專(zhuān)利名稱(chēng)：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)明涉及用于對(duì)排氣進(jìn)行凈化的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)了用于使凈化發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的催化劑升溫的催化劑升溫裝置。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)I的記載，在排氣流路內(nèi)的比催化劑靠上游側(cè)的位置具備添加閥和點(diǎn)火單元，添加閥具備噴射燃料的噴射口，點(diǎn)火單元具備用于對(duì)該燃料進(jìn)行點(diǎn)火的發(fā)熱部，上述添加閥和點(diǎn)火單兀配設(shè)在從添加閥的噴射口噴射的燃料與點(diǎn)火單兀的發(fā)熱部直接接觸的位置。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2006-112401號(hào)公報(bào)然而，雖然上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I的裝置具備上述結(jié)構(gòu)以在內(nèi)燃機(jī)剛剛起動(dòng)之后立刻提·高設(shè)置于排氣通路的排氣凈化用催化劑的溫度，但為了更恰當(dāng)?shù)爻掷m(xù)凈化排氣，期望此后也繼續(xù)進(jìn)行排氣凈化用催化劑的溫度控制。但是，專(zhuān)利文獻(xiàn)I并未公開(kāi)排氣凈化用催化劑的暖機(jī)結(jié)束后的溫度控制。另一方面，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化時(shí)，流經(jīng)排氣通路的排氣的流動(dòng)狀態(tài)也會(huì)變化。這種排氣的流動(dòng)狀態(tài)的變化例如會(huì)對(duì)上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I的裝置中的點(diǎn)火單元對(duì)燃料進(jìn)行點(diǎn)火帶來(lái)影響。因而，當(dāng)進(jìn)行排氣凈化用催化劑的溫度控制之際，考慮這種排氣的流動(dòng)狀態(tài)是有效的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是鑒于上述問(wèn)題而首創(chuàng)的，其目的在于，在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的暖機(jī)之后，恰當(dāng)?shù)貙?duì)設(shè)置于排氣通路的催化劑等排氣凈化用部件的溫度進(jìn)行控制。本發(fā)明提供一種在排氣通路具備排氣凈化用部件的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，該內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的特征在于，具備具有氧化功能的催化劑，該催化劑設(shè)置于比排氣凈化用部件靠上游側(cè)的位置；燃料添加單元，該燃料添加單元被定位在催化劑的上游側(cè)；發(fā)熱單元，該發(fā)熱單元被定位在催化劑的上游側(cè)；以及控制單元，該控制單元控制燃料添加單元的動(dòng)作以及發(fā)熱單元的動(dòng)作，當(dāng)排氣凈化用部件的溫度在規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)、且排氣的流速在規(guī)定速度以上時(shí)，控制單元使燃料添加單元?jiǎng)幼鞯皇拱l(fā)熱單元?jiǎng)幼?，?dāng)排氣凈化用部件的溫度在規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)、且排氣的流速小于規(guī)定速度時(shí)，控制單元使發(fā)熱單元?jiǎng)幼魍瑫r(shí)使燃料添加單元?jiǎng)幼?。也可以是，?dāng)排氣凈化用部件的溫度在規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)、且排氣的溫度小于規(guī)定排氣溫度時(shí)，并且排氣的流速在規(guī)定速度以上時(shí)，控制單元使燃料添加單元?jiǎng)幼鞯皇拱l(fā)熱單元?jiǎng)幼鳌?br>

圖I是用于對(duì)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的基本結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
圖2是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置所被應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。圖3是用于說(shuō)明圖2的燃料添加閥的動(dòng)作以及電熱塞(glow plug)的動(dòng)作的圖。
具體實(shí)施例方式首先，根據(jù)圖I對(duì)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的基本的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明。在圖I中，內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置S具備設(shè)置于排氣通路P的排氣凈化用部件M和用于控制排氣凈化用部件M的溫度的溫度控制裝置R。溫度控制裝置R具有設(shè)置在比排氣凈化用部件M靠上游側(cè)的位置的氧化促進(jìn)部件Rl ;定位在氧化促進(jìn)部件Rl的上游側(cè)的燃料添加單元R2 ;以及定位在氧化促進(jìn)部件Rl的上游側(cè)的發(fā)熱單元R3。在圖I中，包含具有氧化功能的催化劑的氧化促進(jìn)部件R1、燃料添加單元R2、發(fā)熱單元R3都設(shè)置于排氣通路P，但上述部件的至少一個(gè)或者全部也可以設(shè)置在排氣通路以外。燃料添加單元R2和發(fā)熱單元R3以由燃料添加單元R2添加的燃料通過(guò)發(fā)熱單元R3的發(fā)熱部周?chē)姆绞脚湓O(shè)。溫度 控制裝置R具備控制單元C，該控制單元C包含控制燃料添加單元R2的動(dòng)作的燃料添加控制單元Cl、和控制發(fā)熱單元R3的動(dòng)作的發(fā)熱控制單元C2。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)等排氣凈化用部件M的溫度比規(guī)定溫度低時(shí)，溫度控制裝置R使燃料添加單元R2以及發(fā)熱單元R3動(dòng)作。由此，發(fā)熱單元R3的發(fā)熱部發(fā)熱，從燃料添加單元R2添加燃料。這樣，通過(guò)氧化促進(jìn)部件Rl以及/或者其周?chē)傻募訜嵊脷怏w被供給至排氣凈化用部件M。結(jié)果，排氣凈化用部件M被加熱至規(guī)定溫度以上。一旦排氣凈化用部件M被加熱至其規(guī)定溫度以上之后，溫度控制裝置R根據(jù)需要執(zhí)行排氣凈化用部件M的溫度控制，以將排氣凈化用部件M的溫度維持控制在該規(guī)定溫度以上。當(dāng)利用排氣凈化用部件溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)到的排氣凈化用部件M的溫度在規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)、且利用排氣流速檢測(cè)裝置檢測(cè)到的排氣的流速在規(guī)定速度以上時(shí)，控制單元C使燃料添加單元R2動(dòng)作但不使發(fā)熱單元R3動(dòng)作。與此相對(duì)，當(dāng)排氣凈化用部件M的溫度在該規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)、且排氣的流速小于規(guī)定速度時(shí)，控制單元C使發(fā)熱單元R3動(dòng)作同時(shí)使燃料添加單元R2動(dòng)作。由此，利用發(fā)熱單元R3、氧化促進(jìn)部件Rl恰當(dāng)?shù)卮龠M(jìn)從燃料添加單元R2添加的燃料的燃燒或者氧化，從而實(shí)現(xiàn)排氣凈化用部件M的升溫。另外，此處，上述規(guī)定溫度區(qū)域在排氣凈化用部件M的溫度控制中是內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)等作為目標(biāo)的上述規(guī)定溫度以上的溫度區(qū)域，也可以包含該規(guī)定溫度。其次，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，對(duì)第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖2示出第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置(以下記為排氣凈化裝置)I所被應(yīng)用的車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的概略圖。內(nèi)燃機(jī)(以下記為發(fā)動(dòng)機(jī))10是通過(guò)將作為燃料的輕油從燃料噴射閥12直接噴射至處于壓縮狀態(tài)的燃燒室而使燃料自然點(diǎn)火的形式的發(fā)動(dòng)機(jī)、即柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。面向氣缸14的燃燒室并且劃分形成進(jìn)氣通路16的一部分的進(jìn)氣口形成于氣缸蓋，且由進(jìn)氣門(mén)開(kāi)閉。在氣缸蓋連接有劃分形成進(jìn)氣通路16的一部分的進(jìn)氣歧管18，進(jìn)而，在進(jìn)氣歧管18的上游側(cè)連接有同樣劃分形成進(jìn)氣通路16的一部分的進(jìn)氣管。在進(jìn)氣通路16的上游端側(cè)設(shè)置有空氣濾清器20，以除去被引導(dǎo)至進(jìn)氣通路16的空氣中的塵埃等。并且，在進(jìn)氣通路16的中途設(shè)置有開(kāi)度由節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器22調(diào)整的節(jié)氣門(mén)24。另一方面，面向氣缸14的燃燒室并且劃分形成排氣通路26的一部分的排氣孔形成于氣缸蓋，且由排氣門(mén)開(kāi)閉。在氣缸蓋連接有劃分形成排氣通路26的一部分的排氣歧管28，進(jìn)而，在排氣歧管28的下游側(cè)連接有同樣劃分形成排氣通路26的一部分的排氣管。在排氣通路26的中途設(shè)置有串聯(lián)地收納第一排氣凈化用部件(以下記為第一凈化部件)30和第二排氣凈化用部件(以下記為第二凈化部件)32的第一變換器34。此外，在比第一變換器34靠下游側(cè)的排氣通路設(shè)置有收納第三排氣凈化用部件(以下記為第三凈化部件)36的第二變換器38。另外，第一凈化部件30、第二凈化部件32以及第三凈化部件36包含于排氣凈化裝置I。此處，第一凈化部件30包含氧化催化劑。第一凈化部件30形成為例如擔(dān)載有鉬(Pt)之類(lèi)的貴金屬催化劑的整體催化劑。并且，第二凈化部件32是用于捕集排氣中的顆粒狀物質(zhì)(PM)的顆粒過(guò)濾器。作 為第二凈化部件32的顆粒過(guò)濾器并未擔(dān)載貴金屬催化劑。然而，也可以在顆粒過(guò)濾器上擔(dān)載鉬(Pt)之類(lèi)的貴金屬催化劑。 并且，第三凈化部件36包含NOx凈化用的催化劑、此處為NOx吸留催化劑。在第三凈化部件36、在其基體上擔(dān)載有由例如氧化鋁形成的催化劑載體。在催化劑載體的表面上分散擔(dān)載有鉬(Pt)之類(lèi)的貴金屬催化劑，此外，在催化劑載體的表面上形成有NOx吸收劑的層。NOx吸收劑進(jìn)行NOx的吸留釋放作用，當(dāng)排氣的空燃比為稀空燃比時(shí)吸留N0X，當(dāng)排氣中的氧濃度下降時(shí)釋放所吸留的N0X。對(duì)于這種第三凈化部件36，當(dāng)排氣的空燃比為稀空燃比時(shí)吸留NOx，若排氣中的氧濃度降低例如排氣的空燃比為濃空燃比時(shí)釋放所吸留的NOx而使NOx還原。另外，第三凈化部件36還可以具備促進(jìn)氨與NOx之間的化學(xué)反應(yīng)(還原反應(yīng))的NOx凈化用的催化劑。在該情況下，能夠在第一變換器34與第二變換器38之間設(shè)置例如用于供給氨的尿素水添加裝置。此外，在排氣通路26的中途設(shè)置有包含由排氣驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的渦輪的渦輪機(jī)40。其中，渦輪機(jī)40配置在比第一變換器34靠上游側(cè)的排氣通路。與此對(duì)應(yīng)，在進(jìn)氣通路16的中途設(shè)置有壓縮機(jī)42，該壓縮機(jī)42包含與渦輪同軸地連結(jié)、且由渦輪的旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)輪。即，在發(fā)動(dòng)機(jī)10設(shè)置有渦輪增壓器44，該渦輪增壓器44具有取出排氣能的渦輪機(jī)40、和利用由渦輪機(jī)40取出的排氣能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn)行增壓供氣的壓縮機(jī)42。進(jìn)而，在比壓縮機(jī)42靠下游側(cè)的進(jìn)氣通路設(shè)置有內(nèi)部冷卻器46，以對(duì)由壓縮機(jī)42壓縮后的空氣進(jìn)行冷卻。在發(fā)動(dòng)機(jī)10設(shè)置有將流經(jīng)排氣通路26的排氣的一部分引導(dǎo)至進(jìn)氣通路16的排氣回流(EGR)裝置48。EGR裝置48具有EGR管52，該EGR管52劃分形成連結(jié)排氣通路26和進(jìn)氣通路16的EGR通路50 ；EGR閥54，該EGR閥54用于調(diào)節(jié)EGR通路50的連通狀態(tài)；以及EGR冷卻器56，該EGR冷卻器56用于冷卻回流的排氣(EGR氣體)。EGR管52上游側(cè)的一端連接于排氣歧管28，下游側(cè)的另一端連接于進(jìn)氣歧管18。EGR閥54設(shè)置在比EGR冷卻器56靠下游側(cè)的位置，其開(kāi)度由致動(dòng)器58調(diào)節(jié)。設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣凈化裝置I還具備溫度控制裝置60。溫度控制裝置60是為了對(duì)上述的排氣凈化用部件的溫度進(jìn)行控制而設(shè)置的。溫度控制裝置60生成加熱用氣體并朝下游側(cè)的第一 第三凈化部件30、32、36、尤其是第二凈化部件32以及第三凈化部件36供給，用于維持促進(jìn)上述排氣凈化部件的暖機(jī)或者加熱和維持促進(jìn)其活性狀態(tài)。特別地，此處，溫度控制裝置60以將上述三個(gè)排氣凈化用部件中的第三凈化部件36加熱至第三凈化部件36的規(guī)定活性溫度區(qū)域、且該第三凈化部件36持續(xù)具有該規(guī)定活性溫度區(qū)域內(nèi)的溫度的方式動(dòng)作。并且，溫度控制裝置60在規(guī)定時(shí)期動(dòng)作規(guī)定時(shí)間，以除去由第二凈化部件32捕集的PM。例如，每當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的累計(jì)動(dòng)作時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間時(shí)，溫度控制裝置60動(dòng)作。另外，溫度控制裝置60還能夠在第二凈化部件32前后的差壓成為規(guī)定壓力以上時(shí)發(fā)揮功能。在該情況下，也可以具備用于檢測(cè)第二凈化部件32前后的差壓的壓力傳感器。溫度控制裝置60具有設(shè)置在比排氣凈化用部件靠上游側(cè)的位置的氧化促進(jìn)部件62 ;定位在該氧化促進(jìn)部件62的上游側(cè)的燃料添加閥64 ;以及定位在氧化促進(jìn)部件62的上游側(cè)的電熱塞66。此處，上述氧化促進(jìn)部件62、燃料添加閥64以及電熱塞66設(shè)置于渦輪機(jī)40與第一凈化部件30之間的排氣通路。燃料添加閥64和電熱塞66以從燃料添加閥64的噴射口朝電熱塞66的發(fā)熱部66a噴射燃料的方式配設(shè)?！?br> 氧化促進(jìn)部件62構(gòu)成為包含具有氧化功能的催化劑、具體而言為包含氧化催化齊U。氧化促進(jìn)部件62形成為擔(dān)載有例如鉬(Pt)之類(lèi)的貴金屬催化劑的整體催化劑。氧化促進(jìn)部件62具有以不阻礙排氣的流動(dòng)的方式?jīng)Q定的大小以及形狀，且由支承部件(未圖示)支承于排氣通路26。燃料添加閥64是作為燃料添加單元而具備的。具體而言，燃料添加閥64設(shè)置成，添加供給利用泵從具備上述燃料噴射閥12的燃料供給裝置所包含的燃料箱壓力供給來(lái)的燃料。因而，此處，燃料添加閥64、燃料箱、以及泵都包含于燃料添加裝置，但是，相對(duì)于燃料添加閥64的燃料供給系統(tǒng)也可以與相對(duì)于燃料噴射閥12的燃料供給系統(tǒng)分開(kāi)地獨(dú)立構(gòu)成。并且，電熱塞66是作為發(fā)熱單元而構(gòu)成的。通過(guò)對(duì)該電熱塞66通電，該電熱塞66的發(fā)熱部66a能夠發(fā)熱。作為發(fā)熱單元的電熱塞66包含于發(fā)熱裝置。其中，雖然并未圖示，但在電熱塞66連接有用于對(duì)該電熱塞66供電的直流電源以及升壓電路。另外，也可以代替電熱塞66改用陶瓷加熱器作為發(fā)熱單元。從燃料噴射閥64噴射的燃料通過(guò)電熱塞66的發(fā)熱部66a周?chē)竭_(dá)氧化促進(jìn)部件62及其周?chē)?。?dāng)通過(guò)對(duì)電熱塞66通電而發(fā)熱部66a發(fā)熱時(shí)，燃料從電熱塞66受熱，有時(shí)燃料會(huì)燃燒并到達(dá)氧化促進(jìn)部件62及其周?chē)?。進(jìn)而，利用氧化促進(jìn)部件62促進(jìn)燃料的氧化、例如燃燒。特別地，此處氧化促進(jìn)部件62包含氧化催化劑，因此，當(dāng)氧化促進(jìn)部件62的溫度位于規(guī)定活性溫度區(qū)域內(nèi)時(shí)，能夠更恰當(dāng)?shù)乩醚趸龠M(jìn)部件62促進(jìn)燃料的氧化。另外，因氧化促進(jìn)部件62處的燃料的氧化，氧化促進(jìn)部件62自身的溫度上升，由此氧化促進(jìn)部件62升溫。這樣，生成加熱用氣體，且該加熱用氣體朝上述排氣凈化用部件流動(dòng)。這種加熱用氣體能夠因燃料的氧化而具有高溫。并且，這種加熱用氣體有時(shí)包含改性燃料。若氧化促進(jìn)部件62的溫度升高，則燃料中的碳數(shù)多的烴在氧化促進(jìn)部件62處分解，生成碳數(shù)少而反應(yīng)性高的烴，由此，燃料被改性成反應(yīng)性高的燃料。換言之，氧化促進(jìn)部件62 —方面構(gòu)成急速發(fā)熱的急速發(fā)熱器，另一方面構(gòu)成排出被改性后的燃料的改性燃料排出器。具備這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)10具備朝控制裝置70電氣輸出用于檢測(cè)(包含推定)各種值的信號(hào)的各種傳感器類(lèi)。此處，對(duì)傳感器類(lèi)中的幾種進(jìn)行具體敘述。在進(jìn)氣通路16具備用于檢測(cè)進(jìn)氣量的空氣流量計(jì)72。此處，空氣流量計(jì)72也作為用于檢測(cè)排氣的流速的傳感器利用。并且，在空氣流量計(jì)72附近具備用于檢測(cè)進(jìn)氣的溫度的溫度傳感器74，進(jìn)而在比內(nèi)部冷卻器46靠下游側(cè)的位置也具備用于檢測(cè)溫度的溫度傳感器76。并且，在進(jìn)氣通路16的中途設(shè)置有用于檢測(cè)增壓壓力的壓力傳感器78。并且，具備用于檢測(cè)與由駕駛者操作的油門(mén)踏板80的踩踏量對(duì)應(yīng)的位置、即油門(mén)開(kāi)度的油門(mén)開(kāi)度傳感器82。并且，具備用于檢測(cè)節(jié)氣門(mén)24的開(kāi)度的節(jié)氣門(mén)位置傳感器84。此外，具備用于檢測(cè)EGR閥54的開(kāi)度的傳感器86。并且，在活塞往復(fù)移動(dòng)的氣缸體安裝有用于檢測(cè)經(jīng)由連桿連結(jié)于活塞的曲軸的曲軸旋轉(zhuǎn)信號(hào)的曲軸位置傳感器88。此處，該曲軸位置傳感器88也作為用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器利用。此外，具備用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水溫度的溫度傳感器90。此外，在排氣通路26具備溫度傳感器即第一排氣溫度傳感器92以及第二排氣溫度傳感器94。另外，此處，第一排氣溫度傳感器92設(shè)置在渦輪機(jī)40上游側(cè)的排氣通路、具體而言設(shè)置于排氣歧管28，第二排氣溫度傳感器94設(shè)置于第三凈化部件36附近的排氣通路、具體而 言設(shè)置于第二凈化部件32和第三凈化部件36之間。控制裝置70由包含CPU、存儲(chǔ)裝置(例如ROM、RAM)、A/D轉(zhuǎn)換器、輸入接口、輸出接口等的微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成。在輸入接口電連接有上述各種傳感器類(lèi)?？刂蒲b置70根據(jù)來(lái)自上述各種傳感器類(lèi)的輸出信號(hào)或者檢測(cè)信號(hào)從輸出接口電氣地輸出動(dòng)作信號(hào)或者驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以便基于預(yù)先設(shè)定的程序等實(shí)現(xiàn)順暢的發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)乃至動(dòng)作。這樣，燃料噴射閥12的動(dòng)作、節(jié)氣門(mén)24的開(kāi)度、EGR閥54的開(kāi)度、燃料添加閥64的動(dòng)作、電熱塞66的動(dòng)作(對(duì)電熱塞66的通電)等被控制?？刂蒲b置70具有溫度控制裝置60中的控制單元(控制裝置)的功能。即，控制裝置70的一部分能夠分別作為控制燃料添加單元即燃料添加閥64的動(dòng)作的燃料添加控制單元以及控制發(fā)熱單元即電熱塞66的動(dòng)作的發(fā)熱控制單元發(fā)揮功能。并且，作為排氣溫度檢測(cè)單元的溫度傳感器92和控制裝置70的一部分包含于檢測(cè)排氣的溫度的排氣溫度檢測(cè)裝置。此外，作為排氣凈化用部件溫度檢測(cè)單元的溫度傳感器94和控制裝置70的一部分包含于檢測(cè)排氣凈化用部件的溫度的排氣凈化用部件溫度檢測(cè)裝置。作為流速檢測(cè)單元使用的空氣流量計(jì)72和控制裝置70的一部分包含于檢測(cè)排氣的流速的排氣流速檢測(cè)裝置。在發(fā)動(dòng)機(jī)10中，根據(jù)進(jìn)氣量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等、即以發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表示的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定燃料噴射量(燃料量)、燃料噴射正時(shí)，以得到期望的輸出。進(jìn)而，根據(jù)上述燃料噴射量、燃料噴射正時(shí)從燃料噴射閥12進(jìn)行燃料的噴射。進(jìn)而，在溫度控制裝置60中，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，燃料添加閥64以及電熱塞66動(dòng)作，以使排氣凈化用部件的溫度迅速地上升到規(guī)定溫度以上、特別是在此使第三凈化部件36的溫度迅速地達(dá)到第三凈化部件36的規(guī)定活性溫度區(qū)域內(nèi)。即，對(duì)電熱塞66通電，并從燃料添加閥64朝電熱塞66的發(fā)熱部66a噴射燃料。包含該燃料、或者以該燃料為起因而產(chǎn)生的氣體通過(guò)氧化促進(jìn)部件62及其周?chē)竭_(dá)排氣凈化用部件。這種發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的相對(duì)于排氣凈化用部件的氣體的供給從開(kāi)始起動(dòng)時(shí)進(jìn)行，直到第三凈化部件36的溫度成為其規(guī)定活性溫度區(qū)域內(nèi)的規(guī)定溫度以上都執(zhí)行相對(duì)于排氣凈化用部件的氣體的供給。另外，此處，第三凈化部件的規(guī)定活性溫度區(qū)域內(nèi)的規(guī)定溫度是該規(guī)定活性溫度區(qū)域的下限溫度，例如設(shè)定成200°C。但是，對(duì)于這種發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的相對(duì)于排氣凈化用部件的加熱用氣體的供給，即便排氣凈化用部件的溫度迅速地提高，也可以繼續(xù)進(jìn)行直至發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)完畢。在該情況下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水溫度來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)的完畢。例如，排氣凈化用部件的溫度迅速地提高，然后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水溫度成為規(guī)定溫度(例如70°C )以上而控制裝置70判定為發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)完畢時(shí)，控制裝置70使燃料添加閥64的動(dòng)作和電熱塞66的動(dòng)作都停止。此外，在本第一實(shí)施方式中，在第三凈化部件36的溫度達(dá)到上述的規(guī)定活性溫度區(qū)域內(nèi)之后，溫度控制裝置60以將第三凈化部件36的溫度保持在其規(guī)定活性溫度區(qū)域內(nèi)的方式發(fā)揮功能。以下，根據(jù)圖3的流程圖對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)完成后的燃料添加閥64以及電熱塞66雙方的動(dòng)作控制進(jìn)行說(shuō)明。另外，圖3的流程圖在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)完成后反復(fù)進(jìn)行?？刂蒲b置70判斷第三凈化部件36的溫度是否在規(guī)定部件溫度以下(步驟S301)。該判斷根據(jù)基于來(lái)自第二排氣溫度傳感器94的輸出信號(hào)推測(cè)出(檢測(cè)到)的第三凈化部件36的溫度執(zhí)行。并且，此處的成為判定基準(zhǔn)的規(guī)定部件溫度設(shè)定成將第三凈化部件36 的溫度保持在其規(guī)定活性溫度區(qū)域，只要是在其規(guī)定活性溫度區(qū)域的下限溫度以上的溫度即可，此處設(shè)定成250°C。即，此處的判定相當(dāng)于是第三凈化部件36的溫度是否在200°C以上且在250°C以下的規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)的判定。若判斷為排氣凈化用部件的溫度在規(guī)定部件溫度以下(在步驟S301中為肯定判定)，則判斷排氣的溫度是否小于規(guī)定排氣溫度(步驟S303)。排氣的溫度基于來(lái)自第一排氣溫度傳感器92的輸出信號(hào)檢測(cè)。并且，該成為判定基準(zhǔn)的規(guī)定排氣溫度是以是否存在排氣使第三凈化部件36的溫度成為比其規(guī)定活性溫度區(qū)域低的溫度的可能性為基準(zhǔn)而決定的，此處設(shè)定成200°C。這是因?yàn)?，?dāng)小于200°C的排氣流經(jīng)第三凈化部件36的情況下，存在第三凈化部件36的溫度變得小于200°C的可能性。若判斷為排氣的溫度小于規(guī)定排氣溫度(在步驟S303為肯定判定)，則判斷排氣的流速是否在規(guī)定速度以上(步驟S305)。排氣的流速是基于來(lái)自空氣流量計(jì)72的輸出信號(hào)推測(cè)(檢測(cè))的。并且，規(guī)定速度是基于是否能夠恰當(dāng)?shù)匕l(fā)揮通電狀態(tài)的電熱塞66的發(fā)熱部66a處的加熱功能而設(shè)定的。例如，當(dāng)排氣流速為規(guī)定速度以上時(shí)，因該排氣產(chǎn)生的紊流作用，難以利用電熱塞66恰當(dāng)?shù)貙?duì)從燃料添加閥64添加的燃料進(jìn)行加熱。因而，當(dāng)排氣的流速未在規(guī)定速度以上時(shí)、即排氣的流速小于規(guī)定速度時(shí)(在步驟S305為否定判定)，一邊對(duì)電熱塞66通電一邊從燃料添加閥64添加燃料(步驟S307)。與此相對(duì)，當(dāng)排氣的流速在規(guī)定速度以上時(shí)(在步驟S305為肯定判定)，不對(duì)電熱塞66通電(電熱塞66不動(dòng)作)，僅執(zhí)行基于燃料添加閥64的燃料的添加(步驟S309)。這樣，能夠恰當(dāng)?shù)乜刂齐姛崛?6處的能耗，并且能夠最大限度地發(fā)揮溫度控制裝置60的功能而恰當(dāng)?shù)貙⑴艢鈨艋貌考臏囟染S持在規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)。另外，在不對(duì)電熱塞66通電而從燃料添加閥64添加燃料的情況下，添加的燃料通過(guò)氧化促進(jìn)部件62及其周?chē)纱?，添加的燃料的氧化被促進(jìn)并到達(dá)排氣凈化用部件，能夠有助于排氣凈化用部件的溫度上升。另一方面，當(dāng)排氣凈化用部件的溫度不在規(guī)定部件溫度以下的情況下(在步驟S301為否定判定)、或者是當(dāng)排氣的溫度小于規(guī)定排氣溫度的情況下(在步驟S303為否定判定)，燃料添加閥64的動(dòng)作以及電熱塞66的動(dòng)作停止。即，基于溫度控制裝置60的排氣凈化用部件的加熱停止。其次，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本第二實(shí)施方式所涉及的排氣凈化裝置所被應(yīng)用的車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與上述第一實(shí)施方式所涉及的排氣凈化裝置所被應(yīng)用的車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致相同。因而，此處省略對(duì)本第二實(shí)施方式的排氣凈化裝置所被應(yīng)用的車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的說(shuō)明。本第二實(shí)施方式的排氣凈化用裝置在溫度控制裝置160的動(dòng)作控制這點(diǎn)上與第一實(shí)施方式的排氣凈化用裝置具有不同點(diǎn)。以下，對(duì)該不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下的說(shuō)明中，對(duì)與已經(jīng)說(shuō)明了的構(gòu)成要素對(duì)應(yīng)的構(gòu)成要素賦予與已經(jīng)說(shuō)明了的構(gòu)成要素相同的標(biāo)號(hào)。在本第二實(shí)施方式的溫度控制裝置160的控制中，代替上述步驟S303的判定，執(zhí)行步驟S303’的判定。在步驟S303’中，執(zhí)行排氣凈化用部件的溫度是否下降的判定。此處，判定對(duì)象的排氣凈化用部件是第三凈化部件36。排氣凈化用部件的溫度變化是根據(jù)基于來(lái)自第二溫度傳感器94的輸出信號(hào)得到的第三凈化部件36的溫度求出的。進(jìn)而，當(dāng)該溫度梯度在規(guī)定值以下時(shí)，判斷為排氣凈化用部件的溫度下降。另外，若判斷為排氣凈化用部件的溫度下降(在步驟S303’中為肯定判定)，則執(zhí)行上述步驟S305，若判斷為排氣凈化用部件的溫度并未下降(在步驟S303’中為否定判定)，則執(zhí)行上述步驟S311。
以上，在上述兩個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明被應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，但并不限定于此，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于孔內(nèi)噴射形式的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、缸內(nèi)噴射形式的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等各種內(nèi)燃機(jī)。并且，所使用的燃料也并不限于輕油、汽油，也可以是醇類(lèi)燃料、LPG(液化天然氣)等。并且，本發(fā)明所被應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)的氣缸數(shù)、氣缸排列形式等也可以是任意的。并且，設(shè)置于排氣通路的排氣凈化用部件的數(shù)量、種類(lèi)、結(jié)構(gòu)以及排列順序也并不限定于上述實(shí)施方式。排氣凈化用部件的數(shù)量可以是I個(gè)，可以是2個(gè)，也可以是4個(gè)。例如，也可以在比上述第三凈化部件靠下游側(cè)的位置還具備包含氧化催化劑的排氣凈化用部件。作為排氣凈化用部件能夠使用公知的各種催化劑、過(guò)濾器等。并且，上述氧化促進(jìn)部件62也可以并不包含具有上述的結(jié)構(gòu)的氧化催化劑，也可以包含其他的具有氧化功能的催化齊U。并且，為了控制燃料添加單元以及發(fā)熱單元的動(dòng)作，在上述實(shí)施方式中實(shí)質(zhì)上僅考慮了第三凈化部件36的溫度，但也能夠考慮其他的排氣凈化用部件，也可以考慮多個(gè)排氣凈化用部件的溫度。并且，排氣凈化用部件的溫度除了使用溫度傳感器檢測(cè)以外也可以基于例如發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定。此外，排氣的流速除了基于進(jìn)氣量推定以外也可以使用例如設(shè)置于排氣通路的流速傳感器檢測(cè)、或者基于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定。此外，排氣的溫度除了使用溫度傳感器檢測(cè)以外也可以基于例如發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定。另外，在上述兩個(gè)實(shí)施方式及其變形例等中帶有某種程度的具體性地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于此。對(duì)于本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離權(quán)利要求書(shū)所記載的發(fā)明的精神、范圍的情況下進(jìn)行各種改變、變更。即，在本發(fā)明中，包含有由權(quán)利要求書(shū)規(guī)定的本發(fā)明的思想所包含的所有的變形例、應(yīng)用例、等同物。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，該內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置在排氣通路具備排氣凈化用部件， 上述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的特征在于，具備 具有氧化功能的催化劑，該催化劑設(shè)置于比上述排氣凈化用部件靠上游側(cè)的位置； 燃料添加單元，該燃料添加單元被定位在該催化劑的上游側(cè)； 發(fā)熱單元，該發(fā)熱單元被定位在上述催化劑的上游側(cè)；以及 控制單元，該控制單元控制上述燃料添加單元的動(dòng)作以及上述發(fā)熱單元的動(dòng)作， 當(dāng)上述排氣凈化用部件的溫度在規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)、且排氣的流速在規(guī)定速度以上時(shí)，上述控制單元使上述燃料添加單元?jiǎng)幼鞯皇股鲜霭l(fā)熱單元?jiǎng)幼鳎? 當(dāng)上述排氣凈化用部件的溫度在上述規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)、且排氣的流速小于上述規(guī)定速度時(shí)，上述控制單元使上述發(fā)熱單元?jiǎng)幼鞑⑶沂股鲜鋈剂咸砑訂卧獎(jiǎng)幼鳌?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于， 當(dāng)上述排氣凈化用部件的溫度在上述規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)、且排氣的溫度小于規(guī)定排氣溫度時(shí)，并且排氣的流速在上述規(guī)定速度以上時(shí)，上述控制單元使上述燃料添加單元?jiǎng)幼鞯皇股鲜霭l(fā)熱單元?jiǎng)幼鳌?br> 全文摘要
本發(fā)明所提供的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置具備包含設(shè)置在排氣通路(P)的比排氣凈化用部件(M)靠上游側(cè)的位置的具有氧化功能的催化劑的氧化促進(jìn)部件(R1)；被定位在比該氧化促進(jìn)部件(R1)靠上游側(cè)的位置的燃料添加單元(R2)以及發(fā)熱單元(R3)；以及控制燃料添加單元的動(dòng)作以及加熱單元的動(dòng)作的控制單元(C)。當(dāng)排氣凈化用部件(M)的溫度在規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)且排氣的流速在規(guī)定速度以上時(shí)，控制單元(C)使燃料添加單元(R2)動(dòng)作但不使發(fā)熱單元(R3)動(dòng)作，當(dāng)排氣凈化用部件(M)的溫度在規(guī)定溫度區(qū)域內(nèi)且排氣的流速小于規(guī)定速度使，控制單元(C)使發(fā)熱單元(R3)動(dòng)作同時(shí)使燃料添加單元(R2)動(dòng)作。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102822463SQ20108002162
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者田中未來(lái) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社