CN102791980A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本内燃机的控制装置，是在内燃机排气系统中配置有具有氧化能力的催化装置的内燃机的控制装置，在催化装置的温度低于设定温度时，使燃烧温度变为第一燃烧温度以下或第二燃烧温度以上，使排气中的低级烯烃量相比于燃烧温度高于第一燃烧温度且低于第二燃烧温度时减少。由此，使催化装置的CO氧化率特别地降低的低级烯烃量减少，因此能够利用CO的氧化反应热实现催化装置的早期预热。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
为了净化排气（废气）中的HC和CO，在内燃机排气系统中配置有氧化催化装置或三元催化装置。这样的具有氧化能力的催化装置，在如内燃机刚起动后那样的低温时未充分活化，希望早期地预热（暖机）到活化温度，来提高HC和CO的净化能力。
在具有氧化能力的催化装置中，CO与HC相比可以在较低温下被氧化净化，因此最初，利用CO的氧化反应热使催化装置升温。但是，已知HC阻碍CO的氧化，共存的HC量越少，就越可以提高CO的氧化率。
曾提出了在催化装置的紧上游侧配置HC吸附装置的方案（参照专利文献1），通过采用HC吸附装置吸附HC，可以使催化装置内与CO共存的HC量减少。
现有技术文献
专利文献1：国际公开第00/27508号
发明内容
如上所述，即使在催化装置的紧上游侧配置HC吸附装置，根据内燃机运行状态，有时CO的氧化率没有那么提高从而不能够实现催化装置的早期预热。
因此，本发明的目的是提供一种内燃机的控制装置，其中，在具有氧化能力的催化装置中充分地提高CO的氧化率，能够实现催化装置的早期预热。
本发明的权利要求1所述的内燃机的控制装置，是在内燃机排气系统中配置有具有氧化能力的催化装置的内燃机的控制装置，其特征在于，在上述催化装置的温度低于设定温度时，使燃烧温度变为第一燃烧温度以下或第二燃烧温度以上，使排气中的低级烯烃量相比于燃烧温度高于上述第一燃烧温度且低于上述第二燃烧温度时减少。
本发明的权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在权利要求1所述的内燃机的控制装置中，设定燃烧温度高于上述第一燃烧温度且低于上述第二燃烧温度的运行区域，在上述催化装置的温度低于设定温度时，禁止在上述运行区域内的运行。
本发明的权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在权利要求2所述的内燃机的控制装置中，燃烧越恶化，就越使上述运行区域向高负荷侧扩大。
根据本发明的权利要求1所述的内燃机的控制装置，在内燃机排气系统中配置的具有氧化能力的催化装置的温度低于设定温度时，使燃烧温度变为第一燃烧温度以下或第二燃烧温度以上，使特别地降低CO的氧化率的排气中的低级烯烃量相比于燃烧温度高于第一燃烧温度且低于第二燃烧温度时减少。由此，CO的氧化率得到充分提高，能够实现催化装置的早期预热。
根据本发明的权利要求2所述的内燃机的控制装置，在权利要求1所述的内燃机的控制装置的基础上，设定燃烧温度高于第一燃烧温度且低于第二燃烧温度的运行区域，在催化装置的温度低于设定温度时，禁止在上述运行区域内的运行，能够使燃烧温度容易地在第一燃烧温度以下或第二燃烧温度以上。
根据本发明的权利要求3所述的内燃机的控制装置，在权利要求2所述的内燃机的控制装置中，燃烧越恶化，燃烧温度就越降低，因此通过使上述运行区域向高负荷侧扩大，即使燃烧恶化，也能够使燃烧温度切实地在第一燃烧温度以下或第二燃烧温度以上。
附图说明
图1是表示由本发明的控制装置控制的内燃机的排气系统的概略图。
图2是表示氧化催化装置的CO氧化率的变化的时间图。
图3是表示燃烧温度和排气中的低级烯烃浓度的关系的曲线图。
图4是表示采用本发明的控制装置进行的内燃机的控制的第一流程图。
图5是表示采用本发明的控制装置进行的内燃机的控制的第二流程图。
图6是表示第二流程图的运行禁止区域的图(映射图，map)。
具体实施方式
图1是表示由本发明的控制装置控制的内燃机的排气系统的概略图。在该图中，1是排气通路，2是三元催化装置或者通过在蜂窝结构的基材上至少担载铂等氧化催化剂从而具有氧化能力的催化装置（也包括吸藏还原NOX的催化装置）。内燃机可以是火花点火式发动机，也可以是柴油发动机。
3是在催化装置2的上游侧配置的HC吸附装置。HC吸附装置3，在蜂窝结构的基材上担载例如β沸石或ZMS-5，由于温度越低可吸附HC量就越多，因此在低温时吸附排气中的HC，在高温时释放所吸附的HC。
催化装置2是将排气中的HC和CO氧化净化的装置，如果氧化催化剂没有达到活化温度，则特别是不能使HC充分地氧化，在内燃机刚起动后需要早期预热。催化装置2，与HC相比，可以在更低温度下使CO氧化，最初可利用CO的氧化反应热来预热。
图2是表示催化装置2的CO氧化率的变化的时间图，实线为从含有约1600ppm的丙烯C3H6（低级烯烃）和CO的排气中，在t0时刻中止丙烯混入的情况，虚线为从含有约1600ppm的癸烷C10H22（高级烯烃）和CO的排气中，在t0时刻中止癸烷混入的情况。如果没有共存HC则约为100%的CO氧化率，通过丙烯和癸烷的共存，分别从100%降低，如果中止丙烯和癸烷的混入，则CO氧化率逐渐变高。
如图2所示，与高级烯烃（癸烷）相比，碳原子数为5以下的低级烯烃（例如乙烯或丙烯）更加阻碍氧化催化剂中的CO氧化，使CO氧化率大大降低。
图3是表示汽缸内的燃烧温度T（最高燃烧温度）和排气中的低级烯烃的浓度C的关系的曲线图，在燃烧温度TP（例如约1000K）下，低级烯烃的浓度变为最大。包含该燃烧温度TP在内，燃烧温度T高于第一燃烧温度T1（例如约900K）且低于第二燃烧温度T2（例如约1100K）时，低级烯烃的浓度变得较高，与燃烧温度T在第一燃烧温度T1以下或第二燃烧温度T2以上时相比，较多的低级烯烃从汽缸内排出。
由此，即使在催化装置2的紧上游侧配置有HC吸附装置3，如果在催化装置2的温度为如内燃机刚起动后那样的低于氧化催化剂的活化温度的温度时，实施燃烧温度高于第一燃烧温度T1且低于第二燃烧温度T2的运行，则会在排气中含有大量的低级烯烃，因此即使其一部分被HC吸附装置3吸附，较多量的低级烯烃阻碍氧化催化剂对CO的氧化，使CO的氧化率大大降低。
这样一来，利用CO的氧化反应热的催化装置2的预热变得不充分，不能够实现催化装置2的早期预热。如果在催化装置2的上游侧未配置HC吸附装置3的情况下，实施燃烧温度高于第一燃烧温度T1且低于第二燃烧温度T2的运行，则大量的低级烯烃使氧化催化剂的CO氧化率更加显著地降低，会使催化装置2的预热更加延迟。
本实施方式的控制装置，按照图4所示的第一流程图控制内燃机，能够实现催化装置2的早期预热。首先，在步骤101中，判断催化装置2的温度t（测定温度或推定温度）是否低于设定温度t’（例如氧化催化剂的活化温度）。在该判断为否定时，催化装置2的预热完成，在步骤102中进行通常的燃烧。
另一方面，在步骤101的判断为肯定时，催化装置2的预热未完成，在步骤103中，实施抑制低级烯烃的燃烧。抑制低级烯烃的燃烧是使汽缸内的燃烧温度T在第一燃烧温度T1以下或第二燃烧温度T2以上的燃烧。
例如，如果通过可变气门正时机构，使排气阀的开阀时间可变，则通过提前排气阀的开阀时间来使膨胀冲程的燃烧结束较早，能够使燃烧温度变为第一燃烧温度T1以下。另外，通过推迟排气阀的开阀时间来使膨胀冲程的燃烧结束较晚，能够使燃烧温度变为第二燃烧温度T2以上。另外，通过在膨胀冲程中向汽缸内喷射追加的燃料，能够使燃烧温度变为第二燃烧温度T2以上。
当使最高燃烧温度T为第二燃烧温度T2以上时，虽然存在汽缸内温度高于第一燃烧温度T1且低于第二燃烧温度T2的期间，但该期间为非常短的时间，因此基本上与低级烯烃的生成不相干。
通过这样的抑制低级烯烃的燃烧，可以减少使氧化催化剂的CO氧化率特别地降低的低级烯烃的排出量，可提高氧化催化剂的CO氧化率，可以通过CO的氧化反应热实现催化装置2的早期预热。
图5是表示为了能够实现催化装置2的早期预热，利用本实施方式的控制装置实施的内燃机的控制的第二流程图。首先，在步骤201中，判断催化装置2的温度t（测定温度或推定温度）是否低于设定温度t’（例如氧化催化剂的活化温度）。在该判断为否定时，催化装置2的预热完成，在步骤202中原样地实施要求的运行。
另一方面，在步骤201的判断为肯定时，在步骤203中，基于燃料罐内的燃料性状（例如十六烷值和硫浓度）和部件劣化程度（例如燃料喷射阀和再循环排气冷却器的劣化程度）等决定（确定）当前的燃烧水平。接着，在步骤204中，基于当前的燃烧水平决定运行禁止区域A。
运行禁止区域A示于图6，是燃烧温度T（最高燃烧温度）高于第一燃烧温度T1且低于第二燃烧温度T2的运行区域。燃烧水平越恶化，直到更高的负荷燃烧温度越低，因此运行禁止区域A向高负荷侧扩大。即，实线是燃烧恶化水平为「低」情况下的运行禁止区域，虚线是燃烧恶化水平为「中」情况下的运行禁止区域，点划线是燃烧恶化水平为「高」情况下的运行禁止区域。
接着，在步骤205中，判断当前的要求运行是否为在步骤204中决定的运行禁止区域A内，在该判断为否定时，在步骤206中原样地实施运行禁止区域A外的要求运行。
另一方面，在步骤205的判断为肯定时，在步骤207中实施负荷控制，并在步骤206中实施运行禁止区域A外的运行。在此，所谓负荷控制，是例如，使交流发电机的负荷增大，使内燃机的要求负荷增大，由此，能够使要求的运行为运行禁止区域A外的运行。
另外，例如，在内燃机用于混合动力车辆的情况下，作为负荷控制，通过将电动发电机作为发电机工作、增大作为发电机工作的电动发电机的发电量、或减少作为电动机运行的电动发电机的产生转矩，使内燃机的要求负荷增大，由此，能够使要求的运行为运行禁止区域A外的运行。
另外，作为负荷控制，通过减少作为发电机工作的电动发电机的发电量、使电动发电机作为电动机工作、或增大作为电动机工作的电动发电机的产生转矩，使内燃机的要求负荷减少，由此，能够使要求的运行为运行禁止区域A外的运行。
这样，在催化装置2的预热未完成时，禁止排出大量低级烯烃的运行，由此，可以减少使氧化催化剂的CO氧化率特别地降低的低级烯烃的排出量，可提高氧化催化剂的CO氧化率，能够通过CO的氧化反应热实现催化装置2的早期预热。
在本实施方式中，在具有氧化能力的催化装置2的紧上游侧配置了HC吸附装置3，但这并不限定本发明，即使省略HC吸附装置3，在催化装置2的预热完成前减少低级烯烃的排出量，也有利于催化装置2的早期预热。
附图标记说明
1 排气通路
2 催化装置
3 HC吸附装置

Claims (3)

1.一种内燃机的控制装置，是在内燃机排气系统中配置有具有氧化能力的催化装置的内燃机的控制装置，其特征在于，在所述催化装置的温度低于设定温度时，使燃烧温度变为第一燃烧温度以下或第二燃烧温度以上，使排气中的低级烯烃量相比于燃烧温度高于所述第一燃烧温度且低于所述第二燃烧温度时减少。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，设定燃烧温度高于所述第一燃烧温度且低于所述第二燃烧温度的运行区域，在所述催化装置的温度低于设定温度时，禁止在所述运行区域内的运行。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，燃烧越恶化，就越使所述运行区域向高负荷侧扩大。
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