專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，特別涉及那種具有NOx捕集型催化劑的內(nèi)燃機(jī)排氣凈化系統(tǒng)。當(dāng)排氣空/燃比稀時(shí)該NOx捕集型催化劑捕集排氣中的NOx，當(dāng)排氣空/燃比濃時(shí)該NOx捕集型催化劑釋放捕集的NOx，由此凈化排出的氣體。本發(fā)明還涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化方法。
在柴油機(jī)中，當(dāng)開(kāi)始將燃油噴射進(jìn)氣缸時(shí)，噴射的燃油被汽化并且形成混合氣。當(dāng)缸內(nèi)的溫度和壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)，存在于缸內(nèi)的混合氣進(jìn)行初始燃燒(預(yù)混合燃燒)。通過(guò)該燃燒，缸內(nèi)的溫度和壓力變高，以使初始燃燒后的噴射燃油被汽化并且與噴射的燃油同時(shí)燃燒(擴(kuò)散燃燒)。相對(duì)于整個(gè)燃燒期，由于從開(kāi)始燃油噴射到發(fā)生預(yù)混合燃燒的周期(滯燃期)通常較短，所以擴(kuò)散燃燒為主燃燒。
與此相反，日本專利2864896公開(kāi)了一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)大幅度增加再循環(huán)排氣(EGR)率使燃燒溫度保持在低溫，而同時(shí)推遲噴油正時(shí)到上止點(diǎn)后的一個(gè)點(diǎn)，由此使滯燃期變長(zhǎng)并且使所有的燃油量在滯燃期內(nèi)噴射以使預(yù)混合燃燒用做主燃燒，從而降低排氣中的NOx和煙霧。
與此同時(shí)，其中主燃燒為擴(kuò)散燃燒的燃燒狀況(在這里其簡(jiǎn)單地被稱做擴(kuò)散燃燒或擴(kuò)散燃燒模式)和其中主燃燒為預(yù)混合燃燒的燃燒模式(在這里其簡(jiǎn)單地被稱做預(yù)混合燃燒或預(yù)混合燃燒模式)取決于驅(qū)動(dòng)狀況從一種方式轉(zhuǎn)換為另一種方式(例如，在圖8中，具有EGR的區(qū)對(duì)應(yīng)于預(yù)燃燒區(qū)，不具有EGR的區(qū)對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散燃燒區(qū))。
另一方面，日本專利第3079933號(hào)公開(kāi)了一項(xiàng)技術(shù)，即在排氣管道具有NOx捕集型催化劑的情況下和在凈化捕集的NOx時(shí)，柴油機(jī)的燃燒模式從擴(kuò)散燃燒模式轉(zhuǎn)換為預(yù)混合燃燒模式，由此降低過(guò)量空氣系數(shù)，減少和凈化捕集的NOx。

發(fā)明內(nèi)容
由日本專利第3079933號(hào)所公開(kāi)的該項(xiàng)技術(shù)適于在凈化NOx捕集型催化劑中所捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒期間執(zhí)行濃混合氣峰值控制。然而，當(dāng)車輛處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀況時(shí)，由于排氣溫度保持低溫和低排氣溫度使NOx凈化效果保持較低水平，即該催化劑不能被充分激活，所以不能充分地獲得濃混合氣峰值控制的排氣凈化效果。
因此本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，取決于NOx捕集型催化劑的激活狀況，通過(guò)對(duì)NOx捕集型催化劑所捕獲的NOx執(zhí)行凈化，該排氣凈化系統(tǒng)可具有改進(jìn)的排氣凈化能力。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種通過(guò)具有上述特性的該排氣凈化系統(tǒng)執(zhí)行的排氣凈化系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，這里提供了一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，該排氣凈化系統(tǒng)包括NOx捕集型催化劑，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管道中以當(dāng)排氣的空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，和當(dāng)排氣的空/燃比濃時(shí)釋放捕集的NOx；和控制單元，用于根據(jù)NOx捕集型催化劑的激活條件控制NOx捕集型催化劑；該控制單元包括凈化時(shí)間確定部分，用于確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；催化劑激活確定部分，用于確定NOx捕集型催化劑是否被激活；燃燒模式轉(zhuǎn)換部分，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況在擴(kuò)散模式和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；和空/燃比控制部分，用于控制空/燃比，以使當(dāng)凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下排氣空/燃比變濃，和使NOx捕集型催化劑被激活，以及使當(dāng)凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，這里提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化方法，該內(nèi)燃機(jī)具有設(shè)置在排氣管道中的NOx捕集型催化劑，以使當(dāng)排氣空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，和使當(dāng)排氣空/燃比濃時(shí)排出捕集的NOx，該排氣凈化方法包括確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；確定該NOx捕集型催化劑是否被激活；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況在擴(kuò)散燃燒模式和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；和控制排氣空/燃比，以使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑被激活，和使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，這里提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在排氣管道中的NOx捕集型催化劑，當(dāng)排氣空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，當(dāng)排氣空/燃比濃時(shí)釋放捕集的NOx；凈化時(shí)間確定裝置，用于確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；催化劑激活確定裝置，用于確定NOx捕集型催化劑是否被激活；燃燒模式轉(zhuǎn)換裝置，用于在擴(kuò)散燃燒和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；用于控制的空/燃比控制裝置，以使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑被激活，以及使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的排氣凈化系統(tǒng)的柴油機(jī)的方框圖；圖2是由圖1的排氣凈化系統(tǒng)所執(zhí)行的排氣凈化控制的流程圖；圖3是上接圖2的排氣凈化控制的流程圖；圖4是上接圖2的排氣凈化控制的流程圖；圖5是當(dāng)燃燒處于擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣狀態(tài)時(shí)和當(dāng)燃燒處于預(yù)混合燃燒中的濃混合氣狀態(tài)時(shí)說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的性能特性的圖；圖6是說(shuō)明在排氣溫度和NOx凈化率之間的關(guān)系曲線的圖；
圖7是說(shuō)明在預(yù)混合燃燒中的以濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)進(jìn)氣量的圖；圖8是說(shuō)明在預(yù)混合燃燒中的以濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)EGR率的圖；圖9是說(shuō)明在擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)進(jìn)氣量的圖；圖10是說(shuō)明用于PM(微粒)燃燒的目標(biāo)柴油機(jī)微粒濾清器(DPF)進(jìn)氣λ的圖。
附圖的詳細(xì)說(shuō)明參照?qǐng)D1，通過(guò)可變截面噴嘴型渦輪增壓器3的空氣壓縮機(jī)，提供到柴油機(jī)的進(jìn)氣通過(guò)進(jìn)氣管2被增壓。中冷器4對(duì)該進(jìn)氣冷卻，然后通過(guò)進(jìn)氣節(jié)氣門5和集合管6流進(jìn)每一氣缸的燃燒室。高壓燃油泵7對(duì)燃油加壓并且輸送到共軌8。然后從每一氣缸的噴油器9燃油被噴射進(jìn)燃燒室。因此提供到燃燒室的空氣和燃油混合氣通過(guò)壓縮點(diǎn)火被燃燒，并且排氣通過(guò)排氣管道10被噴出。
使一部分已流入排氣管道10的排氣通過(guò)EGR管道11和EGR控制閥12流回進(jìn)氣側(cè)。使殘留排氣通過(guò)可變截面噴嘴型渦輪增壓器3的排氣渦輪以驅(qū)動(dòng)該排氣渦輪。
在這種情況下，用于凈化排氣的置于排氣渦輪下游的為NOx捕集型催化劑13，當(dāng)排氣空/燃比變稀時(shí)其捕集排氣中的NOx，當(dāng)排氣空/燃比變濃時(shí)其排出或減少NOx。此外，NOx捕集型催化劑13在其上帶有氧化型催化劑以具有氧化排氣中的碳?xì)浠旌衔?HC)和一氧化碳(CO)的功能，因此其適于用做具有氧化功能的NOx捕集型催化劑。
此外，置于NOx捕集型催化劑13下游的為柴油機(jī)微粒濾清器(DPF)14以清除排氣中的微粒(PM)。此外，在DPF14上裝有三元催化劑以具有氧化排氣中的HC和CO和還原(reduce)排氣中的NOx的功能，因此其適于構(gòu)成具有三元催化劑功能的DPF。
輸入到控制單元20的為來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器21的信號(hào)以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，和為來(lái)自加速器開(kāi)啟度傳感器22的信號(hào)以檢測(cè)加速器開(kāi)啟度APO等以控制發(fā)動(dòng)機(jī)1。
此外，在本實(shí)施例中提供了催化劑溫度傳感器23，檢測(cè)NOx捕集型催化劑13的溫度(催化劑溫度)；排氣壓力傳感器24，檢測(cè)在排氣管道10中的DPF14進(jìn)入側(cè)的排氣壓力；DPF溫度傳感器25，檢測(cè)DPF14的溫度(DPF溫度)；和氧濃度傳感器26，檢測(cè)在排氣管道10中的DPF的排氣側(cè)的氧濃度。來(lái)自這些傳感器的信號(hào)也被輸入到控制單元20。然而，通過(guò)檢測(cè)排氣目前的相鄰的NOx捕集型催化劑13和DPF14的溫度，NOx捕集型催化劑13的溫度和DPF14的溫度可被檢測(cè)。
根據(jù)這些信號(hào)，控制單元20將噴油命令信號(hào)輸出到噴油器9以控制主噴射和先于主噴射的預(yù)噴射的噴油量和噴油器9的噴油正時(shí)；將開(kāi)啟度命令信號(hào)輸出到進(jìn)氣節(jié)氣門；將開(kāi)啟度命令信號(hào)輸出到EGR控制閥12等。
本實(shí)施例的排氣凈化系統(tǒng)適于執(zhí)行排氣凈化控制以釋放由NOx捕集型催化劑所捕集的和聚積在NOx捕集型催化劑上的NOx，燃燒而由此去除由S-毒化(S-poisoning)所造成的聚積在NOx捕集型催化劑上的硫(S)(去除硫毒化)，并且燃燒而由此去除由DPF14所清除的PM(DPF恢復(fù))。下面將詳細(xì)說(shuō)明排氣凈化控制。
圖2-4示出了在控制單元20中所執(zhí)行的排氣凈化控制的流程圖。
在步驟S1中，從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器21和加速器開(kāi)啟度傳感器22中可讀出發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和加速器開(kāi)啟度APO)。
在步驟S2中，由NOx捕集型催化劑13所捕集的和聚積在NOx捕集型催化劑13上的NOx量被檢測(cè)。然而，由于很難直接檢測(cè)NOx的累積量，所以通過(guò)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和燃油噴射量Q估計(jì)每單位時(shí)間的NOx的產(chǎn)生量，通過(guò)根據(jù)NOx捕集率獲得每單位時(shí)間的NOx的累積量和合計(jì)每單位時(shí)間的NOx的累積量，NOx的累積量被間接檢測(cè)。當(dāng)然，在以上述方式通過(guò)合計(jì)獲得NOx累積量的情況下，當(dāng)執(zhí)行下面將要描述的NOx凈化處理時(shí)，合計(jì)值被重新設(shè)置或被清除。
在步驟S4中，由硫毒化所造成的NOx捕集型催化劑上的硫的累積量被檢測(cè)。然而，很難直接檢測(cè)硫的累積量，所以以下列方式間接檢測(cè)硫的累積量。取決于排氣中硫的濃度，硫的累積量被確定。因此認(rèn)為只要燃油相同，取決于燃油消耗可確定硫的累積量。因此燃油消耗被檢測(cè)并且根據(jù)燃油消耗可測(cè)定硫的累積量。此外，由于行駛距離隨著燃油消耗的增加而增加，所以可認(rèn)為消耗的燃油量與行駛距離彼此相等。因此這里取決于行駛距離測(cè)定硫的累積量。
在步驟S5中，由DPF14所清除和累積在DPF14上的PM的量被測(cè)定。然而由于很難直接檢測(cè)PM的累積量，所以以下列方式PM的累積量被間接檢測(cè)。DPF14上的PM累積量的增加自然使DPF14的上游側(cè)排氣壓力變高。因此排氣壓力傳感器24檢測(cè)DPF14的上游側(cè)排氣壓力，并且與目前運(yùn)行條件(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和燃油噴射量Q)的基準(zhǔn)排氣壓力相比較，由此估算PM的累積量。
在步驟S6中，用于NOx捕集型催化劑13的NOx凈化的預(yù)混合濃混合氣峰值(rich spike)狀況標(biāo)志SP1是否被設(shè)定為1被確定。如果SP1＝1，則程序進(jìn)到步驟S7。
在步驟S7中，用于NOx捕集型催化劑13的NOx凈化的擴(kuò)散濃混合氣峰值狀況標(biāo)志SP2是否被設(shè)定為1被確定。如果SP2＝1，則程序進(jìn)到步驟S8。
在步驟S8中，用于DPF14恢復(fù)(或從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑13)的恢復(fù)溫升標(biāo)志reg1是否被設(shè)定為1被確定。如果reg1＝0，則程序進(jìn)到步驟S9。
在步驟S9中，用于DPF14恢復(fù)(或從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑)的恢復(fù)燃燒標(biāo)志reg2是否被設(shè)定為1被確定。如果reg2＝0，則程序進(jìn)到步驟S10。
在步驟S10中，NOx捕集型催化劑13的NOx的累積量是否等于或大于預(yù)定值NOx1被確定。如果NOx捕集型催化劑13的NOx的累積量小于預(yù)定值NOx1，則程序進(jìn)到步驟S17。
在步驟S17中，在步驟S4中被檢測(cè)的NOx捕集型催化劑13的硫的累積量是否等于或大于預(yù)定值S1(車輛是否已行駛預(yù)定距離)被確定。如果NOx捕集型催化劑的硫的累積量小于預(yù)定值S1，則程序進(jìn)到步驟S18。
在步驟S18中，在步驟S5中被檢測(cè)的DPF14的PM的累積量是否等于預(yù)定值PM1(DPF14的上游側(cè)排氣壓力是否超過(guò)對(duì)應(yīng)于目前發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況的排氣壓力閾值)被確定。如果DPF14的PM的累積量小于預(yù)定值PM1，則終止該流程。
與此同時(shí)，如果該流程不執(zhí)行特殊控制，則根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，執(zhí)行在擴(kuò)散燃燒模式和預(yù)混合燃燒模式之間的轉(zhuǎn)換。更具體地說(shuō)，如圖8所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1處于執(zhí)行EGR的低速-中速范圍和低負(fù)荷-中負(fù)荷范圍時(shí)，執(zhí)行預(yù)混合燃燒，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于未執(zhí)行EGR的高速、高負(fù)荷范圍時(shí)，執(zhí)行擴(kuò)散燃燒。
然后，就下列情況進(jìn)行說(shuō)明，即當(dāng)步驟S10中確定，NOx捕集型催化劑13的NOx的累積量已等于或大于預(yù)定值NOx1(也就是凈化NOx捕集型催化劑13的NOx的時(shí)間到了)；步驟S17確定的NOx捕集型催化劑13的硫的累積量已等于或大于預(yù)定值S1(也就是從S-毒化恢復(fù)的時(shí)間到了)；和步驟18中確定DPF14的PM的累積量已等于或大于預(yù)定值PM1(也就是DPF恢復(fù)的時(shí)間到了)。
(在為凈化NOx捕集型催化劑的NOx的時(shí)間的情況下)如果在步驟S10中確定NOx捕集型催化劑13的NOx的累積值等于或大于預(yù)定值NOx1，則程序進(jìn)到步驟S11以凈化NOx捕集型催化劑13的NOx。
在這里首先對(duì)NOx捕集型催化劑的NOx的凈化進(jìn)行描述。
對(duì)于NOx捕集型催化劑13的NOx凈化，執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)1的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)，以釋放由NOx捕集型催化劑13捕集和在NOx捕集型催化劑13上累積的NOx。
如果在預(yù)混合燃燒(大量的EGR和強(qiáng)渦流)期間執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)1的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)，與在滯燃期較短的擴(kuò)散燃燒期間濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)下的排氣溫度相比，則該排氣溫度較低，如圖5所示。相反，如果擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣狀況被實(shí)現(xiàn)，與預(yù)混合燃燒中的濃混合氣狀況中的排氣溫度相比，則該排氣溫度可變高。
然而，擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣狀態(tài)增加了燃油消耗率，因此惡化了燃油消耗。此外，如果過(guò)度地加熱，NOx捕集型催化劑13可能破裂。因此降低了捕集和凈化能力。
因此，當(dāng)催化劑13的活性特別高時(shí)，對(duì)于由NOx捕集型催化劑13所捕集的NOx的凈化，由于其可抑制燃油消耗和催化劑13的惡化，所以最好采用預(yù)混合燃燒中的濃混合氣峰值運(yùn)轉(zhuǎn)。
與此相反，當(dāng)催化劑13的活性較低時(shí)，如果有濃混合氣峰值命令，則可獲得較高排氣溫度的擴(kuò)散燃燒中的濃峰值運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行。這使得能夠提高NOx凈化率。然而有一種擔(dān)心，認(rèn)為擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣峰值產(chǎn)生惡化的燃燒噪聲。通過(guò)執(zhí)行預(yù)噴射該燃燒噪聲可被抑制。
在上述的條件下，從步驟S11開(kāi)始的控制將被執(zhí)行。
在步驟S11中，由催化劑溫度傳感器23檢測(cè)的催化劑溫度被讀出并且該催化劑的溫度是否等于或高于預(yù)定溫度Tlow(該預(yù)定溫度Tlow被設(shè)定為一個(gè)低于催化劑13的激活溫度的值)被確定。
在步驟S12中，當(dāng)催化劑溫度對(duì)于或高于預(yù)定溫度Tlow時(shí)，該催化劑溫度是否等于或高于對(duì)應(yīng)于NOx捕集型催化劑13的激活溫度Tdif被進(jìn)一步確定。
通過(guò)此，被分成三種情況，即催化劑溫度≥Tdif的情況，Tlow≤催化劑溫度＜Tdif的情況和催化劑溫度＜Tlow的情況。
在該種情況下，如圖6所示，當(dāng)催化劑的溫度處在高于Tdif的范圍內(nèi)時(shí)，NOx捕集型催化劑13的NOx的凈化率相當(dāng)高。然而，當(dāng)催化劑溫度低于Tdif時(shí)，NOx的凈化率較低。當(dāng)催化劑的溫度低于Tlow時(shí)，NOx的凈化率進(jìn)一步低到不能凈化的NOx的程度。
因此，如果催化劑溫度≥Tdif(即當(dāng)步驟S12中的確定為肯定時(shí))，確定NOx捕集型催化劑13處于充分被激活的狀態(tài)，并且程序進(jìn)到步驟S13。在步驟S13中，預(yù)混合燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行，由此凈化NOx而防止燃油消耗和催化劑的惡化。
在該種情況下，在步驟S13中，通過(guò)使用用做發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況參數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和燃油噴射量Q，通過(guò)參照?qǐng)D7的目標(biāo)進(jìn)氣量圖和圖8的目標(biāo)EGR圖，用于實(shí)現(xiàn)預(yù)混合燃油中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)進(jìn)氣量和目標(biāo)EGR率被設(shè)定。根據(jù)這樣設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)氣空氣量和目標(biāo)EGR率，進(jìn)氣節(jié)氣門15和EGR閥12被控制，由此實(shí)現(xiàn)預(yù)混合燃油中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)。在步驟S14中，預(yù)混合濃混合氣峰值狀況標(biāo)志SP1被設(shè)定為1，并且終止該流程。
此外，如果Tlow≤催化劑溫度＜Tdif(即當(dāng)步驟S12中的確定為否定時(shí))，則確定NOx捕集型催化劑13未處在充分被激活的狀態(tài)，并且程序進(jìn)到步驟S15。在步驟S15中，在排氣溫度高于預(yù)混合燃燒的擴(kuò)散燃燒中，濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行。這使得排氣溫度上升到等于或高于Tdif的一個(gè)值，因此使得能夠執(zhí)行濃混合氣峰值運(yùn)轉(zhuǎn)，由此提高NOx的凈化率。
在該種情況下，在步驟S15中，參照用于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)的圖9的目標(biāo)進(jìn)氣量圖，目標(biāo)進(jìn)氣量被設(shè)定。根據(jù)這樣設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)氣量，當(dāng)在燃燒噴射器9執(zhí)行預(yù)噴射的同時(shí)，進(jìn)氣節(jié)氣門5被控制，由此實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)。在步驟S16中，擴(kuò)散濃混合氣峰值狀態(tài)標(biāo)志SP2被設(shè)定為1，并且終止該流程。
此外，如果催化劑溫度＜Tlow(即當(dāng)步驟S11中的確定為否定時(shí))，則終止該流程。在該種情況下，由于NOx捕集型催化劑13的激活條件不夠理想，所以即使執(zhí)行擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)，也很難增加催化劑溫度超過(guò)Tdif，即在Tlow≤催化劑溫度＜Tdif條件下的濃峰值運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)NOx的凈化幾乎沒(méi)有什么影響，濃混合氣峰值運(yùn)轉(zhuǎn)不被執(zhí)行并且僅通過(guò)預(yù)混合燃燒NOx的排放受到抑制。在預(yù)混合燃燒時(shí)的排氣溫度有例外地從Tlow到Tdif范圍內(nèi)，以使預(yù)混合燃燒繼續(xù)期間，催化劑溫度升高以超過(guò)Tlow。
在預(yù)混合燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)(rich operation)開(kāi)始的情況下(步驟S13)，在步驟S14中，預(yù)混合濃峰值狀態(tài)標(biāo)志SP1被設(shè)定為1。因此在步驟S6中的確定后，從下次開(kāi)始，程序進(jìn)到下面的步驟S21(圖3)，在步驟S21中，預(yù)混合燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被繼續(xù)預(yù)定時(shí)間。
在步驟S21中，NOx凈化所需的預(yù)定時(shí)間tsp1是否已經(jīng)過(guò)被確定。如果預(yù)定時(shí)間tsp1還沒(méi)有經(jīng)過(guò)，則該流程立刻被終止。如果預(yù)定時(shí)間tsp1已經(jīng)過(guò)，則在步驟S22中預(yù)混合燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被取消，并且在步驟S23中預(yù)混合濃峰值狀況標(biāo)志SP1被設(shè)定為0。此后，該流程結(jié)束。
此外，在擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始的情況下(S15)，在步驟S16中，擴(kuò)散濃混合氣狀況標(biāo)志SP2被設(shè)定為1，因此在步驟S7中確定后，從下次開(kāi)始，程序進(jìn)到下面的步驟S24(圖3)，在步驟S24中，擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被繼續(xù)預(yù)定時(shí)間。
在步驟S24中，NOx凈化所必需的預(yù)定時(shí)間tsp2是否已經(jīng)過(guò)去被確定。如果預(yù)定時(shí)間tsp2還沒(méi)有過(guò)去，則該流程立刻被終止。如果預(yù)定時(shí)間tsp2已過(guò)去，則在步驟S25中，預(yù)擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被取消，并且在步驟S26中，擴(kuò)散濃混合氣峰值狀況標(biāo)志SP2被設(shè)定為0。之后，該流程被終止。
以及[當(dāng)是DPF恢復(fù)的時(shí)間]如果在步驟S17中確定NOx捕集型催化劑13的累積量等于或大于預(yù)定值S1，則程序進(jìn)到用于從S-毒化恢復(fù)的步驟S19和步驟S20。
如果在步驟S18中確定DPF 14的PM的累積量等于或大于預(yù)定值PM1，則程序進(jìn)到用于DPF14恢復(fù)的步驟S19和S20。
這里，首先對(duì)DPF14的恢復(fù)和從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑進(jìn)行描述。
為了DPF的恢復(fù)和從S-毒化恢復(fù)，濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行以升高排氣溫度，由此使DPF14的溫度升高在PM的可燃溫度之上。與此同時(shí)，硫的可燃溫度低于PM的可燃溫度。此外，由于在本實(shí)施例中硫聚積在其上的NOx捕集型催化劑13位于DPF14的上游，所以通過(guò)使DPF14的溫度升高在PM的可燃溫度之上，從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑13可被實(shí)現(xiàn)。
如果在預(yù)混合燃燒中濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行(大量的EGR+高渦流)，則由于對(duì)由EGR所提供的工作氣體的比熱等，當(dāng)與滯燃期較短的擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣狀況中的溫度相比時(shí)，產(chǎn)生的排氣溫度較低。換句話說(shuō)，如果在擴(kuò)散燃燒期間的濃混合氣狀況被實(shí)現(xiàn)，則與預(yù)燃燒中的濃混合氣狀態(tài)相比，較高排氣溫度可被實(shí)現(xiàn)。
由于DPF14恢復(fù)和從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑要求高排氣溫度(即＞600℃)，所以希望通過(guò)可實(shí)現(xiàn)較高排氣溫度的擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣狀況，增加DPF14的溫度。然而，如果在擴(kuò)散燃燒期間濃混合氣峰值控制被執(zhí)行，則有一種擔(dān)心，認(rèn)為其加劇了燃燒噪聲。通過(guò)執(zhí)行預(yù)噴射，該燃燒噪聲可被抑制。
因此，在步驟S19中，由于已確定是DPF14恢復(fù)或從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑13的時(shí)間，所以通過(guò)其可實(shí)現(xiàn)較高排氣溫度的擴(kuò)散燃燒的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行，以增加DPF14的溫度在PM的可燃溫度之上。在該種情況下，預(yù)噴射也被執(zhí)行。
然后，在步驟S20中，恢復(fù)溫度上升標(biāo)志reg1被設(shè)定到1，并且該流程被終止。
通過(guò)這樣，從下次開(kāi)始，由于在步驟S8中reg1＝1被確定，所以程序進(jìn)到下面的步驟S27。
在步驟S27中，當(dāng)通過(guò)擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣狀態(tài)DPF14的溫度被升高時(shí)，在DPF14的排氣口的氧濃度即空/燃比(DPF排氣(outlet)λ)由氧濃度傳感器26檢測(cè)，并且進(jìn)氣節(jié)氣門5被控制以使空/燃比變?yōu)槔碚撆浔取Ｔ谠摲N情況下，如果DPF14在其上帶有三元催化劑，則通過(guò)控制、三元催化的功能可被實(shí)現(xiàn)以使DPF排氣(outlet)λ變?yōu)槔碚撝?。因此甚至在DPF14的溫度升高期間也能夠繼續(xù)凈化排氣。
在步驟S28中，有DPF14溫度傳感器25檢測(cè)的DPF14的溫度被讀出并且DPF14的溫度是否超過(guò)PM的可燃溫度T2被確定。
如果DPF14的溫度還沒(méi)有超過(guò)T2，則該流程立刻被終止并且DPF排氣λ控制下的擴(kuò)散燃燒中的濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被繼續(xù)。如果DPF14的溫度超過(guò)T2，則程序進(jìn)到步驟S29。
在步驟S29中，由于DPF14的溫度已達(dá)到允許PM可燃的溫度T2，所以DPF排氣λ控制被終止。
在步驟S30中，在DPF的進(jìn)氣口的排氣空/燃比(DPF進(jìn)氣(inlet)λ)被啟動(dòng)。也就是說(shuō)，如圖10所示，參照使用發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和燃油噴射量Q作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況參數(shù)和確定目標(biāo)DPF進(jìn)氣λ以燃燒由此去除PM的圖，進(jìn)氣節(jié)氣門15被控制以獲得目標(biāo)DPF進(jìn)氣λ，由此向DPF14提供預(yù)定量的氧氣并且燒盡聚積在DPF14的PM。由于DPF14的溫度已達(dá)到PM的可燃溫度，所以向DPF14提供氧氣使得聚積在DPF14的PM立刻全被燃燒。與此同時(shí)，由于通過(guò)控制DPF進(jìn)氣λ可控制PM的燃燒速度，所以能夠防止DPF14的熔化和燃燒。
在步驟S31中，由于DPF14已不在恢復(fù)溫度上升條件內(nèi)，所以該恢復(fù)溫度上升標(biāo)志reg1被設(shè)置為0。
在步驟S32中，由于DPF14符合恢復(fù)燃燒條件，所以恢復(fù)燃燒標(biāo)志reg2被設(shè)定為1并且該流程被終止。
通過(guò)這樣，從下次開(kāi)始，由于在步驟S9中已確定reg2＝1，所以程序進(jìn)到步驟S33(圖4)。
在步驟S33中，由DPF溫度傳感器25檢測(cè)的DPF14的溫度被讀出并且DPF14的溫度是否低于溫度T1(由于在DPF14的PM的燃燒已接近完成所以其不會(huì)引起不正常燃燒)被確定。
如果DPF14的溫度還沒(méi)有降到T1，則該流程立刻被終止，并且DPF進(jìn)氣λ控制被繼續(xù)。這是因?yàn)橛捎诜钦Ｈ紵目赡苄运杂斜匾^續(xù)DPF進(jìn)氣λ控制，以由此保持DPF進(jìn)氣λ在預(yù)定值，直到DPF14的溫度低于溫度T1。
如果DPF14的溫度已降到T1之下，則程序進(jìn)到步驟S34。
在步驟S34中，DPF進(jìn)氣λ控制被終止。
在步驟S35中，由于DPF14已不在恢復(fù)燃燒條件內(nèi)，所以恢復(fù)燃燒標(biāo)志reg2被設(shè)定為0并且該流程被終止。
在上述的步驟中，應(yīng)當(dāng)注意存儲(chǔ)在控制單元20中的程序的步驟S11對(duì)應(yīng)于用于確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間的凈化時(shí)間確定部分。
還應(yīng)當(dāng)注意，存儲(chǔ)在控制單元20中的程序的步驟S12對(duì)應(yīng)于用于確定NOx捕集型催化劑13的激活條件的激活條件確定部分。
還應(yīng)當(dāng)注意，存儲(chǔ)在控制單元20中的程序的步驟S13和S15構(gòu)成用于控制凈化NOx捕集型催化劑捕集的NOx的排氣空/燃比的空/燃比控制部分，和構(gòu)成用于轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃燒模式的燃燒模式轉(zhuǎn)換部分。
還應(yīng)當(dāng)注意，存儲(chǔ)在控制單元20中的程序的步驟S18構(gòu)成用于確定是否是執(zhí)行DPF14的恢復(fù)的時(shí)間的恢復(fù)時(shí)間確定部分。
還應(yīng)當(dāng)注意，存儲(chǔ)在控制單元20中的程序步驟S17對(duì)應(yīng)于用于確定是否是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑的時(shí)間的S-毒化確定恢復(fù)時(shí)間。
還應(yīng)當(dāng)注意，存儲(chǔ)在控制單元20中的程序步驟S19對(duì)應(yīng)于用于控制從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑13的排氣空/燃比的空/燃比控制部分。
從上述的步驟中應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)NOx捕集型催化劑所捕集的NOx被凈化時(shí)和由于低排氣溫度所造成的催化劑13的活性較低時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行，由此使排氣溫度急劇地上升并且催化劑13被激活，因此能夠凈化聚積在催化劑13上的NOx，即從催化劑13釋放捕集的NOx。此外，在催化劑溫度較高的情況下和催化劑13被充分激活的條件下，在預(yù)混合燃燒模式下濃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行。這使得能夠防止燃油消耗的惡化和保護(hù)催化劑13被過(guò)分加熱，由此抑制催化劑13的惡化。
還應(yīng)當(dāng)理解在通過(guò)降低排氣溫度和使滯燃期延長(zhǎng)所獲得的燃燒模式中，通過(guò)提高預(yù)混合燃燒程度能夠設(shè)定濃混合氣狀況，因此在不引起排煙的惡化的情況下能夠設(shè)定濃混合氣狀況。此外，由于沒(méi)有引起在預(yù)混合燃燒為濃混合氣時(shí)和預(yù)混合燃燒為稀混合氣時(shí)之間的任何燃燒的變化，所以能夠設(shè)定預(yù)混合燃燒的濃混合氣狀況，而抑制在從濃混合氣狀況轉(zhuǎn)換為稀混合氣狀況時(shí)，或從稀混合氣狀況轉(zhuǎn)換為濃混合氣狀況時(shí)所引起的燃燒噪聲的變化。
應(yīng)當(dāng)理解，為了恢復(fù)用于清除排氣中的PM(即用于燃燒和由此去除DPF14所清除和聚積的PM)的濾清器14，需要在低氧氣濃度條件下的高排氣溫度。因此，在擴(kuò)散燃燒模式下的濃混合氣狀況下，DPF14的溫度被升高。這使得能夠在短時(shí)間內(nèi)將DPF14的排氣溫度升高到目標(biāo)值，并且將燃油消耗的惡化降到最小。
第2001-254517號(hào)日本專利申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容以參考方式被包含于此。
盡管以上參照本發(fā)明的某一實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例。根據(jù)上述的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對(duì)上述的實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變化。參照下面權(quán)利要求本發(fā)明的范圍被限定。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，包括NOx捕集型催化劑，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管道中以當(dāng)排氣的空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，和當(dāng)排氣的空/燃比濃時(shí)釋放捕集的NOx；和控制單元，用于根據(jù)NOx捕集型催化劑的激活條件控制NOx捕集型催化劑；該控制單元包括凈化時(shí)間確定部分，用于確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；催化劑激活確定部分，用于確定NOx捕集型催化劑是否被激活；燃燒模式轉(zhuǎn)換部分，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況在擴(kuò)散模式和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；和空/燃比控制部分，用于控制空/燃比，以使當(dāng)凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下排氣空/燃比變濃，和使NOx捕集型催化劑被激活；以及使當(dāng)凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的排氣凈化系統(tǒng)，其中燃燒模式轉(zhuǎn)換部分包括燃燒溫度控制部分，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度；滯燃期控制部分，用于在燃燒溫度控制部分工作期間使滯燃期顯著變長(zhǎng)，從而獲得由預(yù)混合模式和擴(kuò)散燃燒模式中的一種模式所產(chǎn)生的熱產(chǎn)生模式，通過(guò)燃燒溫度控制部分和滯燃期控制部分獲得預(yù)混合燃燒模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的排氣凈化系統(tǒng)，還包括設(shè)置在排氣管道中的濾清器，用于清除排氣中的微粒(PM)，該控制單元還包括恢復(fù)時(shí)間確定部分，用于確定是否是執(zhí)行濾清器的恢復(fù)的時(shí)間，其中該控制單元還包括空/燃比控制部分，用于控制排氣空/燃比以使當(dāng)是執(zhí)行濾清器的恢復(fù)時(shí)在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的排氣凈化系統(tǒng)，其中該濾清器具有下列催化功能中的至少一種催化功能，即當(dāng)置于稀空氣時(shí)呈現(xiàn)氧化能力和置于濃空氣時(shí)呈現(xiàn)還原能力的催化功能，和當(dāng)置于稀空氣時(shí)吸收NOx和當(dāng)置于濃空氣時(shí)還原而由此凈化吸收的NOx的催化功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的排氣凈化系統(tǒng)，其中催化劑激活確定部分具有檢測(cè)部分，用于檢測(cè)NOx捕集型催化劑的溫度和根據(jù)NOx捕集型催化劑的溫度確定是否激活NOx捕集型催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的排氣凈化系統(tǒng)，其中催化劑激活確定部分具有估算部分，用于估算NOx捕集型催化劑的溫度和確定是否激活NOx捕集型催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的排氣凈化系統(tǒng)，其中當(dāng)在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃時(shí)，空/燃比控制部分執(zhí)行預(yù)噴射。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的排氣凈化系統(tǒng)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣節(jié)氣門和EGR控制閥，當(dāng)在預(yù)混合燃燒模式下排氣空/燃比變濃時(shí)，空/燃比控制部分通過(guò)進(jìn)氣節(jié)氣門和EGR控制閥控制排氣空/燃比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的排氣凈化系統(tǒng)，其中控制單元還包括S-毒化恢復(fù)時(shí)間確定部分，用于確定是否是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑的時(shí)間；空/燃比控制部分用于控制排氣空/燃比以當(dāng)是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑的時(shí)間，在擴(kuò)散燃燒模式下使空/燃比變濃。
10.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在排氣管道中的NOx捕集型催化劑，當(dāng)排氣空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，當(dāng)排氣空/燃比濃時(shí)釋放捕集的NOx；凈化時(shí)間確定裝置，用于確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；催化劑激活確定裝置，用于確定NOx捕集型催化劑是否被激活；燃燒模式轉(zhuǎn)換裝置，用于在擴(kuò)散燃燒和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；用于控制的空/燃比控制裝置，以使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑被激活；以及使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
11.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化方法，該內(nèi)燃機(jī)具有設(shè)置在排氣管道中的NOx捕集型催化劑，以使當(dāng)排氣空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，和使當(dāng)排氣空/燃比濃時(shí)排出捕集的NOx，該排氣凈化方法包括確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；確定該NOx捕集型催化劑是否被激活；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況在擴(kuò)散燃燒模式和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；和控制排氣空/燃比，以使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑被激活；以及使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的排氣凈化方法，其中燃燒模式的轉(zhuǎn)換包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度，和在燃燒溫度控制部分工作期間使滯燃期顯著變長(zhǎng)，以獲得由預(yù)混合燃燒模式和擴(kuò)散燃燒模式中的一種模式所產(chǎn)生的熱產(chǎn)生模式，通過(guò)降低燃燒溫度和使滯燃期變長(zhǎng)獲得預(yù)混合燃燒。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的排氣凈化方法，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括設(shè)置在排氣管道中的濾清器以清除排氣中的微粒(PM)，其中該排氣凈化方法還包括確定是否是執(zhí)行濾清器的恢復(fù)的時(shí)間，和控制排氣空/燃比，以使當(dāng)是執(zhí)行濾清器的恢復(fù)的時(shí)間在擴(kuò)散燃燒模式排氣空/燃比變濃。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的排氣凈化方法，其中確定NOx捕集型催化劑是否被激活包括檢測(cè)NOx捕集型催化劑的溫度和根據(jù)NOx捕集型催化劑的溫度確定NOx捕集型催化劑是否被激活。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的排氣凈化方法，其中確定NOx捕集型催化劑是否被激活包括估算NOx捕集型催化劑的溫度和根據(jù)估算的NOx捕集型催化劑的溫度確定NOx捕集型催化劑是否被激活。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的排氣凈化方法，其中排氣空/燃比的控制包括當(dāng)在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃時(shí)執(zhí)行預(yù)噴射。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的排氣凈化方法，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括進(jìn)氣節(jié)氣門和EGR控制閥，其中排氣空/燃比的控制包括當(dāng)在預(yù)混合燃燒模式下排氣空/燃比變濃時(shí)，通過(guò)進(jìn)氣節(jié)氣門和EGR閥控制排氣空/燃比。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的排氣凈化方法，其中還包括確定是否是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑的時(shí)間；和控制排氣空/燃比，以使當(dāng)是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑時(shí)間時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃。
19.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)包括NOx捕集型催化劑，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管道中以當(dāng)排氣的空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，和當(dāng)排氣的空/燃比濃時(shí)釋放捕集的NOx；和控制單元，用于根據(jù)NOx捕集型催化劑的激活條件控制NOx捕集型催化劑；該控制單元包括凈化時(shí)間確定部分，用于確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；催化劑激活確定部分，用于確定NOx捕集型催化劑是否被激活；燃燒模式轉(zhuǎn)換部分，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況在擴(kuò)散模式和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；和空/燃比控制部分，用于控制空/燃比，以使當(dāng)凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下排氣空/燃比變濃，和使NOx捕集型催化劑被激活；以及使當(dāng)凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的排氣凈化系統(tǒng)，其中燃燒模式轉(zhuǎn)換部分包括燃燒溫度控制部分，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度；滯燃期控制部分，用于在燃燒溫度控制部分工作期間使滯燃期顯著變長(zhǎng)，從而獲得由預(yù)混合模式和擴(kuò)散燃燒模式中的一種模式所產(chǎn)生的熱產(chǎn)生模式，通過(guò)燃燒溫度控制部分和滯燃期控制部分可獲得預(yù)混合燃燒模式。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的排氣凈化系統(tǒng)，還包括設(shè)置在排氣管道中的濾清器，用于清除排氣中的微粒(PM)，該控制單元還包括恢復(fù)時(shí)間確定部分，用于確定是否是執(zhí)行濾清器的恢復(fù)的時(shí)間，其中該控制單元還包括空/燃比控制部分，用于控制排氣空/燃比以使當(dāng)是執(zhí)行濾清器的恢復(fù)時(shí)在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的排氣凈化系統(tǒng)，其中該濾清器具有下列催化功能中的至少一種催化功能，即當(dāng)置于稀空氣時(shí)呈現(xiàn)氧化能力和置于濃空氣時(shí)呈現(xiàn)還原能力的催化功能，和當(dāng)置于稀空氣時(shí)吸收NOx和當(dāng)置于濃空氣時(shí)還原而由此凈化吸收的NOx的催化功能。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-22中的任何一個(gè)的排氣凈化系統(tǒng)，其中激活條件確定部分具有檢測(cè)或估算部分，以檢測(cè)或估算NOx捕集型催化劑的溫度，和根據(jù)NOx捕集型催化劑的溫度確定催化劑是否被激活。
24.根據(jù)權(quán)利要求19-23中任何一個(gè)的排氣凈化系統(tǒng)，其中當(dāng)在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃時(shí)，空/燃比控制部分執(zhí)行預(yù)噴射。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的排氣凈化系統(tǒng)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣節(jié)氣門和EGR控制閥，當(dāng)在預(yù)混合燃燒模式下排氣空/燃比變濃時(shí)，空/燃比控制部分通過(guò)進(jìn)氣節(jié)氣門和EGR控制閥控制排氣空/燃比。
26.根據(jù)權(quán)利要求19-25的任何一個(gè)的排氣凈化系統(tǒng)，其中控制單元還包括S-毒化恢復(fù)時(shí)間確定部分，用于確定是否是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑的時(shí)間；空/燃比控制部分用于控制排氣空/燃比以當(dāng)是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑的時(shí)間，在擴(kuò)散燃燒模式下使空/燃比變濃。
27.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置在排氣管道中的NOx捕集型催化劑，當(dāng)排氣空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，當(dāng)排氣空/燃比濃時(shí)釋放捕集的NOx；凈化時(shí)間確定裝置，用于確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；催化劑激活確定裝置，用于確定NOx捕集型催化劑是否被激活；燃燒模式轉(zhuǎn)換裝置，用于在擴(kuò)散燃燒和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；用于控制的空/燃比控制裝置，以使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑被激活；以及使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑所捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
28.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化方法，該內(nèi)燃機(jī)具有設(shè)置在排氣管道中的NOx捕集型催化劑，以使當(dāng)排氣空/燃比稀時(shí)捕集進(jìn)入排氣中的NOx，和使當(dāng)排氣空/燃比濃時(shí)排出捕集的NOx，該排氣凈化方法包括確定是否是凈化由NOx捕集型催化劑所捕集的NOx的時(shí)間；確定NOx捕集型催化劑的激活狀況；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況在擴(kuò)散燃燒模式和預(yù)混合燃燒模式之間轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式；和控制排氣空燃比，以使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑被激活；以及使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃，和NOx捕集型催化劑不被激活。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的排氣凈化方法，其中燃燒模式的轉(zhuǎn)換包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度，和在燃燒溫度控制部分工作期間使滯燃期顯著變長(zhǎng)，以獲得由預(yù)混合燃燒模式和擴(kuò)散燃燒模式中的一種模式所產(chǎn)生的熱產(chǎn)生模式，通過(guò)降低燃燒溫度和使滯燃期變長(zhǎng)獲得預(yù)混合燃燒。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29的排氣凈化方法，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括設(shè)置在排氣管道中的濾清器以清除排氣中的微粒(PM)，其中該排氣凈化方法還包括確定是否是執(zhí)行濾清器的恢復(fù)的時(shí)間，和控制排氣空/燃比，以使當(dāng)是執(zhí)行濾清器的恢復(fù)的時(shí)間在擴(kuò)散燃燒模式排氣空/燃比變濃。
31.根據(jù)權(quán)利要求28-30的任何一個(gè)的排氣凈化方法，其中確定NOx捕集型催化劑是否被激活包括檢測(cè)或估算NOx捕集型催化劑的溫度和根據(jù)NOx捕集型催化劑的溫度確定NOx捕集型催化劑是否被激活。
32.根據(jù)權(quán)利要求28-31的任何一個(gè)的排氣凈化方法，其中排氣空/燃比的控制包括當(dāng)在擴(kuò)散燃燒模式下排氣空/燃比變濃時(shí)執(zhí)行預(yù)噴射。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的排氣凈化方法，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括進(jìn)氣節(jié)氣門和EGR控制閥，其中排氣空/燃比的控制包括當(dāng)在預(yù)混合燃燒模式下排氣空/燃比變濃時(shí)，通過(guò)進(jìn)氣節(jié)氣門和EGR閥控制排氣空/燃比。
34.根據(jù)權(quán)利要求28-33的任何一個(gè)的排氣凈化方法，其中還包括確定是否是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑的時(shí)間；和控制排氣空/燃比，以使當(dāng)是執(zhí)行從S-毒化恢復(fù)NOx捕集型催化劑時(shí)間時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃。
全文摘要
提供了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣凈化系統(tǒng)，其包括NOx捕集型催化劑(13)和空/燃比控制器(20)，該空/燃比控制器(20)用于控制排氣凈化系統(tǒng)以使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑捕集的NOx時(shí)，在預(yù)混合燃燒模式下，排氣空/燃比變濃和NOx捕集型催化劑被激活(S13)，和使當(dāng)是凈化NOx捕集型催化劑的捕集的NOx時(shí)，在擴(kuò)散燃燒模式下，排氣空/燃比變濃和NOx捕集型催化劑不被激活(S15)。也提供一種排氣凈化方法。
文檔編號(hào)F01N13/02GK1498305SQ02802050
公開(kāi)日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者北原靖久 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社