CN101048579A - 用于内燃机的排气净化装置和排气净化方法 - Google Patents

Abstract

在一种用于内燃机(1)——该内燃机配备有为每个气缸群(1a，1b)提供一个排气通路的独立排气通路(2a，2b)且在每个排气通路中布置有具有NOx捕集能力的催化剂(3a，3b)——的排气净化装置中，本发明意在提供一种能够独立地控制流入各催化剂的排气的流量的技术。为此，根据本发明的排气净化装置设有相互连接所述排气通路(2a，2b)在所述催化剂(3a，3b)上游处的部分的连通通路(4)、开启和关闭所述上游侧连通通路(4)的上游侧开关阀(5)、分别布置在所述排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分的下游处的多个流量调节阀(6a，6b)、和控制部(9)，该控制部根据所述各催化剂(3a，3b)的状态控制所述上游侧开关阀(5)和所述各流量调节阀(6a，6b)。当多个催化剂(3a，3b)中一个催化剂的NOx捕集能力再生时，控制部(9)开启上游侧开关阀(5)、完全关闭在排气通路(2a，2b)中布置有所述一个催化剂(3a，3b)的一个排气通路中的一个流量调节阀(6a，6b)，并使还原剂添加阀(7a，7b)工作，使得当所述一个流量调节阀(6a，6b)的实际开度成为完全关闭时还原剂到达所述一个催化剂(3a，3b)。

Description

用于内燃机的排气净化装置和排气净化方法

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的排气净化装置，其中在内燃机的排气***中相互并列地布置有多个NOx捕集器。

背景技术

关于用于内燃机的排气净化装置，日本专利No.2727906公开了一种技术，其中内燃机的排气通路在其中间部分处分叉成两个分支通路，并且在每个分支通路中布置有NOx捕集器，从而流入这些NOx捕集器的排气的量或流量可交替地降低，以再生NOx捕集器的NOx捕集能力。

在美国专利No.5956949的说明书中，公开了一种技术，该技术包括与V型内燃机的各气缸组(bank)连接的两个排气通路和布置在各排气通路中的催化剂，其中催化剂中的一个可通过增大在内燃机起动时流入该催化剂的排气的量而在较早的时间活化。

在日本专利申请No.H8-121153中，也公开了一种技术，该技术包括与V型内燃机的各气缸组连接的两个排气通路和布置在所述排气通路的一个中的催化剂，其中该催化剂可通过在内燃机起动时使从两个气缸组排出的排气都流入该催化剂而在较早的时间活化。

在日本专利申请No.2003-343244中，还公开了一种技术，该技术包括与V型内燃机的相应气缸组连接的两个排气通路和布置在各排气通路中的催化剂，其中在内燃机起动时使从两个气缸组排出的排气都以串行方式流入两个催化剂，由此使催化剂中在上游侧的一个在较早的时间活化。

在日本专利申请No.H6-173666中，公开了一种技术，其中内燃机的排气通路在其中间部分处分叉成两个分支通路，并且在每个分支通路中都布置有催化剂，从而排气以串行方式或以并行方式流过两个催化剂。

在日本专利申请No.2002-129951中，公开了一种构造，该构造包括与V型内燃机的相应气缸组连接的两个排气通路，在每个排气通路中都布置有三元催化剂、NOx存储和还原型存储还原催化剂。

在日本实用新型No.S63-78118中，还公开了一种构造，该构造包括与V型内燃机的相应气缸组连接的两个排气通路、布置在各排气通路中的催化剂和在各催化剂上游的位置处将两个排气通路相互连接的连通通路。

发明内容

在如同在V型内燃机中那样为每个气缸群设置独立的排气通路且在各排气通路中布置有具有NOx捕集能力和PM捕集能力的催化剂的情况下，难以调节流入相互独立的各催化剂的排气的流量。因此，催化剂的再生处理、硫中毒恢复处理等就可能无法以适当的方式进行。

因此，本发明的目的是在用于内燃机——在该内燃机中为各气缸群提供独立的排气通路且在各排气通路中布置有具有NOx捕集能力和PM捕集能力的催化剂——的排气净化装置中，使得可相互独立地控制流入各催化剂的排气的流量，由此使得可以以适当的方式进行催化剂的再生处理和硫中毒恢复处理等。

为了实现上述目的，本发明采用以下手段。

也就是说，根据本发明，一种用于内燃机——所述内燃机包括多个独立的排气通路和多个催化剂，为每个气缸群提供一个所述排气通路，每个所述催化剂都具有NOx捕集能力和PM捕集能力并且分别布置在所述排气通路中——的排气净化装置包括：上游侧连通通路，所述上游侧连通通路使所述排气通路在所述催化剂上游处的部分相互连接；上游侧开关阀，所述上游侧开关阀开启和关闭所述上游侧连通通路；多个流量调节阀，所述流量调节阀分别布置在所述排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分的下游处；和控制部，所述控制部根据所述各催化剂的状态控制所述上游侧开关阀和所述各流量调节阀。

在以这种方式构造的用于内燃机的排气净化装置中，控制部以适当的方式控制上游侧开关阀和各流量调节阀，由此在不影响内燃机的运转状态的情况下改变流入各催化剂的排气的流量成为可能。

例如，当要减小流入多个催化剂中的一个催化剂中的排气的流量时，上游侧开关阀开启，并且同时使在所述一个催化剂布置在其中的排气通路(以下称为“一个排气通路”)中的流量调节阀的开度比其它流量调节阀的开度减小得多。

在这种情况下，从内燃机排出到所述一个排气通路的排气的一部分经上游侧连通通路流入其它排气通路。结果，流入所述一个催化剂的排气的流量减小。因此，可以减小流入所述一个催化剂的排气的流量而不改变从内燃机(即，连接有所述一个排气通路的气缸群)排出的排气的流量。另外，关于其它催化剂，可以相同的方式减小分别流入这些催化剂的排气的流量，而不影响内燃机的运转状态。

如果根据本发明的每个催化剂都具有NOx捕集能力，则当要使在各催化剂中捕集(或吸收或吸留)的NOx从催化剂释放或当各催化剂从硫中毒恢复时(以下简单地称为当每个催化剂的NOx捕集能力再生时)，必须将流入各催化剂的排气的空燃比控制在理论空燃比或浓的空燃比。

关于用于将流入各催化剂的排气的空燃比控制在理论空燃比或浓的空燃比的方法，作为示例，可提出一种用于在各催化剂的上游处将诸如燃料等的还原剂添加到排气的方法。这里，应注意，当在具有上游侧连通通路的各排气通路的连接部分的上游处将还原剂添加到排气时，还原剂的一部分经上游侧连通通路与排气一起流入其它排气通路。因此，优选的是在上游侧连通通路的连接部分的下游和在各排气通路中的相应催化剂的上游处将还原剂添加到排气。

因此，在根据本发明的用于内燃机的排气净化装置中，可以在各排气通路中在其与上游侧连通通路的连接部分和各催化剂之间布置还原剂添加阀。并且，在要将流入一个催化剂中的排气的空燃比设置为理论空燃比或浓的空燃比的情况下，可从布置在布置有所述一个催化剂的一个排气通路中的一个还原剂添加阀将还原剂添加到排气。

如果要根据上述方法将流入所述一个催化剂的排气的空燃比降低到理论空燃比或低于理论空燃比，可通过开启上游侧开关阀并且同时将布置在所述一个排气通路中的一个流量调节阀的开度减小到小于其它流量调节阀的开度而减小流入所述一个催化剂的排气的流量，而不影响内燃机的运转状态。

当流入所述一个催化剂的排气的流量减小时，将排气的空燃比降低到理论空燃比或浓的空燃比所需的从所述一个还原剂添加阀添加的还原剂的量可减小。

另外，当流入所述一个催化剂中的排气的流量减小时，流入所述一个催化剂的排气的流速也减小，因此还原剂的空间速度(sv)减小。当还原剂的空间速度(sv)减小时，还原剂与NOx之间的反应性(NOx净化率)提高，因此可通过较小量的还原剂净化NOx。

因此，通过利用本发明再生每个催化剂的NOx捕集能力，在不影响内燃机的运转状态的情况下减少待添加的还原剂的量成为可能。

而且，在通过使用本发明再生所述一个催化剂的NOx捕集能力的情况下，控制部可在上游侧开关阀开启之后或同时完全关闭在所述一个排气通路中的所述一个流量调节阀，并且当所述一个流量调节阀的实际开度成为完全关闭时，在还原剂到达所述一个催化剂的定时(timing)使所述一个排气通路的所述一个还原剂添加阀工作。

在这种情况下，当还原剂到达所述一个催化剂时，流入所述一个催化剂的排气的流动将停止。结果，还原剂停留在所述一个催化剂中。当还原剂停留在所述一个催化剂中时，即使所述一个还原剂添加阀不继续还原剂的添加，所述一个催化剂的内部也保持在富含燃料的气氛中。结果，可以用较小量的还原剂再生所述一个催化剂的NOx捕集能力。

关于当还原剂达到所述一个催化剂时停止流入所述一个催化剂的排气的流动的方法，换言之，使所述一个流量调节阀的实际开度完全关闭的定时与还原剂到达所述一个催化剂的定时同步的方法，可例举一种在流量调节阀的响应延迟时间段内使所述一个还原剂添加阀工作的方法。

流量调节阀将产生从收到来自控制部的完全关闭指令信号的时刻直到其实际开度成为完全关闭的响应延迟。因此，如果所述一个还原剂添加阀在所述一个流量调节阀的响应延迟时间段期间进行还原剂的添加，则可以使还原剂到达所述一个催化剂的定时与所述一个流量调节阀的实际开度成为完全关闭的定时基本相互同步。

从还原剂添加阀添加的燃料达到催化剂的定时还根据排气的流速(流量)而改变。排气的流速(流量)受到发动机每分钟转数(进气量)的影响。因此，可根据流量调节阀的响应延迟时间段期间下降的发动机每分钟转数(减小的进气量)使从还原剂添加阀添加还原剂的定时较早。

在本发明中，关于具有NOx捕集能力的催化剂，可例举承载NOx存储和还原型催化剂的催化转化器及NOx存储和还原型催化剂、承载NOx捕集器(NOx吸收剂)的催化转化器、承载NOx存储和还原型催化剂的颗粒过滤器或承载NOx捕集器(NOx吸收剂)的颗粒过滤器等。

在根据本发明的催化剂具有PM捕集能力，诸如仅具有PM捕集能力的颗粒过滤器、承载NOx存储和还原型催化剂的颗粒过滤器、承载NOx捕集器(NOx吸收剂)的颗粒过滤器和承载氧化催化剂的颗粒过滤器等的情况下，上游侧开关阀可在需要时开启。

例如，当PM收集量根据每个颗粒过滤器变化时，压力损失(或压力降低)根据每个颗粒过滤器而不同，导致作用在各气缸群上的背压值的变化。由于背压根据每个气缸群而变化，因此将可能造成这样的麻烦，如各气缸群的输出或排气排放的变化。因此，如果在PM收集量根据各颗粒过滤器而变化时使上游侧开关阀开启，则使各排气通路中的排气压力相等，从而可抑制上述麻烦的出现。

另外，当根据本发明的催化剂具有PM捕集能力时，控制部可控制上游侧开关阀和流量调节阀，使得各催化剂的PM收集量相等。例如，根据本发明的控制部可以控制上游侧开关阀和各流量调节阀，使得在从内燃机的起动起的预定时间段中，全部排气可流入多个催化剂中特定的催化剂，并且该特定催化剂可在内燃机的每次起动时改变。

从内燃机排出的PM的量具有在从发动机起动到完成暖机操作的冷机操作期间(即，在暖机操作期间)比在暖机操作完成后的热机操作期间增大的趋势。这被认为是由于内燃机在冷机操作期间的燃烧状态与在热机操作期间相比变得不稳定。由于在这种情况下各气缸的燃烧状态易于从气缸到气缸变化，因此PM排放量可能根据各气缸群而变化。因此，在具有用于相应气缸群的独立排气***(包括排气通路和催化剂)的内燃机中，PM收集量会根据各催化剂显著变化。

在PM收集量根据每个催化剂变化的情况下，基于具有最大PM收集量的催化剂使所有催化剂的PM捕集能力再生(以下称为PM再生处理)。也就是说，当多个催化剂中至少一个催化剂的PM收集量超过固定的量时，即使其它催化剂的PM捕集能力仍有富余，也将对所有催化剂进行PM再生处理。

结果，会在PM捕集能力仍有富余的催化剂上进行不必要的PM再生处理，因而可能引起由PM再生处理造成的燃料消耗恶化和热劣化的进行。

与此相比，如果在从内燃机起动起的预定时间段中，即，在从内燃机排出的PM的量变得最多的冷机操作期间，所有排气都流入多个催化剂中的特定催化剂，则将仅通过该特定催化剂收集大量PM。另外，PM再生处理的执行周期变成用于若干行程(trip)的一个，因此如果在内燃机每次起动时上述特定催化剂从一个变为另一个，则可使在PM再生处理的执行期间多个催化剂的PM收集量基本相同。

结果，当一个催化剂的PM收集量达到固定的量时(即，当执行PM再生处理时)，其它催化剂中的每个催化剂的PM收集量也将基本达到该固定的量。

根据本发明的排气净化装置还可配备有还原剂添加阀，该还原剂添加阀在各排气通路与上游侧连通通路的连接部分和各催化剂之间布置在各排气通路中。在这种情况下，当进行多个催化剂中的特定催化剂的PM再生处理时，控制部可开启上游侧开关阀，减小布置在与布置有该特定催化剂的排气通路相同的排气通路中的流量调节阀的开度，并从布置在与布置有该特定催化剂的排气通路相同的排气通路中的还原剂添加阀将还原剂供给到该特定催化剂。在该特定催化剂的温度升高到希望的目标温度范围后，控制部可增大布置在与布置有该特定催化剂的排气通路相同的排气通路中的流量调节阀的开度，同时减小布置在与布置有其它催化剂的排气通路相同的排气通路中的其它流量调节阀中每个的开度，并从布置在与布置有其它催化剂的排气通路相同的排气通路中的其它还原剂添加阀将还原剂供给到其它催化剂。

当催化剂的PM捕集能力再生时，必须将该催化剂暴露于500℃(摄氏度)左右或更高的高温的稀的气氛。由于从内燃机排出的排气的温度很少变为500℃或更高，因此当催化剂的PM捕集能力再生时，需要将催化剂的温度强制提高到500℃或更高的目标温度范围的处理(升温处理)。将诸如燃料等的还原剂供给到催化剂由此在催化剂中产生还原剂的氧化反应热的方法作为执行升温处理的方法是有效的。

这里，应注意，当流入催化剂的排气的量在升温处理的执行期间增大时，还原剂的氧化反应热会被排气带走，因此直到催化剂到达目标温度范围所需的时间会变得较长。当直到催化剂到达目标温度范围所需的时间变得较长时，引起这样的麻烦，即，升温处理的操作时间变得较长，并且升温处理所需的还原剂的量增大。

因此，在根据本发明的用于内燃机的排气净化装置中，当对特定的催化剂执行升温处理时，使上游侧开关阀开启，并且使布置在与布置有该特定催化剂的排气通路相同的排气通路(以下称为特定排气通路)中的流量调节阀(以下称为特定流量调节阀)的开度小于布置在其它排气通路中的流量调节阀的开度。因此，从内燃机排出到特定排气通路的排气的一部分经上游侧连通通路流入其它排气通路。结果，流入特定催化剂的排气的流量减小。

当在升温处理的执行期间流入特定催化剂的排气量减小时，该特定催化剂能用少量的还原剂在短时间内升温到目标温度范围。

当特定催化剂的温度升高到目标温度范围时，收集在特定催化剂中的PM被氧化，并且在这种情况下的PM氧化速率根据流入特定催化剂的氧的增大量变得较高。另外，如果在特定催化剂的温度已升高到目标温度范围后流入特定催化剂的排气量连续保持在减小状态，则特定催化剂的温度将可能由于PM的氧化反应热而过度升高。因此，优选的是在特定催化剂的温度已升高到目标温度范围后，增大流入特定催化剂的排气量。

与此相比，在根据本发明的排气净化装置中，在特定催化剂的温度已升高到希望的特定温度范围后，使特定流量调节阀的开度增大，并且使布置在其它排气通路中的流量调节阀的开度减小。因此，流入布置在其它排气通路中的催化剂的每个中的排气的量减小，并且流入特定催化剂的排气的量增大。结果，在抑制特定催化剂的温度过度升高的同时提高收集在特定催化剂中的PM的氧化速率成为可能。

按照根据本发明的排气净化装置，如上所述，多个催化剂的PM收集量变得基本相同，优选的是与特定催化剂的再生基本同时地再生其它催化剂的PM捕集能力。

与此相比，在根据本发明的排气净化装置中，当使在特定催化剂的温度已升高到希望的目标温度范围后流入其它催化剂的排气的量减小时，布置在与布置有其它催化剂的排气通路相同的排气通路中的还原剂添加阀操作以将还原剂分别供给到其它催化剂。结果，用少量还原剂在短的时间段内将其它催化剂的温度升高到目标温度范围成为可能。

另外，在执行特定催化剂的升温处理的时间段(换言之，使流入特定催化剂的排气的量减小而使流入其它催化剂的排气的量增大的时间段)中，其它催化剂的温度通过大量排气升高某种程度。结果，可进一步减小将其它催化剂的温度提高到目标温度范围所需的还原剂的量和时间。

按照根据本发明的排气净化装置，可以这种方式高效地进行多个催化剂的PM再生处理，因此可以减小多个催化剂的PM再生处理所需的还原剂的量和时间。

在在本发明中使用的催化剂具有NOx捕集能力的情况下，需要从硫中毒恢复催化剂的NOx捕集能力的处理(硫中毒恢复处理)。由于当催化剂暴露于500℃左右或更高的高温的富含燃料的气氛时，可消除催化剂的硫中毒，所以当从硫中毒恢复催化剂时，需要与上述PM再生处理类似的升温处理。

因此，在根据本发明的排气净化装置中，当进行升温处理以消除特定催化剂的硫中毒时，与上述PM再生处理类似，控制部可控制以开启上游侧开关阀、减小特定流量调节阀的开度并从布置在与布置有特定催化剂的排气通路相同的排气通路中的还原剂添加阀(以下称为特定还原剂添加阀)将还原剂供给到特定催化剂。

在这种情况下，在升温处理的执行期间流入特定催化剂的排气的量减小，因此特定催化剂可用少量还原剂在段时间内升温到目标温度范围。

这里，应注意，在PM再生处理中，在特定催化剂的温度已升高到目标温度范围后，使流入特定催化剂的排气量增大，但在SOx中毒恢复处理中，在特定催化剂的温度已升高到目标温度范围后，流入特定催化剂的排气量保持在减小的状态下。如果流入特定催化剂的排气量在特定催化剂已达到目标温度范围后保持减小，则会减小将流入特定催化剂的排气置于富含燃料的气氛中所需的还原剂的量。

而且，在使特定催化剂的硫中毒消除后，控制部控制以增大特定流量调节阀的开度、减小其它排气通路中的流量调节阀的开度并从其它排气通路的还原剂添加阀将还原剂分别供给到其它催化剂。在这种情况下，用少量还原剂在短的时间段内将其它催化剂的温度升高到目标温度范围成为可能，并且在其它催化剂的温度已升高到目标温度范围后用少量还原剂将流入其它催化剂的排气置于浓的气氛中成为可能。

另外，在执行特定催化剂的硫中毒恢复处理的时间段(换言之，使流入特定催化剂的排气量减小而使流入其它催化剂的排气量增大的时间段)中，其它催化剂的温度通过大量排气升高一定程度。结果，可进一步减小将其它催化剂的温度升高到目标温度范围所需的还原剂的量和时间。

根据本发明的排气净化装置还可配备有：辅助排气通路，所述辅助排气通路分别连接排气通路在催化剂下游处的部分与另一个排气通路在另一个催化剂和所述另一个排气通路与上游侧连通通路的连接部分之间的部分；分别开启和关闭辅助排气通路的辅助开关阀；和分别布置在排气通路与对应的辅助排气通路在对应的催化剂上游处的第一连接部分和该排气通路与上游侧连通通路的第二连接部分之间的截止阀，其中所述各流量调节阀布置在所述各排气通路与所述各辅助排气通路在所述各催化剂下游处的第三连接部分的下游。

在以这种方式构造的排气净化装置中，例如，控制部可以这种方式控制上游侧开关阀、流量调节阀、截止阀和辅助开关阀，使得在从内燃机起动起的预定时间段内，全部排气顺次流过多个催化剂，并且排气流过的催化剂的顺序(尤其是排气首先流入的催化剂)在内燃机的每次起动时改变。

在使全部排气顺次流过多个催化剂的情况下，控制部控制以开启上游侧开关阀、关闭布置在与布置有特定催化剂的排气通路相同的排气通路中的截止阀、开启布置在与布置有特定催化剂的排气通路相同的排气通路中的流量调节阀、关闭在与特定催化剂下游的特定排气通路连接的辅助排气通路(相互连接在特定催化剂的下游处的特定排气通路与在另一个催化剂的上游处的另一个排气通路的辅助排气通路)中的辅助开关阀、开启布置在与布置有另一个催化剂的排气通路相同的排气通路中的截止阀、关闭布置在与布置有另一个催化剂的排气通路相同的排气通路中的流量调节阀，并开启在与在另一个催化剂的下游处的另一个排气通路连接的辅助排气通路(连接在另一个催化剂的下游处的另一个排气通路与在特定催化剂的上游处的特定排气通路的辅助排气通路)中的辅助开关阀。

在这种情况下，从内燃机排出到特定排气通路的全部排气都经上游侧连通通路流入另一个排气通路。从特定排气通路流入该另一个排气通路的排气与从内燃机排出到该另一个排气通路的排气一起流入另一个催化剂。经过该另一个催化剂的全部排气从在该另一个催化剂的下游处的该另一个排气通路经辅助排气通路导向到在特定催化剂的上游处的特定排气通路。流入在特定催化剂上游处的特定排气通路的排气经过特定催化剂。

因此，从内燃机排出的全部排气在经过另一个催化剂后流过特定催化剂。当在从内燃机起动起的预定时间段内(在内燃机的冷机操作期间)实现排气的上述流动时，从内燃机排出的全部排气在经过另一个催化剂后流入特定催化剂。因而，从内燃机排出的基本全部PM都由另一个催化剂收集。从而，如果在内燃机下一次起动时，控制上游侧开关阀、流量调节阀、截止阀和辅助开关阀，使得从内燃机排出的全部排气在经过特定催化剂后经过另一个催化剂，则使多个催化剂的PM收集量基本相同成为可能。

另外，当在内燃机的冷机操作期间内燃机的排气顺次流过多个催化剂时，可通过大量排气加热所有催化剂，从而在无延迟地活化所有催化剂的同时使所有催化剂的PM收集量相同成为可能。

根据本发明的排气净化装置可配备有：辅助排气通路，所述辅助排气通路分别连接各排气通路在对应的催化剂下游处的部分与另一个排气通路在对应的催化剂和所述另一个排气通路与上游侧连通通路的连接部分之间的部分；分别开启和关闭辅助排气通路的辅助开关阀；截止阀，所述截止阀分别布置在排气通路与在对应的催化剂上游处的辅助排气通路的连接部分和排气通路与上游侧连通通路的连接部分之间；下游侧连通通路，该下游侧连通通路使各排气通路在其与辅助排气通路的连接部分和各催化剂之间的部分相互连接；以及开启和关闭下游侧连通通路的下游侧开关阀，其中流量调节阀在排气通路与下游侧连通通路的连接部分和排气通路与辅助排气通路在所述催化剂的下游处的连接部分之间分别布置在所述排气通路中。

在以这种方式构造的排气净化装置中，例如，控制部控制以开启布置在使特定排气通路与另一个排气通路相互连接的上游侧连通通路和下游侧连通通路中的上游侧开关阀和下游侧开关阀、开启特定排气通路中的截止阀、关闭特定排气通路中的流量调节阀、开启另一个排气通路中的截止阀、关闭另一个排气通路中的流量调节阀、关闭在连接特定排气通路在其中的特定催化剂下游处的部分与另一个排气通路在其中的另一个催化剂上游处的部分的辅助排气通路中的辅助开关阀，并关闭连接特定排气通路在其中的特定催化剂上游处的部分与另一个排气通路在其中的另一个催化剂下游处的部分的辅助排气通路中的辅助开关阀。

在这种情况下，从内燃机排出到特定排气通路的全部排气都经上游侧连通通路流入另一个排气通路。从该特定排气通路流入该另一个排气通路的排气与从内燃机排出到该另一个排气通路的排气一起流入在该另一个排气通路中的另一个催化剂。从该另一个催化剂流出的排气从该另一个排气通路经下游侧连通通路流入该特定排气通路。流入该特定排气通路的排气经布置在其中的特定催化剂从下游侧流回到其上游侧，然后从该特定排气通路在该特定催化剂上游处的部分经辅助排气通路流入该另一个排气通路在另一个催化剂的下游处的部分(另一个排气通路在布置在其中的流量调节阀下游的部分)。

也就是说，从内燃机排出到特定排气通路和另一个排气通路的全部排气在经过另一个催化剂后经特定催化剂流回。如果在特定催化剂的PM再生处理期间(优选地，在升温处理终止之后的PM再生处理期间)实现上述排气流动，则防止特定催化剂中的PM的一部分(例如，在该特定催化剂上游部分中收集的PM)保持在其中未氧化成为可能。

附图说明

图1是示出应用本发明的第一实施例的内燃机的构造的示意图；

图2是说明NOx捕集能力再生控制例程的流程图；

图3是示出应用本发明的第一实施例的内燃机另一个构造示例的视图；

图4是示出应用本发明的第二实施例的内燃机的构造的示意图；

图5是说明根据第二实施例在发动机起动时排气流动控制例程的流程图；

图6是说明在第二实施例中的PM再生处理例程的第一流程图；

图7是说明在第二实施例中的PM再生处理例程的第二流程图；

图8是应用根据本发明的第三实施例的内燃机的排气***的构造的示意图；

图9是示出在第三实施例中当排气从第一过滤器顺次流入第二过滤器时排气的流动路径的视图；

图10是示出在第三实施例中当排气从第二过滤器顺次流入第一过滤器时排气的流动路径的视图；

图11是示出应用本发明的第四实施例的内燃机的排气***的构造的示意图；

图12是示出在本发明的第四实施例中当全部排气在第二过滤器中反向流动时排气的流动路径的视图；

图13是示出在本发明的第四实施例中当全部排气在第一过滤器中反向流动时排气的流动路径的视图。

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的优选实施例。

<第一实施例>

首先，将基于图1至图3说明本发明的第一实施例。图1是示出应用本发明的内燃机的构造的示意图。在图1中总体地由1指示的内燃机是压燃式内燃机(例如，柴油机)，其中第一气缸群(第一气缸组)1a和第二气缸群(第二气缸组)1b布置成V形。

第一和第二气缸组1a、1b分别连接有第一排气通路2a和第二排气通路2b。在第一和第二排气通路2a、2b中分别布置有第一NOx存储和还原型催化剂3a以及第二NOx存储和还原型催化剂3b。第一和第二NOx存储和还原型催化剂3a、3b都是催化转化器，其中承载或支承有NOx存储和还原型催化剂，并且是根据本发明的催化剂的一个示例。

第一排气通路2a在第一NOx存储和还原型催化剂3a上游处的部分与第二排气通路2b在第二NOx存储和还原型催化剂3b上游处的部分通过上游侧连通通路4相互连接。在上游侧连通通路4的中间部分布置有上游侧开关阀5，该上游侧开关阀5用于切换上游侧连通通路4的导通和中断。

在第一排气通路2a中在其与上游侧连通通路4的连接部分的下游处布置有第一流量调节阀6a。虽然在图1中，第一流量调节阀6a布置在第一NOx存储和还原型催化剂3a的上游处，但该第一流量调节阀6a可布置在第一NOx存储和还原型催化剂3a的下游处。

在第二排气通路2b中在其与上游侧连通通路4的连接部分下游处布置有第二流量调节阀6b。虽然在图1中，第二流量调节阀6b布置在第二NOx存储和还原型催化剂3b的上游处，但该第二流量调节阀6b可布置在第二NOx存储和还原型催化剂3b的下游处。

在第一排气通路2a中在第一流量调节阀6a与第一NOx存储和还原型催化剂3a之间布置有第一燃料添加阀7a。在第二排气通路2b中在第二流量调节阀6b与第二NOx存储和还原型催化剂3b之间布置有第二燃料添加阀7b。第一和第二燃料添加阀7a、7b是根据本发明的还原剂添加阀的一个示例。

在第一排气通路2a中在第一NOx存储和还原型催化剂3a下游的位置处布置有第一空燃比传感器8a。在第二排气通路2b中在第二NOx存储和还原型催化剂3b下游的位置处布置有第二空燃比传感器8b。

与以这种方式构造的内燃机1一起设置有电子控制单元(ECU)9。ECU 9包括算法逻辑运算电路，该算法逻辑运算电路包括CPU、ROM、RAM和备用RAM等。诸如第一和第二空燃比传感器8a、8b等的传感器电连接到该ECU 9。而且，上游侧开关阀5、第一和第二流量调节阀6a、6b以及第一和第二燃料添加阀7a、7b电连接到ECU 9。

ECU 9从未示出的曲柄位置传感器、未示出的加速器位置传感器等的输出信号识别内燃机1的运转状态，并基于由此识别的发动机运转状态电地控制内燃机1和上述各部分。

例如，除了诸如燃料喷射控制等的已知控制，ECU 9还进行第一和第二NOx存储和还原型催化剂3a、3b的NOx捕集能力(NOx吸收能力或NOx吸留能力)的再生处理。关于再生NOx捕集能力的处理，例举有还原并净化吸收或吸留在第一和第二NOx存储和还原型催化剂3a、3b中的NOx的NOx再生处理和从SOx中毒恢复第一和第二NOx存储和还原型催化剂3a、3b的SOx中毒恢复处理等。

在NOx再生处理和SOx中毒恢复处理(以下简单地称为NOx捕集能力再生处理)中，必须将流入第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b的排气的空燃比降低到理论空燃比或浓的空燃比，因此ECU 9通过将燃料从第一或第二燃料添加阀7a或7b添加到排气使排气的空燃比降低到理论空燃比或浓的空燃比。

然而，当在必须将流入第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b的排气的空燃比降低到理论空燃比或浓的空燃比时排气的流量增大时，必须将大量燃料从第一或第二燃料添加阀7a或7b添加到排气，结果燃料消耗恶化。

另外，当排气的流量高时，排气的流速变高，因此从第一或第二燃料添加阀7a或7b添加的燃料高速经过第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b。也就是说，当排气的流量高时，不但第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b暴露于浓的气氛的时间易于变短，而且流入第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b的燃料的空间速度(sv)变高。

在这种情况下，引起延长第一或第二燃料添加阀7a或7b的燃料添加时间的需要，以便使第一或第二燃料添加阀7a或7b暴露于浓的气氛的时间可以延长。结果，存在造成燃料消耗进一步恶化的问题。

为了解决这种问题，根据该实施例，当进行第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b的NOx捕集能力再生处理时，ECU 9根据以下方法降低流入第一和第二NOx存储和还原型催化剂3a、3b的排气的流量和流速。这里，假定除了执行NOx捕集能力再生处理的时间以外，上游侧开关阀5保持完全关闭并且第一和第二流量调节阀6a、6b保持完全开启。

首先，在再生第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx捕集能力的情况下，ECU 9首先开启上游侧开关阀5，并在上游侧开关阀5开启的同时或之后将第一流量调节阀6a的开度减小到小于第二流量调节阀6b的开度的值。

使改变第一流量调节阀6a的开度的定时晚于开启上游侧开关阀5的定时的原因在于，如果早于上游侧开关阀5开启而减小第一流量调节阀6a的开度，则第一排气通路2a中的背压会变化以影响内燃机1(尤其是第一气缸组1a)的运转状态。

当上游侧开关阀5开启并且第一流量调节阀6a的开度减小时，从第一气缸组1a排出到第一排气通路2a的排气的一部分经上游侧连通通路4流入第二排气通路2b。结果，流入第一NOx存储和还原型催化剂3a的排气的流量减小。

当流入第一NOx存储和还原型催化剂3a的排气的流量减小时，待从第一燃料添加阀7a添加的燃料量可减小，以便将流入第一NOx存储和还原型催化剂3a的排气的空燃比控制成理论空燃比或浓的空燃比。

而且，当流入第一NOx存储和还原型催化剂3a的排气的流量减小时，流入第一NOx存储和还原型催化剂3a的排气的流速减小，因此第一NOx存储和还原型催化剂3a暴露于浓的气氛的时间变长，同时所添加的燃料的空间速度(sv)减小。结果，第一NOx存储和还原型催化剂3a中的NOx净化率提高。

因此，如上所述，如果流入第一NOx存储和还原型催化剂3a的排气的流量(量)和流速降低，则通过短时少量燃料的添加再生第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx捕集能力成为可能。

如果在从第一燃料添加阀7a添加到排气的燃料到达第一NOx存储和还原型催化剂3a的瞬时(instant)可停止排气的流动，则所添加的燃料停留在第一NOx存储和还原型催化剂3a中，因此第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx净化率可进一步提高，并且待从第一燃料添加阀7a添加的燃料的量可进一步减少。

为了在所添加的燃料到达第一NOx存储和还原型催化剂3a的瞬时停止排气的流动，仅需控制第一流量调节阀6a和第一燃料添加阀7a的作动定时，使得在从第一燃料添加阀7a添加到排气的燃料到达第一NOx存储和还原型催化剂3a的瞬时第一流量调节阀6的实际开度成为完全关闭。

第一流量调节阀6a将产生从收到来自ECU 9的完全关闭指令信号直到实际开度成为完全关闭的响应延迟。响应延迟出现，直到从第一燃料添加阀7a添加的燃料到达第一NOx存储和还原型催化剂3a。

在该实施例中，由于第一燃料添加阀7a布置在第一NOx存储和还原型催化剂3a的紧上游，并且排气的流速远快于第一流量调节阀6a的操作速度，因此直到从第一燃料添加阀7a添加的燃料到达第一NOx存储和还原型催化剂3a为止的响应延迟短于第一流量调节阀6a的响应延迟时间。

因此，ECU 9设计成在从完全关闭指令信号输出到第一流量调节阀6a直到第一流量调节阀6的实际开度成为完全关闭的时间段中，将燃料添加指令信号输出到第一燃料添加阀7a。具体地，在从到第一流量调节阀6a的完全关闭指令信号已输出的时刻经过预定的延迟时间后，ECU 9将燃料添加指令信号输出到第一燃料添加阀7a。

在这种情况下，第一流量调节阀6的实际开度与从第一燃料添加阀7a添加的燃料到达第一NOx存储和还原型催化剂3a的时刻基本同时成为完全关闭，因此所添加的燃料停留在第一NOx存储和还原型催化剂3a中。结果，通过短时少量燃料的添加，使第一NOx存储和还原型催化剂3a在延长的时间段中保持在浓的气氛中，并且使所添加的燃料的空间速度(sv)尽可能低。

第一流量调节阀6a的响应延迟时间根据第一流量调节阀6a的硬件成为基本恒定的时间。另一方面，排气的流速越高，所添加的燃料的响应延迟时间变得越短。而且，发动机每分钟转数越高，或者进气量越大，排气的流速变得越高。因此，优选的是根据增大的发动机每分钟转数或增大的进气量将上述延迟时间设置得较长。

另外，当第一流量调节阀6a完全关闭时，从第一气缸组1a排出的全部排气将流入第二NOx存储和还原型催化剂3b。也就是说，从第一气缸组1a和第二气缸组1b排出的全部排气(从内燃机1排出的全部排气)将流入第二NOx存储和还原型催化剂3b。

因此，如果在大量NOx从内燃机1排出时第一流量调节阀6a完全关闭，则有可能第二NOx存储和还原型催化剂3b无法处理排气的NOx。与此相比，虽然想到增大第二NOx存储和还原型催化剂3b的能力的方法，但有可能降低暖机性能和车载性。

因此，在该实施例中，当从内燃机1排出的NOx的量(以下称为NOx排放量)较小时，进行上述NOx捕集能力的再生处理。NOx排放量根据内燃机1的负荷而变化。也就是说，NOx排放量随着内燃机1负荷的降低而减小。因此，ECU 9仅需要在内燃机1的负荷小于预定负荷时执行NOx捕集能力再生处理。该预定负荷被设定为等于或稍低于在NOx排放量不超过第二NOx存储和还原型催化剂3b的NOx捕集能力范围内的最大负荷。

接下来，在再生第二NOx存储和还原型催化剂3b的NOx捕集能力的情况下，ECU 9根据类似于在再生第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx捕集能力的情况下使用的方法控制上游侧开关阀5、第二流量调节阀6b和第二燃料添加阀7b。在这种情况下，类似于第一NOx存储和还原型催化剂3a，第二NOx存储和还原型催化剂3b的NOx捕集能力也通过短时少量燃料的添加而再生。

此后，将参照图2说明该实施例中的NOx捕集能力再生控制。图2是说明NOx捕集能力再生控制例程的流程图。该NOx捕集能力再生控制例程是用于NOx再生处理的例程，在该NOx再生处理中，吸收在第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b中的NOx被还原或净化。

在NOx捕集能力再生控制例程中，ECU 9在步骤S101中判断第一再生标记Frs1的值是否为“1”。第一再生标记Frs1是这样一个标记，当从上次由第一NOx存储和还原型催化剂3a执行的NOx再生处理终止起经过的时间等于或长于预定的时间时，或者当第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx吸收量(或NOx吸收量)等于或多于预定的量时，该标记被设定为“1”，而在NOx再生处理的执行终止时该标记被复位成“0”。

当在步骤S101中做出肯定判定时(Frs1＝1)，ECU 9进行到步骤S102。在步骤S102中，ECU 9确定内燃机的运转状态是否在低负荷运转范围。也就是说，ECU 9判断NOx排放量是否小于第二NOx存储和还原型催化剂3b的NOx捕集能力。关于这种具体的判断方法，例举有这种一种方法，其中如果加速踏板的开度小于预定开度，或如果燃料喷射量小于预定开度，则判定内燃机1的运转状态在低负荷运转范围(即，NOx排放量小于第二NOx存储和还原型催化剂3b的NOx捕集能力)。

当在步骤S102中做出肯定判定时，ECU 9进行到步骤S103。在步骤S103中，ECU 9开启上游侧开关阀5。

在步骤S104中，ECU 9完全关闭第一流量调节阀6a。随后，ECU 9在步骤S105中判断从第一流量调节阀6a的完全关闭指令信号被输出的时间点起经过的时间是否等于或长于延迟时间。该延迟时间被设定为，其短于第一流量调节阀6a的响应延迟时间，并随着发动机每分钟转数的增大或进气量的增大而变长。

当在步骤S105做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S105中的处理，直到经过所述延迟时间。当在步骤S105中做出肯定判定时，ECU 9进行到步骤S106。在步骤S106中，ECU 9输出从第一燃料添加阀7a添加预定量燃料的燃料添加信号。上述燃料的预定量可以是预设的固定量或根据第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx吸收量变化的可变量。

在步骤S107中，ECU 9判断从第一燃料添加阀7a的燃料添加指令信号被输出的时间点起经过的时间(即，基本等于第一流量调节阀6a置于其完全关闭状态的时间)是否等于或长于预定时间。该预定时间可以是预设的固定时间或根据第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx吸收量变化的可变值。

当在步骤S107中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S107中的处理，直到经过上述延迟时间。当在步骤S107中做出肯定判定时，ECU 9的控制处理进行到步骤S108，在该步骤S108中，第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx再生处理终止。具体地，ECU 9向第一流量调节阀6a输出完全开启指令信号，并向上游侧开关阀5输出阀关闭指令信号。随后，ECU 9在步骤S109中将第一再生标记Frs1的值复位成“0”。

当以这种方式进行第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx再生处理时，第一流量调节阀6a在从第一燃料添加阀7a添加到排气的燃料到达第一NOx存储和还原型催化剂3a的瞬时成为完全关闭，并且第一流量调节阀6a维持其完全关闭状态预定时间。

在这种情况下，从第一燃料添加阀7a添加的燃料停留在第一NOx存储和还原型催化剂3a中预定时间，因此所添加的燃料的空间速度(sv)减小。另外，当从第一燃料添加阀7a添加的燃料停留在第一NOx存储和还原型催化剂3a中时，即使第一燃料添加阀7a不继续燃料的添加，第一NOx存储和还原型催化剂3a的内部也保持在浓的气氛中。

结果，吸留在第一NOx存储和还原型催化剂3a中的NOx变得能够通过短时少量燃料的添加以适当的方式被还原或净化。

当在步骤S101中做出否定判定时，或者当步骤S109中的处理执行终止时，ECU 9的控制处理进行到步骤S110，在该步骤S110中，判断第二再生标记Frs2的值是否为“1”。第二再生标记Frs2是这样一个标记，当从上次由第一NOx存储和还原型催化剂3a执行的NOx再生处理终止起经过的时间等于或长于预定时间时，或者当第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx吸收量等于或多于预定量时，该标记被设定为“1”，而在NOx再生处理执行终止时该标记被复位成“0”。

当在步骤S110中做出否定判定时(Frs2＝0)，ECU 9终止该例程的执行。当在步骤S110中做出肯定判定时，ECU 9在步骤S111至S118中进行第二NOx存储和还原型催化剂3b的NOx再生处理。在这种情况下，ECU 9根据类似于如上所述在第一NOx存储和还原型催化剂3a的NOx再生处理中使用的方法控制上游侧开关阀5、第二流量调节阀6b和第二燃料添加阀7b。

当以这种方式进行第二NOx存储和还原型催化剂3b的NOx再生处理时，第二流量调节阀6b在从第二燃料添加阀7b添加到排气的燃料到达第二NOx存储和还原型催化剂3b的瞬时成为完全关闭，并且第二流量调节阀6b维持其完全关闭状态预定时间。

在这种情况下，从第二燃料添加阀7b添加的燃料停留在第二NOx存储和还原型催化剂3b中预定时间，因此添加的燃料的空间速度(sv)减小。另外，当从第二燃料添加阀7b添加的燃料停留在第二NOx存储和还原型催化剂3b中时，即使第二燃料添加阀7b不继续燃料的添加，第二NOx存储和还原型催化剂3b的内部也保持在浓的气氛中。

结果，吸留在第二NOx存储和还原型催化剂3b中的NOx变得能够通过短时少量燃料的添加以适当的方式被还原或净化。

根据上述实施例，当第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b的NOx捕集能力再生时，流入第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b的排气的流量和流速可以有效地降低。尤其是，当第一或第二流量调节阀6a或6b在添加的燃料到达第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b的瞬时完全关闭时，即使从内燃机1排出的排气的流量增大，用少量添加的燃料再生第一或第二NOx存储和还原型催化剂3a或3b的NOx捕集能力也成为可能。

结果，可将再生第一和第二NOx存储和还原型催化剂3a、3b的NOx捕集能力所需的燃料的量抑制到最小值，从而可以防止燃料经济性的恶化。

这里，应注意，在该实施例中，作为应用本发明的内燃机的示例，例举了V型内燃机，但本发明当然不限于此，并且仅需要构造成使内燃机具有多个气缸群且为每个气缸群设置独立的排气通路和独立的NOx存储和还原型催化剂。

例如本发明可应用于这样的情况，即，如图3所示，直列式内燃机10包括分为两个气缸群(例如，在图3所示的示例中，第一气缸群包括第一气缸(#1)和第四气缸(#4)，并且第二气缸群包括第二气缸(#2)和第三气缸(#3))的气缸、分别用于所述气缸群的独立的排气通路11、12以及NOx存储和还原型催化剂13a、13b。

在这种情况下，该装置可构造成包括用于将排气通路11、12分别在NOx存储和还原型催化剂13a、13b上游处的部分置于相互连通的连通通路16、用于开启和关闭连通通路16的上游侧开关阀17、分别布置在排气通路11、12与连通通路16的连接部分下游处并分别在NOx存储和还原型催化剂13a、13b上游的燃料添加阀15a、15b以及分别布置在排气通路11、12与连通通路16的连接部分下游的流量调节阀14a、14b。而且，ECU 8仅需要根据类似于图2中的上述例程的程序控制上游侧开关阀17、流量调节阀14a、14b和燃料添加阀15a、15b。

<第二实施例>

现在，将基于图4至7说明本发明的第二实施例。这里，将说明该实施例的构造与上述第一实施例不同的部分，而省略对相同构造部分的说明。

图4是示出应用本发明的内燃机的构造的示意图。在图4中，代替第一NOx存储和还原型催化剂3a和第二NOx存储和还原型催化剂3b，分别在第一排气通路2a和第二排气通路2b中布置有第一过滤器30a和第二过滤器30b。

第一过滤器30a和第二过滤器30b每个都是用于捕获或收集排气中的颗粒物质(PM)的颗粒过滤器。而且，第一过滤器30a和第二过滤器30b每个都设置有具有氧化能力的催化剂(例如，氧化催化剂、吸留和还原型NOx催化剂和三元催化剂等)。在这种情况下，具有氧化能力的催化剂可布置在颗粒过滤器的紧上游，或者可由颗粒过滤器的载体承载。这里，假设第一过滤器30a和第二过滤器30b的PM捕获或收集能力彼此相同。

在第一排气通路2a在第一过滤器30a下游的部分中布置有第一排气温度传感器19a。在第二排气通路2b在第一过滤器30b下游的部分中布置有第二排气温度传感器19b。这里，应注意，如果第一过滤器30a和第二过滤器30b由相互串联布置的氧化催化剂和颗粒过滤器组成，则可在氧化催化剂和颗粒过滤器之间布置有排气温度传感器。

在以这种方式构造的内燃机1中，ECU 9式进行控制上游侧开关阀5、第一流量调节阀6a和第二流量调节阀6b的处理，使得来自内燃机1的全部排气可在从发动机起动起的预定时间段中仅经过第一过滤器30a和第二过滤器30b中的任意一个，同时在每次发动机起动时改变所述一个过滤器(以下将这种处理称为发动机起动时偏移(偏流，drift)处理)。

从内燃机1排出的PM的量在从发动机起动到暖机操作完成的冷机操作期间(即，在暖机操作期间)比在暖机操作完成后的热机操作期间具有增大的倾向。这是因为在冷机操作期间在内燃机1中混合物的燃烧易于变得不稳定。另外，在内燃机1的冷机操作期间，第一气缸组1a和第二气缸组1b的燃烧稳定性不易于变得相同，因此从第一气缸组1a和第二气缸组1b排出的PM的量易于相互不同。因此有可能第一过滤器30a和第二过滤器30b的PM收集量会彼此显著不同。

与此相比，如果在从内燃机1起动起的预定时间段中，即，在从内燃机1排出的PM的量变得最大的冷机操作期间，全部排气都仅流入第一过滤器30a和第二过滤器30b中的任意一个，则将仅在所述一个过滤器中收集大量PM。而且，PM再生处理的执行周期变成用于若干行程的一个，因此如果在内燃机1的每次起动时改变上述一个催化剂，则可使第一过滤器30a和第二过滤器30b在PM再生处理执行期间的PM收集量基本相同。

在发动机起动时排气流动控制例程中，ECU 9首先在步骤S201中判断当前发动机起动是否是冷起动。关于这种判断的方法，例举有这样一种判断方法，其中当发动机冷却水的温度低于预定温度时，和/或当发动机润滑油的温度低于预定温度时，做出当前发动机起动为冷起动的判定。

当在步骤S201中做出肯定判定时，ECU 9在步骤S202至S208中执行发动机起动时偏移处理。在步骤S202中，ECU 9判断再生标记的值是否为“0”。当PM再生处理的执行完成时，再生标记被设定为“1”，而当执行下文所述的发动机起动时偏移处理时，再生标记被设定为“0”。

当在步骤S202中做出肯定判定时(即，当再生标记的值为“0”时)，也就是说，当在从PM再生处理的执行完成的时间点到当前时间点的时间段中已至少执行一次发动机起动时偏移处理时，ECU 9的控制处理进行到步骤S203，在该步骤S203中，读取上次发动机起动时偏移处理的历史(识别在上次冷起动时是否使全部排气流入第一过滤器30a或第二过滤器30b的信息)。

在步骤S204中，ECU 9基于在步骤S203中读取的历史判断在上次冷起动时全部排气所经过的过滤器是否是第一过滤器30a。

当在步骤S204中做出肯定判定时，ECU 9的控制处理进行到步骤S205。在步骤S205中，ECU 9控制第一流量调节阀6a、第二流量调节阀6b和上游侧开关阀5，使得来自内燃机1的全部排气仅流过第二过滤器30b。具体地，ECU 9控制这些阀，使得第一流量调节阀6a完全关闭、第二流量调节阀6b完全开启并且上游侧开关阀5开启。

在这种情况下，从第一气缸组1a中排出的全部排气都经第一排气通路2a和上游侧连通通路4导向到第二排气通路2b。导向到第二排气通路2b的排气与从第二气缸组1b排出到第二排气通路2b的排气一起流入第二过滤器30b。结果，从第一气缸组1a和第二气缸组1b排出的全部排气将仅流过第二过滤器30b，而不流过第一过滤器30a。

当在步骤S204中做出否定判定时，ECU 9的控制处理进行到步骤S206。在步骤S206中，ECU 9控制第一流量调节阀6a、第二流量调节阀6b和上游侧开关阀5，使得来自内燃机1的全部排气都仅流过第一过滤器30a。具体地，ECU 9控制这些阀，使得第一流量调节阀6a完全开启、第二流量调节阀6b完全关闭并且上游侧开关阀5关闭。

在这种情况下，从第一气缸组1a中排出的全部排气都经第二排气通路2b和上游侧连通通路4导向到第一排气通路2a。导向到第一排气通路2a的排气与从第一气缸组1a排出到第一排气通路2a的排气一起流入第一过滤器30a。结果，从第一气缸组1a和第二气缸组1b排出的全部排气将仅流过第一过滤器30a，而不流过第二过滤器30b。

ECU 9执行完步骤S205或S206中的处理后，在步骤S207中判断内燃机1的暖机是否完成。关于这种判断的方法，例举有这样一种判断方法，其中当发动机冷却水的温度等于或高于预定温度时，和/或当发动机润滑油的温度等于或高于预定温度时，做出内燃机1的暖机完成的判定。

当在步骤S207中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S207中的处理，直到内燃机1的暖机完成为止。在此期间，从内燃机1排出的全部排气将仅流过第一过滤器30a和第二过滤器30b中的任意一个，所以在冷机操作下从内燃机1排出的全部PM都仅由第一过滤器30a和第二过滤器30b中的任意一个收集。

当内燃机1的暖机完成时，ECU 9将在步骤S207中做出肯定判定，并且继而进行到步骤S208。在步骤S208中，ECU 9将上述再生标记的值复位成“0”。

在步骤S209中，ECU 9控制第一流量调节阀6a、第二流量调节阀6b和上游侧开关阀5，使得排气以普通方式流动。也就是说，ECU 9控制这些阀，使得第一流量调节阀6a完全开启、第二流量调节阀6b也完全开启并且上游侧开关阀5关闭。

在这种情况下，从第一气缸组1a排出的排气流过第一排气通路2a和第一过滤器30a，而从第二气缸组1b排出的排气流过第二排气通路2b和第二过滤器30b。

当在步骤S202中做出否定判定时(即，当再生标记的值为“1”时)，假定在从PM再生处理的执行的完成的时间点到当前时间点的时间段中一次也没有执行发动机起动时偏移处理。在这种情况下，在当前时间点第一过滤器30a和第二过滤器30b的PM收集量彼此基本相等，所以ECU 9在不考虑上次发动机起动时偏移控制的历史的情况下执行发动机起动时偏移处理。在这种情况下，虽然在图5所示的示例中，ECU 9执行步骤S205而跳过步骤S203和S204，但也可执行步骤S206而跳过步骤S203和S204。

另外，当在上述步骤S201中做出了否定判定时，也就是说，在当前的发动机起动是热起动时，ECU 9不执行发动机起动时偏移处理(步骤S202至S208中的处理)，而是在步骤S209中控制第一流量调节阀6a、第二流量调节阀6b和上游侧开关阀5，使得排气以普通方式流动。

这是因为在内燃机1热起动时，混合物的燃烧不倾向于变得不稳定，所以不易从内燃机1排出大量PM，并且对各气缸组1a、1b，PM排放量不易变化。

因而，ECU 9以该方式执行发动机起动时排气流动控制例程，由此可使第一过滤器30a的PM捕集能力饱和的定时(即，第一过滤器30a的PM收集量达到上限量的定时)与第二过滤器30b的PM捕集能力饱和的定时(即，第二过滤器30b的PM收集量达到上限量的定时)基本为同一定时。

如果第一过滤器30a的PM捕集能力饱和的定时与第二过滤器30b的PM捕集能力饱和的定时基本为同一定时，则可以基本同时进行对第一过滤器30a和第二过滤器30b的PM再生处理。因此，当第一过滤器30a和第二过滤器30b中任意一个的PM再生条件成立时，ECU 9根据以下方法对第一过滤器30a和第二过滤器30b进行PM再生处理。

图6和图7是一起示出该实施例中的PM再生处理例程的流程图。PM再生处理例程事先存储在ECU 9的ROM中，并且由ECU 9在每个预定周期执行。

在PM再生处理例程中，首先在步骤S301中，ECU 9判断第一过滤器30a的再生条件是否成立。关于这种判断的方法，例举有以下方法。也就是说，当从PM再生处理的上次执行完成的时间点累计的运行时间等于或长于预定时间时，或当从PM再生处理的上次执行累计的进气量等于或多于预定量时，或当从PM再生处理的上次执行累计的燃料喷射量等于或多于预定量时，或当在第一过滤器30a的上游与下游位置处的排气的压力之间的压力差(在过滤器之前和之后的压力差)等于或高于预定压力值时，判定再生条件成立。

当在步骤S301中做出肯定判定时，ECU 9的控制处理进行到步骤S302，在该步骤S302中执行升温处理。具体地，在该升温处理中，ECU 9控制上述阀5、6a、6b、7a，使得第一流量调节阀6a关闭预定的量或角度、第二流量调节阀6b完全开启、上游侧开关阀5开启并且第一燃料添加阀7a工作以喷射燃料。

在这种情况下，从第一气缸组1a排出到第一排气通路2a的排气的一部分经上游侧连通通路4流入第二排气通路2b，所以流入第一过滤器30a的排气量减小，而流入第二过滤器30b的排气量增大。

另外，从第一燃料添加阀7a添加到排气的燃料与排气一起流入第一过滤器30a。流入第一过滤器30a的添加燃料通过第一过滤器30a的氧化能力而氧化。结果，第一过滤器30a接收添加燃料的氧化反应热，并且温度升高。

在这种情况下，虽然第一过滤器30a的一部分热被经过第一过滤器30a的排气带走，但由于流入第一过滤器30a的排气量已减小，因此从第一过滤器30a传递到排气的热量不会过度增加。因此，第一过滤器30a的温度通过少量的添加燃料而迅速升高。这里应注意，当内燃机1在小负荷下运转时(即，其中从内燃机1排出的排气量小并且排气的温度较低的运转状态)，代替第一燃料添加阀7a，使第二燃料添加阀7b工作，以提高第二过滤器30b的温度。

在步骤S303中，ECU 9判断第一过滤器30a的升温是否完成，即，第一过滤器30a的温度是否已升高到可氧化PM的温度范围(例如600℃或更高)。关于这种判断的方法，可例举有这样一种方法，其中当由第一排气温度传感器19a检测的排气温度达到可氧化PM的温度范围时，判定第一过滤器30a的升温完成。

当在步骤S303中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S303中的处理，直到第一过滤器30a的温度达到可氧化PM的温度范围为止。当第一过滤器30a的温度升高到可氧化PM的温度范围时，ECU 9在步骤S303中做出肯定判定，然后进行到步骤S304。

具体地，在步骤S304中，ECU 9控制上述阀6a、6b、7b，使得第一流量调节阀6a完全开启、第二流量调节阀6b完全关闭并且第二燃料添加阀7b工作。在这种情况下，上游侧开关阀5保持在其开启状态，并且第一燃料添加阀7a被控制成继续燃料的添加。

当第一流量调节阀6a完全开启、第二流量调节阀6b关闭预定的量或角度并且上游侧开关阀5保持在其开启状态时，流入第一过滤器30a的排气量增大，同时流入第二过滤器30b的排气量减小。

当流入第一过滤器30a的排气量增大并且第一过滤器30a的温度升高到可氧化PM的温度范围时，第一过滤器30a中的PM的氧化速率(即，每单位时间氧化的PM的量)增大。这是因为随着流入第一过滤器30a的排气量的增大，流入第一过滤器30a的氧的量也增大。

当第一过滤器30a中的PM的氧化速率变高时，可以在短的时间段内再生第一过滤器30a的PM捕集能力。虽然存在当PM的氧化速率变高时第一过滤器30a中的催化剂的温度会通过PM的氧化反应热过度升高的担忧，但从第一过滤器30a传递到排气的热量由于流入第一过滤器30a的排气量的增大而增加，因此可抑制第一过滤器30a的温度过度升高。

因此，可在抑制第一过滤器30a的温度过度升高的同时提高第一过滤器30a中的PM氧化速率。

另一方面，当使第二燃料添加阀7b在流入第二过滤器30b的排气量减小的状态工作时，第二过滤器30b的温度通过少量的添加燃料而迅速升高。另外，当执行第一过滤器30a的升温处理时(即，当流入第一过滤器30a的排气量减小时)，第二过滤器30b的温度随着流入第二过滤器30b的大量排气而升高到某种程度，因此可以用小于用于第一过滤器30a的添加燃料的量将第二过滤器30b的温度升高到可氧化PM的温度范围。

在步骤S305中，ECU 9判断第二过滤器30b的升温是否完成，即，第二过滤器30b的温度是否已升高到可氧化PM的温度范围。关于这种判断的方法，可例举有这样一种方法，其中当由第二排气温度传感器19b检测到的排气温度达到可氧化PM的温度范围时，判定第二过滤器30b的升温完成。

当在步骤S305中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S305中的处理，直到第二过滤器30b的温度达到可氧化PM的温度范围为止。当第二过滤器30b的温度升高到可氧化PM的温度范围时，ECU 9在步骤S305中做出肯定判定，然后进行到步骤S306。

在步骤S306中，ECU 9控制第一和第二流量调节阀6a、6b，使得第一流量调节阀6a关闭预定的量或角度，同时使第二流量调节阀6b完全开启。在这种情况下，上游侧开关阀5保持在其开启状态，并且第一燃料添加阀7a和第二燃料添加阀7b被控制成继续燃料的添加。

在这种情况下，流入第二过滤器30b的排气量增大，因此在抑制第二过滤器30b的温度过度升高的同时以高效的方式再生第二过滤器30b的PM捕集能力成为可能。

然而，当在第一过滤器30a中的PM的氧化期间流入第一过滤器30a的排气量减小时，从第一过滤器30a传递到排气的热量减少，因此第一过滤器30a的温度可能会过度升高。

与此相比，在该实施例的PM再生处理中，在从第一过滤器30a达到可氧化PM的温度范围的时间点(即，当在上述步骤S303中做出肯定判定时)到第二过滤器30b达到可氧化PM的温度范围的时间点(即，当在上述步骤S305中做出肯定判定时)的时间段中，第一过滤器30a中的PM氧化速率已升高，因此当执行上述步骤S306中的处理时残留在第一过滤器30a中的PM的量变得足够小。由于残留在第一过滤器30a中的PM的量减小时，每单位时间氧化的PM的量也减小，因此即使流入第一过滤器30a的排气量减小，也可抑制第一过滤器30a的温度过度升高。

在步骤S307中，ECU 9判断第一过滤器30a的再生终止条件是否成立。关于这种判断的方法，可例举有这样一种方法，其中当第一过滤器30a的PM再生处理时间等于或长于固定的时间时，或者当在第一过滤器30a之前和之后的压力差等于或小于预定值时，判定第一过滤器30a的再生终止条件成立。

当在步骤S307中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S307中的处理，直到上述再生终止条件成立为止。当再生终止条件成立时，ECU 9在上述步骤S307中做出肯定判定，并且进行到步骤S308。在步骤S308中，ECU 9停止第一燃料添加阀7a的工作。

在步骤S309中，ECU 9判断第二过滤器30b的再生终止条件是否成立。关于这种判断的方法类似于用于第一过滤器30a的方法。当在上述步骤S309中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S309中的处理，直到上述再生终止条件成立为止。当第二过滤器30b的再生终止条件成立时，ECU9在上述步骤S309中做出肯定判定，并且进行到步骤S310。

在步骤S310中，ECU 9停止第二燃料添加阀7b的工作，并且同时控制第一流量调节阀6a、第二流量调节阀6b和上游侧开关阀5(即，完全开启第一流量调节阀6a和第二流量调节阀6b，并且关闭上游侧开关阀5)，使得排气的流动恢复到普通的流动。

当在上述步骤S301中判定第一过滤器30a的再生条件不成立时，ECU9进行到步骤S401，如图7所示。在步骤S401中，ECU 9判断第二过滤器30b的再生终止条件是否成立。当在上述步骤S401中做出否定判定时，也就是说，当第一过滤器30a和第二过滤器30b的再生条件都不成立时，ECU 9终止该例程的执行。

当在步骤S401中做出肯定判定时，ECU 9的控制处理进行到步骤S402。在步骤S402中，ECU 9进行第二过滤器30b的升温的处理。具体地，ECU 9控制上述阀5、6a、6b，使得第一流量调节阀6a完全开启、第二流量调节阀6b关闭预定的量或角度、上游侧开关阀5开启，并且第二燃料添加阀7b工作。在这种情况下，流入第二过滤器30b的排气量减小，因此第二过滤器30b的温度通过少量的添加燃料迅速升高。而且，第一过滤器30a的温度由于流入第一过滤器30a的大量排气而以适当的方式升高。

在步骤S403中，ECU 9判断第二过滤器30b的升温是否完成。当在步骤S403中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S403中的处理，直到第二过滤器30b的温度达到可氧化PM的温度范围为止。当第二过滤器30b的温度升高到可氧化PM的温度范围时，ECU 9在上述步骤S403中做出肯定判定，并且继而进行到步骤S404。

在步骤S404中，ECU 9控制上述阀6a、6b和7a，使得第一流量调节阀6a完全关闭、第二流量调节阀6b完全开启并且第一燃料添加阀7a工作。在这种情况下，上游侧开关阀5保持在其开启状态，并且第二燃料添加阀7b被控制成继续燃料的添加。

在这种情况下，流入第二过滤器30b的排气量增大，因此在抑制第二过滤器30b的温度过度升高的同时增大第二过滤器30b的PM氧化速率成为可能。另外，由于燃料在流入第一过滤器30a的排气量减小的状态下从第一燃料添加阀7a供给到第一过滤器30a，因此第一过滤器30a的温度通过少量燃料而迅速升高。这里应注意，根据步骤S402中的上述处理升温到某种程度的第一过滤器30a的温度通过从第二过滤器30b添加的少量燃料而升高到可氧化PM的温度范围。

在步骤S405中，ECU 9判断第一过滤器30a的升温是否完成。当在步骤S405中做出否定判定时，ECU 9重复执行上述步骤S405中的处理，直到第一过滤器30a的温度达到可氧化PM的温度范围。当第一过滤器30a的温度升高到可氧化PM的温度范围时，ECU 9在上述步骤S405中做出肯定判定，并且继而进行到步骤S406。

在步骤S406中，ECU 9控制第一和第二流量调节阀6a、6b，使得第一流量调节阀6a完全开启，同时使第二流量调节阀6b关闭预定的量或角度。在这种情况下，上游侧开关阀5保持在其开启状态下，并且第一燃料添加阀7a和第二燃料添加阀7b被控制成继续燃料的添加。

在这种情况下，流入第一过滤器30a的排气量增大，因此在抑制第一过滤器30a的温度过度升高的同时以高效的方式再生第一过滤器30a的PM捕集能力成为可能。

在步骤S407中，ECU 9判断第二过滤器30b的再生终止条件是否成立。当在步骤S407中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S407中的处理，直到上述再生终止条件成立。当再生终止条件成立时，ECU 9在上述步骤S407中做出肯定判定，并且进行到步骤S408。在步骤S408中，ECU9通过停止第二燃料添加阀7b的工作终止第二过滤器30b的PM再生处理。

在步骤S409中，ECU 9判断第一过滤器30a的再生终止条件是否成立。当在上述步骤S409中做出否定判定时，ECU 9重复执行步骤S409中的处理，直到上述再生终止条件成立。当第一过滤器30a的再生终止条件成立时，ECU 9在上述步骤S409中做出肯定判定，并且进行到步骤S410。

在步骤S410中，ECU 9停止第一燃料添加阀7a的工作，同时通过控制第一流量调节阀6a、第二流量调节阀6b和上游侧开关阀5(即，完全开启第一流量调节阀6a和第二流量调节阀6b，并且关闭上游侧开关阀5)从而使排气的流动恢复到普通流动，而终止第一过滤器30a的PM再生处理。

根据上述PM再生处理，可以减小再生第一过滤器30a和第二过滤器30b的PM捕集能力所需的燃料量，同时缩短PM再生处理所需的时间。

这里，应注意，在第一过滤器30a和第二过滤器30b具有NOx捕集能力的情况下，必须进行硫中毒恢复处理，以从硫中毒恢复第一过滤器30a和第二过滤器30b的NOx捕集能力，关于在这种情况下的升温处理，可应用类似于在PM再生处理中的上述升温处理的方法。

为了从硫中毒恢复第一过滤器30a和第二过滤器30b的NOx捕集能力，需要升温处理，使得第一过滤器30a和第二过滤器30b的温度升高到约500℃或更高的高温范围。

因此，在使流入第一过滤器30a和第二过滤器30b的排气量减小后，与在上述PM再生处理中的升温处理类似，燃料分别从第一燃料添加阀7a和第二燃料添加阀7b供给到第一过滤器30a和第二过滤器30b。

这里，应注意，当第一过滤器30a和第二过滤器30b暴露于高温富含燃料的气氛时，NOx捕集能力的硫中毒被消除或恢复，因此在执行完上述升温处理后必须将第一过滤器30a和第二过滤器30b置于富含燃料的气氛中。

关于将第一过滤器30a和第二过滤器30b置于富含燃料的气氛中的方法，可例举有将燃料分别从第一燃料添加阀7a和第二燃料添加阀7b供给到第一过滤器30a和第二过滤器30b的方法，但在这种情况下，当流入第一过滤器30a和第二过滤器30b的排气量增大时需要从第一燃料添加阀7a和第二燃料添加阀7b添加大量燃料。

因此，在上述PM再生处理中，在执行第一过滤器30a和第二过滤器30b的升温处理后，流入第一过滤器30a和第二过滤器30b的排气量增大，但在硫中毒恢复处理中，即使在第一过滤器30a和第二过滤器30b的升温处理执行后，也可以使流入第一过滤器30a和第二过滤器30b的排气量继续减小。

根据这种硫中毒恢复处理，用少量的燃料添加使第一过滤器30a和第二过滤器30b的NOx捕集能力从硫中毒恢复成为可能。

这里，应注意，当硫中毒恢复处理和PM再生处理彼此独立地单独进行时，升温处理所需的燃料量增大，因此优选的是，PM再生处理与硫中毒恢复处理接连地进行。

例如，可通过在上述PM再生处理例程中的步骤S307和S407中判定PM再生处理的终止条件成立后继续从第一燃料添加阀7a和第二燃料添加阀7b添加燃料，并通过在步骤S309和S409中的PM再生处理的终止条件成立后再次减小流入第一过滤器30a和第二过滤器30b的排气量并继续从第一燃料添加阀7a和第二燃料添加阀7b添加燃料，而进行硫中毒恢复处理。

虽然在该实施例中，在内燃机1的冷机操作期间，或在PM再生处理的执行期间，或在硫中毒恢复处理的执行期间，上游侧开关阀5开启，但上游侧开关阀5也可在第一过滤器30a和第二过滤器30b的PM收集状态彼此不同时开启。在第一过滤器30a和第二过滤器30b的PM收集状态彼此不同的情况下，压力损失或降低根据各过滤器变化，因此作用在各气缸组上的背压也变得彼此不同。结果，当作用在各气缸组上的背压彼此不同时，气缸组与气缸组之间的运转状态(即，EGR气体量、进气量和功率损失等)可能会变得不同。

与此相比，当上游侧开关阀5随着第一过滤器30a和第二过滤器30b的PM收集状态彼此不同而开启时，作用在各气缸组上的背压处于同一水平；由此可以抑制上述麻烦的出现。

<第三实施例>

现在，将基于图8至图10说明本发明的第三实施例。这里，将说明该实施例的构造与上述第二实施例不同的部分，而省略关于相同构造部分的说明。

图8是示出应用本发明的第三实施例的内燃机的排气***的构造的示意图。在图8中，在第一排气通路2a中在第一过滤器30a的下游位置处布置有第一流量调节阀6a，在第二排气通路2b中在第二过滤器30b的下游位置处布置有第二流量调节阀6b。

在第一排气通路2a中在其与上游侧连通通路4的连接部分的下游且在第一过滤器30a的上游的位置处布置有第一截止阀20a。在第二排气通路2b中在其与上游侧连通通路4的连接部分的下游且在第二过滤器30b的上游的位置处布置有第二截止阀20b。在第一辅助排气通路21a中布置有第一辅助开关阀22a。

第一辅助排气通路21a与第一排气通路2a在第一过滤器30a下游且在第一流量调节阀6a上游的部分连接。第一辅助排气通路21a与第二排气通路2b在第二截止阀20b下游且在第二过滤器30b上游的部分连接。

第二辅助排气通路21b与第二排气通路2b在第二过滤器30b下游且在第二流量调节阀6b上游的部分连接。第二辅助排气通路21b与第一排气通路2a在第一截止阀20a下游且在第一过滤器30a上游的部分连接。在第二辅助排气通路21b中布置有第二辅助开关阀22b。

上述第一截止阀20a、第二截止阀20b、第一辅助开关阀22a和第二辅助开关阀22b由ECU 9电地控制。

根据这种布置，可以使从内燃机1排出的全部排气以串行方式流过第一过滤器30a和第二过滤器30b。例如，当使从内燃机1排出的全部排气顺次从第一过滤器30a流入第二过滤器30b时，ECU 9控制以开启上游侧开关阀5、完全关闭第一流量调节阀6a、完全开启第二流量调节阀6b、开启第一截止阀20a、关闭第二截止阀20b、开启第一辅助开关阀22a并关闭第二辅助开关阀22b。

在这种情况下，如图9所示，从内燃机1的第二气缸组1b排出到第二排气通路2b的全部排气经上游侧连通通路4导向到第一排气通路2a。从第二排气通路2b导向到第一排气通路2a的排气与从内燃机1的第一气缸组1a排出到第一排气通路2a的排气一起流入第一过滤器30a。经过第一过滤器30a的排气经第一辅助排气通路21a导向到第二排气通路2b，继而流入第二过滤器30b。因此，从内燃机1排出的全部排气将顺次从第一过滤器30a流入第二过滤器30b。

另外，当使从内燃机1排出的全部排气顺次从第二过滤器30b流入第一过滤器30a时，ECU 9控制以开启上游侧开关阀5、完全开启第一流量调节阀6a、完全关闭第二流量调节阀6b并关闭第一截止阀20a。而且，ECU 9控制以开启第二截止阀20b、关闭第一辅助开关阀22a并开启第二辅助开关阀22b。

在这种情况下，如图10所示，从内燃机1的第一气缸组1a排出到第一排气通路2a的全部排气经上游侧连通通路4导向到第二排气通路2b。从第一排气通路2a导向到第二排气通路2b的排气与从第二气缸组1b排出到第二排气通路2b的排气一起流入第二过滤器30b。经过第二过滤器30b的排气经第二辅助排气通路21b导向到第一排气通路2a，继而流入第一过滤器30a。因此，从内燃机1排出的全部排气将顺次从第二过滤器30b流入第一过滤器30a。

这里，在上述第二实施例的发动机起动时排气流动控制中，当实现上述如图9和图10所示的排气的流动时，可以使第一过滤器30a和第二过滤器30b的活化时间较早。

例如，当在图5中的上述发动机起动时排气流动控制例程中执行步骤S205或步骤S206中的处理(即，使从内燃机1排出的全部排气仅流入第一过滤器30a和第二过滤器30b中的一个的处理)时，内燃机1的全部排气仅流过第一过滤器30a和第二过滤器30b中的任意一个，因此所述一个过滤器(排气流过的过滤器)可接收排气的热量并且温度升高，但另一个过滤器(排气不流过的过滤器)无法接收排气的热量。因此，可以使从内燃机1排出的全部PM仅由第一过滤器30a和第二过滤器30b中的任意一个收集，但另一个过滤器的活化时间延迟。

与此相比，在发动机起动时排气流动控制中，代替执行上述步骤S205中的处理，当ECU 9控制上游侧开关阀5、第一流量调节阀6a、第二流量调节阀6b、第一截止阀20a、第二截止阀20b、第一辅助开关阀22a和第二辅助开关阀22b使得内燃机1的全部排气顺次从第二过滤器30b流入第一过滤器30a时，不但可以使从内燃机1排出的全部PM由第二过滤器30b收集，而且可以用排气加热第一过滤器30a。

另外，代替执行上述步骤S206中的处理，当ECU 9控制上游侧开关阀5、第一流量调节阀6a、第二流量调节阀6b、第一截止阀20a、第二截止阀20b、第一辅助开关阀22a和第二辅助开关阀22b使得内燃机1的全部排气顺次从第一过滤器30a流入第二过滤器30b时，不但可以使从内燃机1排出的全部PM由第一过滤器30a收集，而且可以用排气加热第二过滤器30b。

因此，可以使两个过滤器30a、30b的PM收集量相同，而不过度延迟第一过滤器30a和第二过滤器30b的活化时间。

在上述第二实施例的PM再生处理中，可通过在第一过滤器30a或第二过滤器30b的升温处理期间开启第一辅助开关阀22a或第二辅助开关阀22b进一步减小PM再生处理所需的燃料量。

例如，在图6和图7的上述PM再生处理例程中，当在步骤S302中的处理(第一过滤器30a的升温处理)的执行期间使第一辅助开关阀22a开启时，从第一过滤器30a流出的一部分高温排气经第一辅助排气通路21a流入第二排气通路2b，因此第二过滤器30b可由高温排气加热。因此，可进一步减小在第二过滤器30b的升温处理中所需的添加燃料的量。

而且，在图6和图7的上述PM再生处理例程中，当在步骤S402中的处理(第二过滤器30b的升温处理)的执行期间使第二辅助开关阀22b开启时，从第二过滤器30b流出的一部分高温排气经第二辅助排气通路21b流入第一排气通路2a，从而第一过滤器30a可由高温排气加热。因此，可进一步减小在第一过滤器30a的升温处理中所需的添加燃料的量。

<第四实施例>

现在，将基于图11说明本发明的第四实施例。这里，将说明该实施例的构造与上述第二实施例不同的部分，而省略关于相同构造部分的说明。

图11是示出应用本发明的内燃机的排气***的构造的示意图。在图11中，在第一排气通路2a中在第一过滤器30a下游且在第一排气通路与第一辅助排气通路21a的连接部分上游的位置处布置有第一流量调节阀6a。在第二排气通路2b中在第二过滤器30b下游且在第二排气通路与第二辅助排气通路21b的连接部分上游的位置处布置有第二流量调节阀6b。

第一排气通路2a在第一过滤器30a下游且在第一流量调节阀6a上游的部分与第二排气通路2b在第二过滤器30b下游且在第二流量调节阀6b上游的部分经下游侧连通通路23置于相互连通。在下游侧连通通路23中布置有下游侧开关阀24。

根据这种布置，可以使排气以相反的方向流过第一过滤器30a或第二过滤器30b。例如，ECU 9操作以开启上游侧开关阀5、完全关闭第一流量调节阀6a和第二流量调节阀6b、开启第一截止阀20a、关闭第二截止阀20b、开启第一辅助开关阀22a、关闭第二辅助开关阀22b并开启下游侧开关阀24。

在这种情况下，如图12所示，从内燃机1的第二气缸组1b排出到第二排气通路2b的全部排气经上游侧连通通路4导向到第一排气通路2a。从第二排气通路2b导向到第一排气通路2a的排气与从内燃机1的第一气缸组1a排出到第一排气通路2a的排气一起流入第一过滤器30a。经过第一过滤器30a的排气经下游侧连通通路23导向到第二排气通路2b在第二过滤器30b下游的部分。在这种情况下，由于第二流量调节阀6b完全关闭，所以导向到第二排气通路2b的排气经第二排气通路2b和第二过滤器30b流回到第二排气通路2b在第二过滤器30b上游的部分中。导向到第二排气通路2b在第二过滤器30b上游的部分的排气经第一辅助排气通路21a流入第一排气通路2a在第一流量调节阀6a下游的部分。

因此，从内燃机1排出的全部排气在从第一过滤器30a的上游侧向其下游侧经过第一过滤器30a后将在第二过滤器30b中从其下游侧流回到其上游侧。

这里，应注意，当在第二过滤器30b的PM再生处理的执行期间实现上述排气的流动时，可提高对第二过滤器30b的PM再生处理的效果。也就是说，当在PM再生处理的执行期间排气从第二过滤器30b的上游侧向其下游侧流过第二过滤器30b时，收集在第二过滤器30b的上游侧端面上的PM有可能保持未氧化，但当在PM再生处理的执行期间排气在第二过滤器30b中从其下游侧流回到其上游侧时，收集在第二过滤器30b的上游侧端面上的PM可容易地氧化。

因此，当在第二过滤器30b的PM再生处理的执行期间实现上述排气的流动时，可以抑制一部分PM残留在第二过滤器30b的上游侧端面等上未氧化。

另外，ECU 9可操作以开启上游侧开关阀5、完全关闭第一流量调节阀6a和第二流量调节阀6b、关闭第一截止阀20a、开启第二截止阀20b、关闭第一辅助开关阀22a、开启第二辅助开关阀22b并开启下游侧开关阀24。

在这种情况下，如图13所示，从内燃机1的第一气缸组1a排出到第一排气通路2a的全部排气经上游侧连通通路4导向到第二排气通路2b。从第一排气通路2a导向到第二排气通路2b的排气与从第二气缸组1b排出到第二排气通路2b的排气一起流入第二过滤器30b。经过第二过滤器30b的排气经下游侧连通通路23导向到第二排气通路2b在第一过滤器30a下游的部分。在这种情况下，由于第一流量调节阀6a完全关闭，所以导向到第一排气通路2a的排气在第一排气通路2a和第一过滤器30a中流回到第一排气通路2a在第一过滤器30a上游的部分中。导向到第一排气通路2a在第一过滤器30a上游的部分的排气经第二辅助排气通路21b流入第二排气通路2b在第二流量调节阀6b下游的部分中。

因此，从内燃机1排出的全部排气在从第二过滤器30b的上游侧向其下游侧经过第二过滤器30b后将在第一过滤器30a中从其下游侧流回到其上游侧。

这里，当在第一过滤器30a的PM再生处理的执行期间实现上述排气的流动时，可以抑制一部分PM残留在第一过滤器30a的上游侧端面等上未氧化。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的排气净化装置，所述内燃机包括多个独立的排气通路和多个催化剂，为每个气缸群提供一个所述排气通路，每个所述催化剂都具有NOx捕集能力和/或PM捕集能力并且分别布置在所述排气通路中，所述排气净化装置的特征在于包括：

上游侧连通通路，所述上游侧连通通路使所述排气通路在所述催化剂上游处的部分相互连接；

上游侧开关阀，所述上游侧开关阀开启和关闭所述上游侧连通通路；

多个流量调节阀，所述流量调节阀分别布置在所述排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分的下游处；和

控制部，所述控制部根据所述各催化剂的状态控制所述上游侧开关阀和所述各流量调节阀。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置的特征在于还包括：

还原剂添加阀，所述还原剂添加阀在所述排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分和所述催化剂之间分别布置在所述排气通路中；

其中当所述多个催化剂中一个催化剂的NOx捕集能力再生时，所述控制部开启所述上游侧开关阀，减小所述排气通路中布置有所述一个催化剂的一个排气通路中的一个流量调节阀的开度，并且将还原剂从布置有所述一个催化剂的所述一个排气通路中的一个还原剂添加阀供给到所述一个催化剂。

3.根据权利要求2所述的用于内燃机的排气净化装置，其特征在于，

所述控制部在开启所述上游侧开关阀之后或与开启所述上游侧开关阀同时完全关闭所述一个流量调节阀，并且当所述一个流量调节阀的实际开度成为完全关闭时，在所述还原剂到达所述一个催化剂的定时使所述一个还原剂添加阀工作。

4.根据权利要求3所述的用于内燃机的排气净化装置，其特征在于，

所述控制部控制所述一个还原剂添加阀，使得在从完全关闭指令信号被输出至所述一个流量调节阀的时间点到所述一个流量调节阀的实际开度成为完全关闭的时间点的时间段中从所述还原剂添加阀添加所述还原剂。

5.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气净化装置，其特征在于，

所述多个催化剂中的每个都具有PM捕集能力；

所述控制部控制所述上游侧开关阀和所述各流量调节阀，使得在从所述内燃机的起动起的预定时间段中全部排气流入所述多个催化剂中特定的催化剂，在所述内燃机的每次起动时将所述特定的催化剂从一个变为另一个。

6.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置的特征在于还包括：

还原剂添加阀，所述还原剂添加阀在所述排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分和所述催化剂之间分别布置在所述排气通路中；

其中当所述多个催化剂中特定的催化剂的PM捕集能力再生时，所述控制部开启所述上游侧开关阀，减小所述流量调节阀中布置在与布置有所述特定的催化剂的排气通路相同的排气通路中的一个流量调节阀的开度，并且将还原剂从所述还原剂添加阀中布置在与布置有所述特定的催化剂的排气通路相同的排气通路中的一个还原剂添加阀供给到所述特定的催化剂；

在所述特定的催化剂的温度升高到希望的目标温度范围之后，所述控制部增大布置在与布置有所述特定的催化剂的排气通路相同的排气通路中的所述一个流量调节阀的开度，同时减小布置在与布置有其它催化剂的排气通路相同的排气通路中的其它流量调节阀中每个的开度，并且还将还原剂从布置在与布置有所述其它催化剂的排气通路相同的排气通路中的其它还原剂添加阀供给到所述其它催化剂。

7.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置的特征在于还包括：

还原剂添加阀，所述还原剂添加阀在所述排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分和所述催化剂之间分别布置在所述排气通路中；

其中当所述多个催化剂中特定的催化剂从硫中毒恢复时，所述控制部开启所述上游侧开关阀，减小所述流量调节阀中布置在与布置有所述特定的催化剂的排气通路相同的排气通路中的一个流量调节阀的开度，并且将还原剂从所述还原剂添加阀中布置在与布置有所述特定的催化剂的排气通路相同的排气通路中的一个还原剂添加阀添加到所述特定的催化剂；

在所述特定的催化剂从硫中毒恢复之后，所述控制部增大布置在与布置有所述特定的催化剂的排气通路相同的排气通路中的所述一个流量调节阀的开度，同时减小布置在与布置有其它催化剂的排气通路相同的排气通路中的其它流量调节阀中每个的开度，并且还将还原剂从布置在与布置有所述其它催化剂的排气通路相同的排气通路中的其它还原剂添加阀供给到所述其它催化剂。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置的特征在于还包括：

辅助排气通路，所述辅助排气通路分别连接所述排气通路在所述催化剂下游处的部分与另一个排气通路在另一个催化剂和所述另一个排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分之间的部分；

辅助开关阀，所述辅助开关阀分别开启和关闭所述辅助排气通路；和

截止阀，所述截止阀分别布置在所述排气通路与所述辅助排气通路在所述催化剂上游处的连接部分和所述排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分之间；

其中所述各流量调节阀布置在所述各排气通路与所述各辅助排气通路在所述各催化剂下游处的连接部分的下游。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的用于内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置的特征在于还包括：

辅助排气通路，所述辅助排气通路分别连接所述排气通路在所述催化剂下游处的部分与另一个排气通路在布置在所述另一个排气通路中的另一个催化剂和所述另一个排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分之间的部分；

辅助开关阀，所述辅助开关阀分别开启和关闭所述辅助排气通路；和

截止阀，所述截止阀分别布置在所述排气通路与所述辅助排气通路在所述催化剂上游处的连接部分和所述排气通路与所述上游侧连通通路的连接部分之间；

下游侧连通通路，所述下游侧连通通路使所述各排气通路在其与所述辅助排气通路的连接部分和所述各催化剂之间的部分相互连接；和

下游侧开关阀，所述下游侧开关阀开启和关闭所述下游侧连通通路；

其中所述流量调节阀在所述排气通路与所述下游侧连通通路的连接部分和所述排气通路与所述辅助排气通路在所述催化剂下游处的连接部分之间分别布置在所述排气通路中。

10.一种用于内燃机的排气净化方法，所述内燃机包括多个独立的排气通路和多个催化剂，为每个气缸群提供一个所述排气通路，每个所述催化剂都具有NOx捕集能力并且分别布置在所述排气通路中，所述排气净化方法的特征在于包括：

在所述多个催化剂中一个催化剂的NOx捕集能力再生时，连通一个排气通路在布置在所述一个排气通路中的所述一个催化剂上游处的部分与另一个排气通路在布置在所述另一个排气通路中的另一个催化剂上游处的部分；

完全关闭调节流入所述一个催化剂的排气的流量的流量调节阀；和

在所述流量调节阀的实际开度成为完全关闭之前，将还原剂添加到所述一个催化剂上游处的所述一个排气通路。

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