專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備，并且具體而言涉及 一種包括用于吸附排氣中的一定組分的吸附部件的排氣凈化設(shè)備，所 述一定組分在排氣凈化催化劑激活之前不能被排氣凈化催化劑凈化。
背景技術(shù)：
例如，在專利文件1中已經(jīng)公開了一種汽車排氣凈化系統(tǒng)，包括
置于排氣凈化催化劑上游的用于吸附HC的HC吸附催化劑和用于吸附 NOx的NOx吸附催化劑。在傳統(tǒng)凈化系統(tǒng)中，在排氣凈化催化劑激活 之前排氣由HC吸附催化劑和NOx吸附催化劑吸附。然后，在排氣凈 化催化劑激活之后，排氣穿過HC吸附催化劑等，并因此由HC吸附催 化劑等吸附的HC和NOx從吸附催化劑分離，并由排氣凈化催化劑凈 化。
包括上述文件，申請人還將以下文件作為本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)。 [專利文件1]日本公開專利申請No. 2005-29963
發(fā)明內(nèi)容
然而，如在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，在其中冷起動(dòng)時(shí)排出的HC和NOx 由置于相同路徑中的HC吸附部件和NOx吸附部件吸附，并且由吸附 部件吸附的HC和NOx在排氣凈化催化劑激活之后分離的系統(tǒng)中，從 HC吸附部件分離HC的時(shí)刻與從NOx吸附部件分離NOx的時(shí)刻不同。
因此，在利用排氣凈化催化劑凈化從吸附部件分離的氣體時(shí)，假 定排氣凈化催化劑具有氧存儲(chǔ)能力(OSC)，但是需要用于凈化HC的氧組分變得不充足，或者不能存儲(chǔ)在凈化NOx時(shí)釋放的氧。這可以減小 排氣凈化催化劑的凈化能力(凈化速率)。在此方面，鑒于排氣排放的減 小，傳統(tǒng)技術(shù)需要改進(jìn)。
制作本發(fā)明以解決上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種用于
內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備，其能夠令人滿意地防止由HC和NOx從吸附 部件分離的時(shí)刻的不同而導(dǎo)致的排氣凈化催化劑的凈化能力的降低。
上述目的通過一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該排氣凈 化設(shè)備包括排氣通道，該排氣通道包括主排氣通道和旁路通道，從內(nèi) 燃機(jī)排出的排氣流過該主排氣通道，并且所述旁路通道在到主排氣通 道的上游連接部處從主排氣通道分支并在上游連接部的下游的下游連 接部處與主排氣通道再次合并。還設(shè)置排氣凈化催化劑，其設(shè)置在主 排氣通道中并凈化包含在排氣中的一定組分。進(jìn)一步設(shè)置HC吸附部 件，其設(shè)置在旁路通道中并吸附包含在排氣中的HC組分。進(jìn)一步設(shè)置 NOx吸附部件，其設(shè)置在旁路通道中并吸附包含在排氣中的NOx組分。 還設(shè)置流路切換裝置用于形成包括在排氣通道中的排氣凈化催化劑、 HC吸附部件和NOx吸附部件的閉合路徑。還設(shè)置控制裝置用于控制 流路切換裝置從而當(dāng)分別由HC吸附部件和NOx吸附部件吸附的HC 和NOx從HC吸附部件和NOx吸附部件分離時(shí)形成閉合路徑。
在本發(fā)明的第二方面中，排氣凈化催化劑可以置于主排氣通道中 的下游連接部的下游。用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備還可以包括第二旁 路通道，該第二旁路通道提供在主排氣通道中的排氣凈化催化劑的下 游的部分與比在旁路通道中的HC吸附部件和NOx吸附部件靠近上游 連接部的部分之間的連通。流路切換裝置可以至少置于第二旁路通道 中至主排氣通道的連接點(diǎn)中。
在本發(fā)明的第三方面中，用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備還可以包括 設(shè)置在閉合路徑中的泵，以及加熱裝置，所述加熱裝置用于加熱排氣凈化催化劑、在閉合路徑中的氣體、HC吸附部件，以及NOx吸附部 件中的至少一個(gè)。在內(nèi)燃機(jī)的停止期間可以形成閉合路徑并且可以運(yùn) 行加熱裝置。
在本發(fā)明的第四方面中，用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備還可以包括 用于調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的空燃比的空燃比調(diào)節(jié)裝置，以及用于檢測在閉合路 徑中的空燃比的空燃比檢測裝置。空燃比調(diào)節(jié)裝置可以基于在內(nèi)燃機(jī) 的停止期間由空燃比檢測裝置檢測的空燃比而在內(nèi)燃機(jī)的重新起動(dòng)時(shí) 調(diào)節(jié)空燃比。
在本發(fā)明的第五方面中，用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備可以包括在 主排氣通道中的在旁路通道的上游側(cè)上用于凈化一定組分的前級催化 劑。空燃比檢測裝置可以置于主排氣通道中的前級催化劑的下游，并 用于控制引入前級催化劑的排氣的空燃比。下游連接部可以置于主排 氣通道中的空燃比檢測裝置的上游。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過控制流路切換裝置以使排氣在閉合 路徑中循環(huán)，能夠令人滿意地防止由HC和NOx從吸附部件分離的時(shí) 刻的不同而導(dǎo)致的排氣凈化催化劑的凈化能力的降低。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，能夠?qū)⒃诶淦饎?dòng)時(shí)在吸附操作中已流過 HC吸附部件和NOx吸附部件的排氣供應(yīng)至排氣凈化設(shè)備。具體而言， 能夠?qū)⒃跉飧字腥紵呐艢獾臒崮芄?yīng)至排氣凈化設(shè)備。因此，根據(jù) 本發(fā)明，除了根據(jù)第一發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之外，能夠減小在冷起動(dòng)時(shí)需要用 于激活排氣凈化催化劑的電力消耗。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，即使在內(nèi)燃機(jī)的停止期間在閉合路徑中 的氣體也重復(fù)地循環(huán)和加熱，從而有利于HC和NOx從吸附部件的分 離。同樣，排氣凈化催化劑保持活性，從而允許凈化分離的HC和NOx。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，能夠在下次重新起動(dòng)時(shí)令人滿意地凈化
在內(nèi)燃機(jī)的停止期間不能完全凈化而殘留在閉合路徑中的HC或NOx。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，設(shè)置為用于控制引入前級催化劑的排氣 的空燃比的空氣/排氣比檢測裝置能夠用于檢測在內(nèi)燃機(jī)的停止期間在 閉合路徑中流動(dòng)的排氣的空燃比。


圖1示出了用于插電式混合動(dòng)力車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意性構(gòu)造，
本發(fā)明應(yīng)用于該插電式混合動(dòng)力車輛；
圖2圖示了安裝在圖1中的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)中的排氣凈化設(shè)備的構(gòu)造； 圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的排氣凈化設(shè)備的操作； 圖4是在本發(fā)明的第一實(shí)施例中執(zhí)行的程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例 [HV系統(tǒng)的構(gòu)造]
圖1示出了用于插電式混合動(dòng)力車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意性構(gòu)造， 本發(fā)明應(yīng)用于該插電式混合動(dòng)力車輛。所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)IO包括作為車輛 動(dòng)力源的內(nèi)燃機(jī)12和車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(以下簡稱為"電動(dòng)機(jī)")14。驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)10還包括發(fā)電機(jī)16，該發(fā)電機(jī)16接收驅(qū)動(dòng)力的供應(yīng)并產(chǎn)生電 力。內(nèi)燃機(jī)12、電動(dòng)機(jī)14以及發(fā)電機(jī)16經(jīng)由動(dòng)力劃分機(jī)構(gòu)18被連接。 減速器20連接至電動(dòng)機(jī)14的連接至動(dòng)力劃分機(jī)構(gòu)18的旋轉(zhuǎn)軸。減速 器20連接在電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)軸與連接至驅(qū)動(dòng)輪22的驅(qū)動(dòng)軸24之間。 動(dòng)力劃分機(jī)構(gòu)18將內(nèi)燃機(jī)12的驅(qū)動(dòng)力劃分和分配到發(fā)電機(jī)16和減速 器20?？梢宰杂傻馗淖凃?qū)動(dòng)力通過動(dòng)力劃分機(jī)構(gòu)18的分配。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10還包括逆變器26、轉(zhuǎn)換器28以及高壓電池30。逆變 器26連接至發(fā)電機(jī)16和電動(dòng)機(jī)14，并且還經(jīng)由轉(zhuǎn)換器28連接至高壓 電池28。由發(fā)電機(jī)16產(chǎn)生的電力可以經(jīng)由逆變器26供應(yīng)至電動(dòng)機(jī)14，或者經(jīng)由逆變器26和轉(zhuǎn)換器28充入高壓電池30。能夠?qū)⒊淙敫邏弘?池30的電力經(jīng)由轉(zhuǎn)換器28和逆變器26供應(yīng)至電動(dòng)機(jī)14。
根據(jù)上述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10，基于一定條件，可能的是電動(dòng)機(jī)14停 止且驅(qū)動(dòng)輪22僅由內(nèi)燃機(jī)12的驅(qū)動(dòng)力旋轉(zhuǎn)，或者相反，內(nèi)燃機(jī)12停 止且驅(qū)動(dòng)輪22僅由電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)力旋轉(zhuǎn)。還可能的是，電動(dòng)機(jī)14 和內(nèi)燃機(jī)12都運(yùn)轉(zhuǎn)，且驅(qū)動(dòng)輪22由它們二者的驅(qū)動(dòng)力旋轉(zhuǎn)。同樣， 根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10，電動(dòng)機(jī)14可以用作內(nèi)燃機(jī)12的起動(dòng)器。具體地， 在內(nèi)燃機(jī)12的起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)力的部分或全部經(jīng)由動(dòng)力劃 分機(jī)構(gòu)18輸入內(nèi)燃機(jī)12，從而允許內(nèi)燃機(jī)12的開動(dòng)。
在本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10由ECU(電子控制單元)40控制。ECU 40通常控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)IO包括內(nèi)燃機(jī)12、電動(dòng)機(jī)14、 發(fā)電機(jī)16、動(dòng)力劃分機(jī)構(gòu)18、逆變器26、轉(zhuǎn)換器28等。上述高壓電 池30被構(gòu)造為接收來自車輛外部(家用電源等)的電力的供應(yīng)。具體而 言，在本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)IO被構(gòu)造為用于上述所謂的插電式混合 動(dòng)力車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
圖2圖示了安裝在圖1的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)中的排氣凈化設(shè)備的構(gòu)造。 在圖2中的內(nèi)燃機(jī)12包括用于將空氣吸入氣缸的進(jìn)氣通道(未示出)以 及排氣通道，從氣缸排出的排氣通過該排氣通道流動(dòng)。
在本實(shí)施例中的排氣通道包括用于從氣缸排出排氣的主排氣通道 42和之后描述的第一旁路通道46和第二旁路通道62。在主排氣通道 42中的上游部分中，放置能夠凈化排氣的前級催化劑(SC)44。
第一旁路通道46被構(gòu)造成位于主排氣通道42中的前級催化劑44 的下游側(cè)上繞過主排氣通道42的通道。更具體而言，第一旁路通道46 被構(gòu)造成在置于前級催化劑44下游的上游連接部48a處從主排氣通道42分支，并且在置于上游連接部48a下游的下游連接部48b處與主排 氣通道42再次合并。第一旁路通道46形成為使得從上游連接部48a 到之后描述的吸附部件52的部分的長度比從吸附部件52到下游連接 部48b的部分的長度長。
在上游連接部48a中，第一排氣開關(guān)閥50放置為用于切換主排氣 通道42和第一旁路通道46之間的排氣的流動(dòng)目標(biāo)。在圖2中，用于 吸附HC組分的HC吸附部件和用于吸附NOx組分的NOx吸附部件顯 示為一體式的吸附部件52，但是HC吸附部件和NOx吸附部件可以是 分開的吸附部件。下游連接部48b緊接地放置在第一排氣開關(guān)閥50下 方并接近于第一排氣開關(guān)閥50，使得下游連接部48b置于主排氣通道 42中盡可能的上游側(cè)上。
吸附部件52被放置在第一旁路通道46的中間，具有吸附包含在 排氣中的諸如HC組分和NOx組分的一定組分的功能。用于檢測吸附 部件52的溫度的吸附部件溫度傳感器54集成到吸附部件52中。
能夠凈化排氣的底置式催化劑(UF)56置于主排氣通道42中的下 游連接部48b的下游。底置式催化劑56的上游部分被構(gòu)造為具有電加 熱器的催化齊IJ(以下稱為EHC(電加熱催化劑))58。包括在EHC 58中的 加熱器接收來自高壓電池30的電力的供應(yīng)，并且EHC 58能夠由適當(dāng) 控制通電的ECU 40加熱。通過這種通電控制，EHC58能夠保持預(yù)定 激活溫度。用于檢測EHC58的溫度的催化劑溫度傳感器60集成到EHC 58中。
將第二旁路通道62的一端在主排氣通道42中的底置式催化劑56 的下游部分(主排氣通道側(cè)連接部64a)處連接至主排氣通道42。電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)的泵66置于第二旁路通道42的中間。泵66連接至ECU 40。第 二旁路通道62的另一端與上游連接部48a和在第一旁路通道46中的吸 附部件52之間的部分(第一旁路通道側(cè)連接部64b)連通。在主排氣通道側(cè)連接部64a中放置第二排氣開關(guān)闊68，以用于切 換主排氣通道42和第二旁路通道62之間的排氣的流動(dòng)目標(biāo)。將副消 聲器70和主消聲器72以從上游側(cè)按順序連續(xù)放置在第二排氣開關(guān)閥 68的下游的主排氣通道42中。
在前級催化劑44的下游的主排氣通道42中，放置有用于檢測在 該位置處的排氣的空燃比的A/F傳感器74。 A/F傳感器74是用于為充 分地產(chǎn)生前級催化劑44的凈化能力而執(zhí)行的控制的傳感器，更具體而 言，是用于引入前級催化劑44的排氣的空燃比的控制(空燃比反饋控制) 的傳感器。上述第一旁路通道46的下游連接部48b置于主排氣通道42 中的A/F傳感器74的上游。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的排氣凈化設(shè)備的操作。 (吸附操作)
首先，參照圖3(A)，將描述在內(nèi)燃機(jī)12冷起動(dòng)時(shí)用于使吸附部件 52吸附在從氣缸排出的排氣中的一定組分(諸如HC組分和NOx組分)
的操作。
如圖3(A)所示，在內(nèi)燃機(jī)12冷起動(dòng)時(shí)第一排氣開關(guān)闊50阻塞主 排氣通道42且第二排氣開關(guān)閥68阻塞第二旁路通道62的狀態(tài)中，開 始吸附操作。當(dāng)排氣開關(guān)閥50和68被由此控制時(shí)，從內(nèi)燃機(jī)12排出 的全部排氣經(jīng)由上游連接部48a從主排氣通道42引入第一旁路通道 46。引入第一旁路通道46的排氣經(jīng)過吸附部件52，然后返回到主排氣 通道42。然后，排氣經(jīng)過包括EHC 58的底置式催化劑56，然后釋放 到大氣中。
通過上述吸附操作，包含在排氣中的HC和NOx由吸附部件52吸附，并被除去。這能夠在前級催化劑44和EHC 58等還沒有激活的 冷起動(dòng)時(shí)防止HC和NOx被釋放到大氣中。
(排氣凈化操作)
在本實(shí)施例的系統(tǒng)中，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)12的運(yùn)行期間執(zhí)行用于從吸附 部件52分離HC等的排氣凈化操作時(shí)在圖3(A)中所示的流路圖案也是 可選擇的。更具體而言，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)12的運(yùn)行期間用于凈化的預(yù)定時(shí) 刻到來時(shí)，流路圖案切換至圖3(A)所示的狀態(tài)，并且因此將在起動(dòng)之 后相對地加熱的排氣供應(yīng)至吸附部件52。這允許HC等從吸附部件52 分離，并允許通過激活的底置式催化劑56凈化所分離的HC等。
(強(qiáng)制凈化操作)
接下來，參照圖3(B)，將描述在內(nèi)燃機(jī)12停止期間用于將HC等 從吸附部件52強(qiáng)制地分離的強(qiáng)制凈化操作。更具體而言，強(qiáng)制凈化操 作是當(dāng)內(nèi)燃機(jī)12在以下狀態(tài)中停止時(shí)執(zhí)行的凈化操作，此狀態(tài)為在內(nèi) 燃機(jī)12冷起動(dòng)時(shí)部分地或完全地執(zhí)行吸附部件52對HC等的吸附操作 且然后HC等由吸附部件52吸附的狀態(tài)，或者排氣凈化操作在吸附操 作之后沒有完成且因此HC等由吸附部件52吸附的狀態(tài)。
在強(qiáng)制凈化操作中，如圖3(B)所示，第一排氣開關(guān)閥50被控制為 阻塞第一旁路通道46，且第二排氣開關(guān)閥68被控制為阻塞主排氣通道 42的至大氣的端部開口。在排氣開關(guān)閥50和68被由此控制的狀態(tài)中， 如在圖3(B)中由箭頭所示，在主排氣通道42、第一旁路通道46以及第 二旁路通道62之間形成閉合路徑。
通過執(zhí)行EHC 58的通電控制以激活EHC 58并運(yùn)行泵66而開始 強(qiáng)制凈化操作，同時(shí)形成上述閉合路徑。通過這種強(qiáng)制凈化操作，在 內(nèi)燃機(jī)12的停止期間保留在主排氣通道42等中的排氣沿圖3(B)中所 示的閉合路徑循環(huán)。然后，排氣持續(xù)循環(huán)并因此通過EHC 58不斷加熱。 這允許將熱排氣供應(yīng)至吸附部件52。這有利于HC等從吸附部件52的分離，并允許通過激活的EHC58(底置式催化劑56)凈化從吸附部件52 分離的HC等。
(重新起動(dòng))
接下來，參照圖3(C)，將描述在內(nèi)燃機(jī)12重新起動(dòng)(除了在當(dāng)?shù)?置式催化劑56未激活時(shí)的冷起動(dòng)時(shí))時(shí)所使用的流路圖案。
在內(nèi)燃機(jī)12重新起動(dòng)(正常運(yùn)行)時(shí)，如圖3(C)所示，第一排氣開 關(guān)閥50被控制為阻塞第一旁路通道46，并且第二排氣開關(guān)閥68被控 制為阻塞第二旁路通道62。在這種流路圖案中，從內(nèi)燃機(jī)12排出的排 氣經(jīng)過主排氣通道42而不經(jīng)過吸附部件52，并經(jīng)過EHC 58(底置式催 化劑56)，然后被釋放到大氣中。
圖4是由ECU40執(zhí)行的程序的流程圖，該程序用于減少在本發(fā)明 的第一實(shí)施例中內(nèi)燃機(jī)12冷起動(dòng)時(shí)的排氣排放。當(dāng)接通用于起動(dòng)插電 式混合動(dòng)力車輛的開關(guān)時(shí)(點(diǎn)火開始)，開始此程序。
在圖4中的程序中，當(dāng)點(diǎn)火開始時(shí)，HV系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒(步驟100)。 然后，根據(jù)車輛駕駛者的要求，起動(dòng)僅使用電動(dòng)機(jī)14作為動(dòng)力源的EV 運(yùn)行(步驟102)。
然后，基于加速器開度來檢測駕駛者的載荷要求，并且判斷載荷 要求是否為預(yù)定值A(chǔ)l或更大(步驟104)。當(dāng)判斷為載荷要求為Al或更 大時(shí)，然后確定EHC 58的地板溫度是否為預(yù)定溫度B或更高(步驟 106)。溫度B為用于確定EHC58是否被激活的閾值。
當(dāng)判斷EHC 58的地板溫度低于溫度B時(shí)，即當(dāng)能夠確定EHC 58 沒有被激活時(shí)，起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)12，并且控制第一排氣開關(guān)閥50使得排氣 被引入吸附部件52(步驟108)。從而，開始吸附操作(見圖3(A))。當(dāng)開始吸附操作時(shí)，同時(shí)執(zhí)行以下描述的步驟110至114中的處
理和步驟116至126中的處理。
具體而言，當(dāng)開始吸附操作時(shí)，首先，EHC58通電使得將最大電 力供應(yīng)至EHC58以早激活EHC58(步驟110)。然后，判斷EHC 58的 地板溫度是否變成預(yù)定溫度B或更高(步驟112)。當(dāng)判斷出EHC 58的 地板溫度增加至溫度B或更高時(shí)，減小供應(yīng)至EHC 58的電力，并且 EHC 58的通電控制為使得EHC 58的地板溫度保持預(yù)定激活溫度(步驟 114)。
同樣，當(dāng)開始吸附操作時(shí)，判斷吸附部件52的溫度是否為預(yù)定溫 度Cl或更低(步驟116)。溫度Cl是允許由吸附部件52進(jìn)行的吸附操 作的溫度的上極限值。當(dāng)判斷出吸附部件溫度不是C1或更低時(shí)，即當(dāng) 能夠確定出吸附操作不能再繼續(xù)時(shí)，第一排氣開關(guān)閥50被控制為使得 排氣流經(jīng)主排氣通道42，而不經(jīng)過吸附部件52(步驟118)。從而，結(jié)束
吸附操作。
接下來，判斷來自駕駛員的載荷要求是否為預(yù)定值A(chǔ)2(〈A1)或更 小(步驟120)。當(dāng)判斷為載荷要求是A2或更小時(shí)，即當(dāng)能夠確定來自 駕駛員的高載荷要求被解決時(shí)，停止內(nèi)燃機(jī)12。同樣在此情形中，第 一排氣開關(guān)閥50被控制為使得排氣流經(jīng)主排氣通道42而不經(jīng)過吸附 部件52(步驟122)。
另一方面，當(dāng)在步驟116中判斷為吸附部件溫度是C1或更小(即， 當(dāng)能夠確定仍能夠繼續(xù)吸附操作時(shí))并且載荷要求是A2或更小時(shí)，類 似地，停止內(nèi)燃機(jī)12并控制第一排氣開關(guān)閥50(步驟122)。在這種情 形中，即，在即使在吸附操作期間也解決了對車輛的高載荷要求的情 形中，停止內(nèi)燃機(jī)12以返回至EV運(yùn)行。從而，結(jié)束吸附操作。在步驟122中，在停止內(nèi)燃機(jī)12并且控制第一排氣開關(guān)閥50的 情形中，第二排氣開關(guān)閥68被控制為使得主排氣通道42和第二旁路 通道62彼此連通(步驟124)，并且泵66被運(yùn)行(步驟126)。從而，開始 強(qiáng)制凈化操作(見圖3(B))。
在圖4中的程序中，同時(shí)執(zhí)行步驟110至114中的處理和步驟116 至126中的處理，然后判斷吸附部件52的溫度是否是預(yù)定溫度C2或 更高(步驟128)。溫度C2是預(yù)設(shè)定為吸附部件52的溫度的值，其允許 確定完成凈化操作。通過這樣的處理，能夠基于吸附部件52的溫度精 確地確定凈化操作(分離操作)的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)。
當(dāng)判斷為吸附部件溫度為C2或更高時(shí)，g卩，當(dāng)判斷為完成了使用 強(qiáng)制凈化操作的凈化時(shí)，獲得A/F傳感器74的信號(hào)(步驟130)。然后， 停止泵66的運(yùn)行和EHC 58的通電，并且第二排氣開關(guān)閥68被控制為 阻塞第二旁路通道62(步驟132)。因此，結(jié)束強(qiáng)制凈化操作。更具體而 言，在步驟130中，獲得在強(qiáng)制凈化操作的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)處在閉合路徑 中的氣體的空燃比。
另一方面，當(dāng)在步驟106中判斷為EHC 58的地板溫度是溫度B 或更高時(shí)，即，當(dāng)能夠確定EHC58被激活時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)12的最后(最 近的)停止時(shí)由A/F傳感器74獲得的值被反映在起動(dòng)時(shí)的燃料噴射量上 (步驟134)，然后重新起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)12，并且第一排氣開關(guān)閥50被控制 為使得排氣流經(jīng)主排氣通道42而不經(jīng)過吸附部件52(步驟136)。
更具體而言，在步驟134中，基于在最后的強(qiáng)制凈化操作的結(jié)束 時(shí)間點(diǎn)處在閉合路徑中的氣體的空燃比，當(dāng)空燃比化學(xué)當(dāng)量更富裕時(shí)， 燃料噴射量被確定為使得在內(nèi)燃機(jī)12重新起動(dòng)時(shí)以比化學(xué)當(dāng)量更稀薄
的空燃比執(zhí)行運(yùn)行。另一方面，當(dāng)所述空燃比比化學(xué)當(dāng)量更稀薄時(shí)， 燃料噴射量被確定為使得在內(nèi)燃機(jī)12重新起動(dòng)時(shí)以比化學(xué)當(dāng)量更富裕 的空燃比執(zhí)行運(yùn)行。對于在這些情形中的燃料噴射量，在重新起動(dòng)時(shí)修正量增加到比化學(xué)當(dāng)量更稀薄(更富裕)，同時(shí)使空燃比的切換量增加 到比化學(xué)當(dāng)量更富裕(更稀薄)。
然后，在內(nèi)燃機(jī)12重新起動(dòng)之后，判斷來自駕駛員的載荷要求是
否為A2或更小(步驟138)。當(dāng)判斷為來自駕駛員的載荷要求為A2或更 小時(shí)，停止內(nèi)燃機(jī)12(步驟140)。
然后，重復(fù)執(zhí)行在步驟104中和之后的處理直到停止車輛系統(tǒng)(HV 系統(tǒng))。
如在根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)中一樣，在包括能夠同時(shí)吸附HC和NOx 的吸附部件的系統(tǒng)中，從吸附部件的分離時(shí)刻在HC和NOx之間是不 同的。更具體而言，NOx比HC更容易分離，并因此更大量的NOx在 凈化操作的早期階段中從吸附部件分離，而更大量的HC在凈化操作的 后期階段中分離。因此，底置式催化劑具有氧存儲(chǔ)能力(OSC)，但是不 能存儲(chǔ)在凈化操作的早期階段中在凈化NOx時(shí)釋放的氧。在凈化操作 的后期階段中，需要用于凈化HC的氧組分變得不充分。這可以減小底 置式催化劑的凈化能力(凈化速率)以使排氣排放惡化。
另一方面，通過在圖4中所示的上述程序，當(dāng)停止內(nèi)燃機(jī)12同時(shí) HC和NOx被吸附部件52吸附時(shí)，驅(qū)動(dòng)泵66同時(shí)控制排氣開關(guān)閥50 和68以形成閉合路徑(強(qiáng)制凈化操作)。因此，在從吸附部件52分離時(shí) 刻不同的HC和Nox被循環(huán)同時(shí)保持在閉合路徑中，并因此大量的從 吸附部件52分離的HC和Nox能夠近似通過整個(gè)凈化操作時(shí)段。因此， 通過這種凈化操作，在閉合路徑中重復(fù)地循環(huán)包含從吸附部件52分離 的HC和NOx的排氣，從而防止底置式催化劑56的凈化能力的減小， 而不受在HC和NOx之間從吸附部件的分離時(shí)刻的差別的影響。
通過上述程序，強(qiáng)制凈化操作被執(zhí)行同時(shí)EHC58被加熱。因此， 在閉合路徑中的氣體即使在內(nèi)燃機(jī)12的停止期間也被重復(fù)地循環(huán)并被加熱，從而有利于HC和NOx從吸附部件52的分離。同樣，EHC 58(底 置式催化劑56)保持為活性的，從而允許凈化所分離的HC和NOx。
然而，在冷起動(dòng)時(shí)由吸附部件52吸附的HC和NOx的量不總是 相同的，并且或者HC或者NOx被吸附較大的量。因此，假設(shè)即使當(dāng) HC和NOx通過強(qiáng)制凈化操作從吸附部件52完全分離時(shí)，取決于A/F 傳感器74的值與化學(xué)當(dāng)量的偏離的過量HC和NOx不能由底置式催化 劑56凈化，而保留在閉合路徑中或底置式催化劑中。
另一方面，通過上述程序的處理，基于在強(qiáng)制凈化操作的結(jié)束時(shí) 間點(diǎn)處在閉合路徑中流動(dòng)的氣體的空燃比，控制在重新起動(dòng)之后的空 燃比。更具體而言，基于A/F傳感器74的輸出判斷在強(qiáng)制凈化操作的 結(jié)束時(shí)間點(diǎn)處最終剩余(過量)的HC(或NOx)的量。然后，當(dāng)輸出是富 裕的時(shí)(當(dāng)存在不足的氧時(shí))，判斷為存在過量HC，并且當(dāng)輸出是稀薄 的時(shí)(當(dāng)存在過量的氧時(shí))，判斷為存在過量NOx。當(dāng)輸出是富裕的時(shí)， 在下次重新起動(dòng)時(shí)執(zhí)行稀薄運(yùn)行，而當(dāng)輸出是稀薄的時(shí)，在下次重新 起動(dòng)時(shí)執(zhí)行富裕運(yùn)行。因此，能夠在下次重新起動(dòng)時(shí)完全凈化不能由 在內(nèi)燃機(jī)12的停止期間執(zhí)行的強(qiáng)制凈化操作完全凈化而保持在閉合路 徑中的HC或NOx。
根據(jù)如圖2所示的本實(shí)施例的排氣凈化設(shè)備包括連接在EHC 58 下游的主排氣通道42和吸附部件52的上游的第一旁路通道46之間的 第二旁路通道62。然后，閉合路徑形成在放置在吸附部件52放置在其 中的第一旁路通道46中的下游連接部48b的下游的EHC 58和吸附部 件52之間，以執(zhí)行強(qiáng)制凈化操作。根據(jù)這種閉合路徑的構(gòu)造，從吸附 部件52分離的HC和NOx能夠由EHC 58在強(qiáng)制凈化操作中凈化，并 且能夠?qū)⒃诶淦饎?dòng)時(shí)在吸附操作中已經(jīng)過吸附部件52的排氣供應(yīng)至 EHC58。具體地，能夠?qū)⒃跉飧字腥紵呐艢獾臒崮芄?yīng)至EHC58。 因此，能夠減少在起動(dòng)時(shí)需要用于激活EHC58的電力消耗。在根據(jù)圖2中本實(shí)施例的排氣凈化設(shè)備中，第一旁路通道46的下 游連接部48b置于主排氣通道42中的A/F傳感器74的上游。根據(jù)這 種構(gòu)造，設(shè)置為用于控制引入前級催化劑44的排氣的空燃比的A/F傳 感器74能夠用于檢測在內(nèi)燃機(jī)12的停止期間在閉合路徑中流動(dòng)的排 氣的空燃比。
在上述第一實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)12的停止期間執(zhí)行的強(qiáng)制凈化操 作中加熱EHC58。然而，不限于放置在閉合路徑中的排氣凈化催化劑 (EHC58)，例如，在本發(fā)明中，在閉合路徑中循環(huán)的氣體或置于閉合路 徑中的HC吸附部件或NOx吸附部件(吸附部件52)能夠在強(qiáng)制凈化 操作中被加熱。
在上述第一實(shí)施例中，設(shè)置第二旁路通道62，并且在置于下游連 接部48b的下游的EHC 58和吸附部件52之間形成閉合路徑以執(zhí)行強(qiáng) 制凈化操作。在本發(fā)明中形成在排氣凈化催化劑與用于將吸附的HC和 NOx從吸附部件分離的HC吸附部件和NOx吸附部件之間的閉合路徑 不限于包括上述第二旁路通道62的路徑。具體而言，例如，在沒有上 述的第二旁路通道的情況下，第二排氣開關(guān)閥可以置于第一旁路通道 中的下游連接部中，且排氣凈化催化劑可以設(shè)置在主排氣通道中的第 一排氣開關(guān)閥和第二排氣開關(guān)閥之間。
在上述第一實(shí)施例中，包括EHC 58的底置式催化劑56與在本發(fā) 明的第一方面中的"排氣凈化催化劑"相對應(yīng)，吸附部件52與在本發(fā) 明的第一方面中的"HC吸附部件"和"NOx吸附部件"相對應(yīng)，并且 第一排氣開關(guān)閥50和第二排氣開關(guān)閥68與在本發(fā)明的第一方面中的 "流路切換裝置"相對應(yīng)。同樣，ECU40執(zhí)行在步驟118(或122)和124 中的處理以實(shí)現(xiàn)在本發(fā)明第一方面中的"控制裝置"。
進(jìn)一步，主排氣通道側(cè)連接部64a與在本發(fā)明第二方面中的"連 接點(diǎn)"相對應(yīng)。進(jìn)一步，包括在EHC58中的加熱器與在本發(fā)明第三方面中的"加 熱裝置"相對應(yīng)。
進(jìn)一步，ECU40執(zhí)行在步驟134和136中的處理以實(shí)現(xiàn)在本發(fā)明 第四方面中的"空燃比調(diào)節(jié)裝置"，并且A/F傳感器74與在本發(fā)明第 四方面中的"空燃比檢測裝置"相對應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備，包括排氣通道，所述排氣通道包括主排氣通道和旁路通道，從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣流過所述主排氣通道，所述旁路通道在至所述主排氣通道的上游連接部處從所述主排氣通道分支出來，并在所述上游連接部的下游的下游連接部處與所述主排氣通道再次合并；排氣凈化催化劑，所述排氣凈化催化劑設(shè)置在所述主排氣通道中，并凈化含在排氣中的一定組分；HC吸附部件，所述HC吸附部件設(shè)置在所述旁路通道中，并吸附含在排氣中的HC組分；NOx吸附部件，所述NOx吸附部件設(shè)置在所述旁路通道中，并吸附含在排氣中的NOx組分；流路切換裝置，所述流路切換裝置用于在所述排氣通道中形成包括所述排氣凈化催化劑、所述HC吸附部件和所述NOx吸附部件的閉合路徑；以及控制裝置，所述控制裝置用于控制所述流路切換裝置，以便當(dāng)分別由所述HC吸附部件和所述NOx吸附部件吸附的HC和NOx從所述HC吸附部件和所述NOx吸附部件分離時(shí)形成所述閉合路徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備，其中，所述排氣凈化催化劑置于所述主排氣通道中的所述下游連 接部的下游；其中，所述用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備還包括第二旁路通道，所 述第二旁路通道提供了所述主排氣通道中的所述排氣凈化催化劑的下 游的一部分和所述旁路通道中的比所述HC吸附部件和所述NOx吸附 部件更靠近所述上游連接部的一部分之間的連通；并且其中，所述流路切換裝置至少置于所述第二旁路通道中的至所述 主排氣通道的連接點(diǎn)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備， 其中，所述用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備還包括泵，所述泵設(shè)置在所述閉合路徑中；以及加熱裝置，所述加熱裝置用于加熱所述排氣 凈化催化劑、所述閉合路徑中的氣體、所述HC吸附部件以及所述NOx 吸附部件中的至少一個(gè)；并且其中，在內(nèi)燃機(jī)停止期間，形成所述閉合路徑并且運(yùn)行所述加熱 裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備，其中，所述用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備還包括空燃比調(diào)節(jié)裝置， 所述空燃比調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的空燃比；以及空燃比檢測裝置， 所述空燃比檢測裝置用于檢測所述閉合路徑中的空燃比；并且其中，基于在內(nèi)燃機(jī)停止期間由所述空燃比檢測裝置檢測的空燃 比，所述空燃比調(diào)節(jié)裝置在內(nèi)燃機(jī)重新起動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)空燃比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備，其中，所述用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化設(shè)備還包括前級催化劑，所述 前級催化劑用于凈化所述旁路通道的上游側(cè)上的所述主排氣通道中的 所述一定組分；其中，所述空燃比檢測裝置置于所述主排氣通道中的所述前級催 化劑的下游，并用于控制引入該前級催化劑中的排氣的空燃比；并且其中，所述下游連接部置于所述主排氣通道中的所述空燃比檢測 裝置的上游。
全文摘要
設(shè)置主排氣通道42和繞過主排氣通道42的第一旁路通道46。在第一旁路通道46中設(shè)置吸附部件52，該吸附部件具有吸附包含在排氣中的HC組分和NOx組分的功能。包括具有電加熱器(EHC)58的催化劑的底置式催化劑56在第一旁路通道46中的下游連接部48b的下游側(cè)上設(shè)置在主排氣通道42中。設(shè)置第二旁路通道62，其提供在底置式催化劑56的下游的主排氣通道42與吸附部件52的上游的第一旁路通道46之間的連通。第一排氣開關(guān)閥50設(shè)置在上游連接部48a中，且第二排氣開關(guān)閥68設(shè)置在主排氣通道側(cè)連接部64a中。泵66設(shè)置在第二旁路通道62的中間。
文檔編號(hào)F01N3/08GK101578433SQ20088000233
公開日2009年11月11日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者伊藤隆晟, 佐野啟介, 依田公一, 若尾和弘 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社