專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))的廢氣凈化裝置和方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有裝有排氣(或者廢氣)凈化催化劑的排氣通道。當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)，本發(fā)明廢氣凈化裝置和方法，進(jìn)行排氣凈化催化劑的毒物釋放控制。
背景技術(shù)：
于2001年10月5日首次公開的No.2001-271685號(hào)日本專利申請(qǐng)，舉例說明了以前提出的，用于燃料直接噴入氣缸型(directcylinder fuel injection)內(nèi)燃機(jī)的催化劑溫度控制裝置和方法。
在以前提出的催化劑溫度控制方法和裝置中，在防止NOx捕獲催化劑的硫毒物的同時(shí)，也要進(jìn)行毒物釋放，將氣缸中的空氣-燃料比設(shè)置為λ＝1，并且將燃料噴射分解為吸氣沖程噴射(在吸氣沖程中的燃料噴射)以及壓縮沖程噴射(在壓縮沖程中的燃料噴射)實(shí)施，以提高排氣(或者廢氣)溫度。由此，使得NOx捕獲催化劑的溫度升高到能進(jìn)行硫毒物釋放的高溫。在毒物釋放進(jìn)行期間，除了抑制燃料消耗量的惡化外，由于對(duì)催化劑溫度升高的需求(或要求)變得更高，因而減弱了吸入空氣波動(dòng)的強(qiáng)度，并且延遲了壓縮沖程燃料噴射的時(shí)間。當(dāng)壓縮沖程燃料噴射量相對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷蕿?0％-60％時(shí)，廢氣溫度隨著壓縮沖程燃料噴射量比率的增大而升高。

發(fā)明內(nèi)容
由于毒物釋放控制不能靠促進(jìn)后燃提高廢氣溫度來節(jié)約燃料，因此希望在盡可能短的時(shí)間周期內(nèi)完成毒物釋放。
然而，在上述的已提出的催化劑溫度的控制裝置和方法中，只有在催化劑溫度達(dá)到所要求的能釋放毒物的高溫前后，才能進(jìn)行相似的控制。由于沒有考慮排氣(或者廢氣)的成分，毒物釋放性能最適的排氣成分，隨催化劑的溫度而變化。除此以外，沒有有效利用該方法，完成毒物釋放總共需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。不能節(jié)約燃料。
因此，本發(fā)明的目的在于提供內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置和方法，當(dāng)實(shí)施排氣凈化催化劑的毒物釋放時(shí)，能夠改善毒物釋放的效率，并能夠縮短毒物釋放所需的時(shí)間，以及能夠抑制節(jié)約燃料的惡化。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，包括安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑；以及一個(gè)控制器，該控制器當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)進(jìn)行廢氣凈化催化劑毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式和在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式，與廢氣成分有關(guān)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)以這樣的方式得到操縱，即使得廢氣構(gòu)成模式下的廢氣中的氫氣濃度高于正常模式下的廢氣中的氫氣濃度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，包括安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑；以及一個(gè)控制器，該控制器當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)，進(jìn)行廢氣凈化催化劑毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式以及在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式，在廢氣構(gòu)成模式下的一個(gè)點(diǎn)火時(shí)序沿著比正常模式下的點(diǎn)火時(shí)序更加提前的角度方向而得到設(shè)定。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化方法，其中內(nèi)燃機(jī)包括安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑，且所述廢氣凈化方法包括當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)，進(jìn)行廢氣凈化催化劑的毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式以及在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式；以及對(duì)與廢氣成分有關(guān)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)進(jìn)行操縱，從而使得在廢氣構(gòu)成模式下的廢氣中的氫氣濃度高于正常模式下的廢氣中的氫氣濃度。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化方法，其中內(nèi)燃機(jī)包括安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑，所述廢氣凈化方法包括當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)，進(jìn)行廢氣凈化催化劑的毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式以及在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式；以及沿著比正常模式下的點(diǎn)火時(shí)序更為提前的角度方向，設(shè)定廢氣構(gòu)成模式下的點(diǎn)火時(shí)序。
此發(fā)明概述沒有對(duì)所有的必要特征進(jìn)行必要地描述，所以本發(fā)明還可以是這些描述特征的組合。


圖1是本發(fā)明廢氣凈化裝置所適用的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)配置略圖；圖2是表示氫氣(H2)濃度和以各自催化劑溫度作為參數(shù)的毒物釋放特性之間關(guān)系的特征曲線圖；圖3是表示催化劑溫度和毒物釋放時(shí)間周期之間關(guān)系的特征曲線圖；圖4A是表示點(diǎn)火時(shí)序和氫氣(H2)濃度之間關(guān)系的特征曲線圖；圖4B是表示點(diǎn)火時(shí)序和氧氣(O2)濃度之間關(guān)系的特征曲線圖；圖5是表示分解比例(壓縮沖程中的噴射比率)和廢氣溫度之間關(guān)系的特征曲線圖；圖6是表示分解比例和氫氣(H2)濃度之間的特征曲線圖；圖7是在本發(fā)明廢氣凈化裝置的第一優(yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行的毒物釋放控制流程；圖8A、8B、8C、8D、8E、8F和8G在整體上是用于解釋在圖1和圖7中示出的第一實(shí)施例中進(jìn)行毒物釋放控制的操作時(shí)間表；圖9A和9B整體上是用于解釋第一實(shí)施例中的廢氣凈化裝置相對(duì)于對(duì)比實(shí)施例優(yōu)勢(shì)的時(shí)間表；圖10是在本發(fā)明廢氣凈化裝置的第二優(yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行的毒物釋放控制流程；圖11A、11B、11C、11D、11E、11F和11G整體上是用于解釋在本發(fā)明廢氣凈化裝置第二優(yōu)選實(shí)施例的情況下，毒物釋放控制的操作時(shí)間表；圖12是在本發(fā)明廢氣凈化裝置的第三優(yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行的毒物釋放控制流程；圖13A、13B、13C、13D、13E、13F和13G整體上是用于解釋在本發(fā)明廢氣凈化裝置第三優(yōu)選實(shí)施例的情況下，毒物釋放控制的操作時(shí)間表；圖14是在本發(fā)明廢氣凈化裝置的第四優(yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行的毒物釋放控制流程；圖15A、15B、15C、15D、15E、15F和15G整體上是用于解釋在本發(fā)明廢氣凈化裝置第四優(yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行的毒物釋放控制的操作時(shí)間表。
具體實(shí)施例方式
為了便于更好的理解本發(fā)明，在下文中給附圖指定了標(biāo)記。
圖1示出了本發(fā)明廢氣凈化裝置所適用的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)配置略圖。由1表示的內(nèi)燃機(jī)具有進(jìn)氣通道2，其中設(shè)置有用來控制進(jìn)入空氣量的節(jié)流閥3。節(jié)流閥3是由制動(dòng)器例如電動(dòng)機(jī)(DC電動(dòng)機(jī))激活的電子控制節(jié)流閥。來自控制單元(或者也稱為控制器)20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)節(jié)流閥3打開或關(guān)閉。旋動(dòng)控制閥(SCV)4設(shè)置在分支到每個(gè)氣缸的集流腔的下游。來自控制單元20的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)旋動(dòng)控制閥4打開或者關(guān)閉。燃料噴射器(或稱為燃料噴射閥)8暴露于內(nèi)燃機(jī)1每個(gè)氣缸的燃燒室7，該燃燒室由氣缸蓋5和活塞6限定。在活塞6的冠面(crown surface)離心偏向進(jìn)氣閥一側(cè)的位置上，形成碗狀部件(凹入部件)6a。燃料噴射器8通過進(jìn)氣閥一側(cè)，傾斜地朝向于活塞6冠面上形成的碗狀部件6a。燃料噴射器8具有供電螺線管，響應(yīng)來自控制單元20的噴射脈沖信號(hào)，打開燃料噴射器。由此，將預(yù)定壓力下預(yù)定數(shù)量的燃料直接噴射到燃燒室7中。在吸氣沖程中通過燃料噴射器8來實(shí)施燃料噴射的情況下，所噴射的燃料擴(kuò)散到燃燒室中形成均勻的空氣/燃料混合物，并由火花塞9點(diǎn)燃并燃燒。上述這種燃燒方式稱為均勻燃燒。結(jié)合空氣/燃料混合物比例控制，將均勻燃燒分成均勻理想配比燃燒和均勻貧稀燃燒。在壓縮沖程(特別是在沖程的后半部分)中通過燃料噴射器8進(jìn)行燃燒噴射的另一種情況下，所噴射的燃料氣流利用活塞冠面的碗狀部件6a形成濃縮在火花塞9周圍的層似空氣/燃料混合物，由火花塞9點(diǎn)燃并燃燒。上文所述的這種燃燒方式稱為分層燃燒。通常，由于空氣-燃料比非常的貧稀，因此也將該燃燒方式稱為分層貧稀燃燒。
另一方面，NOx捕獲催化劑11作為廢氣凈化催化劑用于排氣通道10中。當(dāng)將空氣-燃料比設(shè)置為接近理想配比時(shí)，NOx捕獲催化劑11具有三元催化劑的功能，進(jìn)行廢氣中CO和HC(碳?xì)浠衔?的氧化以及NOx的還原，以便當(dāng)廢氣空燃混合物比為貧稀時(shí)捕集廢氣中的NOx，當(dāng)廢氣空氣-燃料比為貧稀時(shí)捕集廢氣中的NOx，以及當(dāng)廢氣空氣-燃料比為理想空氣-燃料比或者比理想空氣-燃料比更豐富時(shí)，減少并凈化捕集的NOx。
將來自各種各樣傳感器的各種信號(hào)輸入到控制單元20中，進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1的控制。曲柄轉(zhuǎn)角(crank angle)傳感器21根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，同步產(chǎn)生曲柄基準(zhǔn)信號(hào)以及曲柄單元轉(zhuǎn)角信號(hào)。控制單元20測(cè)量曲柄轉(zhuǎn)角傳感器21的曲柄基準(zhǔn)角信號(hào)的周期，或者在恒定時(shí)間周期內(nèi)計(jì)算曲柄單元轉(zhuǎn)角信號(hào)，以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne。加速踏板傳感器22用來檢測(cè)加速踏板，該加速踏板是由車輛運(yùn)轉(zhuǎn)員踩下不同的深度來進(jìn)行不同的操作。將氣流量表(airflow meter)23設(shè)置在進(jìn)氣通道2節(jié)流閥3的上游，用于檢測(cè)進(jìn)入的氣體量Qa。節(jié)流傳感器24檢測(cè)節(jié)流閥3的開啟轉(zhuǎn)角TVO。在節(jié)流傳感器24中加入了怠速開關(guān)(idle switch)，當(dāng)節(jié)流閥3完全關(guān)閉時(shí)，該怠速開關(guān)打開(變成ON)。冷卻液溫度傳感器25置于發(fā)動(dòng)機(jī)1的水套中，檢測(cè)冷卻液溫度Tw。車速傳感器26用于檢測(cè)車速VSP。空氣-燃料比傳感器27設(shè)置于排氣通道10中NOx捕獲催化劑11的上游?？諝?燃料比傳感器27用于檢測(cè)吸入的空氣/燃料混合物的空氣-燃料比，或者通過檢測(cè)廢氣中氧氣(O2)的濃度來檢測(cè)排出空氣/燃料混合物的空氣-燃料比，并用于空氣-燃料比的反饋控制中。應(yīng)該注意到，在NOx捕獲催化劑11的下游還設(shè)置有另一個(gè)空氣-燃料比傳感器28。該位于下流側(cè)的空氣-燃料比傳感器28，基于空氣-燃料比傳感器27的已測(cè)值，來校正空氣-燃料比的反饋控制，并且用來抑制因空氣-燃料比傳感器27的老化所引起的控制誤差。催化劑溫度傳感器29設(shè)置在NOx捕獲催化劑11中，用來檢測(cè)催化劑溫度Tc。催化劑溫度Tc用于轉(zhuǎn)換NOx捕獲催化劑11的毒物釋放控制模式(將稍后進(jìn)行說明)。然而，催化劑溫度Tc可以不使用任何傳感器從發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件估算出來。
NOx濃度傳感器30設(shè)置于排氣通道10中NOx捕獲催化劑11的下游一側(cè)中，用來檢測(cè)廢氣中NOx的濃度。該NOx濃度傳感器30用于檢測(cè)毒物狀態(tài)(因硫毒物而使NOx捕集能力惡化的狀態(tài)或者因毒物釋放而使NOx捕集能力(性能)恢復(fù)的狀態(tài))，但是在沒有上述任何傳感器時(shí)，可以通過另一種估算技術(shù)來估算毒物狀態(tài)。
控制單元20包括微型計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)具有CPU(中央處理單元)、ROM(只讀存儲(chǔ)器)、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、A/D轉(zhuǎn)換器、輸入/輸出接口、以及公共總線?？刂茊卧?0控制節(jié)流閥3的打開角度，控制旋動(dòng)控制閥4的打開和關(guān)閉，設(shè)置并控制通過燃料噴射器8的燃料噴射起始時(shí)間和燃料噴射量，并且在根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件來設(shè)置的時(shí)間上，根據(jù)基于上述各種傳感器信號(hào)而檢測(cè)到的運(yùn)轉(zhuǎn)條件控制火花塞9的點(diǎn)火時(shí)序。
然后，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件進(jìn)行燃燒方式的控制。也就是說，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，例如，在低發(fā)動(dòng)機(jī)載荷下壓縮沖程期間燃料噴射時(shí)的分層貧稀燃燒。在另一方面，例如在高發(fā)動(dòng)機(jī)載荷下由壓縮沖程期間噴射引起的均勻理想配比燃燒，或者由吸氣沖程期間噴射引起的均勻貧稀燃燒。當(dāng)排放的空氣-燃料比為貧稀時(shí)，NOx捕獲催化劑11捕集廢氣中的NOx(例如，氮氧化物)。同時(shí)，NOx捕獲催化劑11捕集SOx(例如，硫氧化物)。SOx毒物引起了NOx捕集性能(包括NOx還原性能)的降低。因此，隨著SOx的毒物釋放控制，廢氣溫度在預(yù)定條件下升高。為此，催化劑溫度升高到需要釋放SOx毒物的溫度上，并且在預(yù)定的時(shí)間周期中保持升高的溫度，以便能夠釋放SOx毒物。
具體地，將燃料噴射劃分(分解)為在吸氣沖程中的噴射和在壓縮沖程中的噴射，以便在火花塞9的周圍形成相對(duì)豐富(A/F＝近似10-16)的分層空氣/燃料混合物，并且在裝有火花塞9的整個(gè)燃燒室7中形成相對(duì)貧稀(A/F＝19比24)的分層空氣/燃料混合物。應(yīng)該注意到，控制總空氣/燃料混合物比(整個(gè)燃料室)以提供基本上理想的空氣-燃料比。上述這種燃燒方式也稱為分層理想配比燃燒(分層理想配比燃燒是由上述這種分解燃料噴射引起的)。
以下(1)至(4)項(xiàng)描述了分層理想配比燃燒的概念。
(1)由吸氣沖程期間的燃料噴射引起，在鄰近燃燒室7的壁面形成貧稀空氣/燃料混合物，以確保獲得補(bǔ)燃所需要的(氧氣)O2。
(2)在壓縮沖程期間的燃料噴射在火花塞9周圍形成豐富的空氣/燃料混合物，以改善起燃。從而能夠改善燃燒的穩(wěn)定性。
(3)在燃燒室壁面鄰近的貧稀空氣/燃料混合物燃燒產(chǎn)生CO，促進(jìn)貧稀空氣/燃料混合物和O2補(bǔ)燃，以便還原HC(碳水化合物)和升高排氣溫度。
(4)因起燃的改善使得點(diǎn)火時(shí)序能夠延遲，并且進(jìn)一步改善了由點(diǎn)火時(shí)序延遲而引起的，因補(bǔ)燃作用而使排氣(廢氣)溫度升高。
因此，在毒物釋放控制的正常模式中，將經(jīng)由直列氣缸噴射型燃料噴射器8的燃料噴射分解為在吸氣沖程期間的燃料噴射以及在壓縮沖程期間的燃料噴射，并且將經(jīng)由火花塞9的點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為延遲角方向。
在本發(fā)明毒物釋放控制中，為了縮短釋放毒物所需時(shí)間，并使燃料消耗量的惡化最小化，在催化劑溫度達(dá)到釋放毒物所要求的溫度(毒物釋放性能變得穩(wěn)定時(shí)的溫度)之前，改善了毒物釋放的效率。此外，為了改善廢氣溫度上升性能，將廢氣構(gòu)成模式設(shè)置在毒物釋放控制的正常模式之前，并且此外，將排氣(廢氣)溫度上升模式設(shè)置在排氣(廢氣)成分模式之前。根據(jù)催化劑的溫度，毒物釋放控制按照以下順序進(jìn)行，即廢氣溫度上升模式→廢氣構(gòu)成模式→正常模式。
對(duì)在本發(fā)明廢氣凈化裝置中進(jìn)行的毒物釋放控制進(jìn)行詳細(xì)描述之前，將在下文描述基于本發(fā)明毒物釋放控制的圖2至6中的特征(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)。圖2示出了廢氣中H2濃度(CO濃度)和以催化劑溫度作為參數(shù)的毒物釋放性能之間的特征曲線圖。應(yīng)該意識(shí)到，隨著催化劑溫度Tc的升高，毒物釋放性能也逐漸得到改善。在毒物釋放開始時(shí)相對(duì)低的溫度下(600℃)，特征線向右上升(隨著H2或者CO濃度變高，毒物釋放性能逐漸上升)。當(dāng)在毒物釋放穩(wěn)定進(jìn)行的相對(duì)高的溫度(650℃)下或者在比該溫度(650℃)更高的溫度(700℃)下，隨著特征線接近水平線，H2(或者CO)的濃度下降。因此，如果HC濃度(H2(或者CO)濃度)變低，就表明獲得了足夠的毒物釋放作用。因而能夠意識(shí)到，在廢氣構(gòu)成模式中從600℃到650℃的范圍中，廢氣中高濃度的氫氣(H2)能夠改善毒物釋放性能。應(yīng)該注意到廢氣中的H2濃度與CO濃度和HC濃度實(shí)際上是成比例的。圖3示出了催化劑溫度和毒物釋放時(shí)間之間的關(guān)系。隨著催化劑溫度變高，能夠縮短毒物釋放時(shí)間。
圖4A示出了點(diǎn)火時(shí)序和H2濃度(CO濃度)之間的關(guān)系，并且是依照正常噴射(吸氣沖程噴射)和分解燃料噴射(在吸氣沖程期間的燃料噴射+壓縮沖程期間的燃料噴射)的燃料噴射時(shí)間劃分的。圖4B示出了正常噴射(吸氣沖程噴射)和分解噴射(吸氣沖程噴射+壓縮沖程噴射)的點(diǎn)火時(shí)序和廢氣中O2濃度之間的關(guān)系。在分解噴射情況下，將點(diǎn)火時(shí)序提前進(jìn)行，以便能夠提高廢氣中的O2濃度。
圖5示出了分解比例(壓縮沖程噴射比率)以及排氣(廢氣)溫度之間的關(guān)系。隨著在壓縮沖程中燃料噴射量在每個(gè)氣缸中的四次沖程中的總?cè)剂蠂娚淞恐兴急嚷首兇?，排?廢氣)溫度上升。圖6示出了分解比例(在壓縮沖程中噴射的燃料的上述比率)和廢氣中的H2(氫)濃度(CO(一氧化碳)濃度)之間的關(guān)系。當(dāng)壓縮沖程中燃料噴射量的比率接近50％時(shí)，H2濃度變小。當(dāng)壓縮沖程期間的燃料噴射比率大于50％時(shí)，H2濃度增大。
在本發(fā)明廢氣凈化裝置第一個(gè)實(shí)施例中進(jìn)行的毒物釋放控制，將參考在第一個(gè)實(shí)施例中所述圖7的流程圖和圖8A到8G的整體時(shí)間表進(jìn)行描述。
在步驟S1處，控制器(控制單元)20確定是否出現(xiàn)毒物釋放命令。特別是，控制器20采樣每個(gè)時(shí)間單元中與廢氣流量相關(guān)的進(jìn)入空氣量Qa，累計(jì)所采樣的進(jìn)入空氣量，并且基于上述累計(jì)值來估計(jì)NOx捕獲催化劑11的SOx毒物量。如果NOx捕獲催化劑11SOx毒物量的估計(jì)值與預(yù)定的估計(jì)閾值相比較。那么，如果Sox捕集量＞閾值，控制器20就確定出現(xiàn)毒物釋放命令?；蛘?，如果通過在NOx捕獲催化劑11下游檢測(cè)NOx濃度來測(cè)定捕獲催化劑11下游的NOx濃度。那么，如果控制器20確定NOx濃度大于其預(yù)定閾值，控制器20就確定出現(xiàn)毒物釋放命令?；蛘咦鳛樘鎿Q，如果由NOx濃度傳感器30檢測(cè)的NOx催化劑11下游一側(cè)的NOx濃度大于另一個(gè)預(yù)定閾值時(shí)，控制器20就確定存在毒物釋放命令。應(yīng)注意到，除了OR條件，也可以使用AND條件來確定毒物釋放的命令出現(xiàn)。如果在步驟S1處的回答是“YES”，那么程序轉(zhuǎn)到步驟S2。
在步驟S2處，控制器20確定預(yù)定的釋放條件是否成立。毒物釋放條件例如是運(yùn)轉(zhuǎn)條件為均勻理想配比燃燒，以及在預(yù)定范圍內(nèi)(從車速下限到車速上限)的車速VSP。如果毒物釋放條件成立，那么程序轉(zhuǎn)到步驟S3。在步驟S3處，在毒物釋放控制開始之前，將旋動(dòng)控制閥(SCV)4設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。在步驟S4處，點(diǎn)火時(shí)序從MBT(Minimum Advance for Best Torque，最佳轉(zhuǎn)矩的最小行進(jìn))點(diǎn)火時(shí)序點(diǎn)逐漸延遲。在步驟S5處，控制器20確定是否將旋動(dòng)控制閥4控制在完全關(guān)閉位置。然后，在步驟S5處，控制器20確定旋動(dòng)控制閥4是否是完全關(guān)閉的(從關(guān)閉命令發(fā)出時(shí)所經(jīng)過的預(yù)定時(shí)間)。如果在步驟S5處是“是”，那么程序轉(zhuǎn)到步驟S6。在步驟S6處，控制器20執(zhí)行毒物釋放控制第一階段的廢氣溫度上升模式。在廢氣溫度上升模式中，在整體空氣-燃料比保持在理想空氣-燃料比(λ＝1)的同時(shí)，將燃料噴射分解成吸氣沖程噴射和壓縮沖程噴射。此外，將壓縮沖程中噴射的噴射量(分解比例)與發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸四次沖程中的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷试O(shè)置為大于50％。例如，設(shè)置為60％到70％，而且壓縮沖程噴射量大于(＞)吸氣沖程噴射量。
換言之，可從圖5中看到，在溫度升高特性上的改善是使用大分解比例以實(shí)現(xiàn)較大程度廢氣溫度上升來實(shí)現(xiàn)的。極大地延遲了點(diǎn)火時(shí)序。廢氣溫度的上升通過該點(diǎn)火時(shí)序的延遲來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)該注意到，設(shè)定為延遲角度方向的點(diǎn)火時(shí)序比正常均勻燃燒期間的點(diǎn)火時(shí)序更加延遲。在步驟S7處，控制器20確定由催化劑溫度傳感器29檢測(cè)的催化劑溫度Tc是否超過第二預(yù)定催化劑溫度T2，T2是毒物釋放控制開始時(shí)的溫度(例如，600℃)。如果在步驟S7處沒有超出(NO)，那么繼續(xù)進(jìn)行步驟S6處的廢氣溫度上升模式。如果催化劑溫度Tc變高，并超出第二預(yù)定值T2(YES)，那么程序轉(zhuǎn)到步驟S8。在步驟S8處，進(jìn)行作為毒物釋放控制第二階段的廢氣構(gòu)成模式中的毒物釋放控制。在廢氣構(gòu)成模式中，在總空氣-燃料比保持在理想空氣-燃料比(λ＝1)的同時(shí)，將燃料噴射分解成吸氣沖程噴射和壓縮沖程噴射，并且壓縮沖程噴射量的比率(分解比例)是50％。壓縮沖程燃料噴射量＝吸氣沖程燃料噴射量。而后，很大程度地提前了點(diǎn)火時(shí)序。換言之，就像圖4A中顯示出的那樣，由于很大程度地提前了點(diǎn)火時(shí)序，廢氣中H2的濃度增加。由此，毒物釋放性能就像圖2所示出的那樣得到改善。然而應(yīng)該注意到，設(shè)定為提前角度方向的點(diǎn)火時(shí)序，比正常均勻燃燒時(shí)的還要延遲。在下一個(gè)步驟S9處，控制器20確定催化劑溫度Tc是否超出第一預(yù)定值T1，T1是毒物釋放性能變得穩(wěn)定時(shí)的溫度(例如，650℃)。如果在步驟S9處沒有超出(NO)，那么程序轉(zhuǎn)到步驟S8繼續(xù)執(zhí)行廢氣構(gòu)成模式。在步驟S9，如果催化劑溫度Tc升高，并且超出第一預(yù)定值T1(YES)，那么程序轉(zhuǎn)到步驟S10。
在步驟S10處，進(jìn)行作為毒物釋放控制第三階段的正常模式控制。在正常模式中，在總空氣-燃料比保持在理想空氣-燃料比(λ＝1)的同時(shí)，將燃料噴射分成吸氣沖程燃料噴射以及壓縮沖程燃料噴射，并且壓縮沖程中燃料噴射量的比率(分解比例)是50％。如圖2所示出的那樣，這是因?yàn)槟軌颢@得足夠的毒物釋放性能，甚至當(dāng)廢氣中的H2濃度減少時(shí)。當(dāng)然，設(shè)定為延遲角度方向的點(diǎn)火時(shí)序，比在正常均勻燃燒時(shí)設(shè)定的還要延遲。在下一個(gè)步驟S11處，控制器20確定毒物釋放是否已經(jīng)完成。特別的是，在毒物釋放控制期間，從基于吸入空氣量Qa累計(jì)值的NOx捕獲催化劑11的估計(jì)值中減去預(yù)定的毒物釋放量，以估計(jì)每個(gè)時(shí)間單元SOx毒物釋放量的剩余量。如果將SOx毒物量的估計(jì)值，與閾值中預(yù)定下限相比較，那么當(dāng)SOx收集量＜閾值時(shí)，控制器20確定毒物釋放控制完成(步驟S11)。此外，由NOx濃度傳感器30在NOx捕獲催化劑11的下游一側(cè)檢測(cè)NOx濃度，并且濃度小于閾值的預(yù)定下限時(shí)，控制器20確定毒物釋放控制完成。然而，除了使用Sox累計(jì)量和在NOx捕獲催化劑11下游NOx濃度的OR條件，也可以使用AND條件來確保毒物釋放控制的完成。
如果控制器20確定毒物釋放控制沒有完成，那么繼續(xù)回到步驟S10處的正常模式。如果確定毒物釋放完成，那么程序轉(zhuǎn)到步驟S12，將燃燒控制轉(zhuǎn)換為正常燃燒控制。在步驟S12處，在轉(zhuǎn)換為正常燃燒控制之前，控制器20驅(qū)動(dòng)旋動(dòng)控制閥(SCV)4到打開方向。在步驟S13處，控制器20朝向MBT點(diǎn)火時(shí)序點(diǎn)逐漸提前點(diǎn)火時(shí)序。在步驟S14處，控制器20確定是否將SCV4控制為完全打開，是否已經(jīng)經(jīng)過了發(fā)出打開命令時(shí)的預(yù)定時(shí)間周期。如果在步驟S14處的回答是“是”，那么程序轉(zhuǎn)到步驟S15。在步驟S15處，控制器20將燃燒控制轉(zhuǎn)換為正常燃燒控制(均勻理想配比燃燒)。也就是說，在分解噴射完成的基礎(chǔ)上，燃料噴射模式又返回到正常噴射(通常，在吸氣沖程期間)，并且點(diǎn)火時(shí)序點(diǎn)控制在MBT點(diǎn)。應(yīng)該注意到，在毒物釋放控制期間，當(dāng)具有較高優(yōu)先權(quán)的燃燒控制命令出現(xiàn)時(shí)暫停毒物釋放控制，暫停毒物釋放命令以便將控制轉(zhuǎn)換為符合要求的燃燒控制。接下來，將在下文中對(duì)毒物釋放控制中的每種模式(廢氣溫度上升模式、廢氣構(gòu)成模式以及正常模式)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。
廢氣溫度上升模式接下來，將在下文對(duì)毒物釋放控制中的每種模式(廢氣溫度上升模式、廢氣構(gòu)成模式以及正常模式)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。連同毒物釋放控制的開始(在SCV4完全關(guān)閉之后提供)，分解噴射和點(diǎn)火時(shí)序延遲的進(jìn)行與正常模式中的方式一樣，在廢氣溫度上升模式中在催化劑溫度升高到SOx毒物釋放開始時(shí)的溫度下，開始進(jìn)行控制。不同于正常模式的一點(diǎn)是，將壓縮沖程中燃料噴射量的比率設(shè)置為大于正常模式(接近50％)的任意百分比值(60％到70％)。
由分解噴射導(dǎo)致廢氣溫度的一種特性是隨著分解比例變大，也就是說，隨著壓縮沖程噴射量的比率變大，廢氣溫度趨于升高，就象在圖5中從分解比例(在壓縮沖程中噴射量的比率)和廢氣溫度之間的關(guān)系中所看到的那樣。這是因?yàn)?，隨著壓縮沖程中噴射量的提高，存在于火花塞9附近的未燃燃料形成了CO和HC，并且在臨近氣缸壁面處形成了貧稀空氣/燃料混合物。在燃料點(diǎn)火之后隨即的起燃間隔期間，燃燒室7中火花塞9周圍的部分空間是非常的且局部的豐富。因此，導(dǎo)致了火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢的減速燃燒。此外，在從中期到后期的燃燒間隔期間，在臨近氣缸壁面處空氣/燃料混合物變得貧稀。這導(dǎo)致了進(jìn)一步的減速燃燒。因?yàn)樽詈笕紵g隔的擴(kuò)大，燃燒期間在火花塞9周圍形成的CO和HC逐漸與存在于臨近氣缸壁面處的O2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。由此促進(jìn)了補(bǔ)燃。因而，具有大壓縮沖程噴射量比率的廢氣溫度上升模式，允許廢氣溫度的快速上升以及催化劑溫度Tc的上升。因此，能夠縮短毒物釋放時(shí)間。
廢氣構(gòu)成模式當(dāng)催化劑溫度Tc達(dá)到一定溫度(第二預(yù)定值T2，例如600℃)后，控制轉(zhuǎn)換為廢氣構(gòu)成模式，其中燃燒后廢氣成分中的H2(氫氣)濃度增大，改變廢氣組成以改善毒物釋放性能。在廢氣構(gòu)成模式中，以與正常模式和廢氣溫度上升模式相同的方式進(jìn)行分解噴射。與正常模式和廢氣溫度上升模式的不同點(diǎn)在于即，將點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為提前角度方向。應(yīng)該注意到，分解比例(壓縮沖程期間噴射量的比率)設(shè)定成與正常模式(大約50％)一樣，而按照與廢氣溫度上升模式相反的方式來減少。通過圖2和3可以看出，當(dāng)催化劑溫度Tc達(dá)到毒物釋放控制開始時(shí)的溫度后，對(duì)于毒物釋放性能來說由于低催化劑溫度，不能立即獲得足夠的控制釋放量。此外，作為改善在低溫條件下的毒物釋放性能的因素，在燃燒過程中實(shí)際上要增加用來還原Sox、CO和HC的H2。由此，需要增加毒物釋放量。此外將能夠意識(shí)到，毒物釋放性能在SOx還原期間，因O2的出現(xiàn)而進(jìn)一步被改善。于是即使在低催化劑溫度下進(jìn)行控制也能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的毒物釋放量。涉及到實(shí)際的廢氣特性，圖4A和4B示出了在分解噴射情況下的點(diǎn)火時(shí)序和H2(O2濃度)濃度之間的關(guān)系。通過圖4A和4B可以看出，考慮到點(diǎn)火時(shí)序的延遲角度方向(10°BTDC)，通過提前點(diǎn)火方向，例如25°BTDC(Before Top Dead Center，上死點(diǎn)中心前)，能夠使H2濃度(CO濃度)以及O2濃度加倍或者更多。因此，在要求快速升高溫度的廢氣溫度上升模式中，將點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為延遲角度方向。然而，在毒物釋放性能方面需要進(jìn)行改善，以便開始快速升溫的廢氣構(gòu)成模式中，點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為提前角度方向。為了在廢氣溫度上升處理過程中改善毒物釋放控制的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)改善毒物釋放性能的廢氣成分。此外，O2的提供促進(jìn)了氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)的促進(jìn)導(dǎo)致廢氣溫度上升特性的降低由于隨點(diǎn)火時(shí)序角度的提前使廢氣容量降低而得到補(bǔ)償。溫度上升特性沒有惡化。將在分解噴射的情況下來描述燃燒功效。如果延遲點(diǎn)火時(shí)序，那么就將點(diǎn)火延后以減少熱量產(chǎn)生速率，并且減少出現(xiàn)的總產(chǎn)生熱量。為了獲得相同的打開扭距(development torque)，通過將點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為提前角度(在實(shí)際方法中是增大節(jié)流閥的打開角度)來提高空氣量。由此增加了總的燃料噴射量。從而增加了燃燒后的廢氣量。因此，在分解噴射情況下將點(diǎn)火時(shí)序延遲設(shè)定不能避免燃料消耗量的惡化。在廢氣溫度上升模式中，因點(diǎn)火提前角設(shè)定為延遲角度方向，從而不能忽視燃料消耗量的惡化。由于廢氣溫度上升是廢氣溫度上升模式的主要目的。因而在這點(diǎn)上，在廢氣構(gòu)成模式中，可以將點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定在提前角度上，以改善燃料消耗量。此外，在廢氣構(gòu)成模式中，與廢氣溫度上升模式相反，分解比例(壓縮沖程期間的噴射量)的減少，在減輕燃料消耗量的惡化方面是好方法。
正常模式在催化劑溫度Tc達(dá)到預(yù)定溫度(第一預(yù)定溫度(第一預(yù)定值T1)，例如650℃)后，將控制轉(zhuǎn)換為正常模式以保持催化劑溫度。在正常模式中，按照與廢氣溫度上升模式和廢氣構(gòu)成模式相同的方式進(jìn)行分解噴射。與廢氣構(gòu)成模式的不同點(diǎn)在于，按照與廢氣溫度上升模式相同的方式將點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為延遲角度方向。該溫度范圍是如圖2所示的那樣，在毒物釋放性能幾乎達(dá)到對(duì)廢氣成分產(chǎn)生影響的區(qū)域中，以及如圖2所示的那樣，在毒物釋放性能由溫度進(jìn)行控制的區(qū)域中。因此，由于毒物釋放性能變差，保持催化劑溫度Tc是非常重要的。由于沒有要求(命令)快速升高溫度，降低了廢氣溫度上升模式的分解比例(在壓縮沖程中的燃料噴射量)，以便能夠減輕燃料消耗量的惡化，并且在另一方面，點(diǎn)火時(shí)序再次設(shè)定為延遲角度方向。然而，由于出現(xiàn)溫度上升命令不是必須的，因而不必使用分解比例的設(shè)定值，以免出現(xiàn)燃料經(jīng)濟(jì)性的極端惡化。然而，如果燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化因壓縮沖程期間的燃料噴射而減輕，那么可以降低廢氣溫度。由此，噴射時(shí)間設(shè)定為延遲角度方向，而不是提前角度方向，以便增加排氣容量，并且在不降低催化劑溫度Tc的情況下保持排氣容量。
以平衡方式進(jìn)行這一系列的控制模式，以便能夠在考慮到毒物釋放性能的情況下進(jìn)行毒物釋放控制。最終，能夠在最短的必要時(shí)間限制下進(jìn)行毒物釋放控制。燃料消耗量的惡化能夠減到最小。
圖9A和9B顯示出，與圖9A和9B的虛線所表示的對(duì)比實(shí)施例相比，在第一個(gè)實(shí)施例中的上述毒物釋放控制，能夠在減少燃料惡化的同時(shí)，縮短毒物釋放時(shí)間。應(yīng)該注意到，在對(duì)比實(shí)施例中，在廢氣構(gòu)成模式的間歇期間，點(diǎn)火時(shí)序不是設(shè)定為提前角度方向，而是設(shè)定為延遲角度方向。也就是說，在第一個(gè)實(shí)施例的情況下，在廢氣構(gòu)成模式期間，將點(diǎn)火時(shí)序提前以增加廢氣中的H2成分，以便使此模式期間的SOx釋放量能夠增加，并因此使毒物釋放時(shí)間能夠縮短。在廢氣構(gòu)成模式期間，將點(diǎn)火時(shí)序提前以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出性能。尤其是在高發(fā)動(dòng)機(jī)載荷范圍期間，不會(huì)出現(xiàn)扭距減少(torquehesitation，扭距延遲)。獲得相同輸出扭距的燃料噴射量也能夠減少。因此，能夠縮短毒物釋放時(shí)間并且抑制燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化。
根據(jù)廢氣凈化裝置的第一個(gè)實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)毒物釋放控制包括正常模式以及在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式。在廢氣構(gòu)成模式中，處理有關(guān)廢氣成分的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)(或者稱為運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù))，以使廢氣中的H2濃度高于正常模式。為此，在催化劑溫度達(dá)到毒物釋放所需要的溫度的前后，最適宜的廢氣成分在此前和此后形成。由此，毒物釋放性能的提高導(dǎo)致了毒物釋放時(shí)間縮短，以使燃料經(jīng)濟(jì)性的惡化減少到最小。在此例中，當(dāng)催化劑溫度Tc超過第一預(yù)定值T1，將廢氣構(gòu)成模式轉(zhuǎn)換為正常模式時(shí)，可根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行與催化劑溫度Tc不同的命令。此外，通過將毒物釋放性能穩(wěn)定時(shí)的溫度設(shè)定為第一預(yù)定值T1，可以實(shí)現(xiàn)從廢氣構(gòu)成模式到正常模式的最佳模式轉(zhuǎn)換。
此外，根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的廢氣凈化裝置，廢氣構(gòu)成模式中的點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比正常模式中更為提前的角度方向。由此，增加了廢氣中的H2濃度，以便能夠顯著地改善毒物釋放性能。
此外，根據(jù)廢氣凈化裝置的第一個(gè)實(shí)施例，在毒物釋放控制期間，將經(jīng)由直接點(diǎn)火的燃料噴射閥(燃料噴射器8)的燃料噴射分解為吸氣沖程噴射和壓縮沖程噴射，以使廢氣溫度快速上升到毒物釋放所需要的溫度。此外，在分解噴射中的總空氣-燃料比基本上為理想空氣-燃料比。由此抑制了燃料消耗量的惡化。此外，在第一個(gè)實(shí)施例中，毒物釋放控制以進(jìn)一步包括在廢氣構(gòu)成模式之前的廢氣溫度上升模式的方式進(jìn)行。在廢氣溫度上升模式中，燃料噴射量的比例大于正常模式(以及廢氣構(gòu)成模式)，以改善廢氣溫度上升模式中的溫度上升效率。此外，廢氣溫度上升模式中的壓縮沖程噴射比例大于廢氣構(gòu)成模式，小于廢氣構(gòu)成模式。由此，能夠抑制廢氣構(gòu)成模式中燃料消耗量的惡化。
此外，在本發(fā)明廢氣凈化裝置的第一個(gè)實(shí)施例中，將廢氣溫度上升模式中的點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比廢氣構(gòu)成模式中更延遲的角度方向，以改善廢氣溫度上升模式中的溫度上升效率。在優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)催化劑溫度Tc超出第二預(yù)定值T2時(shí)，模式從廢氣溫度上升模式轉(zhuǎn)換為廢氣構(gòu)成模式。由此，廢氣凈化裝置能夠執(zhí)行不同的命令中。此外，由于將第二預(yù)定值設(shè)定為毒物釋放開始時(shí)的溫度，因而能夠?qū)崿F(xiàn)最佳模式轉(zhuǎn)換。
根據(jù)廢氣凈化裝置的第一個(gè)實(shí)施例，在廢氣溫度上升模式中的分解噴射中，壓縮沖程中的燃料噴射量吸氣沖程中的燃料噴射量。因此，能夠抑制燃料消耗量的惡化。
此外，在本發(fā)明廢氣凈化裝置的第一個(gè)實(shí)施例中，在廢氣構(gòu)成模式壓縮沖程中的噴射比例小于廢氣溫度上升模式，并且廢氣構(gòu)成模式中的點(diǎn)火時(shí)序比廢氣溫度上升模式更為提前。或者，在廢氣構(gòu)成模式中壓縮沖程中的噴射比例等于正常模式，并且廢氣構(gòu)成模式中的點(diǎn)火時(shí)序，比正常模式更為提前。從而，在廢氣構(gòu)成模式中抑制燃料消耗量惡化的同時(shí)改善了毒物釋放性能。
下面將參考圖10中的流程以及參考圖11A到11G的整體時(shí)間表來說明在本發(fā)明廢氣凈化裝置的第二優(yōu)選實(shí)施例中執(zhí)行的毒物釋放控制。第二實(shí)施例中廢氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)，與所述第一實(shí)施例中的廢氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)一樣。因此，下面僅描述與第一實(shí)施例的不同點(diǎn)。這也同樣適用于將在后文描述的第三和第四優(yōu)選實(shí)施例。
在第二實(shí)施例中的廢氣構(gòu)成模式的步驟S8處(參考圖10)，將燃料噴射分解成吸氣沖程中的噴射和壓縮沖程中的噴射，并且分解比例(壓縮沖程中的噴射的比率)設(shè)定為大于50％，例如，設(shè)定為60％到70％，且壓縮沖程中的燃料噴射量＞吸氣沖程中的燃料噴射量。然后，將點(diǎn)火時(shí)序大幅度的提前。也就是說，在第二個(gè)實(shí)施例的廢氣構(gòu)成模式中，按照與廢氣溫度上升模式相同的方式，將壓縮沖程中噴射量的比例設(shè)定的較大。由此，廢氣中H2的濃度如圖6所示的那樣增加。點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為提前角度方向?qū)е翲2濃度增加(參考圖4A和4B)。H2濃度更大程度的增加，旨在進(jìn)一步改善毒物釋放性能(參考圖2)。在第二個(gè)實(shí)施例中，與廢氣溫度上升模式相同，廢氣構(gòu)成模式中壓縮沖程期間的噴射量比例大于正常模式中。因此，在廢氣構(gòu)成模式中進(jìn)一步加深了增大H2濃度的影響，并且能夠更大程度的改善毒物釋放性能。
接下來，將參考圖12所示的流程和圖13A至13G所示的時(shí)間表來描述廢氣凈化裝置的第三個(gè)實(shí)施例中執(zhí)行的毒物釋放控制。在第三個(gè)實(shí)施例中，只有步驟S8處的廢氣構(gòu)成模式控制不同于第一個(gè)實(shí)施例。在第三個(gè)實(shí)施例中所述的步驟S8處的廢氣構(gòu)成模式中(參考圖12)，總空氣-燃料比是豐富的(λ＞1)，將燃料噴射分解為吸氣沖程中的噴射以及壓縮沖程中的噴射，并且將分解比例(壓縮沖程中的噴射量比率)設(shè)定為50％。這就意味著在壓縮沖程中的燃料噴射量等于吸氣沖程中的燃料噴射量。而后，將點(diǎn)火時(shí)序大幅度的提前。換句話說，在廢氣凈化裝置第三個(gè)實(shí)施例的廢氣構(gòu)成模式中，空氣-燃料比是豐富的，并且點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為提前角度方向。加之廢氣中的CO增加，H2濃度也增加，因而能夠進(jìn)一步改善毒物釋放性能。在第三個(gè)實(shí)施例中，廢氣構(gòu)成模式中的總空氣-燃料比與正常模式或者廢氣溫度上升模式更為豐富。在廢氣構(gòu)成模式中對(duì)增加H2濃度的影響更高，以進(jìn)一步改善毒物釋放性能。
接下來，圖14和圖15A至15G示出了在本發(fā)明廢氣凈化裝置第四個(gè)實(shí)施例中執(zhí)行的毒物釋放控制操作流程和時(shí)間表。第四個(gè)實(shí)施例與第一個(gè)實(shí)施例的不同僅僅在于圖14中步驟S8處的廢氣構(gòu)成模式的控制。在第四個(gè)實(shí)施例中(參考圖14)，在廢氣構(gòu)成模式的步驟S8處，在總空氣-燃料比保持在理想空氣-燃料比(λ＝1)的同時(shí)，將燃料噴射分解為吸氣沖程噴射和壓縮沖程噴射，并且分解比例(在壓縮沖程中的噴射量比率)為50％。由此，在壓縮沖程中的噴射量等于吸氣沖程中的噴射量。然后，點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為大幅度提前方向。此外，壓縮沖程中的燃料噴射時(shí)間設(shè)定為提前角度方向。在第四個(gè)實(shí)施例的廢氣構(gòu)成模式中，點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為更為提前的角度方向，并且壓縮沖程中的燃料噴射起始時(shí)間設(shè)定為提前角度方向。連同廢氣中CO濃度增加，氫氣(H2)濃度也增加。因此，進(jìn)一步改善了毒物釋放性能。對(duì)于本發(fā)明廢氣凈化裝置的第四個(gè)實(shí)施例，壓縮沖程中的燃料噴射時(shí)間與廢氣溫度上升模式和正常模式相比，設(shè)定為更為提前的角度方向。在廢氣構(gòu)成模式中加深了增加H2濃度的影響。因此進(jìn)一步改善了毒物釋放性能。對(duì)于本發(fā)明廢氣凈化裝置的第四個(gè)實(shí)施例，壓縮沖程中的燃料噴射時(shí)間與廢氣溫度上升模式和正常模式相比，設(shè)定為更為提前的角度方向。廢氣構(gòu)成模式中顯著改善了增加H2濃度的影響。并且能夠進(jìn)一步改善毒物釋放性能。應(yīng)該注意到，在此說明書中，術(shù)語(yǔ)排氣和廢氣具有相同的含義。
日本專利申請(qǐng)?zhí)?002-225239(2002年8月1日提交)的全部?jī)?nèi)容在此一并作為參考。本發(fā)明的保護(hù)范圍由之后的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，包括安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑；以及一個(gè)控制器，該控制器當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)進(jìn)行廢氣凈化催化劑毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式和在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式，與廢氣成分有關(guān)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)以這樣的方式得到操縱，即使得廢氣構(gòu)成模式下的廢氣中的氫氣濃度高于正常模式下的廢氣中的氫氣濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中當(dāng)廢氣凈化催化劑的溫度升高并超出一個(gè)第一預(yù)定值時(shí)，毒物釋放控制模式從廢氣構(gòu)成模式轉(zhuǎn)換為正常模式。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中將第一預(yù)定值設(shè)定為毒物釋放性能變得穩(wěn)定時(shí)的溫度。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中，點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比正常模式更加提前的角度方向。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在毒物釋放控制期間，將經(jīng)由燃料噴射閥，用于直接燃料噴射的燃料噴射分解為吸氣沖程中的噴射以及壓縮沖程中的噴射。
6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中毒物釋放控制進(jìn)一步包括在廢氣構(gòu)成模式之前的廢氣溫度上升模式，并且在廢氣溫度上升模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量與發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸四次沖程的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?，大于正常模式中的該比率?br> 7.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中毒物釋放控制進(jìn)一步包括在廢氣構(gòu)成模式之前的廢氣溫度上升模式，并且在廢氣溫度上升模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量與發(fā)動(dòng)機(jī)四次沖程中的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷剩笥趶U氣構(gòu)成模式中的該比率。
8.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中毒物釋放控制進(jìn)一步包括在廢氣構(gòu)成模式之前的廢氣溫度上升模式，并且在廢氣溫度上升模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量與發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸的四次沖程中總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?，大于廢氣構(gòu)成模式以及正常模式中的該比率。
9.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中毒物釋放控制進(jìn)一步包括在廢氣構(gòu)成模式之前的廢氣溫度上升模式，并且在廢氣溫度上升模式中，點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比廢氣構(gòu)成模式更加延遲的角度方向。
10.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中當(dāng)催化劑溫度升高并超過第二預(yù)定值時(shí)，模式從廢氣溫度上升模式轉(zhuǎn)換到廢氣構(gòu)成模式。
11.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中將第二預(yù)定值設(shè)定為毒物釋放控制開始時(shí)的溫度。
12.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中將燃料噴射量分解為壓縮沖程中的燃料噴射量以及吸氣沖程中的燃料噴射量，并且在廢氣溫度上升模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量大于吸氣沖程中的燃料噴射量。
13.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中將燃料噴射量分解為壓縮沖程中的燃料噴射量以及吸氣沖程中的燃料噴射量，并且在廢氣構(gòu)成模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量基本上等于吸氣沖程中的燃料噴射量。
14.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中將燃料噴射量分解為壓縮沖程中的燃料噴射量以及吸氣沖程中的燃料噴射量，并且在正常模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量基本上等于吸氣沖程中的燃料噴射量。
15.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量與發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸四次沖程中的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?，小于廢氣溫度上升模式中的該比率，并且在廢氣構(gòu)成模式中的點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比廢氣溫度上升模式更加提前的角度方向。
16.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中，壓縮沖程期間的燃料噴射量與發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸四次沖程中的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?，基本上等于正常模式中的該比率，并且在廢氣構(gòu)成模式中的點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比正常模式更加提前的角度方向。
17.一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，包括安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑；以及一個(gè)控制器，該控制器當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)，進(jìn)行廢氣凈化催化劑毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式以及在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式，在廢氣構(gòu)成模式下的一個(gè)點(diǎn)火時(shí)序沿著比正常模式下的點(diǎn)火時(shí)序更加提前的角度方向而得到設(shè)定。
18.如權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中當(dāng)催化劑溫度升高并超出第一預(yù)定值時(shí)，模式從廢氣構(gòu)成模式轉(zhuǎn)換為正常模式。
19.如權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中毒物釋放控制進(jìn)一步包括在廢氣構(gòu)成模式之前的廢氣溫度上升模式，在廢氣溫度上升模式中，點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比廢氣構(gòu)成模式更加延遲的角度方向。
20.如權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在毒物釋放控制模式期間，將經(jīng)由燃料噴射閥用于直接燃料噴射的燃料噴射，分解為壓縮沖程中的燃料噴射以及吸氣沖程中的燃料噴射，并且在廢氣溫度上升模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量與發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸四次沖程中的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?，大于廢氣構(gòu)成模式中的該比率。
21.如權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在毒物釋放控制期間，將用于直接燃料噴射的經(jīng)由燃料噴射閥的燃料噴射，分解為壓縮沖程中的燃料噴射以及吸氣沖程中的燃料噴射，并且在廢氣溫度上升模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量與發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸四次沖程中的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?，大于正常模式中的該比率?br> 22.如權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在毒物釋放控制期間，將用于直接燃料噴射的經(jīng)由燃料噴射閥的燃料噴射，分解為壓縮沖程中的燃料噴射以及吸氣沖程中的燃料噴射，并且在廢氣溫度上升模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量與發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸四次沖程中的總?cè)剂蠂娚淞康谋嚷?，大于廢氣構(gòu)成模式以及正常模式中的該比率。
23.如權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中當(dāng)催化劑溫度升高并超出第二預(yù)定值時(shí)，模式從廢氣溫度上升模式轉(zhuǎn)換為廢氣構(gòu)成模式。
24.如權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣溫度上升模式中的點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比正常均勻燃燒時(shí)更加延遲的角度方向。
25.如權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中的點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比正常均勻燃燒時(shí)更加延遲的角度方向。
26.如權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在正常模式中的點(diǎn)火時(shí)序設(shè)定為比正常均勻燃燒時(shí)更加延遲的角度方向。
27.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在毒物釋放控制期間的總空氣-燃料比接近理想空氣-燃料比。
28.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量的比率大于正常模式中的該比率。
29.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣溫度上升模式和廢氣構(gòu)成模式中，壓縮沖程中的燃料噴射量的比率都大于正常模式中的該比率。
30.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中的總空氣-燃料比，比正常模式中的豐富。
31.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中的總空氣-燃料比，比廢氣溫度上升模式中的豐富。
32.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中，壓縮沖程中燃料噴射的燃料噴射時(shí)間設(shè)定為比正常模式更加提前的角度方向。
33.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其中在廢氣構(gòu)成模式中，壓縮沖程中的燃料噴射的燃料噴射時(shí)間，比其在廢氣溫度上升模式中朝向更加提前的角度方向來設(shè)定。
34.一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化方法，其中內(nèi)燃機(jī)包括安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑，且所述廢氣凈化方法包括當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)，進(jìn)行廢氣凈化催化劑的毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式以及在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式；以及對(duì)與廢氣成分有關(guān)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)進(jìn)行操縱，從而使得在廢氣構(gòu)成模式下的廢氣中的氫氣濃度高于正常模式下的廢氣中的氫氣濃度。
35.一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化方法，其中內(nèi)燃機(jī)包括安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑，所述廢氣凈化方法包括當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)，進(jìn)行廢氣凈化催化劑的毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式以及在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式；以及沿著比正常模式下的點(diǎn)火時(shí)序更為提前的角度方向，設(shè)定廢氣構(gòu)成模式下的點(diǎn)火時(shí)序。
全文摘要
內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置和方法，具有安放在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的廢氣凈化催化劑，當(dāng)預(yù)定條件成立時(shí)，進(jìn)行廢氣凈化催化劑的毒物釋放控制，毒物釋放控制包括正常模式以及在正常模式之前的廢氣構(gòu)成模式，并且操作涉及廢氣成分的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)(例如，點(diǎn)火時(shí)序)使廢氣構(gòu)成模式的廢氣中氫氣濃度高于正常模式。
文檔編號(hào)F02D41/02GK1480636SQ03152538
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月1日
發(fā)明者吉田巖雄 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社