CN105917103A - 用于内燃发动机的控制设备 - Google Patents

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Abstract

控制设备同时开始两个气缸组的浓峰运转。当开始浓峰运转时，计算要导入连接到各气缸列的NSR催化剂中的还原剂量(120)。判定还原剂量之差是否小(130)。如果判定为还原剂量差小于或等于一阈值，则将两个气缸列的目标空燃比设定为同一值(140)。如果判定为还原剂量差超过该阈值，则将第一气缸列和第二气缸列的目标空燃比设定为不同的值(150)。通过这种方式，第一气缸列和第二气缸列的浓峰运转同时结束。

Description

用于内燃发动机的控制设备
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的控制设备。更具体地，本发明涉及一种用于利用催化剂净化排气中包含的氮氧化物(NOx)的内燃发动机的控制设备。
背景技术
如例如专利文献1中所述，已经公开一种装置，在执行稀燃烧运转的内燃发动机中，当同时将两个气缸组的空燃比设定于相对于理论配比的浓侧并同时执行浓峰运转时，该装置对每个气缸组设定空燃比被设定于浓侧的时段(浓时段)。该内燃发动机包括与两个气缸组相对应的两个NOx催化剂。每个NOx催化剂都具有在内燃发动机的稀燃烧运转期间储存NOx和在内燃发动机的浓燃烧运转期间还原NOx的功能。通过对每个气缸组设定浓时段，储存在相应NOx催化剂中的NOx在浓峰运转期间能被分别还原并净化。
此外，在专利文献1中公开的装置中，基于各NOx催化剂的NOx储存能力来设定各个NOx催化剂共同的用于执行浓峰运转的周期。因此，浓峰运转能在超过有关NOx催化剂的NOx储存能力的量的NOx已被导入NOx催化剂中之前开始。此外，根据专利文献1中公开的装置，基于相应NOx催化剂的NOx储存能力来设定浓时段，并且此外，在浓峰运转开始之后，浓时段结束较早的NOx催化剂的空燃比被控制成处于理论配比附近，直至另一NOx催化剂的浓时段结束。通过将空燃比控制成处于理论配比附近，能抑制在NOx催化剂中储存新的NOx。因此，可以防止上述用于执行浓峰运转的周期由于新NOx的储存而缩短。
引用清单
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开No.2003-343314
[专利文献2]日本专利特开No.2006-009702
[专利文献3]日本专利特开No.2001-050041
[专利文献4]日本专利特开No.2000-213340
[专利文献5]日本专利特开No.2004-052641
发明内容
技术问题
然而，当空燃比在浓时段结束之后被控制成处于理论配比附近时，存在与空燃比在浓时段结束之后立即返回稀燃烧运转的比率的情况相比燃料消耗将恶化的可能性。因此，从燃料消耗的观点来看，专利文献1中公开的装置依然存在改良的余地。
鉴于上述问题，已设想了本发明。亦即，本发明的一个目的在于在同时对多个气缸组执行浓峰运转时抑制燃料消耗的恶化。
问题的解决方案
为了解决上述问题，本发明的第一方面是一种用于内燃发动机的控制设备，所述内燃发动机包括独立地连接到具有多个气缸组的内燃发动机的各气缸组的排气通路和设置在每个所述排气通路中的NOx催化剂，所述NOx催化剂在所述内燃发动机的稀燃烧运转期间储存排气中包含的NOx，并且在所述内燃发动机的浓燃烧运转期间还原和净化所储存的NOx，所述控制设备包括：控制装置，所述控制装置配置成同时将所述气缸组的空燃比设定于相对于理论配比的浓侧并计算在开始浓峰运转时要导入相应NOx催化剂中的还原剂量，并且在执行所述浓峰运转时通过使计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的NOx还原速度相对于计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的NOx还原速度增大来使所述浓峰运转的结束时点在所述气缸组之间一致。
本发明的第二方面是根据第一方面的用于内燃发动机的控制设备，其中所述控制装置配置成将连接到计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的气缸组的空燃比设定为比连接到计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的气缸组的空燃比更靠向浓侧。
本发明的第三方面是根据第一方面的用于内燃发动机的控制设备，其中：
在所述内燃发动机的各气缸中设置有口喷射器和缸内喷射器，所述口喷射器和所述缸内喷射器构造成使得能控制所述口喷射器和所述缸内喷射器相对于总燃料量的相应喷射比例；并且
所述控制装置配置成使得连接到计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的气缸组的缸内喷射器的喷射比例高于连接到计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的气缸组的缸内喷射器的喷射比例。
本发明的第四方面是根据第一方面的用于内燃发动机的控制设备，其中：
所述NOx催化剂构造成使得所述NOx催化剂的床温各自都能被独立地控制；
并且所述控制装置配置成使计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的床温相比于计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的床温上升。
本发明的第五方面是根据第一至第四方面中的任一方面的用于内燃发动机的控制设备，其中：
在所述NOx催化剂的下游分别设置有用于检测由所述NOx催化剂进行的NOx还原反应的产物的浓度的浓度检测装置；并且
所述控制装置配置成基于在计算出的还原剂量较多的NOx催化剂中的NOx还原速度相对于计算出的还原剂量较少的NOx催化剂中的NOx还原速度增大的所述浓峰运转的执行期间检测出的所述产物的浓度而在各NOx催化剂之间比较代表NOx催化剂的NOx储存能力和NOx还原能力中的至少一者的NOx催化剂性能，并且在各NOx催化剂的性能相等的情况下，在下一次执行所述浓峰运转时禁止对所述NOx催化剂的NOx还原速度的独立控制并均一地/同样地(uniformly)控制所述气缸组。
本发明的有利效果
根据本发明的第一方面，能使同时开始的浓峰运转的结束时点在气缸组之间一致。因此，能抑制同时对多个气缸组执行浓峰运转时燃料消耗的恶化。
根据本发明的第二方面，连接到计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的气缸组的空燃比能被设定为比连接到计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的气缸组的空燃比更靠向浓侧。在空燃比相对于理论配比处于浓侧的情况下，空燃比被设定为越向浓侧，能从内燃发动机排出的还原剂量就越多。NOx催化剂中的NOx的还原速度随着还原剂量增加而加快，并且随着还原剂量减少而减慢。因此，根据第二方面，能使浓峰运转的结束时点在气缸组之间一致。
根据本发明得第三方面，连接到计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的气缸组的缸内喷射器的喷射比例能被设定为比连接到计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的气缸组的缸内喷射器的喷射比例高的值。对缸内喷射器的喷射比例设定的值越高，能从内燃发动机排出的还原剂的量就越多。此外，NOx催化剂中的NOx的还原速度随着还原剂量增加而加快，并且随着还原剂量减少而减慢。因此，根据第三方面，能使浓峰运转的结束时点在气缸组之间一致。
根据本发明的第四方面，计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的床温能被设定为比计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的床温高的值。NOx催化剂中的NOx还原反应在适合的床温范围内进行。该床温范围内的NOx还原速度随着床温升高而加快，并且随着床温降低而减慢。因此，根据第四方面，能使浓峰运转的结束时点在气缸组之间一致。
根据本发明的第五方面，在各NOx催化剂的性能相等的情况下，在下一次执行浓峰运转时，能禁止对NOx催化剂中的NOx还原速度的独立控制并且能均一地控制所有气缸组。均一地控制所有气缸组使得可以简化NOx还原速度的控制。亦即，根据第五方面，能将由于执行NOx还原速度的控制而产生的控制负担保持在最低限度。
附图说明
[图1]图1是示意性地示出实施例1的***构型的视图。
[图2]图2是用于说明与浓峰运转的结束时点有关的问题的视图。
[图3]图3是用于说明与浓峰运转的结束时点有关的问题的视图。
[图4]图4是示出浓峰运转的执行的一个示例的视图。
[图5]图5是示出实施例1中由ECU执行的用于执行浓峰运转的程序的流程图。
[图6]图6是示意性地示出实施例2的***构型的视图。
[图7]图7是示出实施例2中由ECU执行的用于执行浓峰运转的程序的流程图。
[图8]图8是示意性地示出实施例3的***构型的视图。
[图9]图9是示出实施例3中由ECU执行的用于执行浓峰运转的程序的流程图。
[图10]图10是示意性地示出实施例4的***构型的视图。
具体实施方式
实施例1
首先，将参照图1至图5说明本发明的实施例1。
[***构型的说明]
图1是示意性地示出实施例1的***构型的视图。如图1所示，本实施例的***包括装设在车辆等中的内燃发动机10。在内燃发动机10的各气缸中配置有将燃料直接喷射到有关气缸内的缸内喷射器12。也可采取设置将燃料喷射到进气口(图中未示出)的口喷射器代替缸内喷射器12的构型。
内燃发动机10包括两个气缸组(气缸列)和与这两个气缸组相对应的两个排气通路。更具体地，内燃发动机10包括与第一和第四气缸连通的排气通路14以及与第二和第三气缸连通的排气通路22。注意，在以下说明中，具有第一和第四气缸的气缸组被称为“气缸列1”且具有第二和第三气缸的气缸组被称为“气缸列2”。
在排气通路14中依次配置有三元催化剂(S/C)16、NSR催化剂(NOx储存还原催化剂)18和SCR催化剂(选择性催化还原催化剂)20。同样，在排气通路22中依次配置有三元催化剂24、NSR催化剂26和SCR催化剂28。
内燃发动机10构造成能够在从稀空燃比到浓空燃比的宽空燃比范围内运转。内燃发动机10倾向于在浓空燃比下的运转期间排出HC和CO，并且倾向于在稀空燃比下的运转期间排出NOx。在稀气氛下，三元催化剂16和24在吸收氧的同时还原NOx以由此将NOx净化为N2。另一方面，在浓气氛下，三元催化剂16和24在释放氧的同时使HC和CO氧化以由此将HC和CO净化为H2O和CO2。
在稀气氛下，NSR催化剂18和26储存排气中包含的NOx。在浓气氛下，NSR催化剂18和26释放储存的NOx。已释放的NOx由还原剂(HC、CO、H2)还原。此时，在NSR催化剂18和26中，通过还原NOx而产生的N2与H2进行进一步反应而生成氨(NH3)。
SCR催化剂20和28具有储存在浓气氛下生成的NH3并通过使用NH3作为还原剂在稀气氛下选择性地还原排气中包含的NOx的功能。借助于SCR催化剂20和28，能避免被吹送到NSR催化剂18和26的下游侧的NH3或NOx释放到大气中的状况的发生。
本实施例的***还包括ECU(电子控制单元)60。除检测NSR催化剂18和26的温度(床温)的温度传感器30外，控制内燃发动机10所需的各种传感器(例如，检测发动机转速的曲柄角传感器、检测进气量的空气流量计、检测节气门的开度的节气门传感器和检测发动机水温的温度传感器)与ECU 60的输入侧电连接。另一方面，各种致动器，如第一至第四气缸的缸内喷射器12，与ECU 60的输出侧电连接。ECU 60通过基于从各种传感器输入的信息执行预定的程序并致动各种致动器等来执行与内燃发动机10的运转有关的各种控制。
[气缸列1和气缸列2的浓峰运转]
在本实施例中，从降低燃料消耗的观点看，执行内燃发动机10的目标空燃比被设定为相对于理论配比处于稀侧的值(例如，A/F＝25.0)的稀燃烧运转。在稀燃烧运转期间从三元催化剂16通过的NOx流入NSR催化剂18中并被储存。同样，从三元催化剂24通过的NOx被储存在NSR催化剂26中。这种情况下，如果储存在NSR催化剂中的NOx的量(以下称为“NOx储存量”)超过有关NSR催化剂的容许储存值，则排气中包含的NOx也将从NSR催化剂通过并且将排出到大气中。因此，在本实施例中，气缸列1和气缸列2的目标空燃比被暂时设定为与相对于理论配比处于浓侧的值以执行释放已被储存在NSR催化剂18和26中的NOx的浓峰运转。
通过执行浓峰运转，能将包含还原剂(HC、CO、H2)的排气导入NSR催化剂18和26中并因此能还原NOx。由此能恢复NSR催化剂18和26的NOx储存能力。然而，关于NOx储存能力存在个体差异。因此，NSR催化剂18的NOx储存量超过其容许储存量的时点和NSR催化剂26的NOx储存量超过其容许储存量的时点不一定一致。因此，在本实施例中，在NSR催化剂之一的NOx储存量已达到其容许储存量的时点，气缸列1和气缸列2两者的浓峰运转同时开始。在浓峰运转之后的气缸列1和气缸列2的目标空燃比被设定为固定值(例如，A/F＝12.5)。
[实施例1中的特征控制]
在本实施例中，通过使气缸列1和气缸列2的目标空燃比从上述值返回处于稀侧的值(例如，A/F＝25.0)来结束浓峰运转。现在将参照图2和图3说明浓峰运转的结束时点。图2和图3是用于说明与浓峰运转的结束时点有关的问题的视图。注意，在图2和图3中，对气缸列1和气缸列2两者的浓峰运转在时刻t0开始。此外，在这些图的说明中，NSR催化剂18和26的“NOx储存量”指的是在时刻t0的值。
图2(A)示出NSR催化剂18的NOx储存量和NSR催化剂26的NOx储存量相等的情况。这种情况下，通过将气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为同一值(A/F＝12.5)，这些气缸列的浓峰运转能在时刻t1同时结束。相比之下，图2(B)示出NSR催化剂26的NOx储存量大于NSR催化剂18的NOx储存量的情况。这种情况下，如果气缸列1和气缸列2的目标空燃比被设定为同一值(A/F＝12.5)，则尽管气缸列1的浓峰运转将在时刻t1结束，但气缸列2的浓峰运转将继续到时刻t3为止。
以上利用图2(A)和(B)说明的问题归咎于NOx储存能力的个体差异。此问题也可由NSR催化剂的NOx还原能力的个体差异导致。原因在于，如果NOx还原能力存在个体差异，则即使NSR催化剂18的NOx储存量和NSR催化剂26的NOx储存能力相同，则浓峰运转的结束时点之间将出现偏差。NOx还原能力根据NSR催化剂的温度(床温)和NSR催化剂的劣化程度而变化。
在图2(B)中，从时刻t2往前的气缸列1的目标空燃比返回其在浓峰运转开始之前的值(A/F＝25.0)。因此，如图2(B)所示，存在从时刻t2到时刻t3气缸列1与气缸列2之间的转矩差大并且驱动性能低下的问题。由此，优选使气缸列1和气缸列2的浓峰运转的结束时点相同。
通过改变其中一个气缸列的浓峰运转的结束时点，能使两个气缸列的浓峰运转的结束时点相同。图3(A)示出气缸列2的浓峰运转的结束时点被提前到时刻t2的情况。然而，这种情况下，从NSR催化剂26释放的所储存NOx的量将不足。这种情况下，NSR催化剂26的NOx储存量将再次达到容许储存量，并且燃料消耗将恶化，因为浓峰运转的执行频度将增加。图3(B)示出气缸列1的结束时点延长到时点t3为止的情况。然而，由于该情况代表气缸列1的过度浓峰运转，所以不仅燃料消耗恶化，而且还发生HC排出量增加的问题。
在对气缸列之一的浓峰运转结束之后，还可以使有关气缸列的目标空燃比逐渐返回处于稀侧的值。图3(C)示出气缸列1的结束时点被设定为时刻t2的情况，并且此外，从时刻t2到时刻t3，气缸列1的目标空燃比被设定为理论配比(A/F＝14.6)。然而，这种情况下，尽管相比于图3(B)所示的情况而言改善了与燃料消耗的恶化有关的问题，但与燃料消耗有关的问题依然未得到彻底解决。
鉴于以上问题，在本实施例中，在开始浓峰运转时计算要在浓峰运转期间导入各NSR催化剂的还原剂的量。基于各NSR催化剂的NOx储存能力和NOx还原能力来计算还原剂量。此外，在本实施例中，在计算还原剂量之后立即执行的浓峰运转期间，基于计算出的还原剂量来控制各气缸列的目标空燃比，并因而使各气缸列的浓峰运转的结束时点相同。图4是示出浓峰运转的执行的一个示例的视图。图4示出NSR催化剂26的NOx储存能力大于NSR催化剂18的NOx储存能力的情况。亦即，与图2(B)相似，图4示出NSR催化剂26的NOx储存量大于NSR催化剂18的NOx储存量的情况。注意，在图4的说明中，假设NSR催化剂18和26的NOx还原能力相等。
如图4所示，在本实施例中，气缸列1的目标空燃比被设定为通常值(A/F＝12.5)。相比而言，气缸列2的目标空燃比被设定为相对于上述通常值处于浓侧的值(A/F＝12.0)。通过这种方式，能增加来自气缸列2的排气中包含的还原剂(HC、CO、H2)的量，并因此能相对于NSR催化剂18中的NOx还原速度增大NSR催化剂26中的NOx还原速度。因此，能使气缸列2的浓峰运转的结束时点与气缸列1的浓峰运转的结束时点(时刻t2)一致。因此，能避免发生由于浓峰运转的结束时点之间的偏差而带来的问题。
[具体处理]
接下来将参照图5说明用于实现上述功能的具体处理。图5是示出实施例1中由ECU60执行的用于执行浓峰运转的程序的流程图。注意，假设图5所示的程序以预定间隔被反复执行。
在图5所示的程序中，ECU 60判定是否存在对执行浓峰运转的请求(步骤110)。ECU60在NSR催化剂18和26中的任一者的NOx储存量达到其容许储存量的情况下判定为存在对执行浓峰运转的请求。注意，事先设定并存储在ECU 60中的值被用作相应NSR催化剂的容许储存量。如果ECU 60判定为不存在对执行浓峰运转的请求，则本程序结束。
在步骤110中，如果判定为存在对执行浓峰运转的请求，则ECU 60计算要导入各NSR催化剂中的还原剂(HC、CO、H2)的量(步骤120)。更具体地，计算在当前时点各NSR催化剂的NOx还原能力。基于通过以各NSR催化剂的床温和劣化程度为变量而构成的模型等计算NOx还原能力并将其存储在ECU 60内。同时，计算在当前时点各NSR催化剂的NOx储存量。这种情况下，存在对执行浓峰运转的请求的气缸列的NSR催化剂在当前时刻的NOx储存量等于容许储存量。因此，这种情况下，对连接到与存在执行浓峰运转的请求的气缸列不同的气缸列的NSR催化剂计算NOx储存量。此外，基于计算出的各NOx还原能力和NOx储存量计算要导入各NSR催化剂中的还原剂量。注意，各NSR催化剂的床温是基于各温度传感器30的输出值而计算的。此外，各NSR催化剂的劣化程度是基于例如通过考虑内燃发动机10的运转历史、对各气缸列的浓峰运转的历史记录等而计算的，并且存储在ECU 60内。
接下来，ECU 60判定要导入各NSR催化剂中的还原剂量之差是否小(步骤130)。更具体地，ECU 60判定在步骤120中计算出的还原剂量之间的差异是否在阈值以下。事先设定并存储在ECU 60中的值被用作阈值。如果ECU 60判定为该差在阈值以下，则可判定为即使气缸列1和气缸列的目标空燃比被设定为同一值，也能同时结束这些气缸列的浓峰运转。因此，这种情况下，将气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为通常值(A/F＝12.5)(步骤140)。
如果ECU 60在步骤130中判定为还原剂量差超过阈值，则将气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为不同值。更具体地，将在步骤120中计算出的还原剂量较少的气缸列的目标空燃比设定为通常值(A/F＝12.5)，并且将在步骤120中计算出的还原剂量较多的气缸列的目标空燃比设定为比通常值低的值(A/F＝12.0)(步骤150)。通过这种方式，可以同时结束气缸列1和气缸列2的浓峰运转。各NSR催化剂的NOx储存量在浓峰运转期间减少，并且在浓峰运转的结束时点一致。能将浓峰运转结束时的NOx储存量设定为固定值(例如，零)。注意，也可采取基于已分别提前存储在ECU 60中的模型等来确定浓峰运转结束时的NOx储存量的构型。
在步骤150中的处理之后，ECU 60判定浓峰运转是否已结束(步骤160)。如果在步骤160中判定为浓峰运转结束，则ECU 60开始稀燃烧运转(步骤170)。当开始稀燃烧运转时，ECU 60确认容许稀燃烧运转的条件是否成立。这些容许稀燃烧运转的条件的示例包括NSR催化剂18和26以及SCR催化剂20和28的床温处于固定范围内、发动机温度在预定值以上、以及内燃发动机10的运转状态基于发动机转速和负荷稳定。
因而，根据图5所示的程序，当存在对NSR催化剂之一执行浓峰运转的请求时，计算要导入各NSR催化剂中的还原剂量，并且按照还原剂量之差来设定气缸列1和气缸列2的目标空燃比。因此，即使在NSR催化剂18和26的NOx储存能力或NOx还原能力彼此不同的情况下，也能同时结束气缸列1和气缸列2的浓峰运转。因此，能避免发生由于浓峰运转的结束时点的偏差而带来的问题。
尽管在上述实施例1中采取了内燃发动机10包括两个气缸列和与这两个气缸列相对应的两个NSR催化剂的构型，但也可采取内燃发动机10包括三个以上的气缸列以及与该三个以上的气缸列相对应的NSR催化剂的构型。这种情况下，同样，通过计算要导入各NSR催化剂中的还原剂量并按照还原剂量之差来设定各气缸列的目标空燃比，能同时结束所有气缸列的浓峰运转。注意，本改型也同样适用于后面说明的实施例2和实施例3。
此外，在上述实施例1中，采取内燃发动机10的第一和第四气缸作为气缸列1并且采取第二和第三气缸作为气缸列2。然而，关于按照内燃发动机1的气缸数量和气缸排列来设定气缸列1和2，可以有各种改型。例如，在内燃发动机10是包括两个气缸组和与这些气缸组相对应的NSR催化剂的V型发动机的情况下，可采用气缸组之一作为气缸列1并且可采用另一气缸组作为气缸列2。
此外，在上述实施例1中，基于各NSR催化剂的NOx储存能力和NOx还原能力来计算要在浓峰运转期间导入各NSR催化剂中的还原剂量。然而，可仅基于各NSR催化剂的NOx储存能力来计算还原剂量。如果假设两个NSR催化剂的床温和劣化程度相同，则可仅基于各NOx储存量来计算还原剂量。
尽管在上述实施例1中通过温度传感器30来检测NSR催化剂18和26的相应温度，但也可通过推定来获得这些温度。
注意，在上述实施例1中，NSR催化剂18和26对应于本发明的上述第一方面中的“NOx催化剂”。
此外，本发明的上述第一方面中的“控制装置”通过执行图5中的步骤110至160的ECU 60来实现。
实施例2
接下来将参照图6和图7说明本发明的实施例2。注意，在本实施例的说明中，省略或节略了对与实施例1共同的部分的说明，并且说明着重于与实施例1不同的部分。
[***构型的说明]
图6是示意性地示出实施例2的***构型的视图。如图6所示，除了将燃料直接喷射到气缸内的缸内喷射器12外，本实施例的***还包括用于每个气缸的口喷射器32。口喷射器32将燃料喷射到各气缸的进气口(图中未示出)中。口喷射器32连接到ECU 60的输出侧。ECU 60构造成设定缸内喷射器12关于总燃料量的喷射比例(以下称为“直喷比例”)。
[实施例2的特征控制]
在上述实施例1中，计算要在浓峰运转期间导入各NSR催化剂中的还原剂量，并且如果这些还原剂量之差超过阈值，则将气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为不同的值。在本实施例中，在还原剂量差超过阈值的情况下，通过对每个气缸设定直喷比例，而不是通过将气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为不同的值，来实现与实施例1中相似的功能。注意，在本实施例中，将浓峰运转期间气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为同一值。
从各口喷射器喷射的燃料与进气混合而在相关气缸内形成均质的空燃混合物。因此，排气中包含的还原剂(HC、CO、H2)的量在从口喷射器喷射的燃料燃烧时比在从缸内喷射器喷射的燃料燃烧时少。因此，通过将气缸列1和气缸列2的直喷比例设定为不同的值，能改变来自气缸列1的排气中包含的还原剂量和来自气缸列2的排气中包含的还原剂量。
现在将以NSR催化剂26的NOx储存量大于NSR催化剂18的NOx储存量的情况为例说明本实施例的特征控制。这种情况下，将各气缸列的直喷比例设定成气缸列2的直喷比例高于气缸列1的直喷比例。通过这种方式，由于能增加来自气缸列2的排气中包含的还原剂(HC、CO、H2)的量，所以能使NSR催化剂26中的NOx还原速度比NSR催化剂18中的NOx还原速度快。
[具体处理]
图7是示出实施例2中由ECU 60执行的用于执行浓峰运转的程序的流程图。在图7所示的程序中，ECU 60执行与图5所示的程序中基本上相同的处理。然而，图7所示的程序与图5所示的程序在以下方面不同：尽管在图5中的步骤130和140中ECU 60控制气缸列1和气缸列2的“目标空燃比”，但在图7的步骤210和220中ECU 60控制气缸列1和气缸列2的“直喷比例”。更具体地，在步骤210中，将气缸列1和气缸列2的直喷比例设定为同一值。此外，在步骤220中，将在步骤120中计算出的还原剂量较多的气缸列的直喷比例的值设定为比在步骤120中计算出的还原剂量较少的气缸列的直喷比例的值高的值。
因而，根据实施例2，能同时结束对气缸列1和气缸列2的浓峰运转。因此，能获得与上述实施例1中相同的效果。
在这方面，尽管在上述实施例2中对每个气缸列设定直喷比例，但可采取对每个气缸列设定口喷射器32相对于总喷射量的喷射比例(口喷射比例)而不是直喷比例的构型。
实施例3
接下来将参照图8和图9说明本发明的实施例3。注意，在本实施例的说明中，省略或节略了对与实施例1共同的部分的说明，并且说明着重于与实施例1不同的部分。
[***构型的说明]
图8是示意性地示出实施例3的***构型的视图。如图8所示，本实施例的***包括设置在排气通路14中的涡轮增压器的涡轮34、旁通涡轮34的排气旁通通路36和设置在排气旁通通路36中的WGV(废气门阀)38。本实施例的***还包括设置在排气通路22中的涡轮增压器的涡轮40、旁通涡轮40的排气旁通通路42和设置在排气旁通通路42中的WGV 44。
本实施例的***还包括使排气从排气通路14和22再循环到进气通路(图中未示出)的EGR通路46和48以及设置在EGR通路46和48中的EGR阀50和52。WGV 38和44以及EGR阀50和52与ECU 60的输出侧连接。
[实施例3的特征控制]
在上述实施例1中，计算要在浓峰运转期间导入各NSR催化剂中的还原剂量，并且如果这些还原剂量之差超过阈值，则将气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为不同的值。在本实施例中，在还原剂量差超过阈值的情况下，通过将NSR催化剂18和26在浓峰运转期间的床温控制为不同的值，而不是通过将气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为不同的值，来实现与实施例1中相似的功能。注意，在本实施例中，将浓峰运转期间气缸列1和气缸列2的目标空燃比设定为同一值。NSR催化剂中进行的NOx还原反应随着NSR催化剂的床温升高而变得越来越活跃。因此，能通过使NSR催化剂的床温在适合范围内升高来加快NSR催化剂中的NOx还原速度。
现在将以NSR催化剂26的NOx储存量大于NSR催化剂18的NOx储存量的情况为例说明本实施例的特征控制。这种情况下，将WGV 44的开度控制成大于WGV 38的开度。通过这种方式，使旁通涡轮40的排气量大于旁通涡轮34的排气量。或者，将EGR阀52的开度控制成小于EGR阀50的开度。通过这种方式，使导入NSR催化剂26中的排气量大于导入NSR催化剂18中的排气量。或者，将气缸列2的缸内喷射器12的燃料喷射时点控制为相对于气缸列1的缸内喷射器12的燃料喷射时点位于延迟侧。通过这种方式，气缸列2的后燃烧期间相对于气缸列1延长。
根据上述三种控制，能使NSR催化剂26的床温高于NSR催化剂18的床温。因此，能相对于NSR催化剂18中的NOx还原速度加快NSR催化剂26中的NOx还原速度。注意，可独立地执行这些控制，或者可同时执行这些控制中的两种以上控制。
[具体处理]
图9是示出实施例3中由ECU 60执行的用于执行浓峰运转的程序的流程图。在图9所示的程序中，ECU 60执行与图5所示的程序中基本上相同的处理。然而，图9所示的程序与图5所示的程序在以下方面不同：尽管在图5中的步骤130和140中ECU 60控制气缸列1和气缸列2的“目标空燃比”，但在图9的步骤310和320中ECU 60控制“催化剂16和28的床温”。更具体地，在步骤310中，执行浓峰运转以使得NSR催化剂16和28的床温变成彼此相等。此外，在步骤320中，执行浓峰运转以使得在步骤120中计算出的还原剂量较多的NSR催化剂的床温变成高于在步骤120计算出的还原剂量较少的NSR催化剂的床温。
因而，根据实施例3，能同时结束气缸列1和气缸列2的浓峰运转。因此，能获得与上述实施例1中相同的效果。此外，根据本实施例中所述的对WGV或EGR阀的控制，由于不需要执行对各气缸列的控制，所以能简化浓峰运转的执行期间的控制。
在这方面，尽管在上述实施例中通过上述三种控制将NSR催化剂18和26的床温控制为彼此不同的温度，但也可通过其它类型的控制来控制NSR催化剂18和26的床温。例如，可提及在各气缸列之间改变排气门的关闭时点的控制作为另一种控制。如果排气门的关闭时点提前，则截留在气缸内的已燃气体被压缩并且产生泵吸损失。由于所产生的泵吸损失变换为此后被吸入气缸内的空气的热能，所以压缩上死点处的缸内温度上升。结果，排气损失增大并且排气温度上升。因而，通过改变气缸列1和气缸列2的排气门的关闭时点的控制，也能将NSR催化剂18和26的床温控制为不同的值。
实施例4
接下来将参照图10说明本发明的实施例4。注意，在本实施例的说明中，省略或节略了对与实施例1共同的部分的说明，并且说明着重于与实施例1不同的部分。
[***构型的说明]
图10是示意性地示出实施例4的***构型的视图。如图10所示，本实施例的***包括设置在NSR催化剂18与SCR催化剂20之间的NOx传感器54和设置在NSR催化剂26与SCR催化剂28之间的NOx传感器56。NOx传感器54和56构造成除排气中的NOx浓度以外还能够检测排气中包含的NH3的浓度。
[实施例4的特征控制]
在上述实施例1中，计算要在浓峰运转期间导入各NSR催化剂中的还原剂量，并且按照这些还原剂量之差来设定各气缸列的目标空燃比。然而，这些还原剂量是NSR催化剂18和26的NOx储存能力或NOx还原能力的推定值，并不一定准确。因此，例如，在一些情况下，即使判定为还原剂量之差超过阈值，也能将NSR催化剂18和26的实际NOx储存能力或NOx还原能力视为相等。
因此，在本实施例中，在NSR催化剂之一中的NOx还原速度相对于另一NSR催化剂中的NOx还原速度加快的浓峰运转的执行期间，基于NOx传感器54和56的输出值的表现来推定NSR催化剂18和26的实际NOx储存能力或NOx还原能力。如上所述，在浓气氛下，NOx在NSR催化剂18和26中还原并且生成N2，并且N2然后与H2反应而生成NH3。所生成的NH3流到NSR催化剂18和26的下游侧并由NOx传感器54和56检测到。因此，可以说在浓峰运转期间NOx传感器54和56的输出值的表现与NSR催化剂18和26的实际NOx储存能力或NOx还原能力高度关联。
在本实施例中，通过对NOx传感器54和56的输出值的表现进行比较来判定NSR催化剂18和26的实际NOx储存能力或NOx还原能力是否相等。更具体地，比较NOx传感器54和56中NH3的检测结束的时点(例如，有关的NOx传感器的输出值变成在预定值以下的时点)。此外，如果上述结束时点之差在预定时间以下，则ECU 60判定为NSR催化剂18和26的实际NOx储存能力或NOx还原能力相等。如果判定为实际NOx储存能力或NOx还原能力相等，则在执行接下来的浓峰运转时，禁止气缸列1和气缸列2的目标空燃比的独立控制，并均一地控制目标空燃比。更具体地，按照存在对其执行浓峰运转的请求的气缸列的目标空燃比来执行气缸列1和气缸列2的浓峰运转。
另一方面，在判定为NSR催化剂18和26的实际NOx储存能力或NOx还原能力不相等的情况下，与当前浓峰运转相似，在接下来的浓峰运转中也控制各气缸列的目标空燃比。
因而，根据实施例4，根据与在浓峰运转期间NOx传感器54和56的输出值的表现的比较，能将接下来的浓峰运转中对目标空燃比的控制切换为均一控制。通过切换为均一控制，能简化浓峰运转的执行期间的控制，因为不必执行对各气缸列的控制。
注意，在上述实施例4中，NOx传感器54和56对应于本发明的上述第五方面中的“浓度检测装置”。
附图标记列表
10 内燃发动机
12 缸内喷射器
14、22 排气通路
16、24 三元催化剂
18、26 NSR催化剂
20、28 SCR催化剂
32 口喷射器
54、56 NOx传感器
60 ECU

Claims (5)

1.一种用于内燃发动机的控制设备，所述内燃发动机包括独立地连接到具有多个气缸组的内燃发动机的各气缸组的排气通路和设置在每个所述排气通路中的NOx催化剂，所述NOx催化剂在所述内燃发动机的稀燃烧运转期间储存排气中包含的NOx，并且在所述内燃发动机的浓燃烧运转期间还原和净化所储存的NOx，所述控制设备包括：
控制装置，所述控制装置配置成同时将所述气缸组的空燃比设定于相对于理论配比的浓侧并计算在开始浓峰运转时要导入相应NOx催化剂中的还原剂的量，并且在执行所述浓峰运转时通过使计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的NOx还原速度相对于计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的NOx还原速度增大来使所述浓峰运转的结束时点在所述气缸组之间一致。
2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的控制设备，其中，所述控制装置配置成将连接到计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的气缸组的空燃比设定为比连接到计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的气缸组的空燃比更靠向浓侧。
3.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的控制设备，其中：
在所述内燃发动机的各气缸中设置有口喷射器和缸内喷射器，所述口喷射器和所述缸内喷射器构造成使得能控制所述口喷射器和所述缸内喷射器相对于总燃料量的相应喷射比例；并且
所述控制装置配置成使得连接到计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的气缸组的缸内喷射器的喷射比例高于连接到计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的气缸组的缸内喷射器的喷射比例。
4.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的控制设备，其中：
所述NOx催化剂构造成使得所述NOx催化剂的床温各自都能被独立地控制；
并且所述控制装置配置成使计算出的还原剂量较多的NOx催化剂的床温相比于计算出的还原剂量较少的NOx催化剂的床温升高。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃发动机的控制设备，其中：
在所述NOx催化剂的下游分别设置有用于检测由所述NOx催化剂进行的NOx还原反应的产物的浓度的浓度检测装置；并且
所述控制装置配置成基于在计算出的还原剂量较多的NOx催化剂中的NOx还原速度相对于计算出的还原剂量较少的NOx催化剂中的NOx还原速度增大的所述浓峰运转的执行期间检测出的所述产物的浓度而在各NOx催化剂之间比较代表NOx催化剂的NOx储存能力和NOx还原能力中的至少一者的NOx催化剂性能，并且在各NOx催化剂的性能相等的情况下，在下一次执行所述浓峰运转时禁止所述NOx催化剂的NOx还原速度的独立控制并均一地控制所述气缸组。
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