CN101080557A - 内燃机的排气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机的排气净化系统。该内燃机的排气通路由单个排气管(5)形成。构成排气所经过的通路的部分(11b)和设置有通过在被供以还原剂时放出热而使排气升温的催化剂(11e)的部分(11c)平行布置，这两部分在该单个排气管(5)中排气净化设备(10)的上游侧(11)彼此共用该排气管的截面。在流过排气管(5)的排气中，经过催化剂(11e)的排气的量和经过通路(11b)的排气的量的分配被设定为可变。

Description

内燃机的排气净化系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化系统。
背景技术
来自内燃机的排气包含诸如NOx(氮氧化物)的有害物质。为了降低这些有害物质的排放，已知在内燃机的排气系统中设置用于净化排气中的NOx的NOx催化剂。在这种技术中，当NOx催化剂的温度很低时，可能存在NOx净化效率降低的情况。因此，NOx催化剂的温度需要升高至排气中的NOx能够被充分净化的温度。
另一方面，来自内燃机的排气包括主要成分是碳的颗粒物质(PM)。一种防止这些颗粒物质排放入大气的已知技术包括设置具有用于捕集(清除)颗粒物质的颗粒过滤器(下文中将被简称为[过滤器])的内燃机排气系统。
在这种类型的过滤器中，当捕集的颗粒物质的沉积量增大时，由于过滤器的堵塞，排气中的背压升高，并且发动机性能下降。为了解决这个问题，通过升高导入到过滤器中的排气的温度使过滤器的温度升高，并且捕集的颗粒物质通过氧化被除去，因而意图再生过滤器的排气净化性能(下文中将被简称为[PM再生处理])。
在上述PM再生处理中，当过滤器的温度很低时，可能存在不能充分氧化除去由过滤器捕集的颗粒物质的情况。因此，也在这种情况下，过滤器温度需要升高至由过滤器捕集的颗粒物质能够被充分氧化除去的温度。
在这方面，如日本专利申请未审定公报No.2003-166417中所公开的，提出了这样一种技术，即设置过滤器、布置在过滤器上游侧的氧化催化剂、以及旁路——排气经由该旁路绕过(bypass)氧化催化剂，并且当通过切换排气应当经过的是旁路还是氧化催化剂而执行PM再生处理时，过滤器尽快地暖机。可替换地，如在专利申请No.2003-533626的PCT国际公布的发行的日文翻译中所公开的，提出了一种技术，其中在过滤器的上游设置了催化剂式燃烧器和燃料添加设备，并且PM再生处理可以确实地以低成本执行。
这里，在前者的技术中，存在这样的情况：当排气经过所述旁路时，排气的温度降低，并且过滤器温度很难有效地上升。此外，在后者的技术中，在内燃机通常工作期间，催化剂式燃烧器消耗大量的排气热，并且存在过滤器温度会降低的可能。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术，该技术能够在具有更简单结构的情况下更有效地或更确定地升高内燃机的排气系统中排气净化设备的温度。
以下是用于实现上述目的的本发明的最重要的特征。在排气净化设备的上游侧内燃机的排气通路由单个排气管形成，并且构成排气所经过的通路的部分和设置有通过在被供以还原剂时放出热而使排气升温的催化剂的部分在排气管中彼此平行地设置。在流过排气管的排气中，经过使排气升温的所述催化剂的排气的量和经过所述通路的排气的量的分配被设定为可变化。
更具体地，在一种内燃机的排气净化系统中，包括：
排气净化设备，所述排气净化设备设置在所述内燃机的排气通路中，用于净化经过所述排气通路的排气，并且被升温至预定温度或更高温度从而其净化能力提高；
排气升温装置，所述排气升温装置设置在所述排气通路中所述排气净化设备的上游侧；以及
还原剂添加装置，所述还原剂添加装置设置在所述排气通路中所述排气升温装置的上游侧并且添加还原剂到经过所述排气通路的排气中，
改进的特征在于，所述排气升温装置包括：
排气升温催化剂，所述排气升温催化剂设置在构成所述排气通路的单个排气管中使得留出排气应当经过的排气流通区域，被供以从所述还原剂添加装置添加的还原剂并且由此放出热；以及
排气流量(流率，flow rate)控制设备，所述排气流量控制设备控制在经过所述排气管的排气中，经过所述排气流通区域的排气的量和经过所述排气升温催化剂的排气的量的分配。
这里，在由设置在内燃机的排气系统中的NOx催化剂净化排气中的NOx的情况下，NOx催化剂的温度需要等于或高于活性化温度，在该活性化温度下NOx可以被吸留。此外，在对设置在排气系统中的过滤器执行PM再生处理的情况下，要求过滤器的温度保持等于或高于一温度，在该温度下由过滤器捕集的颗粒物质能够通过氧化被除去。
为此，可能存在采用这样一种方法的情况：用于升高流入NOx催化剂或过滤器的排气的温度的排气升温催化剂设置在NOx催化剂或过滤器的上游侧，并且流入NOx催化剂或过滤器的排气的温度通过供给还原剂到该排气升温催化剂产生的反应热而升高。
在这种情况下，如果排气升温催化剂本身的保温性不够，则即使当供给还原剂到排气升温催化剂时，也存在流入NOx催化剂或过滤器的排气的温度不能充分地升高的可能性。
此外，例如，如果NOx催化剂或过滤器的温度很高，可能发生这样的情况：没有经过排气升温催化剂的排气直接流入NOx催化剂或过滤器。为此，考虑与排气管分开地设置一旁路，经由该旁路排气绕过排气升温催化剂。然而，在这种情况下，排气通路具有复杂的结构，并且存在在车辆上的可安装性下降或难以降低成本的可能性。
鉴于此，根据本发明，在排气通路中排气净化设备的上游侧设置排气升温装置。在该排气升温装置中，在构成排气通路的单个排气管中设置排气升温催化剂使得该排气升温催化剂占用排气管的部分截面，并且排气管的截面的剩余区域被设定为排气所经过的排气流通区域。排气流量控制设备可以控制流过排气管的排气中经过排气流通区域的排气的量和经过排气升温催化剂的排气的量的分配。
通过这种设计，排气升温催化剂和排气流通区域可以彼此平行地在构成排气通路的单个排气管的内部形成，因此排气升温催化剂和排气通路的外部的接触面积可以降低至最大可能程度。此外，当排气经过排气流通区域时，排气的热可以有效地传递至排气升温催化剂。作为其结果，可以提高排气升温催化剂的保温性。
此外，可以在单个排气管中设置排气升温催化剂和排气所经过的排气流通区域两者，因此可以简化结构，由此可以提高排气净化系统在车辆上的可安装性，并且还可以实现成本的降低。
此外，根据本发明，所述排气流通区域在所述排气管中垂直于排气流通方向的截面内可以布置在中央部分，并且所述排气升温催化剂在所述截面内可以布置在所述排气流通区域的外侧。
这里，如果被排气升温催化剂升温的排气均一地流入排气净化设备的上游侧端面，则排气净化设备的温度趋向于在其中央部分很高并且随着接近其边缘部分而变得较低。这是由于从排气净化设备的外边缘部分向外部空气的热释放造成的。
相反地，根据本发明，排气所经过的排气流通区域在排气管中垂直于排气流通方向的截面内布置在中央部分，并且排气升温催化剂在该截面内布置在排气流通区域的外侧。通过这种布置，排气升温催化剂可以在排气管中垂直于排气流通方向的截面中的外围部分上分布。通过这种设计，被排气升温催化剂升温的排气可以集中地供给到排气净化设备的外围部分，即使当热从排气净化设备的外围部分释放到外部空气中时，排气净化设备的温度也可以均一地升高。
此外，根据本发明，所述排气流量控制设备可以设定为，通过控制所述分配，能够选择流过所述排气管的排气的基本全部量经过所述排气流通区域的状态、流过所述排气管的排气的基本全部量经过所述排气升温催化剂的状态以及流过所述排气管的排气经过所述排气流通区域和所述排气升温催化剂两者的状态。
通过这种设计，排气流量控制设备选择流过排气管的排气的基本全部量经过排气升温催化剂的状态，并且还原剂添加装置添加还原剂到排气中，由此排气的全部量供给到排气升温催化剂并且排气升温催化剂能够进行通过还原剂产生的还原反应。这使得只有高温排气流入排气净化设备。
此外，排气流量控制设备选择流过排气管的排气的基本全部量经过排气流通区域的状态，由此排气能够在没有经过排气升温催化剂的情况下直接流入排气净化设备。通过这种设计，如果从内燃机排出的排气的排气温度很高，例如当在高负荷工作时，排气净化设备可以被排气的热能升温。此外，当排气净化设备的温度很高并且在低负荷工作时，可以通过使相对低温的排气直接流入排气净化设备来抑制排气升温催化剂的温度过高。
此外，如果从内燃机排出的排气的温度很高例如当在高负荷工作，和如果排气升温催化剂的温度已经很高时，可以抑制高温排气进一步流入排气升温催化剂。这使得抑制排气升温催化剂的温度过高成为可能。此外，如果从内燃机排出的排气的温度很低，例如在低负荷工作时，能够抑制低温排气流入排气升温催化剂。这使得抑制排气升温催化剂的温度降低变得可行。
此外，排气流量控制设备选择流过排气管的排气经过排气流通区域和排气升温催化剂两者的状态，由此由于经过排气升温催化剂被升温的排气和没有经过排气升温催化剂的排气可以以其适当混合的状态流入排气净化设备。这使得能够提高排气净化设备的温度的可控制性。
此外，根据本发明，当使所述排气净化设备升温时，
所述还原剂添加装置可以添加还原剂到经过所述排气通路的排气中，并且所述排气流量控制设备可以控制所述分配，以使得流过所述排气管的排气的基本全部量经过所述排气升温催化剂；以及
在从所述还原剂添加装置添加的还原剂到达所述排气升温催化剂后，所述排气流量控制设备可以控制所述分配，以便减小流过所述排气管的排气中经过所述排气升温催化剂的排气的量。
即，在如上所述使排气净化设备升温的情况下，希望高温排气流入排气净化设备。为此，还原剂添加装置添加还原剂到流过排气通路的排气中，并且排气流量控制设备控制所述分配，以便使排气升温催化剂容许流过排气管的排气的基本全部量通过。在这种控制下，从还原剂添加装置添加的还原剂可以有效地导入到排气升温催化剂中。
然后，在从还原剂添加装置添加的还原剂到达排气升温催化剂后，排气流量控制设备控制所述分配，以便减小流过排气管的排气中经过排气升温催化剂的排气的量。通过这样控制所述分配，在还原剂到达排气升温催化剂后，经过排气升温催化剂的排气的流量减小，并且因此可以抑制还原剂原封不动地(intact)经过排气升温催化剂。然后，还原剂可以在排气升温催化剂中滞留充分长的时间。结果，在排气升温催化剂中可以产生充分的还原反应，并且从排气升温催化剂排出的排气的温度可以更确定地升高。
此外，根据本发明，在安装有所述内燃机的车辆的减速工作期间，所述排气流量控制设备可以控制所述分配，以便减小流过所述排气管的排气中经过所述排气升温催化剂的排气的量。
这里，在内燃机的减速工作期间，存在从内燃机排出的排气的温度降低的情况。从而，在这种情况下，当低温排气经过排气升温催化剂时，排气升温催化剂的温度降低，并且可能排气的温度很难有效地升高。这里，排气升温催化剂通常具有比排气净化设备小的热容量，并且因此存在许多情况，尤其是其温度由于低温排气的通过而趋向于降低。
相反地，(根据本发明，)在安装有内燃机的车辆的减速工作期间，排气流量控制设备可以减小流过排气管的排气中经过排气升温催化剂的排气的量。通过这种操作，如果从内燃机排出的排气的温度很低，则减小经过排气升温催化剂的排气的量并且抑制排气升温催化剂的温度的降低成为可能。
应当注意，本发明中解决问题的装置可以通过尽可能地将这些装置组合进行使用。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的内燃机并示出排气系统及其控制系统的概略结构的视图；
图2是示出在本发明的第一实施例中的排气净化设备升温例程的流程图；
图3是示出在本发明的第一实施例中的排气净化设备升温例程的另一例子的流程图；
图4是示出根据本发明的第二实施例的排气升温设备并示出排气净化设备的概略结构的视图；
图5是示出根据本发明的第二实施例的排气升温设备并示出排气净化设备的概略结构的另一模式的视图；
图6是示出根据本发明的第二实施例的排气升温设备并示出排气净化设备的概略结构的又一模式的视图。
具体实施方式
下面将参照附图以示例的方式对实施本发明的最佳实施方式进行详细的说明。
<第一实施例>
图1是示出根据第一实施例的内燃机并示出排气系统及其控制系统的概略结构的视图。图1中示出的内燃机1被归类为柴油机。注意在图1中省略了内燃机1的内部及其进气系统。
在图1中，从内燃机1排出的排气所流过的排气管5与内燃机1连接，并且还在下游与未示出的消声器连接。此外，在排气管5中在下游布置有净化排气中的NOx和颗粒物质(例如，炭烟)的排气净化设备10。在排气管5中排气净化设备10的上游布置有排气升温设备11，该排气升温设备11通过升高流入排气净化设备10的排气的温度而升高排气净化设备10的温度。
该排气升温设备11被分隔管11a分隔为内管部分11b和外管部分11c，该分隔管11a具有与排气管5的直径大致相同的直径。内管部分11b设置有流量控制阀11d，该流量控制阀11d通过改变可经过内管部分11b的排气的流量来确定流过内管部分11b的排气的流量和流过外管部分11c的排气的流量如何进行分配。此外，外管部分11c设置有具有氧化能力的氧化催化剂11e，从而外管部分11c充满了氧化催化剂11e。此外，在排气管5中排气升温设备11的上游侧布置有燃料添加阀12，该燃料添加阀12用于添加作为还原剂的燃料到流过排气管5的排气中。
这里，排气升温设备11对应于排气升温装置。此外，氧化催化剂11e对应于排气升温催化剂。此外，内管部分11b对应于排气流通区域。燃料添加阀12对应于还原剂添加装置。此外，流量控制阀11d构成排气流量控制设备。
第一实施例中的排气净化设备10是这样构造的设备，即由多孔基材构成的壁流型过滤器支承以铂(Pt)为代表的氧化催化剂和以钾(K)和铯(Cs)为代表的NOx吸留剂。然而，排气净化设备10没有必要必须是支承NOx吸留剂的设备，其中，例如，NOx催化剂可以分开独立设置在排气管5中。
在如此构造的内燃机1及其排气系统中，设置有用于控制内燃机1和排气系统的电子控制单元(ECU)35。该ECU 35是这样一个单元，该单元除了根据内燃机1的工作条件并且响应于驾驶员的请求控制内燃机1的工作状态等之外，还用于执行包括排气净化设备10、排气升温设备11以及燃料添加阀12的排气净化系统的控制。
与内燃机1的工作状态控制相关的未示出的传感器，例如空气流量计、曲轴位置传感器以及加速器位置传感器，经由电气配线与ECU 35连接，这些传感器的输出信号输入至ECU 35。另一方面，内燃机1中用于燃烧的未示出的燃料喷射阀等经由电气配线与ECU 35连接，并且除此之外，第一实施例中的流量控制阀11d、燃料添加阀12等经由电气配线与ECU 35连接，由此这些元件被控制。
此外，ECU 35配备有CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等，其中ROM预安装了用于执行内燃机1的各种控制的程序并且存储了记录有数据的脉谱图。作为程序的一个种类，预安装在ECU 35的ROM中的程序包括：用于再生排气净化设备10的PM捕集(清除)能力的PM再生处理例程(省略其说明)；用于还原并且因此净化排气净化设备10中吸留在NOx催化剂中的NOx的NOx还原处理例程；类似地用于还原并且因此净化排气净化设备10中吸留在NOx催化剂中的SOx的SOx再生处理例程(省略其说明)；以及除此之外，将在下文中进行说明的第一实施例中的排气净化设备升温例程。
顺便提及，当根据第一实施例的内燃机1启动时，如果排气净化设备10的温度很低，可能存在排气净化设备10中的NOx催化剂还没有到达活性化温度并且因此不能充分净化从内燃机1排出的排气中的NOx的情况。从而，从内燃机1排出的排气在排气中的NOx没有被净化的情况下被释放，并且会引起排放恶化的可能性。
鉴于此，第一实施例采用这样的设计：当内燃机1启动时，如果排气净化设备10的温度很低，则经过内管部分11b的排气的量通过将流量控制阀11d驱动至阀关闭侧而减小或变为零，并且作为还原剂的燃料从燃料添加阀12添加。
通过这种设计，从燃料添加阀12添加的燃料被有效地供给到氧化催化剂11e，并且在氧化催化剂11e中有效地发生还原反应，由此升高了从氧化催化剂11e排出的排气的温度。该操作使得高温排气流入排气净化设备10，由此排气净化设备10可以立即暖机。
此时，在第一实施例中，排气升温设备11布置在排气管5内，而构成排气通路的排气管不存在分支。具体地，内管部分11b和外管部分11c设置在排气管5内，并且氧化催化剂11e布置为使得外管部分11c充满了氧化催化剂11e。通过这种设计，与分支为包含氧化催化剂的排气通路和旁路的结构相比，排气升温设备11能够在整体上减小尺寸，并且能够提高在车辆上的可安装性。此外，可以达到降低成本的目的。更进一步，排气升温设备11形成的结构使得在氧化催化剂11e中产生的反应热向外散发比分支为包含氧化催化剂的排气通路和旁路的结构中困难，并且因此能够提高氧化催化剂11e的保温性。
此外，在第一实施例中，氧化催化剂11e布置在排气管5内的外管部分11c中，并且因此高温排气能够集中地供给到排气净化设备10的前端面的外围部分。结果，能够抑制排气净化设备10的前端面的中央部分比在外围部分具有过高的温度，由此排气净化设备10能够整体上均一地暖机。
下面，将说明第一实施例中在排气净化设备10暖机时的详细控制。图2示出了第一实施例中的排气净化设备升温例程，这是用于当排气净化设备10的NOx催化剂还没有达到活性化温度时将NOx催化剂的温度升高至活性化温度的例程。在内燃机1的工作期间，由ECU 35以预定的时间间隔执行该例程。
在执行该例程时，从S101开始，获得定义为排气净化设备10的NOx催化剂温度的催化剂温度T。该催化剂温度T可以以通过使用未示出的冷却水温度传感器检测内燃机1的冷却水温度的方式推测出，并且从排气净化设备10排出的排气的温度也可以通过未示出的排气温度传感器直接检测出。可替换地，预先获得自内燃机1的启动开始经过的时间与催化剂温度T之间的关系，并且催化剂温度T也可以由自内燃机1的启动开始经过的时间推测出。当完成S101中的处理时，工作转到S102。
在S102中，判断催化剂温度T是否等于或高于排气净化设备10中的NOx催化剂的活性化温度。然后，当判断出催化剂温度T等于或高于排气净化设备10中的NOx催化剂的活性化温度时，判定排气净化设备10处于能够净化从内燃机1排出的排气中的NOx的状态，因此工作转到S107。
在S107中，流量控制阀11d完全打开。通过这样的阀打开，从内燃机1排出的排气直接流入排气净化设备10中并且在那里净化NOx。
而另一方面，当在S102中判断出催化剂温度T低于活性化温度时，催化剂温度T必须尽快上升至等于或高于活性化温度，因此工作转到S103。在S103中，流量控制阀11d完全关闭。该操作之后，来自内燃机1的排气的基本全部量流入氧化催化剂11e。当S103中的处理完成时，工作转到S104。
在S104中，用作还原剂的燃料从燃料添加阀12添加到流过排气管5的排气中。这样添加燃料之后，从燃料添加阀12添加的燃料与开始流入氧化催化剂11e的基本全部量的排气一起被传送并且因此供给到氧化催化剂11e。当S104中的处理完成时，工作转到S105。
在S105中，判断从燃料添加阀12添加的燃料是否到达氧化催化剂11e。这里，从燃料添加阀12添加的燃料到达氧化催化剂11e的判断可以通过读入在氧化催化剂11e的紧上游设置的未示出的空燃比传感器向ECU35的输出而作出，并且还可以通过知道氧化催化剂11e的温度开始突然升高而作出。此外，内燃机1的工作状态和直到从燃料添加阀12添加的燃料到达氧化催化剂11e的时间段之间的关系被预先作成脉谱图，并且上述判断可以基于自燃料从燃料添加阀12添加起是否经过根据当执行排气净化设备升温例程时内燃机1的工作状态从该脉谱图读出的时间而作出。
如果在S105中判断出燃料还没有到达氧化催化剂11e，则工作返回到S105的处理之前的情况，在S105中再次判断从燃料添加阀12添加的燃料是否到达氧化催化剂11e。然后，重复执行S105中的处理，直到判断出燃料到达氧化催化剂11e。随后，当在S105中判断出燃料到达氧化催化剂11e时，工作转到S106。
在S106中，流量控制阀11d的完全关闭被解除，并且流量控制阀11d打开至预定开度。通过这样的阀打开，流入氧化催化剂11e的排气的流量减小。这样工作，能够抑制到达氧化催化剂11e的燃料在短时间内原封不动地经过氧化催化剂11e并且能够使得其在氧化催化剂11e内滞留充分的时间。结果，经过氧化催化剂11e后的排气的温度可以充分升高，并且排气净化设备10可以迅速升温。此外，可以减小使排气净化设备10升温的燃料消耗。
这里，所述预定的开度是能够充分抑制到达氧化催化剂11e的燃料原封不动地经过氧化催化剂11e并且能够供给在氧化催化剂11e中升温的排气到排气净化设备10中以便升高排气净化设备10的温度的开度。该预定的开度可以预先与内燃机1的工作状态相关地作成脉谱图并且当执行S106时可以从该脉谱图读出在此时与内燃机1的工作状态对应的开度而得到。当S106中的处理完成时，本例程暂时结束。
如以上所讨论的，第一实施例中的催化剂升温例程是，如果排气净化设备10中的NOx催化剂的温度低于活性化温度，则流量控制阀11d完全关闭，燃料从燃料添加阀12添加到排气中，由此使得确保对于添加的燃料到达氧化催化剂11e足够的输送性成为可能。
此外，在燃料到达氧化催化剂11e后，流量控制阀11d打开，来自内燃机1的排气流入外管部分11c和内管部分11b两者，由此能够抑制在短时间内到达氧化催化剂11e的燃料原封不动地经过氧化催化剂11e，并且已通过氧化催化剂11e中的还原反应升温的排气能够更确定地供给到排气净化设备10中。
注意在以上所述的排气净化系统中，如果内燃机1的工作状态处于减速状态，则在从燃料添加阀12添加的燃料到达氧化催化剂11e后，流量控制阀11d可以打开至更大的开度，并且从内燃机1排出的排气流入氧化催化剂11e的流入量因此可以减小至更大程度。这样操作后，可以抑制在内燃机1的减速状态下低温排气流入氧化催化剂11e，并且还可以抑制氧化催化剂11e被冷却。
图3示出了在该情况下排气净化设备升温例程的例子。本例程中的控制和图2中的控制之间的不同点在于，在本例程中在S105中判断出燃料到达氧化催化剂11e后，工作不是转到S106而是转到S201。在S201中判断内燃机1是否处于减速状态。具体地，未示出的加速器位置传感器的输出被读入ECU 35中，并且可以判断从该值获得的加速器踩踏量是否为零。加速器没有被踩踏的状态可以定义为减速状态。
当在S201中判断出内燃机1处于减速状态时，判断如果如图2中说明的流量控制阀11d被打开至预定开度并且来自内燃机1的排气供给到内管部分11b和包含氧化催化剂11e的外管部分11c两者中，则相反地氧化催化剂11e被冷却。因此，工作转到S107，其中流量控制阀11d完全打开。而如果在S201中判断出内燃机1不处于减速状态，则如图2所述工作转到S106。
如果这样做，则即使在内燃机1处于减速状态并且由于从燃料添加阀12添加的燃料在氧化催化剂11e中发生还原反应的情况下，抑制氧化催化剂11e被低温排气冷却的状况发生也是可行的。结果，排气净化设备10更确定地暖机。应当注意，在第一实施例中，当在S201中内燃机1被判断为是在减速状态时，在S107中流量控制阀11d完全打开之后，低温排气直接流入排气净化设备10。然而，也在这种情况下，排气净化设备10具有比氧化催化剂11e大的热容量，因此认为很难发生排气净化设备10本身迅速冷却至低温的问题。
此外，除了以上所述的，在第一实施例中内燃机1的暖机完成后并且当没有执行排气净化设备升温例程时，如果内燃机1进入减速状态，也可以进行流量控制阀11d完全打开这样的控制。由于这样进行该控制，在完成内燃机1的暖机后，抑制低温排气流入达到或高于活性化温度的氧化催化剂11e并且还抑制至少达到活性化温度或高于活性化温度的氧化催化剂11e被冷却成为可能。
<第二实施例>
下面，将说明本发明的第二实施例。第二实施例将举例说明图1中说明的排气升温设备11的另一结构。
图4是示出了第二实施例中的排气升温设备11的概略结构的视图。第二实施例的第一模式是如图4(A)中所示出的，排气净化设备20和排气升温设备21其直径基本相同并且设置在具有相同直径的管内。根据第一模式，排气可以更平滑地流入排气净化设备20中而不会扰乱从排气升温设备21排出的排气的流动。此外，尤其当氧化催化剂21e设置在外管部分21c中时，从氧化催化剂21e排出的高温排气可以更确定地流入排气净化设备20的外围部分，结果排气净化设备20的温度可以更确定均一地升高。此外，根据第一模式，图4(A)中的台阶部分21f不是布置在排气升温设备21和排气净化设备20之间。因此可能抑制由于从氧化催化剂21e排出的排气流向台阶部分21f导致大量的热从排气管5向外散发。
此外，图4(B)示出了第二实施例的另一模式。在图4(B)中，氧化催化剂21e不是设置在外管部分21c中而是设置在内管部分21b中。通过这种布置，氧化催化剂21e不与排气管5的外部邻接，由此可以进一步提高氧化催化剂21e的保温性。
此外，如图5所示，可以采取这样的模式，即排气净化设备20部分地插入到内管部分21b中。图5(A)示出了流量控制阀21d打开的状态，而图5(B)示出了流量控制阀21d完全关闭的状态。根据本模式，即使排气净化设备20具有很大的容量，也可以减小包括排气升温设备21和排气净化设备20的整个结构的尺寸，并且可以提高在车辆上的可安装性。
此外，图6示出了第二实施例的又一模式。在图6(A)中，在氧化催化剂21e中设置了电热式加热器21g。当使排气净化设备20升温时，首先，电热式加热器21g被通电以放出热，由此升高氧化催化剂21e本身的温度。当这样做时，更确定地将氧化催化剂21e本身的温度升高至活性化温度以上并且更可靠地升高流入排气净化设备20的排气的温度是可行的。
此外，在图6(B)中，在氧化催化剂21e的紧上游设置了电热塞(glowplug)21h。当使排气净化设备20升温时，首先，电热塞21h被通电以放出热，氧化催化剂21e本身的温度升高，并且经过外管部分21c的排气的温度上升。然后，从燃料添加阀12添加燃料。通过该操作，可以更确定地将氧化催化剂21e本身的温度升高至活性化温度以上，并且从氧化催化剂21e排出的排气的温度可以进一步升高。因此，可以更可靠地升高流入排气净化设备20的排气的温度。
需要注意，以上讨论的实施例举例说明了当内燃机1启动时对排气净化设备10或20进行暖机的情况。除此之外，在以上讨论的实施例中的结构和控制可以应用于在排气净化设备10或20中的SOx中毒恢复处理和过滤器的PM再生处理中升高NOx催化剂或过滤器的温度的情况。
此外，以上讨论的实施例举例说明了从燃料添加阀12添加燃料作为还原剂的例子，然而，这些实施例可以应用于包括使用尿素水作为还原剂的排气净化系统中。此外，这些实施例还可以应用于柴油机以外的内燃机的排气净化系统中。此外，这些实施例还可以应用于通过执行诸如VIGOM喷射、POST喷射等的副喷射从内燃机的燃料喷射阀添加燃料作为还原剂的排气净化系统中。
此外，根据本发明的排气净化系统的结构并不限于以上讨论的实施例中的结构并且可以作出修改，只要这些修改在本发明的技术思想的范围内。例如，在以上讨论的实施例中的流量控制阀11d的完全关闭状态并不一定意味着阀的完全关闭状态。其可以包括流量控制阀11d关闭至足够小的开度使得来自内燃机1的排气的基本全部量都能够流入氧化催化剂11e中的状态。
工业应用
根据本发明，通过更简单的结构，内燃机的排气系统中的排气净化设备的温度可以更有效地或更确定地升高。

Claims (5)

1.一种内燃机的排气净化系统，包括：
排气净化设备，所述排气净化设备设置在所述内燃机的排气通路中，用于净化经过所述排气通路的排气，并且其温度被升高至预定温度或更高温度从而其净化能力提高；
排气升温装置，所述排气升温装置设置在所述排气通路中所述排气净化设备的上游侧；以及
还原剂添加装置，所述还原剂添加装置设置在所述排气通路中所述排气升温装置的上游侧并且添加还原剂到经过所述排气通路的排气中，
其中所述排气升温装置包括：
排气升温催化剂，所述排气升温催化剂设置在构成所述排气通路的单个排气管中使得留出排气应当经过的排气流通区域，被供以从所述还原剂添加装置添加的还原剂并且由此放出热；以及
排气流量控制设备，所述排气流量控制设备控制在经过所述排气管的排气中，经过所述排气流通区域的排气的量和经过所述排气升温催化剂的排气的量的分配。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其中所述排气流通区域在所述排气管中垂直于排气流通方向的截面内布置在中央部分，并且
所述排气升温催化剂在所述截面内布置在所述排气流通区域的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化系统，其中所述排气流量控制设备通过控制所述分配，能够选择流过所述排气管的排气的基本全部量经过所述排气流通区域的状态、流过所述排气管的排气的基本全部量经过所述排气升温催化剂的状态以及流过所述排气管的排气经过所述排气流通区域和所述排气升温催化剂两者的状态。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的排气净化系统，其中当升高所述排气净化设备的温度时，
所述还原剂添加装置添加还原剂到经过所述排气通路的排气中，并且所述排气流量控制设备控制所述分配，以使得流过所述排气管的排气的基本全部量经过所述排气升温催化剂，以及
在从所述还原剂添加装置添加的还原剂到达所述排气升温催化剂后，所述排气流量控制设备控制所述分配，以便减小流过所述排气管的排气中经过所述排气升温催化剂的排气的量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的排气净化系统，其中在安装有所述内燃机的车辆的减速工作期间，所述排气流量控制设备控制所述分配，以便减小流过所述排气管的排气中经过所述排气升温催化剂的排气的量。
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