專(zhuān)利名稱(chēng)：排氣控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈化排氣的排氣控制裝置、包括該排氣控制裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和用于控制該排氣控制裝置的方法。
背景技術(shù)：
日本專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)N0.2010-059886 (JP-A-2010-059886)記載了用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣控制裝置的一個(gè)示例。在該排氣控制裝置中，在排氣通路中在排氣凈化催化劑上游的位置設(shè)置有小型氧化催化劑、燃料供給閥和預(yù)熱塞(電熱塞)。預(yù)熱塞配置在小型氧化催化劑和燃料供給閥之間。燃料供給閥的噴射口面向小型氧化催化劑的端面。預(yù)熱塞配置在這樣的位置，使得從燃料供給閥噴射的燃料接觸預(yù)熱塞的末端。燃料供給閥和預(yù)熱塞各自的工作被控制成使得燃料供給閥和預(yù)熱塞以第一至第三控制模式中的一種來(lái)工作。在第一控制模式中，從燃料供給閥供給燃料，預(yù)熱塞加熱燃料，且因此從燃料供給閥供給的燃料點(diǎn)燃。在第二控制模式中，從燃料供給閥供給燃料，預(yù)熱塞加熱燃料，但從燃料供給閥供給的燃料不點(diǎn)燃。在第三控制模式中，從燃料供給閥供給燃料，但是預(yù)熱塞不加熱燃料。在燃料能點(diǎn)燃的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)可選擇第一或第三控制模式。在燃料不能點(diǎn)燃的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)可選擇第二或第三控制模式。在JP-A-2010-059886記載的排氣控制裝置中，預(yù)熱塞設(shè)置在排氣通路中。因此，排氣可影響預(yù)熱塞的加熱。例如，預(yù)熱塞被排氣冷卻的程度根據(jù)排氣的溫度而改變。但是，為了適當(dāng)?shù)乜刂婆艢鈨艋呋瘎┑臏囟龋Ｍ┙o到排氣通路的燃料不論例如排氣溫度的差異/變化如何都以相同的方式被加熱或燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種不論排氣通路中排氣狀態(tài)的差異如何都適當(dāng)?shù)丶訜峄蛉紵┙o到排氣通路的燃料的排氣控制裝置。本發(fā)明還提供了包括這種排氣控制裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和用于控制這種排氣控制裝置的方法。本發(fā)明的第一方面涉及一種排氣控制裝置。所述排氣控制裝置包括:排氣凈化部件，所述排氣凈化部件設(shè)置在排氣通路中；燃料供給部，所述燃料供給部設(shè)置成將燃料供給到所述排氣通路的位于所述排氣凈化部件上游的部分；加熱部，所述加熱部配置在所述燃料供給部和所述排氣凈化部件之間；和控制部，所述控制部基于排氣溫度和排氣流量來(lái)控制供給到所述加熱部的電力量。所述控制部可隨著所述排氣溫度降低而增大供給到所述加熱部的電力量。所述控制部可隨著所述排氣流量增大而增大供給到所述加熱部的電力量。所述控制部可基于從所述燃料供給部供給的燃料量來(lái)執(zhí)行修正供給到所述加熱部的電力量的控制。所述控制部可執(zhí)行所述修正供給到所述加熱部的電力量的控制，以使得供給到所述加熱部的電力量隨著從所述燃料供給部供給的燃料量增大而增大。本發(fā)明的第二方面涉及一種構(gòu)造成包括上述排氣控制裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的第三方面涉及一種用于控制排氣控制裝置的方法。所述排氣控制裝置包括:排氣凈化部件，所述排氣凈化部件設(shè)置在排氣通路中；燃料供給部，所述燃料供給部設(shè)置成將燃料供給到所述排氣通路的位于所述排氣凈化部件上游的部分；和加熱部，所述加熱部配置在所述燃料供給部和所述排氣凈化部件之間。所述方法包括:檢測(cè)排氣溫度；檢測(cè)排氣流量；以及基于所述排氣溫度和所述排氣流量來(lái)控制供給到所述加熱部的電力量。


下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:圖1是示出應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的排氣控制裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；圖2是用于說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的燃料供給閥和預(yù)熱塞的工作控制的流程圖；以及圖3是用于說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的燃料供給閥和預(yù)熱塞的工作控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式下文中將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是應(yīng)用了根據(jù)第一實(shí)施例的排氣控制裝置I的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(下文中稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī))10的示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10是用于汽車(chē)的壓燃式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，S卩，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在圖1中，以放大的方式部分地不出發(fā)動(dòng)機(jī)10的從發(fā)動(dòng)機(jī)本體10’延伸出的排氣系統(tǒng)(進(jìn)氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)等未示出)。在由發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣管12限定的排氣通路14中，第一催化轉(zhuǎn)化器16和第二催化轉(zhuǎn)化器18以此順序從排氣通路14的上游側(cè)串列地設(shè)置。第一排氣凈化部件(下文中也稱(chēng)為“第一凈化部件”)20和第二排氣凈化部件(下文中也稱(chēng)為“第二凈化部件”)22串列地收納在第一催化轉(zhuǎn)化器16內(nèi)。第三排氣凈化部件(下文中也稱(chēng)為“第三凈化部件”)24收納在第二催化轉(zhuǎn)化器18內(nèi)。應(yīng)注意，第一凈化部件20、第二凈化部件22和第三凈化部件24包含在排氣控制裝置I中。在此，第一凈化部件20包括氧化催化劑。第一凈化部件20形成為載持貴金屬催化劑如鉬Pt的整體式催化劑。第二凈化部件22是捕集排氣中的顆粒物質(zhì)(PM)的顆粒過(guò)濾器。用作第二凈化部件22的顆粒過(guò)濾器未載持貴金屬催化劑。但是，顆粒過(guò)濾器也可載持例如貴金屬催化劑，如鉬Pt。第三凈化部件24包括NOx凈化催化劑，NOx凈化催化劑在此是NOx吸藏還原催化齊U。第三凈化部件24包括載持有例如由氧化鋁形成的催化劑載體的基體。在催化劑載體的表面上，在分散的位置處載持有貴金屬催化劑如鉬Pt。此外，在催化劑載體的表面上還形成有NOx吸收劑的層。NOx吸收劑執(zhí)行NOx吸藏/釋放作用，也就是，在排氣的空燃比稀時(shí)吸藏NOx，而在排氣內(nèi)的氧濃度降低時(shí)釋放所吸藏的NOx。具有上述構(gòu)型的第三凈化部件24在排氣的空燃比稀時(shí)吸藏NOx，而在排氣內(nèi)的氧濃度降低、例如排氣的空燃比變濃時(shí)釋放所吸藏的NOx以還原NOx。應(yīng)注意，第三凈化部件24可包括促進(jìn)氨和NOx之間的化學(xué)反應(yīng)(還原反應(yīng))的NOx凈化催化劑。在這種情況下，為了供給氨，可在第一催化轉(zhuǎn)化器16和第二催化轉(zhuǎn)化器8之間設(shè)置例如尿素水溶液供給裝置。設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)10中的排氣控制裝置I還包括溫度控制裝置30。溫度控制裝置30設(shè)置成控制排氣凈化部件20、22、24的溫度；更具體地，設(shè)置成加熱排氣凈化部件20、22、
24。溫度控制裝置30用來(lái)產(chǎn)生用于加熱排氣凈化部件20、22、24的氣體(下文中稱(chēng)為“加熱氣體”)并將加熱氣體供給到位于溫度控制裝置30下游的第一至第三凈化部件20、22、24，尤其是供給到第二凈化部件22和第三凈化部件24，以便維持和促進(jìn)排氣凈化部件的預(yù)熱或加熱及其活性狀態(tài)。特別地，在此，溫度控制裝置30進(jìn)行工作，以使得作為三個(gè)排氣凈化部件之一的第三凈化部件24被加熱到在第三凈化部件24的預(yù)定活性溫度范圍內(nèi)的溫度，并且第三凈化部件24的溫度被維持在預(yù)定活性溫度范圍內(nèi)。另外，溫度控制裝置30以預(yù)定的正時(shí)工作預(yù)定的時(shí)間，以使得由第二凈化部件22捕集的顆粒物質(zhì)被除去。例如，每次發(fā)動(dòng)機(jī)10的累積工作時(shí)間超過(guò)預(yù)定值，溫度控制裝置30便進(jìn)行工作。應(yīng)注意，溫度控制裝置30可在第二凈化部件22的上游側(cè)與下游側(cè)之間的壓力差變?yōu)轭A(yù)定值以上時(shí)工作。在這種情況下，需要設(shè)置用于檢測(cè)第二凈化部件22的上游側(cè)與下游側(cè)之間的壓力差的壓力傳感器，即，壓差傳感器。溫度控制裝置30包括設(shè)置在上述排氣凈化部件的上游的氧化促進(jìn)部件32、燃料供給閥34和預(yù)熱塞36。預(yù)熱塞36位于燃料供給閥34的下游。氧化促進(jìn)部件32和燃料供給閥34配置成使得燃料從燃料供給閥34朝向氧化促進(jìn)部件32噴射。燃料供給閥34和預(yù)熱塞36配置成使得燃料從燃料供給閥34朝向作為預(yù)熱塞36的加熱部的末端部36a噴射。也就是，燃料供給閥34設(shè)置成將燃料供給到排氣通路14的位于預(yù)熱塞36上游的部分。氧化促進(jìn)部件32包括具有氧化功能的催化劑，更具體地，包括氧化催化劑。氧化促進(jìn)部件32包括形成為載持貴金屬催化劑如鉬Pt的金屬催化劑的催化劑部件32a。氧化催化劑32的催化劑部件32a經(jīng)由包括筒狀部件32b的支承部件(局部未示出)固定到排氣通路14及由排氣通路14支承。應(yīng)注意，氧化促進(jìn)部件32的尺寸和形狀被確定成使得氧化促進(jìn)部件32不會(huì)阻礙排氣通路14內(nèi)排氣的流動(dòng)。氧化促進(jìn)催化劑32、尤其是催化劑部件32a小于排氣凈化部件如第一凈化部件20，并且有時(shí)被稱(chēng)為小型氧化催化劑。燃料供給閥34被設(shè)置為燃料供給部。燃料供給閥34可設(shè)置成使得其噴射口位于排氣通路內(nèi)。但是，本實(shí)施例中的燃料供給閥34設(shè)置在用于燃料供給的延伸通路(下文中稱(chēng)為燃料通路)37內(nèi)，該延伸通路設(shè)置成從排氣通路14伸出。燃料通路37是用于將從燃料供給閥34供給的燃料引導(dǎo)到排氣通路14中的通路。具體地，燃料通路37被設(shè)計(jì)成將從燃料供給閥34供給的燃料朝向預(yù)熱塞36的末端部36a和氧化促進(jìn)部件32的催化劑部件32a引導(dǎo)。燃料供給閥34設(shè)置成為排氣通路供給燃料，該燃料從包含在配備有用于發(fā)動(dòng)機(jī)本體10’的燃料噴射閥的燃料進(jìn)給裝置中的燃料箱38進(jìn)給，然后被泵40加壓。因而，燃料供給閥34、燃料箱38和泵40在此包含在燃料供給裝置42中。燃料供給裝置42還包括控制單元(下文中說(shuō)明)的用作控制燃料供給閥34和泵40的工作的控制部的部分。從燃料供給閥34噴射的燃料的壓力在本實(shí)施例中是恒定的，盡管它也可以是可變的。泵40進(jìn)行工作以使得從燃料供給閥34噴射的燃料的壓力是恒定的。應(yīng)注意，燃料供給裝置42包括使過(guò)量的燃料返回到燃料箱38的機(jī)構(gòu)。但是，燃料供給閥34可構(gòu)造成完全獨(dú)立于燃料進(jìn)給>J-U ρ α裝直。預(yù)熱塞36被設(shè)置為加熱部。通過(guò)給預(yù)熱塞36通電，用作預(yù)熱塞36的加熱部的末端部36a發(fā)熱，以使得從燃料供給閥34供給的燃料和排氣被加熱。用作加熱部的預(yù)熱塞36包含在加熱裝置44中。加熱裝置44還包括控制單元(下文中說(shuō)明)的用作控制預(yù)熱塞36的工作(即，預(yù)熱塞36的發(fā)熱)的控制部的部分。包含在加熱裝置44中的控制部控制預(yù)熱塞36的工作，即，預(yù)熱塞36的通電。具體地，包含在加熱裝置44中的控制部控制預(yù)熱塞控制單元(下文中稱(chēng)為GCU)46，以便控制供給到預(yù)熱塞36的電力量，由此控制預(yù)熱塞36的末端部36a的發(fā)熱量。GCU46設(shè)置成控制用于預(yù)熱塞36的占空控制中的占空比。通過(guò)控制GCU46，施加在預(yù)熱塞36上的電壓維持恒定但是占空比可變。因此，供給到預(yù)熱塞36的電力量可變。應(yīng)注意，G⑶46經(jīng)由電源48連接到預(yù)熱塞36。如果設(shè)置有使施加在預(yù)熱塞36上的電壓可變的結(jié)構(gòu)，則施加在預(yù)熱塞36上的電壓可變，例如，以便改變供給到預(yù)熱塞36的電力量。應(yīng)注意，代替預(yù)熱塞36，可使用陶瓷加熱器作為加熱部。從燃料供給閥34噴射的燃料從預(yù)熱塞36的末端部36a附近通過(guò)，并到達(dá)氧化促進(jìn)部件32及其附近。當(dāng)末端部36a由于預(yù)熱塞36通電而發(fā)熱時(shí),燃料從預(yù)熱塞36接收熱量，在某些情況下燃燒，并到達(dá)氧化促進(jìn)部件32及其附近。然后，氧化促進(jìn)部件32促進(jìn)燃料的氧化，例如燃燒。特別地，氧化促進(jìn)部件32在此包括氧化催化劑。因此，當(dāng)氧化促進(jìn)部件32的溫度在預(yù)定活性溫度范圍內(nèi)時(shí)，氧化促進(jìn)部件32更適于促進(jìn)燃料的氧化。應(yīng)注意，由于燃料被氧化促進(jìn)部件32氧化，所以氧化促進(jìn)部件32自身的溫度升高。因而，加熱氣體產(chǎn)生并流過(guò)排氣凈化部件20、22、24。這種加熱氣體由于燃料的氧化可具有高溫。另外，加熱氣體可包含改質(zhì)燃料。當(dāng)氧化促進(jìn)部件32的溫度升高時(shí)，未燃燒的燃料中碳的數(shù)量大的碳?xì)浠衔锓纸?，并且在氧化促進(jìn)部件32中產(chǎn)生碳的數(shù)量小且反應(yīng)性高的碳?xì)浠衔?，由?燃料被改質(zhì)成高反應(yīng)性燃料。換句話說(shuō)，氧化促進(jìn)部件32在構(gòu)成排出改質(zhì)燃料的改質(zhì)燃料排出器的同時(shí)構(gòu)成快速發(fā)熱的快速發(fā)熱裝置。應(yīng)注意，存在當(dāng)從燃料供給閥34供給燃料以便產(chǎn)生改質(zhì)燃料時(shí)燃料不被預(yù)熱塞36加熱的情況。通過(guò)控制單元50控制燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作?？刂茊卧?0具有根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、排氣凈化部件的溫度等來(lái)控制燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作的控制部的功能。燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作模式大致分類(lèi)為以下兩種模式。在第一工作模式中，從燃料供給閥34供給燃料并且燃料被預(yù)熱塞36加熱以促進(jìn)燃料的燃燒或改質(zhì)。在第二工作模式中，從燃料供給閥34供給燃料但是不執(zhí)行預(yù)熱塞36對(duì)燃料的加熱。應(yīng)注意，還存在另一種模式(第三工作模式)，其中不供給燃料直至預(yù)熱塞36的末端部36a產(chǎn)生一定的熱量。應(yīng)注意，燃料供給閥34和預(yù)熱塞36通常維持在非工作模式。具有上述構(gòu)型的發(fā)動(dòng)機(jī)10包括將表示用于判定或推定的各種檢測(cè)值的信號(hào)電氣地輸出到控制單元50的各種傳感器。在此將說(shuō)明傳感器的一些具體示例。設(shè)置有檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器52和檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷傳感器54。應(yīng)注意，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器、加速器操作量傳感器、空氣流量計(jì)、進(jìn)氣壓力傳感器等可用作發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷傳感器54。此外，設(shè)置有檢測(cè)排氣通路14中排氣的流量即排氣的流速的流量傳感器56。設(shè)置在進(jìn)氣通路中并檢測(cè)進(jìn)氣量的空氣流量計(jì)可用作流量傳感器56。盡管未示出，還設(shè)置有檢測(cè)排氣中的氧濃度的氧濃度傳感器、檢測(cè)排氣中的NOx量的NOx傳感器等。此外，設(shè)置有檢測(cè)排氣通路14中排氣的溫度的第一溫度傳感器58。此外，設(shè)置有檢測(cè)第三凈化部件24的溫度的第二溫度傳感器60?？刂茊卧?0由包括CPU、存儲(chǔ)裝置(R0M、RAM等)、A/D轉(zhuǎn)換器、輸入接口、輸出接口等的微計(jì)算機(jī)形成。上述各種傳感器電氣地連接到輸入接口?；趤?lái)自上述各種傳感器的輸出信號(hào)或檢測(cè)信號(hào)，控制單元50從輸出接口電氣地輸出工作信號(hào)或驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)10根據(jù)預(yù)設(shè)的程序等平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)或致動(dòng)。這樣，燃料噴射閥的工作、燃料供給閥34的工作、預(yù)熱塞36的工作(預(yù)熱塞36的通電)、泵40的工作等被控制?？刂茊卧?0具有控制整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)10的功能和作為溫度控制裝置30中的控制部(控制單元)的功能。也就是，控制單元50的各部分可用作控制作為燃料供給部的燃料供給閥34的工作的燃料供給控制部，控制作為加熱部的預(yù)熱塞36的工作的發(fā)熱控制部或加熱控制部，和控制泵40的工作的泵控制部。檢測(cè)排氣通路14內(nèi)的排氣的狀態(tài)即排氣狀態(tài)的排氣狀態(tài)檢測(cè)裝置在此包括排氣溫度檢測(cè)裝置和排氣流量檢測(cè)裝置。排氣溫度檢測(cè)裝置包括用作排氣溫度檢測(cè)部的第一溫度傳感器58和控制單元50的一部分。排氣流量檢測(cè)裝置包括用作排氣流量檢測(cè)部的流量傳感器56和控制單元50的一部分。在發(fā)動(dòng)機(jī)10中，燃料噴射量(燃料量)和燃料噴射正時(shí)被設(shè)定成使得基于進(jìn)氣量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等(也就是，由發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等所代表的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài))來(lái)獲得期望的輸出?；谌剂蠂娚淞亢腿剂蠂娚湔龝r(shí)，從燃料噴射閥噴射燃料。在溫度控制裝置30中，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，例如，燃料供給閥34和預(yù)熱塞36進(jìn)行工作以使得排氣凈化部件的溫度迅速升高到預(yù)定溫度以上，特別地，在此，第三凈化部件24的溫度迅速達(dá)到在預(yù)定活性溫度范圍內(nèi)的溫度。也就是，預(yù)熱塞36被通電，并且燃料從燃料供給閥34朝向預(yù)熱塞36的末端部36a噴射。包含這種燃料或由于這種燃料而產(chǎn)生的氣體從氧化促進(jìn)部件32及其附近通過(guò)以到達(dá)排氣凈化部件。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間所述氣體向排氣凈化部件的供給是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開(kāi)始時(shí)開(kāi)始的，并且持續(xù)到第三凈化部件24的溫度變?yōu)樵诘谌齼艋考?4的預(yù)定活性溫度范圍內(nèi)的預(yù)定溫度以上。應(yīng)注意，所述在第三凈化部件24的預(yù)定活性溫度范圍內(nèi)的預(yù)定溫度在此是預(yù)定活性溫度范圍的下限溫度。例如，所述預(yù)定溫度被設(shè)定為200°C。但是，即使排氣凈化部件的溫度迅速升高，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間加熱氣體向排氣凈化部件的供給也應(yīng)當(dāng)持續(xù)到發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)完成。在這種情況下，基于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度來(lái)判定發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)是否完成。例如，當(dāng)排氣凈化部件的溫度迅速升高且然后用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻劑的溫度變成預(yù)定溫度(例如，70°C)或更高時(shí)，控制單元50判定為發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)完成。此時(shí)，控制單元50停止燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作。此外，在第三凈化部件24的溫度達(dá)到在上述預(yù)定活性溫度范圍內(nèi)的溫度之后，溫度控制裝置30工作以便將第三凈化部件24的溫度維持在其預(yù)定活性溫度范圍內(nèi)。具體地，當(dāng)?shù)谌齼艋考?4的溫度在作為預(yù)定活性溫度范圍的一部分的下限溫度范圍內(nèi)(例如，從200°C至250°C的范圍內(nèi))時(shí)，從燃料供給閥34供給燃料并且使預(yù)熱塞36通電(預(yù)熱塞36工作)。當(dāng)如上所述需要供給加熱氣體時(shí)，燃料供給閥34和預(yù)熱塞36工作。另外，為了更適當(dāng)?shù)丶訜釓娜剂瞎┙o閥34供給的燃料，在此考慮排氣的狀態(tài)即排氣狀態(tài)來(lái)控制預(yù)熱塞36的工作。根據(jù)排氣通路14內(nèi)的排氣狀態(tài)，預(yù)熱塞36冷卻的方式可改變。這意味著預(yù)熱塞36的發(fā)熱或加熱工作根據(jù)排氣狀態(tài)而改變。例如，具有較低溫度的排氣更容易冷卻預(yù)熱塞36。此外，隨著進(jìn)氣量增大，也就是，隨著排氣的流量增大，在預(yù)熱塞36附近流動(dòng)的排氣的流速增大并且預(yù)熱塞36更容易被排氣冷卻。因此，如下面將要說(shuō)明的，根據(jù)排氣狀態(tài)來(lái)控制供給到預(yù)熱塞36的電力量。參照?qǐng)D2中的流程圖說(shuō)明燃料供給閥34的燃料供給控制和預(yù)熱塞36的加熱控制。應(yīng)注意，圖2中的流程圖所示的程序周期性地執(zhí)行?？刂茊卧?0判定排氣凈化部件是否需要加熱(步驟S201)。排氣凈化部件需要加熱的情況包括如上所述在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間排氣凈化部件的溫度低或可能變低的情況，以及由第二凈化部件22捕集的顆粒物質(zhì)被除去的情況。在這些情況下，判定為排氣凈化部件需要加熱(在步驟S201中為“是”)。當(dāng)判定為排氣凈化部件需要加熱時(shí)(在步驟S201中為“是”)，獲得來(lái)自第一溫度傳感器58和流量傳感器56的輸出(步驟S203)。這意味著檢測(cè)出排氣溫度和排氣流量。然后，基于所獲得的輸出，計(jì)算供給到預(yù)熱塞36的電力量(下文中在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候稱(chēng)為“電力供給量”)(步驟S205)。這意味著基于排氣溫度和排氣流量來(lái)計(jì)算供給到預(yù)熱塞36的電力量。在此，基于例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得并預(yù)先設(shè)定的映射數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算電力供給量。但是，也可基于例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得并預(yù)先設(shè)定的算術(shù)式或者基于映射數(shù)據(jù)和算術(shù)式兩者來(lái)計(jì)算電力供給量。映射數(shù)據(jù)和算術(shù)式被設(shè)定成使得排氣溫度與電力供給量之間的第一關(guān)系和排氣流量與電力供給量之間的第二關(guān)系成立。根據(jù)第一關(guān)系，隨著排氣溫度降低，供給到預(yù)熱塞36的電力量增大。根據(jù)第二關(guān)系，隨著排氣流量增大，供給到預(yù)熱塞36的電力量增大。應(yīng)注意，如上所述，基于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、排氣凈化部件的溫度等來(lái)計(jì)算供給到預(yù)熱塞36的電力量?；谒@得的電力供給量，控制預(yù)熱塞36的工作(步驟S207)。此時(shí)，燃料供給閥34也工作(步驟S207)。從燃料供給閥34供給的燃料量在此被設(shè)定為恒定的，盡管它也可以是可變的。例如，從燃料供給閥34供給的燃料量可基于排氣凈化部件的溫度而改變。應(yīng)注意，對(duì)于步驟S207中的用于燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作控制，燃料供給閥34和預(yù)熱塞36可被置于上述的第一工作模式或第二工作模式。另一方面，當(dāng)判定為排氣凈化部件不需要加熱時(shí)(步驟S201中為“否”)，停止燃料供給閥34和預(yù)熱塞36兩者的工作(步驟S209)，也就是，燃料供給閥34和預(yù)熱塞36被置于非工作模式。如上所述，當(dāng)從燃料供給閥34供給燃料時(shí)，供給到預(yù)熱塞36的電力量被控制成基于排氣狀態(tài)、尤其是排氣溫度和排氣流量而可變。因此，不論排氣狀態(tài)如何，所供給的燃料都能夠被適當(dāng)?shù)丶訜峄蛉紵?。此外，由于供給到預(yù)熱塞36的電力量如上所述地被控制，所以能減少供給到預(yù)熱塞36的總電力量。因此，電力消耗降低，由此改善了燃料效率。接下來(lái)將說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。與根據(jù)上述第一實(shí)施例的排氣控制裝置I的情況一樣，根據(jù)第二實(shí)施例的排氣控制裝置101應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，根據(jù)第二實(shí)施例的排氣控制裝置101在燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作控制方面不同于根據(jù)第一實(shí)施例的排氣控制裝置I。下文中將主要說(shuō)明這些不同。應(yīng)注意，根據(jù)第二實(shí)施例的排氣控制裝置101的構(gòu)型大體上與根據(jù)第一實(shí)施例的排氣控制裝置I的構(gòu)型相同。因此，與第一實(shí)施例中所述相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素用與第一實(shí)施例中相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示，并且省略對(duì)這些結(jié)構(gòu)要素的說(shuō)明。下面說(shuō)明第二實(shí)施例中的控制。基于排氣狀態(tài)和從燃料供給閥34供給的燃料量來(lái)控制供給到預(yù)熱塞36的電力量。這是因?yàn)閺娜剂瞎┙o閥34供給的燃料可冷卻預(yù)熱塞36，并且預(yù)熱塞36的發(fā)熱量或由預(yù)熱塞36產(chǎn)生的加熱作用可根據(jù)所供給的燃料的量而改變。首先，控制單元50以與上述步驟S201中相同的方式判定排氣凈化部件是否需要加熱(步驟S301)。當(dāng)判定為排氣凈化部件需要加熱時(shí)(步驟S301中為“是”)，以與步驟S203中相同的方式獲得來(lái)自第一溫度傳感器58和流量傳感器56的輸出(步驟S303)。然后，基于這些輸出，計(jì)算用于預(yù)熱塞36的基準(zhǔn)電力量(步驟S305 )。基準(zhǔn)電力量的計(jì)算對(duì)應(yīng)于步驟S205中電力供給量的計(jì)算。此外，控制單元50計(jì)算從燃料供給閥34供給的燃料量(下文中在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候稱(chēng)為“燃料供給量”)(步驟S307)。基于步驟S301中排氣凈化部件是否需要加熱的判定結(jié)果、例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得并預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)等來(lái)進(jìn)行此計(jì)算。具體地，為了將第三凈化部件24的溫度升高到上述預(yù)定溫度，計(jì)算該溫度升高所需的燃料供給量。為了從第二凈化部件22除去顆粒物質(zhì)，計(jì)算該除去所需的燃料供給量。應(yīng)注意，在步驟S307中，可基于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、排氣凈化部件的溫度和/或排氣狀態(tài)等更精確地計(jì)算燃料供給量?？刂茊卧?0的用作修正系數(shù)計(jì)算部的部分計(jì)算修正系數(shù)(步驟S309)?；谠诓襟ES303中獲得的來(lái)自第一溫度傳感器58的輸出和在步驟S307中計(jì)算出的燃料供給量來(lái)計(jì)算該修正系數(shù)。這意味著基于排氣溫度和燃料供給量來(lái)計(jì)算修正系數(shù)。在此，基于例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得并預(yù)先設(shè)定的映射數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算修正系數(shù)。但是，也可基于例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得并預(yù)先設(shè)定的算術(shù)式或者基于映射數(shù)據(jù)和算術(shù)式兩者來(lái)計(jì)算修正系數(shù)。映射數(shù)據(jù)和算術(shù)式被設(shè)定成使得排氣溫度與電力供給量之間的第三關(guān)系和燃料供給量與電力供給量之間的第四關(guān)系成立。根據(jù)第三關(guān)系，隨著排氣溫度降低，供給到預(yù)熱塞36的電力量增大。根據(jù)第四關(guān)系，隨著燃料供給量增大，供給到預(yù)熱塞36的電力量增大。應(yīng)注意，可僅基于在步驟S307中計(jì)算出的燃料供給量來(lái)計(jì)算修正系數(shù)。然后，基于在步驟S305中計(jì)算出的基準(zhǔn)電力量和在步驟S309中計(jì)算出的修正系數(shù)，計(jì)算供給到預(yù)熱塞36的電力量(下文中在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候稱(chēng)為“電力供給量”)(步驟S311)。在此，通過(guò)將基準(zhǔn)電力量乘以修正系數(shù)來(lái)計(jì)算供給到預(yù)熱塞36的電力量。結(jié)果，基于在步驟S307中計(jì)算出的燃料供給量和在步驟S311中計(jì)算出的電力供給量，控制燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作(步驟S313)。應(yīng)注意，對(duì)于步驟S313中的用于燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作控制，燃料供給閥34和預(yù)熱塞36可被置于上述的第一工作模式或第二工作模式。另一方面，當(dāng)判定為排氣凈化部件不需要加熱時(shí)(在步驟S301中為“否”)，停止燃料供給閥34和預(yù)熱塞36的工作(步驟S315)。已基于上述兩個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明。但是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而是也能以其它實(shí)施例實(shí)施。例如，在上述實(shí)施例中，使用傳感器來(lái)檢測(cè)排氣溫度和排氣流量。但是，也可基于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等來(lái)計(jì)算亦即推定排氣溫度和排氣流量。此外，也可基于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等來(lái)計(jì)算亦即推定排氣凈化部件的溫度。在上述實(shí)施例中，燃料供給閥用作燃料供給部，并且從燃料供給閥供給與發(fā)動(dòng)機(jī)中所使用的燃料一樣的燃料。但是，也可使用其它燃料，并且例如，可將醇如乙醇和甲醇用作添加劑。
此外，設(shè)置在排氣通路中的排氣凈化部件的數(shù)量、類(lèi)型、構(gòu)型和配置順序不限于上述實(shí)施例中的那些。排氣凈化部件的數(shù)量可為一個(gè)、兩個(gè)、或四個(gè)，或者更多個(gè)。例如，可在上述第三凈化部件的下游設(shè)置包括氧化催化劑的另一個(gè)排氣凈化部件。作為排氣凈化部件，可使用各種催化劑、過(guò)濾器等。另外，上述氧化促進(jìn)部件不必包括具有上述構(gòu)型的氧化催化劑。氧化催化劑可包括具有氧化功能的某些其它催化劑。應(yīng)注意，不必設(shè)置氧化促進(jìn)部件。此外，本發(fā)明在上述實(shí)施例中應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可應(yīng)用于各種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)，例如進(jìn)氣口噴射式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和缸內(nèi)噴射式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。此夕卜，所使用的燃料不限于輕油或汽油，也可使用酒精燃料、液化天然氣(LNG)等。另外，本發(fā)明可應(yīng)用于具有任意數(shù)量的氣缸、任意氣缸布置等的發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的排氣控制裝置可應(yīng)用于除發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)以外的技術(shù)。例如，根據(jù)本發(fā)明的排氣控制裝置可用在工廠設(shè)施中。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明意圖涵蓋在權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變型和等同布置。也就是，本發(fā)明意圖涵蓋由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神內(nèi)的各種變型、應(yīng)用和等同物。
權(quán)利要求
1.一種排氣控制裝置，包括: 排氣凈化部件，所述排氣凈化部件設(shè)置在排氣通路中； 燃料供給部，所述燃料供給部設(shè)置成將燃料供給到所述排氣通路的位于所述排氣凈化部件上游的部分； 加熱部，所述加熱部配置在所述燃料供給部和所述排氣凈化部件之間；和 控制部，所述控制部基于排氣溫度和排氣流量來(lái)控制供給到所述加熱部的電力量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣控制裝置，其中 所述控制部隨著所述排氣溫度降低而增大供給到所述加熱部的電力量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排氣控制裝置，其中 所述控制部隨著所述排氣流量增大而增大供給到所述加熱部的電力量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的排氣控制裝置，其中 所述控制部基于從所述燃料供給部供給的燃料量來(lái)執(zhí)行修正供給到所述加熱部的電力量的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣控制裝置，其中 所述控制部執(zhí)行所述修正供給到所述加熱部的電力量的控制，以使得供給到所述加熱部的電力量隨著從所述燃料供給部供給的燃料量增大而增大。
6.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的排氣控制裝置的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
7.一種用于控制排氣控制裝置的方法，所述排氣控制裝置包括:排氣凈化部件，所述排氣凈化部件設(shè)置在排氣通路中；燃料供給部，所述燃料供給部設(shè)置成將燃料供給到所述排氣通路的位于所述排氣凈化部件上游的部分；和加熱部，所述加熱部配置在所述燃料供給部和所述排氣凈化部件之間，所述方法包括: 檢測(cè)排氣溫度； 檢測(cè)排氣流量；以及 基于所述排氣溫度和所述排氣流量來(lái)控制供給到所述加熱部的電力量。
全文摘要
一種排氣控制裝置包括燃料供給部(34)，所述燃料供給部設(shè)置成將燃料供給到燃料通路(14)的位于設(shè)在所述排氣通路(14)中的排氣凈化部件(20，22，24)上游的部分；加熱部(36)，所述加熱部配置在所述燃料供給部(34)和所述排氣凈化部件之間；和控制部，所述控制部基于排氣溫度和排氣流量來(lái)控制供給到所述加熱部(36)的電力量。
文檔編號(hào)F01N9/00GK103154460SQ201180048137
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者鴨下伸治, 中山茂樹(shù), 平松浩己, 村井博之 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社