專利名稱：用于內(nèi)燃機的排氣凈化裝置和排氣凈化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于車輛上內(nèi)燃機的排氣凈化裝置和排氣凈化方法，其中排氣凈化裝置通過向催化劑添加燃料來進行用于提高排氣凈化催化劑的溫度的加熱控制。
背景技術：
如日本早期專利公布No.5-44434中公開的，應用于車輛上內(nèi)燃機的一般排氣凈化裝置包括位于排氣系統(tǒng)中的排氣凈化催化劑。排氣凈化催化劑用于捕獲排氣中所含的顆粒物(PM)和氮氧化物(NOx)。
這樣的排氣凈化裝置基于發(fā)動機的操作狀態(tài)來估計在排氣凈化催化劑中積累的顆粒物的量。當積累的顆粒物的量不低于可容許值時，裝置進行加熱控制，以再生由于顆粒物堵塞而性能退化的催化劑。在加熱控制中，裝置向排氣凈化催化劑供應燃料，以加熱催化劑，并使用加熱來燃燒和去除在排氣凈化催化劑中積累的顆粒物。
已知進行加熱控制會引起以下問題。即，根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)，排氣溫度降低，這樣會去活化催化劑。這樣會阻礙供應到催化劑的燃料的氧化。向去活化狀態(tài)下的排氣凈化催化劑連續(xù)供應燃料引起大量燃料收集在催化劑的表面。這反過來提高積累顆粒物的量。并且，因為供應到排氣凈化催化劑的一些燃料穿過催化劑并排放，所以排出氣體的質(zhì)量下降。
進行加熱控制不僅用于燃燒和去除顆粒物，還用于例如再生已經(jīng)被排氣中所含的硫污染的催化劑。當進行加熱控制用于釋放硫時，如果催化劑被去活化，則不能夠完成硫釋放，并且由此引起上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于車輛上內(nèi)燃機的排氣凈化裝置和排氣凈化方法，其消除在加熱控制過程中由于排氣凈化催化劑的去活化引起的問題。
為了實現(xiàn)上述和其他目標，根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種用于車輛上內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。該裝置具有再生控制部分。再生控制部分通過加熱控制來控制排氣凈化催化劑的再生，在加熱控制中，向排氣凈化催化劑供應燃料，由此提高催化劑的床層溫度。該裝置還包括判定部分，其判定車輛是否下坡行駛。當判定部分判定車輛下坡行駛時，再生控制部分中止加熱控制。
本發(fā)明還提供一種用于車輛上內(nèi)燃機的排氣凈化方法。該方法包括向排氣凈化催化劑供應燃料，以提高所述排氣凈化催化劑的床溫度，由此再生所述排氣凈化催化劑；判定所述車輛是否下坡行駛；以及當判定所述車輛下坡行駛時，中止向所述排氣凈化催化劑供應燃料。


圖1的方框示了車輛上的內(nèi)燃機，本發(fā)明的第一實施例應用于該內(nèi)燃機；圖2的時間圖示出與第一實施例的PM消除控制模式相關的處理示例；圖3的流程圖示出第一實施例的中止處理；圖4的流程圖示出用于開啟第一實施例的下坡標志的處理；圖5的時間圖包括部分(a)-(d)，其示出對第一實施例的下坡標志進行控制的示例；圖6的流程圖示出用于關閉第一實施例的下坡標志的處理；圖7的流程圖示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的中止處理；圖8的流程圖示出根據(jù)第二實施例用于判定去活化的處理；以及圖9的時間圖包括部分(a)-(d)，其示出根據(jù)第二實施例的中止處理的示例。
具體實施例方式
在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于車輛上內(nèi)燃機2的排氣凈化裝置。
圖1圖示內(nèi)燃機2的構(gòu)造，根據(jù)本實施例的排氣凈化裝置應用于該內(nèi)燃機2上。內(nèi)燃機2安裝于車輛上(諸如汽車)，并充當動力源。
發(fā)動機2具有氣缸。在本實施例中，氣缸的數(shù)量為四個，并且氣缸標為#1、#2、#3和#4。氣缸#1-#4中每一個的燃燒室4包括進氣端口8，其由進氣閥6打開和關閉。燃燒室4經(jīng)由進氣端口8和進氣管道10連接到緩沖罐12。緩沖罐12由進氣通道13連接到中間冷卻器14和增壓器的出氣口。在本實施例中，增壓器是排氣渦輪增壓器16的壓縮機16a。壓縮機16a的入口連接到空氣凈化器18。排氣再循環(huán)(以下稱為EGR)通道20連接到緩沖罐12。具體而言，EGR通道20的EGR氣體供應端口20a向緩沖罐12打開。節(jié)流閥22位于進氣通道13中緩沖罐12和中間冷卻器14之間的那部分。進氣流速傳感器24和進氣溫度傳感器26位于壓縮機16a和空氣凈化器18之間的部分。
氣缸#1-#4的每一個的燃燒室4包括排氣端口30，其由排氣閥28打開和關閉。燃燒室4經(jīng)由排氣端口30和排氣管道32連接到排氣渦輪機16b的入口。排氣渦輪機16b的出口連接到排氣通道34。排氣渦輪機16b從排氣管道32中對應于第二氣缸#4一側(cè)的部分抽出排氣。
三個催化劑轉(zhuǎn)化器36、38、40位于排氣通道34中，每個都包含有排氣凈化催化劑。位于最上游部分的第一催化劑轉(zhuǎn)化器36包含NOx存儲還原催化劑36a。當發(fā)動機2正常操作期間排氣處于氧化氣氛(貧態(tài))時，NOx存儲還原催化劑36a存儲NOx。當排氣處于還原氣氛(化學計量的或者更低的空氣-燃料比率)時，NOx存儲還原氧化劑36a中存儲的NOx以NO形式釋放，并由排氣中包含的碳氫化合物和一氧化碳還原。以此方式消除NOx。
第二催化轉(zhuǎn)化器38包含位于從最上游側(cè)起的第二位置處的過濾器38a。過濾器38a具有整體式壁。壁具有氣孔，排氣可以通過氣孔。排氣過濾器38a圍繞氣孔的區(qū)域涂覆有NOx存儲還原催化劑層。因此，NOx存儲還原催化劑作為排氣凈化催化劑，以如上所述去除NOx。此外，過濾器壁捕獲排氣中的顆粒物。因此，當NOx存儲時的高溫氧化氣氛中產(chǎn)生的活性氧開始氧化顆粒物。此外，周圍過量氧氧化所有顆粒物。因此，在NOx去除同時，去除了顆粒物。
第三催化轉(zhuǎn)化器40位于最下游部分。第三催化轉(zhuǎn)化器40包含氧化催化劑40a，其氧化和凈化排氣中的碳氫化合物和一氧化碳，以凈化排氣。
第一排氣溫度傳感器44位于NOx存儲還原催化劑36a和過濾器38a之間。第二排氣溫度傳感器46和空氣-燃料比傳感器48位于過濾器38a和氧化催化劑40a之間。第二排氣溫度傳感器46比氧化催化劑40a更接近于過濾器38a?？諝?燃料比傳感器48比過濾器38a更接近于氧化催化劑40a?？諝?燃料比傳感器48包括固體電解質(zhì)，并基于排氣中的組分檢測排氣中的空氣-燃料比?？諝?燃料比傳感器48輸入與檢測的空氣-燃料比成比例的電壓信號。第一排氣溫度傳感器44在對應位置檢測排氣溫度Ti。同樣，第二排氣溫度傳感器46在對應位置檢測排氣溫度To。
差壓傳感器50的管連接到過濾器38a的上游部分和過濾器38a的下游部分。差壓傳感器50檢測過濾器38a的上游部分和下游部分之間的壓差ΔP，由此檢測過濾器38a的堵塞程度。堵塞程度表示顆粒物在過濾器38a中的積累程度。
EGR通道20的EGR進氣端口20b設置于排氣管道32中。EGR進氣端口20b在對應于第一氣缸#1的一側(cè)的部分打開，第一氣缸#1的該側(cè)與排氣渦輪機16b在其引入排氣的第四氣缸#4的一側(cè)相反。
EGR催化劑52位于EGR通道20中。EGR催化劑52轉(zhuǎn)化來自EGR通道20的EGR進氣端口20b的EGR氣體。另外，用于冷卻EGR氣體的EGR冷卻器54位于EGR通道20中。EGR催化劑52還用于阻止EGR冷卻器54的堵塞。EGR閥56位于EGR氣體供應端口20a的上游。改變EGR閥56的開啟程度，以調(diào)節(jié)從EGR氣體供應端口20a供應到進氣系統(tǒng)的EGR氣體的量。
氣缸#1-#4的每一個設置有燃料噴射閥58，該燃料噴射閥58將燃料直接噴射到對應的燃燒室4中。燃料噴射閥58由燃料供應管58a連接到共軌(common rail)60?？勺兣帕咳剂媳?2將燃料供應到共軌60。從燃料泵62供應到共軌60的高壓燃料通過燃料供應管58a分配到燃料噴射閥58。用于檢測燃料壓力的燃料壓力傳感器64附裝到共軌60。
此外，燃料泵62還通過燃料供應管66向燃料添加閥68供應低壓燃料。燃料添加閥68設置于第四氣缸#4的排氣端口30中，并將燃料朝排氣渦輪機16b噴射。這樣，燃料添加閥68向排氣中添加燃料。下面描述的催化劑控制模式通過這樣的燃料添加執(zhí)行。
電子控制單元(ECU)70主要由具有CPU、ROM和RAM的數(shù)字計算機以及用于驅(qū)動其他裝置的驅(qū)動電路構(gòu)成。在本實施例中，ECU70用作再生控制部分和判定部分。作為再生控制部分，ECU70控制排氣凈化催化劑的再生。作為判定部分，ECU70判定車輛是否下坡行駛。
ECU70從進氣流速傳感器24、進氣溫度傳感器26、第一排氣溫度傳感器44、第二排氣溫度傳感器46、空氣-燃料比傳感器48、差壓傳感器50、EGR閥56中的EGR開啟程度傳感器、燃料壓力傳感器64以及節(jié)流閥開啟程度傳感器22a讀取信號。此外，ECU70從檢測加速器踏板72的下壓程度(加速開啟程度ACCP)的加速踏板傳感器72、以及檢測發(fā)動機2的冷卻劑的溫度THW的冷卻劑溫度傳感器76讀取信號。另外，ECU70從檢測曲軸78轉(zhuǎn)速NE的發(fā)動機速度檢測器80、通過檢測曲軸78的轉(zhuǎn)動相或進氣凸輪的轉(zhuǎn)動相來區(qū)別氣缸的氣缸區(qū)別傳感器82、以及檢測車輛速度SPD的車速傳感器84讀取信號。
基于從這些信號獲得的發(fā)動機2的操作狀態(tài)，ECU70控制由燃料噴射閥58噴射燃料的量和時間。燃料噴射量控制包括例如當車輛減速時用于中止燃料噴射的“燃料切斷”控制。此外，ECU70控制EGR閥56的開啟程度、用電動機22b控制節(jié)流閥開啟程度、以及控制燃料泵62的排量。另外，ECU70執(zhí)行催化劑控制，諸如PM消除控制、脫硫控制和NOx還原控制、以及通過控制燃料添加閥68的開啟程度的其他控制。
ECU根據(jù)操作環(huán)境選擇正常燃燒模式和低溫燃燒模式中的一個。低溫燃燒模式指這樣的燃燒模式，在其中，用于低溫燃燒模式的EGR開啟程度對照表被用來再循環(huán)大量排氣(提高EGR的量)，以減慢燃燒溫度的提高，由此同時減少NOx和煙霧。在低負載、中低轉(zhuǎn)速區(qū)域執(zhí)行低溫燃燒模式，基于由空氣-燃料比傳感器48檢測的空氣-燃料比AF調(diào)節(jié)節(jié)流閥開啟程度TA而進行空氣-燃料比反饋控制。另一種燃燒模式是正常燃燒模式，在其中使用用于正常操作模式的EGR開啟程度對照表進行正常的EGR控制(包括不執(zhí)行EGR的情況)。
ECU70進行四種催化劑控制模式，這些模式用于控制催化劑。催化劑控制模式包括PM消除控制模式、脫硫控制模式、NOx還原控制模式以及正?？刂颇Ｊ健?br> 在PM消除控制模式中，加熱和燃燒沉積在第二催化轉(zhuǎn)化器38中過濾器38a上的顆粒物。顆粒物因而轉(zhuǎn)化成CO2和H2O并排出。在此模式中，燃料添加到排氣，以通過氧化排氣或催化劑中的燃料而產(chǎn)生熱量，使得催化劑床溫度提高到例如600℃-700℃。另外，圍繞催化劑的顆粒物被燃燒。執(zhí)行這種模式的方式將在后面討論。
在脫硫控制模式中，如果NOx存儲還原催化劑36a和過濾器38a被硫污染，NOx存儲能力降低，硫組分將從催化劑36a和過濾器38a中釋放，使得催化劑36a和過濾器38a從硫污染中恢復。在這種模式中，進行硫溫度提高控制，其中重復從燃料添加閥68進行燃料添加，使得催化劑床溫度提高(例如，到650℃)。此外，進行空氣-燃料比降低控制，其中催化劑床溫度通過由燃料添加閥向排氣斷續(xù)添加燃料而保持較高，空氣-燃料比變化到化學計量的空氣-燃料比或者比化學計量的空氣-燃料比稍低的值。在此實施例中，空氣-燃料比富化到比化學計量的空氣-燃料比稍低的值。空氣-燃料比降低控制被認為是一種加熱控制類型，因為執(zhí)行用于保持較高催化劑床溫度的燃料添加。如其他模式中一樣，在本實施例中的一些情況下，通過燃料噴射閥58進行后噴射。后燃料噴射指在膨脹沖程和排氣沖程過程中向燃燒室4進行的燃料噴射。
在NOx還原控制模式中，存儲于NOx存儲還原催化劑36a和過濾器38a中的NOx被還原成N2、CO2和H2O，并排放。在此模式下，從燃料添加閥68以較長的間隔斷續(xù)進行燃料添加，使得催化劑床溫度變得較低(例如，到從250℃-500℃范圍內(nèi)的溫度)。因此，空氣-燃料比降低到或低于化學計量的空氣-燃料比。
PM消除控制模式、脫硫控制模式以及NOx還原控制模式都不執(zhí)行的狀態(tài)對應于正?？刂颇Ｊ?，其中不從燃料添加閥68進行燃料添加，也不由燃料噴射閥58進行后噴射。
接著，將描述由ECU70執(zhí)行的處理中與PM消除控制模式相關的處理。
如果在某時將大量燃料添加到排氣中，以燃燒積累在排氣凈化催化劑中的顆粒物，催化劑的溫度突然提高，這引起催化劑的熱退化。另一方面，雖然少量添加燃料可以防止催化劑的熱退化，但是積累在催化劑中的顆粒物會保持不被燃燒掉。
因此，如圖2的時間圖中所示，在PM消除控制模式中進行第一加熱控制。在第一加熱控制模式中，在t11-t12的時間段中，向排氣添加較少量的燃料，由此使溫度的提高減小，同時減少積累在NOx存儲還原催化劑36a和過濾器38a中顆粒物的總量。隨后，在t12-t13的時間段中，進行第二加熱控制，其中向排氣中添加的燃料的量大于在第一加熱控制中的量。這完全燃燒積累在NOx存儲還原催化劑36a中的顆粒物。在此模式中，還通過燃料添加閥68的添加或者由燃料噴射閥58的后噴射來向排氣添加燃料。
PM消除控制在基于發(fā)動機操作狀態(tài)計算的積累在NOx存儲還原催化劑36a中的顆粒物的量(估計積累量PMsm)達到參考值PMstart(時間t11)的條件下開始，并且在第二加熱控制結(jié)束時完成(時間t13)。在第一加熱控制中，在空氣-燃料比高于化學計量的空氣-燃料比情況下，重復向排氣添加燃料，使得催化劑床溫度提高。在第二加熱控制中，燃料的斷續(xù)添加允許重復執(zhí)行這樣的處理，其中空氣-燃料比設置成化學計量的空氣-燃料比或比化學計量的空氣-燃料比稍低的空氣-燃料比，并且在各次執(zhí)行之間的時間段中，沒有燃料添加。在此實施例中，空氣-燃料比富化到比化學計量的值空氣-燃料比稍低的值。
當車輛下坡行駛時，發(fā)動機負載減小，排氣溫度相應降低。并且，相關的風會顯著降低催化劑床的溫度。因此，排氣凈化催化劑很可能去活化。
在這種情況下，如圖3的流程圖中所示，當ECU70判定車輛下坡行駛時(步驟S100處為肯定結(jié)果)，本實施例中執(zhí)行下列處理。即，如果正執(zhí)行與PM消除控制(第一和第二加熱控制)相關的處理或與脫硫控制(硫溫度提高控制和空氣-燃料比降低控制)相關的處理，則在步驟S102中止這些處理。如果要求開始這些處理，則在步驟S102除取消該要求。
另外，當中止處理時，如果ECU70判定車輛非下坡行駛(步驟S100處為否定結(jié)果)，在恢復要求滿足(步驟S104處為肯定結(jié)果)的條件下恢復處理(步驟S106)?；謴鸵蟀ㄅ艢鈨艋呋瘎┍慌卸闆]有去活化。例如，當催化劑床溫度不足以燃燒收集在排氣凈化催化劑上的燃料時，和當發(fā)動機操作狀態(tài)可能提高到足夠高溫度時(例如，在發(fā)動機已經(jīng)在高負載下操作預定時間長度后)，排氣凈化催化劑被判定為沒有去活化。
ECU70以預定間隔執(zhí)行圖3的流程圖中所示的一系列處理。ECU70在步驟100處基于下坡標志(將在后面討論)是ON還是OFF判定車輛是否下坡行駛。
在下文中，將描述與下坡標志相關的處理。圖4的流程圖示出用于將下坡標志變?yōu)镺N的過程。ECU70以預定間隔執(zhí)行圖4的流程圖中所示的一系列處理。
首先，在步驟S200處判定下列要求是否都滿足(1)車輛速度SPD等于或大于預定速度。
(2)燃料噴射量為零或正執(zhí)行燃料切斷控制。
如果這些要求都滿足(步驟S200處為肯定結(jié)果)，判定車輛為下坡行駛，并且在步驟S202處增值下坡計數(shù)器的計數(shù)值Cs。當重復執(zhí)行該過程并且計數(shù)值Cs達到預定值(步驟S204處為肯定結(jié)果)時，在步驟S206處將下坡標志變?yōu)镺N。
當上述列舉的要求不滿足(步驟S200處為否定結(jié)果)時，計數(shù)值Cs在步驟S212處清零。但是，即使要求不滿足，當燃料噴射量等于或大于預定量(步驟S208處為否定結(jié)果)時、并且要求不滿足的狀態(tài)已經(jīng)持續(xù)的時間長度小于預定時間(步驟S210處為否定結(jié)果)時，計數(shù)值Cs亦不清零。即使車輛下坡行駛時，由于換檔，暫時執(zhí)行燃料噴射。在這樣的情況下，計數(shù)值Cs保持不清零。
如圖5中的時間圖所示，當車輛在時間t21處開始下坡行駛時，開始用下坡計數(shù)器測量下坡行駛持續(xù)的時間。當測量的時間在時間t22處達到預定時間時，將下坡標志變?yōu)镺N。然后，當ECU70基于圖3的步驟S100處的下坡標志為ON的事實判定車輛正在下坡行駛時，如上所述，中止與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。
圖6的流程圖示出用于將下坡標志變?yōu)镺FF的過程。ECU以預定間隔執(zhí)行圖6的流程圖中所示的一系列處理。
首先，在步驟S300處判定燃料噴射量是否小于預定量。如果燃料噴射量不小于預定量(步驟S300處為肯定結(jié)果)，判定車輛為非下坡行駛，并且在步驟S302處增值非下坡行駛計數(shù)值Cn。當重復執(zhí)行該過程并且計數(shù)值Cn達到預定值(步驟S304處為肯定結(jié)果)時，在步驟S306處將下坡標志變?yōu)镺FF。
當燃料噴射量保持低于預定量(步驟S300處為否定結(jié)果)時并且該狀態(tài)持續(xù)了預定時間或更長(步驟S308處為肯定結(jié)果)時，清零計數(shù)值Cn。即，即使燃料噴射量小于預定量，除非持續(xù)時間小于預定時間(步驟S308處為否定結(jié)果)，否則計數(shù)值Cn也不清零。即使車輛并非下坡行駛，由于制動的操作，也可以執(zhí)行燃料切斷控制，或者可以顯著減少燃料噴射量。在這樣的情況下，計數(shù)值Cn保持不清零。
如圖5中所示，當車輛在時間t23處停止下坡行駛時，開始用非下坡計數(shù)器測量非下坡行駛持續(xù)的時間。當測量的時間在時間t24處達到預定時間時，將下坡標志變?yōu)镺FF。然后，當ECU70基于圖3的步驟S100處的下坡標志為OFF的事實判定車輛為非下坡行駛時，在上述恢復要求滿足(步驟S104處為肯定結(jié)果)的條件下，在步驟S106處恢復中止的處理。
上述實施例具有以下優(yōu)點。
(1)ECU判定車輛是否下坡行駛。當車輛被判定為下坡行駛時，中止與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。因此，當車輛下坡行駛時，中止這些處理。換言之，當發(fā)動機負載減小和排氣溫度相應降低時中止處理，相關的風會顯著降低催化劑床溫度，并且很可能使排氣凈化催化劑去活化。因此，在燃料的氧化不充分的條件下，不向NOx存儲還原催化劑36a和過濾器38a供應燃料，可靠地避免由燃料供應引起的反面影響。
還可以直接檢測催化劑床溫度和基于催化劑床溫度判定排氣凈化催化劑的去活化。但是，在這樣的構(gòu)造中，即使在檢測到催化劑床溫度下降后中止從燃料添加閥68的燃料供應，到此時已經(jīng)噴射的燃料也會繼續(xù)供應到NOx存儲還原催化劑36a和過濾器38a一段時間。與此相反，在本實施例中，基于車輛行駛狀態(tài)預測由溫度下降引起的排氣溫度的下降甚至排氣凈化催化劑的去活化。因此，在催化劑36a和過濾器38a去活化時向NOx存儲還原催化劑36a和過濾器38a添加燃料引起的缺點可以避免。
(2)當正在執(zhí)行燃料切斷控制時，ECU判定車輛正在下坡行駛。因此，當燃料切斷控制正在執(zhí)行時，缺點可以可靠地避免。換言之，當沒有發(fā)動機燃燒熱量、催化劑床溫度相應地急劇下降，并且與發(fā)動機閑置時的狀態(tài)相比較，存在短時間內(nèi)去活化催化劑的可能性時，可以避免缺點。
(3)僅當自車輛被判定為下坡行駛后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度時，才中止與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。換言之，僅當排氣凈化催化劑去活化的可能性很大時才中止處理。因此，在絕大多數(shù)情況下可以獲得足夠時間的處理，同時避免缺點。此外，由于換檔和制動的操作，即使在非下坡行駛過程中燃料噴射量暫時等于下坡行駛過程中的量，ECU70也不會錯誤地判定車輛在下坡行駛。即，提高了ECU70的判定精確性。
(4)當基于ECU70判定車輛為下坡行駛，中止與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理時，如果ECU70判定車輛為非下坡行駛，則恢復處理。這確保當車輛停止下坡行駛時執(zhí)行處理。
(5)另外，僅當自車輛被判定為非下坡行駛后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度時，才恢復與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。因此，在車輛停止下坡行駛后，當催化劑床溫度已經(jīng)提高時，恢復處理。因此在有利的條件下恢復處理。
在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例用于車輛上內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。
第二實施例在中止與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理的方式上不同于第一實施。
圖7的流程圖示出用于中止處理的過程。ECU70以預定間隔執(zhí)行圖7的流程圖中所示的一系列處理。因為圖7的步驟S100-S106與圖3中所示根據(jù)第一實施例的流程圖中步驟S100-S106相同，所以對應圖7的步驟使用相同的標號，并且省去說明。
在圖7的流程圖中，ECU70首先在步驟S100處判定車輛是否為下坡行駛。當ECU70判定車輛為下坡行駛時(步驟S100處為肯定結(jié)果)時，在步驟S400處判定其是否已經(jīng)持續(xù)了預定時間。具體而言，判定下坡標志為ON是否已達到預定時間長度。
如果判定為下坡行駛的時間長度沒有持續(xù)到預定時間長度(步驟S400處為否定結(jié)果)，則在步驟S402處判定排氣凈化催化劑是否去活化(去活化判定)。
如果排氣凈化催化劑沒被判定為去活化(步驟S404處為否定結(jié)果)，則不中止而是繼續(xù)與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。另一方面，如果排氣凈化催化劑被判定為去活化(步驟S404處為肯定結(jié)果)，則以上述方式在步驟S102處中止處理。
此后，當重復執(zhí)行該過程并且下坡標志的ON狀態(tài)持續(xù)時間達到預定時間長度(步驟S400處為肯定結(jié)果)時，在步驟S102處中止處理，而不判定去活化。
在下文中，將參考圖8的流程圖描述去活化判定的具體過程。ECU70以預定間隔執(zhí)行圖8的流程圖中所示的一系列處理。
首先，在步驟S500處判定第一排氣溫度傳感器44檢測的排氣溫度Ti是否等于或大于預定值。具體而言，如果排氣溫度Ti等于或大于預定值，則判定當前在執(zhí)行與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。
如果當前沒有執(zhí)行處理(步驟S500處為否定結(jié)果)，排氣凈化催化劑不被判定為去活化。
另一方面，如果當前在執(zhí)行處理(步驟S500處為肯定結(jié)果)，則在步驟S502處判定排氣溫度Ti和基于發(fā)動機操作狀態(tài)計算的參考溫度Tb之間的差值(Ti-Tb)是否小于預定值γ達到預定時間長度。
溫度Ti用作NOx存儲還原催化劑36a的床溫度的指示。在不向排氣添加燃料的狀態(tài)下，或者在不執(zhí)行用于提高催化劑床溫度的過程的情況下，催化劑床溫度被用作參考溫度Tb。具體而言，基于和排氣溫度高度相關的發(fā)動機操作狀態(tài)、或發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度NE和燃料噴射量連續(xù)地計算參考溫度。
當溫度差值已經(jīng)小于預定值γ達到預定時間(步驟S502處為肯定結(jié)果)時，即使正在向排氣添加燃料以提高催化劑床溫度，排氣溫度Ti也被判定為與幾乎不燃燒燃料的情況一樣低。即，可以判定，NOx存儲還原催化劑36a的床溫度被降低。在這種情況下，在步驟S504處，排氣凈化催化劑被判定為去活化。
另一方面，當溫度差值等于或大于預定值γ時，或者當溫度差值已經(jīng)小于預定值γ的時間短于預定時間長度(步驟S502處為否定結(jié)果)時，排氣凈化催化劑不被判定為去活化。
在此實施例中，當下坡標志的ON狀態(tài)持續(xù)時間較短(圖9的時間圖中所示的從時間t31到時間t32)，即，當車輛下坡行駛時間較短和排氣凈化催化劑不大可能去活化時，執(zhí)行上述的去活化判定。如果排氣凈化催化劑沒有被判定為去活化，則繼續(xù)與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。最大限度增加了用于執(zhí)行處理的時間。
另一方面，在處理執(zhí)行過程中，如果ECU70判定排氣凈化催化劑為去活化(時間t32)，或者當下坡行駛的持續(xù)時間超過預定時間，排氣凈化催化劑很可能去活化時(t33)，中止正在執(zhí)行中的處理。因此，避免了上述的缺點。
可以對圖示的實施例作出如下修改。
在第二實施例中，可以改變與去活化判定相關的處理。例如，當執(zhí)行與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理時，如果由第一排氣溫度傳感器44檢測到的排氣溫度Ti和由第二排氣溫度傳感器46檢測到的排氣溫度To之間的差值(To-Ti)大于預定值，可以判定排氣凈化催化劑為去活化。在這樣的情況下，檢測到的是這樣的狀態(tài)，其中NOx存儲還原催化劑36的床溫度較低并且過濾器38a上的催化劑的床溫度較高，換言之，由燃料添加閥68添加的燃料在NOx存儲還原催化劑36a中沒有燃燒，而在過濾器38a中燃燒。因此，NOx存儲還原催化劑36a被判定為去活化。
在圖示的實施例中，判定車輛為下坡行駛的要求包括正在執(zhí)行燃料切斷控制?；蛘?，當發(fā)動機的燃料噴射量等于或者小于預定量時，車輛可以被判定為下坡行駛。或者，可以在車輛上安裝傾斜傳感器，當傾斜傳感器檢測車輛的前部低于后部時，可以判定車輛為下坡行駛。
在圖示的實施例中，僅自車輛被判定為下坡行駛后已經(jīng)經(jīng)過預定時間長度時，才中止與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理?？梢曰诎l(fā)動機負載和車輛速度SPD而改變預定時間長度。具體而言，可以配置為，發(fā)動機負載越低，或車輛速度SPD越高，則預定時間長度設定越短。即使車輛下坡行駛時，催化劑床溫度的降低速度也基于發(fā)動機負載(排氣溫度)和車輛速度SPD(相對風速)而變化。但是，根據(jù)此改進的配置，預定時間長度是根據(jù)催化劑床溫度的降低速度而設置的。因此，可靠地避免上述缺點。
當車輛被判定為下坡行駛時，可以中止與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。
在圖示的實施例中，當ECU70判定車輛為非下坡行駛時，即使不滿足恢復要求，亦可以恢復基于判定車輛為下坡行駛而已經(jīng)中止的與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。這種配置還允許當車輛為下坡行駛時避免上述缺點。
當車輛被判定為下坡行駛時，可以選擇性中止與PM消除控制和硫加熱控制相關的第一加熱控制和第二加熱控制以及與脫硫控制相關的空氣-燃料比降低控制這三種控制中的一到三個處理。因為在第二加熱控制中由燃料添加閥68向排氣中添加較大量的燃料，所以在去活化狀態(tài)下向排氣凈化催化劑添加燃料使得缺點顯而易見。因此，為了消除執(zhí)行第二加熱控制伴隨的缺點，當車輛被判定為下坡行駛時，優(yōu)選地至少中止第二加熱控制。
另外，當車輛被判定為非下坡行駛時，可以選擇地恢復與PM消除控制和硫加熱控制相關的第一加熱控制和第二加熱控制以及與脫硫控制相關的空氣-燃料比降低控制這三種控制中的一個到三個處理。如果第二加熱控制被中止，則顆粒物保留在NOx存儲還原催化劑36a的上游端面。當過量時，顆粒物的積累量引起NOx存儲還原催化劑36的堵塞。另外，當某時燃燒過大積累量的顆粒物時，催化劑床溫度過量提高。為了可靠地消除顆粒物，當車輛被判定為非下坡行駛時，優(yōu)選地至少恢復第二加熱控制。
圖3和7的步驟S106可以省去。即，可以配置為，即使車輛被判定為非下坡行駛，也不恢復與PM消除控制相關的處理和與脫硫控制相關的處理。
本發(fā)明的排氣凈化裝置可以應用于具有圖1中所示之外的構(gòu)造的任何內(nèi)燃機。即，本發(fā)明可以采用上述任何實施例或依據(jù)這些實施例的形式應用于車輛上內(nèi)燃機的任何類型排氣凈化裝置，只要該裝置具有這樣的再生控制部分，該再生控制部分進行加熱控制，以向排氣凈化催化劑供應燃料，以提高催化劑床溫度，由此再生催化劑。
權利要求
1.一種用于車輛上內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，所述裝置具有再生控制部分，其中所述再生控制部分通過加熱控制來控制排氣凈化催化劑的再生，在所述加熱控制中，向所述排氣凈化催化劑供應燃料，由此提高所述排氣凈化催化劑的床層溫度，所述裝置特征在于判定部分，判定所述車輛是否下坡行駛，其中，當所述判定部分判定所述車輛下坡行駛時，所述再生控制部分中止所述加熱控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，當所述內(nèi)燃機的燃料噴射閥噴射的燃料量等于或小于預定量并且所述車輛的速度等于或大于預定速度時，所述判定部分判定所述車輛下坡行駛。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，當執(zhí)行中止所述燃料噴射閥的燃料噴射的燃料切斷控制時，所述判定部分判定所述燃料噴射閥噴射的燃料量等于或小于所述預定量。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的裝置，其特征在于，僅當所述判定部分連續(xù)判定所述車輛下坡行駛達預定時間長度時，所述再生控制部分中止所述加熱控制。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述加熱控制由于所述判定部分判定所述車輛下坡行駛而中止時，如果所述判定部分判定所述車輛非下坡行駛，則所述再生控制部分恢復所述加熱控制。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，僅當所述判定部分連續(xù)判定所述車輛非下坡行駛達預定時間長度時，所述再生控制部分恢復所述加熱控制。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的裝置，其特征在于，所述加熱控制包括其中向所述排氣凈化催化劑供應的燃料量相對小的第一加熱控制和其中向所述排氣凈化催化劑供應的燃料量相對大的第二加熱控制，其中，當所述判定部分判定所述車輛下坡行駛時，所述再生控制部分至少中止所述第二加熱控制。
8.一種用于車輛上內(nèi)燃機的排氣凈化方法，其特征在于向排氣凈化催化劑供應燃料，以提高所述排氣凈化催化劑的床層溫度，由此再生所述排氣凈化催化劑；判定所述車輛是否下坡行駛；以及當判定所述車輛下坡行駛時，中止向所述排氣凈化催化劑供應燃料。
全文摘要
在用于車輛上內(nèi)燃機的排氣凈化裝置中，執(zhí)行加熱控制以向排氣凈化催化劑供應燃料，由此提高催化劑床的溫度。當車被判定為下坡行駛時，中止加熱控制。可靠地避免了在加熱控制過程中由于排氣凈化催化劑的去活化引起的反面影響。
文檔編號F01N3/025GK1930390SQ200580007768
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權日2004年3月11日
發(fā)明者松岡廣樹, 山本幸久 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社豐田自動織機