專利名稱：排氣氣體凈化裝置和排氣氣體凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種采用催化轉(zhuǎn)換器凈化內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體的排氣氣 體凈化裝置。更具體地，本發(fā)明涉及通過在緊接著發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后安裝在 主排氣通道中的主催化轉(zhuǎn)換器還沒有處于活性狀態(tài)期間、將排氣氣體導(dǎo)S1入 裝配有分離催化轉(zhuǎn)換器的旁路通道來改善排氣氣體凈化裝置。
背景技術(shù)：
多數(shù)具有內(nèi)燃機(jī)的車輛裝配有排氣氣體凈化裝置。多數(shù)排氣氣體凈化系 統(tǒng)設(shè)置在車輛地板下并且包括催化轉(zhuǎn)換器。當(dāng)催化轉(zhuǎn)換器布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的相 對下游位置時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)冷起動(dòng)直到主催化轉(zhuǎn)換器溫度升高并且主催化轉(zhuǎn)換 器處于活性狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)無法得到足夠的排氣氣體凈化效果。同時(shí)，催化 轉(zhuǎn)換器布置得越位于上游，即，催化轉(zhuǎn)換器布置得越接近發(fā)動(dòng)機(jī)，那么催化 轉(zhuǎn)換器的壽命會由于催化器的熱惡化而下降。因此， 一些車輛設(shè)置有包括主催化轉(zhuǎn)換器和旁路催化轉(zhuǎn)換器的排氣氣體 凈化系統(tǒng)，其中的旁路催化轉(zhuǎn)換器的負(fù)載率小于主催化轉(zhuǎn)換器。這種類型的 排氣凈化系統(tǒng)的一項(xiàng)實(shí)例公開在日本未審公開專利申請No. 2005-351088 中。在該出版物中，提出一種具有主排氣通道和旁路排氣通道的排氣氣體凈 化裝置，該主排氣通道具有主催化轉(zhuǎn)換器，旁路排氣通道設(shè)置成與主排氣通 道的上游部分平行。旁路催化轉(zhuǎn)換器設(shè)置在旁路排氣通道中，并且設(shè)置有選 擇閥以允許排氣氣體流導(dǎo)引至主排氣通道或旁路排氣通道。對該選擇閥進(jìn)行 控制以使得緊接著發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后，排氣氣體通過旁路排氣通道并且由旁 路催化轉(zhuǎn)換器凈化。由于旁路催化轉(zhuǎn)換器比主催化轉(zhuǎn)換器更加位于上游并且 其負(fù)載率小于主催化轉(zhuǎn)換器，所以旁路催化轉(zhuǎn)換器迅速變?yōu)榛钚誀顟B(tài)并且在早期階段開始凈化排氣氣體。鑒于上述情況，本領(lǐng)域技術(shù)人員從該公開內(nèi)容中可知需要一種改善的排 氣氣體凈化裝置。本發(fā)明解決這一需求以及其他需求，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本 公開內(nèi)容中可清楚地得知。發(fā)明內(nèi)容已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在上述排氣氣體凈化裝置中，當(dāng)主催化轉(zhuǎn)換器達(dá)到活性溫度 并且排氣氣體的流動(dòng)^^人旁路排氣通道切換至主排氣通道時(shí)，主排氣通道的上 游側(cè)會滯留有剩余空氣。因此，當(dāng)切換排氣氣體的流動(dòng)路徑時(shí)，主排氣通道 中的剩余空氣與旁路排氣通道的理想配比的排氣氣體混合，稀混合物進(jìn)入主 催化轉(zhuǎn)換器。因此，即使主催化轉(zhuǎn)換器處于活性狀態(tài)，也可能無法充分地凈 化稀排氣氣體混合物，NOx將會從車輛排出。有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠在緊接著內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)之后 的期間可靠地凈化排氣氣體的排氣氣體凈化裝置。上述目的可基本上通過設(shè)置一種排氣氣體凈化裝置來實(shí)現(xiàn)，該排氣氣體 凈化裝置基本上包括主排氣通道、主催化轉(zhuǎn)換器、旁路排氣通道、旁路催化轉(zhuǎn)換器、選擇閥和控制器。該主排氣通道用以從內(nèi)燃積4妄收排氣氣體。主催化轉(zhuǎn)換器設(shè)置在所述主排氣通道中。該旁路排氣通道包括在位于所述主催化 轉(zhuǎn)換器上游的第一點(diǎn)處連接于所述主排氣通道的第一端以及在位于所述主 催化轉(zhuǎn)換器上游的第二點(diǎn)處連接于所述主排氣通道的第二端。該旁路催化轉(zhuǎn) 換器在所述旁路排氣通道的所述第一端與第二端之間設(shè)置在所述旁路排氣 通道中。該選擇閥用以選擇性地控制來自所述內(nèi)燃機(jī)的所述排氣氣體在所述 主排氣通道與所述旁路排氣通道之間的流動(dòng)。該控制器用以控制所述內(nèi)燃機(jī) 的燃燒狀態(tài)并且選4奪性地打開和關(guān)閉所述選擇閥。該控制器還用以在控制所 述選擇閥以阻斷所述排氣氣體流過所述主排氣通道以及隨后控制所述選擇 閥以導(dǎo)引所述排氣氣體流過所述主排氣通道時(shí)，將所述內(nèi)燃機(jī)控制為具有濃 空燃比的濃燃燒狀態(tài)，使得保留在所述主排氣通道中的剩余空氣與來自所述 旁路排氣通道的濃排氣氣體混合。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過下述詳細(xì)說明將清楚地了解本發(fā)明的這些和其他 目的、特征、方面和優(yōu)勢，下述詳細(xì)說明結(jié)合附圖公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 例。


現(xiàn)在參照形成本原始公開內(nèi)容的一部分的附圖圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一項(xiàng)實(shí)施例的排氣氣體凈化裝置的簡化示意圖；圖2是示出在由圖1所示的排氣氣體凈化裝置的控制器進(jìn)行排氣氣體凈 化控制期間執(zhí)行的處理步驟的流程圖；圖3是示出由圖l所示的排氣氣體凈化裝置的控制器執(zhí)行的用于設(shè)定延 遲時(shí)間Tf的處理步驟的流程圖；圖4是用于說明圖1所示的排氣氣體凈化裝置的控制器的排氣氣體凈化 控制的時(shí)間圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照

本發(fā)明的選定實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從該公開內(nèi) 容可知，本發(fā)明的實(shí)施例的下述說明只是示意性的，并不是為了限定本發(fā)明 的范圍。首先參照圖1，示出根據(jù)本發(fā)明一項(xiàng)實(shí)施例的排氣氣體凈化裝置ioo的 簡化示意圖。排氣氣體凈化裝置100連接至具有一個(gè)或多個(gè)氣缸1的內(nèi)燃機(jī)。 尤其地，排氣氣體凈化裝置100流體連接至每個(gè)氣缸1的排氣口 ，以接收內(nèi) 燃機(jī)的氣缸1的排氣氣體。排氣氣體凈化裝置100構(gòu)造成使得在內(nèi)燃機(jī)的排 氣氣體排出至外部之前對內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體加以凈化。排氣氣體凈化裝置包括用于初始地接收內(nèi)燃機(jī)的氣缸1的所有排氣氣體 的主排氣通道2和設(shè)置在主排氣通道2中用于凈化內(nèi)燃機(jī)的氣缸1的排氣氣 體的主催化轉(zhuǎn)換器3。主催化轉(zhuǎn)換器3布置在車輛車廂地板下方。在所示實(shí) 施例中，主排氣通道2包括多個(gè)上游主排氣通道2a、中間主排氣通道2b和 下游主排氣通道2c。上游主排氣通道2a的上游端分別連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸1即#1至#4氣缸 的相應(yīng)一個(gè)的排氣口，下游端集中在一起。中間主排氣通道2b流體連接至 上游主排氣通道2a的下游端并且在連接點(diǎn)P流體連接至下游主排氣通道2c 的上游端。主催化轉(zhuǎn)換器3 -沒置在下游主排氣通道2c中，下游主排氣通道 2c的下游端將排氣氣體排氣出至外部。主催化轉(zhuǎn)換器3安裝在下游主排氣通 道2c中，主催化轉(zhuǎn)換器3的催化器包括三元催化器和HC捕獲催化器。選擇閥4設(shè)置在每個(gè)上游主排氣通道2a (每個(gè)上游主排氣通道2a連接 至上述氣缸1其中之一)中的上游主排氣通道2a的下游端流體連接至中間 主排氣通道2b的集中部分附近。選擇閥4用以相對于中間主排氣通道2b打 開和關(guān)閉上游主排氣通道2a。尤其，上游主排氣通道2a通過位于選擇閥4 下游的單一通道流體連接在一起，單一匯合部分5連接至中間主排氣通道2b。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉選擇閥4。當(dāng)選擇閥4關(guān)閉時(shí)，上游主排 氣通道2a與中間主排氣通道2b之間的連通^皮阻斷。除了將選擇閥4設(shè)置在每個(gè)上游主排氣通道2a中，也可使用設(shè)置在匯 合部分5處的單一選擇閥單元6。在選擇閥單元6設(shè)置在匯合部分5處的情 況下，選擇閥單元6設(shè)置有內(nèi)部選擇閥，用以打開和關(guān)閉上游主排氣通道2a 的橫截面，從而允許或阻斷上游主排氣通道2a與中間主排氣通道2b之間的 連通。排氣氣體凈化裝置100還包括旁路排氣通道7，用于在選擇閥4關(guān)閉時(shí) 轉(zhuǎn)換排氣氣體通過設(shè)置在旁路排氣通道7中的一對旁路催化轉(zhuǎn)換器8。在所 示實(shí)施例中，旁路排氣通道7包括多個(gè)上游旁路排氣通道7a和一個(gè)下游旁道2c連接到一起的連接或匯合點(diǎn)P處匯合至主排氣通道2。上游旁路排氣通道7a的上游端形成旁路排氣通道7的第一端。上游旁 路排氣通道7a分別在位于主催化轉(zhuǎn)換器3上游的第一分支點(diǎn)9處連接至主 排氣通道的上游主排氣通道2a。因此，上游旁路排氣通道7a從每個(gè)上游主 排氣通道2a分支，然后在下游旁路排氣通道7b的上游端處匯合到一起。下游旁路排氣通道7b的下游端形成旁路排氣通道7的第二端。下游旁 路排氣通道7b在位于主催化轉(zhuǎn)換器3上游的連接(第二分支)點(diǎn)P處連接 至主排氣通道的中間主排氣通道2b。旁路催化轉(zhuǎn)換器8設(shè)置在旁路排氣通道 7中的旁路排氣通道7的第一和第二端之間，即，在下游旁路排氣通道7b 中。因此，旁路催化轉(zhuǎn)換器8布置在主催化轉(zhuǎn)換器3的上游。當(dāng)關(guān)閉選擇閥4時(shí)，上游主排氣通道2a與中間主排氣通道2b之間的連 通被阻斷，并且排氣氣體通過旁路排氣通道7以被旁路催化轉(zhuǎn)換器8順序地 凈化。當(dāng)打開選^l奪閥4時(shí)，上游主排氣通道2a與中間主排氣通道2b之間連 通，排氣氣體流入中間主排氣通道2b，以被主催化轉(zhuǎn)換器3凈化。選擇閥4上游的主排氣通道2的距離和通過容量越小，緊接著發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后的旁路排氣通道7中的排氣氣體的溫度就越容易升高。從每個(gè)上游 主排氣通道2a分支的旁路排氣通道7的上游旁路排氣通道7a的橫截面面積 明顯小于上游主排氣通道2a的橫截面面積。因此，雖然主排氣通道2被阻 斷時(shí)一些排氣氣體流入旁路排氣通道7，但是大多數(shù)排氣氣體在主排氣通道 2打開時(shí)流至主排氣通道2。上游旁路排氣通道7a的上游端連接至上游主排 氣通道2a的分支點(diǎn)9盡可能相對于上游主排氣通道2a位于上游。上游旁路 排氣通道7a匯合到一起并且連接至單一下游旁路排氣通道7b。如前文所述， 下游旁路排氣通道7b的下游側(cè)與中間主排氣通道2b和下游主排氣通道2c 連接在一起的連接(匯合)點(diǎn)P匯合。雖然上游旁路排氣通道7a在圖1的 簡單示意圖中如圖所示比較長，但是上游旁路排氣通道7a實(shí)際上構(gòu)造得盡 可能短。換句話說，上游旁路排氣通道7a構(gòu)造成通過可能的最短距離與下 游旁路排氣通道7b匯合。每個(gè)旁路催化轉(zhuǎn)換器8包括布置在下游旁路排氣通道7b中間部分中的 三元催化器。旁路催化轉(zhuǎn)換器8布置成盡可能位于下游旁路排氣通道7b的 下游。下游旁路排氣通道7b也構(gòu)造成盡可能短。旁路催化轉(zhuǎn)換器的負(fù)載率 小于主催化轉(zhuǎn)換器，并且優(yōu)選地使用具有極佳低溫活性的催化劑。旁路催化 轉(zhuǎn)換器8布置成盡可能位于上游，即盡可能接近發(fā)動(dòng)機(jī)，使得其可在發(fā)動(dòng)機(jī) 啟動(dòng)之后的早期被激活。排出旁路催化轉(zhuǎn)換器8的已凈化排氣氣體流過下游旁路排氣通道7b并 且在中間主排氣通道2b與下游主排氣通道2c連接到一起的連接或匯合點(diǎn)P 處流入下游主排氣通道2c。第一空燃比傳感器19a布置在旁路催化轉(zhuǎn)換器8的上游側(cè)，第二空燃比 傳感器19b布置在主催化轉(zhuǎn)換器3的上游側(cè)。空燃比傳感器19a和19b用以 檢測進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器8和3的相應(yīng)一個(gè)的排氣氣體的空燃比。第一氧氣傳感 器20a布置在旁路催化轉(zhuǎn)換器8的下游測，第二氧氣傳感器20b布置在主催 化轉(zhuǎn)換器3的下游測。氧氣傳感器20a和20b用以檢測離開相應(yīng)催化轉(zhuǎn)換器 8和3的排氣氣體的過量空氣狀態(tài)。傳感器19a、 19b、 20a和20b的輸出傳送至控制器30，該控制器設(shè)計(jì)成 執(zhí)行排氣氣體凈化裝置的全面控制。除了傳感器19a、 19b、 20a和20b的輸 出之外，控制器30也接收轉(zhuǎn)速傳感器50、油門踏板傳感器51和節(jié)氣門傳感 器52的信號，它們分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、油門踏板位置和節(jié)氣門開度。根據(jù)這些傳感器的信息，控制器30判定催化轉(zhuǎn)換器3和8的激活狀態(tài)并且 據(jù)此控制選擇閥4的打開-關(guān)閉狀態(tài)以及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射。控制器30采用集成控制器，其用作發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)以控制選 擇閥4的打開和關(guān)閉以及內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)?？刂破?0優(yōu)選地包括具有發(fā) 動(dòng)機(jī)控制程序的微電腦，該程序控制內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)，如下文所述?？刂?器30也包括其他傳統(tǒng)部件，諸如輸入接口電路、輸出接口電路和存儲裝置 諸如ROM (只讀存儲器)裝置和RAM (隨機(jī)訪問存儲器)裝置。本領(lǐng)域技 術(shù)人員從本公開內(nèi)容可知，控制器30的精確結(jié)構(gòu)和算法可以是能夠執(zhí)行本 發(fā)明功能的硬件和軟件的任何組合。存儲功能的氧化鈰添加劑。根據(jù)第二空燃比傳感器19b的輸出，控制器30 控制例如燃料噴射狀態(tài)，使得存儲在主催化轉(zhuǎn)換器3中的氧氣被釋放或者吸 收，存儲在主催化轉(zhuǎn)換器3中的氧氣量位于規(guī)定的范圍內(nèi)。如下文所述，采用所示實(shí)施例，當(dāng)排氣氣體流通過控制器30從旁路排 氣通道7切換至主排氣通道2時(shí)，內(nèi)燃機(jī)由控制器30控制達(dá)到以濃空燃比 進(jìn)行燃燒的燃燒狀態(tài)。達(dá)到濃燃燒狀態(tài)的這一控制與選擇閥4的打開操作協(xié) 調(diào)地執(zhí)行。從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的濃排氣氣體流過旁路排氣通道7并且在流入主催 化轉(zhuǎn)換器3之前與保留在選擇閥4下游的主排氣通道2中的空氣混合。因此， 當(dāng)選擇閥4打開時(shí)，進(jìn)入主催化轉(zhuǎn)換器3的排氣氣體混合物的空燃比采用理 想配比，并且可防止在進(jìn)入主催化轉(zhuǎn)換器3之前理想配比排氣氣體與空氣混 合并且變?yōu)橄』旌衔锏那闆r。因此，排氣氣體被充分地凈化，并且可防止 NOx排出至外部。現(xiàn)在將對如上所述的在排氣氣體凈化裝置100的控制器30中執(zhí)行的排 氣氣體凈化控制加以說明。尤其，將說明當(dāng)選擇閥4從關(guān)閉狀態(tài)操作至打開 狀態(tài)使得排氣氣體流從旁路排氣通道7切換至主排氣通道2時(shí)在控制器30 中執(zhí)行的排氣氣體凈化控制。緊接著內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)之后，排氣氣體被導(dǎo)引至旁路催化轉(zhuǎn)換器8，其具有 小負(fù)載率并且可快速地達(dá)到其激活溫度。除了凈化排氣氣體，使排氣氣體通過下游至主催化轉(zhuǎn)換器3可加速主催化轉(zhuǎn)換器3的加熱。當(dāng)主催化轉(zhuǎn)換器3達(dá)到其激活溫度時(shí)，選擇閥4操作(打開)至打開狀 態(tài)，排氣氣體被重新導(dǎo)向使得排氣氣體在不通過旁路排氣通道7的情況下直接地流入主排氣通道。因此，排氣氣體通過上游主排氣通道2a、中間主排氣 通道2b和下游主排氣通道2c直接地流入主催化轉(zhuǎn)換器3。在打開選擇閥4之前，將排氣氣體的空燃比控制為非常適于以旁路催化 轉(zhuǎn)換器8凈化排氣氣體的空燃比。在冷起動(dòng)的情況下，緊接著發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之 后，在排氣氣體可通過選擇閥4之前，關(guān)閉選擇閥4。因此，剩余空氣(外 部空氣)保留在選擇閥4下游的中間主排氣通道2b中。如果在選擇閥4關(guān) 閉時(shí)進(jìn)行理想配比的燃燒，那么一旦打開選擇閥4，則中間主排氣通道2b 中的滯留空氣將流動(dòng)并且與旁路排氣通道7的理想配比排氣氣體混合，由此 形成進(jìn)入主催化轉(zhuǎn)換器3的稀排氣氣體混合物。在這種情況下，由于主催化 轉(zhuǎn)換器3設(shè)計(jì)成凈化具有理想配比空燃比的排氣氣體，所以主催化轉(zhuǎn)換器3 無法充分地凈化稀排氣氣體，即使其處于活性狀態(tài)。氣體混合物的問題的排氣氣體凈化控制。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的排氣氣體凈化控制的處理步驟的流程圖。該控 制由控制器30執(zhí)行，例如在每次發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)。在步驟Sl,控制器30檢查發(fā)動(dòng)機(jī)操作區(qū)域或者發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)。更具體地 說，控制器30讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏板位置(TP)、節(jié)氣門開度(TVO) 和第二空燃比傳感器19b和第二氧氣傳感器20b的輸出。根據(jù)這些檢測值， 控制器30判定發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)和主催化轉(zhuǎn)換器3的激活狀態(tài)。在步驟S2，控制器30判定所判定的操作狀態(tài)是否處于需要選擇閥4打 開的狀態(tài)。需要選擇閥4打開的狀態(tài)包括當(dāng)將排氣氣體導(dǎo)引至旁路排氣通道 時(shí)要求發(fā)動(dòng)機(jī)的大負(fù)荷以及主催化轉(zhuǎn)換器3處于活性狀態(tài)。當(dāng)任何一種狀態(tài) 存在時(shí)，控制器30執(zhí)行控制以打開選擇閥4。如果控制器30在步驟S2判 定選擇閥4需要打開，那么控制器30前進(jìn)至步驟S3。否則，控制器30返 回至步驟S1。在步驟S3，控制器30讀取第二空燃比傳感器19b的輸出并且檢查主催 化轉(zhuǎn)換器3的氧氣吸收量是否處于規(guī)定范圍。在步驟S4，控制器30判定當(dāng) 前控制循環(huán)是否處于將執(zhí)行選擇閥4的打開控制的第一控制循環(huán)。如果第一 次執(zhí)行打開控制(即，開始閥門打開控制)，那么控制器30前進(jìn)至步驟S5。 在開始打開選擇閥4的控制之前，將排氣氣體的空燃比控制為非常適于以旁 路催化轉(zhuǎn)換器8凈化排氣氣體的空燃比。在步驟S5，控制器30臨時(shí)增加噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的燃料量(濃燃料 峰值控制),使得濃排氣氣體被送入旁路排氣通道7。在濃燃料峰值控制期間， 對燃料進(jìn)行控制從而當(dāng)濃排氣氣體與保留在中間主排氣通道2b中的剩余空 氣混合時(shí)獲得具有理想配比空燃比的空氣燃料混合物。在步驟S7，控制器30設(shè)定延遲時(shí)間Tf,該延遲時(shí)間表示從當(dāng)步驟S5 的濃燃料峰值控制開始時(shí)直到指示選擇閥4打開的信號被實(shí)際地發(fā)出所等待 的時(shí)間量。在設(shè)定延遲時(shí)間Tf之后，控制器30返回至步驟S1?，F(xiàn)在將使用 圖3所示的流程圖說明設(shè)定延遲時(shí)間Tf的方法。在步驟S21，控制器30讀取表示在濃燃料峰值控制期間從發(fā)動(dòng)機(jī)排出 的排氣氣體到達(dá)主催化轉(zhuǎn)換器3所需的時(shí)間量的時(shí)間T*。時(shí)間T濃是釆用實(shí) 驗(yàn)方法或者一些其他方法預(yù)先判定的預(yù)定時(shí)間量。在步驟S2，控制器30讀 取表示在將打開命令發(fā)送至選擇閥4之后選擇閥4實(shí)際打開所需的時(shí)間量的 延遲時(shí)間Ta。在步驟S23,控制器30讀取表示在選擇閥4實(shí)際打開之后中 間主排氣通道2b中的剩余空氣到達(dá)主催化轉(zhuǎn)換器3所需的時(shí)間的延遲時(shí)間 Tb。延遲時(shí)間Ta和Tb為采用實(shí)驗(yàn)方法或者一些其他方法預(yù)先判定的預(yù)定時(shí) 間量。然后，在步驟S24，控制器30使用如下所示的方程計(jì)算延遲時(shí)間Tf。Tf=T濃-(Ta+Tb) ( 1 )再次參照圖2的流程圖，在步驟S6，由于選"t奪閥4的閥打開控制已經(jīng) 執(zhí)行超過一次，所以延遲時(shí)間Tf已經(jīng)被設(shè)定，并且控制器30繼續(xù)濃燃料峰 值控制。在步驟S8，控制器30確定計(jì)時(shí)器的值Tc是否等于或大于步驟S7 中設(shè)定的延遲時(shí)間Tf。計(jì)時(shí)器值Tc示出自從濃燃料峰值控制開始起所過去 的時(shí)間量(在步驟S5 )。值Tf是從濃燃料峰值控制開始起直到發(fā)出選擇閥打 開命令所過去的規(guī)定時(shí)間量。換句話說，當(dāng)該條件滿足并且規(guī)定時(shí)間量Tf 已經(jīng)過去(即，Tc^Tf)時(shí)，控制器30然后前進(jìn)至步驟S9并且將打開命令 發(fā)送至選擇閥4。中間主排氣通道2b中的空氣然后與旁路排氣通道7的濃排物。同時(shí)，如果該條件(即，Tc^Tf)沒有滿足，那么控制器30前進(jìn)至步 驟S10并且在不打開選擇閥4的情況下(即，選擇閥4仍然關(guān)閉)返回至步 驟S6。在步驟S9之后，控制器30前進(jìn)至步驟Sll并且判定自從選擇閥4打開 起已經(jīng)過去的時(shí)間Tc是否等于或大于規(guī)定時(shí)間量Tt。規(guī)定時(shí)間量Tt示出中間主排氣通道2b中的所有剩余空氣流入主催化轉(zhuǎn)換器3所需的時(shí)間量。根據(jù)剩余空氣設(shè)定濃燃料峰值控制持續(xù)的時(shí)間量。濃燃料峰值控制持續(xù) 的時(shí)間量可通過將旁路排氣通道7與主排氣通道2匯合的連接或匯合點(diǎn)P定 位在盡可能的上游、使得中間主排氣通道2b更短并且剩余空氣量更少而被 縮短。圖4出以時(shí)間圖的形式示出如圖2的流程圖所示的控制。例如，在時(shí)刻 tl，主催化轉(zhuǎn)換器3達(dá)到激活溫度并且首先滿足打開選擇閥4的條件。轉(zhuǎn)換 為打開標(biāo)記(步驟S2)。在標(biāo)記切換為打開的同時(shí)，將目標(biāo)空燃比改變至更 濃的值并且執(zhí)行濃燃料峰值控制。如果選擇閥4保持關(guān)閉，那么濃燃料峰值 控制會使得進(jìn)入主催化轉(zhuǎn)換器3的排氣氣體的空燃比變得更濃，如圖所示。選擇閥4實(shí)際上在自從時(shí)刻tl起已經(jīng)經(jīng)過延遲時(shí)間Tf+Ta的時(shí)刻t2， 以及在自從時(shí)刻t2起已經(jīng)經(jīng)過延遲時(shí)間Tb的時(shí)刻t3，中間主排氣通道2b 中的剩余空氣與從發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室排出的濃排氣氣體混合并且進(jìn)入主催化 轉(zhuǎn)換器3。如果沒有執(zhí)行濃燃料峰值控制，那么旁路排氣通道7的理想配比 排氣氣體將與中間主排氣通道2b的空氣混合并且稀混合氣將進(jìn)入主催化轉(zhuǎn)虛線所示)。但是，采用所示實(shí)施例，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀態(tài)得以控制，使得濃 排氣氣體與選擇閥4打開并且中間主排氣通道2b的剩余空氣到達(dá)主催化轉(zhuǎn) 換器3的正時(shí)協(xié)調(diào)地、通過旁路排氣通道7并且到達(dá)主催化轉(zhuǎn)換器3。因此， 空氣和濃排氣氣體混合到一起并且進(jìn)入主催化轉(zhuǎn)換器3，作為理想配比混合 物。因此，即使緊接著選擇閥4打開之后，進(jìn)入主催化轉(zhuǎn)換器3的排氣氣體 也具有理想配比空燃比并且可由主催化轉(zhuǎn)換器3充分地凈化。在時(shí)刻t4，當(dāng)推算中間主排氣通道2b中的所有剩余空氣已經(jīng)進(jìn)入主催 化轉(zhuǎn)換器3時(shí)，濃燃料峰值控制結(jié)束并且控制器30切換至正常的排氣氣體 凈化控制。采用這種方式，當(dāng)主催化轉(zhuǎn)換器3到達(dá)激活溫度并且發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣氣體 流從旁路排氣通道7重新導(dǎo)引至主排氣通道2時(shí)，與操作選擇閥4使得濃排 氣氣體流過旁路排氣通道7的正時(shí)協(xié)調(diào)地、將發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀態(tài)控制為濃燃 料狀態(tài)。當(dāng)選擇閥4打開時(shí)，流過旁路排氣通道7的濃排氣氣體混合流過中 間主排氣通道2b的剩余空氣。所得到的理想配比混合物進(jìn)入主催化轉(zhuǎn)換器 3,并且得以凈化。因此，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后排氣氣體的流動(dòng)路徑一皮改變，排氣氣體也可通過主催化轉(zhuǎn)換器3以可靠的方式得以凈化。在該實(shí)施例中，當(dāng)設(shè)定在將打開命令發(fā)送至選擇閥4之前所過去的時(shí)間量時(shí)，考慮從將打開命令發(fā)送至選擇閥4起直到閥4實(shí)際打開所經(jīng)過的時(shí)間 量Ta。但是，如果在發(fā)送命令之后打開閥4所需的時(shí)間量小到足以被忽視， 那么時(shí)間Ta可假定為0。在這種情況下，在開始濃燃料峰值控制時(shí)與將打開 命令發(fā)送至選擇閥4時(shí)之間所過去的時(shí)間量Tf可假定為基本上等于濃燃料 峰值控制開始時(shí)與選擇閥4實(shí)際打開時(shí)之間過去的時(shí)間量。因此，可根據(jù)從 發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣氣體由于濃燃料峰值控制到達(dá)主催化轉(zhuǎn)換器3所需的時(shí)間 量T濃和中間主排氣通道2b中的剩余空氣到達(dá)主催化轉(zhuǎn)換器3所需的延遲時(shí) 間Tb "i殳定時(shí)間量Tf ( T卜T濃-Tb )。術(shù)語的總體解釋在理解本發(fā)明的范圍時(shí)，術(shù)語"包括"和其派生詞，如這里使用的，意 在作為說明所述特征、元件、部件、組、整數(shù)和/或步驟的存在的開放術(shù)語， 但是不排除其他未說明特征、元件、部件、組、整數(shù)和/或步驟的存在。上述 內(nèi)容也適用以具有類似含義的詞語，諸如術(shù)語"包含"、"具有"和其派生詞。 同樣，當(dāng)單數(shù)使用術(shù)語"部件"、"區(qū)段"、"部分"、"組成部分"或"元件" 時(shí)可具有單一部件或多個(gè)部件的雙重含義。這里使用的用于描述由部件、部 分、裝置等執(zhí)行的操作或功能的術(shù)語"檢測"包括不需要物理檢測的部件、 部分、裝置等，而且包括執(zhí)行操作或功能的確定、測量、制模、預(yù)測或計(jì)算 等。這里使用的描述裝置的部件、區(qū)段或部分的術(shù)語"用以"包括構(gòu)造和/ 或編程為執(zhí)行所需功能的硬件和/或軟件。而且，在申請文件中表示為"裝置 加功能"的術(shù)語應(yīng)該包括可用于執(zhí)行本發(fā)明的該部件的功能的任何結(jié)構(gòu)。這 里使用的諸如"基本上"、"大約，，和"大概"的程度術(shù)語表示修改術(shù)語的可 推理的偏差量，使得最終結(jié)果沒有明顯變化。雖然只有選定的實(shí)施例用于示出本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員從公開的 內(nèi)容可知，在不脫離發(fā)明范圍的情況下可在這里進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。例如， 可按照需要和/或要求改變各種部件的尺寸、形狀、位置或方向。如圖所示直 接相互連接或接觸的部件可具有設(shè)置在其間的中間結(jié)構(gòu)。 一個(gè)元件的功能可 以由兩個(gè)執(zhí)行，反之亦然。 一項(xiàng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能可在其他實(shí)施例中采用。 所有的優(yōu)勢并不必要同時(shí)出現(xiàn)在具體實(shí)施例中。不同于現(xiàn)有技術(shù)的每個(gè)特 征，單獨(dú)或者與其他特征相結(jié)合，也應(yīng)該認(rèn)為是由申請人作出的對其他發(fā)明的獨(dú)立說明，包括由這種(各)特征實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和/或功能概念。因此，才艮據(jù) 本發(fā)明的實(shí)施例的前述說明僅僅是示出的目的，并不是為了限制本發(fā)明的范 圍。
權(quán)利要求
1、一種排氣氣體凈化裝置，包括主排氣通道，該主排氣通道用以從內(nèi)燃機(jī)接收排氣氣體；設(shè)置在所述主排氣通道中的主催化轉(zhuǎn)換器；旁路排氣通道，該旁路排氣通道包括在位于所述主催化轉(zhuǎn)換器上游的第一點(diǎn)處連接于所述主排氣通道的第一端以及在位于所述主催化轉(zhuǎn)換器上游的第二點(diǎn)處連接于所述主排氣通道的第二端；在所述旁路排氣通道的所述第一端與第二端之間設(shè)置在所述旁路排氣通道中的旁路催化轉(zhuǎn)換器；選擇閥，該選擇閥用以選擇性地控制來自所述內(nèi)燃機(jī)的所述排氣氣體在所述主排氣通道與所述旁路排氣通道之間的流動(dòng)；以及用以控制所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒狀態(tài)并且選擇性地打開和關(guān)閉所述選擇閥的控制器，該控制器還用以在控制所述選擇閥以阻斷所述排氣氣體流過所述主排氣通道以及隨后控制所述選擇閥以導(dǎo)引所述排氣氣體流過所述主排氣通道時(shí)，將所述內(nèi)燃機(jī)控制為具有濃空燃比的濃燃燒狀態(tài)，使得保留在所述主排氣通道中的剩余空氣與來自所述旁路排氣通道的濃排氣氣體混合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣氣體凈化裝置，其中 所述選擇閥設(shè)置在所述主排氣通道中；以及所述控制器還用以在所述主催化轉(zhuǎn)換器達(dá)到活性狀態(tài)之前關(guān)閉所述選 擇閥，從而導(dǎo)引所述排氣氣體進(jìn)入所述旁路排氣通道，以及在所述主催化轉(zhuǎn) 換器已經(jīng)達(dá)到所述活性狀態(tài)時(shí)打開所述選#^閥，從而導(dǎo)引所述排氣氣體進(jìn)入 所述主排氣通道。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣氣體凈化裝置，其中 所述控制器還用以在自所述內(nèi)燃機(jī)處于所述濃燃燒狀態(tài)的操作開始起已經(jīng)過去規(guī)定時(shí)間量時(shí)，打開所述選擇閥以將所述排氣氣體的流動(dòng)從所述旁 路排氣通道切換到所述主排氣通道；以及所述規(guī)定時(shí)間量根據(jù)下述設(shè)定當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)在所述濃燃燒狀態(tài)下操作 時(shí)從所述內(nèi)燃機(jī)排出的所述排氣氣體通過所述旁路排氣通道并到達(dá)所述主 催化轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)間量，以及在所述選擇閥打開之前保留在所述主排氣通 道中的所述剩余空氣在所述選擇閥打開之后流動(dòng)并到達(dá)所述主催化轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)間量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的排氣氣體凈化裝置，其中所述控制器還用以根據(jù)在打開命令從所述控制器發(fā)送至所述選擇閥之 后、所述選擇閥實(shí)際打開所需的時(shí)間量設(shè)定將所述打開命令發(fā)送至所述選擇 閥的正時(shí)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣氣體凈化裝置，其中 所述控制器還用以打開所述選擇閥，使得在保留在所述主排氣通道中的所述剩余空氣到達(dá)所述主催化轉(zhuǎn)換器的同時(shí)，來自于所述旁路排氣通道的所 述濃排氣氣體到達(dá)所述主催化轉(zhuǎn)換器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣氣體凈化裝置，其中 所述控制器還用以根據(jù)在所述選擇閥打開之前保留在所述主排氣通道中的所述剩余空氣的量，設(shè)定在打開所述選擇閥之前所述燃燒狀態(tài)控制為所 述濃空燃比的時(shí)間量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣氣體凈化裝置，其中 所述主排氣通道包括多個(gè)上游主排氣通道，而所述旁路排氣通道包括多個(gè)上游旁路排氣通道，所述上游旁路排氣通道中的一個(gè)上游旁^^排氣通道連 接至所述上游主排氣通道中的對應(yīng)一個(gè)上游主排氣通道。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣氣體凈化裝置，其中 所述上游主排氣通道中的一個(gè)上游主排氣通道具有設(shè)置在其中的選擇獨(dú)立的選擇閥。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣氣體凈化裝置，其中 所述各上游主排氣通道的下游端于匯合點(diǎn)處匯合到一起，所述選擇閥設(shè)置在所述匯合點(diǎn)處或所述匯合點(diǎn)的下游處。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣氣體凈化裝置，其中所述控制器還用以在控制所述選擇閥以阻斷所述排氣氣體流過所述主 排氣通道時(shí)，將所述內(nèi)燃^U空制為空燃比沒有所述濃空燃比濃的燃燒狀態(tài)。
11、 一種用于排氣系統(tǒng)的排氣氣體凈化控制方法，該排氣系統(tǒng)包括 主催化轉(zhuǎn)換器設(shè)置在其中的主排氣通道； 旁路催化轉(zhuǎn)換器設(shè)置在其中的旁路排氣通道；以及選擇閥，該選擇閥設(shè)置在所述主催化轉(zhuǎn)換器上游側(cè)的所述旁路排氣通道的分支點(diǎn)與所述旁路排氣通道的匯合點(diǎn)之間，從而選擇性地打開和關(guān)閉所述 主排氣通道，以在所述主排氣通道與所述旁路排氣通道之間切換所述排氣氣體的通路，所述方法包括檢測內(nèi)燃機(jī)和所述主催化轉(zhuǎn)換器中至少一個(gè)的操作狀態(tài)；將來自內(nèi)燃機(jī)的排氣氣體經(jīng)由所述主排氣通道和所述旁路排氣通道之 一導(dǎo)引到所述主催化；根據(jù)4企測到的所述操作狀態(tài)選擇性地控制所述選擇閥，以阻斷或打開所 述排氣氣體經(jīng)由所述主排氣通道向所述主催化轉(zhuǎn)換器的流動(dòng)；以及在控制所述選擇閥以阻斷所述排氣氣體流過所述主排氣通道以及隨后 控制所述選擇閥以導(dǎo)引所述排氣氣體流過所述主排氣通道時(shí)，將所述內(nèi)燃機(jī) 的燃燒狀態(tài)控制為具有濃空燃比的濃燃燒狀態(tài)，使得保留在所述主排氣通道 中的剩余空氣與來自所述旁路排氣通道的濃排氣氣體混合。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣氣體凈化控制方法，其中 所述選擇性地控制所述選擇閥包括在所述主催化轉(zhuǎn)換器達(dá)到活性狀態(tài)之前關(guān)閉所述選擇閥，從而導(dǎo)引所述排氣氣體進(jìn)入所述旁路排氣通道，以及 在所述主催化轉(zhuǎn)換器已經(jīng)達(dá)到所述活性狀態(tài)時(shí)打開所述選擇閥，從而導(dǎo)引所 述排氣氣體進(jìn)入所述主排氣通道。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的排氣氣體凈化控制方法，其中 所述選擇性地控制所述選擇閥包括當(dāng)自所述內(nèi)燃機(jī)處于所述濃燃燒狀態(tài)的操作開始起已經(jīng)過去規(guī)定時(shí)間量時(shí)，打開所述選擇閥以將所述排氣氣體 的流動(dòng)從所述旁路排氣通道切換到所述主排氣通道；根據(jù)下述設(shè)定所述規(guī)定 時(shí)間量當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)在所述濃燃燒狀態(tài)下操作時(shí)從所述內(nèi)燃機(jī)排出的所述 排氣氣體通過所述旁路排氣通道并到達(dá)所述主催化轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)間量，以 及在所述選擇閥打開之前保留在所述主排氣通道中的所述剩余空氣在所述 選擇閥打開之后流動(dòng)并到達(dá)所述主催化轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)間量。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的排氣氣體凈化控制方法，其中，還包括 根據(jù)在打開命令從所述控制器發(fā)送至所述選擇閥之后、所述選擇閥實(shí)際打開所需的時(shí)間量設(shè)定將所述打開命令發(fā)送至所述選擇閥的正時(shí)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣氣體凈化控制方法，其中 所述選擇性地控制所述選擇閥包括打開所述選擇閥，使得在保留在所述主排氣通道中的所述剩余空氣到達(dá)所述主催化轉(zhuǎn)換器的同時(shí)，來自于所述旁路排氣通道的所述濃排氣氣體到達(dá)所述主催化轉(zhuǎn)換器。
16、根據(jù)權(quán)利要求12所述的排氣氣體凈化控制方法，其中根據(jù)在打開所述選擇閥之前保留在所述主排氣通道中的所述剩余空氣 的量，設(shè)定在打開所述選"t奪閥之前所述燃燒狀態(tài)控制為所述濃空燃比的時(shí)間量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種排氣氣體凈化裝置，該排氣氣體凈化裝置具有主排氣通道、設(shè)置在主排氣通道中的主催化轉(zhuǎn)換器、旁路排氣通道、設(shè)置在旁路排氣通道中的旁路催化轉(zhuǎn)換器、選擇閥和控制器。該控制器將內(nèi)燃機(jī)控制為具有濃空燃比的濃燃燒狀態(tài)，同時(shí)該控制器控制選擇閥阻斷排氣氣體通過主排氣通道的流動(dòng)，然后，該控制器控制選擇閥導(dǎo)引排氣氣體流動(dòng)通過主排氣通道，使得保留在主排氣通道中的剩余空氣與來自于旁路排氣通道的濃排氣氣體混合。
文檔編號F01N3/28GK101240731SQ20081000498
公開日2008年8月13日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者井上尊雄, 李先基, 西澤公良, 赤羽基治 申請人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會社