專利名稱：用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元。
背景技術(shù)：
例如，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 10-89106 (JP-A-10-89106)描述了一種裝設(shè)有渦輪 增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(獨(dú)立排氣發(fā)動(dòng)機(jī))。JP-A-10-89106中描述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括第一 排氣門，其打開(kāi)和關(guān)閉與渦輪相連通的第一排氣通道；以及第二排氣門，其打開(kāi)和關(guān)閉旁通 渦輪的第二排氣通道。在所描述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，能夠通過(guò)打開(kāi)第一排氣門來(lái)將排氣能量 引入渦輪中。另外，能夠通過(guò)打開(kāi)第二排氣門來(lái)旁通渦輪排出排氣。因此，能夠降低排氣造 成的泵氣損失。在設(shè)有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，如果在進(jìn)氣門的打開(kāi)時(shí)段與排氣門的打開(kāi)時(shí) 段之間存在氣門重疊時(shí)段，則在高負(fù)荷下，如果加壓壓力高于背壓，則可能導(dǎo)致空氣和燃料 從進(jìn)氣側(cè)經(jīng)由燃燒室流到排氣側(cè)。JP-A-10-90106沒(méi)有描述當(dāng)發(fā)生空氣和燃料流動(dòng)時(shí)的空 燃比控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于裝設(shè)有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，它能夠在內(nèi) 燃發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷情況下同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和降低排氣排放。根據(jù)本發(fā)明第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，包括壓縮吸入空 氣的渦輪增壓器；與所述渦輪增壓器的渦輪相連通的第一排氣通道；打開(kāi)和關(guān)閉所述第一 排氣通道的第一排氣門；旁通所述渦輪的第二排氣通道；打開(kāi)和關(guān)閉所述第二排氣通道的 第二排氣門；所述第一排氣通道和所述第二排氣通道相接合之后的接合后排氣通道；以及 布置在所述接合后排氣通道中并凈化排氣的催化劑。所述用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制 單元進(jìn)一步包括掃氣控制執(zhí)行裝置，所述掃氣控制執(zhí)行裝置用于當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在 高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制所述第二排氣門的打開(kāi)正時(shí)和進(jìn)氣門的打開(kāi)正時(shí)中的至少一個(gè)，以 確保所述第二排氣門的打開(kāi)時(shí)段與所述進(jìn)氣門的打開(kāi)時(shí)段之間的氣門重疊時(shí)段，以及空燃 比控制裝置，所述空燃比控制裝置用于當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將氣缸中填 充的氣體的空燃比控制成輸出空燃比或者接近所述輸出空燃比的值，并且進(jìn)行控制以使流 入所述催化劑中的氣體的空燃比成為理論空燃比或接近所述理論空燃比的值。根據(jù)該第一方面，能夠通過(guò)使氣缸中填充的氣體的空燃比(以下稱之為“缸內(nèi)A/ F”)成為輸出空燃比而使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大化。另外，能夠通過(guò)使流入催化劑的氣體的空燃比 (以下稱之為“總A/F”)成為理論空燃比而獲得良好的排氣排放特性。如上所述，根據(jù)第一 方面，當(dāng)要求高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出時(shí)，能夠在高負(fù)荷下同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出改善和排氣排放降低。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，空燃比控制裝置可包 括第一空燃比傳感器，所述第一空燃比傳感器設(shè)置在所述第一排氣通道中以檢測(cè)所述第 一排氣通道中的排氣的空燃比；第二空燃比傳感器，所述第二空燃比傳感器設(shè)置在位于所述接合后排氣通道中的所述催化劑的上游或者下游中的至少一方，以檢測(cè)所述接合后排氣 通道中的排氣的空燃比；第一空燃比反饋控制執(zhí)行裝置，所述第一空燃比反饋控制執(zhí)行裝 置用于基于所述第一空燃傳感器的輸出進(jìn)行控制以將所述氣缸中填充的氣體的空燃比保 持為接近所述輸出空燃比的值；以及第二空燃比反饋控制執(zhí)行裝置，所述第二空燃比反饋 控制執(zhí)行裝置用于基于所述第二空燃傳感器的輸出進(jìn)行控制以將流入所述催化劑中的氣 體的空燃比保持為所述理論空燃比。根據(jù)該第一方面，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)期間，能夠可靠地而非偶然地使缸內(nèi) A/F保持為接近輸出空燃比的值，并且能夠可靠地而非偶然地使總A/F保持為接近化學(xué)計(jì) 量的值。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，所述第一空燃比反饋 控制執(zhí)行裝置和所述第二空燃比反饋控制執(zhí)行裝置可執(zhí)行反饋控制以調(diào)整燃料噴射量和 所述第二排氣門的打開(kāi)特性中的至少一種。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，第一空燃比反饋控制 執(zhí)行裝置可執(zhí)行反饋控制以調(diào)整燃料噴射量。另外，第二空燃比反饋控制執(zhí)行裝置可執(zhí)行 反饋控制以調(diào)整第二排氣門的打開(kāi)特性。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，可基于第二排氣門的 氣門正時(shí)、升程、持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)改變第二排氣門的打開(kāi)特性。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，空燃比控制裝置可包 括空燃比差控制裝置，所述空燃比差控制裝置用于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等于或高于閾值發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，控制所述氣缸中填充的氣體的空燃比與流入所述催化劑中的氣體的空燃比中的 至少一個(gè)，以降低所述氣缸中填充的氣體的空燃比與流入所述催化劑中的氣體的空燃比之 間的空燃比差。根據(jù)該第一方面，即使當(dāng)在高負(fù)荷的情況下執(zhí)行伴隨著掃氣控制——其使用從進(jìn) 氣側(cè)到排氣側(cè)的新鮮空氣流——的空燃比控制時(shí)，也能夠抑制催化劑中過(guò)量燃料的燃燒。 因此，能夠有利地防止催化劑床溫超過(guò)上限溫度閾值。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，空燃比差控制裝置可 包括排放優(yōu)先空燃比差控制裝置，所述排放優(yōu)先空燃比差控制裝置用于調(diào)整所述第二排氣 門的打開(kāi)特性和燃料噴射量使得當(dāng)所述空燃比差降低時(shí)，所述氣缸中填充的氣體的空燃 比接近流入所述催化劑中的氣體的空燃比。根據(jù)該第一方面，當(dāng)缸內(nèi)A/F與總A/F之間的空燃比差降低時(shí)，能夠通過(guò)使缸內(nèi)A/ F接近總A/F而降低待從氣缸排出的過(guò)量燃料。因此，能夠抑制催化劑中過(guò)量燃料的燃燒。 另外，根據(jù)該第一方面，無(wú)論高負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高還是降低，都能夠使總A/F恒定地保 持為化學(xué)計(jì)量值。因此，能夠防止催化劑床溫過(guò)度升高同時(shí)優(yōu)先于輸出改善而降低排氣排 放。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，空燃比差控制裝置可 調(diào)整所述第二排氣門的打開(kāi)特性以保持所述氣缸中填充的空氣量并降低新鮮空氣流動(dòng)量。 另外，所述空燃比差控制裝置還可與所述新鮮空氣流動(dòng)量的降低成比例地調(diào)整所述燃料噴射量。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，空燃比差控制裝置可包括輸出優(yōu)先空燃比差控制裝置，所述輸出優(yōu)先空燃比差控制裝置用于調(diào)整所述第二排氣 門的打開(kāi)特性使得當(dāng)所述空燃比差降低時(shí)，流入所述催化劑中的氣體的空燃比接近所述 氣缸中填充的氣體的空燃比。根據(jù)該第一方面，當(dāng)缸內(nèi)A/F與總A/F之間的空燃比差降低時(shí)，能夠通過(guò)使總A/F 接近缸內(nèi)A/F而減少流過(guò)氣缸的過(guò)量燃料。如上所述，由于用于在催化劑中與過(guò)量燃料發(fā) 生反應(yīng)的過(guò)量新鮮空氣量(氧氣量)被降低，所以能夠抑制催化劑中的過(guò)量燃料的燃燒。另 外，根據(jù)該第一方面，無(wú)論在高負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高還是降低，都能夠使缸內(nèi)A/F恒定地 保持為輸出空燃比。因此，能夠防止催化劑床溫過(guò)度升高同時(shí)優(yōu)先于輸出改善而降低排氣 排放。在根據(jù)第一方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元中，空燃比差控制裝置可 調(diào)整第二排氣門的打開(kāi)特性以降低新鮮空氣流動(dòng)量同時(shí)保持氣缸中填充的空氣量以及燃 料噴射量。在根據(jù)本發(fā)明第二方面的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法中，所述渦輪增壓 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮吸入空氣的渦輪增壓器；與所述渦輪增壓器的渦輪相連通的第一排 氣通道；打開(kāi)和關(guān)閉所述第一排氣通道的第一排氣門；旁通所述渦輪的第二排氣通道；打 開(kāi)和關(guān)閉所述第二排氣通道的第二排氣門；所述第一排氣通道和所述第二排氣通道相接合 之后的接合后排氣通道；以及布置在所述接合后排氣通道中并凈化排氣的催化劑。所述用 于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法執(zhí)行如下操作當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 控制所述第二排氣門的關(guān)閉正時(shí)和進(jìn)氣門的打開(kāi)正時(shí)中的至少一個(gè)，以確保所述第二排氣 門的打開(kāi)時(shí)段與所述進(jìn)氣門的打開(kāi)時(shí)段之間的氣門重疊時(shí)段，以及當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在高 負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行控制以使氣缸中填充的氣體的空燃比成為輸出空燃比或者接近所述輸 出空燃比的值，并且使流入所述催化劑中的氣體的空燃比成為理論空燃比或接近所述理論 空燃比的值。


通過(guò)參照附圖對(duì)示例實(shí)施方式的以下描述，本發(fā)明的前述和/或其它目的、特征 和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記用于表示相似的元件，并且其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的系統(tǒng)構(gòu)造的圖；圖2是示出升程曲線以描述本發(fā)明第一實(shí)施方式中所使用的進(jìn)氣門和排氣門的 氣門正時(shí)的圖；圖3A和圖;3B描述了本發(fā)明第一實(shí)施方式中的特有空燃比控制；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施方式中執(zhí)行的程序的流程圖；圖5是示出在高負(fù)荷下催化劑溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE之間的關(guān)系的圖；圖6A至圖6C描述了本發(fā)明第二實(shí)施方式中的特有控制；圖7是本發(fā)明第二實(shí)施方式中執(zhí)行的程序的流程圖；圖8A至圖9C描述了本發(fā)明第三實(shí)施方式中的特有控制；以及圖9是本發(fā)明第三實(shí)施方式中執(zhí)行的程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的系統(tǒng)構(gòu)造的圖。第一實(shí)施方式的系統(tǒng)是帶 有渦輪增壓器的獨(dú)立排氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。圖1中所示的系統(tǒng)包括具有多個(gè)氣缸2的發(fā)動(dòng)機(jī)1。每個(gè)氣缸2中的活塞(未示 出)經(jīng)由曲柄機(jī)構(gòu)連接于共同的曲軸4。曲軸4附近設(shè)有檢測(cè)曲軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)角度(曲柄角 CA)的曲柄角傳感器5。發(fā)動(dòng)機(jī)1還設(shè)有檢測(cè)冷卻劑溫度Tw的冷卻劑溫度傳感器3。發(fā)動(dòng)機(jī)1具有用于各個(gè)氣缸2的噴射器6。噴射器6將高壓燃料直接噴射到氣缸 2中。各個(gè)噴射器6連接于共同的輸送管7。輸送管7經(jīng)由燃料泵8與燃料箱9相連通。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)1具有用于各個(gè)氣缸2的進(jìn)氣口 10。進(jìn)氣口 10設(shè)有多個(gè)進(jìn)氣門11。 進(jìn)氣門11由可變進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)13致動(dòng)(打開(kāi)和關(guān)閉)。這里，可變進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)13包括改變 進(jìn)氣凸輪軸12相位的常規(guī)可變氣門正時(shí)(VVT)機(jī)構(gòu)。每個(gè)進(jìn)氣口 10連接于共同的穩(wěn)壓罐(進(jìn)氣歧管)16。穩(wěn)壓罐16設(shè)有增壓壓力傳 感器17。增壓壓力傳感器17測(cè)量由下面將描述的壓縮機(jī)2 壓縮的空氣(以下稱為“壓 縮空氣”)的壓力，該壓力可稱為增壓壓力，其是一種進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓力。進(jìn)氣通道18連接于穩(wěn)壓罐16。進(jìn)氣通道18中設(shè)有節(jié)氣門20。節(jié)氣門20是由節(jié) 氣門馬達(dá)21驅(qū)動(dòng)的電子控制閥?；谟杉铀倨鞑僮髁總鞲衅?3等檢測(cè)到的加速器操作量 AA而驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門20。在節(jié)氣門20附近設(shè)有檢測(cè)節(jié)氣門開(kāi)度TA的節(jié)氣門位置傳感器22。 在節(jié)氣門20的上游設(shè)有冷卻壓縮空氣的中冷器25。在中冷器25上游設(shè)有渦輪增壓器M的壓縮機(jī)Ma。壓縮機(jī)2 經(jīng)由聯(lián)接軸(未 示出)聯(lián)接于渦輪Mb。渦輪24b設(shè)置在下面將描述的第一排氣通道32中。當(dāng)渦輪24b被 排氣動(dòng)壓(排氣能量)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，壓縮機(jī)2 被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在壓縮機(jī)2 的上游設(shè)有空 氣流量計(jì)沈。空氣流量計(jì)沈檢測(cè)進(jìn)氣量fe。發(fā)動(dòng)機(jī)1設(shè)有用于各個(gè)氣缸2的第一排氣門3(^(可標(biāo)為1乂1”)和第二排氣門 3( (可標(biāo)為112”)。第一排氣門30A打開(kāi)和關(guān)閉與渦輪24b相連通的第一排氣通道32。 流過(guò)第一排氣通道32的排氣的動(dòng)壓力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)渦輪Mb。同時(shí)，第二排氣門30B打開(kāi)和關(guān) 閉旁通渦輪Mb的第二排氣通道34。這些排氣門30A和30B由可變排氣門機(jī)構(gòu)31打開(kāi)和關(guān)閉。這里，可變排氣門機(jī)構(gòu) 31是連續(xù)地改變各個(gè)氣缸2的排氣門30A和30B的打開(kāi)特性的機(jī)構(gòu)。更具體地，可變排氣 門機(jī)構(gòu)31包括常規(guī)的VVT機(jī)構(gòu)，其能夠改變排氣凸輪軸四的相位以調(diào)整排氣門30A和30B 的打開(kāi)/關(guān)閉正時(shí)。另外，可變排氣門機(jī)構(gòu)31包括能夠連續(xù)地改變第二排氣門30B的升程 和持續(xù)時(shí)間的常規(guī)可變升程(和持續(xù)時(shí)間)機(jī)構(gòu)。第一排氣通道32中設(shè)有第一空燃比傳感器37以檢測(cè)流過(guò)第一排氣通道32的排 氣的空燃比。在第一排氣通道32和第二排氣通道34的接合部35下游的接合后排氣通道 36中設(shè)有凈化排氣的三元催化劑(S/C)38。另外，在三元催化劑38下游的接合后排氣通道 36中設(shè)有第二空燃比傳感器39以檢測(cè)該位置處的排氣的空燃比。根據(jù)第一實(shí)施方式的系統(tǒng)包括作為控制單元的電子控制單元(ECU)40。ECU40的 輸入側(cè)連接于冷卻劑溫度傳感器3、曲柄角傳感器5、增壓壓力傳感器17、節(jié)氣門位置傳感 器22、加速器操作量傳感器23、空氣流量計(jì)沈、第一空燃比傳感器37、第二空燃比傳感器39 等。同時(shí)，E⑶40的輸出側(cè)連接于噴射器6、燃料泵8、可變進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)13、節(jié)氣門馬達(dá)21、可變排氣門機(jī)構(gòu)31等。ECU40基于從各傳感器接收到的信號(hào)根據(jù)特定程序致動(dòng)各個(gè)致動(dòng)器 以控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖2是示出升程曲線以描述該實(shí)施方式中所采用的進(jìn)氣門正時(shí)和排氣門正時(shí)的 圖。更具體地，圖2中所示的進(jìn)氣門和排氣門的氣門正時(shí)用于將新鮮空氣從進(jìn)氣側(cè)經(jīng)由燃 燒室引導(dǎo)到排氣側(cè)，并用于掃除氣缸中的殘存氣體(內(nèi)部EGR氣體)。在這種情況下，如圖 2所示，可變排氣門機(jī)構(gòu)31用于使得第二排氣門Ex2的關(guān)閉正時(shí)相比于第一排氣門Exl的 關(guān)閉正時(shí)延遲。因此，確保了第二排氣門Ex2的打開(kāi)時(shí)段與進(jìn)氣門h的打開(kāi)時(shí)段彼此重疊 的氣門重疊時(shí)段。另外，第二排氣門Ex2的打開(kāi)正時(shí)相比于第一排氣門Exl的打開(kāi)正時(shí)延遲，并且第 二排氣門Ex2的升程被設(shè)定成小于第一排氣門Exl的升程。因此，增加了供給到渦輪24b 的排氣能量的量，從而立即提高了增壓壓力。根據(jù)進(jìn)氣門和排氣門的上述氣門正時(shí)，當(dāng)在高負(fù)荷情況下增壓壓力(穩(wěn)壓罐壓 力)高于背壓時(shí)，能夠有效地將新鮮空氣從進(jìn)氣側(cè)引導(dǎo)到排氣側(cè)(第二排氣通道34側(cè))。 另外，如圖2所示，可變排氣門機(jī)構(gòu)31調(diào)整第二排氣門Ex2的升程。因此，能夠調(diào)整新鮮空 氣流動(dòng)量(掃氣量)。此外，附加地或者代替用可變排氣門機(jī)構(gòu)31來(lái)控制第二排氣門Ex2、 或者代替對(duì)第二排氣門Ex2進(jìn)行控制，可將進(jìn)氣門11的打開(kāi)正時(shí)提前以控制氣門重疊時(shí)段 并從而調(diào)整新鮮空氣流動(dòng)量。圖3A和圖;3B是描述本發(fā)明第一實(shí)施方式中的特有空燃比控制的圖。更具體地， 圖3A示出了在高負(fù)荷下(特別是在全負(fù)荷(WOT)下)新鮮空氣的流動(dòng)率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE 之間的關(guān)系，而圖3B示出了在高負(fù)荷下空燃比A/F與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE之間的關(guān)系。如圖3A 所示，流動(dòng)率指的是在一次燃料裝載(內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料循環(huán))期間吸入氣缸中的新 鮮空氣總量At。t*的流動(dòng)的新鮮空氣量(At。t-A。yl)所占的比例?！?amp;是未流到排氣側(cè)而是填 充在氣缸中的新鮮空氣量。如上所述，當(dāng)在渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中設(shè)有氣門重疊時(shí)段時(shí)，當(dāng)在高負(fù)荷情況下 增壓壓力高于背壓時(shí)，新鮮空氣從進(jìn)氣側(cè)經(jīng)由燃燒室流到排氣側(cè)。圖3A中的虛線波形示出了常規(guī)排氣系統(tǒng)中的新鮮空氣流動(dòng)率的趨勢(shì)，該常規(guī)排 氣系統(tǒng)不包括本實(shí)施方式的排氣系統(tǒng)中的旁通渦輪24b的第二排氣通道34。如圖3A所示， 在常規(guī)排氣系統(tǒng)中，背壓隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE提高而提高。因此，流動(dòng)率降低。同時(shí)，與常規(guī)排氣系統(tǒng)類似地，與渦輪24b相連通的第一排氣通道32中的背壓隨發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE提高而提高。然而，由于旁通渦輪24b的第二排氣通道；34中的背壓不受渦輪24b 的排氣阻力的影響，所以即使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE提高，增壓壓力也保持高于第二排氣通道；34中的 背壓。根據(jù)該實(shí)施方式中的排氣系統(tǒng)，通過(guò)第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性的上述控制來(lái)調(diào)整新 鮮空氣流動(dòng)量。因此，如圖3A中實(shí)線所示，能夠在中轉(zhuǎn)速至高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得期望的流動(dòng)率。因此，通過(guò)利用使用新鮮空氣流動(dòng)的掃氣控制而在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷下時(shí)如以下 所述那樣控制氣缸中填充的氣體的空燃比(以下可將其稱為“缸內(nèi)A/F”)和流到三元催化 劑38中的氣體的空燃比(以下可將其稱為“總A/F”)。根據(jù)該實(shí)施方式的排氣系統(tǒng)，能夠 在寬的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)執(zhí)行掃氣控制。換言之，如圖3B所示，燃料噴射量被設(shè)定成使缸 內(nèi)A/F接近輸出空燃比(12.5)。另外，通過(guò)調(diào)整第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性來(lái)控制流過(guò)第 二排氣門Ex2的新鮮空氣量，使得包含流過(guò)氣缸的新鮮空氣的總A/F接近理論空燃比(化學(xué)計(jì)量值)。圖4是第一實(shí)施方式中由E⑶40執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)以上功能的程序的流程圖。在圖4所 示的程序中，ECU40首先判斷發(fā)動(dòng)機(jī)1的負(fù)荷是否等于或大于閾值負(fù)荷Lth(步驟100)。更 具體地，在該步驟中基于進(jìn)氣量Ga、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE等進(jìn)行判斷。閾值負(fù)荷Lth預(yù)先設(shè)定成 這樣的值采用該值能夠判斷發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是否足夠高以能夠恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行掃氣控制。然后，如果在步驟100判斷出當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷等于或高于閾值負(fù)荷Lth，或者判斷 出發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷升高得足夠高以能夠恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行掃氣控制，則執(zhí)行與掃氣控制的執(zhí)行相伴隨 的空燃比控制，使得缸內(nèi)A/F接近輸出空燃比并使總A/F接近化學(xué)計(jì)量值(步驟102)。更具體地，在步驟102，以使缸內(nèi)A/F成為輸出空燃比所需的燃料噴射量F噴射燃 料。在這種情況下進(jìn)行燃料噴射時(shí)，在掃氣控制時(shí)燃料不與新鮮空氣一起流動(dòng)的時(shí)刻(即 第二排氣門Ex2關(guān)閉后的時(shí)刻)噴射燃料。為了確定這種情況下的燃料噴射量F，ECU40已 經(jīng)存儲(chǔ)有限定與發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE等)相關(guān)的燃料噴射量 F的映射(未示出)。在步驟102，ECU40參考該映射來(lái)計(jì)算產(chǎn)生上述缸內(nèi)A/F的恰當(dāng)?shù)娜?料噴射量F。另外，在步驟102，通過(guò)調(diào)整第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性來(lái)控制流過(guò)第二排氣門 Ex2的新鮮空氣量(At。t-A。yl)，使得含有流入第二排氣通道34中的新鮮空氣的總A/F變成化 學(xué)計(jì)量值。為了確定這種情況下的第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性，ECU40參考所存儲(chǔ)的限定與 發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性(打開(kāi)/關(guān)閉正時(shí)、升程、以及持續(xù) 時(shí)間)的映射(未示出)。在步驟102，該映射用于計(jì)算獲得上述新鮮空氣流動(dòng)量(At。t-A。yl) 的恰當(dāng)?shù)牡诙艢忾TEx2的打開(kāi)特性。此外，在步驟102，基于第一空燃比傳感器37的輸出而修正燃料噴射量F，使缸內(nèi) A/F保持為接近輸出空燃比的值。第一空燃比傳感器37檢測(cè)流過(guò)第一排氣通道32的排 氣——新鮮空氣不流過(guò)該第一排氣通道32——的空燃比，即缸內(nèi)A/F。因此，能夠利用第一 空燃比傳感器37的輸出來(lái)執(zhí)行缸內(nèi)A/F的反饋控制，使缸內(nèi)A/F保持為接近輸出空燃比的值。此外，在步驟102，基于第二空燃比傳感器39的輸出通過(guò)調(diào)整第二排氣門Ex2的 打開(kāi)特性來(lái)修正新鮮空氣流動(dòng)量(At。t_A。yl)，使總A/F保持接近化學(xué)計(jì)量值。第二空燃比傳 感器39檢測(cè)流過(guò)第一排氣通道32——新鮮空氣不流過(guò)該第一排氣通道32——的排氣與流 過(guò)第二排氣通道34——新鮮空氣流過(guò)該第二排氣通道34——的排氣匯合后的排氣的空燃 比，即總A/F。因此，可通過(guò)利用第二空燃比傳感器39的輸出來(lái)執(zhí)行總A/F的反饋控制，以 將總A/F保持為接近化學(xué)計(jì)量值的值。根據(jù)圖4所示的上述程序，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷下時(shí)執(zhí)行與掃氣控制的執(zhí)行相伴 隨的空燃比控制，使得缸內(nèi)A/F接近輸出空燃比并使總A/F接近化學(xué)計(jì)量值。采用這樣的 空燃比控制，能夠通過(guò)使缸內(nèi)A/F成為輸出空燃比而使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大化。另外，能夠通過(guò) 使流入三元催化劑38中的氣體的空燃比(總A/F)成為化學(xué)計(jì)量值而獲得良好的排氣排放 特性。如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式的系統(tǒng)能夠在需要高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的高負(fù)荷情況下同時(shí)提 高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和降低排氣排放。另外，根據(jù)上述程序，當(dāng)執(zhí)行空燃比控制時(shí)執(zhí)行缸內(nèi)A/F反饋控制和總A/F反饋控 制。因此，能夠可靠地而非偶然地將缸內(nèi)A/F保持為接近輸出空燃比的值，并且能夠可靠地而非偶然地將總A/F保持為接近化學(xué)計(jì)量值的值。在第一實(shí)施方式中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷高時(shí)執(zhí)行缸內(nèi)A/F和總A/F的反饋控制。然而， 在本發(fā)明中可以執(zhí)行這些反饋控制中的任意一個(gè)，或者不執(zhí)行反饋控制。另外，在第一實(shí)施方式中，通過(guò)調(diào)整燃料噴射量來(lái)執(zhí)行缸內(nèi)A/F的反饋控制，而通 過(guò)調(diào)整第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性來(lái)執(zhí)行總A/F的反饋控制。然而，本發(fā)明的這些反饋控 制的情況并不局限于此。更具體地，例如可通過(guò)修正第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性并因此通 過(guò)調(diào)整新鮮空氣流動(dòng)量來(lái)執(zhí)行缸內(nèi)A/F的反饋控制。同時(shí)，可通過(guò)調(diào)整燃料噴射量來(lái)執(zhí)行 總A/F的反饋控制。在上述第一實(shí)施方式中，渦輪增壓器M對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“渦輪增壓器”，渦輪 24b對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“渦輪”，第一排氣通道32對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第一排氣通道”，第一 排氣門30A對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第一排氣門”，第二排氣通道34對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第二排 氣通道”，第二排氣門30B對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第二排氣門”，接合后排氣通道36對(duì)應(yīng)于本發(fā) 明中的“接合后排氣通道”，并且三元催化劑38對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“催化劑”。另外，如果步 驟100中的判斷結(jié)果為“是”，則E⑶40執(zhí)行步驟102的處理。因此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中的“掃 氣控制執(zhí)行裝置”和“空燃比控制裝置”。另外，第一空燃比傳感器37對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第 一空燃比傳感器”，而第二空燃比傳感器39對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第二空燃比傳感器”。另外， 如果步驟100中的判斷結(jié)果為“是”，則E⑶40執(zhí)行步驟102的處理。因此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中 的“第一空燃比反饋控制執(zhí)行裝置”和“第二空燃比反饋控制執(zhí)行裝置”。接下來(lái)將參照?qǐng)D5至圖7描述本發(fā)明的第二實(shí)施方式。該實(shí)施方式中的系統(tǒng)可以 制成具有圖1所示的硬件結(jié)構(gòu)、以及執(zhí)行以下將描述的圖7所示程序——而非圖4所示程 序——的ECU40。圖5是示出當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷下時(shí)催化劑溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE之間的關(guān)系的 圖。如圖5所示，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE提高，流過(guò)排氣系統(tǒng)的高溫排氣的量增加。另外，排氣 壓力隨排氣流動(dòng)量的增加而提高。因此，在高負(fù)荷下流入三元催化劑38的排氣溫度(催化 劑入口氣體溫度)升高。因此，如圖5所示，三元催化劑38的床溫也隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE提高 而升高。在高負(fù)荷和高轉(zhuǎn)速下催化劑溫度升高的另一個(gè)原因如下。即，如上述第一實(shí)施方 式那樣，如果缸內(nèi)A/F被控制成比化學(xué)計(jì)量值濃的輸出空燃比，并且如果新鮮空氣流動(dòng)，則 在缸內(nèi)燃燒期間變得過(guò)量的燃料以及流過(guò)氣缸的新鮮空氣被供給到三元催化劑38。這里， 缸內(nèi)燃料過(guò)量的原因在于空氣-燃料混合物以比化學(xué)計(jì)量值——在該化學(xué)計(jì)量值下燃料和 空氣中的氧氣完美燃燒——濃的輸出空燃比燃燒。然后，過(guò)量燃料和流過(guò)氣缸的新鮮空氣中的氧氣與三元催化劑38發(fā)生反應(yīng)，從而 使三元催化劑38的床溫升高。因此，如圖5所示，在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)催化劑床溫超過(guò)上限溫 度閾值(標(biāo)準(zhǔn)值)。圖6A至圖6C是描述本發(fā)明第二實(shí)施方式中的特有控制的圖。更具體地，圖6A示 出了當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷下時(shí)新鮮空氣流動(dòng)率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE之間的關(guān)系；圖6B示出了 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷下時(shí)空燃比A/F與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE之間的關(guān)系；而圖6C示出了當(dāng)發(fā)動(dòng) 機(jī)處于高負(fù)荷下時(shí)催化劑溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE之間的關(guān)系。在第二實(shí)施方式中，如圖6A所示，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE高于閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NEl，則執(zhí)行掃氣控制，從而能夠確保期望的流動(dòng)率。然后，如圖6B所示，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE高于 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE1，則執(zhí)行上述第一實(shí)施方式的空燃比控制(使缸內(nèi)A/F成為輸出空燃比并使 總A/F成為化學(xué)計(jì)量值的控制)。接下來(lái)，在第二實(shí)施方式中，如圖6B所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE高于閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 NEth的區(qū)域內(nèi)——該區(qū)域涉及催化劑床溫過(guò)度上升，缸內(nèi)A/F與總A/F之差被設(shè)定為小，以 避免當(dāng)在節(jié)氣門全開(kāi)、高速行駛等期間發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷和高轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)時(shí)催化劑床溫過(guò) 度升高。更具體地，在該實(shí)施方式中使缸內(nèi)A/F靠近總A/F。此外，空燃比差被設(shè)定成隨發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE提高而減小。在該實(shí)施方式中，通過(guò)調(diào)節(jié)新鮮空氣流動(dòng)量(流動(dòng)率)和燃料噴射量F來(lái)調(diào)整空 燃比差。更具體地，通過(guò)在氣缸內(nèi)填充的空氣量A。yl保持不變的同時(shí)調(diào)整第二排氣門Ex2的 打開(kāi)特性來(lái)降低新鮮空氣流動(dòng)量(At。t_A。yl)。此外，使燃料噴射量F與該流動(dòng)量(At。t-A。yl) 的降低成比例地降低。根據(jù)上述方法，如圖6B所示，由于燃料噴射量F與該流動(dòng)量(Atot-Acyl)的降低成比 例地降低，所以能夠?qū)⒖侫/F保持為化學(xué)計(jì)量值。此外，在氣缸內(nèi)填充的空氣量A。yl保持不 變的同時(shí)降低燃料噴射量F。這樣，能夠?qū)⒏變?nèi)A/F修正成稀薄側(cè)(化學(xué)計(jì)量值側(cè))空燃 比，從而使缸內(nèi)A/F接近總A/F。因此，能夠降低從氣缸中排放的過(guò)量燃料。根據(jù)上述控制，如圖6C所示，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷下時(shí)執(zhí)行與掃氣控制的執(zhí) 行相伴隨的空燃比控制，也能降低在三元催化劑38中燃燒的過(guò)量燃料。這樣，能夠抑制三 元催化劑38內(nèi)過(guò)量燃料的燃燒。因此，能夠有利地防止催化劑床溫升高超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。此外， 如圖6B所示，根據(jù)通過(guò)使缸內(nèi)A/F接近總A/F而減小空燃比差的方法，無(wú)論在高負(fù)荷下發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE升高還是降低，總A/F都將恒定地保持為化學(xué)計(jì)量值。因此，即使當(dāng)尾氣排放 優(yōu)先于改善輸出時(shí)，也能夠防止催化劑床溫的過(guò)度升高。圖7是第二實(shí)施方式中由ECU40執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)以上功能的程序的流程圖。應(yīng)當(dāng)注意， 在圖7中，與第一實(shí)施方式中的圖4中相同的步驟由相同的標(biāo)號(hào)指代，并且省略或簡(jiǎn)化其描 述。在圖7所示的程序中，當(dāng)在步驟102執(zhí)行高負(fù)荷空燃比控制(使缸內(nèi)A/F成為輸 出空燃比并使總A/F成為化學(xué)計(jì)量值的控制)之后，判斷當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE是否等于或高 于閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NEth(步驟200)。閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NEth被預(yù)先設(shè)定，并用于判斷發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速NE是否落入因執(zhí)行與掃氣控制相伴隨的空燃比控制而涉及到催化劑床溫過(guò)度上升的 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。其結(jié)果是，在步驟200，如果判斷出當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE等于或高于閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速NEth,或者如果判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE處于涉及到催化劑床溫過(guò)度升高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，則 執(zhí)行使缸內(nèi)A/F接近總A/F的處理(步驟202和204)，使得缸內(nèi)A/F與總A/F之差減小。在步驟202，通過(guò)調(diào)整第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性(打開(kāi)/關(guān)閉正時(shí)、升程、以及 持續(xù)時(shí)間)同時(shí)防止氣缸內(nèi)填充的空氣量At。t發(fā)生變化來(lái)降低新鮮空氣流動(dòng)量(At。t-A。yl)。 因此，降低了流入三元催化劑38的總空氣量At。t。接下來(lái)，在步驟204，使燃料噴射量F與步驟202中新鮮空氣流動(dòng)量(At。t_A。yl)的 降低成比例地降低。根據(jù)圖7中所示的上述程序，如已經(jīng)參照?qǐng)D6C描述的那樣，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1處于高負(fù)荷下時(shí)執(zhí)行與掃氣控制相伴隨的空燃比控制，也能夠在降低尾氣排放優(yōu)先于改善輸出 的同時(shí)防止催化劑床溫的過(guò)度升高。在上述第二實(shí)施方式中，如果步驟200的判斷結(jié)果為“是”，則E⑶40執(zhí)行步驟202 和204的處理；因此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中的“空燃比差控制裝置”。另外，當(dāng)步驟200的判斷結(jié) 果為“是”時(shí)，E⑶40執(zhí)行步驟202和204的處理，因此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的“排放優(yōu)先空燃比
差控制裝置”。現(xiàn)將參考圖8A至圖9描述本發(fā)明的第三實(shí)施方式。該實(shí)施方式的系統(tǒng)可制成具 有圖1所示的硬件結(jié)構(gòu)、以及執(zhí)行以下將描述的圖9所示程序——而非圖7所示程序—— 的 ECU40。圖8A至圖8C是描述本發(fā)明第三實(shí)施方式中的特有控制的圖。更具體地，圖8A示 出了高負(fù)荷下新鮮空氣流動(dòng)率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE之間的關(guān)系；圖8B示出了高負(fù)荷下空燃比 (A/F)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE之間的關(guān)系；而圖8C示出了高負(fù)荷下催化劑溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE 之間的關(guān)系。另外，在該實(shí)施方式中，如圖8A所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE超過(guò)閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NEl 時(shí)執(zhí)行掃氣控制以確保期望的流動(dòng)率。然后，如圖8B所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速NEl的區(qū)域內(nèi)，執(zhí)行上述第一實(shí)施方式的空燃比控制(使缸內(nèi)A/F成為輸出空燃比并使 總A/F成為化學(xué)計(jì)量值的控制)。 接下來(lái)，在該實(shí)施方式中，如圖8B所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE高于閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NEth 的區(qū)域內(nèi)——該區(qū)域涉及到催化劑床溫過(guò)度上升，缸內(nèi)A/F與總A/F之差被設(shè)定為小，以避 免當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE落在諸如節(jié)氣門全開(kāi)期間和高速行駛期間等高轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)時(shí)在高負(fù)荷 情況下催化劑床溫過(guò)度升高。與第二實(shí)施方式中相反，在該實(shí)施方式中使總A/F接近缸內(nèi) A/F。此外，使空燃比差隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE提高而減小。此外，在該實(shí)施方式中，與以上第二實(shí)施方式不同，通過(guò)僅調(diào)整新鮮空氣流動(dòng)量 (流動(dòng)率)來(lái)調(diào)整空燃比差。換言之，在調(diào)整空燃比差時(shí)燃料噴射量F保持不變，并且氣缸 中填充的空氣量A。yl保持不變。另外，通過(guò)調(diào)整第二排氣門Ex2的打開(kāi)特性來(lái)降低新鮮空 氣流動(dòng)量(At。t_A。yl)。根據(jù)這種方法，如圖8B所示，在氣缸中填充的空氣量Aeyl和燃料噴射量F保持不 變的同時(shí)，降低新鮮空氣流動(dòng)量(At。t_A。yl)。這樣，能夠在缸內(nèi)A/F保持為輸出空燃比的同 時(shí)將總A/F修正成濃側(cè)空燃比。其結(jié)果是，能夠使總A/F接近缸內(nèi)A/F。因此，能夠減少流 過(guò)氣缸的過(guò)量新鮮空氣(Atot-Acyl)。根據(jù)上述控制，如圖8C所示，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷下時(shí)執(zhí)行與掃氣控制相伴 隨的空燃比控制，也能夠減少用于在三元催化劑38中與過(guò)量燃料進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)量新鮮空 氣(氧氣量)。因此，能夠抑制三元催化劑38中的過(guò)量燃料的燃燒。因此，能夠防止催化劑 床溫超過(guò)上限溫度閾值。另外，如圖8B所示，根據(jù)通過(guò)使總A/F接近缸內(nèi)A/F而減小空燃 比差的方法，無(wú)論在高負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE升高還是降低，缸內(nèi)A/F都恒定地保持為輸出 空燃比。因此，能夠在改善輸出優(yōu)先于減少排氣排放的同時(shí)防止催化劑床溫過(guò)度升高。圖9是第三實(shí)施方式中由ECU40執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)以上功能的程序的流程圖。應(yīng)當(dāng)注意， 在圖9中，與第一實(shí)施方式中的圖7中相同的步驟由相同的標(biāo)號(hào)指代，并且省略或簡(jiǎn)化其描 述。
在圖9所示的程序中，如果在步驟200判斷出當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE等于或高于閾值 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NEth,或者如果判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE處于涉及到催化劑床溫過(guò)度升高的轉(zhuǎn)速范 圍內(nèi)，則執(zhí)行處理以使總A/F接近缸內(nèi)A/F (步驟300)，從而減小缸內(nèi)A/F與總A/F之差。在步驟300，通過(guò)在氣缸中填充的空氣量Aeyl和燃料噴射量F保持不變時(shí)調(diào)整第 二排氣門Ex2的打開(kāi)特性(打開(kāi)/關(guān)閉正時(shí)、升程、和持續(xù)時(shí)間)來(lái)降低新鮮空氣流動(dòng)量 (Atot-Acyl)。因此，降低了流到三元催化劑38中的空氣總量At。t。根據(jù)圖9中所示的上述程序，如已經(jīng)參照?qǐng)D8C所描述的那樣，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在 高負(fù)荷區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行與掃氣控制相伴隨的空燃比控制，也能夠在改善輸出優(yōu)先于減少 排氣排放的同時(shí)防止高負(fù)荷下催化劑床溫過(guò)度升高。在上述第三實(shí)施方式中，如果步驟200中的判斷結(jié)果為“是”，則E⑶40執(zhí)行步驟 300的處理；因此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中的“空燃比差控制裝置”。另外，如果步驟200中的判斷 結(jié)果為“是”，則E⑶40執(zhí)行步驟300的處理；因此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中的“輸出優(yōu)先空燃比差 控制裝置”。這里，在上述第一至第三實(shí)施方式中，檢測(cè)總A/F的第二空燃比傳感器39設(shè)置在 三元催化劑38的下游。然而，本發(fā)明中的第二空燃比傳感器的位置并不局限于上述位置， 而是可以位于例如接合后排氣通道(接合后排氣通道36)中的催化劑(三元催化劑38)的 上游。另外，第二空燃比傳感器可以位于接合后排氣通道中的催化劑的上游或者下游。雖然已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明示例實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局 限于示例性實(shí)施方式或結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明意在覆蓋各種變型和等同布置。另外，雖然以多 種示例性的組合和構(gòu)造示出了示例性實(shí)施方式的各個(gè)元件，但是包括更多、更少或僅一個(gè) 元件的其它組合和構(gòu)造也落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，所述渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮吸 入空氣的渦輪增壓器；與所述渦輪增壓器的渦輪相連通的第一排氣通道；打開(kāi)和關(guān)閉所述 第一排氣通道的第一排氣門；旁通所述渦輪的第二排氣通道；打開(kāi)和關(guān)閉所述第二排氣通 道的第二排氣門；所述第一排氣通道和所述第二排氣通道相接合之后的接合后排氣通道； 布置在所述接合后排氣通道中并凈化排氣的催化劑，所述控制單元的特征在于包括掃氣控制執(zhí)行裝置，所述掃氣控制執(zhí)行裝置用于當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)，控制所述第二排氣門的關(guān)閉正時(shí)和進(jìn)氣門的打開(kāi)正時(shí)中的至少一個(gè)，以確保所述第二 排氣門的打開(kāi)時(shí)段與所述進(jìn)氣門的打開(kāi)時(shí)段之間的氣門重疊時(shí)段，以及空燃比控制裝置，所述空燃比控制裝置用于當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將 氣缸中填充的氣體的空燃比控制成輸出空燃比或者接近所述輸出空燃比的值，并且進(jìn)行控 制以使流入所述催化劑中的氣體的空燃比成為理論空燃比或接近所述理論空燃比的值。
2.如權(quán)利要求1所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，所述空燃比控制 裝置包括第一空燃比傳感器，所述第一空燃比傳感器設(shè)置在所述第一排氣通道中以檢測(cè)所述第 一排氣通道中的排氣的空燃比，第二空燃比傳感器，所述第二空燃比傳感器設(shè)置在位于所述接合后排氣通道中的所述 催化劑的上游或者下游中的至少一方，以檢測(cè)所述接合后排氣通道中的排氣的空燃比，第一空燃比反饋控制執(zhí)行裝置，所述第一空燃比反饋控制執(zhí)行裝置用于基于所述第一 空燃傳感器的輸出進(jìn)行控制以將所述氣缸中填充的氣體的空燃比保持為接近所述輸出空 燃比的值，以及第二空燃比反饋控制執(zhí)行裝置，所述第二空燃比反饋控制執(zhí)行裝置用于基于所述第二 空燃傳感器的輸出進(jìn)行控制以將流入所述催化劑中的氣體的空燃比保持為所述理論空燃 比。
3.如權(quán)利要求2所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，所述第一空燃比 反饋控制執(zhí)行裝置和所述第二空燃比反饋控制執(zhí)行裝置執(zhí)行反饋控制以調(diào)整燃料噴射量 和所述第二排氣門的打開(kāi)特性中的至少一種。
4.如權(quán)利要求2所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，所述第一空燃比反饋控制執(zhí)行裝置執(zhí)行反饋控制以調(diào)整燃料噴射量，并且所述第二空燃比反饋控制執(zhí)行裝置執(zhí)行反饋控制以調(diào)整所述第二排氣門的打開(kāi)特性。
5.如權(quán)利要求3或4所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，基于所述第二 排氣門的氣門正時(shí)、升程、持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)改變所述第二排氣門的打開(kāi)特性。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，所述 空燃比控制裝置包括空燃比差控制裝置，所述空燃比差控制裝置用于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等于 或高于閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，控制所述氣缸中填充的氣體的空燃比與流入所述催化劑中的氣 體的空燃比中的至少一個(gè)，以降低所述氣缸中填充的氣體的空燃比與流入所述催化劑中的 氣體的空燃比之間的空燃比差。
7.如權(quán)利要求6所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，所述空燃比差控 制裝置包括排放優(yōu)先空燃比差控制裝置，所述排放優(yōu)先空燃比差控制裝置用于調(diào)整所述第 二排氣門的打開(kāi)特性和燃料噴射量使得當(dāng)所述空燃比差降低時(shí)，所述氣缸中填充的氣體的空燃比接近流入所述催化劑中的氣體的空燃比。
8.如權(quán)利要求7所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，所述空燃比差控 制裝置調(diào)整所述第二排氣門的打開(kāi)特性以保持所述氣缸中填充的空氣量并降低新鮮空氣 流動(dòng)量，并且所述空燃比差控制裝置還與所述新鮮空氣流動(dòng)量的降低成比例地降低所述燃 料噴射量。
9.如權(quán)利要求6所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，所述空燃比差控 制裝置包括輸出優(yōu)先空燃比差控制裝置，所述輸出優(yōu)先空燃比差控制裝置用于調(diào)整所述第 二排氣門的打開(kāi)特性使得當(dāng)所述空燃比差降低時(shí)，流入所述催化劑中的氣體的空燃比接 近所述氣缸中填充的氣體的空燃比。
10.如權(quán)利要求9所述的用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，其中，所述空燃比差控 制裝置調(diào)整所述第二排氣門的打開(kāi)特性以降低新鮮空氣流動(dòng)量同時(shí)保持所述氣缸中填充 的空氣量以及燃料噴射量。
11.一種用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，所述渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮 吸入空氣的渦輪增壓器；與所述渦輪增壓器的渦輪相連通的第一排氣通道；打開(kāi)和關(guān)閉所 述第一排氣通道的第一排氣門；旁通所述渦輪的第二排氣通道；打開(kāi)和關(guān)閉所述第二排氣 通道的第二排氣門；所述第一排氣通道和所述第二排氣通道相接合之后的接合后排氣通 道；以及布置在所述接合后排氣通道中并凈化排氣的催化劑，所述用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng) 機(jī)的控制方法的特征在于包括當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制所述第二排氣門的關(guān)閉正時(shí)和進(jìn)氣門的打 開(kāi)正時(shí)中的至少一個(gè)，以確保所述第二排氣門的打開(kāi)時(shí)段與所述進(jìn)氣門的打開(kāi)時(shí)段之間的 氣門重疊時(shí)段，以及當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行控制以使氣缸中填充的氣體的空燃比成為 輸出空燃比或者接近所述輸出空燃比的值，并且使流入所述催化劑中的氣體的空燃比成為 理論空燃比或接近所述理論空燃比的值。
全文摘要
一種用于渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，包括第一排氣門(30A)，其打開(kāi)/關(guān)閉與渦輪(24b)相連通的第一排氣通道(32)；第二排氣門(30B)，其打開(kāi)/關(guān)閉旁通渦輪的第二排氣通道(34)；第二排氣門的關(guān)閉正時(shí)被控制成使得在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下第二排氣門的打開(kāi)時(shí)段與進(jìn)氣門(11)的打開(kāi)時(shí)段重疊。第二排氣門的打開(kāi)特性和燃料噴射量被控制成使得在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下氣缸中填充的氣體的空燃比(缸內(nèi)A/F)接近輸出空燃比，并使流入三元催化劑(38)——其布置在接合后排氣通道(36)中——的氣體的空燃比(總A/F)接近理論空燃比。
文檔編號(hào)F02D13/02GK102099557SQ200980127452
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者岡田吉弘 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社