專(zhuān)利名稱：內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，詳細(xì)而言，涉及具有吸附材 料的排氣凈化裝置，所述吸附材料用于吸附在催化劑活化前不能由催 化劑凈化的廢氣中的規(guī)定成分。
背景技術(shù)：
以往，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下技術(shù)在混合動(dòng)力車(chē)輛的 排氣凈化裝置中，在要求內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)，預(yù)先加熱排氣系統(tǒng)的催化劑 而使其為活化狀態(tài)，然后起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)降低廢氣排放。
另外，例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了在排氣凈化用催化劑上游側(cè) 具有吸附HC的HC吸附催化劑和吸附NOx的NOx吸附催化劑的汽車(chē) 排氣凈化系統(tǒng)。在該以往的凈化系統(tǒng)中，通過(guò)HC吸附催化劑和NOx 吸附催化劑吸附排氣凈化用催化劑活化前的廢氣。并且，在排氣凈化 用催化劑活化后，使廢氣在HC吸附催化劑等中流動(dòng)，然后使被HC吸 附催化劑等吸附的HC、 NOx從這些吸附催化劑脫離，通過(guò)該排氣凈化 用催化劑進(jìn)行凈化。
而且，作為與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的文獻(xiàn)，申請(qǐng)人了解到包括上述文獻(xiàn) 在內(nèi)的以下所述文獻(xiàn)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)平8-338235號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2005-299631號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述的混合動(dòng)力車(chē)輛、經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)輛(economical runningvehicle)(具有無(wú)空轉(zhuǎn)功能的車(chē)輛)等中，不定期地進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng) 及停止。對(duì)這樣的混合動(dòng)力車(chē)輛等應(yīng)用上述HC吸附催化劑、NOx吸 附催化劑時(shí)，即使不定期地執(zhí)行起動(dòng)，由于能夠使起動(dòng)時(shí)排出的HC、 NOx被HC吸附催化劑等吸附，因此也要求能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻使被HC 吸附催化劑等吸附的HC等從該HC吸附催化劑等脫離而利用排氣凈化 用催化劑進(jìn)行凈化。
然而，僅僅簡(jiǎn)單組合上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1的技術(shù)和上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2的 技術(shù)，即僅對(duì)混合動(dòng)力車(chē)等應(yīng)用HC吸附催化劑等，存在在內(nèi)燃機(jī)停止 期間不能使HC等從HC吸附催化劑等脫離而進(jìn)行凈化的問(wèn)題。
本發(fā)明鑒于上述的問(wèn)題而完成，其目的在于，提供即使在內(nèi)燃機(jī) 停止期間也能良好地實(shí)現(xiàn)廢氣中所包含的規(guī)定成分從吸附該成分的吸 附單元的脫離和對(duì)脫離后的該成分的凈化的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
第一發(fā)明的特征在于，具有吸附單元，設(shè)于內(nèi)燃機(jī)的排氣通路 上，吸附廢氣中含有的規(guī)定成分；凈化催化劑，設(shè)于該吸附單元下游 側(cè)的所述排氣通路上，凈化所述規(guī)定成分；氣體供給單元，在內(nèi)燃機(jī) 停止期間，從所述吸附單元的上游側(cè)對(duì)該吸附單元供給氣體；及加熱 單元，對(duì)向所述吸附單元供給的所述氣體、所述吸附單元及所述凈化 催化劑中的至少所述凈化催化劑進(jìn)行加熱，所述加熱單元在利用所述 氣體供給單元供給所述氣體時(shí)進(jìn)行所述凈化催化劑的加熱。
另外，第二發(fā)明的特征在于，在第一發(fā)明中，所述氣體是大氣。
另外，第三發(fā)明的特征在于，在第一或第二發(fā)明中，所述排氣通 路包含從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣所流過(guò)的主排氣通路和繞過(guò)該主排氣通路 的旁通通路，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置還具有可使廢氣的流入目的 地在所述主排氣通路和所述旁通通路之間切換的流路切換單元和控制 所述流路切換單元的控制單元，所述吸附單元配置在所述旁通通路上，
5所述氣體供給單元配置在所述旁通通路上，所述凈化催化劑配置在所 述旁通通路下游側(cè)的所述主排氣通路上。
另外，第四發(fā)明的特征在于，在第一至第三發(fā)明的任意一項(xiàng)中， 所述加熱單元除了加熱所述凈化催化劑外，還對(duì)所述氣體及所述吸附 單元中的至少一個(gè)進(jìn)行加熱，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置還具有脫離 操作判斷單元，所述脫離操作判斷單元判斷在內(nèi)燃機(jī)停止期間使廢氣 的所述規(guī)定成分從所述吸附單元脫離的脫離操作的結(jié)束，在判斷為該 脫離操作結(jié)束時(shí)，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置繼續(xù)所述氣體供給單元 的動(dòng)作，并且停止由所述加熱單元進(jìn)行的所述加熱。
另外，第五發(fā)明的特征在于，在第四發(fā)明中，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣 凈化裝置還具有檢測(cè)所述吸附單元的溫度的溫度檢測(cè)單元，所述判斷 單元基于所檢測(cè)出的所述吸附單元的溫度判斷所述脫離操作的結(jié)束。
另外，第六發(fā)明的特征在于，在第一至第五的發(fā)明的任意一項(xiàng)中， 所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置搭載在具有該內(nèi)燃機(jī)和其他的動(dòng)力源的混 合動(dòng)力車(chē)輛上，所述內(nèi)燃機(jī)基于規(guī)定的條件自動(dòng)地進(jìn)行起動(dòng)及停止。
發(fā)明效果
根據(jù)第一發(fā)明，即使在內(nèi)燃機(jī)停止期間，也能夠良好地進(jìn)行廢氣 的規(guī)定成分從吸附單元的脫離和脫離后的該成分的凈化。
根據(jù)第二發(fā)明，利用與廢氣相比水分濃度低的大氣，能夠不降低 吸附材料的吸附能力地快速地進(jìn)行所述成分從吸附單元的脫離。
根據(jù)第三發(fā)明，能夠使內(nèi)燃機(jī)通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的吸附單元、氣體供給 單元不妨礙廢氣的流動(dòng)，而且，作為利用加熱單元加熱的對(duì)象的凈化 催化劑能夠在吸附動(dòng)作時(shí)和內(nèi)燃機(jī)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的任意一種情況下使 用。并且，根據(jù)本發(fā)明，具備這樣適當(dāng)?shù)臉?gòu)成的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，能夠獲得所述第一或第二發(fā)明的效果。
根據(jù)第四發(fā)明，通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)停止期間進(jìn)行廢氣的規(guī)定成分從吸 附單元的脫離，能夠冷卻處于高溫狀態(tài)的吸附單元，由此能夠確保在 下一次內(nèi)燃機(jī)再次起動(dòng)時(shí)吸附單元的吸附能力。
根據(jù)第五發(fā)明，基于吸附材料單元的溫度，能夠正確地判斷脫離 操作結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)。
根據(jù)第六發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)及停止不定期進(jìn)行的混合動(dòng)力車(chē)輛， 能夠良好地抑制電力消耗，并且能夠良好地降低內(nèi)燃機(jī)冷起動(dòng)時(shí)的廢 氣排放。


圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的插電型混合動(dòng)力車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概 略構(gòu)成的圖。
圖2是用于說(shuō)明搭載于圖1所示的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)中的排氣凈化裝置 的構(gòu)成的圖。
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的排氣凈化裝置的動(dòng)作的圖。
圖4是在本發(fā)明的實(shí)施方式1中執(zhí)行的程序的流程圖。
圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的排氣凈化裝置的變形例的圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明 10驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
12內(nèi)燃機(jī)
14車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)
16發(fā)電機(jī)
18動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)
30高壓蓄電池40 ECU (Electronic Control Unit:電子控制單元)
42主排氣通路
44前段催化劑(SC)
46旁通通路
48a上游側(cè)連接部
48b下游側(cè)連接部
50排氣切換閥
52、 80吸附材料
54吸附材料溫度傳感器
56地板下催化劑(UF)
58電加熱催化劑(EHC)
60催化劑溫度傳感器
66大氣供給通路
68泵
70加熱器
82電加熱吸附材料(EHad)
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式1[HV系統(tǒng)的構(gòu)成]
圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的插電型混合動(dòng)力車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概略構(gòu)成的圖。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10具有作為車(chē)輛的動(dòng)力源的內(nèi)燃機(jī)12和車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)(以下簡(jiǎn)稱為"馬達(dá)")14。另外，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)IO還具備接受驅(qū)動(dòng)力的供給而產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)16。內(nèi)燃機(jī)12、馬達(dá)14及發(fā)電機(jī)16經(jīng)由動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)18相互連接。在與動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)18連接的馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)軸上連接有減速器20。減速器20連接馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)軸和與驅(qū)動(dòng)輪22連接的驅(qū)動(dòng)軸24。動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)18是將內(nèi)燃機(jī)12的驅(qū)動(dòng)力分割為發(fā)電機(jī)16側(cè)和減速器20側(cè)的裝置。利用動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)18的驅(qū)動(dòng)力的分配可以任意地改變。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10中還包含逆變器26、轉(zhuǎn)換器28及高壓蓄電池30。逆變器26與發(fā)電機(jī)16及馬達(dá)14相連接，并且還經(jīng)由轉(zhuǎn)換器28與高壓蓄電池30連接。由發(fā)電機(jī)16發(fā)電的電力，能夠經(jīng)由逆變器26供給到馬達(dá)14，也能夠經(jīng)由逆變器26及轉(zhuǎn)換器28充電到高壓蓄電池30中。另外，充電到高壓蓄電池30中的電力能夠經(jīng)由轉(zhuǎn)換器28及逆變器26供給到馬達(dá)14。
根據(jù)以上說(shuō)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10，基于規(guī)定的條件，能夠停止馬達(dá)14而僅由內(nèi)燃機(jī)12的驅(qū)動(dòng)力使驅(qū)動(dòng)輪22旋轉(zhuǎn)，相反，也能夠停止內(nèi)燃機(jī)12而僅由馬達(dá)14的驅(qū)動(dòng)力使驅(qū)動(dòng)輪22旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而，能夠使馬達(dá)14和內(nèi)燃機(jī)12都動(dòng)作，由兩者的驅(qū)動(dòng)力使驅(qū)動(dòng)輪22旋轉(zhuǎn)。另外，根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)IO,能夠使馬達(dá)14作為內(nèi)燃機(jī)12的起動(dòng)器起作用。BP,在內(nèi)燃機(jī)12起動(dòng)時(shí)，使馬達(dá)14的驅(qū)動(dòng)力的一部分或全部經(jīng)由動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)18輸入到內(nèi)燃機(jī)12，從而能夠使內(nèi)燃機(jī)12起動(dòng)。
本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10由ECU (Electronic Control Unit:電子控制單元)40控制。ECU40綜合地控制包括內(nèi)燃機(jī)12、馬達(dá)14、發(fā)電機(jī)16、動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)18、逆變器26及轉(zhuǎn)換器28等的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10整體。另外，上述的高壓蓄電池30構(gòu)成為從車(chē)輛的外部(家庭用電源等)接受電力的供給。即，本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10構(gòu)成所謂的插電型混合動(dòng)力車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
圖2是用于說(shuō)明搭載于圖1所示的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的排氣凈化裝置的構(gòu)成的圖。圖2所示的內(nèi)燃機(jī)12具備用于將空氣取入到汽缸內(nèi)的吸氣通路(未圖示)和從汽缸內(nèi)排出的廢氣所流過(guò)的排氣通路。
本實(shí)施方式的排氣通路具備用于從汽缸內(nèi)排出廢氣的主排氣通路42和后述的旁通通路46。在主排氣通路42的上游部配置可凈化廢氣的前段催化劑(SC) 44。旁通通路46作為在主排氣通路42的前段催化劑44的下游繞過(guò)主 排氣通路42的通路而構(gòu)成。更具體而言，旁通通路46的構(gòu)成如下 在位于前段催化劑44下游的上游側(cè)連接部48a處從主排氣通路42分 支，并在位于該上游側(cè)連接部48a的下游的下游側(cè)連接部48b處再次與 主排氣通路42合流。
在上游側(cè)連接部48a中配置用于使廢氣流入目的地在主排氣通路 42和旁通通路46之間切換的排氣切換閥50。另外，在旁通通路46的 中途配置具有吸附廢氣中所含有的HC成分、NOx成分之類(lèi)的規(guī)定成 分的功能的吸附材料52。另外，在該吸附材料52上安裝用于檢測(cè)該吸 附材料52的溫度的吸附材料溫度傳感器54。
另外，在主排氣通路42的下游側(cè)連接部48b的下游配置可凈化廢 氣的地板下催化劑(UF) 56。地板下催化劑56的上游側(cè)的部位構(gòu)成電 加熱催化劑(以下稱為EHC (Electric Heated Catalyst) ) 58。 EHC58 所具有的加熱器接受來(lái)自高壓蓄電池30的電力供給，利用ECU40適 當(dāng)?shù)乜刂仆?，由此能夠加熱EHC58。通過(guò)這樣的通電控制，EHC58 能夠維持規(guī)定的活化溫度。另夕卜，在EHC58上安裝用于檢測(cè)該EHC58 的溫度的催化劑溫度傳感器60。并且，在地板下催化劑56下游的主排 氣通路42上，從上游側(cè)順次串聯(lián)配置副消聲器62及主消聲器64。
另外，在旁通通路46的吸附材料52的上游側(cè)的部位，g卩，上游 側(cè)連接部48a和吸附材料52之間的部位，連接大氣供給通路66的一端。 大氣供給通路66的另一端開(kāi)放于大氣中。在大氣供給通路66上，從 大氣開(kāi)放側(cè)順次分別配置用于向吸附材料52供給大氣的電動(dòng)式的泵 68、用于對(duì)通過(guò)該泵68壓送的大氣進(jìn)行加熱的加熱器70及用于防止 旁通通路46內(nèi)的廢氣經(jīng)由大氣供給通路66排放到大氣中的止回閥72。 泵68及加熱器70 (干燥機(jī))各自與ECU40連接。另外，加熱器70的 電力由高壓蓄電池30供給。[排氣凈化裝置的動(dòng)作]
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的排氣凈化裝置的動(dòng)作的圖。 (吸附動(dòng)作)
首先，參照?qǐng)D3 (A)，對(duì)用于使在內(nèi)燃機(jī)12冷起動(dòng)時(shí)從汽缸內(nèi) 排出的廢氣的規(guī)定成分(HC、 NOx)吸附在吸附材料52上而進(jìn)行的動(dòng) 作進(jìn)行說(shuō)明。
如圖3 (A)所示，在內(nèi)燃機(jī)12冷起動(dòng)時(shí)，使排氣切換閥50為阻 塞主排氣通路42的狀態(tài)而開(kāi)始吸附動(dòng)作。當(dāng)這樣控制排氣切換閥50 時(shí)，從內(nèi)燃機(jī)12排出的廢氣的全部經(jīng)由上游側(cè)連接部48a從主排氣通 路42導(dǎo)入到旁通通路46。被導(dǎo)入到旁通通路46的廢氣通過(guò)吸附材料 52，然后再次返回到主排氣通路42后排放到大氣中。
根據(jù)上述的吸附動(dòng)作，廢氣中所含的HC、 Nox由于吸附在吸附材 料52上而被除去。由此，在前段催化劑44、 EHC58等還未活化的冷 起動(dòng)時(shí)，能夠抑制HC和NOx排放到大氣中。
(排氣清除動(dòng)作(exhaust purging operation )) 另外，在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中，在內(nèi)燃機(jī)12的運(yùn)轉(zhuǎn)中，在進(jìn)行用 于使HC等從吸附材料52脫離的排氣清除動(dòng)作時(shí)，選擇圖3 (A)所示 的流路形態(tài)。更具體而言，在內(nèi)燃機(jī)12的運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)行清除的規(guī)定時(shí)刻 到來(lái)時(shí)，通過(guò)將流路形態(tài)切換為圖3 (A)所示的狀態(tài)，在起動(dòng)后將比 較暖的廢氣供給至吸附材料52。其結(jié)果，能夠使HC等從吸附材料52 脫離，而且能夠利用地板下催化劑56凈化脫離后的HC等。
(強(qiáng)制清除動(dòng)作(forced purging operation )) 接著，參照?qǐng)D3 (B)，對(duì)如下情況進(jìn)行說(shuō)明在內(nèi)燃機(jī)12停止 期間，用于強(qiáng)制性地使HC等從吸附材料52脫離的強(qiáng)制清除動(dòng)作。更具體而言，這樣的強(qiáng)制清除動(dòng)作是在如下?tīng)顟B(tài)下停止內(nèi)燃機(jī)12時(shí)所執(zhí)
行的清除動(dòng)作通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)12的冷起動(dòng)時(shí)進(jìn)行HC等向吸附材料52 的吸附動(dòng)作的全部或一部分而HC等吸附在吸附材料52上的狀態(tài)；或 者，通過(guò)在吸附動(dòng)作進(jìn)行后不完成排氣清除動(dòng)作而HC等吸附在吸附材 料52上的狀態(tài)。
在強(qiáng)制清除動(dòng)作時(shí)，如圖3 (B)所示，控制排氣切換閥50使旁 通通路46阻塞，并且通過(guò)進(jìn)行EHC58的通電控制來(lái)控制EHC58為活 化狀態(tài)。在強(qiáng)制清除動(dòng)作時(shí)，通過(guò)在這樣的狀態(tài)下使泵68和加熱器70 動(dòng)作，加熱到促使HC等從吸附材料52脫離的程度的大氣(高溫空氣) 經(jīng)由大氣供給通路66被供給到吸附材料52。
根據(jù)上述的強(qiáng)制清除動(dòng)作，由加熱器70加熱的高溫的大氣被導(dǎo)入 到吸附材料52中，從而能夠使HC等從吸附材料52脫離。并且，通過(guò) 處于活化狀態(tài)的包含EHC58的地板下催化劑56，能夠凈化從吸附材料 52脫離的HC等。
(強(qiáng)制冷卻動(dòng)作)
接著，參照?qǐng)D3 (C)，對(duì)如下情況進(jìn)行說(shuō)明在內(nèi)燃機(jī)12停止 期間，用于對(duì)通過(guò)執(zhí)行上述的強(qiáng)制清除動(dòng)作而處于高溫狀態(tài)的吸附材 料52進(jìn)行冷卻而進(jìn)行的強(qiáng)制冷卻動(dòng)作。
如圖3 (C)所示，在強(qiáng)制冷卻動(dòng)作時(shí)，也控制排氣切換閥50，使 旁通通路46阻塞。在強(qiáng)制冷卻動(dòng)作時(shí)，通過(guò)在這樣的狀態(tài)下使加熱器 70不動(dòng)作而僅使泵68動(dòng)作，常溫的大氣經(jīng)由大氣供給通路66被供給 到吸附材料52。根據(jù)這樣的強(qiáng)制冷卻動(dòng)作，常溫的大氣被導(dǎo)入到吸附 材料52中，從而對(duì)由于上述強(qiáng)制清除動(dòng)作的執(zhí)行而處于高溫狀態(tài)的吸 附材料52進(jìn)行冷卻，能夠?yàn)橄乱淮蔚奈絼?dòng)作準(zhǔn)備。
(通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))接著，參照?qǐng)D3 (D)對(duì)內(nèi)燃機(jī)12通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所使用的流路形態(tài)
進(jìn)行說(shuō)明。
在內(nèi)燃機(jī)12通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如圖3 (D)所示，也控制排氣切換閥 50，使旁通通路46阻塞。通過(guò)成為這樣的流路形態(tài)，從內(nèi)燃機(jī)12排 出的廢氣不通過(guò)吸附材料52地以該狀態(tài)通過(guò)主排氣通路42而排放到 大氣中。
圖4是在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，為了降低內(nèi)燃機(jī)12冷起動(dòng)時(shí)的 廢氣排放，ECU40執(zhí)行的程序的流程圖。本程序是在使用于起動(dòng)插電 混合動(dòng)力車(chē)輛的開(kāi)關(guān)打開(kāi)(IGON)時(shí)所起動(dòng)的程序。
在圖4所示的程序中，當(dāng)IG ON時(shí)，HV系統(tǒng)為Ready狀態(tài)(步 驟100)。然后，根據(jù)來(lái)自車(chē)輛的駕駛員的要求，開(kāi)始僅使用馬達(dá)14 作為動(dòng)力源的EV行駛(步驟102)。
接著，基于油門(mén)開(kāi)度檢測(cè)來(lái)自駕駛員的載荷要求，判斷該載荷要 求是否為規(guī)定值A(chǔ)1以上(步驟104)。其結(jié)果，在判斷為載荷要求》 Al成立的情況下，起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)12，并且控制排氣切換闊50，以將廢 氣導(dǎo)入吸附材料52 (步驟106)。由此，開(kāi)始吸附動(dòng)作。(參照?qǐng)D3 (A))。
在開(kāi)始了吸附動(dòng)作的情況下，并行地執(zhí)行以下步驟108 112的處 理和步驟114~112的處理。
艮P，在開(kāi)始了吸附動(dòng)作的情況下，首先，為了使EHC58提前成為 活化狀態(tài)，使向EHC58供給的電力為最大地執(zhí)行向EHC58的通電(步 驟108)。接著，判斷EHC58的地板溫度是否為規(guī)定的溫度B以上(步 驟IIO)。溫度B是用于判斷EHC58是否處于活化狀態(tài)的閾值。其結(jié)
13果，在判斷為EHC58的地板溫度被暖機(jī)到溫度B以上時(shí)，降低向EHC58 供給的電力，以維持EHC58的地板溫度為規(guī)定的活化溫度的方式控制 向EHC58的通電(步驟112)。
在開(kāi)始了吸附動(dòng)作的情況下，還判斷吸附材料52的溫度是否為規(guī) 定的溫度C1以下(步驟114)。該溫度C1是可進(jìn)行向該吸附材料52 的吸附動(dòng)作的溫度的上限值。其結(jié)果，在判斷為吸附材料溫度《C1不 成立時(shí)，即能夠判斷不能再繼續(xù)進(jìn)行吸附動(dòng)作時(shí)，控制排氣切換閥50， 使廢氣不經(jīng)由吸附材料52地流過(guò)主排氣通路42 (步驟116)。由此， 結(jié)束吸附動(dòng)作。
接著，判斷來(lái)自駕駛員的載荷要求是否為規(guī)定值A(chǔ)2(〈A1)以下 (步驟118)。其結(jié)果，在判斷為載荷要求《A2成立時(shí)，即，在能夠 判斷來(lái)自駕駛員的高載荷要求已解除時(shí)，停止內(nèi)燃機(jī)12，并且在該情 況下控制排氣切換閥50，使廢氣不經(jīng)由吸附材料52地流過(guò)主排氣通路 42 (步驟120)。
另一方面，在上述步驟114中，在判斷為吸附材料溫度《C1成立 時(shí)(即，在能夠判斷還可以繼續(xù)吸附動(dòng)作時(shí))，即使在判斷為載荷要 求《A2成立的情況下，也停止內(nèi)燃機(jī)12，并且執(zhí)行排氣切換閥50的 控制(步驟120)。這樣的情況下，g卩，即使在吸附動(dòng)作的執(zhí)行中途也 解除向車(chē)輛的高載荷要求時(shí)，停止內(nèi)燃機(jī)12，返回EV行駛。而且， 由此結(jié)束吸附動(dòng)作。
在上述步驟120中，在停止內(nèi)燃機(jī)12并控制排氣切換閥50時(shí)， 接著，伴隨著加熱器70的動(dòng)作使泵68動(dòng)作(步驟122)。由此，開(kāi)始 強(qiáng)制清除動(dòng)作(參照?qǐng)D3 (B))。
另外，在圖4所示的程序中，并行地執(zhí)行了以上的步驟108~112 的處理和步驟114 122的處理后，接著，判斷吸附材料52的溫度是否為規(guī)定的溫度C2以上(步驟124)。溫度C2是作為能夠判斷清除動(dòng) 作結(jié)束的吸附材料52的溫度而預(yù)先設(shè)定的值。根據(jù)這樣的處理，能夠 基于吸附材料52的溫度，正確判斷清除動(dòng)作(脫離操作)的結(jié)束時(shí)間 點(diǎn)。
其結(jié)果，在判斷為吸附材料溫度》C2成立時(shí)，B卩，在判斷為利用 強(qiáng)制清除動(dòng)作的清除已結(jié)束時(shí)，以繼續(xù)泵68的動(dòng)作的狀態(tài)停止加熱器 70的動(dòng)作，并且停止向EHC58的通電(步驟126)。
接著，判斷吸附材料52的溫度是否為規(guī)定的溫度C3以下(步驟 128)。溫度C3是用于判斷吸附材料52的溫度是否達(dá)到(降低至)能 進(jìn)行再次吸附動(dòng)作的溫度的值。其結(jié)果，在判斷為吸附材料溫度《C3 成立時(shí)，停止干燥泵68的動(dòng)作(步驟130)。接著，為了成為將廢氣 導(dǎo)入到吸附材料52中的狀態(tài)，將排氣切換閥50控制為圖3 (A)所示 的狀態(tài)(步驟132) 。 SP，在本步驟132中，即使其后再次進(jìn)行內(nèi)燃機(jī) 12的冷起動(dòng)，也為了使廢氣中所含有的HC等能夠被吸附材料52吸附 而作好準(zhǔn)備(步驟132)。之后，到停止車(chē)輛系統(tǒng)(HV系統(tǒng))為止的 期間，反復(fù)執(zhí)行步驟104以后的處理。
然而，在本實(shí)施方式的系統(tǒng)這樣的插電型混合動(dòng)力車(chē)輛中，僅使 用馬達(dá)作為動(dòng)力源的EV行駛的持續(xù)行駛距離與不具有來(lái)自車(chē)輛外部 的充電功能的混合動(dòng)力車(chē)輛相比變長(zhǎng)。其結(jié)果，在車(chē)輛行駛中起動(dòng)內(nèi) 燃機(jī)主要是駕駛員提出高載荷要求的情況。這樣，在插電型的混合動(dòng) 力車(chē)輛中，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)機(jī)會(huì)變少，因此催化劑容易變冷。因此，在 一次行駛(trip)中，假設(shè)成前后多次冷起動(dòng)(在催化劑變冷的狀態(tài)下的 起動(dòng))內(nèi)燃機(jī)。
因此，考慮在插電型的混合動(dòng)力車(chē)輛中，在EV行駛中使用高壓 蓄電池使EHC始終活化。根據(jù)這樣的方法，即使在高載荷要求時(shí)冷起 動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，也能夠通過(guò)處于活化狀態(tài)的EHC凈化廢氣中所含有的HC、NOX，從而能夠降低廢氣排放。
然而，在不論是否是插電型的混合動(dòng)力車(chē)輛(其他的具有無(wú)空轉(zhuǎn)
功能的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)輛等)中，內(nèi)燃機(jī)12的起動(dòng)及停止不定期地進(jìn)行。 因此，為了進(jìn)行上述的方法，需要總是對(duì)EHC通電，使其始終處于高 溫。由于該電能的消耗，EV行駛的持續(xù)行駛距離有可能變短。另外， 如果即使在高載荷要求時(shí)也不起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，僅在高壓蓄電池的SOC (State Of Charge:充電狀態(tài))降低時(shí)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，則不需要使EHC 始終處于高溫。但是，由于僅EV運(yùn)轉(zhuǎn)，行駛轉(zhuǎn)矩存在限制，因而有可 能不能適當(dāng)?shù)貞?yīng)對(duì)駕駛員的要求。
與此相對(duì)，根據(jù)以上說(shuō)明的圖4所示的程序，在EV行駛中不進(jìn) 行向EHC58的通電，在通過(guò)在EV行駛中提出高載荷要求而起動(dòng)內(nèi)燃 機(jī)12時(shí)才開(kāi)始向EHC58通電，并且執(zhí)行使從汽缸內(nèi)排出的HC等吸附 在吸附材料52上的吸附動(dòng)作。因此，能夠降低電能的消耗，并且能夠 良好地降低冷起動(dòng)時(shí)的廢氣排放。
另外，特別是在插電型混合動(dòng)力車(chē)輛的情況下，即使由吸附材料 吸附在高載荷要求時(shí)冷起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)所排出的HC等，若高載荷要求消 失，則內(nèi)燃機(jī)也立即停止而返回EV行駛。因此，與繼續(xù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 的情況不同，難以充分獲得進(jìn)行使用廢氣的排氣清除動(dòng)作的機(jī)會(huì)。
與此相對(duì)，根據(jù)上述程序，在吸附動(dòng)作結(jié)束后停止內(nèi)燃機(jī)12而返 回EV行駛的情況下、或者在吸附動(dòng)作的中途停止內(nèi)燃機(jī)而返回EV行 駛的情況下，執(zhí)行將由加熱器70加熱的大氣通過(guò)泵68供給到吸附材 料52的強(qiáng)制清除動(dòng)作。其結(jié)果，通過(guò)將與水分濃度為約14%的廢氣相 比水分濃度低的加熱空氣供給到吸附材料52，能夠不降低吸附材料的 吸附能力地更快速對(duì)吸附材料52進(jìn)行清除。
另外，特別是在插電型的混合動(dòng)力車(chē)輛中，如上所述，在一次行駛中可引起多次冷起動(dòng)。這樣，即使將上述加熱空氣供給到吸附材料 等而強(qiáng)制地對(duì)吸附材料進(jìn)行清除，因這樣的強(qiáng)制清除動(dòng)作而處于高溫 狀態(tài)的吸附材料，之后在不空余時(shí)間地起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)，也不能充分進(jìn) 行吸附動(dòng)作。
與此相對(duì)，根據(jù)上述程序，強(qiáng)制清除動(dòng)作結(jié)束后，停止加熱器70
的動(dòng)作，并且繼續(xù)泵68的驅(qū)動(dòng)。由此，能夠?qū)τ诮Y(jié)束了清除的吸附材 料52導(dǎo)入常溫的大氣，從而能夠提前冷卻吸附材料52。因此，即使在 短期內(nèi)提出下一次的高載荷要求，也可使吸附材料52恢復(fù)到確保充分 的吸附能力的狀態(tài)。
根據(jù)以上的本實(shí)施方式的系統(tǒng)，由于將泵68和加熱器70設(shè)在吸 附材料52的上游，并且在吸附材料52的下游設(shè)置EHC58，因此即使 在EV行駛中，gp，即使在內(nèi)燃機(jī)12停止期間，也從吸附材料52強(qiáng)制 性地清除HC等，并且能夠提前冷卻吸附材料52。由此，能夠?yàn)橄乱?次的吸附動(dòng)作迅速地作準(zhǔn)備，因此可大幅縮短EHC58的通電時(shí)間。
然而，在上述的實(shí)施方式l中，作為在內(nèi)燃機(jī)12停止期間強(qiáng)制性 地進(jìn)行清除的單元，在吸附材料52的上游具有泵68和加熱器70。然 而，本發(fā)明不限于此，例如也可以是如以下圖5所示的構(gòu)成。
圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的排氣凈化裝置的變形例的 圖。在圖5中，對(duì)于與上述圖2所示的構(gòu)成要素相同的要素標(biāo)注相同 的標(biāo)號(hào)并省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。圖5所示的構(gòu)成具有如下特征代替泵 68及加熱器70，而具有在上游側(cè)的一部分包含電加熱吸附材料(以下， Ehad (Electric Heated Adsorber) ) 82的吸附材料80。 EHad82也可以 構(gòu)成吸附材料80的整體。
在圖5所示的構(gòu)成中，能夠通過(guò)以下的方法進(jìn)行強(qiáng)制清除動(dòng)作。即，代替在上述實(shí)施方式1中通過(guò)加熱器70加熱供給到吸附材料52 的大氣，而通過(guò)EHad82具有的電加熱器加熱EHad82。并且，代替在 上述實(shí)施方式1中通過(guò)泵68從外部導(dǎo)入大氣，而通過(guò)馬達(dá)14驅(qū)動(dòng)停 止期間的內(nèi)燃機(jī)12，從而使內(nèi)燃機(jī)12作為用于向吸附材料80供給大 氣的泵起作用。通過(guò)這樣的方法，也能在內(nèi)燃機(jī)12停止期間使吸附材 料80為高溫狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)制清除動(dòng)作。
并且，在強(qiáng)制清除動(dòng)作結(jié)束后，代替在上述實(shí)施方式1中在停止 加熱器70的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)泵68，而停止EHad82的電加熱器的動(dòng)作，由 馬達(dá)14驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)12。通過(guò)這樣的方法，也能將接近常溫的大氣提前 供給到吸附材料80而冷卻包含EHad82的吸附材料80。
在上述實(shí)施方式1中，包含EHC58的地板下催化劑56相當(dāng)于上 述第一發(fā)明的"凈化催化劑"，大氣供給通路66及泵68相當(dāng)于上述 第一發(fā)明的"氣體供給單元"，加熱器70及EHC58具有的加熱器相 當(dāng)于上述第一發(fā)明的"加熱單元"。
另外，排氣切換閥50相當(dāng)于上述第三發(fā)明的"流路切換單元"， 并且ECU40通過(guò)執(zhí)行上述步驟106、 116、 120及132的處理實(shí)現(xiàn)上述 第三發(fā)明的"控制單元"。
另外，ECU40執(zhí)行上述的步驟124的處理，從而實(shí)現(xiàn)上述第四發(fā) 明的"脫離操作判斷單元"。
另外，吸附材料溫度傳感器54相當(dāng)于上述第五發(fā)明的"溫度檢測(cè) 單元"。
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權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，具有吸附單元，設(shè)于內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上，吸附廢氣中所含有的規(guī)定成分；凈化催化劑，設(shè)于該吸附單元下游側(cè)的所述排氣通路上，凈化所述規(guī)定成分；氣體供給單元，在內(nèi)燃機(jī)停止期間，從所述吸附單元的上游側(cè)對(duì)該吸附單元供給氣體；及加熱單元，對(duì)向所述吸附單元供給的所述氣體、所述吸附單元及所述凈化催化劑中的至少所述凈化催化劑進(jìn)行加熱，所述加熱單元在利用所述氣體供給單元供給所述氣體時(shí)進(jìn)行所述凈化催化劑的加熱。
2.如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所 述氣體是大氣。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述排氣通路包括從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣流過(guò)的主排氣通路和繞過(guò) 該主排氣通路的旁通通路，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置還具有流路切換單元和控制所述流路 切換單元的控制單元，所述流路切換單元可使廢氣的流入目的地在所 述主排氣通路和所述旁通通路之間切換，所述吸附單元配置在所述旁通通路上，所述氣體供給單元配置在所述旁通通路上，所述凈化催化劑配置在所述旁通通路下游側(cè)的所述主排氣通路上。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其 特征在于，所述加熱單元除了加熱所述凈化催化劑外，還對(duì)所述氣體及所述 吸附單元中的至少一個(gè)進(jìn)行加熱，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置還具有脫離操作判斷單元，所述脫離 操作判斷單元判斷在內(nèi)燃機(jī)停止期間使廢氣的所述規(guī)定成分從所述吸 附單元脫離的脫離操作的結(jié)束，在判斷為該脫離操作結(jié)束時(shí)，所述內(nèi) 燃機(jī)的排氣凈化裝置繼續(xù)所述氣體供給單元的動(dòng)作，并且停止由所述 加熱單元進(jìn)行的所述加熱。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置還具有檢測(cè)所述吸附單元的溫度的溫 度檢測(cè)單元，所述判斷單元基于所檢測(cè)出的所述吸附單元的溫度判斷所述脫離 操作的結(jié)束。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其 特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置搭載在具有該內(nèi)燃機(jī)和其他的動(dòng)力源 的混合動(dòng)力車(chē)輛上，所述內(nèi)燃機(jī)基于規(guī)定的條件自動(dòng)地進(jìn)行起動(dòng)及停止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其目的在于即使在內(nèi)燃機(jī)停止期間，也良好地實(shí)現(xiàn)廢氣中所含有的規(guī)定成分從吸附該成分的吸附單元的脫離和脫離后的該成分的凈化。具有主排氣通路(42)和繞過(guò)主排氣通路(42)的旁通通路(46)。具備可使廢氣的流入目的地在主排氣通路(42)和旁通通路(46)之間切換的排氣切換閥(50)。在旁通通路(46)上具有吸附廢氣中所含有的規(guī)定成分的吸附材料(52)。在旁通通路(46)下游側(cè)的主排氣通路(42)上具有包含電加熱催化劑(EHC)(58)的地板下催化劑(56)。在吸附材料(52)的上游從旁通通路(46)分支設(shè)置的大氣供給通路(66)上具有泵(68)及加熱器(70)。
文檔編號(hào)F01N3/08GK101657615SQ20088001190
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者伊藤隆晟, 佐野啟介, 依田公一, 若尾和弘 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社