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。
背景技术：
在内燃机的废气中包含以碳为主体的微粒即颗粒状物质(Particulate Matter) 0 以往，广泛应用了排气净化装置，该排气净化装置是在排气通路设置过滤器并利用该过滤器捕捉颗粒状物质的装置。随着过滤器中颗粒状物质堆积，过滤器的压力损失(通气阻力) 增大。为此，具备这样的过滤器的排气净化装置，需要定期执行用于使过滤器中堆积的颗粒状物质燃烧来去除的再生控制。为了使过滤器中堆积的颗粒状物质燃烧，通常，需要550°C以上的温度。在日本特开2005-90390号公报中公开了如下的技术对于具备DPF(Diesel Particulate Filter, 柴油颗粒过滤器)的柴油发动机，在进行DPF再生时，通过进行燃料喷射正时的延迟和后补喷射等，使DPF的温度上升。专利文献1 日本特开2005-90390号公报专利文献2 日本特开2007-64132号公报在具备上述那样的PM过滤器的排气净化装置中，当使PM过滤器再生时，需要用于使PM过滤器成为高温的能量。为此，存在内燃机的燃油效率恶化的问题。因此，代替PM过滤器，提出了如下的排气净化装置不使颗粒状物质堆积，在催化转换器中，使颗粒状物质连续地燃烧(氧化)。对于这样的排气净化装置，希望提高催化转换器中的颗粒状物质的燃烧效率，即，进一步降低穿过催化转换器而流出的颗粒状物质的
Mo
发明内容
本发明是鉴于上述的点而完成的，其目的在于，提供能够降低从使废气中的颗粒状物质连续地燃烧的催化转换器流出的颗粒状物质的量的内燃机的排气净化装置。本发明之1，为了实现上述目的，是内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备催化转换器，其使内燃机的废气中的颗粒状物质连续地燃烧；颗粒量取得单元，其取得流入到上述催化转换器的颗粒状物质的流入量；和颗粒量增加单元，其在由上述颗粒量取得单元取得的值比规定的阈值小的情况下，执行使上述内燃机的控制参数的值向流入到上述催化转换器的颗粒状物质的流入量增加的方向变化的颗粒量增加控制。另外，本发明之2，在本发明之1的基础上，其特征在于，在由上述颗粒量取得单元取得的值比小于上述阈值的第2阈值大并且比上述阈值小的情况下，上述颗粒量增加单元执行上述颗粒量增加控制。另外，本发明之3，在本发明之1或2的基础上，其特征在于，上述颗粒量取得单元基于上述内燃机的发动机转速、发动机负载、燃料喷射正时、燃料喷射量及进气量中的至少一个，推定流入到上述催化转换器的颗粒状物质的流入量。
另外，本发明之4，在本发明之1 3的任意一项的基础上，其特征在于，上述控制参数是燃料喷射正时。另外，本发明之5，在本发明之1 4的任意一项的基础上，其特征在于，上述催化转换器具有如下特性在表示流入到上述催化转换器的颗粒状物质流入量和从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量之间的关系的曲线图中，存在随着流入到上述催化转换器的颗粒状物质流入量增加，从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量减少的部分。另外，本发明之6，在本发明之5的基础上，其特征在于，上述阈值与在上述曲线图中从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量成为极小值时的流入到上述催化转换器的颗粒状物质流入量的值相对应。另外，本发明之7，在本发明之6的基础上，其特征在于，当由上述颗粒量取得单元取得的值比小于上述阈值的第2阈值大并且比上述阈值小的情况下，上述颗粒量增加单元执行上述颗粒量增加控制，上述第2阈值与在上述曲线图中从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量等于从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量的极小值时的流入到上述催化转换器的颗粒状物质流入量的值相对应。另外，本发明之8，在本发明之1 7的任意一项的基础上，其特征在于，具备根据上述催化转换器的状态来修正上述阈值的阈值修正单元。另外，本发明之9，在本发明之1 8的任意一项的基础上，其特征在于，具备催化剂升温单元，在执行上述颗粒量增加控制时，该催化剂升温单元通过使点火正时延迟来使上述催化转换器的温度上升。另外，本发明之10，在本发明之1 9的任意一项的基础上，其特征在于，上述催化转换器具有以ft·(镨)为主要成分的ft·材料和铈土中的至少一种以及以Nd(钕)为主要成分的Nd材料来作为催化剂成分。另外，本发明之11，在本发明之1 10的任意一项的基础上，其特征在于，具备 废气流量取得单元，其取得通过上述催化转换器的废气流量或与废气流量相关的值；和禁止单元，其在由上述废气流量取得单元取得的值在规定值以上的情况下，禁止执行上述颗粒量增加控制。根据本发明之1，能够在取得流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量，并且该取得的值比规定的阈值小的情况下，执行颗粒量增加控制，该颗粒量增加控制是使内燃机的控制参数的值变化以使得流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量增加的控制。根据本发明者的见解，若在曲线图中表示流入到催化转换器的颗粒状物质流入量和从催化转换器流出的颗粒状物质流出量之间的关系，则存在随着流入到催化转换器的颗粒状物质流入量增加，从催化转换器流出的颗粒状物质流出量减少的部分。为此，存在根据情况使流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量增加时，从催化转换器流出的颗粒状物质流出量反而变少的情况。根据本发明之1，应用这样的原理，能够降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量。根据本发明之2，能够在所取得的颗粒状物质的量比小于上述阈值的第2阈值大并且比上述阈值小的情况下，执行颗粒量增加控制。有时，在流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量极少的情况下，不执行颗粒量增加控制时，从催化转换器流出的颗粒状物质的量较少。根据本发明之2，在这种情况下，可以避免执行颗粒量增加控制。由此，作为整体，可以更可靠地降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量。根据本发明之3，能够基于内燃机的发动机转速、发动机负载、燃料喷射正时、燃料喷射量及进气量中的至少一个，推定流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量。为此，不用设置PM传感器等，而可以容易地取得流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量。根据本发明之4，能够通过修正燃料喷射正时，容易地控制流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量。根据本发明之5，能够在具备具有如下特性的催化转换器的排气净化装置中可靠地降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量，该特性是在表示流入到催化转换器的颗粒状物质流入量和从催化转换器流出的颗粒状物质流出量之间的关系的曲线图中，存在随着流入到催化转换器的颗粒状物质流入量增加，从催化转换器流出的颗粒状物质流出量减少的部分。根据本发明之6，通过将上述阈值设为与在上述图中从催化转换器流出的颗粒状物质流出量成为极小值时的流入到催化转换器的颗粒状物质流入量的值相对应的值，能够更可靠地降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量。根据本发明之7，能够在流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量比第2阈值小的情况下，即，不执行颗粒量增加控制时从催化转换器流出的颗粒状物质的量较少的情况下，避免执行该控制。由此，作为整体，可以更可靠地降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量。根据本发明之8，能够根据催化转换器的状态来修正阈值。由此，能够根据催化转换器的状态，设定更适当的阈值，所以可以更可靠地降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量。根据本发明之9，通过使点火正时延迟来使催化转换器的温度上升，从而可以进一步降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量。根据本发明之10，作为催化转换器的催化剂成分，使用将ft·(镨)作为主要成分的ft"材料和铈土中的至少一种和将Nd(钕)作为主要成分的Nd材料，由此可以使颗粒状物质有效地与活性氧反应。因此，可以进一步降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量。根据本发明之11，在通过催化转换器的废气流量或与此相关的值在规定值以上的情况下，禁止执行颗粒量增加控制。有时在通过催化转换器的废气流量多到某种程度的区域中，不执行颗粒量增加控制时，从催化转换器流出的颗粒状物质的量较少。根据本发明之 11，在这种情况下，能够避免执行颗粒量增加控制。由此，作为整体，可以更可靠地降低从催化转换器流出的颗粒状物质的量。
图1是表示本发明的实施方式1的内燃机的图。图2是控制本发明的实施方式1的内燃机的装置的方框图。图3是表示流入催化剂PM量和流出催化剂PM量之间的关系的曲线图。图4是在本发明的实施方式1中执行的程序的流程图。图5是用于根据空间速度SV来修正阈值α的映射。图6是本发明的实施方式2中执行的程序的流程图。
图7是本发明的实施方式3中执行的程序的流程图。符号说明10内燃机、12进气门、14排气门、16进气管、18节气门、20进气歧管、22，沈排气歧管、M氧化催化剂、28排气管、30地板下催化剂、32EGR通路、34EGR催化剂、36EGR阀、50ECU
具体实施例方式实施方式1.图1是表示本发明的实施方式1中的内燃机的图。图1所示的内燃机10作为车辆的动力源等被使用。本实施方式的内燃机10是具备直接向汽缸内喷射燃料的燃料喷射器(省略图示)的火花点火式内燃机。该内燃机10是串联4汽缸式。但是，本发明，不特别地限定汽缸数及汽缸配置。在各汽缸中，各自分别设置了 2个进气门12及排气门14。进气管16与内燃机10连接。在进气管16的途中，设置了用于控制进气量的节气门18。从进气管16供给的进气气体由进气歧管20来分配，并流入各汽缸。从内燃机10的第1汽缸及第4汽缸排出的废气由排气歧管22集中并流入氧化催化剂24。另外，从第2汽缸及第3汽缸排出的废气由排气歧管沈集中并流入氧化催化剂对。排气管观与氧化催化剂M的下游侧连接。在排气管观的途中，设置了地板下催化剂 30。此外，在本发明中，排气歧管也可以不是上述那样的分割型。在本实施方式的内燃机10中，具备用于进行使废气的一部分向进气系统回流的 EGR (Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)的EGR通路32。EGR通路32的上游侧被分为两叉，并分别与排气歧管22 J6连接。另外，EGR通路32的下游侧与节气门18下游侧的进气管16连接。在EGR通路32的途中设置了 EGR催化剂34和EGR阀36。图2是控制本实施方式的内燃机10的控制装置的方框图。本实施方式的控制装置具备ECU (Electronic Control Unit)50。节气门18、EGR阀36、用于向汽缸内喷射燃料的燃料喷射装置38和用于对汽缸内的混合气点火的点火装置40等的各种致动器，以及检测内燃机10的曲轴的旋转角度的曲轴转角传感器42、检测进气量的空气流量计44、检测搭载了内燃机10的车辆的油门踏板位置的油门位置传感器46和检测车速的车速传感器48 等各种传感器与E⑶50电连接。氧化催化剂M及EGR催化剂34具有净化废气中的颗粒状物质(Particulate Matter)的功能。颗粒状物质(以下称作“PM”)是煤烟(soot)和SOF(Soluble Organic Fraction，有机性可溶成分)等以碳为主体的微粒。氧化催化剂M及EGR催化剂34，通过使这样的颗粒状物质燃烧(氧化)向CO2等转化而净化之。根据本实施方式，通过在氧化催化剂M中净化PM，可以降低向大气中排出的PM排出量。另外，通过设置EGR催化剂34， 可以抑制PM向进气系统流入。从而，可以可靠地抑制起因于PM的沉积物堆积(附着)在进气口和进气门12等的情况。本实施方式中的氧化催化剂M和EGR催化剂34构成为，不是如过滤器那样蓄积 PM,而是使流进来的PM连续地燃烧(反应)。对于氧化催化剂M和EGR催化剂34的优选的催化剂成分，作为贵金属成分可以列举Pt (白金)和Pd(钯)等，作为金属氧化物成分可以列举铈土和以ft·(镨)为主要成分的ft·材料、以Nd(钕)为主要成分的Nd材料等。铈土和ft·材料具有有效地生成活性氧的特性。另外，Nd材料具有优异的不使活性氧净化而沿表面移动的特性(氧传导性)。为此，更优选使铈土及ft"材料的至少一种和Nd材料共存。 通过铈土及ft·材料的至少一种和Nd材料共存，可以有效地利用活性氧氧化PM，得到特别优良的PM净化性能。在这种情况下，更优选以Nd材料的重量在铈土及ft·材的合计重量以上的方式进行调配。另外，也可以在氧化催化剂对和EGR催化剂34中，设置用于瞬间保持PM的保持材料(例如沸石)。通过设置这样的保持材料，可以瞬间保持PM，在这期间使PM更可靠地燃烧。从内燃机10排出的PM的量根据运转状态而变化很大。例如，PM排出量成为最多是在高负载运转时，特别地是在伴随加速的情况。另一方面，在低中负载运转时PM排出量较少，但是在伴随加速的情况下稍稍变多。本发明者们，为了提高氧化催化剂M和EGR催化剂34的PM净化性能而反复进行锐意研究的结果，得到了以下那样的见解。通常，随着流入到氧化催化剂M或EGR催化剂 34的PM的量(以下称作“流入催化剂PM量”)变多，穿过氧化催化剂M或EGR催化剂34 并从氧化催化剂M和EGR催化剂34流出的PM的量(以下称作“流出催化剂PM量”)也变多。即，随着流入催化剂PM量变小，通常，流出催化剂PM量也变小。但是，根据本发明者们进行的实验可以清楚以下的事实若流入催化剂PM量比某个阈值小，则流出催化剂PM量反而增加。以下，参照图3来进一步说明。图3是表示流入催化剂PM量和流出催化剂PM量之间的关系的曲线图。在图3中， 横轴表示流入到催化剂的废气中每单位体积包含的颗粒数(流入催化剂PM量)，纵轴表示从催化剂流出的废气中每单位体积包含的颗粒数(流出催化剂PM量)。在PM完全没有被净化的情况下，即PM的净化率为0%的情况下，流出催化剂PM量等于流入催化剂PM量。因此，在图3中通过原点斜率为45°的直线表示PM净化率为0%的曲线。另一方面，PM净化率为100%时的曲线与横轴一致。从而，实际的流入催化剂PM量和流出催化剂PM量之间的关系，在图3中成为通过原点斜率为45°的直线和横轴之间。如图3所示那样，随着使流入催化剂PM量从零开始逐渐增加，流出催化剂PM量最初增加，但是在某一点，暂时向减少转变，之后再逐渐增加。即，在图3所示的曲线图中，存在流出催化剂PM量成为极小值那样的点。在以下的说明中，在图3所示的曲线图中，将流出催化剂PM量成为极小值时(即，在使流入催化剂PM量增加了的情况下，流出催化剂PM 量从减少向增加转变时)的流入催化剂PM量的值称作阈值α。在流入催化剂PM量和流出催化剂PM量之间的关系中出现上述那样的特性的理由未必清楚，但是可以认为，若流入催化剂PM量超过了阈值α，则通过PM开始连锁性燃烧 (反应)，可有效地净化ΡΜ。反过来说，可以认为，若流入催化剂PM量比阈值α小，则难以引起这样的连锁性反应，流出催化剂PM量反而增加了。在流入催化剂PM量和流出催化剂PM量之间的关系表示上述那样的特性的情况下，如图3所示那样，在流入催化剂PM量比阈值α小的范围内，存在流出催化剂PM量的值变成等于上述的流出催化剂PM量的极小值那样的点。以下，将该点的流入催化剂PM量的值β称作第2阈值β。根据图3可知，在流入催化剂PM量处于阈值α和第2阈值β之间的情况下，与流入催化剂PM量等于阈值α的情况相比，流出催化剂PM量变多。从而，在流入催化剂PM量处于阈值α和第2阈值β之间的情况下，使流入催化剂PM量反而增加到阈值α时，可以减少流出催化剂PM量。因此，在本实施方式中，设为，在推定为流入催化剂PM量处于阈值α和第2阈值β之间的情况下，执行使流入催化剂PM量反而增加到阈值α的控制。以下，将该控制称作“颗粒量增加控制”。在颗粒量增加控制中，进行使对流入催化剂PM量(或从内燃机10排出的PM排出量)产生影响的内燃机10的控制参数向流入催化剂PM量增加的方向变化的处理。作为这样的控制参数，例如，可以列举从内燃机10的燃料喷射器进行喷射的燃料喷射正时。存在随着使燃料喷射正时提前，从燃料喷射器喷射的燃料容易直接与活塞碰撞，所以从内燃机 10排出的PM排出量增加的特性。因此，通过使燃料喷射正时提前，可以使流入催化剂PM量增加。[实施方式1中的具体的处理]图4是为了实现上述的功能而在本实施方式中由ECU50执行的程序的流程图。此外，每隔规定时间反复执行本程序。根据图4所示的程序，首先，判别车速是否在60km/h以下(步骤100)。在车速超过了 60km/h那样的情况下，能够判断内燃机10的负载大到某种程度， 所以能够判定从内燃机10排出的PM的量比较多。为此，当在上述步骤100中车速超过了 60km/h的情况下，可以判断为流入催化剂PM量超过了阈值α。在这种情况下，能够推测为是随着流入催化剂PM量增加流出催化剂PM量增加的状况，所以不执行颗粒量增加控制较好。因此，在这种情况下，本程序的处理在此结束。另一方面，当在上述步骤100中车速在60km/h以下的情况下，可以判断为有可能流入催化剂PM量小于阈值a。此外，设为，在该步骤100中基于车速来进行判定，但是，也可以基于内燃机10的发动机负载来进行同样的判定。可以基于进气量、燃料喷射量、发动机转速等来计算发动机负载。当在上述步骤100中车速在60km/h以下的情况下，接着，判定是否进行了加速 (步骤102)。例如，可以基于油门踏板的位置(踏入量)和发动机负载的增加率来判定是否进行了加速。在车速在60km/h以下并且未进行加速的情况下(稳定运转时或减速时)，可以判定为从内燃机10排出的PM的量较少。为此，当在上述步骤102中判定为未进行加速的情况下，可以判断为流入催化剂PM量在第2阈值β以下。在这种情况下，推测为是随着流入催化剂PM量增加流出催化剂PM量增加的状况，所以不执行颗粒量增加控制较好。因此，在这种情况下，本程序的处理在此结束。另一方面，当在上述步骤102中判定为进行了加速的情况下，可以判断为流入催化剂PM量处于阈值α和第2阈值β之间的可能性较高。在这种情况下，接着，执行用于判定流入催化剂PM量是否比阈值α少的处理(步骤104)。在本实施方式中，以流入到氧化催化剂M和EGR催化剂34的废气的每单位体积包含的PM颗粒数来表示流入催化剂PM 量。在本实施方式的系统中，从内燃机10排出的废气照原样流入到氧化催化剂M或EGR 催化剂34。因此，流入催化剂PM量的值等于从内燃机10排出的废气的每单位体积包含的 PM颗粒数(以下，称作“发动机排出气体PM颗粒数”)。在本实施方式中，基于内燃机10的运转状态，推定该发动机排出气体PM颗粒数。将通过实验预先调查了内燃机10的运转状态(发动机转速、发动机负载、燃料喷射正时等)和发动机排出气体PM颗粒数之间的关系而得到的结果作为映射存储于ECU50。在步骤104中，首先，基于该映射，计算当前的运转状态下的发动机排出气体PM颗粒数。而且，将该计算出的发动机排出气体PM颗粒数的值与阈值α比较。当在上述步骤104中发动机排出气体PM颗粒数比阈值α少的情况下，能够预测为使发动机排出气体PM颗粒数增加到阈值α时，与当前状况相比，流出催化剂PM量变少。 即，在这种情况下，能够判断为通过执行颗粒量增加控制可以降低流出催化剂PM量。因此， 在这种情况下，为了使发动机排出气体PM颗粒数增加，以使燃料喷射正时提前的方式来控制燃料喷射装置38(步骤106)。在该步骤106中，也可以将燃料喷射正时的提前量决定为规定值，或者也可以根据阈值α和在上述步骤104中计算出的发动机排出气体PM颗粒数之间的偏差来决定燃料喷射正时的提前量。另外，在本实施方式中，设为，在该步骤106中， 同时进行使点火装置40的点火正时延迟的控制。通过使点火正时延迟，可以使排气温度上升，提高催化剂床层温度。为此，可以进一步提高PM净化率。在执行了上述步骤106的处理的情况下，接着，再次执行上述步骤104的处理。而且，在上述步骤104中判定为计算出的发动机排出气体PM颗粒数达到阈值α的情况下，结束本程序的处理。根据以上说明的图4的程序的处理，在推定为流入催化剂PM量处于阈值α和第 2阈值β之间的情况下，执行通过使从内燃机10排出的PM的量增加，来使流入催化剂PM 量增加到阈值α的控制。由此，可以降低从氧化催化剂 和EGR催化剂34流出的PM的量。因此，可以降低向大气中排出的PM排出量，同时可以抑制沉积物向EGR通路32和进气系统堆积。此外，本发明中，也可以根据氧化催化剂M或EGR催化剂34的状态来修正阈值 α。例如，也可以根据氧化催化剂24或EGR催化剂34的空间速度SV(Space Velocity)来修正阈值α。图5是用于根据空间速度SV来修正阈值α的映射。随着空间速度SV变低， 废气停留在催化剂内的时间变长，所以即使PM的流入量变少，也容易引起连锁反应。因此， 有随着空间速度SV变低阈值α降低的倾向。为了与这样的倾向相对应，在上述步骤104 的处理中，也可以计算空间速度SV，根据图5所示的映射求出阈值α。此外，氧化催化剂M的空间速度SV，是将氧化催化剂M的体积除以通过氧化催化剂M的废气流量得到的值。可以基于内燃机10的进气量、燃料喷射量、发动机转速等来计算通过氧化催化剂M的废气流量。另外，EGR催化剂34的空间速度SV是将EGR催化剂 34的体积除以通过EGR催化剂34的废气流量得到的值。可以基于内燃机10的进气量、燃料喷射量、发动机转速和EGR阀36的开度等来计算通过EGR催化剂34的废气流量。另外，本发明中，不仅根据空间速度SV，也可以根据其他参数来修正阈值α。例如，也可以基于氧化催化剂M或EGR催化剂34的床层温度来修正阈值a。另外，对于第2 阈值β，也可以根据空间速度SV和其他参数，进行同样的修正。另外，在本实施方式中，通过根据发动机运转状态进行推定来求出流入催化剂PM 量(发动机排出气体PM颗粒数)，但是本发明不限定于这样的构成。即，在本发明中，也可以设置用于测定废气中的PM量的PM传感器，利用该PM传感器直接检测流入催化剂PM量。另外，在本实施方式中，在流入催化剂PM量比阈值α少的情况下，通过使燃料喷射正时提前，来使流入催化剂PM量增加，但在本发明中，也可以通过使内燃机10的其他控制参数的值变化来使流入催化剂PM量增加。作为这样的其他控制参数，例如可以列举EGR率。另外，在本实施方式中，用废气中每单位体积包含的PM颗粒数表示流入催化剂PM 量，但在本发明中，不限定于此，也可以用废气中每单位体积包含的PM重量和每单位时间流入到催化剂的总PM颗粒数、每单位时间流入到催化剂的总PM重量等表示流入催化剂PM量。在上述的实施方式1中，分别地，氧化催化剂 或EGR催化剂34与上述本发明之 1中的“催化转换器”相当，阈值α与上述本发明之1及6中的“规定的阈值”相当，燃料喷射正时与上述本发明之1中的“控制参数”相当，第2阈值β与上述本发明之2及7中的 “第2阈值”相当。另外，E⑶50，分别地，通过执行上述步骤104的处理实现了上述本发明之1及3中的“颗粒量取得单元”，通过执行上述步骤106的处理实现了上述本发明之1中的“颗粒量增加单元”，通过执行上述步骤106的处理实现了上述本发明之10中的“催化剂升温单元，通过按照图3所示的映射来计算阈值α实现了上述本发明之8中的“阈值修正单元”。实施方式2.接着，参照图6，对本发明的实施方式2进行说明，但以与上述的实施方式1的不同点为中心来说明，对于同样的事项，将其说明简化或省略。使用与上述的实施方式1同样的硬件构成，代替图4所示的程序，使ECU50执行后述的图6所示的程序来实现本实施方式。在上述的实施方式1中，根据有无加速来判定流入催化剂PM量是否比第2阈值β 多，但在本实施方式中，把发动机排出气体PM颗粒数直接与第2阈值β进行比较。图6是为了实现上述的功能而在本实施方式中由ECU50执行的程序的流程图。根据图6所示的程序，首先，与实施方式1同样地，根据发动机运转状态来推定发动机排出气体PM颗粒数。而且，将该推定出的发动机排出气体PM颗粒数的值与第2阈值β比较(步骤 110)。当在上述步骤110中发动机排出气体PM颗粒数在第2阈值β以下的情况下，可以推测为是随着流入催化剂PM量增加流出催化剂PM量增加的状况，所以不执行颗粒量增加控制较好。因此，在这种情况下，本程序的处理在此结束。对此，当在上述步骤110中发动机排出气体PM颗粒数超过了第2阈值β的情况下，接着，将发动机排出气体PM颗粒数与阈值α比较(步骤112)。当在上述步骤112中发动机排出气体PM颗粒数比阈值α少的情况下，可以预测为使发动机排出气体PM颗粒数增加到阈值α时，与当前状况相比，流出催化剂PM量变少。 即，在这种情况下，能够判断为通过执行颗粒量增加控制可以降低流出催化剂PM量。因此， 在这种情况下，接着，为了使发动机排出气体PM颗粒数增加而执行使燃料喷射正时提前的控制(步骤114)。该步骤114的处理与实施方式1的步骤106相同。在执行了上述步骤 114的处理的情况下，再次执行上述步骤112的处理。另一方面，当在上述步骤112中发动机排出气体PM颗粒数在阈值α以上的情况下，能够推测为是随着流入催化剂PM量增加流出催化剂PM量增加的状况，所以不执行颗粒量增加控制较好。因此，在这种情况下，本程序的处理在此结束。此外，在上述的实施方式2中，E⑶50通过执行图6所示的程序的处理实现了上述本发明之2中的“颗粒量增加单元”。实施方式3.接着，参照图7，对本发明的实施方式3进行说明，但以与上述的实施方式1及2之间的不同点为中心来说明，对同样的事项，则简化或省略其说明。如上述那样，使PM燃烧的催化转换器表示如图3所示那样的特性。即，在表示流入催化剂PM量和流出催化剂PM量之间的关系的曲线图中，存在随着流入催化剂PM量增加， 流出催化剂PM量减少那样的部分。但是，根据本发明者们的见解，在催化转换器的空间速度SV大到某种程度的区域中，有时也不表现图3所示那样的特性。即在催化转换器的空间速度SV大到某种程度的区域中，表现随着流入催化剂PM量增加流出催化剂PM量单调增加的特性。在这样的区域中， 不需要执行上述的颗粒量增加控制。因此，在本实施方式中，预先调查不表现图3所示那样的特性时的空间速度SV的值，在空间速度SV比该值大的区域中，禁止执行颗粒量增加控制。图7是为了实现上述的功能而在本实施方式中由ECU50执行的程序的流程图。根据图7所示的程序，首先，计算氧化催化剂M及EGR催化剂34的各自的空间速度SV (步骤 120)。氧化催化剂M及EGR催化剂34的空间速度SV的算出方法如在实施方式1中叙述
的一样。接着，判别在上述步骤120中计算出的空间速度SV是否超过了规定值(步骤 122)。当在该步骤122中空间速度SV未超过上述规定值的情况下，能够判定为是流入催化剂PM量和流出催化剂PM量之间的关系是表现如图3所示那样的特性的区域，颗粒量增加控制有效。因此，在这种情况下，允许执行颗粒量增加控制(步骤124)。即在该步骤124 中，允许执行上述的图4或图6所示的程序。对此，当在上述步骤122中空间速度SV超过了上述规定值的情况下，能够判定为是流入催化剂PM量和流出催化剂PM量之间的关系不表现图3所示那样的特性的区域，颗粒量增加控制无效。因此，在这种情况下，禁止执行颗粒量增加控制(步骤126)。S卩，在该步骤126中，禁止执行上述的图4或图6所示的程序。此外，在本实施方式中，也可以当氧化催化剂M及EGR催化剂34的至少一方的空间速度SV超过了上述规定值的情况下，禁止执行颗粒量增加控制，还可以当只是氧化催化剂M及EGR催化剂34双方的空间速度SV都超过了上述规定值的情况下，禁止执行颗粒量增加控制。另外，也可以从最初开始只着眼于氧化催化剂M及EGR催化剂34的任意一方的空间速度SV，来执行图7所示的程序。另外，因为空间速度SV与通过催化转换器的废气流量相关，所以也可以代替空间速度SV的值，基于废气流量的值来执行图7所示的程序。在上述的实施方式3中，E⑶50分别地，通过执行上述步骤120的处理实现了上述本发明之11中的“废气流量取得单元”，通过执行上述步骤122及1 的处理实现了上述本发明之11中的“禁止单元”。
权利要求
1.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备催化转换器，其使内燃机的废气中的颗粒状物质连续地燃烧；颗粒量取得单元，其取得流入到上述催化转换器的颗粒状物质的流入量；和颗粒量增加单元，其在由上述颗粒量取得单元取得的值比规定的阈值小的情况下，执行使上述内燃机的控制参数的值向流入到上述催化转换器的颗粒状物质的流入量增加的方向变化的颗粒量增加控制。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在由上述颗粒量取得单元取得的值比小于上述阈值的第2阈值大并且比上述阈值小的情况下，上述颗粒量增加单元执行上述颗粒量增加控制。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述颗粒量取得单元基于上述内燃机的发动机转速、发动机负载、燃料喷射正时、燃料喷射量及进气量中的至少一个，推定流入到上述催化转换器的颗粒状物质的流入量。
4.根据权利要求1 3的任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述控制参数是燃料喷射正时。
5.根据权利要求1 4的任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述催化转换器具有如下特性在表示流入到上述催化转换器的颗粒状物质流入量和从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量之间的关系的曲线图中，存在随着流入到上述催化转换器的颗粒状物质流入量增加，从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量减少的部分。
6.根据权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述阈值与在上述曲线图中从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量成为极小值时的流入到上述催化转换器的颗粒状物质流入量的值相对应。
7.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，当由上述颗粒量取得单元取得的值比小于上述阈值的第2阈值大并且比上述阈值小的情况下，上述颗粒量增加单元执行上述颗粒量增加控制，上述第2阈值与在上述曲线图中从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量等于从上述催化转换器流出的颗粒状物质流出量的极小值时的流入到上述催化转换器的颗粒状物质流入量的值相对应。
8.根据权利要求1 7的任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备根据上述催化转换器的状态来修正上述阈值的阈值修正单元。
9.根据权利要求1 8的任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备催化剂升温单元，在执行上述颗粒量增加控制时，该催化剂升温单元通过使点火正时延迟来使上述催化转换器的温度上升。
10.根据权利要求1 9的任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述催化转换器具有以ft·(镨)为主要成分的ft·材料和铈土中的至少一种以及以 Nd(钕)为主要成分的Nd材料来作为催化剂成分。
11.根据权利要求1 10的任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备废气流量取得单元，其取得通过上述催化转换器的废气流量或与废气流量相关的值；和禁止单元，其在由上述废气流量取得单元取得的值超过规定值的情况下，禁止执行上述颗粒量增加控制。
全文摘要
本发明涉及内燃机的排气净化装置，其目的在于，降低从使废气中的颗粒状物质连续地燃烧的催化转换器流出的颗粒状物质的量。本发明的内燃机的排气净化装置，具备催化转换器，其使废气中的颗粒状物质连续地燃烧；颗粒量取得单元，其取得流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量；和颗粒量增加单元，其在所取得的颗粒状物质的流入量比规定的阈值α少的情况下，使内燃机的控制参数的值向流入到催化转换器的颗粒状物质的流入量增加的方向变化。阈值α与在表示流入到催化转换器的颗粒状物质流入量和从催化转换器流出的颗粒状物质流出量之间的关系的曲线图中从催化转换器流出的颗粒状物质流出量成为极小值时的流入到催化转换器的颗粒状物质流入量的值相对应。
文档编号F01N3/02GK102265009SQ200980152939
公开日2011年11月30日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者宫下茂树, 樱井健治 申请人:丰田自动车株式会社