以这种方式，当所有气缸组的PM再生都结束时(步骤S201；是)，执行S中毒恢复的再生控制。

存储的NOx量、累积的PM量以及S中毒量的计算方法并不限于在上述小节(1)至(3)中所示的方法。例如，ECU 12能够通过使用基于运转历史(例如，内燃机1的转速、负载以及燃料喷射量)的图谱的计算并且累积，计算存储的NOx量、累积的PM量以及S中毒量。

[PM再生控制]

下面将说明PM再生的再生控制的实施例。

(第一实施例)

首先，将说明根据第一实施例的再生控制。根据第一实施例的再生控制在伴有燃烧模式的变化时执行。因而，该控制对气缸组2L和2R同时执行。此外，执行根据第一实施例的再生控制，使得气缸组2L和2R中的PM再生同时结束。即，执行该再生控制使得气缸组2L和2R中的控制开始和结束一致。

具体地，基于累积在DPNR 17L和17R中的PM量(下文中称作“估计的PM累积量”)，ECU 12确定对各DPNR 17L和17R每单位时间将添加的燃料量(下文中简称为“燃料添加量”)，使得执行再生控制的时间段相同。此外，ECU 12还基于DPNR 17L和17R的估计的PM累积量确定执行再生控制的时间段。然后，ECU 12控制燃料添加阀21L和21R，使得在预定的时间段期间如此确定的燃料添加量被添加到DPNR 17L和17R中。估计的PM累积量由将在下文中说明的计算方法计算出。

现在，将参照图5A至5C说明根据第一实施例的再生控制。

在图5A至5C中，横轴分别表示时间。在图5A中，纵轴表示“燃料添加执行标记”的ON/OFF状态。在图5B中，纵轴表示在气缸组2R中由燃料添加阀21R添加的燃料添加量。在图5C中，纵轴表示在气缸组2L中由燃料添加阀21L添加的燃料添加量。

图5A中所示的燃料添加执行标记表示气缸组2L和2R共用的标记并且主要表示向气缸组2L和2R的燃料添加的开始时刻和结束时刻。图5A至5C示出的例子表示气缸组2L的DPNR 17L的估计的PM累积量大于气缸组2R的DPNR 17R的估计的PM累积量这样一种情况。

在t21时刻，ECU 12将燃料添加执行标记从OFF切换到ON以开始燃料添加。在这种情况下，ECU 12开始控制，使得从燃料添加阀21L和21R添加预定量的燃料。具体地，ECU 12执行控制，使得从燃料添加阀21R添加由图5B中的参考符号B1所示的燃料量并且从燃料添加阀21L添加由图5C中的参考符号B2所示的燃料量。基于DPNR 17L和17R的估计的PM累积量，计算出燃料添加量B1和B2，使得气缸组2R和2L的再生控制同时结束。在这种情况下，由于DPNR 17L的估计的PM累积量大于DPNR 17R的估计的PM累积量，所以气缸组2L的添加的燃料量大于气缸组2R的添加的燃料量(B1<B2)。

以这种方式，添加到各气缸组2L和2R中的燃料根据估计的PM累积量而变化，因而向DPNR 17L和17R的燃料添加在经过预定时间后的t22时刻结束。同时，DPNR 17L和17R的PM再生结束。因此，按照根据第一实施例的再生控制，即使在再生控制的执行前后伴有燃烧模式的变化，气缸组2L和2R中的再生控制也同时开始和结束。从而，防止内燃机1的燃料消耗和驾驶性的恶化成为可能。

现在，将参照图6所示的流程图说明在PM再生的再生控制中执行的具体处理。

首先，在步骤S301中，ECU 12判定是否获得了估计的PM累积量的估计结果。当ECU 12具有估计的PM累积量的估计结果时(步骤S301；是)，处理转到步骤S304。当ECU 12不具有估计的PM累积量的估计结果时(步骤S301；否)，处理转到步骤S302。

在步骤S302中，ECU 12在相同的条件下对各气缸组2L和2R执行PM再生。执行该再生是为了在随后的处理中(步骤S303中的处理)估计DPNR 17L和17R的估计的PM累积量。具体地，ECU 12每单位时间添加相同的燃料量到DPNR 17L和17R中。同时，ECU 12执行控制，使得燃料添加执行相同的时间段。然后，处理转到步骤S303。

在步骤S303中，ECU 12估计DPNR 17L和17R的估计的PM累积量。具体地，基于在执行步骤S302中所示的控制时由空燃比传感器25L和25R检测到的空燃比，ECU 12估计估计的PM累积量。当上述处理结束时，处理跳出流程。

另一方面，在步骤S304中，ECU 12确定将要添加到各气缸组2L和2R的燃料量。在这种情况下，基于DPNR 17L和17R的估计的PM累积量，ECU 12确定将要添加到DPNR 17L和17R中的燃料量，使得对DPNR17L和17R的PM再生同时结束，即，使得执行PM再生的时间段相同。然后，处理转到步骤S305。在步骤S305中，ECU 12基于在步骤S304中确定的燃料添加量执行PM再生。然后，处理转到步骤S306。

在步骤S306中，在PM再生结束后，ECU 12确认估计的PM累积量并且修正估计的PM累积量。例如，当其中一个DPNR的PM再生花费的时间比预定时间长时(即，当PM再生不在相同的时间段结束时)，ECU12判定该DPNR的估计的PM累积量小于实际的PM累积量，并且将估计的PM累积量修正为较大值。当上述处理结束时，处理跳出流程。

实际上，DPNR 17L和17R的床温、添加到DPNR 17L和17R的燃料量以及燃料添加时间段成为估计的PM累积量的函数。因此，通过计算将要在DPNR 17L和17R中设定的床温(以下也被称作“目标床温”)使得基于DPNR 17L和17R的估计的PM累积量执行PM再生的时间段相同，基于目标床温能够决定浓峰(rich spike)时间段(例如，燃料添加时间段)和浓峰深度(对应于燃料添加量)。例如，当基准目标床温是650℃时，ECU 12将具有大的估计PM累积量的DPNR的目标床温设定为670℃，并且将具有小的估计PM累积量的DPNR的床温设定为600℃至620℃。在这种情况下，有可能对具有大的估计PM累积量的DPNR设定短的浓峰时间段和浅的浓峰(小燃料添加量)。

(第二实施例)

下面将说明根据第二实施例的再生控制。根据第二实施例的再生控制也在伴有燃烧模式的变化时执行，因而该再生控制对气缸组2L和2R同时执行。此外，与根据第一实施例的再生控制类似，执行根据第二实施例的再生控制使得在气缸组2L和2R中PM再生同时结束。

根据第二实施例的再生控制与根据第一实施例的再生控制的不同之处在于，不是改变燃料添加量，而是改变供给到DPNR 17L和17R的排气量(即，每单位时间供给的排气量)。即，改变供给的排气量使得DPNR 17L和17R中的PM再生的进行速度不同。具体地，基于DPNR 17L和17R的估计的PM累积量，ECU 12确定将要供给到气缸组2L和2R的排气量，使得执行再生控制的时间段相同。此外，基于DPNR 17L和17R的估计的PM累积量，ECU 12还确定执行再生控制的时间段。ECU 12控制涡轮增压器6L和6R的喷嘴开度(以下简称为“VN涡轮开度”)，使得在预定的时间段期间如此确定的排气流入DPNR 17L和17R。

现在，将参照图7A至7C说明根据第二实施例的再生控制。

在图7A至7C中，横轴分别表示时间。在图7A中，纵轴表示燃料添加执行标记的ON/OFF状态。在图7B中，纵轴表示气缸组2R中涡轮增压器6R的VN涡轮开度。在图7C中，纵轴表示气缸组2L中涡轮增压器6L的VN涡轮开度。图7A中所示的燃料添加执行标记表示气缸组2L和2R共用的标记，并且主要表示向气缸组2L和2R的燃料添加的开始时刻和结束时刻。在图7A至7C所示的例子中，示出了气缸组2L的DPNR 17L的估计的PM累积量大于气缸组2R的DPNR 17R的估计的PM累积量这样一种情况。

在t31时刻，ECU 12将燃料添加执行标记从OFF状态切换到ON状态，并且开始燃料添加。在这种情况下，ECU 12开始控制，使得从燃料添加阀21L和21R添加燃料。此外，ECU 12设定VN涡轮开度，使得VN涡轮开度成为比基准开度小由图7B中参考符号C1所示的量，并且设定VN涡轮开度使得VN涡轮开度成为比基准开度大由图7C中参考符号C2所示的量。从DPNR 17L和17R的估计的PM累积量计算涡轮增压器6L和6R的VN涡轮开度，使得气缸组2L和2R的再生控制同时结束。在这种情况下，由于DPNR 17L的估计的PM累积量大于DPNR 17R的估计的PM累积量，所以涡轮增压器6L的VN涡轮开度设定为大于涡轮增压器6R的VN涡轮开度的值。因此，由于DPNR 17L的供给的排气量变得大于DPNR 17R的供给的排气量，所以DPNR 17L的供给的燃料和空气(氧)量变得大于DPNR 17R的供给的燃料和空气(氧)量。结果，DPNR 17L中的PM再生比DPNR 17R中的PM再生进行得快。

以这种方式，通过根据估计的PM累积量改变供给到各DPNR 17L和17R的排气量，向DPNR 17L和17R的燃料添加在经过预定时间段后的t32时刻结束，并且DPNR 17L和17R的PM再生同时结束。因此，根据第二实施例的再生控制，即使在再生控制的执行前后伴有燃烧模式的变化，气缸组2L和2R中再生控制也同时开始和结束。从而，防止内燃机1的燃料消耗和驾驶性的恶化成为可能。

在上述实施例中，示出了仅供给到DPNR 17L和17R的排气量发生变化这样的例子。然而，如第一实施例中所示，不但供给到DPNR 17L和17R的排气量而且燃料添加量可以同时改变。在这种情况下，根据各DPNR 17L和17R的估计的PM累积量，ECU 12可以确定供给的排气量以控制涡轮增压器6L和6R的VN涡轮开度和由燃料添加阀21L和2IR对各气缸组2L和2R添加的燃料量。

(第三实施例)

下面将说明根据第三实施例的再生控制。

根据第三实施例的再生控制与根据第一和第二实施例的上述再生控制不同。根据第三实施例的再生控制在在再生控制的执行前后未伴有燃烧模式的变化的情况下执行。具体地，在第三实施例中，对气缸组2L和2R同时开始再生控制，并且每单位时间添加相同的燃料量到DPNR 17L和17R。在这种情况下，基于各DPNR 17L和17R的估计的PM累积量，ECU 12分别确定对它们执行再生控制的时间段。即，在确定的时间段期间，ECU12对各DPNR 17L和17R执行再生控制。以这种方式，具有较小的估计的PM累积量的DPNR中再生控制结束得较早。

现在，将参照图8A至8D说明根据第三实施例的再生控制。

在图8A至8D中，横轴分别表示时间。在图8A中，纵轴表示气缸组2R中燃料添加执行标记的ON/OFF状态。在图8B中，纵轴表示气缸组2R中的空燃比。在图8C中，纵轴表示气缸组2L中燃料添加执行标记的ON/OFF状态。在图8D中，纵轴表示气缸组2L中的空燃比。图8A中所示的燃料添加执行标记表示向气缸组2R的燃料添加的开始时刻和结束时刻，图8C中所示的燃料添加执行标记表示向气缸组2L的燃料添加的开始时刻和结束时刻。在图8A至8D所示的例子中，示出了气缸组2L的DPNR17L的估计的PM累积量小于气缸组2R的DPNR 17R的估计的PM累积量这样一种情况。

如图8A和8C所示，ECU 12控制燃料添加阀21L和21R并且在t41时刻添加燃料。具体地，ECU 12同时添加相同的燃料量到气缸组2L和2R。也就是说，ECU 12每单位时间添加相同的燃料量到DPNR 17L和17R。当以这种方式添加燃料时，DPNR 17L和17R中的PM被燃烧，并且如图8B和8D所示由空燃比传感器25R和25L检测到的空燃比从稀的状态变化到浓的状态。

ECU 12执行控制，使得在预定的时间段期间燃料被添加到各DPNR17L和17R。具体地，ECU 12对DPNR 17R执行控制，使得从t41时刻到经过预定的时间段后的t43时刻添加燃料。同时，ECU 12对DPNR 17L执行控制，使得从t41时刻到经过预定的时间段后的t42时刻添加燃料。因此，如图8B所示在t43时刻空燃比向稀侧变换，并且如图8D所示在t42时刻空燃比向稀侧变换。以这种方式，当DPNR 17L和17R中的PM被完全燃烧时，排气中的氧不用于燃烧PM，从而在PM再生结束时空燃比向稀侧变换。因此，DPNR 17L的PM在t42时刻被完全燃烧，DPNR 17R的PM在t42时刻之后的t43时刻被完全燃烧。即，DPNR 17L的再生控制早于DPNR 17R的再生控制结束。这是因为相同的燃料量被添加到DPNR 17L和17R中并且DPNR 17L的估计的PM累积量小于DPNR 17R的估计的PM累积量。

以这种方式，根据第三实施例的再生控制，执行再生控制的时间根据DPNR 17L和17R的估计的PM累积量而变化。因而，对各DPNR 17L和17R能够有效地执行适当的再生控制。由此，在没有浪费的情况下对各DPNR 17L和17R可靠地执行再生控制成为可能。

[估计的PM累积量的估计方法]

下面，将说明用于上述再生控制的DPNR 17L和17R的估计的PM累积量的估计方法。该估计的PM累积量的估计由起估计单元作用的ECU 12执行。

首先，将参照图9A至9C说明判定PM再生的结束的方法。

如上所述，由于对于S中毒恢复NOx催化剂16L和16R的温度必须被设定为较高的温度，所以在PM再生结束后执行S中毒恢复的再生控制。因而，在该实施例中，ECU 12判定对DPNR 17L和17R的PM再生是否都结束。在判定对DPNR 17L和17R的PM再生都结束后，ECU 12执行S中毒恢复的再生控制。

在图9A至9C中，横轴分别表示时间。在图9A中，纵轴表示燃料添加量。在图9B中，纵轴表示在气缸组2R中由空燃比传感器25R检测到的空燃比。在图9C中，纵轴表示在气缸组2L中由空燃比传感器25L检测到的空燃比。图9A表示添加到气缸组2L和2R的燃料量。即，相同的燃料量被添加到DPNR 17L和17R。

如图9A所示，在t51时刻，ECU 12控制燃料添加阀21L和2IR以添加燃料。具体地，ECU 12同时添加相同的燃料量到气缸组2L和2R。如图9B和9C所示，当燃料被添加时，DPNR 17L和17R中的PM被燃烧，并且由空燃比传感器25R和25L检测到的空燃比从稀的状态变为浓的状态。这是因为在排气中用于PM的燃烧的氧很少。

当DPNR 17L和17R中的PM被完全燃烧时，由于排气中的氧不用于PM的燃烧并且增加，所以空燃比向稀侧变换。在这种情况下，可以理解，气缸组2R中的PM在t53时刻被完全燃烧，并且气缸组2L中的PM在t52时刻被完全燃烧。在这种情况下，对气缸组2R和2L的PM再生所需的时间差成为图9C中所示的Δt。即，气缸组2L的DPNR 17L的估计的PM累积量与气缸组2R的DPNR 17R的估计的PM累积量之间相差对应于Δt的量。具体地，DPNR 17L的估计的PM累积量比DPNR 17R的估计的PM累积量小对应于Δt的量。

以这种方式，ECU 12检测空燃比传感器25L和25R的输出从浓的状态变换到稀的状态的定时以判定PM再生的结束。由此，ECU 12能够精确地判定DPNR 17L和17R的PM再生是否都结束。因此，在DPNR 17L和17R的PM再生都结束后，ECU 12能够可靠地执行S中毒恢复的再生控制。

下面将说明DPNR 17L和17R的估计的PM累积量的估计方法。

DPNR 17L和17R的估计的PM累积量通过执行与上述控制相类似的控制而估计。即，ECU 12同时添加相同的燃料量到DPNR 17L和17R，并且基于此时从空燃比传感器25L和15R输出的空燃比估计估计的PM累积量。

在图9A至9C所示的例子中，在DPNR 17R中，由空燃比传感器25R检测到的空燃比在t53时刻(在PM再生结束的时刻)变换了E1(下文中称作“变换幅度”)。在DPNR 17L中，在t52时刻(在PM再生结束的时刻)变换幅度成为E2。在PM被完全燃烧的时刻空燃比的变换幅度是表示DPNR 17L和17R的估计的PM累积量的值。

ECU 12通过使用这样的变换幅度计算估计的PM累积量。具体地，ECU 12可以通过使用以下示出的等式(1)计算估计的PM累积量。等式(1)中的值“k1”表示由ECU 12事先预设定的常数。

(估计的PM累积量)

＝(变换幅度)

×(实际再生控制所需的时间段)

×(进气量)×k1...(1)

此外，代替上述等式(1)，ECU 12可以通过以下使用DPNR 17L和17R的床温表示的等式(2)计算估计的PM累积量。

(估计的PM累积量)

＝(实际温度-基准温度)

×(实际再生控制所需的时间段)

×(进气量)×k2...(2)

等式(2)中的“实际温度”表示在PM被完全燃烧的时刻DPNR 17L和17R的床温。该床温可以通过各种传感器检测到或者可以被估计出。此外，“k2”和“基准温度”是由ECU 12设定的值。

必须使用考虑了气缸组之间进气量之差的预先修正的值，作为代入等式(1)或等式(2)中的进气量。

此外，在上述再生控制执行之前并且紧接在内燃机1运转开始后的早期阶段，ECU 12执行DPNR 17L和17R中估计的PM累积量的估计。

此外，本发明并不限于DPNR 17L和17R的估计的PM累积量的估计和基于DPNR 17L和17R的估计的PM累积量的再生控制的执行。代替使用DPNR 17L和17R的估计的PM累积量，可以从上述气缸组2R和2L的PM再生所需的时间差Δt计算出DPNR 17L和17R的估计的PM累积量之间的差，并且可以通过使用DPNR 17L和17R的估计的PM累积量之间的差计算在上述第一至第三实施例中示出的添加到DPNR 17L和17R的燃料量或供给的排气量。由此，可以执行再生控制。

工业应用

本发明可应用到用于诸如车辆的可移动体中的内燃机的排气净化装置。

Claims (6)

1.一种内燃机的排气净化装置，包括：

多个排气净化单元，所述排气净化单元设置在与所述内燃机中的多个气缸群连接的排气通路上用于净化在所述排气通路中流动的排气；

再生判定单元，所述再生判定单元判定所述多个排气净化单元是否应当被再生；以及

再生控制单元，当所述再生判定单元判定所述排气净化单元应当被再生时，所述再生控制单元执行用于再生所述排气净化单元的再生控制，

其中在所述再生控制的执行前后伴有所述内燃机的燃烧模式的变化的情况下，所述再生控制单元对所述多个排气净化单元同时执行所述再生控制，而在所述再生控制的执行前后未伴有所述燃烧模式的变化的情况下，所述再生控制单元对所述多个排气净化单元中的每个独立地执行所述再生控制。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中伴有所述燃烧模式的变化的情况是被导入所述气缸群的进气量、被反馈回进气***的EGR量、产生输出动力的燃料喷射量以及燃料喷射定时中的至少一个发生变化的情况。

3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中所述再生控制单元执行所述排气净化单元所存储的NOx的还原、所述排气净化单元中累积的PM的再生以及所述排气净化单元中的硫中毒恢复中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中所述再生控制单元对所述多个排气净化单元中的每个判定所述PM的再生是否结束，并在判定所有的所述排气净化单元中所述PM的再生都结束时执行所述硫中毒恢复。

5.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，还包括估计在所述多个排气净化单元的每个中累积的PM量的估计单元，

其中所述再生控制单元基于估计的PM量确定控制量，使得对所述多个排气净化单元执行所述再生控制的时间段相同。

6.根据权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，其中所述控制量至少是添加到所述多个排气净化单元中的每个的还原剂量或供给到所述多个排气净化单元中的每个的排气量。

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