专利名称：内燃机废气排放控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机(以下简称发动机)废气排放控制装置，更具体地说，涉及一种在排气系统上装有柴油机微粒过滤器或NOX吸附催化剂的废气排放控制装置。
背景技术：
从柴油机排出的废气含有诸如碳氢化合物(HC)，碳氢氧化物(CO)，氮的氧化物(NOX)以及微粒物质(PM；以下简称微粒)的污染物。为了抑制这些物质对空气的污染，诸如废气再循环(以下简称EGR)和共轨型高压燃油喷射的燃烧技术，或利用柴油机氧化催化剂(以下称作DOC)，柴油机微粒过滤器(以下简称DPF)以及NOX吸附催化剂(lean NOXtrap；以下简称LNT)的后处理技术得到开发。
然而，对于DPF，由于DPF捕集微粒，就会在其中发生阻塞，废气的压力(排气压力)升高。因此，作为将捕集和积聚的微粒定期清除过程的所谓强制再生是必要的。对于LNT，例如，因为燃油中含有的S(硫)粘附到催化剂上使其催化作用降低，阻止NOX粘附到催化剂上。因此，所谓的硫清洗即定期将粘附和积累的硫清除是必要的。
DPF的再生或LNT的S清洗要求高温度的设定。这样，惯例性的做法是通过放慢燃油喷射的时间升高发动机废气的温度，或与燃油的后喷射或排气冲程喷射相关使HC产生的热量提供到DOC(设置在DPF前级)，从而升高DPF或LNT的温度。
然而，上述的温度升高方法有如下缺陷例如，如果因为温度升高过程中汽车减速，发动机返回到正常控制(即，如果温度升高的控制中止)，节流阀受到控制而全开。结果，进气量增加，并且从发动机排出的废气的流量增加。因此，带走的热量增加，使得DOC或LNT的温度降低(见图6(a)中显示在温度升高的过程中由于减速使DOC出口的温度降低的曲线)。
如上所述，如果催化剂的温度降低，催化剂的活性降低，即使HC再次提供，催化剂的温度也不会升高，并且HC仍从催化剂的下游侧无变化地排出，因此恶化了废气的排放。这也对燃油的经济性不利，因为为了再次升高已降低的温度，必须消耗过量的燃油。
日本专利申请公开号2002-4838公布了一种控制设置在柴油机进气通道上的气流调节机构的技术，目的是使废气温度达到预定范围，使得DPF中捕集的微粒在发动机整个工况区域内被可靠燃烧。
然而日本专利申请公开号2002-4838没有描述汽车减速过程中采取的措施。通常，气流调节机构在减速过程中变成全开。因此，如先前所述的，废气的流量增加，带走的热量增加并且DOC或LNT的温度降底的缺点依旧存在。可以设置旁路DOC或LNT的旁路通道以防止DOC或LNT的温度下降。然而，如果设置旁路通道，废气流量的增加通过旁路通道，因此经旁路通的废气需要为排放重新控制。
发明内容
本发明是根据上述问题完成的。本发明的目标是提供一种内燃机废气排放控制装置，该装置能够在对废气排放控制装置的温度升高的控制中断时抑制其温度降低，并且在废气排放控制装置的温度将再次升高时能够短时间内升高废气排放控制装置的温度。
根据本发明的内燃机废气排放控制装置为了获取上述目标具有如下特征(1)废气排放控制装置包括设置在内燃机排气通道上的废气排放控制装置调节从内燃机排放的废气流量的废气流量调节装置；升高废气排放控制装置温度的温度升高控制装置；根据内燃机工作状态控制废气流量调节装置的第一废气流量控制装置；以及在温度升高控制装置的工作过程中当温度升高控制中断时在与第一废气流量控制装置比较下废气流量降低的方向上控制废气流量控制装置的第二废气流量控制装置。
(2)废气排放控制装置进一步包括在温度升高控制装置的工作过程中在与第一废气流量控制装置比较下废气流量降低的方向上控制废气流量调节装置的第三废气流量控制装置。
(3)废气排放控制装置的特征在于第二废气流量控制装置在与第三废气流量控制装置比较下废气流量降低的方向上控制废气流量调节装置。
(4)废气排放控制装置的特征在于后喷射或排气冲程喷射在通过第二废气流量控制装置控制的过程中实施。
(5)废气排放控制装置的特征在于废气流量调节装置是调节进入内燃机的进气量的节流控制装置。
根据特征(1)，在废气排放控制装置的温度升高控制中断时废气排放控制装置的温度降低被抑制，并且当其温度将再次升高时能够在短时间内升高。
根据特征(2)，通过限制温度升高过程中废气的流量，废气排放控制装置的温度升高能够加速。
根据特征(3)，通过与温度升高过程中废气的流量相比较进一步限制废气的流量，废气排放控制装置的温度保持效果被增强。
根据特征(4)，实施不产生扭矩的后喷射或排气冲程喷射，使得低温排气不流入废气排放控制装置，并且废气排放控制装置的温度保持效果被进一步增强。
根据特征(5)，通过限制进入内燃机的进气量能够很容易限制废气的流量。
本发明将通过下文的详细叙述和附图得到更全面的理解，叙述和附图仅仅通过说明的方式给出，因此不是对本发明的限制，其中图1是显示本发明的实施例的柴油机废气排放控制装置的结构示意图；图2是后喷射控制的流程图；图3是节流阀控制的流程图；图4是显示DPF温度，发动机速度，节流阀开角，加速器开角，温度保持控制标记，以及再生控制标记之间的关系的时间表；图5(a)和5(b)是显示温度保持控制效果的曲线图；图6(a)和6(b)是显示由于温度升高过程中的减速引起的DOC出口温度下降的曲线图。
具体实施例方式
根据本发明的内燃机废气排放控制装置将参照附图通过实施例进行详细描述，但是实施例不限制本发明。
实施例图1是显示本发明的实施例的柴油机废气排放控制装置的结构示意图。图2是后喷射控制的流程图。图3是节流阀控制的流程图。图4是显示DPF温度，发动机速度，节流阀开角，加速器开角，温度保持控制标记，以及再生控制标记之间的关系的时间表。图5(a)和5(b)是显示温度保持控制效果的曲线图。
如图1所示，多缸柴油机(以下称作发动机)1具有汽缸盖2和汽缸体3。活塞4容纳在每个汽缸体3的缸径中使它能以往复方式移动。燃烧室5由活塞的顶表面，缸径的壁表面以及汽缸盖的下表面形成。
通过进气阀6开和关的进气口7在汽缸盖2上形成，包括进气歧管的进气通道8与进气口7连接。而且，通过排气阀9开和关的排气口10在汽缸盖2上形成，包括排气歧管的排气通道11与排气口10连接。
变容式增压器(以下简称VGT)12设置在进气通道8和排气通道11之间，并且提供给燃烧室5的因此而增压的进气被中间冷却器13冷却。中间冷却器13下游侧的进气通道8和VGT12上游侧的排气通道11通过EGR通道14连接，并且EGR的量通过设置在EGR通道14的EGR阀15控制。在VGT12的下游侧的排气通道11上，在废气流量方向上依次设置DOC(废气排放控制装置)16和DPF(柴油机微粒过滤器)17。
直接将燃油喷射到每个汽缸的燃烧室5中的电子控制燃油喷射阀19设置在汽缸盖2上。控制到预定燃油压力的高压燃油从共轨20提供到燃油喷射阀19。在图上，数字21表示将燃油从油箱(没有显示)提供到共轨20并且被与发动机1相关联地旋转驱动的燃油提供泵。
燃油喷射阀19通过电子控制单元(以下简称ECU)30驱动和控制。也就是说，ECU30从检测加速器开度的传感器接收加速器开度信号，从检测发动机速度(和曲柄转角)的传感器接收发动机速度信号。基于这些关于加速器开度和发动机速度的信号，ECU30修正目标燃油喷射量和目标喷射正时，并且确定燃油喷射阀19中电磁阀开和关的时间，使得目标燃油喷射量和喷射正时得以实现。
ECU30也接收来自安装在DPF17入口用以检测DPF17温度的温度传感器22的信号。图上数字25表示如前面提到的EGR阀15和VGT12(节气阀开度角)的通过ECU30驱动和控制的电子控制节流阀(废气流量调节装置)。调节进气量的节流阀被用作为降低废气流量的方法。
而且，ECU30以汽车运行过程的适当间隔定期从正常模式切换到实施DPF17强制再生的强制再生模式。在强制再生模式中，ECU30通过燃油的后喷射(或排气冲程喷射)(温度升高控制装置)升高DPF17的温度。
也就是说，在强制再生模式中，燃油喷射阀19被驱动和控制成使得在活塞4的压缩上死点附近(曲柄转角0℃)进行的主燃油喷射后跟随在压缩上死点后没有点火的正时进行的后喷射。在后喷射时，未燃烧的燃油(HC)添加到废气中，并且该未燃烧的燃油在位于DPF17前级的DOC16中经受氧化反应。通过反应生成的热，催化剂床的温度升高，以燃烧除去捕集和积累在DPF17上的微粒。
而且，ECU30能够控制温度升高(再生)控制过程中的喷射量，温度保持控制过程中的喷射量以及正常工作时的喷射量，如图2的后喷射控制的流程图，以及图4的显示DPF温度，发动机速度，节流阀开角，加速器开角，温度保持控制标记，以及再生控制标记之间的关系的时间表所示。ECU以温度升高(再生)控制过程中的喷射量实施后喷射(见图2中步聚P1和P2)，并且当在汽车减速等情形下中断温度升高(再生)控制时以温度保持控制过程中的喷射量实施后喷射(见图2中步骤P3和P4)。
除此之外，ECU30能够控制在温度升高(再生)控制(第三废气流量控制装置)过程中节流阀的位置，在温度保持控制(第二废气流量控制装置)过程中节流阀的位置，以及正常工作(第一废气流量控制装置)过程中节流阀的位置，如图3的节流阀控制的流程图，以及图4的显示DPF温度，发动机速度，节流阀开角，加速器开角，温度保持控制标记，以及再生控制标记之间的关系的时间表所示。ECU在温度升高(再生)控制过程中在节流阀位置上实施进气限制以降低废气的流量(见图3中步聚P1和P2)，并且当在汽车减速等的情况下中断温度升高(再生)控制时在温度保持控制过程中在节流阀位置上实施进气限制以进一步降低废气的流量(见图3中步骤P3和P4)。
与上述节流阀位置(开度角)相关建立下面的关系正常工作过程中的节流阀位置(第一废气流量控制装置)＞温度升高(再生)控制过程中的节流阀位置(第三废气流量控制装置)＞温度保持控制过程中的节流阀位置(第二废气流量控制装置)。也就是说，废气流量以下面的顺序递减第一废气流量控制装置＞第三废气流量控制装置＞第二废气流量控制装置.
在本实施例中，如上所述，在DPF17的温度升高控制过程中中断温度升高控制时，节流阀25的开度角在与正常工作过程相比较废气流量减少的方向上受到控制。因此，在温度保持控制过程中，同温度升高控制相同，废气的流量通过限制进气被降低。结果，在DPF17的温度升高控制中断的过程中DPF17的温度下降被抑制，并且保证DPF17活性的温度能够被令人满意地保持。并且，当温度将再次升高时，温度升高能够在短时间内实施，因此改善了燃油经济性(见图5(a)5(b)中温度保持控制效果的曲线图)。
同样在温度升高控制过程中，节流阀25的开度角在与正常操作过程相比较废气流量减少的方向上受到控制。因此，在温度升高过程中通过限制进气使得DPF17的温度升高能够加速。
在温度保持控制过程中，节流阀25的开度角在与温度升高过程相比较废气流量减少的方向上受到控制。因此，废气的流量与温度升高过程相比较进一步降低，因而DPF17的温度保持效果被增强。
而且，在温度保持控制过程中，后喷射或排气冲程喷射以温度保持控制过程中的喷射量实施喷射。由于实施不产生扭矩的后喷射或排气冲程喷射，低温气体不流入DPF17，使得DPF17的温度保持效果被进一步增强。
虽然本发明通过上述实施例进行了说明，但可以理解本发明不限于本实施例，而可以有很多方式的变化。例如，DOC16可以作为载体整体支撑在DPF17上。ECU30中从正常模式到强制再生模式的切换以合适的间隔定期进行，但是，模式的切换可以通过基于前-DPF/后-DPF的压差评估DPF17的捕集状态，或通过从操作记录评估捕集量来实施。在温度保持控制过程中进气限制和后喷射或排气冲程喷射联合应用，但进气限制可以单独实施。节流阀25用作废气流量调节装置来调节进气量，从而调节废气的流量。然而EGR阀可以用于调节废气的流量。这样的变化不认为是背离了本发明的精神和范围，并且所有对本领域熟练的专业人员显而易见的这些修改都将被包括在附后的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种内燃机废气排放控制装置，其特征在于，该内燃机废气排放控制装置包括设置在内燃机(1)排气通道上的废气排放控制装置(16，17)；调节从内燃机(1)排放的废气流量的废气流量调节装置(25)；升高废气排放控制装置(16，17)温度的温度升高控制装置(30)；根据内燃机(1)工作状态控制废气流量调节装置(25)的第一废气流量控制装置(30)；和在温度升高控制装置(30)的工作过程中当温度升高控制中断时在与第一废气流量控制装置(30)相比较废气流量降低的方向上控制废气流量调节装置(25)的第二废气流量控制装置(30)。
2.如权利要求1所述的内燃机废气排放控制装置，其特征在于，该内燃机废气排放控制装置进一步包括在温度升高控制装置(30)的操作过程中在与第一废气流量控制装置(30)相比较废气流量降低的方向上控制废气流量调节装置(25)的第三废气流量控制装置(30)。
3.如权利要求2所述的内燃机废气排放控制装置，其特征在于，第二废气流量控制装置(30)在与第三废气流量控制装置(30)相比较废气流量降低的方向上控制废气流量调节装置(25)。
4.如权利要求1或3所述的内燃机废气排放控制装置，其特征在于，后喷射或排气冲程喷射在通过第二废气流量控制装置(30)控制的过程中实施。
5.如权利要求1所述的内燃机废气排放控制装置，其特征在于，废气流量调节装置(25)是调节进入内燃机(1)的进气量的节流控制装置。
全文摘要
一种内燃机废气排放控制装置，包括设置在柴油机(1)排气通道(11)上的DPF(17)；调节进入柴油机(1)的进气量的节流阀(25)；为升高DPF(17)的温度实施进气限制或后喷射或排气冲程喷射的温度升高控制装置(30)；以及根据柴油机(1)的工作状态控制节流阀(25)的ECU(30)。在DPF(17)温度升高过程中当温度升高控制中断时，为了保持DPF(17)的温度，ECU(30)通过限制进气控制节流阀(25)。
文档编号F01N3/28GK1779214SQ200510124828
公开日2006年5月31日 申请日期2005年11月22日 优先权日2004年11月26日
发明者仓田和朗, 饭塚章, 近藤浩司, 信原惠 申请人:三菱自动车工业株式会社