專利名稱：內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)(以下簡稱發(fā)動機(jī))廢氣排放控制裝置，更具體地說，涉及一種在排氣系統(tǒng)上裝有柴油機(jī)微粒過濾器或NOX吸附催化劑的廢氣排放控制裝置。
背景技術(shù)：
從柴油機(jī)排出的廢氣含有諸如碳?xì)浠衔?HC)，碳?xì)溲趸?CO)，氮的氧化物(NOX)以及微粒物質(zhì)(PM；以下簡稱微粒)的污染物。為了抑制這些物質(zhì)對空氣的污染，諸如廢氣再循環(huán)(以下簡稱EGR)和共軌型高壓燃油噴射的燃燒技術(shù)，或利用柴油機(jī)氧化催化劑(以下稱作DOC)，柴油機(jī)微粒過濾器(以下簡稱DPF)以及NOX吸附催化劑(lean NOXtrap；以下簡稱LNT)的后處理技術(shù)得到開發(fā)。
然而，對于DPF，由于DPF捕集微粒，就會在其中發(fā)生阻塞，廢氣的壓力(排氣壓力)升高。因此，作為將捕集和積聚的微粒定期清除過程的所謂強(qiáng)制再生是必要的。對于LNT，例如，因?yàn)槿加椭泻械腟(硫)粘附到催化劑上使其催化作用降低，阻止NOX粘附到催化劑上。因此，所謂的硫清洗即定期將粘附和積累的硫清除是必要的。
DPF的再生或LNT的S清洗要求高溫度的設(shè)定。這樣，慣例性的做法是通過放慢燃油噴射的時間升高發(fā)動機(jī)廢氣的溫度，或與燃油的后噴射或排氣沖程噴射相關(guān)使HC產(chǎn)生的熱量提供到DOC(設(shè)置在DPF前級)，從而升高DPF或LNT的溫度。
然而，上述的溫度升高方法有如下缺陷例如，如果因?yàn)闇囟壬哌^程中汽車減速，發(fā)動機(jī)返回到正?？刂?即，如果溫度升高的控制中止)，節(jié)流閥受到控制而全開。結(jié)果，進(jìn)氣量增加，并且從發(fā)動機(jī)排出的廢氣的流量增加。因此，帶走的熱量增加，使得DOC或LNT的溫度降低(見圖6(a)中顯示在溫度升高的過程中由于減速使DOC出口的溫度降低的曲線)。
如上所述，如果催化劑的溫度降低，催化劑的活性降低，即使HC再次提供，催化劑的溫度也不會升高，并且HC仍從催化劑的下游側(cè)無變化地排出，因此惡化了廢氣的排放。這也對燃油的經(jīng)濟(jì)性不利，因?yàn)闉榱嗽俅紊咭呀档偷臏囟?，必須消耗過量的燃油。
日本專利申請公開號2002-4838公布了一種控制設(shè)置在柴油機(jī)進(jìn)氣通道上的氣流調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的技術(shù)，目的是使廢氣溫度達(dá)到預(yù)定范圍，使得DPF中捕集的微粒在發(fā)動機(jī)整個工況區(qū)域內(nèi)被可靠燃燒。
然而日本專利申請公開號2002-4838沒有描述汽車減速過程中采取的措施。通常，氣流調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在減速過程中變成全開。因此，如先前所述的，廢氣的流量增加，帶走的熱量增加并且DOC或LNT的溫度降底的缺點(diǎn)依舊存在?？梢栽O(shè)置旁路DOC或LNT的旁路通道以防止DOC或LNT的溫度下降。然而，如果設(shè)置旁路通道，廢氣流量的增加通過旁路通道，因此經(jīng)旁路通的廢氣需要為排放重新控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)上述問題完成的。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置，該裝置能夠在對廢氣排放控制裝置的溫度升高的控制中斷時抑制其溫度降低，并且在廢氣排放控制裝置的溫度將再次升高時能夠短時間內(nèi)升高廢氣排放控制裝置的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置為了獲取上述目標(biāo)具有如下特征(1)廢氣排放控制裝置包括設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)排氣通道上的廢氣排放控制裝置調(diào)節(jié)從內(nèi)燃機(jī)排放的廢氣流量的廢氣流量調(diào)節(jié)裝置；升高廢氣排放控制裝置溫度的溫度升高控制裝置；根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)控制廢氣流量調(diào)節(jié)裝置的第一廢氣流量控制裝置；以及在溫度升高控制裝置的工作過程中當(dāng)溫度升高控制中斷時在與第一廢氣流量控制裝置比較下廢氣流量降低的方向上控制廢氣流量控制裝置的第二廢氣流量控制裝置。
(2)廢氣排放控制裝置進(jìn)一步包括在溫度升高控制裝置的工作過程中在與第一廢氣流量控制裝置比較下廢氣流量降低的方向上控制廢氣流量調(diào)節(jié)裝置的第三廢氣流量控制裝置。
(3)廢氣排放控制裝置的特征在于第二廢氣流量控制裝置在與第三廢氣流量控制裝置比較下廢氣流量降低的方向上控制廢氣流量調(diào)節(jié)裝置。
(4)廢氣排放控制裝置的特征在于后噴射或排氣沖程噴射在通過第二廢氣流量控制裝置控制的過程中實(shí)施。
(5)廢氣排放控制裝置的特征在于廢氣流量調(diào)節(jié)裝置是調(diào)節(jié)進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量的節(jié)流控制裝置。
根據(jù)特征(1)，在廢氣排放控制裝置的溫度升高控制中斷時廢氣排放控制裝置的溫度降低被抑制，并且當(dāng)其溫度將再次升高時能夠在短時間內(nèi)升高。
根據(jù)特征(2)，通過限制溫度升高過程中廢氣的流量，廢氣排放控制裝置的溫度升高能夠加速。
根據(jù)特征(3)，通過與溫度升高過程中廢氣的流量相比較進(jìn)一步限制廢氣的流量，廢氣排放控制裝置的溫度保持效果被增強(qiáng)。
根據(jù)特征(4)，實(shí)施不產(chǎn)生扭矩的后噴射或排氣沖程噴射，使得低溫排氣不流入廢氣排放控制裝置，并且廢氣排放控制裝置的溫度保持效果被進(jìn)一步增強(qiáng)。
根據(jù)特征(5)，通過限制進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量能夠很容易限制廢氣的流量。


本發(fā)明將通過下文的詳細(xì)敘述和附圖得到更全面的理解，敘述和附圖僅僅通過說明的方式給出，因此不是對本發(fā)明的限制，其中圖1是顯示本發(fā)明的實(shí)施例的柴油機(jī)廢氣排放控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是后噴射控制的流程圖；圖3是節(jié)流閥控制的流程圖；圖4是顯示DPF溫度，發(fā)動機(jī)速度，節(jié)流閥開角，加速器開角，溫度保持控制標(biāo)記，以及再生控制標(biāo)記之間的關(guān)系的時間表；圖5(a)和5(b)是顯示溫度保持控制效果的曲線圖；圖6(a)和6(b)是顯示由于溫度升高過程中的減速引起的DOC出口溫度下降的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置將參照附圖通過實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但是實(shí)施例不限制本發(fā)明。
實(shí)施例圖1是顯示本發(fā)明的實(shí)施例的柴油機(jī)廢氣排放控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是后噴射控制的流程圖。圖3是節(jié)流閥控制的流程圖。圖4是顯示DPF溫度，發(fā)動機(jī)速度，節(jié)流閥開角，加速器開角，溫度保持控制標(biāo)記，以及再生控制標(biāo)記之間的關(guān)系的時間表。圖5(a)和5(b)是顯示溫度保持控制效果的曲線圖。
如圖1所示，多缸柴油機(jī)(以下稱作發(fā)動機(jī))1具有汽缸蓋2和汽缸體3?；钊?容納在每個汽缸體3的缸徑中使它能以往復(fù)方式移動。燃燒室5由活塞的頂表面，缸徑的壁表面以及汽缸蓋的下表面形成。
通過進(jìn)氣閥6開和關(guān)的進(jìn)氣口7在汽缸蓋2上形成，包括進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣通道8與進(jìn)氣口7連接。而且，通過排氣閥9開和關(guān)的排氣口10在汽缸蓋2上形成，包括排氣歧管的排氣通道11與排氣口10連接。
變?nèi)菔皆鰤浩?以下簡稱VGT)12設(shè)置在進(jìn)氣通道8和排氣通道11之間，并且提供給燃燒室5的因此而增壓的進(jìn)氣被中間冷卻器13冷卻。中間冷卻器13下游側(cè)的進(jìn)氣通道8和VGT12上游側(cè)的排氣通道11通過EGR通道14連接，并且EGR的量通過設(shè)置在EGR通道14的EGR閥15控制。在VGT12的下游側(cè)的排氣通道11上，在廢氣流量方向上依次設(shè)置DOC(廢氣排放控制裝置)16和DPF(柴油機(jī)微粒過濾器)17。
直接將燃油噴射到每個汽缸的燃燒室5中的電子控制燃油噴射閥19設(shè)置在汽缸蓋2上?？刂频筋A(yù)定燃油壓力的高壓燃油從共軌20提供到燃油噴射閥19。在圖上，數(shù)字21表示將燃油從油箱(沒有顯示)提供到共軌20并且被與發(fā)動機(jī)1相關(guān)聯(lián)地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的燃油提供泵。
燃油噴射閥19通過電子控制單元(以下簡稱ECU)30驅(qū)動和控制。也就是說，ECU30從檢測加速器開度的傳感器接收加速器開度信號，從檢測發(fā)動機(jī)速度(和曲柄轉(zhuǎn)角)的傳感器接收發(fā)動機(jī)速度信號?；谶@些關(guān)于加速器開度和發(fā)動機(jī)速度的信號，ECU30修正目標(biāo)燃油噴射量和目標(biāo)噴射正時，并且確定燃油噴射閥19中電磁閥開和關(guān)的時間，使得目標(biāo)燃油噴射量和噴射正時得以實(shí)現(xiàn)。
ECU30也接收來自安裝在DPF17入口用以檢測DPF17溫度的溫度傳感器22的信號。圖上數(shù)字25表示如前面提到的EGR閥15和VGT12(節(jié)氣閥開度角)的通過ECU30驅(qū)動和控制的電子控制節(jié)流閥(廢氣流量調(diào)節(jié)裝置)。調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的節(jié)流閥被用作為降低廢氣流量的方法。
而且，ECU30以汽車運(yùn)行過程的適當(dāng)間隔定期從正常模式切換到實(shí)施DPF17強(qiáng)制再生的強(qiáng)制再生模式。在強(qiáng)制再生模式中，ECU30通過燃油的后噴射(或排氣沖程噴射)(溫度升高控制裝置)升高DPF17的溫度。
也就是說，在強(qiáng)制再生模式中，燃油噴射閥19被驅(qū)動和控制成使得在活塞4的壓縮上死點(diǎn)附近(曲柄轉(zhuǎn)角0℃)進(jìn)行的主燃油噴射后跟隨在壓縮上死點(diǎn)后沒有點(diǎn)火的正時進(jìn)行的后噴射。在后噴射時，未燃燒的燃油(HC)添加到廢氣中，并且該未燃燒的燃油在位于DPF17前級的DOC16中經(jīng)受氧化反應(yīng)。通過反應(yīng)生成的熱，催化劑床的溫度升高，以燃燒除去捕集和積累在DPF17上的微粒。
而且，ECU30能夠控制溫度升高(再生)控制過程中的噴射量，溫度保持控制過程中的噴射量以及正常工作時的噴射量，如圖2的后噴射控制的流程圖，以及圖4的顯示DPF溫度，發(fā)動機(jī)速度，節(jié)流閥開角，加速器開角，溫度保持控制標(biāo)記，以及再生控制標(biāo)記之間的關(guān)系的時間表所示。ECU以溫度升高(再生)控制過程中的噴射量實(shí)施后噴射(見圖2中步聚P1和P2)，并且當(dāng)在汽車減速等情形下中斷溫度升高(再生)控制時以溫度保持控制過程中的噴射量實(shí)施后噴射(見圖2中步驟P3和P4)。
除此之外，ECU30能夠控制在溫度升高(再生)控制(第三廢氣流量控制裝置)過程中節(jié)流閥的位置，在溫度保持控制(第二廢氣流量控制裝置)過程中節(jié)流閥的位置，以及正常工作(第一廢氣流量控制裝置)過程中節(jié)流閥的位置，如圖3的節(jié)流閥控制的流程圖，以及圖4的顯示DPF溫度，發(fā)動機(jī)速度，節(jié)流閥開角，加速器開角，溫度保持控制標(biāo)記，以及再生控制標(biāo)記之間的關(guān)系的時間表所示。ECU在溫度升高(再生)控制過程中在節(jié)流閥位置上實(shí)施進(jìn)氣限制以降低廢氣的流量(見圖3中步聚P1和P2)，并且當(dāng)在汽車減速等的情況下中斷溫度升高(再生)控制時在溫度保持控制過程中在節(jié)流閥位置上實(shí)施進(jìn)氣限制以進(jìn)一步降低廢氣的流量(見圖3中步驟P3和P4)。
與上述節(jié)流閥位置(開度角)相關(guān)建立下面的關(guān)系正常工作過程中的節(jié)流閥位置(第一廢氣流量控制裝置)＞溫度升高(再生)控制過程中的節(jié)流閥位置(第三廢氣流量控制裝置)＞溫度保持控制過程中的節(jié)流閥位置(第二廢氣流量控制裝置)。也就是說，廢氣流量以下面的順序遞減第一廢氣流量控制裝置＞第三廢氣流量控制裝置＞第二廢氣流量控制裝置.
在本實(shí)施例中，如上所述，在DPF17的溫度升高控制過程中中斷溫度升高控制時，節(jié)流閥25的開度角在與正常工作過程相比較廢氣流量減少的方向上受到控制。因此，在溫度保持控制過程中，同溫度升高控制相同，廢氣的流量通過限制進(jìn)氣被降低。結(jié)果，在DPF17的溫度升高控制中斷的過程中DPF17的溫度下降被抑制，并且保證DPF17活性的溫度能夠被令人滿意地保持。并且，當(dāng)溫度將再次升高時，溫度升高能夠在短時間內(nèi)實(shí)施，因此改善了燃油經(jīng)濟(jì)性(見圖5(a)5(b)中溫度保持控制效果的曲線圖)。
同樣在溫度升高控制過程中，節(jié)流閥25的開度角在與正常操作過程相比較廢氣流量減少的方向上受到控制。因此，在溫度升高過程中通過限制進(jìn)氣使得DPF17的溫度升高能夠加速。
在溫度保持控制過程中，節(jié)流閥25的開度角在與溫度升高過程相比較廢氣流量減少的方向上受到控制。因此，廢氣的流量與溫度升高過程相比較進(jìn)一步降低，因而DPF17的溫度保持效果被增強(qiáng)。
而且，在溫度保持控制過程中，后噴射或排氣沖程噴射以溫度保持控制過程中的噴射量實(shí)施噴射。由于實(shí)施不產(chǎn)生扭矩的后噴射或排氣沖程噴射，低溫氣體不流入DPF17，使得DPF17的溫度保持效果被進(jìn)一步增強(qiáng)。
雖然本發(fā)明通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但可以理解本發(fā)明不限于本實(shí)施例，而可以有很多方式的變化。例如，DOC16可以作為載體整體支撐在DPF17上。ECU30中從正常模式到強(qiáng)制再生模式的切換以合適的間隔定期進(jìn)行，但是，模式的切換可以通過基于前-DPF/后-DPF的壓差評估DPF17的捕集狀態(tài)，或通過從操作記錄評估捕集量來實(shí)施。在溫度保持控制過程中進(jìn)氣限制和后噴射或排氣沖程噴射聯(lián)合應(yīng)用，但進(jìn)氣限制可以單獨(dú)實(shí)施。節(jié)流閥25用作廢氣流量調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，從而調(diào)節(jié)廢氣的流量。然而EGR閥可以用于調(diào)節(jié)廢氣的流量。這樣的變化不認(rèn)為是背離了本發(fā)明的精神和范圍，并且所有對本領(lǐng)域熟練的專業(yè)人員顯而易見的這些修改都將被包括在附后的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置包括設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)(1)排氣通道上的廢氣排放控制裝置(16，17)；調(diào)節(jié)從內(nèi)燃機(jī)(1)排放的廢氣流量的廢氣流量調(diào)節(jié)裝置(25)；升高廢氣排放控制裝置(16，17)溫度的溫度升高控制裝置(30)；根據(jù)內(nèi)燃機(jī)(1)工作狀態(tài)控制廢氣流量調(diào)節(jié)裝置(25)的第一廢氣流量控制裝置(30)；和在溫度升高控制裝置(30)的工作過程中當(dāng)溫度升高控制中斷時在與第一廢氣流量控制裝置(30)相比較廢氣流量降低的方向上控制廢氣流量調(diào)節(jié)裝置(25)的第二廢氣流量控制裝置(30)。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置進(jìn)一步包括在溫度升高控制裝置(30)的操作過程中在與第一廢氣流量控制裝置(30)相比較廢氣流量降低的方向上控制廢氣流量調(diào)節(jié)裝置(25)的第三廢氣流量控制裝置(30)。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置，其特征在于，第二廢氣流量控制裝置(30)在與第三廢氣流量控制裝置(30)相比較廢氣流量降低的方向上控制廢氣流量調(diào)節(jié)裝置(25)。
4.如權(quán)利要求1或3所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置，其特征在于，后噴射或排氣沖程噴射在通過第二廢氣流量控制裝置(30)控制的過程中實(shí)施。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置，其特征在于，廢氣流量調(diào)節(jié)裝置(25)是調(diào)節(jié)進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)(1)的進(jìn)氣量的節(jié)流控制裝置。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)廢氣排放控制裝置，包括設(shè)置在柴油機(jī)(1)排氣通道(11)上的DPF(17)；調(diào)節(jié)進(jìn)入柴油機(jī)(1)的進(jìn)氣量的節(jié)流閥(25)；為升高DPF(17)的溫度實(shí)施進(jìn)氣限制或后噴射或排氣沖程噴射的溫度升高控制裝置(30)；以及根據(jù)柴油機(jī)(1)的工作狀態(tài)控制節(jié)流閥(25)的ECU(30)。在DPF(17)溫度升高過程中當(dāng)溫度升高控制中斷時，為了保持DPF(17)的溫度，ECU(30)通過限制進(jìn)氣控制節(jié)流閥(25)。
文檔編號F01N3/28GK1779214SQ200510124828
公開日2006年5月31日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者倉田和朗, 飯塚章, 近藤浩司, 信原惠 申請人:三菱自動車工業(yè)株式會社