專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
諸如柴油發(fā)動機(jī)或汽油發(fā)動機(jī)等的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣中包含例如諸如一氧化碳 (CO)、未燃燒燃料(HC)、氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)等成分。為了凈化這些成分，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中安裝有排氣處理設(shè)備。排氣處理設(shè)備具有例如 用于氧化CO等的氧化催化劑、用于去除氮氧化物的NOx儲存催化劑或NOx選擇還原催化劑、 以及用于去除顆粒物的顆粒過濾器。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備中有火焰產(chǎn)生是常見特征。PCT申請 No. 8-509044 (JP-A-8-509044)的日文公布譯文公開了一種包括燃料供體和燃料管路的設(shè) 備，燃料管路設(shè)在發(fā)動機(jī)排氣的氣體排放管路中并供給在低溫下點(diǎn)燃的燃料。該設(shè)備還具 有空氣泵，空氣泵將助燃空氣經(jīng)由空氣管路供給到排氣的氣體管路中。排氣氣流中的顆粒 污染物在位于用于去除顆粒污染物的粒子過濾器上游的排氣管中燃盡。PCT 申請 No. 2000-514911 (JP-A-2000-514911)的日文公布譯文公開了一種燃燒 室，該燃燒室具有第一催化反應(yīng)器以及與第一催化反應(yīng)器串聯(lián)設(shè)置的第二催化反應(yīng)器。將 第一催化反應(yīng)器加熱至點(diǎn)燃溫度或點(diǎn)燃溫度以上。然后，將燃料和空氣的混合物注入第一 催化反應(yīng)器中。于是在第一催化反應(yīng)器中開始催化燃燒。當(dāng)在第一催化反應(yīng)器處點(diǎn)燃之后 空氣-燃料(A/F)混合物的流量增大，并且催化燃燒轉(zhuǎn)移到第二催化反應(yīng)器，由此加熱設(shè)在 第二催化反應(yīng)器下游的用于加熱的熱交換器。排氣處理設(shè)備的溫度能夠通過排氣處理設(shè)備上游的火焰產(chǎn)生而在短時間內(nèi)升高。 排氣的溫度通過火焰產(chǎn)生而升高，因此能夠利用產(chǎn)生的高溫排氣使排氣處理設(shè)備的溫度升 高。例如，能夠通過氧化催化劑上游的火焰產(chǎn)生而在短時間內(nèi)使氧化催化劑的溫度升高到 活化溫度。為了在排氣通道中產(chǎn)生火焰，能夠通過例如加熱供給到排氣管中的未燃燒燃料而 產(chǎn)生火焰。排氣處理設(shè)備上游的火焰產(chǎn)生能夠使排氣溫度升高，而且還使得對正在燃燒的 燃料進(jìn)行重整。例如，火焰產(chǎn)生能夠?qū)⒅刭|(zhì)未燃燒燃料重整成輕質(zhì)未燃燒燃料。因此當(dāng)需 要將還原劑供給到排氣處理設(shè)備中時，能夠供給具有極好還原能力的輕質(zhì)還原劑。通過燃料燃燒產(chǎn)生的火焰導(dǎo)致火焰中具有高反應(yīng)性物質(zhì)(活性物質(zhì))。這些物質(zhì) 包括例如基團(tuán)和中間產(chǎn)物。這些活性物質(zhì)具有強(qiáng)的氧化或還原能力，因此適用于排氣處理 設(shè)備中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。然而，火焰中的活性物質(zhì)不穩(wěn)定并在火焰外立即轉(zhuǎn)變成穩(wěn) 定的最終產(chǎn)物?；鹧娈a(chǎn)生的活性物質(zhì)在現(xiàn)有技術(shù)中一直被忽視，而沒有進(jìn)行充分的開發(fā)利 用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，該排氣控制設(shè)備具有反應(yīng)能力提高的排氣處理設(shè)備。在本發(fā)明的一個方面中，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備設(shè)有排氣處理設(shè)備，所述 排氣處理設(shè)備設(shè)置在排氣通道中并凈化排氣；火焰產(chǎn)生單元，所述火焰產(chǎn)生單元通過點(diǎn)燃 排氣中包含的未燃燒燃料而產(chǎn)生火焰并使所產(chǎn)生的火焰到達(dá)所述排氣處理設(shè)備的上游端； 以及控制單元，所述控制單元控制所述火焰產(chǎn)生單元。所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在 所述火焰產(chǎn)生單元產(chǎn)生的火焰到達(dá)所述排氣處理設(shè)備之前使所述未燃燒燃料附著于所述 排氣處理設(shè)備的上游端，并通過火焰使附著于所述排氣處理設(shè)備的上游端的所述未燃燒燃 料燃燒。這種構(gòu)造使得能夠增強(qiáng)排氣處理設(shè)備的反應(yīng)能力。在上述方面中，所述火焰產(chǎn)生單元可包括電熱塞和燃料供給單元，所述燃料供給 單元將所述未燃燒燃料供給到所述電熱塞上游的所述排氣通道中。為了使所述未燃燒燃料 附著于所述排氣處理設(shè)備的上游端，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在通過給所述電熱 塞通電而使所述電熱塞的溫度達(dá)到所述未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫度之前使所述燃料供給單元 供給所述未燃燒燃料。在上述方面中，所述火焰產(chǎn)生單元可包括電熱塞和燃料供給單元，所述燃料供給 單元將所述未燃燒燃料供給到所述電熱塞上游的所述排氣通道中。為了使所述未燃燒燃料 附著于所述排氣處理設(shè)備的上游端，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在通過給所述電熱 塞通電而使所述電熱塞的溫度達(dá)到所述未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫度之后使所述燃料供給單元 以比產(chǎn)生火焰所需的最小量大的量供給所述未燃燒燃料。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制從而以間歇的方式多次產(chǎn)生火 焰。這種構(gòu)造使得能夠抑制未燃燒燃料溜過排氣處理設(shè)備。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在多次火焰產(chǎn)生中相對于第一 次火焰產(chǎn)生時附著于所述排氣處理設(shè)備的所述未燃燒燃料的量減少第二次火焰產(chǎn)生和后 續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次時附著于所述排氣處理設(shè)備的所述未燃燒燃料的量。這種構(gòu)造能夠 減小火焰產(chǎn)生期間的燃料消耗。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在多次火焰產(chǎn)生中相對于第一 次火焰產(chǎn)生的持續(xù)時間延長第二次火焰產(chǎn)生以及后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次的持續(xù)時間。這 種構(gòu)造使得能夠在排氣處理設(shè)備中在短時間內(nèi)實(shí)施想要的處理。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在多次火焰產(chǎn)生中相對于第一 次火焰產(chǎn)生時的火焰溫度升高第二次火焰產(chǎn)生以及后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次時的火焰溫 度。這種構(gòu)造使得能夠在排氣處理設(shè)備中在短時間內(nèi)實(shí)施想要的處理。在上述方面中，所述排氣控制設(shè)備可包括吸附所述未燃燒燃料的氧化催化劑和 第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器檢測所述氧化催化劑的溫度。所述控制單元可構(gòu)造 成執(zhí)行控制以隨著所述氧化催化劑的檢測溫度升高而減少所述未燃燒燃料的吸附量。這種 構(gòu)造使得能夠防止供給的未燃燒燃料通過氧化催化劑而未被吸附于其上。在上述方面中，所述排氣處理設(shè)備可包括吸附所述未燃燒燃料的氧化催化劑和檢 測附著于所述氧化催化劑的所述未燃燒燃料的量的附著量檢測單元。所述控制單元可構(gòu)造 成執(zhí)行控制以隨著附著于所述氧化催化劑的所述未燃燒燃料的量增加而降低火焰的溫度。 這種構(gòu)造使得能夠防止未燃燒燃料伴隨著火焰產(chǎn)生而大量解除吸附并被排放出氧化催化 劑。
在上述方面中，所述排氣處理設(shè)備可包括NOx儲存催化劑。當(dāng)流入所述NOx儲存催 化劑中的排氣的空燃比稀時，所述NOx儲存催化劑可儲存排氣中包含的N0X，當(dāng)所述空燃比 為化學(xué)計(jì)量空燃比或濃空燃比時，所述NOx儲存催化劑可釋放所儲存的N0X，并且所述NOx儲 存催化劑在儲存NOx時連同NOx —起儲存SOx而且當(dāng)所述NOx儲存催化劑的溫度升高到釋放 SOx的溫度時并且當(dāng)所述空燃比變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空燃比或濃空燃比時釋放所儲存的S0X。所述 控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行用于從所述NOx儲存催化劑釋放NOx的NOx釋放控制 或者進(jìn)行用于從所述NOx儲存催化劑釋放SOx的SOx釋放控制時使所述火焰產(chǎn)生單元產(chǎn)生 火焰并使所述空燃比變濃。這種構(gòu)造能夠顯著地使排氣的空燃比變濃。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行所述NOx釋放控制或者 進(jìn)行所述SOx釋放控制時以間歇的方式使所述空燃比變濃。這種構(gòu)造能夠在顯著地使排氣 的空燃比變濃的同時抑制未燃燒燃料溜掉。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行所述NOx釋放控制或者 進(jìn)行所述SOx釋放控制時在火焰產(chǎn)生之前或者在火焰產(chǎn)生期間增加供給到所述火焰產(chǎn)生單 元的排氣中的氧濃度。這種構(gòu)造能夠增加活性物質(zhì)的量。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行所述NOx釋放控制或者 進(jìn)行所述SOx釋放控制時在火焰產(chǎn)生之前或者在火焰產(chǎn)生期間降低供給到所述火焰產(chǎn)生單 元的排氣中的氧濃度。這種構(gòu)造允許向NOx儲存催化劑供給具有低氧濃度的適合的還原劑。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行所述NOx釋放控制或者 進(jìn)行所述SOx釋放控制時在火焰產(chǎn)生期間或者在火焰產(chǎn)生之后減小排氣的流量。這種構(gòu)造 能夠延長NOx儲存催化劑中的活性物質(zhì)的反應(yīng)時間。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在火焰產(chǎn)生期間增加通過所述 燃料供給單元供給的所述未燃燒燃料的量。這種構(gòu)造能夠增加NOx儲存催化劑中的反應(yīng)量。上述方面中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備可進(jìn)一步具有活性物質(zhì)檢測單元，所述 活性物質(zhì)檢測單元檢測火焰產(chǎn)生的活性物質(zhì)的量。所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以與當(dāng) 所述活性物質(zhì)檢測單元檢測到的所述活性物質(zhì)的量大于判斷值時的火焰產(chǎn)生的次數(shù)相比， 當(dāng)所述活性物質(zhì)檢測單元檢測到的所述活性物質(zhì)的量等于或小于所述判斷值時增加火焰 產(chǎn)生的次數(shù)。這種構(gòu)造允許根據(jù)活性物質(zhì)的量產(chǎn)生最優(yōu)火焰。在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以與當(dāng)執(zhí)行所述NOx釋放控制或 者執(zhí)行所述SOx釋放控制時的所述空燃比及所述排氣的流量相比，在所述NOx釋放控制或者 所述SOx釋放控制之后使所述空燃比變稀并且增大所述排氣的流量。這種構(gòu)造允許從NOx 儲存催化劑內(nèi)部去除殘留的一氧化碳等。在上述方面中，所述NOx儲存催化劑可具有活性SOx釋放溫度，在所述活性SOx釋 放溫度下，在火焰到達(dá)所述NOx儲存催化劑時SOx通過活性物質(zhì)而被釋放。所述控制單元可 構(gòu)造成執(zhí)行控制以在所述NOx釋放控制的過程中使所述NOx儲存催化劑的上游端處的溫度 升高至等于或者高于所述活性SOx釋放溫度的溫度。在上述方面中，所述排氣處理設(shè)備可包括俘獲SOx的SOx吸附催化劑。所述SOx吸 附催化劑在所述排氣通道中可設(shè)置在所述NOx儲存催化劑的下游。這種構(gòu)造能夠抑制大量 SOx突然釋放到大氣中。上述方面中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備可進(jìn)一步具有第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器檢測所述SOx吸附催化劑的溫度。所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以當(dāng)所述 SOx吸附催化劑的檢測溫度低于判斷值時限制火焰的產(chǎn)生。這種構(gòu)造能夠防止SOx通過SOx 吸附催化劑。 上述方面中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備可進(jìn)一步具有還原劑供給單元，所述還 原劑供給單元向所述排氣通道供給尿素或氨。所述排氣處理設(shè)備可包括氧化催化劑和NOx 選擇還原催化劑，所述NOx選擇還原催化劑設(shè)置在所述氧化催化劑下游并通過氨選擇性地 還原排氣中包含的N0X。在這種情況下，所述還原劑供給單元可設(shè)置在所述NOx選擇還原催 化劑上游，并且所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以通過使所述還原劑供給單元供給尿素或 氨而補(bǔ)充被吸附至所述NOx選擇還原催化劑并在火焰產(chǎn)生期間被消耗的氨。
在上述方面中，所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在火焰產(chǎn)生之前或者在火焰產(chǎn) 生之后使所述還原劑供給單元供給尿素或氨，使得被吸附至所述NOx選擇還原催化劑的氨 的量等于或大于預(yù)定量。這種構(gòu)造能夠避免尿素或氨因與火焰接觸而重整。上述方面中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備可進(jìn)一步具有中毒檢測單元，所述中毒 檢測單元檢測所述NOx選擇還原催化劑的HC中毒量。所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以 當(dāng)所述中毒檢測單元檢測到的所述HC中毒量等于或高于判斷值時使所述火焰產(chǎn)生單元產(chǎn) 生火焰。以上構(gòu)造允許對HC中毒容易地進(jìn)行再生。在上述方面中，所述排氣處理設(shè)備可包括顆粒過濾器，所述顆粒過濾器俘獲排氣 中的顆粒物。所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以在通過升高排氣的溫度使所述顆粒物燃燒 而從所述顆粒過濾器去除所述顆粒物時產(chǎn)生火焰。這種構(gòu)造允許在比未產(chǎn)生火焰時的溫度 低的溫度下實(shí)施顆粒過濾器再生。上述方面中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備可進(jìn)一步具有還原劑供給單元，所述 還原劑供給單元向NOx選擇還原催化劑供給尿素；以及中毒檢測單元，所述中毒檢測單元檢 測所述NOx選擇還原催化劑的HC中毒量。所述排氣處理設(shè)備可包括氧化催化劑或顆粒過 濾器，所述顆粒過濾器俘獲排氣中的顆粒物；以及所述NOx選擇還原催化劑，所述NOx選擇還 原催化劑設(shè)置在所述顆粒過濾器下游或者所述氧化催化劑下游并借助于由尿素產(chǎn)生的氨 而選擇性地還原排氣中包含的N0X。所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以當(dāng)所述中毒檢測單 元檢測到的所述HC中毒量等于或高于判斷值時產(chǎn)生火焰并以比當(dāng)所述HC中毒量小于所述 判斷值時的供給量小的供給量供給尿素。這種構(gòu)造能夠防止NOx通過NOx選擇還原催化劑。上述方面中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備可進(jìn)一步具有火焰狀態(tài)判定單元，所述 火焰狀態(tài)判定單元判定火焰是否產(chǎn)生。所述控制單元可構(gòu)造成當(dāng)火焰產(chǎn)生時執(zhí)行火焰產(chǎn)生 控制而當(dāng)火焰未產(chǎn)生時執(zhí)行火焰未產(chǎn)生控制。所述控制單元可構(gòu)造成基于所述火焰狀態(tài)判 定單元做出的火焰是否產(chǎn)生的判定來選擇所述火焰產(chǎn)生控制或者選擇所述火焰未產(chǎn)生控 制。這種構(gòu)造允許根據(jù)火焰產(chǎn)生或火焰未產(chǎn)生而進(jìn)行最優(yōu)控制。上述方面中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備可進(jìn)一步具有沉積量檢測單元，所述沉 積量檢測單元檢測沉積在所述火焰產(chǎn)生單元和所述排氣處理設(shè)備至少其中之一上的炭煙 的量。所述控制單元可構(gòu)造成執(zhí)行控制以當(dāng)所述沉積量檢測單元檢測到的炭煙沉積量超過 容許值時產(chǎn)生火焰。這種構(gòu)造允許容易地去除沉積在各種不同位置處的炭煙。根據(jù)本發(fā)明上述方面的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備使得能夠提供一種排氣處理 設(shè)備的反應(yīng)能力得以提高的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備。


本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)及其技術(shù)和工業(yè)意義將在以下參考附圖對本發(fā)明的示例性實(shí) 施方式的詳細(xì)描述中加以說明，附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件，并且附圖中圖1是第一實(shí)施方式中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備的示意圖；圖2是第一實(shí)施方式的排氣凈化設(shè)備的部分排氣管的放大示意性橫截面圖；圖3是在未燃燒燃料的燃燒過程中產(chǎn)生的物質(zhì)的說明圖；圖4是第一實(shí)施方式中的第一操作控制的時間圖；圖5是第一實(shí)施方式中的第二操作控制的時間圖；圖6是第一實(shí)施方式中的作為對照例的第三操作控制的時間圖；圖7是第一實(shí)施方式中的第四操作控制的時間圖；圖8是第一實(shí)施方式中的第五操作控制的時間圖；圖9是第一實(shí)施方式中的第七操作控制的時間圖；圖10是說明在火焰產(chǎn)生期間空燃比傳感器的輸出電流的變化的圖；圖11是第一實(shí)施方式中的另外的排氣凈化設(shè)備的排氣管部分的放大示意性橫截 面圖；圖12是燃燒室中的噴射模式的說明圖；圖13是第三實(shí)施方式中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備的示意圖；圖14是第三實(shí)施方式中的第一操作控制的時間圖；圖15是第三實(shí)施方式中的作為對照例的第二操作控制的時間圖；圖16是第三實(shí)施方式中的第三操作控制的時間圖；圖17是第三實(shí)施方式中的第四操作控制的時間圖；圖18是說明在NOx釋放控制期間第三實(shí)施方式的NOx儲存催化劑中的溫度分布的 圖；圖19是第四實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的示意圖；圖20是第四實(shí)施方式中的第一操作控制的時間圖；以及圖21是第四實(shí)施方式中的第二操作控制的時間圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖1至12對第一實(shí)施方式中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備進(jìn)行說明。圖1示出了該實(shí)施方式中的壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的總圖。將基于柴油發(fā)動機(jī)的 示例來說明該實(shí)施方式。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)設(shè)有發(fā)動機(jī)本體1和排氣凈化設(shè)備(排氣控制設(shè)備)。 發(fā)動機(jī)本體1具有位于相應(yīng)氣缸中的燃燒室2、用于將燃料噴射到相應(yīng)燃燒室2中的電子控 制的燃料噴射閥3、進(jìn)氣歧管4和排氣歧管5。進(jìn)氣歧管4經(jīng)由進(jìn)氣管道6連接至排氣渦輪增壓器7的壓縮機(jī)7a的出口。壓縮 機(jī)7a的進(jìn)口經(jīng)由進(jìn)氣量檢測器8連接至空氣濾清器9。進(jìn)氣管道6內(nèi)設(shè)有由步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動的節(jié)氣門10。圍繞進(jìn)氣管道6進(jìn)一步設(shè)有冷卻設(shè)備11，以冷卻流動通過進(jìn)氣管道6的進(jìn) 氣。在圖1中所示的示例中，發(fā)動機(jī)冷卻水被引導(dǎo)入冷卻設(shè)備11中，在冷卻設(shè)備處進(jìn)氣被 發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻。
排氣歧管5連接至排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪機(jī)7b的入口。排氣渦輪機(jī)7b的 出口經(jīng)由排氣管12連接至排氣處理設(shè)備55。排氣處理設(shè)備55是能夠凈化從發(fā)動機(jī)本體1 排放的排氣的設(shè)備。排氣處理設(shè)備55的示例包括例如氧化催化劑、HC吸附催化劑、顆粒過 濾器、NOx儲存催化劑或NOx選擇還原催化劑。在排氣處理設(shè)備55上游的排氣通道中，即在排氣管12中，設(shè)有作為燃料供給單元 的燃料添加閥15，用于向排氣管12中供入新的未通過發(fā)動機(jī)本體1的未燃燒燃料。燃料添 加閥15形成為具有供給燃料和停止燃料供給的燃料供給動作。在燃料添加閥15與排氣處 理設(shè)備55之間設(shè)有作為加熱部的電熱塞51。電熱塞51形成為能夠加熱周圍環(huán)境和能夠停 止加熱。電熱塞51具有點(diǎn)燃通過燃料添加閥15噴射的燃料的功能。加熱部并不限于電熱 塞，而是可以任意形成，只要其能夠加熱周圍環(huán)境即可。例如，加熱部可包括火花塞。在進(jìn)氣歧管5與排氣歧管4之間設(shè)有用于排氣再循環(huán)的排氣再循環(huán)(EGR)通道 18。EGR通道18中設(shè)有電子控制的EGR控制閥19。圍繞EGR通道18設(shè)有用于冷卻流動通 過EGR通道18的EGR氣體的冷卻設(shè)備20。在圖1所示的示例中，發(fā)動機(jī)冷卻水被引導(dǎo)入冷 卻設(shè)備20中，EGR氣體在冷卻設(shè)備處被發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻。燃料噴射閥3經(jīng)由燃料供給管21連接至共軌22。共軌22經(jīng)由電子控制的可變?nèi)?量燃料泵23連接至燃料罐24。儲存在燃料罐M中的燃料由燃料泵23供給到共軌22中。 供給到共軌22中的燃料經(jīng)由相應(yīng)的燃料供給管21供至燃料噴射閥3。電子控制單元30具有數(shù)字計(jì)算機(jī)。本實(shí)施方式中的電子控制單元30用作排氣凈 化設(shè)備的控制單元。電子控制單元30具有只讀存儲器(ROM) 32、隨機(jī)存取存儲器(RAM) 33、 中央處理單元(CPU)(微處理器)34、以及通過雙向總線31彼此連接的輸入端口 35和輸出 端口 36。排氣處理設(shè)備55的下游設(shè)置有第一溫度傳感器沈，該第一溫度傳感器沈用于檢 測排氣處理設(shè)備陽的溫度。排氣處理設(shè)備55的下游設(shè)置有空燃比傳感器56，該空燃比傳 感器56用于檢測作為經(jīng)過發(fā)動機(jī)本體1的排氣中的未燃燒燃料的碳?xì)浠衔?HC)的濃 度。在該實(shí)施方式中，如下所述，能夠基于空燃比傳感器56的輸出來判定是否有火焰產(chǎn)生。 第一溫度傳感器26和空燃比傳感器56的輸出信號經(jīng)由對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端 Π 35。進(jìn)氣量檢測器8的輸出信號經(jīng)由對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。負(fù)載傳 感器41連接于加速器踏板40。負(fù)載傳感器41產(chǎn)生輸出電壓，該輸出電壓與加速器40的下 壓量L成比例。負(fù)載傳感器41的輸出電壓經(jīng)由對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。 輸入端口 35上進(jìn)一步連接有曲柄角傳感器42，例如曲軸每旋轉(zhuǎn)15°該曲柄角傳感器42就 產(chǎn)生一個輸出脈沖。輸出端口 36經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動電路38連接至燃料噴射閥3、用于驅(qū)動節(jié)氣門10的 步進(jìn)電機(jī)、EGR控制閥19和燃料泵23。輸出端口 36還經(jīng)由對應(yīng)的驅(qū)動電路38連接至燃料 添加閥15和電熱塞51。該實(shí)施方式的燃料添加閥15和電熱塞51由電子控制單元30控 制。圖2示出了排氣管12的示意性橫截面圖，排氣管中設(shè)置有該實(shí)施方式的排氣凈化 設(shè)備的燃料添加閥15和電熱塞51。排氣管12呈管形形狀。燃料添加閥15設(shè)在排氣處理 設(shè)備陽和電熱塞51的上游。該實(shí)施方式的燃料添加閥15形成為以向外輻射的方式噴射燃料。燃料添加閥15還形成為以霧的形式噴射燃料。該實(shí)施方式的排氣凈化設(shè)備形成為 使得通過燃料添加閥15噴射作為發(fā)動機(jī)本體1的燃料的柴油。其燃料并非局限于此，而是 可以供給與發(fā)動機(jī)本體1的燃料不相同的燃料。電熱塞51設(shè)置成用于加熱由燃料添加閥15供給的燃料。電熱塞51具有使溫度 升高的生熱部分51a。該示例性設(shè)備中的生熱部分51a形成在電熱塞51的前端。生熱部分 51a可設(shè)置在不同于加熱部的前端的其它位置處。該實(shí)施方式中的燃料添加閥15形成為朝 向該生熱部分51a噴射燃料。燃料添加閥15的噴射口瞄準(zhǔn)電熱塞51的生熱部分51a。電 熱塞51設(shè)置在使得生熱部分51a能夠與燃料添加閥15所噴射的燃料接觸的位置處。該實(shí) 施方式的電熱塞51和燃料添加閥15的形狀構(gòu)造成棒狀，但是其形狀并非局限于此，而是可 以構(gòu)造成任意其它形狀。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備具有火焰產(chǎn)生單元，該火焰產(chǎn)生單元通 過點(diǎn)燃排氣中的未燃燒燃料而產(chǎn)生火焰60，并且使產(chǎn)生的火焰到達(dá)排氣處理設(shè)備55的上 游端。該實(shí)施方式中的火焰產(chǎn)生單元包括作為加熱部的電熱塞51和設(shè)置在比電熱塞51更 靠近上游的燃料添加閥15。電熱塞51設(shè)置在排氣處理設(shè)備55附近，使得所產(chǎn)生的火焰60 到達(dá)排氣處理設(shè)備55的上游端。火焰產(chǎn)生單元不限于以上構(gòu)造，而是可以任意形成，只要 能夠通過點(diǎn)燃排氣中的未燃燒燃料產(chǎn)生火焰即可。從發(fā)動機(jī)本體1排放的排氣沿排氣管12延伸的方向流動，如箭頭90所指。當(dāng)排 氣中的氧濃度等于或大于預(yù)定值并且當(dāng)排氣的流量不超過預(yù)定值時就能夠產(chǎn)生火焰60。產(chǎn) 生的火焰60沿排氣流動的方向移動。在該實(shí)施方式中，火焰60到達(dá)排氣處理設(shè)備55的上 游端。具體地，由燃料添加閥15供給的排氣與未燃燒燃料的混合氣體以燃燒的狀態(tài)到達(dá)排 氣處理設(shè)備55?；鹧?0很熱，因此由于火焰60到達(dá)排氣處理設(shè)備55而能夠使排氣處理設(shè) 備陽的溫度升高。特別是在必須使排氣處理設(shè)備55的溫度升高的情況下，能夠借助于火 焰在短時間內(nèi)使溫度升高至目標(biāo)溫度。圖3示出了在未燃燒燃料的燃燒過程中由火焰產(chǎn)生的物質(zhì)的說明圖。由于未燃燒 燃料燃燒使得溫度升高而導(dǎo)致產(chǎn)生基團(tuán)和中間產(chǎn)物?；鶊F(tuán)是電離的物質(zhì)。中間產(chǎn)物是在轉(zhuǎn) 化成最終產(chǎn)物之前過渡性存在的物質(zhì)。這些最終產(chǎn)物包括水、二氧化碳以及可燃性還原劑。 在該實(shí)施方式中，活性物質(zhì)是指由火焰暫時性產(chǎn)生并使排氣凈化設(shè)備中的氧化反應(yīng)或還原 反應(yīng)的反應(yīng)能力得到提高的物質(zhì)?；鶊F(tuán)在此包括諸如OH基團(tuán)或0基團(tuán)之類的具有氧化能力的氧化劑和諸如H基團(tuán) 等具有還原能力的還原劑。中間產(chǎn)物包括例如充當(dāng)氧化劑的HO2、H2O2或者充當(dāng)還原劑的 CN、HCN等。最終產(chǎn)物包括例如充當(dāng)可燃性還原劑的H2、CO等?；鶊F(tuán)和中間產(chǎn)物是具有極好的氧化能力的適合的氧化劑或者具有極好的還原能 力的適合的還原劑。但是，當(dāng)溫度降低到可產(chǎn)生火焰的區(qū)域以外時基團(tuán)就變成穩(wěn)定的物質(zhì)。 中間產(chǎn)物是反應(yīng)過程中中途產(chǎn)生的不穩(wěn)定的物質(zhì)，并且因此當(dāng)溫度降低到可產(chǎn)生火焰的區(qū) 域之外時就會變成穩(wěn)定的物質(zhì)。在本發(fā)明中，火焰產(chǎn)生單元中所產(chǎn)生的火焰可直接供給至排氣處理設(shè)備55，因此 活性物質(zhì)能夠被供給至排氣處理設(shè)備55。結(jié)果，這樣能夠促進(jìn)排氣處理設(shè)備55中的氧化反 應(yīng)或還原反應(yīng)。圖4示出了該實(shí)施方式中的排氣凈化設(shè)備的第一操作控制的時間圖。該排氣凈化設(shè)備控制成使得大量活性物質(zhì)被供給至排氣處理設(shè)備55。在該實(shí)施方式中，使未燃燒燃料 在火焰到達(dá)排氣處理設(shè)備之前就附著于排氣處理設(shè)備的上游端。本發(fā)明的本實(shí)施方式中的 未燃燒燃料的附著意味著至少一部分未燃燒燃料以暴露狀態(tài)粘附到目標(biāo)物體上。附著在本 文中既包括物理吸附又包括化學(xué)吸附。在未燃燒燃料因此附著于排氣處理設(shè)備55的上游端的情況下，火焰60到達(dá)排氣 處理設(shè)備55的上游端使附著的未燃燒燃料燃燒并由此產(chǎn)生新的活性物質(zhì)。在排氣處理設(shè) 備55的入口處產(chǎn)生活性物質(zhì)使得能夠在活性物質(zhì)耗盡之前將大量活性物質(zhì)供給到排氣處 理設(shè)備55中。這些活性物質(zhì)在排氣處理設(shè)備55內(nèi)誘發(fā)氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)。下面將參照附圖4和2說明在時刻、通過燃料添加閥15供給未燃燒燃料的情況。 該實(shí)施方式中的燃料添加閥15以類似脈沖的方式供給未燃燒燃料。此時此刻，電熱塞51 尚未通電，并且排氣溫度低于由燃料添加閥15供給的未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫度。未燃燒燃料 與排氣一起朝排氣處理設(shè)備陽流動。未燃燒燃料附著到排氣處理設(shè)備陽的上游端。未燃 燒燃料可通過燃料的預(yù)先供給而在火焰產(chǎn)生之前變成這樣附著。接著，在時刻t2時給電熱塞51通電。通過給電熱塞51通電，生熱部分51a的溫 度升高。于是在由燃料添加閥15所供給的燃料點(diǎn)燃之前使電熱塞15預(yù)熱。在該實(shí)施方式 中，電熱塞的預(yù)熱一直進(jìn)行到生熱部分51a的溫度等于或高于由燃料添加閥15所供給的未 燃燒燃料能夠點(diǎn)燃的溫度。這樣能夠通過電熱塞的預(yù)熱而使電熱塞的生熱部分51a周圍的
氛圍溫度升高。一旦電熱塞51的生熱部分51a的溫度達(dá)到點(diǎn)燃溫度，燃料添加閥15在時刻t3供 給燃料以產(chǎn)生火焰?；鹧娈a(chǎn)生在電熱塞的下游。流入排氣處理設(shè)備陽中的排氣的溫度突 然升高。于是，排氣處理設(shè)備陽的溫度也能夠在短時間內(nèi)升高。在時刻、停止通過燃料添 加閥15的燃料供給。同樣在時刻t4停止給電熱塞51通電，于是產(chǎn)生的火焰60熄滅。流入 排氣處理設(shè)備55中的排氣的溫度回復(fù)至初始排氣溫度?？梢匀缟纤鰧?shí)施單次火焰產(chǎn)生。在該實(shí)施方式中，間歇地多次實(shí)施火焰產(chǎn)生。也就是說，通過插入不產(chǎn)生火焰的時 段而多次產(chǎn)生火焰。從時刻t5至?xí)r刻t8的時段是產(chǎn)生二次火焰的時段，并且在該時段中以 與從時刻、至?xí)r刻t4的相同的方式執(zhí)行控制。通過由燃料添加閥15在時刻、預(yù)先供給燃料，使未燃燒燃料在點(diǎn)燃之前能夠附 著于排氣處理設(shè)備陽的上游端。時刻t3的火焰產(chǎn)生使附著的未燃燒燃料能夠燃燒。特別 地，由于火焰中存在強(qiáng)氧化性O(shè)H基團(tuán)和0基團(tuán)使得附著于該上游端的未燃燒燃料能夠燃 燒。上述燃燒使溫度升高并進(jìn)一步導(dǎo)致活性物質(zhì)的生成。在該實(shí)施方式中，從排氣處理設(shè) 備55的該端至排氣處理設(shè)備55內(nèi)部的距離短，因此火焰進(jìn)入到排氣處理設(shè)備55中。因此， 產(chǎn)生于排氣處理設(shè)備55該端處的活性物質(zhì)能夠供給到排氣處理設(shè)備55內(nèi)部。供給的活性 物質(zhì)具有高的氧化能力或還原能力。這促進(jìn)了排氣處理設(shè)備55中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)。圖5是該實(shí)施方式中的第二操作控制的時間圖。在第二操作控制中，在時刻、開 始給電熱塞通電。通過燃料添加閥15的燃料的預(yù)先供給發(fā)生在時刻t2。在該預(yù)先供給中， 以脈沖形式供給未燃燒燃料。在未燃燒燃料的預(yù)先供給與用于火焰產(chǎn)生的未燃燒燃料的供 給之間插入一段不供給未燃燒燃料的時段。因此，從開始給電熱塞通電直至電熱塞的溫度 達(dá)到未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫度，通過燃料添加閥15供入的未燃燒燃料變得附著于排氣處理 設(shè)備55的上游端。
電熱塞51的預(yù)熱導(dǎo)致溫度升高，直至電熱塞51的溫度達(dá)到未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫 度。一旦電熱塞51的溫度達(dá)到未燃燒燃料可點(diǎn)燃的溫度，在時刻t3通過由燃料添加閥15 供給未燃燒燃料而產(chǎn)生火焰?；鹧娈a(chǎn)生持續(xù)進(jìn)行至?xí)r刻t4。在時刻t4停止向電熱塞51通 電。此后插入無火焰產(chǎn)生期，然后從時刻t5至?xí)r刻t8以相同的方式重復(fù)火焰產(chǎn)生。如圖4和5中示出的，可以在未燃燒燃料點(diǎn)燃和火焰到達(dá)之前實(shí)施用于使未燃燒 燃料附著于排氣處理設(shè)備陽的上游端的未燃燒燃料的預(yù)先供給?？蛇x擇未燃燒燃料點(diǎn)燃 的時段，例如，從電熱塞51開始通電之時直至從該時刻起經(jīng)過預(yù)定時間。圖6示出了該實(shí)施方式中的第三操作控制的時間圖。第三操作控制是操作控制的 對照例。在第三操作控制中，燃料通過燃料添加閥供給以使未燃燒燃料變得附著于排氣處 理設(shè)備的上游端，之后電熱塞通電開始。然后在時刻tx點(diǎn)燃，并且火焰產(chǎn)生持續(xù)至?xí)r刻ty。 在該對照例中，火焰只產(chǎn)生一次，而不是多次。火焰產(chǎn)生時間通過火焰的連續(xù)產(chǎn)生而延長。 例如，一旦當(dāng)排氣處理設(shè)備中實(shí)施氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)時，僅產(chǎn)生一次火焰。在作為對照例的第三操作控制中，附著于排氣處理設(shè)備上游端的未燃燒燃料在火 焰產(chǎn)生期間中途耗盡。也就是說，附著于排氣處理設(shè)備上游端的未燃燒燃料完全燃盡，因 此供給到排氣處理設(shè)備中的活性物質(zhì)較少。此外，連續(xù)的火焰產(chǎn)生使排氣處理設(shè)備內(nèi)的氧 被耗盡。這導(dǎo)致通過排氣處理設(shè)備并被排放出排氣處理設(shè)備的未燃燒燃料的排放量逐漸增 大。通過比較，在第一操作控制或第二操作控制中間歇地多次產(chǎn)生火焰，如圖4和5所 示。一旦在排氣處理設(shè)備55中實(shí)施氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)時，間歇地多次產(chǎn)生火焰。以上述 方式進(jìn)行控制允許在每次火焰產(chǎn)生之前所需量的未燃燒燃料附著到排氣處理設(shè)備陽的上 游端，并且使得能夠防止附著于排氣處理設(shè)備55上游端的未燃燒燃料在每次火焰產(chǎn)生期 間中途耗盡。因此，能夠?qū)⒋罅炕钚晕镔|(zhì)穩(wěn)定地供給到排氣處理設(shè)備55。而且，間歇性地多次實(shí)施火焰產(chǎn)生使得能夠在不產(chǎn)生火焰的期間從排氣中攝取 氧。因此，這能夠顯著地減少未在排氣處理設(shè)備55中燃燒并被排放出排氣處理設(shè)備55的 未燃燒燃料的量。因此，優(yōu)選間歇地多次實(shí)施火焰產(chǎn)生。圖7示出了該實(shí)施方式中的第四操作控制的時間圖。在第四操作控制中，在多次 火焰產(chǎn)生中，在第二和后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次時附著于排氣處理設(shè)備55的未燃燒燃料 的量都少于在第一次火焰產(chǎn)生時附著于排氣處理設(shè)備陽的未燃燒燃料的量。具體地，第二 和后續(xù)火焰產(chǎn)生時的未燃燒燃料的預(yù)先供給量QP設(shè)定成小于第一次火焰產(chǎn)生時未燃燒燃 料的預(yù)先供給量QP。在該實(shí)施方式中，隨著火焰產(chǎn)生次數(shù)的增加，附著于排氣處理設(shè)備55 的上游端的未燃燒燃料的量Qp逐漸減少。在時刻txl實(shí)施第一次火焰產(chǎn)生的點(diǎn)燃，在時刻 tx2實(shí)施第二次火焰產(chǎn)生的點(diǎn)燃，并且在時刻tx3實(shí)施第三次火焰產(chǎn)生的點(diǎn)燃。在間歇式火焰產(chǎn)生中，前次火焰產(chǎn)生的一些殘留附著的未燃燒燃料會繼續(xù)存在而 未在單次火焰產(chǎn)生中完全消耗。諸如上述預(yù)先供給的預(yù)先供給使未燃燒燃料能夠在火焰產(chǎn) 生期間一直附著于排氣處理設(shè)備陽的上游端。因此能夠在整個火焰產(chǎn)生期間從附著的未 燃燒燃料產(chǎn)生活性物質(zhì)。然而，一些附著于排氣處理設(shè)備55的上游端的未燃燒燃料在第一次火焰產(chǎn)生之 后可繼續(xù)存在。因此，在自第二次火焰產(chǎn)生起的任何一次火焰產(chǎn)生中，在火焰產(chǎn)生之前供給 的未燃燒燃料的預(yù)先供給量被減少。通過以上方式進(jìn)行控制使得能夠防止排氣處理設(shè)備陽上游端處的未燃燒燃料在火焰產(chǎn)生期間耗盡，同時避免未燃燒燃料過量附著。因此可以減 少通過排氣處理設(shè)備55的未燃燒燃料的量?？商娲?，通過以上方式進(jìn)行控制能夠減少氧 化反應(yīng)、還原反應(yīng)期間燃料的消耗以及排氣處理設(shè)備55中的溫度升高。圖8示出了該實(shí)施方式中的第五操作控制的時間圖。在第五操作控制中，在多次 火焰產(chǎn)生中，在第二和后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次時的火焰產(chǎn)生的時間設(shè)定成長于第一次火 焰產(chǎn)生時的火焰產(chǎn)生的時間。在該實(shí)施方式中，隨著火焰產(chǎn)生的次數(shù)增加，單次火焰產(chǎn)生時 間逐漸增長。在時刻txl、tx2或tx3發(fā)生點(diǎn)燃。各次火焰產(chǎn)生進(jìn)行的時間Lf從第一次火焰產(chǎn) 生至第三火焰產(chǎn)生逐漸變長。排氣處理設(shè)備55的溫度(床溫)升高可促進(jìn)排氣處理設(shè)備55中的氧化反應(yīng)和還 原反應(yīng)。例如，在排氣處理設(shè)備55包括氧化催化劑的情況下，較高的溫度使排氣處理設(shè)備 陽中的氧化反應(yīng)加速。在第五操作控制中，火焰產(chǎn)生時間與排氣處理設(shè)備55中的溫度升高 相呼應(yīng)地延長。排氣處理設(shè)備55的溫度的升高導(dǎo)致排氣處理設(shè)備55中的反應(yīng)速度更快。 這使得即使在火焰產(chǎn)生延長的情況下仍然能夠抑制未燃燒燃料溜掉。因此，火焰產(chǎn)生時間 可以延長，使得期望的反應(yīng)能夠在排氣處理設(shè)備陽中在很短的時間內(nèi)發(fā)生?？商娲?，可以執(zhí)行控制以使得在火焰產(chǎn)生期間所產(chǎn)生的火焰的溫度升高。在該 實(shí)施方式的第六操作控制中，第二以及后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次中的火焰溫度都升高得高 于第一次火焰產(chǎn)生中的火焰溫度。在第二以及后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次中，通過燃料添加 閥15供給的未燃燒燃料的量相對于第一次火焰產(chǎn)生中通過燃料添加閥15供給的未燃燒燃 料的量有所增加。例如，能夠通過在由燃料添加閥15所供給的未燃燒燃料完全燃燒的范圍 內(nèi)供給最大量的未燃燒燃料來提高火焰溫度。更高的溫度導(dǎo)致更快的反應(yīng)速度，進(jìn)而能夠 抑制未燃燒燃料溜掉。執(zhí)行控制而提高火焰溫度使得能夠減少通過排氣處理設(shè)備55的未燃燒燃料，并 使得能夠在短時間內(nèi)提高排氣處理設(shè)備陽的溫度。因此能夠向排氣處理設(shè)備55供給高溫 火焰，從而能夠從附著于排氣處理設(shè)備陽的上游端的未燃燒燃料生成大量活性物質(zhì)。由于 可向排氣處理設(shè)備陽供給大量活性物質(zhì)，因此期望的反應(yīng)可在短時間內(nèi)發(fā)生。可通過排氣 處理設(shè)備55中發(fā)生氧化反應(yīng)時產(chǎn)生的氧化熱使排氣處理設(shè)備55的溫度快速升高。圖9示出了該實(shí)施方式中的第七操作控制的時間圖。在第七操作控制中，在電熱 塞51的溫度達(dá)到未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫度之后，通過燃料添加閥15供給比火焰產(chǎn)生所需的 最小量大的未燃燒燃料量。在時刻t1;通過經(jīng)由燃料添加閥15的預(yù)先燃料供給使燃料附著于排氣處理設(shè)備 55的上游端。預(yù)先燃料供給以脈沖的形式進(jìn)行。在時刻t2開始給電熱塞51通電。電熱塞 51的溫度升高。當(dāng)電熱塞51的溫度達(dá)到未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫度時，在時刻t3，點(diǎn)燃由燃料 添加閥15所供給的未燃燒燃料。在于時刻t3點(diǎn)燃未燃燒燃料時，以比火焰產(chǎn)生所需的最小量大的量供給未燃燒燃 料。例如，以使得一些未燃燒燃料在未完全燃燒的情況下到達(dá)排氣處理設(shè)備陽的量供給未 燃燒燃料。一些未燃燒燃料會變得附著于排氣處理設(shè)備55的上游端。除已經(jīng)預(yù)先供給的 附著燃料之外，其它未燃燒燃料在早期燃燒期間變得附著于排氣處理設(shè)備陽的上游端。產(chǎn)生的火焰的溫度在點(diǎn)燃后的即刻相對較低，因此大量供給未燃燒燃料使得未燃 燒燃料能夠以尚未完全燃燒的未燃燒燃料的形式到達(dá)排氣處理設(shè)備陽。除了別的以外，在例如當(dāng)排氣管12周圍的溫度不是足夠高時，通過排氣管12的溫度的影響，燃料也會以未燃 燒燃料的狀態(tài)到達(dá)排氣處理設(shè)備55。因此，除已經(jīng)附著于排氣處理設(shè)備55的未燃燒燃料之 外，還有更多未燃燒燃料可變得附著于排氣處理設(shè)備55。在時刻t4減少通過燃料添加閥15供給的未燃燒燃料的量?；鹧娈a(chǎn)生從時刻t4持 續(xù)到時刻、，并在時刻t5停止。接下來為無火焰產(chǎn)生間隔，此后重復(fù)火焰產(chǎn)生過程。從時 刻、至?xí)r刻t1(l以與從時刻、至?xí)r刻、相同的方式執(zhí)行控制。因此在第七操作控制中，大 量未燃燒燃料可變得附著于排氣處理設(shè)備陽的上游端面。此時，火焰產(chǎn)生允許將活性物質(zhì) 供給至排氣處理設(shè)備55。接下來對排氣凈化設(shè)備中是否有火焰產(chǎn)生的判定加以說明。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā) 動機(jī)的排氣凈化設(shè)備具有判定是否產(chǎn)生了火焰的火焰狀態(tài)判定單元。參見圖1，火焰狀態(tài)判 定單元具有空燃比傳感器56。在該實(shí)施方式中，火焰狀態(tài)判定單元通過檢測來自空燃比傳 感器56的輸出信號來判定是否產(chǎn)生了火焰。圖10是說明來自空燃比傳感器56的輸出信號的圖。X軸代表時間，Y軸代表空燃 比傳感器56的輸出電流。該實(shí)施方式中的空燃比傳感器56為全區(qū)域式空燃比傳感。供給 到進(jìn)氣通道、燃燒室或排氣通道的排氣中的空氣與燃料(碳?xì)浠衔?之間的比率被稱為 排氣的空燃比。隨著排氣的空燃比變小(隨著排氣的空燃比變得更濃)，空燃比傳感器56 的輸出電流減小。該實(shí)施方式中的空燃比傳感器56是線性空燃比傳感器，其能夠檢測排氣 的各個狀態(tài)中的空燃比。圖10示出了當(dāng)通過燃料添加閥15供給燃料時產(chǎn)生火焰的情形和未產(chǎn)生火焰的情 形。當(dāng)未產(chǎn)生火焰時，未燃燒燃料變得以液體形式附著于排氣處理設(shè)備55，因此很少的未 燃燒燃料通過排氣處理設(shè)備陽。曲線的對應(yīng)形狀基本上為倒置的小丘形狀，其中輸出電流 的減小量I1較小。相比之下，當(dāng)產(chǎn)生火焰時，未燃燒燃料燃燒，另外，附著于排氣處理設(shè)備 陽的未燃燒燃料從排氣處理設(shè)備陽燃燒，因此大量的未燃燒燃料從排氣處理設(shè)備陽流出。 空燃比傳感器56的輸出電流的減少量I2變得較大。例如，預(yù)先設(shè)定針對空燃比傳感器56 的減少量的判斷值Ix。當(dāng)通過燃料添加閥15供給燃料時，如果空燃比傳感器56的減少量 小于該判斷值Ix，則能夠判定產(chǎn)生了火焰，而當(dāng)該減少量大于判斷值Ix時則判定未產(chǎn)生火 焰。當(dāng)排氣處理設(shè)備55包括氧化催化劑時，火焰產(chǎn)生導(dǎo)致催化劑溫度升高，由此催化劑被 活化，并且還導(dǎo)致排氣中的氧被消耗。因此檢測到的空燃比變得更小。因此在該實(shí)施方式中，通過在排氣處理設(shè)備55下游布置空燃比傳感器56來判定 點(diǎn)燃。然而，火焰狀態(tài)判定單元并不局限于此，而是可以采用任意其它手段來判定火焰產(chǎn) 生?；鹧鏍顟B(tài)判定單元可以例如具有NOx傳感器、氧傳感器、或者排氣溫度傳感器。在安裝NOx傳感器來判定火焰產(chǎn)生狀態(tài)的情況下，檢測當(dāng)由燃料添加閥15所供給 的未燃燒燃料點(diǎn)燃時對應(yīng)于點(diǎn)燃的預(yù)定量的N0X。相比之下，當(dāng)由燃料添加閥15所供給的 燃料未點(diǎn)燃時，來自NOx傳感器的輸出信號基本恒定。當(dāng)NOx傳感器的輸出信號等于或大于 判斷值時可以判定火焰產(chǎn)生發(fā)生。當(dāng)NOx傳感器的輸出信號小于判斷值時可以判定火焰產(chǎn) 生未發(fā)生。在安裝氧傳感器時，為了判定火焰產(chǎn)生狀態(tài)，能夠以同樣的方式實(shí)施空燃比傳感 器56中的判定。在安裝用于檢測排氣溫度的溫度傳感器以便判定火焰產(chǎn)生狀態(tài)的情況下， 火焰產(chǎn)生必然導(dǎo)致高排氣溫度，而火焰未產(chǎn)生必然導(dǎo)致低排氣溫度。在從燃料添加閥15供給未燃燒燃料時，當(dāng)排氣溫度等于或高于判斷值時就可以判定火焰產(chǎn)生。當(dāng)排氣溫度低于 判斷值時則可判定火焰未產(chǎn)生。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備形成為使得當(dāng)火焰產(chǎn)生時能夠進(jìn)行火 焰產(chǎn)生控制，并且當(dāng)火焰未產(chǎn)生時能夠進(jìn)行火焰未產(chǎn)生控制。該實(shí)施方式的排氣凈化設(shè)備 形成為使得火焰狀態(tài)判定單元判定火焰是否產(chǎn)生，基于此，排氣凈化設(shè)備選擇火焰產(chǎn)生控 制或者火焰未產(chǎn)生控制。如此選擇以上控制模式允許恰當(dāng)?shù)貦z測根據(jù)火焰是否產(chǎn)生而變化的值。例如，當(dāng) 電子控制單元30中存儲有用于計(jì)算從排氣處理設(shè)備55的上游端到下游端的床溫的映射 時，那么分別存儲有火焰產(chǎn)生情況下的映射和火焰未產(chǎn)生的情況下的映射。通過根據(jù)火焰 是否產(chǎn)生而在這些映射之間切換能夠精確地計(jì)算從排氣處理設(shè)備55的上游端直至下游端 的床溫?？商娲?，當(dāng)例如電子控制單元30中存儲有用于計(jì)算排氣處理設(shè)備55中的氧化 或還原反應(yīng)的量的映射或者存儲有用于計(jì)算在去除排氣處理設(shè)備55處的沉積物時的凈化 量的映射時，那么分別存儲有火焰產(chǎn)生的情況下的映射和火焰未產(chǎn)生的情況下的映射，使 得能夠通過根據(jù)火焰產(chǎn)生狀態(tài)在這些映射之間進(jìn)行切換而更精確地進(jìn)行計(jì)算。通過儲存判 斷值、容許偏差等作為在火焰產(chǎn)生的情況下的值和在火焰未產(chǎn)生的情況下的值，并通過根 據(jù)火焰產(chǎn)生狀態(tài)而在這些值之間切換，能夠更準(zhǔn)確地執(zhí)行控制。實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備具有檢測沉積在火焰產(chǎn)生單元或排氣處 理設(shè)備55上的炭煙量的沉積量檢測單元?；鹧娈a(chǎn)生會導(dǎo)致炭煙沉積在例如電熱塞51和排 氣處理設(shè)備55上。例如，在排氣處于低溫的連續(xù)低溫操作的條件下或者緊隨燃料添加閥15 增大未燃燒燃料的供給量之后，炭煙會沉積。此外，例如緊隨發(fā)動機(jī)速度提高之后以及在內(nèi) 燃發(fā)動機(jī)連續(xù)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下炭煙也會沉積。同樣，在顆粒過濾器再生之后在從發(fā)動機(jī) 本體1排放預(yù)定量的顆粒物的條件下炭煙也會沉積。實(shí)施方式中的沉積量檢測單元基于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)史檢測炭煙的沉積量。 例如，在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)低溫運(yùn)行的情況下，沉積量檢測單元通過計(jì)算排氣處于或低于預(yù)定溫 度時所經(jīng)歷的時間來檢測炭煙的沉積量?？商娲兀练e量檢測單元通過檢測由燃料添加 閥15供給的未燃燒燃料的供給量的增加來檢測炭煙的沉積量。沉積量檢測單元并不限于 以上構(gòu)型，而是可以以任意方式形成，只要其能夠感測沉積在預(yù)定位置處的炭煙量即可。在該實(shí)施方式中，當(dāng)檢測到的沉積炭煙的量超過容許值時通過火焰產(chǎn)生單元產(chǎn)生 火焰?？梢酝ㄟ^火焰產(chǎn)生燒掉沉積在預(yù)定位置處的炭煙。在其它控制模式中，還可通過多 次進(jìn)行火焰產(chǎn)生燒掉沉積在預(yù)定位置處的炭煙。可替代地，火焰產(chǎn)生可以省略，并且可以通過源于給電熱塞51通電而產(chǎn)生的熱和 /或輻射燒掉沉積的炭煙。例如，可以通過在預(yù)熱電熱塞51的過程中增加給電熱塞51通電 的次數(shù)或者通過延長點(diǎn)燃之前電熱塞51的通電時間而燒掉沉積的炭煙。圖11示出了實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的另外的排氣凈化設(shè)備的放大的示意性橫截 面圖。圖11是排氣凈化設(shè)備中的部分排氣管12的放大示意性橫截面圖。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的該 另外的排氣凈化設(shè)備具有突出管12a。突出管1 連接至排氣管12并形成為延伸出排氣管 12。燃料添加閥15設(shè)在突出管12a的外端處。燃料添加閥15設(shè)置成沿突出管1 延伸的 方向噴射燃料。電熱塞51的生熱部分51a設(shè)置在突出管1 延伸方向的延長部分處。
通過燃料添加閥15供給的未燃燒燃料在突出管1 的壁上朝生熱部分51a反射， 如箭頭91所示。未燃燒燃料在突出管12a的壁上的反射使未燃燒燃料變得微細(xì)。當(dāng)未燃 燒燃料到達(dá)生熱部分51a時，較大顆粒尺寸的未燃燒燃料會使電熱塞51的生熱部分51a的 溫度因未燃燒燃料的蒸發(fā)熱而降低。較微細(xì)的未燃燒燃料能夠減小生熱部分51a的溫度降 低，并由此能夠提高可燃性?？梢酝ㄟ^沿突出管1 供給未燃燒燃料而抑制由燃料添加閥15供給的燃料的分 散。從而能夠使所供給的未燃燒燃料緊湊地保持在一起。此外，能夠增大電熱塞51的生熱 部分51a處的未燃燒燃料的密度，使得未燃燒燃料集中在生熱部分51a周圍。所以，當(dāng)燃燒 時，燃料能夠即刻氣化，火焰劇烈膨脹。因此，火焰能夠遍及整個排氣管12。因此，能夠在設(shè) 置于電熱塞51下游的排氣處理設(shè)備55的整個端面范圍上供給均勻的火焰。在該另外的排氣處理設(shè)備中，在電熱塞51與排氣處理設(shè)備55之間設(shè)有擾流攪拌 器。在圖11所示設(shè)備的示例中，設(shè)置旋流器52作為攪拌器。旋流器52由例如粗糙的絲網(wǎng) 形成。旋流器52形成為能夠擾動所產(chǎn)生火焰的流動。如箭頭92所示，設(shè)置旋流器52具有 散布火焰的效果，使得火焰能夠供給到排氣處理設(shè)備陽的整個上游端面。因此能夠通過在火焰產(chǎn)生點(diǎn)與排氣處理設(shè)備55之間布置用于擾動火焰流動的攪 拌器而在排氣處理設(shè)備55的整個端面上供給火焰。由此能夠?qū)⒒钚晕镔|(zhì)供給到整個排氣 處理設(shè)備55。攪拌器不限于旋流器，而是可以為任何擾動火焰流動的裝置。例如，攪拌器 可形成為產(chǎn)生渦旋流?？商娲?，可插置彎管部分，或者可形成圓錐形部分使得管徑逐漸變 化，從而擾動火焰流動并使得能夠在排氣處理設(shè)備55的整個上游端面上供給火焰。可在電熱塞51的下游設(shè)置小型氧化催化劑。該小型氧化催化劑的橫截面積小于 排氣管12的橫截面積。該小型氧化催化劑的形狀構(gòu)造成例如蜂窩狀，其中設(shè)置有多個基本 上平行于排氣管12的延伸方向延伸的通道。該小型氧化催化劑基本上設(shè)置在排氣管12內(nèi) 部的中央部分處，從而在小型氧化催化周圍形成排氣的流動路徑。這樣設(shè)置的小型氧化催 化劑能夠充當(dāng)擾動火焰流動的攪拌器，同時可在小型氧化催化劑內(nèi)重整未燃燒燃料。可以 通過將小型氧化催化劑的出口溫度設(shè)定成等于或大于預(yù)定溫度而燒掉從小型氧化催化劑 流出的氣體。這樣做允許并促進(jìn)小型氧化催化劑的出口處的火焰產(chǎn)生。在該另外的排氣凈化設(shè)備中，炭煙會附著于突出管1 的壁面。附著于突出管12a 壁面的炭煙有損于突出管12a的未燃燒燃料的反射和霧化功能。在這種情況下，給電熱塞 51通電以使得能夠依賴于生熱部分51a的輻射熱燒掉炭煙。在該實(shí)施方式中，在電熱塞51被預(yù)熱預(yù)定時間之后進(jìn)行點(diǎn)燃，但是該實(shí)施方式并 不局限于此，而是能夠基于檢測到的排氣溫度或流量改變電熱塞51的預(yù)熱時間。具體地， 可以在電熱塞51通電之后改變通過燃料添加閥15供給的用于火焰產(chǎn)生的燃料供給時段。 當(dāng)排氣溫度高時，電熱塞51的溫度升高快，而當(dāng)排氣溫度低時，電熱塞51的溫度升高慢。當(dāng) 排氣流量小時，電熱塞51的溫度升高快，而當(dāng)排氣流量大時，電熱塞51的溫度升高慢。當(dāng) 電熱塞51的溫度升高快時，可執(zhí)行控制以便縮短電熱塞51的預(yù)熱時間。在該實(shí)施方式中，在供給用于火焰產(chǎn)生的未燃燒燃料之前，由燃料添加閥15以脈 沖方式供給燃料，以便使未燃燒燃料附著于排氣處理設(shè)備陽的上游端。然而，該實(shí)施方式 并不局限于此，用于未燃燒燃料附著的燃料供給和用于火焰產(chǎn)生的燃料供給可以連續(xù)實(shí) 施。
排氣溫度可通過例如設(shè)在排氣處理設(shè)備55下游的溫度傳感器來檢測?？梢岳?基于發(fā)動機(jī)本體1的進(jìn)氣量或基于EGR量來計(jì)算排氣的流量?？梢岳缤ㄟ^存儲檢測到的 排氣溫度與排氣流量之間的函數(shù)關(guān)系的預(yù)熱時間映射來選擇預(yù)熱時間。此外，還可基于排 氣的流量和/或溫度通過計(jì)算電熱塞51的生熱部分的溫度或生熱部分51a周圍的排氣溫 度來選擇燃料點(diǎn)燃的時段。該實(shí)施方式中的燃料供給單元包括燃料添加閥15，但不限于此，而是可以以任意 方式實(shí)施，只要其形成為能夠?qū)⑽慈紵剂瞎┙o到排出通道中即可。例如，可通過改變?nèi)紵?室2中的噴射模式而將未燃燒燃料供給到排氣通道中。圖12示出了該實(shí)施方式中的在將未燃燒燃料供給到排氣通道中的過程中的噴射 模式。圖12是燃料室2中的燃料噴射模式。在普通操作中，主噴射FM基本上發(fā)生在壓縮 上止點(diǎn)TDC。當(dāng)曲柄角基本上為0°時發(fā)生主噴射FM。在主噴射FM之前進(jìn)行先導(dǎo)噴射FP， 以便在主噴射FM期間穩(wěn)定燃燒。除普通操作期間的燃料噴射模式之外，在向排氣通道供給 未燃燒燃料的情況下，在主噴射FM之后還進(jìn)行后噴射FP0。在燃燒室2中無燃料燃燒的時 段實(shí)施后噴射FP0。例如在壓縮上止點(diǎn)后在曲柄角基本上介于90°與120°之間實(shí)施后噴 射FP0。后噴射FPO允許未燃燒燃料被供給到排氣通道中。供給到排氣通道中的未燃燒燃 料的量可通過調(diào)節(jié)后噴射FPO的噴射量進(jìn)行調(diào)整。在該實(shí)施方式的燃料供給單元中，通過一個燃料添加閥15供給未燃燒燃料。但是 燃料供給單元并不局限于此，而是可以在多個位置設(shè)置多種類型的未燃燒燃料供給設(shè)備。 例如，可通過由一個燃料添加閥以多種燃料噴射模式通過排氣的供給而將未燃燒燃料供給 到排氣通道中。參見圖1，下面對第二實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備加以說明。該實(shí)施方 式的說明描述了排氣處理設(shè)備陽在其于第一實(shí)施方式中火焰到達(dá)的端面處設(shè)有具有HC吸 附能力的氧化催化劑、顆粒過濾器、或者NOx選擇還原催化劑的情形。首先參照圖1說明排氣處理設(shè)備55設(shè)有具有HC吸附能力的氧化催化劑的情形。 氧化催化劑是一種用于實(shí)施排氣凈化的具有氧化能力的催化劑。氧化催化劑設(shè)有例如管狀 殼體，在管狀殼體內(nèi)設(shè)置有基質(zhì)，基質(zhì)具有沿排氣的流動方向延伸的分隔壁。例如，基質(zhì)由 堇青石形成并且具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)。該實(shí)施方式中的氧化催化劑具有形成在基質(zhì)表面上的用 于吸附未燃燒燃料的HC吸附層。HC吸附層由例如吸附未燃燒燃料的諸如沸石等材料形成。 HC吸附層的表面上層疊有由多孔氧化物粉末構(gòu)成的氧化層。氧化層載有諸如鉬(Pt)等的 貴金屬催化劑。排氣中的CO或HC在氧化層中被氧化成諸如水和二氧化碳等物質(zhì)。氧化層具有活 化溫度，在該活化溫度或高于活化溫度時發(fā)生氧化反應(yīng)。HC在低溫下吸附到HC吸附層上。 當(dāng)該HC吸附層的溫度上升至預(yù)定溫度時，被吸附的HC釋放。當(dāng)氧化催化劑的溫度低時，HC 吸附層吸附HC，由此去除排氣中的HC。當(dāng)達(dá)到高溫時，氧化催化劑的氧化層被活化，此時被 吸附的HC從HC吸附層釋放并被氧化層的貴金屬催化劑氧化。在該實(shí)施方式中，通過氧化催化劑上游的火焰產(chǎn)生單元產(chǎn)生火焰。氧化催化劑的 溫度因氧化催化劑上游產(chǎn)生的火焰到達(dá)氧化催化劑的上游端面而快速升高。在溫度低于活 化溫度時，氧化催化劑的溫度會因此而快速升高。一旦氧化催化劑處于活化溫度或高于活 化溫度，氧化反應(yīng)就隨著氧化催化劑的溫度增加而更加活躍。通過使氧化催化劑的溫度升高能夠提高氧化催化劑的氧化能力。而且，氧化催化劑中的氧化反應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng)熱。氧化催 化劑的溫度因這種反應(yīng)熱而升高得更快。在該實(shí)施方式中，在火焰產(chǎn)生之前，使未燃燒燃料附著于氧化催化劑的上游端，然 后產(chǎn)生火焰使得火焰到達(dá)氧化催化劑。火焰中的活性物質(zhì)被供給至氧化催化劑，而附著于 氧化催化劑一端的未燃燒燃料的燃燒也產(chǎn)生能夠供給至氧化催化劑的活性物質(zhì)?；钚晕镔|(zhì)包括具有強(qiáng)氧化能力的物質(zhì)，因而能夠在比沒有供給活性物質(zhì)的情況下 的活化溫度低的溫度下觸發(fā)氧化反應(yīng)。具體地，活性物質(zhì)能夠降低氧化催化劑被活化的溫 度，并能夠在短時間內(nèi)升高氧化催化劑的溫度。當(dāng)在氧化催化劑下游設(shè)置需要溫度升高的 另外的排氣處理設(shè)備陽時，活性物質(zhì)也使該另外的排氣處理設(shè)備陽的溫度快速升高。當(dāng) 例如在排氣處理設(shè)備55下游設(shè)置有顆粒過濾器時，該顆粒過濾器的溫度也能夠在短時間 內(nèi)升高，從而燒掉沉積在顆粒過濾器上的顆粒物。該實(shí)施方式的氧化催化劑具有HC吸附能力。將HC吸附能力給予排氣處理設(shè)備 55使得更多的未燃燒燃料能夠附著至排氣處理設(shè)備55，并使得能夠減少通過排氣處理設(shè) 備陽的未燃燒燃料的量。排氣凈化設(shè)備設(shè)有溫度檢測單元，該溫度檢測單元檢測氧化催化 劑的溫度。參見圖1，該實(shí)施方式的溫度檢測單元具有第一溫度傳感器26，該第一溫度傳感 器沈設(shè)在具有氧化催化劑的排氣處理設(shè)備55的下游。可通過第一溫度傳感器沈檢測氧 化催化劑的溫度。在該實(shí)施方式中執(zhí)行控制使得當(dāng)氧化催化劑的溫度高時附著于氧化催化劑的未 燃燒燃料的量減少。具體地，實(shí)施控制使得當(dāng)氧化催化劑的溫度高時通過燃料添加閥15供 給的未燃燒燃料的量減少。HC吸附層的溫度越低必然導(dǎo)致未燃燒燃料吸附得越多，而未燃 燒燃料的吸附量隨著溫度升高而減少。因此，控制實(shí)施成使得當(dāng)氧化催化劑的溫度高時減 少附著的未燃燒燃料的量。電子控制單元30中可例如以將供給量與氧化催化劑的溫度關(guān)聯(lián)起來的映射函數(shù) 的形式存儲通過燃料添加閥15供給的用于使未燃燒燃料附著于氧化催化劑一端的燃料供 給量。在檢測氧化催化劑的溫度之后，可基于上述映射選擇未燃燒燃料的供給量?？商娲?地，可提前設(shè)定用于未燃燒燃料的預(yù)先供給的氧化催化劑標(biāo)準(zhǔn)溫度，使得針對高于標(biāo)準(zhǔn)溫 度的溫度供給預(yù)定的少量未燃燒燃料。在標(biāo)準(zhǔn)溫度或低于標(biāo)準(zhǔn)溫度的溫度下，可供給比上 述預(yù)定的少量多的未燃燒燃料。此處，HC吸附層釋放被吸附的未燃燒燃料的溫度可用作標(biāo) 準(zhǔn)溫度。所使用的標(biāo)準(zhǔn)溫度可以是在從250°C至300°C的范圍內(nèi)的溫度。以上控制能夠防 止供給以附著于氧化催化劑的未燃燒燃料會溜過氧化催化劑。該實(shí)施方式的排氣凈化設(shè)備具有附著量檢測單元，該附著量檢測單元檢測附著于 氧化催化劑的未燃燒燃料的量。可以例如基于將氧化催化劑的溫度與通過燃料添加閥15 供給的未燃燒燃料的量關(guān)聯(lián)起來的映射函數(shù)來計(jì)算附著于氧化催化劑的未燃燒燃料的量。 可替代地，可以從映射計(jì)算在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)低溫運(yùn)行期間從發(fā)動機(jī)本體1排放的HC氣體排放 量?？杖急葌鞲衅?6設(shè)置在氧化催化劑下游，從而檢測從氧化催化劑流出的HC流出量?？?通過從自發(fā)動機(jī)本體1排放的HC量中減去流出氧化催化劑的HC量來檢測氧化催化劑中的 HC附著量。在該實(shí)施方式的排氣凈化設(shè)備中，高溫火焰在點(diǎn)燃的同時到達(dá)氧化催化劑。因此， 當(dāng)附著于氧化催化劑的未燃燒燃料的量等于或大于預(yù)定量時，大量的未燃燒燃料可能在燃燒時突然地解除吸附并溜過氧化催化劑。因此，在該實(shí)施方式中，控制執(zhí)行成使得當(dāng)附著于氧化催化劑的未燃燒燃料的量 較大時降低火焰溫度。附著于氧化催化劑的未燃燒燃料的量可通過附著量檢測單元檢測。 當(dāng)附著于氧化催化劑的未燃燒燃料的量少時，HC吸附能力過剩。這樣即使在高火焰溫度下 也能夠防止大量未燃燒燃料突然地解除吸附。當(dāng)附著于氧化催化劑的未燃燒燃料的量很大 時，HC吸附能力極少過剩。因此，降低火焰溫度，從而抑制未燃燒燃料大量地解除吸附。例如，控制執(zhí)行成當(dāng)檢測到的附著于氧化催化劑的未燃燒燃料的量等于或大于判 斷值時，火焰溫度變得低于預(yù)定溫度。控制還可執(zhí)行成當(dāng)附著于氧化催化劑的未燃燒燃料 的量小于判斷值時火焰溫度變得等于或高于預(yù)定溫度。如上所述，火焰溫度可通過調(diào)節(jié)火 焰產(chǎn)生時由燃料添加閥供給的燃料的量來進(jìn)行控制。當(dāng)附著的未燃燒燃料的量較大時，例 如可通過減少由燃料添加閥15供給的燃料量來降低火焰溫度。下面對圖1的排氣處理設(shè)備55具有顆粒過濾器的情形加以說明。顆粒過濾器是 去除排氣中的顆粒物(微粒)比如碳微?；蛑T如硫酸鹽等離子型微粒的過濾器。顆粒過濾 器具有例如蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其中多個流動通道沿氣體流動的方向延伸。所述多個流動通道包 括多個下游端密封的流動通道，和與之交替地成的多個上游端密封的流動通道。分隔這些 流動通道的壁由諸如堇青石的多孔材料形成。當(dāng)排氣通過這些分隔壁時顆粒被俘獲。連續(xù)的操作使得顆粒物沉積在顆粒過濾器上?？苫趯l(fā)動機(jī)速度與噴射到燃燒 室2的燃料量關(guān)聯(lián)起來的函數(shù)映射確定每單位時間沉積在顆粒過濾器上的顆粒物的量。可 通過對基于上述映射得到的每單位時間沉積的顆粒物的量進(jìn)行積分來計(jì)算任意時間的顆 粒物的沉積量。因此能夠判定顆粒物的量是否超過容許值。可替代地，設(shè)置有壓差傳感器， 該壓差傳感器檢測顆粒過濾器之前與顆粒過濾器之后的壓差，因此當(dāng)壓差傳感器檢測到的 前后壓差超過容許值時，能夠判定沉積在顆粒過濾器上的顆粒物超過容許值。當(dāng)顆粒物的沉積量超過容許值時，通過氧化去除沉積的顆粒物而使顆粒過濾器再 生。為了再生顆粒過濾器，使排氣的空燃比變稀，使顆粒過濾器的溫度上升至再生溫度，并 通過氧化去除沉積的顆粒物。在該實(shí)施方式中，提前使未燃燒燃料附著于顆粒過濾器上游端。之后，產(chǎn)生火焰使 得火焰到達(dá)顆粒過濾器的上游端。顆粒過濾器的溫度會因到達(dá)顆粒過濾器的火焰而快速升
尚ο此外，大量活性物質(zhì)可被供給到顆粒過濾器。這些活性物質(zhì)包括具有強(qiáng)氧化能力 的物質(zhì)，因而能夠在比沒有供給活性物質(zhì)的情況下的再生溫度低的溫度下觸發(fā)氧化反應(yīng)。 特別是，作為活性物質(zhì)的OH基團(tuán)和0基團(tuán)具有降低顆粒物燃燒溫度的效果。因此，能夠在 短時間內(nèi)使顆粒過濾器再生，或者如果顆粒過濾器再生相同的時間，則能夠去除更大量顆 粒物，從而能夠延長顆粒過濾器再生的時間間隔?？苫诶缁鹧娈a(chǎn)生的次數(shù)、火焰產(chǎn)生的時間、或者顆粒過濾器的溫度史來選擇 顆粒過濾器的再生時間或顆粒過濾器再生的時間間隔。當(dāng)顆粒過濾器下游設(shè)置有需要升高溫度的另外的排氣處理設(shè)備55時，可通過將 顆粒過濾器的溫度升高至或超過顆粒物的燃燒溫度而去除顆粒物。可利用顆粒物的燃燒熱 來升高下游排氣處理設(shè)備陽的溫度。因此，可在短時間內(nèi)使下游排氣處理設(shè)備55的溫度升高。
下面對圖1的排氣處理設(shè)備55具有NOx選擇還原催化劑(SCR 選擇催化還原)的 情形加以說明。此處，在排氣通道中在NOx選擇還原催化劑上游設(shè)置有用于供給尿素或氨 的還原劑供給單元。在該實(shí)施方式中，設(shè)置有用于供給尿素水溶液的尿素供給閥。還原劑 供給單元還可形成為供給氨水。NOx選擇還原催化劑是能夠利用氨作為還原劑選擇性地還原NOx的催化劑。可以 使用例如在沸石、氧化鋁等基質(zhì)的表面上載有諸如鉬的貴金屬的催化劑作為NOx選擇還原 催化劑。所使用的催化劑也可以是例如通過離子交換使其表面承載有諸如銅等過渡金屬的基質(zhì)。尿素供給閥將尿素供給到流動通過排氣通道的排氣中，藉此由尿素生成氨。在NOx 選擇還原催化劑中，通過將生成的氨供給到NOx選擇還原催化劑而將排氣中的NOx選擇性地 還原成氮?dú)?。NOx選擇還原催化劑的選擇性NOx還原作用只有在溫度達(dá)到預(yù)定溫度或高于預(yù)定 溫度的情況下才表現(xiàn)出來。也就是說，NOx選擇還原催化劑具有活化溫度?？梢酝ㄟ^在火焰 產(chǎn)生之前使未燃燒燃料附著于NOx選擇還原催化劑然后產(chǎn)生火焰使得火焰到達(dá)NOx選擇還 原催化劑的上游端而在短時間內(nèi)使NOx選擇還原催化劑的溫度升高至或高于活化溫度。對此實(shí)施方式的說明重點(diǎn)集中在設(shè)置單個排氣處理設(shè)備55的情形。然而，可以在 火焰到達(dá)的排氣處理設(shè)備陽的下游設(shè)置另外的排氣處理設(shè)備。例如，可在火焰到達(dá)的氧化 催化劑的下游設(shè)置顆粒過濾器和NOx儲存還原催化劑。其它特征、效果和結(jié)果與第一實(shí)施方式的相同，因此省略對其重復(fù)說明。下面參照圖13至18對根據(jù)第三實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備加以說 明。在該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備中，火焰到達(dá)的排氣處理設(shè)備17為NOx儲 存催化劑。圖13是該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的示意圖。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈 化設(shè)備具有NOx儲存催化劑17，其作為火焰到達(dá)的排氣處理設(shè)備17并且設(shè)置在電熱塞51 下游。NOx儲存催化劑17下游設(shè)置有SOx吸附催化劑57。NOx儲存催化劑17下游設(shè)置有用于檢測NOx儲存催化劑17的溫度的第一溫度傳 感器26。NOx儲存催化劑17下游還設(shè)置有空燃比傳感器56。SOx吸附催化劑57下游設(shè)置 有用于檢測SOx吸附催化劑57的溫度的第二溫度傳感器27。第一溫度傳感器沈、第二溫 度傳感器27以及空燃比傳感器56的輸出信號經(jīng)由對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器37(圖1)輸入到電 子控制單元30的輸入端口 35。NOx儲存催化劑(NSR) 17具有承載在基質(zhì)上的由例如氧化鋁構(gòu)成的催化劑載體。貴 金屬催化劑分散承載在催化劑載體的表面上。催化劑載體的表面上形成有NOx吸收劑層。 貴金屬催化劑采用例如鉬(Pt)。用于構(gòu)成NOx吸收劑的組分可以是選自于諸如鉀(K)、鈉 (Na)或銫(Cs)等堿金屬、諸如鋇(Ba)或鈣(Ca)等堿土金屬、或者諸如鑭(La)或釔(Y)等 稀土金屬中的至少一種組分。NOx儲存催化劑17暫時地儲存從發(fā)動機(jī)本體1排放的排氣中所含的NOx，釋放儲存 的N0X，并在釋放儲存的NOx時將NOx轉(zhuǎn)化成隊(duì)。當(dāng)排氣的空燃比稀時NOx儲存催化劑17儲 存N0X。當(dāng)NOx儲存量達(dá)到容許值時，通過使排氣的空燃比達(dá)到濃空燃比或化學(xué)計(jì)量空燃比 而使儲存的NOx釋放。當(dāng)排氣的空燃比為濃空燃比或化學(xué)計(jì)量空燃比時，排氣中大量存在諸如未燃燒燃料等還原劑，因此可將釋放的NOx還原成N2。就這樣以上述方式實(shí)施NOx釋放 控制。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣可能包含硫氧化物(SOx)。在這種情況下，NOx儲存催化劑17在 儲存NOx的同時還儲存S0X。SOx的儲存減少了能夠儲存的NOx的量。此外，NOx儲存催化劑 17還受到所謂的硫中毒的影響。進(jìn)行釋放SOxW硫中毒恢復(fù)以消除硫中毒。30)(在而)(儲存 催化劑17中比NOx儲存得更穩(wěn)定。因此，在硫中毒恢復(fù)中，要使NOx儲存催化劑17達(dá)到高 溫，并且在高溫狀態(tài)下，使排氣的空燃比達(dá)到濃空燃比或化學(xué)計(jì)量空燃比，從而誘使SOx釋 放。就這樣以上述方式實(shí)施SOx釋放控制。在該實(shí)施方式中用于SOx釋放控制的溫度升高期間，在火焰到達(dá)NOx儲存催化劑17 之前通過燃料添加閥15進(jìn)行預(yù)先燃料供給，以使未燃燒燃料附著于NOx儲存催化劑17的上 游端。此后，通過由燃料添加閥15供給未燃燒燃料并通過給電熱塞51通電而產(chǎn)生火焰，并 且火焰到達(dá)NOx儲存催化劑17的上游端?；鹧娴竭_(dá)NOx儲存催化劑17的上游端使NOx儲 存催化劑17的溫度得以快速升高。NOx儲存催化劑17承載用于在NOx儲存過程中氧化NOxW氧化催化劑。因此在NOx 儲存催化劑17中發(fā)生的氧化反應(yīng)的反應(yīng)熱使NOx儲存催化劑17的溫度升高得更快。特別 地，通過在火焰產(chǎn)生之前使未燃燒燃料附著于該上游端使大量活性物質(zhì)被供給至NOx儲存 催化劑17?；钚晕镔|(zhì)的氧化反應(yīng)使得NOx儲存催化劑17的溫度能夠快速地升高。下面對變濃控制加以說明，在變濃控制中，在NOx儲存催化劑17的NOx釋放控制和 SOx釋放控制期間使排氣的空燃比變濃。在該實(shí)施方式中，控制排氣的空燃比使其大大變 濃。通過控制排氣的空燃比使其大大變濃能夠提高還原效率。圖14示出了該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備的第一操作控制的時間 圖。圖14是該實(shí)施方式中的NOx釋放控制的時間圖。以下說明主要與NOx釋放控制有關(guān)， 盡管排氣的空燃比也能夠通過以與NOx釋放相同的方式控制SOx釋放而變濃。通過借助于燃料添加閥15的預(yù)先燃料供給使未燃燒燃料附著于NOx儲存催化劑 17的上游端。然后在時刻tx產(chǎn)生火焰。在該實(shí)施方式中，流入NOx儲存催化劑17中的排 氣的空燃比在與火焰產(chǎn)生相同的時間變濃。在該實(shí)施方式中，通過未燃燒燃料的間歇供給 來使排氣的空燃比變濃?？赏ㄟ^多次供給未燃燒燃料而對應(yīng)地多次產(chǎn)生火焰。在該實(shí)施方式中，火焰中的活性物質(zhì)可供給到NOx儲存催化劑17。通過附著于NOx 儲存催化劑17的上游端的未燃燒燃料的由火焰誘發(fā)的燃燒而將大量活性物質(zhì)供給到NOx 儲存催化劑17。這些活性物質(zhì)含有高還原能力的還原劑，因此這些活性物質(zhì)具有極佳的NOx 釋放和NOx還原性能。因此，與流入NOx儲存催化劑17中的排氣不含活性物質(zhì)的情況相比， 能夠在相同的時間內(nèi)釋放和還原更大量的N0X。圖15示出了該實(shí)施方式中的在NOx釋放控制期間的第二操作控制的時間圖。圖 15是對照例的時間圖。對照例的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備具有燃料添加閥15但是沒有 電熱塞51。因此，在對照例中，流入NOx儲存催化劑17的排氣的空燃比通過燃料添加閥15 供給的未燃燒燃料而變濃，但是沒有火焰產(chǎn)生。在對照例的排氣凈化設(shè)備的NOx釋放控制或SOx釋放控制期間，供給未燃燒燃料使 得流入NOx儲存催化劑的排氣的空燃比變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空燃比或略濃于化學(xué)計(jì)量空燃比。盡 管通過燃料添加閥15間歇地供給燃料，但是例如由于未燃燒燃料附著于排氣管12的壁面而使流入NOx儲存催化劑17中的排氣的空燃比均勻。也就是說，流入NOx儲存催化劑17中 的排氣的空燃比基本上是恒定的。相比之下，在圖14所示的第一操作控制中，能夠?qū)⒏哌€原活性物質(zhì)供給到NOx儲 存催化劑17，因而能夠使流入NOx儲存催化劑17中的排氣的空燃比大大變濃。此處，燃料 供給成使得排氣的空燃比大大變濃，因而可能導(dǎo)致通過NOx儲存催化劑17的未燃燒燃料的 量更多。在第一操作控制中，為了抑制未燃燒燃料溜過NOx儲存催化劑17，延長燃料添加閥 15供給的未燃燒燃料的時間間隔。也就是說，未燃燒燃料供給中斷的時間被延長。因此，以 間歇的方式使流入NOx儲存催化劑17中的排氣的空燃比變濃?？商娲?，中間插置有流入 NOx儲存催化劑17中的排氣的空燃比稀的時段。以上控制在允許排氣的空燃比大大變濃的 同時抑制了未燃燒燃料溜過NOx儲存催化劑。在對圖14所示的示例的說明中，NOx釋放控制執(zhí)行一次，但是NOx釋放控制可執(zhí)行 數(shù)次，這取決于要釋放的NO5^P /或SOx的量。在對上述示例的說明中，排氣的空燃比控制 成大大變濃，但是該實(shí)施方式并不局限于此，也可使排氣的空燃比變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空燃比，或 者略微濃于化學(xué)計(jì)量空燃比。在第一操作控制中，在間歇的火焰產(chǎn)生期間排氣的流量減小。排氣的流量可通過 減小流入發(fā)動機(jī)本體1中的進(jìn)氣量而減小。較低的流量使火焰能夠在排氣通道中散布，從 而實(shí)現(xiàn)更好的可燃性。這使得能夠延長NOx儲存催化劑17中的反應(yīng)時間，并提高NOx儲存 催化劑17中的反應(yīng)能力。附著于NOx儲存催化劑17的未燃燒燃料等的還原能力也通過基 團(tuán)的活性而提高。因此活性物質(zhì)能夠改善NOx的還原性能?？赏ㄟ^減小排氣的流量而降低在未燃燒燃料的燃燒過程中的氧濃度，由此還能夠 減少火焰中的殘留氧，使得能夠?qū)⒀趸旧虾谋M的火焰供給到NOx儲存催化劑17。因此，能 夠?qū)⒕哂懈哌€原能力的還原劑供給到NOx儲存催化劑17，從而能夠進(jìn)一步提高NOx儲存 催化劑17的NOx還原性能。在該實(shí)施方式中通過減小排氣的流量來降低氧濃度。然而，該 實(shí)施方式并不局限于此，也可以以任意其它方式降低排氣中的氧濃度。在圖14所示的示例中，在火焰產(chǎn)生期間降低排氣中的氧濃度，但是上述操作控制 并不局限于此，而是可以執(zhí)行成在火焰產(chǎn)生之前降低排氣中的氧濃度。此外，當(dāng)在火焰產(chǎn)生 期間減小排氣的流量時可使排氣的流量變?yōu)榱??？衫缤ㄟ^停止發(fā)動機(jī)本體1而使排氣的 流量變?yōu)榱恪Ｔ趦?nèi)燃發(fā)動機(jī)安裝在汽車中的情況下，可在汽車停止的情況下停止發(fā)動機(jī)本 體1?？商娲?，在除發(fā)動機(jī)本體1之外還設(shè)有驅(qū)動馬達(dá)的混合動力汽車等的情況下能夠在 預(yù)定操作狀態(tài)下停止發(fā)動機(jī)本體1。圖16示出了該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備的第三操作控制的時間 圖。在第三操作控制中，執(zhí)行NOx釋放控制以在火焰產(chǎn)生之前增大排氣的流量。執(zhí)行控制 從而增大流出發(fā)動機(jī)本體1的排氣的流量。在該實(shí)施方式中，流入發(fā)動機(jī)本體1的進(jìn)氣量 增加。排氣流量的增加導(dǎo)致排氣中的氧濃度更高。氧濃度增加使得能夠提高火焰產(chǎn)生期間 的未燃燒燃料的可燃性。這能夠增加由火焰產(chǎn)生的諸如基團(tuán)等活性物質(zhì)的量，并因此能夠 提高NOx儲存催化劑17的NOx釋放及NOx還原性能。在第三操作控制中，在火焰產(chǎn)生之前提高排氣中的氧濃度，但是該操作控制不限 于此，也可以執(zhí)行成在火焰產(chǎn)生期間提高氧濃度。在該實(shí)施方式中通過增大排氣流量而提 高氧濃度，但是該實(shí)施方式并不局限于此，也可以通過以任意其它方式執(zhí)行控制來提高氧濃度。圖17示出了該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備的第四操作控制的時間 圖。第四操作控制在以下方面與該實(shí)施方式的第一操作控制相同對于放控制，在通 過燃料添加閥15預(yù)先供給燃料之后在時刻tx產(chǎn)生火焰。在第四操作控制中，執(zhí)行控制以在火焰產(chǎn)生期間增加通過燃料添加閥15供給的 未燃燒燃料的量。具體地，在通過燃料添加閥15間歇地供給燃料的次數(shù)中，在第二及后續(xù) 火焰產(chǎn)生的任何一次中增加通過燃料添加閥15供給的未燃燒燃料的供給量。在第四操作 控制中，在時刻tz增加通過燃料添加閥15的供給量。NOx儲存催化劑17的溫度在火焰產(chǎn) 生期間升高。較高的NOx儲存催化劑17溫度使NOx釋放和NOx還原性能提高。因此可通過 增大供給至NOx儲存催化劑17的燃料量而增大反應(yīng)量。在該實(shí)施方式中，在火焰產(chǎn)生期間將供給增大給定量，并且此后連續(xù)地供給恒定 的量。然而，該操作控制并不局限于此，未燃燒燃料的供給量可變化任意次數(shù)。可替代地， 未燃燒燃料的供給量可隨著火焰產(chǎn)生數(shù)目的增加而逐漸增大。而且，在第四操作控制中，與執(zhí)行NOx釋放控制時的排氣的空燃比和流量相比，一 旦NOx釋放控制結(jié)束，就使排氣的空燃比較稀，并且使排氣的流量增大。在該實(shí)施方式中的 NOx釋放控制期間，流入NOx儲存催化劑17的排氣的空燃比大大變濃。因此，NOx儲存催化 劑17中會留有殘余的一氧化碳和/或未燃燒燃料。這些殘留物不利于NOx釋放控制之后 正常操作期間的NOx儲存。例如，一氧化碳可保持附著于貴金屬表面。在NOx釋放控制之后，可通過增大排氣 的流量來增加流入NOx儲存催化劑17中的氧量。NOx儲存催化劑17中殘留的一氧化碳和/ 或未燃燒燃料可被氧化從而被去除。這因此能夠提高NOx儲存催化劑17的NOx儲存能力。 在SOx釋放控制以后也以同樣的方式使排氣的空燃比較稀并增大排氣的流量，由此能夠去 除NOx儲存催化劑17中的殘留一氧化碳等。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備具有檢測由火焰產(chǎn)生的活性物質(zhì)的量 的活性物質(zhì)檢測單元。如圖13所示，該實(shí)施方式中的活性物質(zhì)檢測單元具有設(shè)在NOx儲存 催化劑17下游的第一溫度傳感器26。電子控制單元30中存儲有作為NOx儲存催化劑17的 溫度的函數(shù)的活性物質(zhì)的量?？赏ㄟ^檢測NOx儲存催化劑17的溫度來計(jì)算活性物質(zhì)的量。 活性物質(zhì)檢測單元并不局限于以上情形，而是可采用能夠檢測活性物質(zhì)的量的任意裝置。在該實(shí)施方式中，通過確定由活性物質(zhì)檢測單元檢測出的活性物質(zhì)的量來選擇使 排氣的空燃比變濃的次數(shù)。在該實(shí)施方式中，當(dāng)通過活性物質(zhì)檢測單元檢測出的活性物質(zhì) 的量不高于判斷值時執(zhí)行補(bǔ)充的NOx釋放控制或SOx釋放控制。與當(dāng)活性物質(zhì)的量大于判 斷值時相比，當(dāng)活性物質(zhì)的量等于或少于判斷值時，增加用于NOx釋放控制或SOx釋放控制 的火焰產(chǎn)生的數(shù)目。例如，可執(zhí)行控制使得在NOx釋放控制期間當(dāng)活性物質(zhì)的量等于或少 于判斷值時，判定來自NOx儲存催化劑17的NOx的釋放量不足，此時使排氣的空燃比變濃， 并補(bǔ)充火焰產(chǎn)生。在從NOx儲存催化劑17釋放SOx的SOx釋放控制期間，NOx儲存催化劑17的溫度 必須上升至使SOx能夠釋放的溫度。在沒有火焰生成的活性物質(zhì)供給到NOx儲存催化劑17 的情況下，SOx釋放溫度例如為600°C。在SOx釋放控制中，溫度升高至SOx釋放溫度或高于 該溫度，并且使排氣的空燃比為化學(xué)計(jì)量空燃比或使其變濃。儲存在NOx儲存催化劑17中的SOx在NOx儲存催化劑17內(nèi)沿上游到下游的方向遷移。SOx以其到達(dá)NOx儲存催化劑17 的下游端的順序被排出。因此，必須經(jīng)過預(yù)定的時間直至儲存在NOx儲存催化劑17的上游 部分中的SOx被排出。在該實(shí)施方式中，活性物質(zhì)供給到NOx儲存催化劑17能夠降低可釋放SOx的溫度。 活性SOx釋放溫度為在將活性物質(zhì)供給到NOx儲存催化劑17的情況下的釋放溫度，該溫度 為例如450°C。在該實(shí)施方式的NOx釋放控制過程中可使NOx儲存催化劑17的上游端處的 溫度達(dá)到活性SOx釋放溫度或高于活性SOx釋放溫度。例如，通過調(diào)節(jié)由燃料添加閥15供 給的未燃燒燃料的供給量和/或通過調(diào)節(jié)電熱塞51的位置而使火焰產(chǎn)生期間NOx儲存催 化劑17的上游端處的溫度達(dá)到活性SOx釋放溫度或高于活性SOx釋放溫度。在NOx儲存催 化劑17上游端處的溫度未達(dá)到活性SOx釋放溫度的情況下，可通過例如補(bǔ)充火焰產(chǎn)生而使 該溫度升高。圖18是用于說明NOx釋放控制期間NOx儲存催化劑17中的溫度分布的圖。X軸 代表從電熱塞51到NOx儲存催化劑17的下游端的位置。排氣的溫度借助于電熱塞51的 火焰產(chǎn)生而升高。NOx儲存催化劑17的溫度在其上游端處最高。NOx儲存催化劑17的溫度 朝其下游端降低。在該實(shí)施方式中，NOx儲存催化劑17的上游端處的溫度等于或高于活性 SOx釋放溫度。因此儲存在NOx儲存催化劑17的上游部分處的SOx向下游轉(zhuǎn)移。在NOx釋放控制期間可使NOx儲存催化劑17的上游端處的SOx向下游轉(zhuǎn)移。這能 夠縮短SOx釋放控制過程中SOx向下游轉(zhuǎn)移的時間。因此可在短時間內(nèi)實(shí)施SOx釋放控制， 因?yàn)镹Ox儲存催化劑17的上游部分處的SOx的儲存量減少了。在預(yù)熱的過程中，例如在內(nèi) 燃發(fā)動機(jī)的起動過程中，溫度從NOx儲存催化劑17的上游端側(cè)開始升高。因此，能夠從NOx 儲存催化劑17的上游端開始儲存N0X，在NOx儲存催化劑17的上游端處SOx的儲存量小。 因此可在短時間內(nèi)開始NOx的儲存。在該實(shí)施方式中，用于俘獲SOx的SOx吸附催化劑57設(shè)置在NOx儲存催化劑17下 游，如圖13所示。可以使用通過儲存含在排氣中的SOx而從排氣中去除SOx的催化劑作為 SOx吸附催化劑57。SOx吸附催化劑57例如可具有置于基質(zhì)上的由氧化鋁或氧化硅構(gòu)成的催化劑載 體，貴金屬催化劑分散承載在該催化劑載體的表面上。催化劑載體表面上形成有SOx吸收 劑層?？墒褂勉f(Pt)等作為貴金屬催化劑。SOxK收劑含有能夠形成硫酸鹽的物質(zhì)。能夠 用于構(gòu)成SOxK收劑的成分包括例如堿金屬、堿土金屬、稀土金屬以及過渡金屬中的一種或 多種金屬。 如上所述，通過給NOx儲存催化劑17供給活性物質(zhì)而執(zhí)行SOx釋放控制，能夠提高 SOxW可釋放能力。由此在比通常情況低的溫度下釋放sox。因此，在SOx釋放控制中，存在 儲存在NOx儲存催化劑17中的SOx會突然大量釋放的可能性。在該實(shí)施方式中，在N0x儲 存催化劑17下游設(shè)置SOx吸附催化劑57能夠?qū)Ox暫時儲存在SOx吸附催化劑57中。這 能夠抑制大量SOx突然釋放。 在現(xiàn)有技術(shù)中，由于在SOx釋放控制過程中NOx儲存催化劑17和SOx吸附催化劑 57的溫度都升高，因此即使在NOx儲存催化劑17下游設(shè)置SOx吸附催化劑57，SOx仍然難 于被SOx吸附催化劑57所俘獲。在該實(shí)施方式中能夠降低NOx儲存催化劑17的SOx釋放 溫度。因此，能夠防止SOx吸附催化劑57的溫度超過SOx解除吸附的溫度。因此能夠?qū)Ox俘獲在SOx吸附催化劑57中?？梢酝ㄟ^升高排氣溫度而釋放附著于SOx吸附催化劑57的S0X?？商娲?，可通 過升高排氣溫度并使排氣的空燃比變濃而釋放sox。例如，當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的負(fù)荷高時排氣溫 度升高，從而能夠在這種時期釋放sox。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備具有檢測SOx吸附催化劑57的溫度的 溫度檢測單元。該檢測SOx吸附催化劑57的溫度的溫度檢測單元包括第二溫度傳感器27。 在該實(shí)施方式中，通過火焰產(chǎn)生單元實(shí)現(xiàn)的火焰產(chǎn)生在SOx吸附催化劑57的溫度低于判斷 值時受到限制。SOx吸附催化劑57具有SOx吸附能力急劇降低的溫度。例如，當(dāng)溫度低于 350°C時SOx吸附能力降低。因此可將該溫度作為判斷值。在該實(shí)施方式中，當(dāng)SOx吸附催化劑57的溫度低于判斷值時，限制火焰產(chǎn)生，從而 減少流出NOx儲存催化劑17的SOx的量。在進(jìn)行使排氣的空燃比變濃的控制時，例如，使排 氣的空燃比變濃但無火焰產(chǎn)生?？商娲兀陂g隙式火焰產(chǎn)生的情況下延長火焰產(chǎn)生的時 間間隔。在SOx釋放控制已經(jīng)進(jìn)行的情況下，可臨時中斷SOx釋放控制。以上述方式執(zhí)行控 制能夠防止在SOx吸附催化劑57的SOx吸附能力低的情況下SOx通過SOx吸附催化劑57并 釋放到大氣中。其它特征、效果和結(jié)果與第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式中的相同，因此將省略對 其重復(fù)說明。接下來參照圖19至21對根據(jù)第四實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備加以說 明。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備具有設(shè)置在上游的氧化催化劑13和設(shè)置在 下游的NOx選擇還原催化劑58。該實(shí)施方式的排氣凈化設(shè)備形成為使得排氣中所含的NOx 在NOx選擇還原催化劑58中進(jìn)行處理。圖19是該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的示意圖。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈 化設(shè)備具有氧化催化劑13，該氧化催化劑13作為火焰到達(dá)的排氣處理設(shè)備并設(shè)置在電熱 塞51下游。NOx選擇還原催化劑58設(shè)置在氧化催化劑13下游。NOx選擇還原催化劑58下游 設(shè)置有用于檢測NOx選擇還原催化劑58的溫度的溫度傳感器觀。NOx選擇還原催化劑58 的下游設(shè)置有NOx傳感器59。溫度傳感器觀和NOx傳感器59的輸出信號通過電子控制單 元30 (圖1)的對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。NOx選擇還原催化劑58上游設(shè)置 有用于將尿素供給到排氣通道中的尿素添加閥53。尿素添加閥53充當(dāng)還原劑供給單元，其 將用于NOx還原的還原劑供給到NOx選擇還原催化劑58。該實(shí)施方式在以下方面與第一實(shí)施方式相同在火焰產(chǎn)生之前預(yù)選供給燃料以使 未燃燒燃料附著于氧化催化劑13的上游端。在排氣凈化設(shè)備中，當(dāng)例如使氧化催化劑13 的溫度升高時，火焰到達(dá)氧化催化劑13的上游端。伴隨著火焰產(chǎn)生的是排氣中的NOx量增 加。在NOx選擇還原催化劑58中處理源于火焰產(chǎn)生的NOx增加。NOx選擇還原催化劑58將
NOx還原成N2。圖20示出了該實(shí)施方式中的第一操作控制的時間圖。在該實(shí)施方式中，通過尿素 添加閥53間歇地供給尿素。在該實(shí)施方式中供給尿素以補(bǔ)償在火焰產(chǎn)生期間在NOx選擇 還原催化劑58中消耗的氨。在第一操作控制中，尿素添加閥53在火焰產(chǎn)生的時刻tx之前供給尿素。在火焰產(chǎn)生之前，供給尿素使得氨以等于或大于預(yù)定量的量被吸附至NOx選擇還原催化劑58。在 第一操作控制中，尿素添加閥53以對應(yīng)于火焰產(chǎn)生所消耗的氨的量供給尿素。尿素添加閥 53供給預(yù)定量的氨。因此能夠在火焰產(chǎn)生之前使氨以等于或大于預(yù)定量的量吸附于N0x選 擇還原催化劑58，從而充分處理由火焰產(chǎn)生引起的NOx增加。圖21是該實(shí)施方式中的第二操作控制的時間圖。在該第二操作控制中，在火焰產(chǎn) 生結(jié)束后供給尿素，以補(bǔ)償在火焰產(chǎn)生時段中所消耗的氨。在時刻tx產(chǎn)生火焰，在時刻tY 結(jié)束火焰產(chǎn)生。在該實(shí)施方式中自時刻、起增加尿素的供給量。在火焰產(chǎn)生之后供給的 尿素量多于在火焰產(chǎn)生之前供給的尿素量。在該實(shí)施方式中，在火焰產(chǎn)生之前和火焰產(chǎn)生 之后都供給預(yù)定量的尿素。在火焰產(chǎn)生期間處理增加的N0X。因此NOx選擇還原催化劑58中吸附的氨量減小。 在第二操作控制中，可在火焰產(chǎn)生結(jié)束之后補(bǔ)充火焰產(chǎn)生期間消耗的氨量。這允許在火焰 產(chǎn)生之后補(bǔ)充用于處理因火焰產(chǎn)生而增加的NOx所消耗的吸附氨。在該實(shí)施方式的排氣凈化設(shè)備中，如圖19所示，尿素添加閥53設(shè)置在氧化催化劑 13下游，使得由尿素添加閥53所供給的尿素不與火焰接觸。因此，尿素供給不限于在火焰 產(chǎn)生之前或在火焰產(chǎn)生之后，也可以在火焰產(chǎn)生期間供給尿素。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備還可具有吸附量檢測單元，該吸附量檢測單元檢測吸 附到NOx選擇還原催化劑58上的氨量。吸附量檢測單元可基于例如通過溫度傳感器觀檢 測的NOx選擇還原催化劑58的溫度、通過尿素添加閥53供給的尿素量以及流入NOx選擇還 原催化劑58中的NOx的量來計(jì)算任意時刻氨的吸附量。在排氣凈化設(shè)備中設(shè)置吸附量檢測單元能夠檢測吸附至NOx選擇還原催化劑58 的氨量，從而允許更準(zhǔn)確地控制。例如，計(jì)算在火焰產(chǎn)生期間所消耗的氨量，從而在火焰產(chǎn) 生之后可供給對應(yīng)于火焰產(chǎn)生期間所消耗的氨的尿素量?？商娲兀梢蕴崆霸O(shè)定NOx選 擇還原催化劑58中的氨的最大吸附量，從而在氨的吸附量達(dá)到該最大值時控制尿素的供 給而使其中斷。存在未能在NOx選擇還原催化劑58上游的排氣處理設(shè)備中完全被氧化的未燃燒 燃料流入NOx選擇還原催化劑中并附著于NOx選擇還原催化劑的情形。附著于NOx選擇還 原催化劑58的未燃燒燃料防止氨吸附到NOx選擇還原催化劑58上，因此NOx凈化率降低， 即，NOx選擇還原催化劑58遭受到所謂的HC中毒?？赏ㄟ^升高NOx選擇還原催化劑的溫度 而使附著于NOx選擇還原催化劑58的未燃燒燃料從NOx選擇還原催化劑58上解除吸附。該實(shí)施方式的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化設(shè)備具有中毒檢測單元，其檢測NOx選擇還 原催化劑58中的HC中毒量。該實(shí)施方式中的中毒檢測單元具有設(shè)置在NOx選擇還原催化 劑58下游的NOx傳感器59。由于NOx傳感器59檢測在預(yù)定操作狀態(tài)下流出NOx選擇還原 催化劑58而未接受處理的NOx的量，因此能夠檢測NOx選擇還原催化劑58的HC中毒。然 而，中毒檢測單元并不局限于此，而是可以采用允許檢測HC中毒的任意裝置。例如，中毒檢 測單元可以形成為基于操作狀態(tài)史來檢測HC中毒量。在該實(shí)施方式的第三操作控制中，當(dāng)通過HC中毒檢測單元檢測出的HC中毒量等 于或大于判斷值時進(jìn)行HC中毒恢復(fù)。在該第三操作控制中，通過火焰產(chǎn)生單元產(chǎn)生火焰。 火焰產(chǎn)生使氧化催化劑13的溫度和排氣的溫度升高。排氣溫度的升高使得NOx選擇還原 催化劑58的溫度得以升高，并由此使得附著于NOx選擇還原催化劑58的HC能夠從NOx選擇還原催化劑58上解除吸附。使NOx選擇還原催化劑58的溫度升高以從HC中毒狀態(tài)恢復(fù)具有使氨更不太可能吸附到NOx選擇還原催化劑58上的效果。此外，NOx選擇還原催化劑58的溫度升高使所吸 附的氨更易于以氨或NOx的形式排放掉。在該實(shí)施方式中，在用于HC中毒恢復(fù)的火焰產(chǎn)生 期間減少通過尿素添加閥53供給的尿素的供給量。尿素的供給量減至低于當(dāng)HC中毒量低 于判斷值時供給的量。但是，由于在HC中毒恢復(fù)期間NOx仍會流入NOx選擇還原催化劑58 中，因此會繼續(xù)供給尿素。優(yōu)選地，以處理因火焰產(chǎn)生導(dǎo)致的NOx增加所需的最低需要量供 給尿素。對該實(shí)施方式的說明針對火焰到達(dá)的排氣處理設(shè)備具有氧化催化劑13的情形。然而，也可使用顆粒過濾器作為排氣處理設(shè)備。在顆粒過濾器的情況下，溫度升高至顆粒物 能夠燃燒的溫度，由此使NOx選擇還原催化劑58的溫度升高?？梢岳妙w粒物產(chǎn)生的燃燒 熱來升高NOx選擇還原催化劑58的溫度。其它特征、效果和結(jié)果與第一至第三實(shí)施方式中任一個的相同，因此將省略對其重復(fù)說明。以上實(shí)施方式可彼此適當(dāng)組合。在附圖中，相同部分或?qū)?yīng)部分用同樣的附圖標(biāo)記指示。上述實(shí)施方式實(shí)質(zhì)上是示例性而不以任何方式限制本發(fā)明。另外，在以上實(shí)施方 式中，應(yīng)當(dāng)理解，本文使用的“儲存”意指以吸附、附著、吸收、俘獲、包藏等至少一種形式保 持物質(zhì)(固體、液體、氣體分子)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，包括排氣處理設(shè)備，所述排氣處理設(shè)備設(shè)置在排氣通道中并凈化排氣； 火焰產(chǎn)生單元，所述火焰產(chǎn)生單元通過點(diǎn)燃排氣中包含的未燃燒燃料而產(chǎn)生火焰并使 所產(chǎn)生的火焰到達(dá)所述排氣處理設(shè)備的上游端；以及 控制單元，所述控制單元控制所述火焰產(chǎn)生單元，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在所述火焰產(chǎn)生單元產(chǎn)生的火焰到達(dá)所述排氣 處理設(shè)備之前使所述未燃燒燃料附著于所述排氣處理設(shè)備的上游端，并通過火焰使附著于 所述排氣處理設(shè)備的上游端的所述未燃燒燃料燃燒。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述火焰產(chǎn)生單元包括電熱塞和燃料供給單元，所述燃料供給單元將所述未燃燒燃料 供給到所述電熱塞上游的所述排氣通道中，并且為了使所述未燃燒燃料附著于所述排氣處理設(shè)備的上游端，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行 控制以在通過給所述電熱塞通電而使所述電熱塞的溫度達(dá)到所述未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫度 之前使所述燃料供給單元供給所述未燃燒燃料。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述火焰產(chǎn)生單元包括電熱塞和燃料供給單元，所述燃料供給單元將所述未燃燒燃料 供給到所述電熱塞上游的所述排氣通道中，并且為了使所述未燃燒燃料附著于所述排氣處理設(shè)備的上游端，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行 控制以在通過給所述電熱塞通電而使所述電熱塞的溫度達(dá)到所述未燃燒燃料的點(diǎn)燃溫度 之后使所述燃料供給單元以比產(chǎn)生火焰所需的最小量大的量供給所述未燃燒燃料。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中， 所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制從而以間歇的方式多次產(chǎn)生火焰。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在多次火焰產(chǎn)生中相對于第一次火焰產(chǎn)生時附著于 所述排氣處理設(shè)備的所述未燃燒燃料的量減少第二次火焰產(chǎn)生和后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一 次時附著于所述排氣處理設(shè)備的所述未燃燒燃料的量。
6.如權(quán)利要求4或5所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在多次火焰產(chǎn)生中相對于第一次火焰產(chǎn)生的持續(xù)時 間延長第二次火焰產(chǎn)生以及后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次的持續(xù)時間。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在多次火焰產(chǎn)生中相對于第一次火焰產(chǎn)生時的火焰 溫度升高第二次火焰產(chǎn)生以及后續(xù)火焰產(chǎn)生中任何一次時的火焰溫度。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，進(jìn)一步包括 第一溫度傳感器，其中，所述排氣處理設(shè)備包括吸附所述未燃燒燃料的氧化催化劑， 所述第一溫度傳感器檢測所述氧化催化劑的溫度，并且所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以隨著所述氧化催化劑的檢測溫度升高而減少所述未 燃燒燃料的吸附量。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述排氣處理設(shè)備包括吸附所述未燃燒燃料的氧化催化劑和檢測附著于所述氧化催 化劑的所述未燃燒燃料的量的附著量檢測單元，并且所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以隨著附著于所述氧化催化劑的所述未燃燒燃料的量 增加而降低火焰的溫度。
10.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述排氣處理設(shè)備包括NOx儲存催化劑，其中當(dāng)流入所述NOx儲存催化劑中的排氣的空 燃比稀時，所述NOx儲存催化劑儲存排氣中包含的N0X，當(dāng)所述空燃比為化學(xué)計(jì)量空燃比或 濃空燃比時，所述NOx儲存催化劑釋放所儲存的N0X，并且所述NOx儲存催化劑在儲存NOx時 連同NOx —起儲存SOx而且當(dāng)所述NOx儲存催化劑的溫度升高到釋放SOx的溫度時并且當(dāng)所 述空燃比變?yōu)榛瘜W(xué)計(jì)量空燃比或濃空燃比時釋放所儲存的SOx ；并且所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行用于從所述NOx儲存催化劑釋放NOx的NOx釋 放控制或者進(jìn)行用于從所述NOx儲存催化劑釋放SOx的SOx釋放控制時使所述火焰產(chǎn)生單 元產(chǎn)生火焰并使所述空燃比變濃。
11.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行所述NOx釋放控制或者進(jìn)行所述SOx釋放控制 時以間歇的方式使所述空燃比變濃。
12.如權(quán)利要求10或11所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行所述NOx釋放控制或者進(jìn)行所述SOx釋放控制 時在火焰產(chǎn)生之前或者在火焰產(chǎn)生期間增加供給到所述火焰產(chǎn)生單元的排氣中的氧濃度。
13.如權(quán)利要求10或11所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行所述NOx釋放控制或者進(jìn)行所述SOx釋放控制 時在火焰產(chǎn)生之前或者在火焰產(chǎn)生期間降低供給到所述火焰產(chǎn)生單元的排氣中的氧濃度。
14.如權(quán)利要求10或11所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在進(jìn)行所述NOx釋放控制或者進(jìn)行所述SOx釋放控制 時在火焰產(chǎn)生期間或者在火焰產(chǎn)生之后減小排氣的流量。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在火焰產(chǎn)生期間增加通過所述燃料供給單元供給的所述未燃燒燃料的量。
16.如權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，進(jìn)一步包括活性物質(zhì)檢測單元，所述活性物質(zhì)檢測單元檢測火焰產(chǎn)生的活性物質(zhì)的量，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以與當(dāng)所述活性物質(zhì)檢測單元檢測到的所述活性 物質(zhì)的量大于判斷值時的火焰產(chǎn)生的次數(shù)相比，當(dāng)所述活性物質(zhì)檢測單元檢測到的所述活 性物質(zhì)的量等于或小于所述判斷值時增加火焰產(chǎn)生的次數(shù)。
17.如權(quán)利要求10至16中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以與當(dāng)執(zhí)行所述NOx釋放控制或者執(zhí)行所述SOx釋放控 制時的所述空燃比及所述排氣的流量相比，在所述NOx釋放控制或者所述SOx釋放控制之后 使所述空燃比變稀并且增大所述排氣的流量。
18.如權(quán)利要求10至17中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述NOx儲存催化劑具有活性SOx釋放溫度，在所述活性SOx釋放溫度下，在火焰到達(dá)所述NOx儲存催化劑時SOx通過活性物質(zhì)而被釋放，并且所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在所述NOx釋放控制的過程中使所述NOx儲存催化劑 的上游端處的溫度升高至等于或者高于所述活性SOx釋放溫度的溫度。
19.如權(quán)利要求10至18中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中， 所述排氣處理設(shè)備包括俘獲SOx的SOx吸附催化劑，并且所述SOx吸附催化劑在所述排氣通道中設(shè)置在所述NOx儲存催化劑的下游。
20.如權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，進(jìn)一步包括 第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器檢測所述SOx吸附催化劑的溫度，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以當(dāng)所述SOx吸附催化劑的檢測溫度低于判斷值 時限制火焰的產(chǎn)生。
21.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，進(jìn)一步包括 還原劑供給單元，所述還原劑供給單元向所述排氣通道供給尿素或氨；其中，所述排氣處理設(shè)備包括氧化催化劑和NOx選擇還原催化劑，所述NOx選擇還原催 化劑設(shè)置在所述氧化催化劑下游并通過氨選擇性地還原排氣中包含的N0X，并且 所述還原劑供給單元設(shè)置在所述NOx選擇還原催化劑上游，以及 所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以通過使所述還原劑供給單元供給尿素或氨而補(bǔ)充被 吸附至所述NOx選擇還原催化劑并在火焰產(chǎn)生期間被消耗的氨。
22.如權(quán)利要求21所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在火焰產(chǎn)生之前或者在火焰產(chǎn)生之后使所述還原劑 供給單元供給尿素或氨，使得被吸附至所述NOx選擇還原催化劑的氨的量等于或大于預(yù)定 量。
23.如權(quán)利要求21至22所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，進(jìn)一步包括中毒檢測單元，所述中毒檢測單元檢測所述NOx選擇還原催化劑的HC中毒量， 其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以當(dāng)所述中毒檢測單元檢測到的所述HC中毒量 等于或高于判斷值時使所述火焰產(chǎn)生單元產(chǎn)生火焰。
24.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，其中， 所述排氣處理設(shè)備包括顆粒過濾器，所述顆粒過濾器俘獲排氣中的顆粒物，并且 所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以在通過升高排氣的溫度使所述顆粒物燃燒而從所述顆粒過濾器去除所述顆粒物時產(chǎn)生火焰。
25.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，進(jìn)一步包括 還原劑供給單元，所述還原劑供給單元向NOx選擇還原催化劑供給尿素；以及中毒檢測單元，所述中毒檢測單元檢測所述NOx選擇還原催化劑的HC中毒量， 其中，所述排氣處理設(shè)備包括氧化催化劑或顆粒過濾器，所述顆粒過濾器俘獲排氣中 的顆粒物；以及所述NOx選擇還原催化劑，所述NOx選擇還原催化劑設(shè)置在所述顆粒過濾 器下游或者所述氧化催化劑下游并借助于由尿素產(chǎn)生的氨而選擇性地還原排氣中包含的 NOx,并且所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以當(dāng)所述中毒檢測單元檢測到的所述HC中毒量等于或 高于判斷值時產(chǎn)生火焰并以比當(dāng)所述HC中毒量小于所述判斷值時的供給量小的供給量供 給尿素。
26.如權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，進(jìn)一步包括 火焰狀態(tài)判定單元，所述火焰狀態(tài)判定單元判定火焰是否產(chǎn)生，其中，所述控制單元構(gòu)造成當(dāng)火焰產(chǎn)生時執(zhí)行火焰產(chǎn)生控制而當(dāng)火焰未產(chǎn)生時執(zhí)行火 焰未產(chǎn)生控制，并且所述控制單元構(gòu)造成基于所述火焰狀態(tài)判定單元做出的火焰是否產(chǎn)生的判定來選擇 所述火焰產(chǎn)生控制或者選擇所述火焰未產(chǎn)生控制。
27.如權(quán)利要求1至沈中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備，進(jìn)一步包括沉積量檢測單元，所述沉積量檢測單元檢測沉積在所述火焰產(chǎn)生單元和所述排氣處理 設(shè)備至少其中之一上的炭煙的量，其中，所述控制單元構(gòu)造成執(zhí)行控制以當(dāng)所述沉積量檢測單元檢測到的炭煙沉積量超 過容許值時產(chǎn)生火焰。
全文摘要
一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣控制設(shè)備具有凈化排氣的排氣處理設(shè)備(55)。該排氣控制設(shè)備形成為通過燃料添加閥(15)將未燃燒燃料供給到排氣中，并且未燃燒燃料通過電熱塞(51)點(diǎn)燃由此產(chǎn)生到達(dá)排氣處理設(shè)備(55)的上游端的火焰(60)。使未燃燒燃料在所產(chǎn)生的火焰到達(dá)排氣處理設(shè)備之前就附著于排氣處理設(shè)備的上游端。然后附著于排氣處理設(shè)備的上游端的未燃燒燃料借助于所述火焰燃燒。
文檔編號F01N3/025GK102149905SQ201080002582
公開日2011年8月10日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者井上三樹男, 辻本健一 申請人:豐田自動車株式會社