CN102365434A - 排气净化催化剂的升温系统 - Google Patents
排气净化催化剂的升温系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102365434A CN102365434A CN2009801583851A CN200980158385A CN102365434A CN 102365434 A CN102365434 A CN 102365434A CN 2009801583851 A CN2009801583851 A CN 2009801583851A CN 200980158385 A CN200980158385 A CN 200980158385A CN 102365434 A CN102365434 A CN 102365434A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- fuel
- turbine
- ratio
- bypass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 title abstract 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 152
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 43
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 53
- 230000002977 hyperthermial effect Effects 0.000 description 19
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 206010058490 Hyperoxia Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000000222 hyperoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2033—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/14—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel burner
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
本发明提供一种在需要排气净化催化剂升温时使向流过排气通路的废气添加的燃料进行燃烧的升温系统中，能够减少烟的产生量的技术。在需要排气净化催化剂(4)升温时，执行使经由旁通通路(7)而绕过涡轮(6b)的废气流入到排气净化催化剂(4)中的旁通控制，并且执行使燃料添加阀(9)向从涡轮(6b)流出的废气添加燃料，同时使电热塞(10)对添加燃料进行点火的燃料点火控制。
Description
技术领域
本发明涉及对内燃机的废气进行净化的排气净化催化剂的升温系统。
背景技术
作为使内燃机的排气净化催化剂升温的技术，可执行使流入排气净化催化剂的废气的温度上升的操作。专利文献1中公开了一种向具备燃料添加阀以及点火装置的燃烧式加热器导入外部气体，并将外部气体与燃料的混合气体燃烧后的燃烧气体导向排气净化催化剂的技术。
专利文献1：特开2002-47922号公报
但是，在如上述现有技术那样向燃烧式加热器导入外部气体的升温系统中，会导致其构造变得复杂。与此相对，在比排气净化催化剂靠上游的排气通路中配置燃料添加阀以及点火装置，对从燃料添加阀向废气添加的燃料进行点火以便使燃料燃烧的方法对升温系统的小型化十分有效。但是，该情况下，被添加了添加燃料的混合气体的温度越高，添加燃料在燃烧时的燃烧气体温度就越高。因此，当该混合气体的温度过高时，会导致产生大量的烟，存在排气喷射(emission)发生恶化的可能性。
发明内容
本发明鉴于上述实际情况而提出，其目的在于，提供一种在需要排气净化催化剂升温时使在流过排气通路的废气中添加的燃料进行燃烧的升温系统中，能够减少烟的产生量的技术。
为了实现上述目的，本发明涉及的排气净化催化剂的升温系统采用了以下的方案。
即，具备：涡轮，其设置在内燃机的排气通路；排气净化催化剂，其设置在上述排气通路中的比上述涡轮靠下游侧的部分；旁通通路，其将上述排气通路中的上述涡轮与上述排气净化催化剂之间的部分和比该涡轮靠上游侧的部分连接起来；燃料添加阀，其设置在上述排气通路中的、上述排气通路与上述旁通通路连接的下游侧连接部与上述涡轮之间的部分，用于对流过排气通路的废气添加燃料；点火装置，其设置在上述排气通路中的上述下游侧连接部与上述涡轮之间的部分，用于对利用上述燃料添加阀添加的添加燃料点火；第1升温控制机构，在需要上述排气净化催化剂升温时，该第1升温控制机构使经由上述旁通通路而绕过上述涡轮的废气流入到上述排气净化催化剂中；以及第2升温控制机构，在需要上述排气净化催化剂升温时，该第2升温控制机构执行燃料点火控制，其中，燃料点火控制是使上述燃料添加阀对从上述涡轮流出的废气添加燃料，并且使上述点火装置对添加燃料进行点火的控制。
在上述构成中，从内燃机排出的废气的一部分流入旁通通路，其余的流入涡轮。流入涡轮的废气的能量的一部分因对吸气进行增压而被消耗掉。因此，流出涡轮后的废气的温度比流入前降低。
另一方面，由于流入旁通通路的废气会绕过涡轮，所以在维持在高温的状态下被导入到排气净化催化剂中。在本发明中，在需要排气净化催化剂升温时，通过使经由旁通通路而绕过涡轮的高温废气流入到排气净化催化剂中，能够使排气净化催化剂高效地升温。因此，能够适当降低燃料点火控制中的燃料添加量，从而能够减少烟的产生量。
另外，燃料添加阀及点火装置都被设置在排气通路中的涡轮与下游侧连接部之间的部分。“下游侧连接部”是指排气通路中的排气通路与旁通通路连接的连接部中、比涡轮位于下游侧的连接部。这样，通过将燃料添加阀以及点火装置配置得比涡轮靠下游侧，能够适当降低燃料点火控制时的燃料气体温度，由此能够抑制烟的产生。
另外，也可以是：上述构成的升温系统还具备流入比率变更装置，该流入比率变更装置能够对旁通流入比率和涡轮流入比率进行变更，其中，该旁通流入比率是流入到上述旁通通路的废气量与从上述内燃机排出的所有废气量的比率，该涡轮流入比率是流入到上述涡轮的废气量与该所有废气量的比率。而且，也可以是：上述第1升温控制机构控制上述流入比率变更装置来使得执行燃料点火控制时的涡轮流入比率比旁通流入比率大，并且控制该流入比率变更装置来使得执行燃料点火控制后的旁通流入比率比涡轮流入比率大。
由此，在执行燃料点火控制时，由于单位时间通过点火装置的废气量增加，所以能够更可靠地降低燃料点火控制中的燃烧气体温度。另一方面，在执行燃料点火控制后，能够对排气净化催化剂更大量地导入绕过涡轮的高温废气。由此，即使在燃料点火控制的执行结束之后，也能够继续使排气净化催化剂升温。
此外，本发明中的用于解决课题的方案能够尽可能地组合使用。
根据本发明，能够提供一种在需要排气净化催化剂升温时使向流过排气通路的废气添加的燃料燃烧的升温系统中，能够减少烟的产生量的技术。
附图说明
图1是表示实施例1中的排气净化催化剂的升温系统被应用的内燃机以及其吸排气系统的概略结构的图。
图2是例示燃料点火控制时的电热塞(glow)周边气体温度TGg与烟产生量Qsm之间的关系的图。
图3是例示旁通控制时的流入气体温度TGc与燃料点火控制时的需要燃料添加量Fur之间的关系的映射图(map)。
图4是表示第1升温处理程序的流程图。
图5是表示第2升温处理程序的流程图。
图6是表示第3升温处理程序的流程图。
图7是表示了实施例4中的排气净化催化剂的升温系统被应用的内燃机以及其吸排气系统的概略结构的图。
图8是表示第4升温处理程序的流程图
具体实施方式
以下参照附图，对用于实施本发明的方式举例进行详细说明。其中，本实施方式中记载的构成要素的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别的明确记载，便不将发明的技术范围仅限定为它们。以下，对本发明涉及的内燃机的排气系统的具体实施例进行说明。
<实施例1>
图1是表示本实施例中的排气净化催化剂的升温系统被应用的内燃机以及其吸排气系统的概略结构的图。内燃机1是车辆驱动用的柴油发动机。
内燃机1上连接有吸气通路2以及排气通路3。吸气通路2中设置有涡轮增压机6的压缩机6a。排气通路3中设置有涡轮增压机6的涡轮6b。在排气通路3中的比涡轮6b靠下游侧设置有排气净化催化剂4。
作为本实施例中的排气净化催化剂4，采用了对吸留还原型NOx催化剂(以下称为“NOx催化剂”)进行担载，并且将排气中的煤等微粒氧化/除去的DPNR(Diesel Particulate NOx Reduction)催化剂。这里，NOx催化剂具有当周围气氛为高氧浓度状态时对排气中所含有的NOx进行吸留，当周围气氛为低氧浓度状态、且存在还原成分时，将被吸留的NOx还原的功能。另外，作为该排气净化催化剂4，也可以采用不具有NOx吸留能力的选择还原型NOx催化剂或三元催化剂等其他催化剂。
排气通路3中的涡轮6b及排气净化催化剂4之间的部分、与比涡轮6b靠上游侧的部分通过旁通通路7而连接。而且，在旁通通路7中设置有能够对该旁通通路7中的废气的流路截面积进行调节的旁通阀8。当旁通阀8的开度被变更时，通过旁通通路7的废气量会发生变化。因此，通过变更旁通阀8的开度，能够改变从内燃机1排出的所有废气量中流入到旁通通路7的废气量的比率、即旁通流入比率Rbp、和该所有废气量中流入到涡轮6b的废气量的比率、即涡轮流入比率Rtb。本实施例中的旁通阀8对应于本发明中的流入比率变更装置。
将排气通路3与旁通通路7的连接部中比涡轮6b位于上游侧的连接部称为“旁通分支部3a”，将比涡轮6b位于下游侧的连接部称为“旁通合流部3b”。在旁通流入比率Rbp与涡轮流入比率Rtb相等的情况下，旁通分支部3a中向涡轮6b侧流入的废气量、与向旁通通路7侧流入的废气量正好相等。其中，旁通流入比率Rbp以及涡轮流入比率Rtb之和总为1。
本实施例中，在排气通路3中的涡轮6b与旁通合流部3b之间的部分，设置有向从涡轮6b流出的废气添加燃料的燃料添加阀9。而且，在排气通路3中的燃料添加阀9与旁通合流部3b之间的部分，设置有基于来自电池(省略图示)的电力供给而发热，并对从燃料添加阀9添加的燃料进行点火的电热塞(glow plug)10。在本实施例中，电热塞10对应于本发明中的点火装置。而旁通合流部3b对应于本发明中的“下游侧连接部”。
在排气通路3中的旁通合流部3b与排气净化催化剂4之间的部分、排气通路3中的电热塞10的周边部分、以及旁通通路7中的旁通阀8与旁通分支部3a之间的部分，分别设置有输出与废气的温度对应的电信号的第1温度传感器11、第2温度传感器12、第3温度传感器13。
与内燃机1并列设置有用于对该内燃机1进行控制的电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)15。该ECU15根据内燃机1的运转条件、驾驶员的要求来控制内燃机1的运转状态等。而且，在ECU15上除了连接有第1温度传感器11～第3温度传感器13之外，还通过电气布线连接有对内燃机1的运转状态进行检测的各种传感器(检测内燃机转速的曲柄位置传感器、检测加速器开度的加速器位置传感器、对流过吸气通路2的空气量进行测定的气流测量仪等)，它们的输出信号被输入给ECU15。另外，ECU15上除了连接有旁通阀8、燃料添加阀9、电热塞10之外，还借助电气布线连接有将用于内燃机燃烧的燃料直接喷射到汽缸内的缸内燃料喷射阀(省略图示)，由ECU15对这些部件进行控制。
在需要排气净化催化剂4升温时，ECU15实施使该排气净化催化剂4的温度(以下称为“催化剂温度”)TC上升的升温处理。本实施例的升温处理是通过使流入到排气净化催化剂4的废气的温度(以下称为“流入气体温度”)TGc上升来使催化剂温度TC上升到升温目标温度TCt的处理。这里，升温目标温度TCt是指实施升温处理时的排气净化催化剂4的目标温度，例如可以采用对排气净化催化剂4的活性温度追加了规定的宽裕量的温度作为升温目标温度TCt。另外，关于排气净化催化剂4的升温需要，可以在催化剂温度TC比排气净化催化剂4的活性温度低时产生。
在升温处理中，ECU15通过从燃料添加阀9向废气添加燃料，并且向电热塞10通电，来执行向添加燃料进行点火的控制(以下称为“燃料点火控制”)。根据该燃料点火控制，由于流入气体温度TGc由于添加燃料的燃烧而上升，所以能够使催化剂温度TC恰当地上升。其中，本说明书中的“添加燃料”这一用语是指从燃料添加阀9向废气添加的燃料，与为了使内燃机燃烧而从配置于各汽缸中的缸内燃料喷射阀喷射的燃料相区别使用。
这里，在其他条件相等的情况下，由于燃料点火控制中的燃料添加量越多，流入气体温度TGc的上升量越增加，所以催化剂温度TC的上升量也增加。但是，如果燃料点火控制中的燃料添加量变多，则添加燃料在燃烧时的燃烧气体温度会变高，从而导致烟产生量增加。
图2是对燃料点火控制时的电热塞周边气体温度TGg与烟产生量Qsm之间的关系进行例示的图。“电热塞周边气体温度TGg”是在电热塞10的周边流动的废气的温度。在其他条件相等的情况下，电热塞周边气体温度TGg越高，添加燃料在燃烧时的燃烧气体温度变得越高。因此，具有电热塞周边气体温度TGg越高，燃料点火控制中的烟产生量Qsm就越增大的趋势。
鉴于此，在升温处理中，在实现燃料点火控制中的烟产生量Qsm降低的同时，使排气净化催化剂4升温。具体而言，ECU15与燃料点火控制一并执行通过将旁通阀8开阀，使绕过涡轮6b的高温废气经由旁通通路7向排气净化催化剂4流入的控制(以下称为“旁通控制”)。
如果执行旁通控制，则从内燃机1排出的废气的一部分从旁通分支部3a向旁通通路7流入，剩余的废气向涡轮6b流入。在涡轮6b的内部设置有被可旋转地轴支承的涡轮叶片(省略图示)，该涡轮叶片基于向涡轮6b流入而来的废气的能量而旋转。涡轮叶片的旋转扭矩被传递给在压缩机6a内部被自由旋转地轴支承的压缩机叶片(省略图示)，从而流入到压缩机6a的空气被压缩。即，如果废气流入到涡轮6b，则其能量的一部分由于对吸气进行增压而被消耗掉。因此，涡轮6b流出后的废气的温度比流入前降低。
另一方面，旁通控制中经由旁通通路7的废气绕过涡轮6b，以被维持为高温的状态向排气净化催化剂4导入。图3是对旁通控制时的流入气体温度TGc与燃料点火控制中被需要的燃料添加量(以下称为“需要燃料添加量”)Fur之间的关系进行例示的映射图。这里，旁通控制时的旁通流入比率Rbp越高，流入气体温度TGc越上升，催化剂温度TC越接近升温目标温度TCt。因此，旁通控制时的旁通流入比率Rbp越高，燃料点火控制中的需要燃料添加量Fur就越降低。
ECU15在燃料点火控制之前执行旁通控制。在旁通控制中，ECU15调节旁通阀8的开度，以使旁通流入比率Rbp至少比涡轮流入比率Rtb大(即成为比0.5大的值)。其结果，可促进旁通控制中的流入气体温度TGc的上升、以及燃料点火控制中的需要燃料添加量FUr的降低。因此，燃料点火控制的燃烧气体温度下降，从而减少烟产生量Qsm。
另外，在本实施例中，燃料添加阀9以及电热塞10被配置在排气通路3中的涡轮6b与旁通合流部3b之间。根据这样的升温系统，与将燃料添加阀9以及电热塞10配置在涡轮6b的上游侧的系统相比，能够使燃料点火控制时的电热塞周边气体温度TGg显著地降低。由此，由于燃料点火控制中的燃烧气体温度变低，所以能够减少烟产生量Qsm。
以下，参照图4所示的流程图，说明针对排气净化催化剂4的升温处理的具体内容。图4是表示第1升温处理程序的流程图。本程序被预先存储在ECU15中，是每隔规定时间被反复执行的程序。在本实施例中，执行本程序的ECU15相当于本发明中的第1升温控制机构以及第2升温控制机构。
当本程序被执行时，首先在S101中，ECU15判断有没有对排气净化催化剂4的升温需要。具体而言，根据第1温度传感器11的输出信号来推定催化剂温度TC，在该推定温度比排气净化催化剂4(NOx催化剂)的活性温度低的情况下，判断为有升温需要。在本步骤中，当判断为有升温需要时，由于判断为需要实施对排气净化催化剂4的升温处理，所以进入到步骤S102。另一方面，在判断为没有对排气净化催化剂4的升温需要时，ECU15暂时跳出本程序。
在步骤S102中，ECU15执行旁通控制。具体而言，ECU15根据图3所示的映射图计算出旁通控制中的旁通流入比率Rbp的目标值，使得需要燃料添加量Fur不超过上限燃料添加量FUlm。该上限燃料添加量FUlm是为了将燃料点火控制时的烟产生量Qsm抑制在允许范围内而预先设定的燃料添加量的上限值，可以根据实验等经验规律而预先设定。然后，ECU15控制旁通阀8的开度，以使旁通流入比率Rbp成为计算出的目标值。例如，为了尽量增加旁通控制时的旁通流入比率Rbp，也可以使旁通阀8的开度增加到全开开度(最大开度)。由此，能够尽量促进旁通控制中的流入气体温度TGc的上升、以及燃料点火控制中的需要燃料添加量FUr的减少。ECU15在本步骤的处理结束后，进入到步骤S103。
在步骤S103中，ECU15将旁通控制中的旁通流入比率Rbp代入到图3所示的映射图中。然后，ECU15读出与旁通流入比率Rbp对应的需要燃料添加量FUr，计算出在燃料点火控制中使燃料添加阀9添加的燃料添加量。在接下来的步骤S104中，ECU15执行燃料点火控制。即，ECU15使燃料添加阀9向流出涡轮6b后的低温废气添加燃料。此时的燃料添加量只要是在步骤S103中计算出的值即可。然后，在与燃料添加阀9添加的燃料混合后的混合气体到达电热塞10附近的时机，ECU15使电热塞10点火。其结果，流入气体温度TGc由于添加燃料燃烧而进一步上升，使得催化剂温度TC上升到升温目标温度TCt。ECU15在本步骤的处理结束后，暂时跳出本程序。
综上所述，根据本实施例中的排气净化催化剂的升温系统，当在燃料点火控制中使添加燃料燃烧时，能够减少烟的产生。
<实施例2>
接下来，对本发明的实施方式中的第2实施例进行说明。可应用本实施例中的升温系统的内燃机以及其吸排气系统的概略结构与图1所示的构成相同。以下，以本实施例的升温系统中的特征部分为中心进行说明。在本实施例中，控制旁通阀8使得执行燃料点火控制时的涡轮流入比率Rtb比旁通流入比率Rbp大，并且控制旁通阀8使得燃料点火控制执行后的旁通流入比率Rbp比涡轮流入比率Rtb大。
图5是表示第2升温处理程序的流程图。本程序被预先存储在ECU15中，是每隔规定时间被重复执行的程序。在本实施例中，执行本程序的ECU15相当于本发明中的第1升温控制机构以及第2升温控制机构。在本程序中，通过对执行与图4相同处理的步骤赋予相同的参照编号而省略其说明。
在步骤S201中，ECU15使旁通阀8向闭阀方向动作到点火控制时目标开度Diga。点火控制时目标开度Diga是涡轮流入比率Rtb比旁通流入比率Rbp大那样的开度。如果使旁通阀8的开度从旁通控制时的开度减少到点火控制时目标开度Diga，则单位时间通过电热塞10的废气量(以下称为“电热塞通过气体量”)增加。例如，可以采用0来作为点火控制时目标开度Diga。此时，旁通阀8完全闭阀，旁通通路7的流路剖面积为0。其结果，旁通流入比率Rbp变为0，涡轮流入比率Rtb变为1。
在接下来的步骤S104中，ECU15执行燃料点火控制。即，由于在和旁通控制时相比电热塞通过气体量增加的状态下执行燃料点火控制，所以在电热塞10周边流动的废气的热容量增大。其结果，燃料点火控制中的燃烧气体温度降低，可减少烟产生量Qsm。另外，如果使电热塞通过气体量增加，则由于燃烧点火控制时被消耗的氧量变多，所以能够恰当地抑制烟的产生。
ECU15在步骤S202中，使旁通阀8向开阀方向动作到点火控制后目标开度Digb。该点火控制后目标开度Digb是燃料点火控制执行后的旁通阀8的目标开度，是能够使旁通流入比率Rbp比涡轮流入比率Rtb大的开度。因此，点火控制后目标开度Digb与点火控制时目标开度Diga相比，被设定为开启侧的开度(Diga＜Digb)。通过本实施例中的升温处理，使旁通流入比率Rbp比燃料点火控制时增加。由此，能够使被维持为高温的更多废气流入到排气净化催化剂4，能够进一步促进排气净化催化剂4的升温。ECU15在本步骤的处理结束后，暂时跳出本程序。
<实施例3>
接下来，对本发明的实施方式中的第3实施例进行说明。可应用本实施例中的升温系统的内燃机以及其吸排气系统的概略结构与图1所示的构成相同。图6是表示第3升温处理程序的流程图。本程序被预先存储在ECU15中，是每隔规定时间被重复执行的程序。在本程序中，通过对执行与图5相同处理的步骤赋予相同的参照编号来省略其说明。
如果在步骤S104中燃料点火控制的执行结束，则ECU15进入到步骤S301。在步骤S301中，ECU15读入第2温度传感器12以及第3温度传感器13的输出信号。然后，ECU15根据第2温度传感器12的输出信号来推定电热塞周边气体温度TGg，并根据第3温度传感器13的输出信号来推定旁通通路7内的废气的温度(以下称为“旁通气体温度”)TGbp。
在步骤S302中，ECU15判断旁通气体温度TGbp是否比电热塞周边气体温度TGg高。然后，在判断为旁通气体温度TGbp比电热塞周边气体温度TGg高的情况下(TGbp＞TGg)，进入到步骤S202。即，ECU15使旁通阀8向开阀方向动作到点火控制后目标开度Digb。另一方面，在判断为旁通气体温度TGbp为电热塞周边气体温度TGg以下的情况下(TGbp≤TGg)，ECU15返回到步骤S301的处理。即，反复进行步骤S301、S302的处理，直到判断为旁通气体温度TGbp比电热塞周边气体温度TGg高为止。
如果执行燃料点火控制，则构成排气通路的部件(排气管)被该燃料点火控制中的发热加热。因此，认为在燃料点火控制的执行之后，电热塞周边气体温度TGg与旁通气体温度TGbp相比被维持为高温。鉴于此，在本实施例的升温处理中，到判断为使旁通流入比率Rbp增加能够比燃料点火控制执行时让催化剂温度TC上升的时刻为止，将旁通阀8维持为点火控制时目标开度Diga。由此，能够在燃料点火控制的执行后，使排气净化催化剂4更高效地升温。
另外，作为上述控制的变形例，ECU15也可以推定燃料点火控制执行后的电热塞通过气体量、以及通过旁通通路7的通过气体量(以下称为“旁通通路通过气体量”)，根据该气体量来推定旁通气体温度TGbp超过电热塞周边气体温度TGg的时机。然后，ECU15可以在旁通气体温度TGbp超过电热塞周边气体温度TGg的时机，将旁通阀8的开度切换成点火控制后目标开度Digb。
<实施例4>
接下来，对本发明的实施方式中的第4实施例进行说明。图7是表示可应用本实施例中的升温系统的内燃机以及其吸排气系统的概略结构的图。对与图1公共的构成要素赋予了相同的附图标记。在本实施例的排气通路3中的电热塞10与旁通合流部3b之间，配置有对流入的废气所含的燃料进行改质的改质催化剂17。
如上所述，由于采用了DPNR催化剂作为排气净化催化剂4，所以具备NOx催化剂。由于NOx催化剂的NOx吸留容量存在上限，所以ECU15在NOx催化剂中的NOx吸留量达到吸留容量之前，进行使NOx还原、净化的控制。具体而言，ECU15实施从燃料添加阀9添加作为使NOx还原的还原剂的未燃燃料，将其供给排气净化催化剂4所具备的NOx催化剂的燃料供给控制。
然而，为了在NOx催化剂中促进NOx的还原反应，前提是NOx催化剂处于活性的状态。因此，在NOx催化剂的温度比活性温度低的情况下，需要首先执行升温处理之后进行燃料供给控制。以下，对从升温处理转移到燃料供给控制时，ECU15执行的具体的处理内容进行说明。图8是表示第4升温处理程序的流程图。本程序被预先存储在ECU15中，是每隔规定时间被重复进行的程序。在本程序中，通过对执行与图5相同的处理的步骤赋予相同的参照编号来省略其说明。
如果在步骤S104中燃料点火控制的执行结束，则ECU15进入到步骤S401。在步骤S401中，ECU15判断是否有燃料供给控制的执行需要。ECU15例如可以推定NOx催化剂的NOx吸留量，并在该吸留量超过规定值时产生该执行需要。在本步骤中，ECU15在判断为有燃料供给控制的执行需要的情况下，进入到步骤S402。另一方面，在判断为没有燃料供给控制的执行需要的情况下，进入到步骤S202，使旁通阀8向开阀方向从点火控制时目标开度Diga动作到点火控制后目标开度Digb。
在步骤S402中，ECU15使旁通阀8向开阀方向从点火控制时目标开度Diga动作到燃料供给控制时目标开度Digc。该燃料供给控制时目标开度Digc是燃料供给控制时的旁通阀8的目标开度。本实施例中的燃料供给控制时目标开度Digc被设定为比点火控制后目标开度Digb靠向关闭侧的开度(Digb＞Digc)。
然后，在步骤S403中，ECU15通过使燃料添加阀9向废气添加规定量的燃料，来实施燃料供给控制。由于燃料点火控制的执行已经结束，所以改质催化剂17可靠地成为活性状态。因此，来自燃料添加阀9的添加燃料基于改质催化剂17的催化剂功能被局部氧化。通过将如此在改质催化剂17中被改质的燃料供给NOx催化剂，能够良好地促进NOx催化剂中吸留的NOx的还原反应。如果燃料供给控制的实施结束，则ECU15在步骤S404中使旁通阀8从燃料供给控制时目标开度Digc向开阀方向动作到点火控制后目标开度Digb。在本步骤的处理结束后，暂时跳出本程序。
此外，也可以使燃料供给控制时目标开度Digc与燃料点火控制时的点火控制时目标开度Diga一致。该情况下，在步骤S402中，旁通阀8的开度被维持为点火控制时目标开度Diga。然后，在步骤S404中，旁通阀8的开度从点火控制时目标开度Diga变更到点火控制后目标开度Digb。另外，本实施例中的燃料供给控制除了在NOx催化剂中吸留的NOx的还原时之外，在使NOx催化剂的硫中毒恢复之际也进行。
以上叙述的本实施方式只是用于对本发明进行说明的一个例子，在不脱离本发明本旨的范围内能够施加各种变更。另外，对于实施例1～4中说明的构成、控制，可以尽量进行组合。
附图标记说明：1-内燃机，3-吸气通路，3a-旁通分支部，3b-旁通合流部，4-排气净化催化剂，6-涡轮增压机，6b-涡轮，7-旁通通路，8-旁通阀，9-燃料添加阀，10-电热塞，15-ECU。
Claims (2)
1.一种排气净化催化剂的升温系统，其特征在于，具备：
涡轮，其设置在内燃机的排气通路；
排气净化催化剂，其设置在上述排气通路中的比上述涡轮靠下游侧的部分；
旁通通路，其将上述排气通路中的上述涡轮与上述排气净化催化剂之间的部分和比该涡轮靠上游侧的部分连接起来；
燃料添加阀，其设置在上述排气通路中的、上述排气通路与上述旁通通路连接的下游侧连接部和上述涡轮之间的部分，用于对流过排气通路的废气添加燃料；
点火装置，其设置在上述排气通路中的上述下游侧连接部与上述涡轮之间的部分，用于对利用上述燃料添加阀添加的添加燃料进行点火；
第1升温控制机构，在需要上述排气净化催化剂升温时，该第1升温控制机构使经由上述旁通通路而绕过上述涡轮的废气流入到上述排气净化催化剂中；以及
第2升温控制机构，在需要上述排气净化催化剂升温时，该第2升温控制机构执行燃料点火控制，其中，该燃料点火控制是使上述燃料添加阀对从上述涡轮流出的废气添加燃料，并且使上述点火装置对添加燃料进行点火的控制。
2.根据权利要求1所述的排气净化催化剂的升温系统，其特征在于，
还具备流入比率变更装置，该流入比率变更装置能够对旁通流入比率和涡轮流入比率进行变更，其中，该旁通流入比率是流入到上述旁通通路的废气量与从上述内燃机排出的所有废气量的比率，该涡轮流入比率是流入到上述涡轮的废气量与该所有废气量的比率，
上述第1升温控制机构控制上述流入比率变更装置来使得执行燃料点火控制时的涡轮流入比率比旁通流入比率大，并且控制该流入比率变更装置来使得执行燃料点火控制后的旁通流入比率比涡轮流入比率大。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2009/056895 WO2010113311A1 (ja) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | 排気浄化触媒の昇温システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102365434A true CN102365434A (zh) | 2012-02-29 |
| CN102365434B CN102365434B (zh) | 2013-12-25 |
Family
ID=42827639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009801583851A Expired - Fee Related CN102365434B (zh) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | 排气净化催化剂的升温系统 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8511068B2 (zh) |
| EP (1) | EP2415985B1 (zh) |
| JP (1) | JP5218645B2 (zh) |
| CN (1) | CN102365434B (zh) |
| WO (1) | WO2010113311A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106715874A (zh) * | 2014-08-20 | 2017-05-24 | 五十铃自动车株式会社 | 排气净化装置的再生装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5387984B2 (ja) * | 2010-01-26 | 2014-01-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN102762826A (zh) * | 2010-02-17 | 2012-10-31 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的排气净化装置 |
| JP5299572B2 (ja) * | 2010-07-07 | 2013-09-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN102549249B (zh) * | 2010-09-29 | 2014-02-19 | 丰田自动车株式会社 | 带涡轮增压器的内燃机 |
| US20120079818A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Svihla Gary R | Filtration arrangement for an exhaust aftertreatment system for a locomotive two-stroke diesel engine |
| WO2012131787A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
| US10337374B2 (en) * | 2017-03-15 | 2019-07-02 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for an aftertreatment catalyst |
| JP2020190232A (ja) * | 2019-05-22 | 2020-11-26 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3115739A1 (de) * | 1981-04-18 | 1982-11-04 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | "abgasleitungsanlage fuer eine mehrzylindrige brennkraftmaschine" |
| JPS58111310A (ja) | 1981-12-24 | 1983-07-02 | マルコン電子株式会社 | リ−ドレス形アルミニウム電解コンデンサ |
| JPS58111310U (ja) * | 1982-01-26 | 1983-07-29 | 日産自動車株式会社 | 過給機付内燃機関の排気浄化装置 |
| JPS61112718A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-05-30 | Mitsubishi Motors Corp | デイ−ゼルパテイキユレ−トオキシダイザの再生装置 |
| JPH02196120A (ja) | 1989-01-24 | 1990-08-02 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の排気微粒子処理装置 |
| DE19855384A1 (de) * | 1998-12-01 | 2000-06-08 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zum Nachbehandeln von Abgasen einer Brennkraftmaschine |
| DE10031924A1 (de) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Bosch Gmbh Robert | Überprüfung von Katalysatorheizmassnahmen bei Brennkraftmaschinen |
| JP2002047922A (ja) | 2000-07-31 | 2002-02-15 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド車の制御装置 |
| US6895745B2 (en) * | 2003-04-04 | 2005-05-24 | Borgwarner Inc. | Secondary combustion for regeneration of catalyst and incineration of deposits in particle trap of vehicle exhaust |
| JP2004324587A (ja) | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| DE102004009791A1 (de) * | 2004-02-28 | 2005-09-22 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur beschleunigten Erwärmung einer Reinigungseinrichtung im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine |
| EP1640598A1 (de) * | 2004-09-22 | 2006-03-29 | Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company | Aufgeladene Brennkraftmaschine und Verfahren zur Verbesserung des Emissionsverhaltens einer aufgeladenen Brennkraftmaschine |
| US7251932B2 (en) * | 2004-11-08 | 2007-08-07 | Southwest Research Institute | Exhaust system and method for controlling exhaust gas flow and temperature through regenerable exhaust gas treatment devices |
| CA2598862C (en) * | 2005-02-28 | 2012-07-17 | Yanmar Co., Ltd. | Exhaust gas purification apparatus, internal combustion engine comprising the same, and particulate filter restoring method |
| JP5468263B2 (ja) * | 2005-11-18 | 2014-04-09 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 後処理を伴う空気処理システム |
| US7762060B2 (en) * | 2006-04-28 | 2010-07-27 | Caterpillar Inc. | Exhaust treatment system |
| WO2009028003A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Honeywell International, Inc. | Use of post compressor bleed to control turbocharger overspeeding |
| KR20120022929A (ko) * | 2009-04-21 | 2012-03-12 | 보르그워너 인코퍼레이티드 | 차량 시스템의 후처리 장치의 활성화 또는 재생 거동을 개선하는 방법 |
| US8353153B2 (en) * | 2010-02-25 | 2013-01-15 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Snapper valve for hot end systems with burners |
| CN103502592A (zh) * | 2010-03-02 | 2014-01-08 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的排气净化装置 |
-
2009
- 2009-04-02 US US13/260,052 patent/US8511068B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-04-02 JP JP2011506935A patent/JP5218645B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-04-02 CN CN2009801583851A patent/CN102365434B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-04-02 WO PCT/JP2009/056895 patent/WO2010113311A1/ja active Application Filing
- 2009-04-02 EP EP09842665.3A patent/EP2415985B1/en not_active Not-in-force
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106715874A (zh) * | 2014-08-20 | 2017-05-24 | 五十铃自动车株式会社 | 排气净化装置的再生装置 |
| CN106715874B (zh) * | 2014-08-20 | 2019-12-17 | 五十铃自动车株式会社 | 排气净化装置的再生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2415985A1 (en) | 2012-02-08 |
| WO2010113311A1 (ja) | 2010-10-07 |
| EP2415985B1 (en) | 2015-03-11 |
| CN102365434B (zh) | 2013-12-25 |
| US20120017572A1 (en) | 2012-01-26 |
| US8511068B2 (en) | 2013-08-20 |
| EP2415985A4 (en) | 2013-07-24 |
| JP5218645B2 (ja) | 2013-06-26 |
| JPWO2010113311A1 (ja) | 2012-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102365434B (zh) | 排气净化催化剂的升温系统 | |
| CN102667083B (zh) | 内燃机的排气净化系统 | |
| US20020194843A1 (en) | Regeneration of diesel particulate filter for diesel engine | |
| CN106103963B (zh) | 柴油发动机的控制装置以及控制方法 | |
| CN101952562B (zh) | 用来清理排放物减少组件的烧燃料的燃烧器的电极的方法和设备 | |
| JP5115656B2 (ja) | 内燃機関の排気処理方法およびその装置 | |
| CN101446220A (zh) | 电加热的颗粒物质过滤器烟灰控制系统 | |
| CN108223159B (zh) | 用于控制车辆发动机的装置和方法 | |
| CN102822463B (zh) | 内燃机的排气净化装置 | |
| EP2801710A1 (en) | Exhaust heating method | |
| CN104819037A (zh) | 还原剂供应设备 | |
| CN101943045B (zh) | 电加热颗粒过滤器 | |
| US7204082B1 (en) | System for combustion of reformate in an engine exhaust stream | |
| JP2012026406A (ja) | 排気浄化装置 | |
| CN101506501B (zh) | 内燃机的排气净化系统及方法 | |
| CN103987933A (zh) | 内燃机的排气净化装置 | |
| CN102305118A (zh) | 控制在颗粒物质过滤器再生期间的排气温度的系统和方法 | |
| CN115559803A (zh) | 排气后处理系统及控制方法 | |
| CN104405482A (zh) | 排气处理系统 | |
| JP6461585B2 (ja) | 排気浄化装置 | |
| CN113574257B (zh) | 用于使在用汽油运行的机动车的废气系中的经涂层的颗粒过滤器再生的方法和装置 | |
| CN102817683B (zh) | 内燃机尾气净化装置 | |
| CN101943043A (zh) | 体积减小的电加热微粒过滤器 | |
| JP2009511826A (ja) | 内燃機関の運転方法および装置 | |
| CN102822461A (zh) | 后处理燃烧器系统的燃烧升温控制方法以及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131225 Termination date: 20200402 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |