专利名称：内燃机的排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的排气净化装置，所述内燃机的排气净化装置配备有具有净化排气的功能的排气处理装置。
背景技术：
在内燃机的排气通路中，一般设置有具有净化排气的功能的排气处理装置，该排气处理装置可以配备有催化剂等。进而，在有的情况下，在该排气处理装置的上游侧设置燃料添加阀及预热塞。在这种情况下，可以从燃料添加阀添加燃料，利用预热塞对添加燃料加热。这种燃料添加阀及预热塞可以用于加热排气处理装置。并且，进而，在有的情况下，在预热塞的下游侧设置氧化催化剂，借此，促进利用燃料添加阀添加的燃料的氧化。专利文献I公开了内燃机的排气净化装置的一个例子。该排气净化装置在排气处理装置的上游侧的排气通路中配备有截面面积小的小型氧化催化剂、燃料供应阀、和配置在它们之间的预热塞。燃料供应阀的喷射口面向小型氧化催化剂的端面，预热塞配置在其前端与从燃料供应阀喷射的燃料接触的位置处。燃料供应阀及预热塞各自的动作受到控制，它们可以具有第一 第三控制状态。在第一控制状态，一边从燃料供应阀供应燃料，一边利用预热塞进行加热，来自燃料供应阀的燃料点火。在第二控制状态，一边从燃料供应阀供应燃料，一边利用预热塞进行加热，但来自燃料供应阀的燃料不点火。在第三控制状态，从燃料供应阀供应燃料，但由预热塞进行的加热停止。可以在能够点火的运转区域中选择第一控制状态或第三控制状态，可以在不能点火的运转区域选择第二控制状态或第三控制状态。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2010 - 059886号公报
发明内容
发明所要解决的课题如上所述，在排气处理装置的上游侧配备小型氧化催化剂、即氧化装置的情况下，该氧化装置一般具有多个气体通路，但是，根据这些气体通路的形状及大小等，在这些气体通路中的气体的通过容易程度不同。例如，与气体的通过容易程度相应地，添加供应给排气通路的燃料的燃烧的容易程度不同，在气体通过难的情况下，有时由添加燃料的燃烧产生的火焰在氧化装置中熄灭。由于这种不点火阻碍排气处理装置的加热，所以，是不理想的。因此，本发明的一个目的，是使设置在排气处理装置的上游侧的氧化装置中的气体通过容易程度合适。解决课题的手段根据本发明的一种形式，提供一种内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置在排气通路中配备有排气处理装置，所述排气净化装置配备有:氧化装置，所述氧化装置设置在所述排气处理装置上游侧；燃料添加机构，所述燃料添加机构用于将燃料添加到所述氧化装置的上游侧；以及加热机构，所述加热机构为了对从所述燃料添加机构添加的燃料加热而被设置于所述氧化装置的上游侧，所述氧化装置被形成为在排气流路方向的截面中每
0.0006452m2配备有30个以上且200个以下的气体通路。根据上述结构，由于氧化装置被形成为在排气流路方向的截面中每0.0006452m2配备有30个以上且200个以下的气体通路，所以，气体能够有效地通过氧化装置。优选地，所述氧化装置的所述气体通路的每一个被形成为在所述排气流路方向的截面中内接直径在1.6mm以上且4.9mm以下的圆。优选地，还配备有检测机构，所述检测机构的输出根据所述氧化装置的下游侧的排气的状态而变化；判定机构，所述判定机构基于所述检测机构的输出来判定所述氧化装置的下游侧的排气的状态。在这种情况下，对所述燃料添加机构及所述加热机构中的至少一方的动作进行控制的控制机构，可以根据由所述判定机构判定的所述氧化装置的下游侧的排气的状态，对所述燃料添加机构及所述加热机构中的至少一方的动作进行控制。优选地，还配备有:温度检测机构，所述温度检测机构设置在所述氧化装置的下游侧的排气通路中；判定机构，所述判定机构基于所述温度检测机构的输出，判定所述氧化装置的下游侧的温度是否不足规定温度，所述规定温度与火焰通过了所述氧化装置相对应。在这种情况下，在由所述判定机构判定为所述氧化装置的下游侧的温度不足所述规定温度时，对所述燃料添加机构及所述加热机构中的至少一方的动作进行控制的控制机构对所述燃料添加机构及所述加热机构中的至少一方的动作进行控制，以使加热量比此前的加热量闻。另外，可以还配备有排气量调整装置，所述排气量调整装置对向所述排气通路供应的排气量进行调整。在这种情况下，当由所述判定机构判定为所述氧化装置的下游侧的温度不足所述规定温度时，所述排气量调整装置使排气量比此前的排气量多。发明的效果根据本发明，发挥适合于实现使设置在排气处理装置的上游侧的氧化装置中的气体通过容易程度合适、从而能够有效地对排气处理装置加热的优异的效果。
图1是应用本发明的一种实施方式的内燃机的排气净化装置的内燃机的概略结构图。图2是图1中的排气净化装置的局部放大的剖视示意图。图3是沿着图2的II1-1II线的剖视图。图4是图1中的排气净化装置的氧化装置的局部剖视示意图。图5是示意地表示氧化装置的单位截面面积的气体通路数与氧化装置下游侧的温度的关系的曲线图。图6是示意地表示氧化装置的单位截面面积的气体通路数与微粒子的排出量的关系的曲线图。图7是替代的氧化装置的气体通路的截面示意图，是对应于图4的图。图8是另外的替代的氧化装置的气体通路的截面模式图，是对应于图4的图。
图9是进一步另外的替代的氧化装置的气体通路的截面模式图，是对应于图4的图。图10是说明图1的内燃机的排气净化装置中的控制的一个例子用的流程图。
具体实施例方式下面，对于本发明的优选的实施方式详细地进行说明。但是，本发明的实施方式并不仅限于下面所述的各种形式，应当注意，本发明包括包含在由权利要求所限定的本发明的思想中的所有的变形例及应用例。对于实施方式中所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，除非特别声明，发明的技术范围就不仅限于与此。图1是表示配备有实施方式的内燃机的排气净化装置I的内燃机(下面，称之为发动机)5的概略结构。发动机本体10构成车载的四冲程柴油发动机。在发动机本体10上连接有进气管12及排气管14。由这些进气管12及排气管14分别划分形成进气通路16及排气通路18。在进气管12的途中设置有空气流量计20，所述空气流量计输出与在进气管12内流动的进气的流量相对应的信号。基于该空气流量计29的输出信号，检测出单位时间流入发动机本体10的吸入空气量(即，进气流量)。另外，在进气通路16中设置电子控制式的进气节气门21。另外，发动机本体10具有直列的4个气缸，在各个气缸中设置有气缸内燃料喷射阀22，但是在图1中只表示出单一的一个气缸内燃料喷射阀22。排气管14的终端连接到图中未示出的消声器上，在消声器的出口，向大气开放。另外，为了净化排气通路18的排气，设置有排气净化装置I。排气净化装置I配备有多个排气处理装置。在排气管14的途中，从上游侧起依次串列地配置第一催化转换器24、第二催化转换器26。另外，在第一催化转换器24内，容纳有第一排气处理装置(下面，称之为第一处理装置)28。第一处理装置28在这里主要包含氧化催化剂，可以简单地称之为氧化催化剂。另外，在第二催化转换器26内，容纳有第二排气处理装置(下面，称之为第二处理装置)30。第二处理装置30是排气烟尘过滤器(DPF)。包含氧化催化剂的第一处理装置28使HC、CO等未燃烧成分与O2反应，生成CO、C02、H20等。作为氧化催化剂的催化剂物质，例如，可以使用Pt/Ce02、Mn/Ce02、Fe/Ce02、Ni/Ce02、Cu/Ce02等。作为DPF的第二处理装置30是捕集排气中的油烟等的微粒子(PM、微粒)的装置。这里，作为DPF的第二处理装置30是载置由贵金属构成的催化剂且能够连续地将所捕集的微粒子氧化燃烧的连续再生式的装置。优选地，除了这些第一处理装置28及第二处理装置30之外，为了净化排气中的NOx(氮氧化物)，还设置包含NOx催化剂的第三排气处理装置(下面，称之为第三处理装置)。另外，第三处理装置可以被简单地称为NOx催化剂。优选地，第三处理装置的NOx催化剂配置在第二处理装置30的下游侧。另外，在火花点火式内燃机(例如，汽油发动机)的情况下，优选地，在排气通路中设置可以称之为三元催化剂的排气处理装置(下面，称之为第四处理装置)。另外，这些第一处理装置28、第二处理装置30、第三处理装置及第四处理装置分别相当于本发明中的排气处理装置。另外，第三处理装置、即NOx催化剂，可以是吸留还原型NOx催化剂(NSR:NOxStorage Reduction)。在这种情况下,NOx催化剂具有在流入的排气的氧浓度高时吸留排气中的NOx，在流入的排气的氧浓度低且存在还原成分(例如HC等)时将吸留NOx还原的功能。NOx催化剂通过在氧化铝Al2O3等氧化物构成的基体材料表面上载置作为催化剂成分的白金Pt这样的贵金属和NOx吸收成分而构成。NOx吸收成分例如由从钾K、钠Na、锂L1、铯Cs这样的碱金属，钡Ba、钙Ca这样的碱土金属类，镧La、钇Y这样的稀土类中选择出来的至少一种构成。替代地，NOx催化剂也可以是选择还原型NOx催化剂(SCR SelectiveCatalytic Reduction)。选择还原型NOx催化剂例如包括促进氨和NOx的化学反应(还原反应)的NOx净化用催化剂。在这种情况下，为了供应氨，例如，可以在NOx催化剂的上游侧设置尿素水添加装置。进而，排气净化装置I配备有升温装置40，该升温装置40应用于排气通路18中的第一处理装置28的上游侧。升温装置40包括:作为燃料添加机构的燃料添加阀42、作为加热机构的预热塞44、和氧化装置46。另外，如后面所述，由于升温装置40作为一个整体可以像燃烧器一样起作用，所以，也可以被称为燃烧器。升温装置40实质上配置在比连接到发动机10上的排气歧管(图中未示出)的集合部靠下游侧。也可以在排气歧管的集合部的下游侧设置涡轮增压器，在这种情况下，升温装置40可以设置在涡轮增压器的下游侧，并且设置在第一处理装置28的上游侧。在图2及图3中，表示升温装置40的燃料添加阀42、预热塞44、氧化装置46周围的放大模式图。如图所示，燃料添加阀42可以向排气通路18中添加或者喷射液体的燃料F。这里，燃料F是轻油。燃料添加阀42具有单一的喷射孔42a，但是，喷射孔也可以是多个。发动机5的燃料箱48经由燃料吸引管50连接到燃料泵52上。这里，燃料泵52是机械式的，利用发动机5的图中未示出的输出轴(曲轴)的驱动力动作。燃料泵52进一步经由燃料供应管54连接到燃料添加阀42上。在上述结构中，燃料泵52通过经由燃料吸入管50吸入贮存在燃料箱48中的燃料并向燃料供应管54喷出，向燃料添加阀42供应燃料。预热塞44的前端部的发热部44a被设置成位于比燃料添加阀42靠下游侧并且比氧化装置46靠上游侧的排气通路中。预热塞44经由升压电路56连接到车载直流电源58上，在通电时，发热部44a发热。利用在发热部44a产生的热，可以对从燃料添加阀42添加的燃料F点火以产生火焰。添加燃料F的一部分可以直接接触发热部44a进行点火。另外，作为加热机构，可以利用陶瓷加热器或火花塞等其它装置，特别是，电热式或者火花点火式的装置。氧化装置46设置在预热塞44的下游侧且在第一处理装置28的上游侧，被设置用于将从燃料添加阀42添加的燃料氧化或者改性。这里，氧化装置46配备有沸石制造的载体和载置在该载体上的铑等氧化催化剂物质。另外，氧化装置46被支承构件60支承固定于排气管14内。当燃料F被供应给氧化装置46时，如果这时氧化装置46正活性化，则燃料在氧化装置46内被氧化。借助这时产生的氧化反应热，使氧化装置46升温。从而，可以使通过氧化装置46的排气升温。另外，当氧化装置46的温度变高时，燃料中的碳数多的碳氢化合物分解，生成碳数少、反应性高的碳氢化合物，借此，可将燃料改性成反应性高的燃料。换句话说，氧化装置46—方面构成急速发热的急速发热器，另一方面，构成排出改性的燃料的改性燃料排出器。
如图2所示，燃料添加阀42从上方向着预热塞44的发热部44a朝下游侧稍稍向斜下方喷射燃料F。被喷射的燃料F具有规定的喷雾角，一般地，形成圆锥形的燃料路径。在该燃料路径的途中配置发热部44a。通过作为加热机构的预热塞44的发热部44a进行的加热，由燃料添加阀42添加的燃料会燃烧，由此产生的火焰可以到达氧化装置46。这样，升温装置40根据不同的情况，可以生成包含火焰的高温的加热用气体。该加热用气体与从发动机本体10供应给排气通路18的排气混合，使排气温度升温。被升温的排气被供应给第一处理装置28及第二处理装置30，促进它们的预热及活性化。另外，氧化装置46配备有多个气体通路46a。多个气体通路46a由氧化装置46的载体的壁部46b划分形成。另外,在划分形成多个气体通路46a的壁部46b上，如上所述，载置、即涂布有催化剂物质。如图2及图3所示，各个气体通路46a分别与氧化装置46的上游侧端面46u及下游侧端面46d连通。并且，所述多个气体通路46a相互独立。换句话说，本实施方式中的氧化装置46是具有从其上游端到下游端大致呈直线延伸的独立的小室的所谓的直流式的装置，各个小室形成气体通路46a。另外，如可以从图3中看出的那样，排气管14的截面大致是圆形，氧化装置46的截面大致是圆形的，两者相互同轴地配置。另一方面，从燃料添加阀42添加的燃料，通过预热塞44的发热部44a的周围，到达氧化装置46，通过氧化装置46的气体通路46a。如上所述，在到达氧化装置46之前，添加燃料F会燃烧，由此生成的火焰会被引导到氧化装置46的各个气体通路46a中。考虑到确保维持这种火焰或包含火焰的气体的良好的通过以及排气净化功能，设计并构筑氧化装置46。这里，对氧化装置46更详细地进行描述。氧化装置46以在与排气流路方向A (参照图2)大致正交的平面上的截面(下面，称之为排气流路方向的截面)中，每一平方英寸、即每0.0006452m2配备30个以上且200个以下的气体通路46a的方式形成。该氧化装置46的气体通路数，即小室数，如后面将要描述的那样，是为了谋求兼顾火焰的通过容易程度和抑制油烟等微粒子的产生而导出。这里，在图4中表示在排气流路方向的截面上的氧化装置46的任意的一个气体通路46a。在本实施方式中，由于气体通路46a的截面形状是大致的正方形，因此，可以在其内实质上确定内接圆I。以排气流路方向的截面上的气体通路46a的内接圆I具有1.6mm以上、4.9mm以下的直径的方式设计本实施方式的氧化装置46。关于这些气体通路数以及其形状以及大小，将在下面进行说明。图5是示意地表示在氧化装置的排气流路方向的截面上的每0.0006452m2的气体通路数和火焰的通过特性的关系的曲线图。这里，作为火焰的通过特性值，采用连续向氧化装置输送规定时间的火焰时的氧化装置下游侧的温度。在图5中表示其结果的实验中，使用在排气流路方向的截面上的每单位截面面积的气体通路数、即通路密度(小室密度)不同的多个氧化装置。作为通路密度的单位，在实验中，采用cpsi (cell per square inch:每平方英寸的小室数)，使用在排气流路方向的截面上分别具有lcps1、30cps1、50cps1、100cps1、200cps1、300cps1、400cpsi的密度的气体通路的多个氧化装置。并且，在实验中，对于所述各个氧化装置连续输送规定时间的火焰，研究其下游侧的温度升高到何种程度。具体地说，基于设置在氧化装置下游侧的温度传感器产生的输出，计测氧化装置下游侧的温度，判断氧化装置中的火焰通过程度。并且，当氧化装置下游侧的温度在相当于火焰温度的规定温度(例如，800°C)以上时，判断为火焰通过了氧化装置。但是，在向氧化装置连续输送规定时间的火焰时，氧化装置下游侧的温度相当于利用温度传感器能够获得的最高温度。其结果是，获得氧化装置的气体通路数、即通路密度在200cpsi以下时，火焰通过
氧化装置的结果。另外，通过该实验及同样的实验，研究氧化装置的气体通路的截面形状及大小与火焰的通过容易程度的关系。结果判明，氧化装置的气体通路，当以在排气流路方向的截面上、1.6mm以上的直径的圆与其内接的方式形成时，火焰通过氧化装置。通过以上所述，明确了氧化装置的每单位截面面积气体通路数、即通路密度在200cpsi以下(每0.0006452m2，200个以下)时，确保火焰良好地通过。并且，因此明确了氧化装置的气体通路优选以在排气流路方向的截面上、1.6mm以上的直径的圆与其内接的方式形成。另一方面， 即使在火焰良好地通过氧化装置的情况下，由于借助燃料添加阀添加的燃料的燃烧，排气状态恶化，是不理想的。因此，通过实验研究氧化装置的气体通路数和油烟等的微粒子的排出量的关系。其结果示意地表示在图6的曲线图上。其中，在实验中，使用与氧化装置的单位截面面积的气体通路数相当的各种粗细的实验通路，具体地说，使用分别相当于lcps1、15cps1、30cps1、50cps1、100cps1、200cpsi的粗细的实验通路。而且，在实验中，使燃料在各个实验通路的上游侧燃烧，将火焰送往各个实验通路。在该实验通路的下游侧配置用于检测气体中的微粒子的量、即烟尘量的传感器(油烟检测器)，基于该传感器的输出，评价微粒子的排出量。结果可以看出，当氧化装置的气体通路数、即通路密度在30cpsi以上时，可以将微粒子的排出抑制在规定量以下。这样，通过使氧化装置的气体通路数、即通路密度在30cpsi以上，可以抑制微粒子的排出量，进而，借此，可以抑制在排气通路中的压力损失。在通路密度、即小室密度在Icpsi的情况下，添加燃料所附着的区域在氧化装置中少，因此，难以产生燃料的气化，微粒子的排出量超过规定量。另外，通过该实验及同样的实验，研究氧化装置的气体通路的截面形状及大小和微粒子的排出的关系。结果可以看出，当氧化装置的气体通路以在排气流路方向的截面中、
4.9mm以下的直径的圆与其内接的方式形成时，可以抑制微粒子的排出。通过上述可以看出，当氧化装置的每单位截面面积的气体通路数、即通路密度在30cpsi以上(每0.0006452m2，30个以上)时，可以良好地抑制微粒子的排出。并且，因此，可以看出，氧化装置的气体通路可以以在排气流路方向的截面中、4.9_以下的直径的圆与其内接的方式形成。根据这些实验结果，如上所述，本实施方式的氧化装置46以在排气流路方向的截面中每0.0006452m2配备有30个以上且200个以下的气体通路46a的方式形成。而且，大部分的气体通路46a分别以在其截面中、1.6mm以上且4.9mm以下的直径的圆与其内接的方式形成。但是，通过上述实验获得的认识，S卩，氧化装置的气体通路可以以在排气流路方向的截面中、1.6mm以上且4.9mm以下的直径的圆与其内接的方式形成，其应用并不局限于在气体通路的该截面中确定内接圆时的情况。这里，对其详细地进行说明。在本实施方式中，在排气流路方向的截面中的氧化装置的气体通路的形状，如图4所示，为大致正方形，但是，氧化装置的气体通路可以具有其它的形状等。例如，在排气流路方向的截面中的氧化装置的气体通路的形状也可以是正六边形、正八边形等正多边形，在图7中表示替代的氧化装置的气体通路46al，其截面形状为大致正六边形。在这种情况下，在排气流路方向截面中，在气体通路46al中可以确定内接圆II。另外，氧化装置在排气流路方向截面中的气体通路的形状也可以不是正多边形，只要如上面所述，在排气流路方向的截面中，氧化装置的气体通路以1.6mm以上且4.9mm以下的直径的圆与其内接的方式形成即可。例如,在图8中，表示另外的替代的氧化装置的气体通路46a2，气体通路46a2形成大致六边形，在排气流路方向的截面中，在气体通路46a2中圆12在三个部位与其内接。另夕卜，图9中表示进一步的另外一种替代的氧化装置的气体通路46a3，该氧化装置的基体材料、即载体是将平面板状构件62和波浪状构件64组合起来而形成的，它们的间隙构成气体通路46a3。在这种情况下，以在排气流路方向的截面中、圆13在三个部位处内接于气体通路46a3中的方式形成气体通路46a3。另外，本领域技术人员应当充分理解，位于氧化装置46的边缘部的气体通路，也可以不以在排气流路方向的截面中、1.6mm以上且4.9mm以下的直径的圆与其内接的方式形成。即，氧化装置的过半的气体通路分别以在排气流路方向的截面中、1.6mm以上且4.9mm以下的直径的圆与其内接的方式形成即可。下面，进一步对本实施方式进行说明。配备有具有上述结构的升温装置40的发动机5，配备有具有作为各种控制机构的功能的电子控制装置(下面，称之为ECU) 70。如图1所示，在发动机本体10上，一并设置有根据发动机本体10的运转状态或驾驶员的要求等控制各种装置用的ECU70。该ECU70包括进行关于发动机控制的各种运算处理的CPU、存储该控制所需的程序或数据的ROM、暂时存储CPU的运算结果的RAM、与外部之间进行信号的输入、输出用的输入输出端口等。在E⑶70上，经由电配线，除连接有上述空气流量计20之外，还连接有各种传感器类，所述各种传感器包括:节气门开度传感器72，所述节气门开度传感器72生成对应于进气节气门21的开度(节气门开度)的电信号；曲柄角传感器74，所述曲柄角传感器74检测发动机本体10的曲柄角；加速踏板开度传感器76，所述加速踏板开度传感器76输出对应于加速踏板75的开度(加速踏板开度)的电信号；第一温度传感器78，所述第一温度传感器78用于检测排气的温度；用于检测第一处理装置28的温度的温度传感器80，这些传感器的输出信号被输入给E⑶70。从而，E⑶70例如可以基于空气流量计20的输出值检测吸入空气量，基于曲柄角传感器74的输出值检测发动机的旋转速度,基于加速踏板开度传感器76的输出值检测发动机本体10的要求负荷。另外，在E⑶70上经由电配线连接有各种装置，所述各种装置包括:节气门21的促动器2la、燃料喷射阀22、燃料添加阀42、预热塞44。这些装置的动作由E⑶70控制。这样的ECU70具有对发动机5的全面的控制功能，具有升温装置40中的控制机构(控制装置)的功能。具体地说，ECU70具有:控制作为燃料添加机构的燃料添加阀42的动作的燃料添加控制机构的功能、控制作为加热机构的预热塞44的动作的加热控制机构的功能、控制泵52的动作的泵控制机构的功能。从而，包含作为燃料添加机构的燃料添加阀42和E⑶70的一部分而构成燃料添加装置，包含作为加热机构的预热塞44和EC70的一部分而构成加热装置。另外，ECU70具有作为判定机构的功能，所述判定机构基于作为设置在比氧化装置46靠下游侧的排气通路中的温度检测机构的第一温度传感器78的输出，判定比氧化装置46靠下游侧的排气的状态，特别是氧化装置46下游侧且第一排气处理装置28上游侧的排气的状态。另外，ECU70具有调整供应给排气通路18的排气量的排气量调整装置的控制功能，这里，如下面所述，ECU70可以控制燃料喷射阀22以及节气门21的各动作，以便调整供应给排气通路18的排气量。在发动机10中，基于吸入空气量、发动机旋转速度等、即由发动机负荷及发动机旋转速度表示的发动机运转状态，设定燃料喷射量和/或燃料喷射正时，以便得到所希望的输出。并且，基于燃料喷射量和/或燃料喷射正时，进行从燃料喷射阀22的燃料的喷射。另外，在进行排气处理装置的升温时，E⑶70适当地使燃料添加阀42、预热塞44动作。S卩，E⑶70适当地开启驱动(开)燃料添加阀42，从燃料添加阀42适当地使燃料喷射。另外，ECU70给预热塞44适当地通电(开)，形成足够的高温。下面，说明本实施方式中的升温装置40的控制。在升温装置40中，例如，使燃料添加阀42及预热塞44动作，以便在发动机起动时，排气处理装置的温度早期地提高到规定温度以上，这里，特别是，以便第一处理装置28的温度早期达到该第一处理装置28的规定活性温度区域内。即，预热塞44被通电，向着其前端部44a从燃料添加阀42喷射燃料。包含该燃料或者由该燃料的原因而产生的气体，通过氧化装置46或其周围，到达排气处理装置。这样的发动机起动时的气体向排气处理装置的供应从发动机起动开始时起进行，一直进行到第一处理装置28的温度成为其规定活性温度区域内的规定温度以上为止。另外，这里，第一处理装置的规定活性温度区域内的规定温度，例如，被设定成200°C。但是，这样的发动机起动时的加热用气体向排气处理装置的供应，即使排气处理装置的 温度在早期变高，也还是继续到发动机热车完毕为止为好。在这种情况下，对于发动机热车完毕，可以基于发动机10的冷却水温度进行判断。例如，排气处理装置的温度在早期变高，之后，当发动机的冷却水温度变成规定温度(例如，70°C)以上、ECU70判定为发动机热车完毕时，ECU70将燃料添加阀42的动作和预热塞44的动作一起停止。进而，升温装置40起着这样的作用，即，在第一处理装置28的温度达到上述规定活性温度区域之后，将第一处理装置28的温度保持在该规定活性温度区域内。具体地说，当第一处理装置28的温度处于其规定活性温度区域内的下限温度区域(例如，200°C以上、2500C以下的温度区域)时，从燃料添加阀42添加燃料，以及/或者将预热塞44通电(预热塞动作)。 另外，升温装置40，为了除去被捕集到作为DPF的第二处理装置30中的PM，即，为了使之再生，以规定的正时动作规定的时间。例如，每次发动机5的累计动作时间超过规定时间时，升温装置40动作。另外，升温装置40也可以在第二处理装置30的前后的压力差变成规定压力以上时起作用。在这种情况下，可以配备用于检测第二处理装置30前后的压力差的压力传感器，即，差压传感器。另外，在使燃料添加阀42和/或预热塞44动作时，如上所述，是对排气通路加热以图排气处理装置升温时。但是，由于这样的燃料添加阀42和/或预热塞44的动作，产生排气通路中的燃料的氧化等，所以，可以在燃料切断中或者怠速运转中积极地进行。这是因为，在这样的时候，排气通路的氧浓度相对地较高。如上所述，由E⑶70判断是否有必要对排气通路加热，在E⑶70判断为这是有必要的时候，由ECU70对燃料添加阀42和/或预热塞44进行动作控制。并且，由ECU70根据比氧化装置46靠下游侧的排气的状态控制这样的燃料添加阀42及预热塞44的各动作。下面，基于图10的流程图，对于本实施方式的该控制进行说明。首先，E⑶70判定是否有必要加热(步骤S101)。基于从上述各种传感器的输出/或运转状态，判定加热是否有必要。在有必要加热时，如上所述，包括:在发动机起动时、谋求排气处理装置的升温时、和谋求第二处理装置的再生时。当判定为加热是必要的时候(在步骤SlOl中，为肯定判定)，燃料添加阀42及预热塞44动作(步骤S103)。在这种动作中，包括使燃料添加阀42及预热塞44两者动作的情况、和只使燃料添加阀42及预热塞44中的一个动作的情况。基于来自于上述各种传感器的输出和/或运转状态，并且，基于预先存储的数据等，进行这种动作形式的选择。但是，这里，为了容易说明，下面，只对使燃料添加阀42及预热塞44两者动作的情况进行说明。但是，在燃料添加阀42及预热塞44在此之前处于停止状态时，根据基本数据(例如，基本燃料添加量及基本供应电力)，使燃料添加阀42及预热塞44的每一个动作。并且，在以后的程序的步骤S103中，维持燃料添加阀42及预热塞44的动作状态。当燃料添加阀42及预热塞44动作时(步骤S103)，判定是否经过了规定时间(步骤S105)。这里，成为判定对象的时间是从判断为有必要加热的时刻起经过的时间，由E⑶70进行计测。规定时间预先基于实验决定，在这里是常数，但是，也可以是变数。另外，该规定时间可以根据上述图5的实验决定。在判定为经过了规定时间时(在步骤S105中为肯定判定),判定火焰是否未通过氧化装置46 (步骤S107)。该判定(步骤S107)相当于判定比氧化装置46靠下游侧的排气的状态。ECU70基于来自于第一温度传感器78的输出，判定火焰是否未通过。具体地说，相当于判定基于来自于第一温度传感器78的输出检测出来的温度是否不足相当于火焰通过了氧化装置46的规定温度(例如不足800°C )。当判定为火焰通过了氧化装置46时(步骤S107中为否定判定)，根据基本数据或者到此前为止被修正的数据，原样地继续进行燃料添加阀42及预热塞44的动作(步骤S109)。另一方面，当判定为火焰未通过氧化装置46时(步骤S107中为肯定判定)，在燃料添加阀42及预热塞44的动作控制中，基本数据被修正。在这种情况下，由于火焰未通过，所以，修正控制预热塞44的动作，以增加向预热塞44供应的电力，修正控制燃料添加阀42的动作，以增加由燃料添加阀42添加的燃料添加量，以便将加热量提高到比此前的加热量高，强化加热(步骤S111)。另外，在以后的程序的步骤S107中，进一步加大修正量。但是，可以通过增加向预热塞44供应的电力和增加由燃料添加阀42添加的燃料添加量中的任一种方式，将加热量提高到比此前的加热量高。因此，也可以只修正控制燃料添加阀42及预热塞44中的任一个的动作。另外，在判定为火焰未通过氧化装置46时(步骤S107中为肯定判定)，可以在步骤SllI中进行反馈控制。在这种情况下，例如，基于来自于第一温度传感器78的输出，反馈控制燃料添加阀42及预热塞44中的至少一个的动作，以使氧化装置46下游侧的温度与规定温度(例如，800°C)相一致。另外，当判定为没有必要加热时(在步骤SlOl中为否定判定)，停止燃料添加阀42及预热塞44的动作(步骤SI 13)。而且，在本实施方式中，在如上所述强化加热时(步骤SI 11)，E⑶70调整供应给排气通路18的排气量。具体地说，这时，增加排气量。这意味着，修正控制节气门21和燃料喷射阀22，以使节气门开度变得比此前大，并且使燃料喷射量与之对应地变多。借此，排气流量增大，促进从燃料添加阀42添加的燃料的气化，促进该添加燃料的燃烧。从而，能够将氧化装置46下游侧的排气的温度提高到比此前的温度高。另外，在发动机5是火花点火式内燃机的情况下，还可以修正控制点火正时。另外，也可以只修正控制节气门21、燃料喷射阀22、火花塞的各动作中的一个，以便增大排气量。但是，也可以在到达步骤Slll时，不进行燃料添加阀42及预热塞44的修正控制，如上所述，只调整供应给排气通路18的排气量。以上，基于实施方式及其变形例对本发明进行了说明，但是，本发明并不局限于此，也允许其它的实施方式。例如，在上述实施方式中，作为燃料添加机构，使用燃料添加阀，从该燃料添加阀添加与发动机的燃料相同的燃料。但是，也可以使用其它燃料，例如，作为添加剂，可以使用乙醇、甲醇等醇类。另外，设置在排气通路中的排气处理装置的数目、种类、结构及排列顺序并不局限于上述实施方式。排气处理装置的数目可以是一个、两个，也可以是四个以上。作为排气处理装置，可以利用各种催化剂、滤清器等。另外，上述氧化装置也可以不包含具有上述结构的氧化催化剂，可以包含具有另外的氧化功能的催化剂。第一处理装置28的氧化催化剂和氧化装置46的氧化催化剂可以是相同，也可以是不同的。另外，在上述实施方式中，为了判定比氧化装置靠下游侧的排气的状态，使用作为温度检测机构的第一温度传感器，但是，也可以采用其它的检测机构。例如，可以使用A/F传感器、O2传感器、NOx传感器等根据排气成分输出产生变化的传感器作为检测机构。作为基于它们的输出的判定机构起作用的ECU的部分，可以判定氧化装置下游侧的排气的状态。而且，在这种情况下，ECU可以根据所判定的氧化装置下游侧的排气的状态，控制燃料添加阀及预热塞两者或者其中的一个的动作。另外，在上述实施方式中，本发明应用于柴油发动机，但是，并不局限于此，本发明也可以适用于进气口燃料喷射型的汽油发动机、气缸内喷射形式的汽油发动机等各种发动机。另外，所使用的燃料并不局限于轻油或汽油，也可以是酒精燃料、LPG (液化天然气)等。另外，应用本发明的发动机的气缸数、气缸的排列方式等可以是任何形式的。上面，以某种程度的具体性说明了本发明，但是，应当理解，在不脱离权利要求所限定的发明的精神及范围的情况下，各种各样的改变或变更都是可能的。本发明的实施方式并不局限于上述形式，本发明包括由权利要求所规定的本发明的思想所包含的一切变形例或应用例。从而，本发明不应当被有限制地解释，能够适用于属于本发明的思想范围内的其它任意的技术。用于解决本发明的课题的手段在可能的范围内可以组合使用。
权利要求
1.一种内燃机的排气净化装置，所述排气净化装置在排气通路中配备有排气处理装置，所述排气净化装置配备有: 氧化装置，所述氧化装置设置在所述排气处理装置的上游侧； 燃料添加机构，所述燃料添加机构用于将燃料添加到所述氧化装置的上游侧；以及 加热机构，所述加热机构为了对从所述燃料添加机构添加的燃料加热而被设置于所述氧化装置的上游侧， 所述氧化装置被形成为在排气流路方向的截面中每0.0006452m2配备有30个以上且200个以下的气体通路。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，所述氧化装置的所述气体通路的每一个被形成为在所述排气流路方向的截面中内接直径在1.6mm以上且4.9mm以下的圆。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，所述排气净化装置还配备有: 检测机构，所述检测机构的输出根据所述氧化装置的下游侧的排气的状态而变化； 判定机构，所述判定机构基于所述检测机构的输出来判定所述氧化装置的下游侧的排气的状态。
4.如权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，对所述燃料添加机构及所述加热机构中的至少一方的动作进行控制的控制机构，根据由所述判定机构判定的所述氧化装置的下游侧的排气的状态，对所述燃料添加机构及所述加热机构中的至少一方的动作进行控制。
5.如权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，所述排气净化装置还配备有: 温度检测机构，所述温度检测机构设置在所述氧化装置的下游侧的排气通路中； 判定机构，所述判定机构基于所述温度检测机构的输出，判定所述氧化装置的下游侧的温度是否不足规定温度，所述规定温度与火焰通过了所述氧化装置相对应。
6.如权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在由所述判定机构判定为所述氧化装置的下游侧的温度不足所述规定温度时，对所述燃料添加机构及所述加热机构中的至少一方的动作进行控制的控制机构对所述燃料添加机构及所述加热机构中的至少一方的动作进行控制，以使加热量比此前的加热量高。
7.如权利要求5或6所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，所述排气净化装置还配备有排气量调整装置，所述排气量调整装置对向所述排气通路供应的排气量进行调整， 当由所述判定机构判定为所述氧化装置的下游侧的温度不足所述规定温度时，所述排气量调整装置使排气量比此前的排气量多。
全文摘要
本发明提供一种内燃机的排气净化装置(1)，所述排气净化装置在排气通路(18)中配备有排气处理装置(28)。排气净化装置(1)配备有设置在比排气处理装置(28)靠上游侧的氧化装置(46)、用于向该氧化装置(46)的上游侧添加燃料的燃料添加阀(42)、为了将从该燃料添加阀(42)添加的燃料加热而设置在氧化装置(46)的上游侧的预热塞(44)。氧化装置(46)被形成为在排气流路方向截面中每0.0006452m2配备有30个以上且200个以下的气体通路。
文档编号F01N3/20GK103221650SQ201080070200
公开日2013年7月24日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者辻本健一, 井上三树男 申请人:丰田自动车株式会社