CN103154460A - 排气控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种排气控制装置包括：燃料供给部（34），所述燃料供给部设置成将燃料供给到燃料通路（14）的位于设在所述排气通路（14）中的排气净化部件（20，22，24）上游的部分；加热部（36），所述加热部配置在所述燃料供给部（34）和所述排气净化部件之间；和控制部，所述控制部基于排气温度和排气流量来控制供给到所述加热部（36）的电力量。

Description

排气控制装置和方法
技术领域
本发明涉及一种净化排气的排气控制装置、包括该排气控制装置的内燃发动机和用于控制该排气控制装置的方法。
背景技术
日本专利申请公报No.2010-059886（JP-A-2010-059886）记载了用于内燃发动机的排气控制装置的一个示例。在该排气控制装置中，在排气通路中在排气净化催化剂上游的位置设置有小型氧化催化剂、燃料供给阀和预热塞（电热塞）。预热塞配置在小型氧化催化剂和燃料供给阀之间。燃料供给阀的喷射口面向小型氧化催化剂的端面。预热塞配置在这样的位置，使得从燃料供给阀喷射的燃料接触预热塞的末端。燃料供给阀和预热塞各自的工作被控制成使得燃料供给阀和预热塞以第一至第三控制模式中的一种来工作。在第一控制模式中，从燃料供给阀供给燃料，预热塞加热燃料，且因此从燃料供给阀供给的燃料点燃。在第二控制模式中，从燃料供给阀供给燃料，预热塞加热燃料，但从燃料供给阀供给的燃料不点燃。在第三控制模式中，从燃料供给阀供给燃料，但是预热塞不加热燃料。在燃料能点燃的运转区域内可选择第一或第三控制模式。在燃料不能点燃的运转区域内可选择第二或第三控制模式。
在JP-A-2010-059886记载的排气控制装置中，预热塞设置在排气通路中。因此，排气可影响预热塞的加热。例如，预热塞被排气冷却的程度根据排气的温度而改变。但是，为了适当地控制排气净化催化剂的温度，希望供给到排气通路的燃料不论例如排气温度的差异/变化如何都以相同的方式被加热或燃烧。
发明内容
本发明提供了一种不论排气通路中排气状态的差异如何都适当地加热或燃烧供给到排气通路的燃料的排气控制装置。本发明还提供了包括这种排气控制装置的内燃发动机和用于控制这种排气控制装置的方法。
本发明的第一方面涉及一种排气控制装置。所述排气控制装置包括：排气净化部件，所述排气净化部件设置在排气通路中；燃料供给部，所述燃料供给部设置成将燃料供给到所述排气通路的位于所述排气净化部件上游的部分；加热部，所述加热部配置在所述燃料供给部和所述排气净化部件之间；和控制部，所述控制部基于排气温度和排气流量来控制供给到所述加热部的电力量。
所述控制部可随着所述排气温度降低而增大供给到所述加热部的电力量。
所述控制部可随着所述排气流量增大而增大供给到所述加热部的电力量。
所述控制部可基于从所述燃料供给部供给的燃料量来执行修正供给到所述加热部的电力量的控制。所述控制部可执行所述修正供给到所述加热部的电力量的控制，以使得供给到所述加热部的电力量随着从所述燃料供给部供给的燃料量增大而增大。
本发明的第二方面涉及一种构造成包括上述排气控制装置的内燃发动机。
本发明的第三方面涉及一种用于控制排气控制装置的方法。所述排气控制装置包括：排气净化部件，所述排气净化部件设置在排气通路中；燃料供给部，所述燃料供给部设置成将燃料供给到所述排气通路的位于所述排气净化部件上游的部分；和加热部，所述加热部配置在所述燃料供给部和所述排气净化部件之间。所述方法包括：检测排气温度；检测排气流量；以及基于所述排气温度和所述排气流量来控制供给到所述加热部的电力量。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出应用了根据本发明第一实施例的排气控制装置的内燃发动机的示意图；
图2是用于说明根据第一实施例的燃料供给阀和预热塞的工作控制的流程图；以及
图3是用于说明根据第二实施例的燃料供给阀和预热塞的工作控制的流程图。
具体实施方式
下文中将参照附图详细说明本发明的实施例。
图1是应用了根据第一实施例的排气控制装置1的内燃发动机（下文中称为发动机）10的示意图。发动机10是用于汽车的压燃式内燃发动机，即，柴油发动机。在图1中，以放大的方式部分地示出发动机10的从发动机本体10’延伸出的排气系统（进气系统、发动机内部机构等未示出）。
在由发动机10的排气管12限定的排气通路14中，第一催化转化器16和第二催化转化器18以此顺序从排气通路14的上游侧串列地设置。第一排气净化部件（下文中也称为“第一净化部件”）20和第二排气净化部件（下文中也称为“第二净化部件”）22串列地收纳在第一催化转化器16内。第三排气净化部件（下文中也称为“第三净化部件”）24收纳在第二催化转化器18内。应注意，第一净化部件20、第二净化部件22和第三净化部件24包含在排气控制装置1中。
在此，第一净化部件20包括氧化催化剂。第一净化部件20形成为载持贵金属催化剂如铂Pt的整体式催化剂。
第二净化部件22是捕集排气中的颗粒物质（PM）的颗粒过滤器。用作第二净化部件22的颗粒过滤器未载持贵金属催化剂。但是，颗粒过滤器也可载持例如贵金属催化剂，如铂Pt。
第三净化部件24包括NOx净化催化剂，NOx净化催化剂在此是NOx吸藏还原催化剂。第三净化部件24包括载持有例如由氧化铝形成的催化剂载体的基体。在催化剂载体的表面上，在分散的位置处载持有贵金属催化剂如铂Pt。此外，在催化剂载体的表面上还形成有NOx吸收剂的层。NOx吸收剂执行NOx吸藏/释放作用，也就是，在排气的空燃比稀时吸藏NOx，而在排气内的氧浓度降低时释放所吸藏的NOx。具有上述构型的第三净化部件24在排气的空燃比稀时吸藏NOx，而在排气内的氧浓度降低、例如排气的空燃比变浓时释放所吸藏的NOx以还原NOx。应注意，第三净化部件24可包括促进氨和NOx之间的化学反应（还原反应）的NOx净化催化剂。在这种情况下，为了供给氨，可在第一催化转化器16和第二催化转化器8之间设置例如尿素水溶液供给装置。
设置在发动机10中的排气控制装置1还包括温度控制装置30。温度控制装置30设置成控制排气净化部件20、22、24的温度；更具体地，设置成加热排气净化部件20、22、24。温度控制装置30用来产生用于加热排气净化部件20、22、24的气体（下文中称为“加热气体”）并将加热气体供给到位于温度控制装置30下游的第一至第三净化部件20、22、24，尤其是供给到第二净化部件22和第三净化部件24，以便维持和促进排气净化部件的预热或加热及其活性状态。
特别地，在此，温度控制装置30进行工作，以使得作为三个排气净化部件之一的第三净化部件24被加热到在第三净化部件24的预定活性温度范围内的温度，并且第三净化部件24的温度被维持在预定活性温度范围内。另外，温度控制装置30以预定的正时工作预定的时间，以使得由第二净化部件22捕集的颗粒物质被除去。例如，每次发动机10的累积工作时间超过预定值，温度控制装置30便进行工作。应注意，温度控制装置30可在第二净化部件22的上游侧与下游侧之间的压力差变为预定值以上时工作。在这种情况下，需要设置用于检测第二净化部件22的上游侧与下游侧之间的压力差的压力传感器，即，压差传感器。
温度控制装置30包括设置在上述排气净化部件的上游的氧化促进部件32、燃料供给阀34和预热塞36。预热塞36位于燃料供给阀34的下游。氧化促进部件32和燃料供给阀34配置成使得燃料从燃料供给阀34朝向氧化促进部件32喷射。燃料供给阀34和预热塞36配置成使得燃料从燃料供给阀34朝向作为预热塞36的加热部的末端部36a喷射。也就是，燃料供给阀34设置成将燃料供给到排气通路14的位于预热塞36上游的部分。
氧化促进部件32包括具有氧化功能的催化剂，更具体地，包括氧化催化剂。氧化促进部件32包括形成为载持贵金属催化剂如铂Pt的金属催化剂的催化剂部件32a。氧化催化剂32的催化剂部件32a经由包括筒状部件32b的支承部件（局部未示出）固定到排气通路14及由排气通路14支承。应注意，氧化促进部件32的尺寸和形状被确定成使得氧化促进部件32不会阻碍排气通路14内排气的流动。氧化促进催化剂32、尤其是催化剂部件32a小于排气净化部件如第一净化部件20，并且有时被称为小型氧化催化剂。
燃料供给阀34被设置为燃料供给部。燃料供给阀34可设置成使得其喷射口位于排气通路内。但是，本实施例中的燃料供给阀34设置在用于燃料供给的延伸通路（下文中称为燃料通路）37内，该延伸通路设置成从排气通路14伸出。燃料通路37是用于将从燃料供给阀34供给的燃料引导到排气通路14中的通路。具体地，燃料通路37被设计成将从燃料供给阀34供给的燃料朝向预热塞36的末端部36a和氧化促进部件32的催化剂部件32a引导。燃料供给阀34设置成为排气通路供给燃料，该燃料从包含在配备有用于发动机本体10’的燃料喷射阀的燃料进给装置中的燃料箱38进给，然后被泵40加压。因而，燃料供给阀34、燃料箱38和泵40在此包含在燃料供给装置42中。燃料供给装置42还包括控制单元（下文中说明）的用作控制燃料供给阀34和泵40的工作的控制部的部分。从燃料供给阀34喷射的燃料的压力在本实施例中是恒定的，尽管它也可以是可变的。泵40进行工作以使得从燃料供给阀34喷射的燃料的压力是恒定的。应注意，燃料供给装置42包括使过量的燃料返回到燃料箱38的机构。但是，燃料供给阀34可构造成完全独立于燃料进给装置。
预热塞36被设置为加热部。通过给预热塞36通电，用作预热塞36的加热部的末端部36a发热，以使得从燃料供给阀34供给的燃料和排气被加热。用作加热部的预热塞36包含在加热装置44中。加热装置44还包括控制单元（下文中说明）的用作控制预热塞36的工作（即，预热塞36的发热）的控制部的部分。包含在加热装置44中的控制部控制预热塞36的工作，即，预热塞36的通电。具体地，包含在加热装置44中的控制部控制预热塞控制单元（下文中称为GCU）46，以便控制供给到预热塞36的电力量，由此控制预热塞36的末端部36a的发热量。GCU46设置成控制用于预热塞36的占空控制中的占空比。通过控制GCU46，施加在预热塞36上的电压维持恒定但是占空比可变。因此，供给到预热塞36的电力量可变。应注意，GCU46经由电源48连接到预热塞36。如果设置有使施加在预热塞36上的电压可变的结构，则施加在预热塞36上的电压可变，例如，以便改变供给到预热塞36的电力量。应注意，代替预热塞36，可使用陶瓷加热器作为加热部。
从燃料供给阀34喷射的燃料从预热塞36的末端部36a附近通过，并到达氧化促进部件32及其附近。当末端部36a由于预热塞36通电而发热时，燃料从预热塞36接收热量，在某些情况下燃烧，并到达氧化促进部件32及其附近。然后，氧化促进部件32促进燃料的氧化，例如燃烧。特别地，氧化促进部件32在此包括氧化催化剂。因此，当氧化促进部件32的温度在预定活性温度范围内时，氧化促进部件32更适于促进燃料的氧化。应注意，由于燃料被氧化促进部件32氧化，所以氧化促进部件32自身的温度升高。因而，加热气体产生并流过排气净化部件20、22、24。这种加热气体由于燃料的氧化可具有高温。
另外，加热气体可包含改质燃料。当氧化促进部件32的温度升高时，未燃烧的燃料中碳的数量大的碳氢化合物分解，并且在氧化促进部件32中产生碳的数量小且反应性高的碳氢化合物，由此燃料被改质成高反应性燃料。换句话说，氧化促进部件32在构成排出改质燃料的改质燃料排出器的同时构成快速发热的快速发热装置。应注意，存在当从燃料供给阀34供给燃料以便产生改质燃料时燃料不被预热塞36加热的情况。
通过控制单元50控制燃料供给阀34和预热塞36的工作。控制单元50具有根据发动机的运转状态、排气净化部件的温度等来控制燃料供给阀34和预热塞36的工作的控制部的功能。燃料供给阀34和预热塞36的工作模式大致分类为以下两种模式。在第一工作模式中，从燃料供给阀34供给燃料并且燃料被预热塞36加热以促进燃料的燃烧或改质。在第二工作模式中，从燃料供给阀34供给燃料但是不执行预热塞36对燃料的加热。应注意，还存在另一种模式（第三工作模式），其中不供给燃料直至预热塞36的末端部36a产生一定的热量。应注意，燃料供给阀34和预热塞36通常维持在非工作模式。
具有上述构型的发动机10包括将表示用于判定或推定的各种检测值的信号电气地输出到控制单元50的各种传感器。在此将说明传感器的一些具体示例。设置有检测发动机转速的发动机转速传感器52和检测发动机负荷的发动机负荷传感器54。应注意，节气门开度传感器、加速器操作量传感器、空气流量计、进气压力传感器等可用作发动机负荷传感器54。此外，设置有检测排气通路14中排气的流量即排气的流速的流量传感器56。设置在进气通路中并检测进气量的空气流量计可用作流量传感器56。尽管未示出，还设置有检测排气中的氧浓度的氧浓度传感器、检测排气中的NOx量的NOx传感器等。此外，设置有检测排气通路14中排气的温度的第一温度传感器58。此外，设置有检测第三净化部件24的温度的第二温度传感器60。
控制单元50由包括CPU、存储装置（ROM、RAM等）、A/D转换器、输入接口、输出接口等的微计算机形成。上述各种传感器电气地连接到输入接口。基于来自上述各种传感器的输出信号或检测信号，控制单元50从输出接口电气地输出工作信号或驱动信号，使得发动机10根据预设的程序等平稳地运转或致动。这样，燃料喷射阀的工作、燃料供给阀34的工作、预热塞36的工作（预热塞36的通电）、泵40的工作等被控制。
控制单元50具有控制整个发动机10的功能和作为温度控制装置30中的控制部（控制单元）的功能。也就是，控制单元50的各部分可用作控制作为燃料供给部的燃料供给阀34的工作的燃料供给控制部，控制作为加热部的预热塞36的工作的发热控制部或加热控制部，和控制泵40的工作的泵控制部。检测排气通路14内的排气的状态即排气状态的排气状态检测装置在此包括排气温度检测装置和排气流量检测装置。排气温度检测装置包括用作排气温度检测部的第一温度传感器58和控制单元50的一部分。排气流量检测装置包括用作排气流量检测部的流量传感器56和控制单元50的一部分。
在发动机10中，燃料喷射量（燃料量）和燃料喷射正时被设定成使得基于进气量、发动机转速等（也就是，由发动机负荷、发动机转速等所代表的发动机的运转状态）来获得期望的输出。基于燃料喷射量和燃料喷射正时，从燃料喷射阀喷射燃料。
在温度控制装置30中，在发动机起动期间，例如，燃料供给阀34和预热塞36进行工作以使得排气净化部件的温度迅速升高到预定温度以上，特别地，在此，第三净化部件24的温度迅速达到在预定活性温度范围内的温度。也就是，预热塞36被通电，并且燃料从燃料供给阀34朝向预热塞36的末端部36a喷射。包含这种燃料或由于这种燃料而产生的气体从氧化促进部件32及其附近通过以到达排气净化部件。在发动机起动期间所述气体向排气净化部件的供给是在发动机起动开始时开始的，并且持续到第三净化部件24的温度变为在第三净化部件24的预定活性温度范围内的预定温度以上。应注意，所述在第三净化部件24的预定活性温度范围内的预定温度在此是预定活性温度范围的下限温度。例如，所述预定温度被设定为200℃。但是，即使排气净化部件的温度迅速升高，发动机起动期间加热气体向排气净化部件的供给也应当持续到发动机暖机完成。在这种情况下，基于发动机冷却剂的温度来判定发动机暖机是否完成。例如，当排气净化部件的温度迅速升高且然后用于发动机10的冷却剂的温度变成预定温度（例如，70℃）或更高时，控制单元50判定为发动机暖机完成。此时，控制单元50停止燃料供给阀34和预热塞36的工作。
此外，在第三净化部件24的温度达到在上述预定活性温度范围内的温度之后，温度控制装置30工作以便将第三净化部件24的温度维持在其预定活性温度范围内。具体地，当第三净化部件24的温度在作为预定活性温度范围的一部分的下限温度范围内（例如，从200℃至250℃的范围内）时，从燃料供给阀34供给燃料并且使预热塞36通电（预热塞36工作）。
当如上所述需要供给加热气体时，燃料供给阀34和预热塞36工作。另外，为了更适当地加热从燃料供给阀34供给的燃料，在此考虑排气的状态即排气状态来控制预热塞36的工作。根据排气通路14内的排气状态，预热塞36冷却的方式可改变。这意味着预热塞36的发热或加热工作根据排气状态而改变。例如，具有较低温度的排气更容易冷却预热塞36。此外，随着进气量增大，也就是，随着排气的流量增大，在预热塞36附近流动的排气的流速增大并且预热塞36更容易被排气冷却。因此，如下面将要说明的，根据排气状态来控制供给到预热塞36的电力量。
参照图2中的流程图说明燃料供给阀34的燃料供给控制和预热塞36的加热控制。应注意，图2中的流程图所示的程序周期性地执行。
控制单元50判定排气净化部件是否需要加热（步骤S201）。排气净化部件需要加热的情况包括如上所述在发动机起动期间排气净化部件的温度低或可能变低的情况，以及由第二净化部件22捕集的颗粒物质被除去的情况。在这些情况下，判定为排气净化部件需要加热（在步骤S201中为“是”）。
当判定为排气净化部件需要加热时（在步骤S201中为“是”），获得来自第一温度传感器58和流量传感器56的输出（步骤S203）。这意味着检测出排气温度和排气流量。
然后，基于所获得的输出，计算供给到预热塞36的电力量（下文中在适当的时候称为“电力供给量”）（步骤S205）。这意味着基于排气温度和排气流量来计算供给到预热塞36的电力量。在此，基于例如通过实验获得并预先设定的映射数据来计算电力供给量。但是，也可基于例如通过实验获得并预先设定的算术式或者基于映射数据和算术式两者来计算电力供给量。映射数据和算术式被设定成使得排气温度与电力供给量之间的第一关系和排气流量与电力供给量之间的第二关系成立。根据第一关系，随着排气温度降低，供给到预热塞36的电力量增大。根据第二关系，随着排气流量增大，供给到预热塞36的电力量增大。应注意，如上所述，基于发动机的运转状态、排气净化部件的温度等来计算供给到预热塞36的电力量。
基于所获得的电力供给量，控制预热塞36的工作（步骤S207）。此时，燃料供给阀34也工作（步骤S207）。从燃料供给阀34供给的燃料量在此被设定为恒定的，尽管它也可以是可变的。例如，从燃料供给阀34供给的燃料量可基于排气净化部件的温度而改变。应注意，对于步骤S207中的用于燃料供给阀34和预热塞36的工作控制，燃料供给阀34和预热塞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，当判定为排气净化部件不需要加热时（步骤S201中为“否”），停止燃料供给阀34和预热塞36两者的工作（步骤S209），也就是，燃料供给阀34和预热塞36被置于非工作模式。
如上所述，当从燃料供给阀34供给燃料时，供给到预热塞36的电力量被控制成基于排气状态、尤其是排气温度和排气流量而可变。因此，不论排气状态如何，所供给的燃料都能够被适当地加热或燃烧。此外，由于供给到预热塞36的电力量如上所述地被控制，所以能减少供给到预热塞36的总电力量。因此，电力消耗降低，由此改善了燃料效率。
接下来将说明本发明的第二实施例。与根据上述第一实施例的排气控制装置1的情况一样，根据第二实施例的排气控制装置101应用于发动机。但是，根据第二实施例的排气控制装置101在燃料供给阀34和预热塞36的工作控制方面不同于根据第一实施例的排气控制装置1。下文中将主要说明这些不同。应注意，根据第二实施例的排气控制装置101的构型大体上与根据第一实施例的排气控制装置1的构型相同。因此，与第一实施例中所述相对应的结构要素用与第一实施例中相同的附图标记来表示，并且省略对这些结构要素的说明。
下面说明第二实施例中的控制。基于排气状态和从燃料供给阀34供给的燃料量来控制供给到预热塞36的电力量。这是因为从燃料供给阀34供给的燃料可冷却预热塞36，并且预热塞36的发热量或由预热塞36产生的加热作用可根据所供给的燃料的量而改变。
首先，控制单元50以与上述步骤S201中相同的方式判定排气净化部件是否需要加热（步骤S301）。当判定为排气净化部件需要加热时（步骤S301中为“是”），以与步骤S203中相同的方式获得来自第一温度传感器58和流量传感器56的输出（步骤S303）。然后，基于这些输出，计算用于预热塞36的基准电力量（步骤S305）。基准电力量的计算对应于步骤S205中电力供给量的计算。
此外，控制单元50计算从燃料供给阀34供给的燃料量（下文中在适当的时候称为“燃料供给量”）（步骤S307）。基于步骤S301中排气净化部件是否需要加热的判定结果、例如通过实验获得并预先设定的数据等来进行此计算。具体地，为了将第三净化部件24的温度升高到上述预定温度，计算该温度升高所需的燃料供给量。为了从第二净化部件22除去颗粒物质，计算该除去所需的燃料供给量。应注意，在步骤S307中，可基于发动机的运转状态、排气净化部件的温度和/或排气状态等更精确地计算燃料供给量。
控制单元50的用作修正系数计算部的部分计算修正系数（步骤S309）。基于在步骤S303中获得的来自第一温度传感器58的输出和在步骤S307中计算出的燃料供给量来计算该修正系数。这意味着基于排气温度和燃料供给量来计算修正系数。在此，基于例如通过实验获得并预先设定的映射数据来计算修正系数。但是，也可基于例如通过实验获得并预先设定的算术式或者基于映射数据和算术式两者来计算修正系数。映射数据和算术式被设定成使得排气温度与电力供给量之间的第三关系和燃料供给量与电力供给量之间的第四关系成立。根据第三关系，随着排气温度降低，供给到预热塞36的电力量增大。根据第四关系，随着燃料供给量增大，供给到预热塞36的电力量增大。应注意，可仅基于在步骤S307中计算出的燃料供给量来计算修正系数。
然后，基于在步骤S305中计算出的基准电力量和在步骤S309中计算出的修正系数，计算供给到预热塞36的电力量（下文中在适当的时候称为“电力供给量”）（步骤S311）。在此，通过将基准电力量乘以修正系数来计算供给到预热塞36的电力量。
结果，基于在步骤S307中计算出的燃料供给量和在步骤S311中计算出的电力供给量，控制燃料供给阀34和预热塞36的工作（步骤S313）。应注意，对于步骤S313中的用于燃料供给阀34和预热塞36的工作控制，燃料供给阀34和预热塞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，当判定为排气净化部件不需要加热时（在步骤S301中为“否”），停止燃料供给阀34和预热塞36的工作（步骤S315）。
已基于上述两个实施例说明了本发明。但是，本发明不限于上述实施例，而是也能以其它实施例实施。例如，在上述实施例中，使用传感器来检测排气温度和排气流量。但是，也可基于发动机的运转状态等来计算亦即推定排气温度和排气流量。此外，也可基于发动机的运转状态等来计算亦即推定排气净化部件的温度。
在上述实施例中，燃料供给阀用作燃料供给部，并且从燃料供给阀供给与发动机中所使用的燃料一样的燃料。但是，也可使用其它燃料，并且例如，可将醇如乙醇和甲醇用作添加剂。
此外，设置在排气通路中的排气净化部件的数量、类型、构型和配置顺序不限于上述实施例中的那些。排气净化部件的数量可为一个、两个、或四个，或者更多个。例如，可在上述第三净化部件的下游设置包括氧化催化剂的另一个排气净化部件。作为排气净化部件，可使用各种催化剂、过滤器等。另外，上述氧化促进部件不必包括具有上述构型的氧化催化剂。氧化催化剂可包括具有氧化功能的某些其它催化剂。应注意，不必设置氧化促进部件。
此外，本发明在上述实施例中应用于柴油发动机。但是，本发明不限于此。本发明可应用于各种类型的发动机，例如进气口喷射式汽油发动机和缸内喷射式汽油发动机。此外，所使用的燃料不限于轻油或汽油，也可使用酒精燃料、液化天然气（LNG）等。另外，本发明可应用于具有任意数量的气缸、任意气缸布置等的发动机。
根据本发明的排气控制装置可应用于除发动机技术以外的技术。例如，根据本发明的排气控制装置可用在工厂设施中。
应当理解，本发明意图涵盖在权利要求中所述的本发明的精神和范围内的各种变型和等同布置。也就是，本发明意图涵盖由权利要求限定的本发明的精神内的各种变型、应用和等同物。

Claims (7)

1.一种排气控制装置，包括：
排气净化部件，所述排气净化部件设置在排气通路中；
燃料供给部，所述燃料供给部设置成将燃料供给到所述排气通路的位于所述排气净化部件上游的部分；
加热部，所述加热部配置在所述燃料供给部和所述排气净化部件之间；和
控制部，所述控制部基于排气温度和排气流量来控制供给到所述加热部的电力量。
2.根据权利要求1所述的排气控制装置，其中
所述控制部随着所述排气温度降低而增大供给到所述加热部的电力量。
3.根据权利要求1或2所述的排气控制装置，其中
所述控制部随着所述排气流量增大而增大供给到所述加热部的电力量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的排气控制装置，其中
所述控制部基于从所述燃料供给部供给的燃料量来执行修正供给到所述加热部的电力量的控制。
5.根据权利要求4所述的排气控制装置，其中
所述控制部执行所述修正供给到所述加热部的电力量的控制，以使得供给到所述加热部的电力量随着从所述燃料供给部供给的燃料量增大而增大。
6.一种包括根据权利要求1至5中任一项所述的排气控制装置的内燃发动机。
7.一种用于控制排气控制装置的方法，所述排气控制装置包括：排气净化部件，所述排气净化部件设置在排气通路中；燃料供给部，所述燃料供给部设置成将燃料供给到所述排气通路的位于所述排气净化部件上游的部分；和加热部，所述加热部配置在所述燃料供给部和所述排气净化部件之间，所述方法包括：
检测排气温度；
检测排气流量；以及
基于所述排气温度和所述排气流量来控制供给到所述加热部的电力量。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106246301A (zh) * 2016-08-30 2016-12-21 潍柴动力股份有限公司 一种排气温度控制系统及控制方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5584260B2 (ja) * 2012-08-08 2014-09-03 日野自動車株式会社 排気浄化装置用バーナー
CN103277173B (zh) * 2013-01-18 2015-10-07 贵州黄帝车辆净化器有限公司 柴油发动机排气后处理装置升温控制系统及控制方法
CN103306782B (zh) * 2013-01-18 2016-03-30 贵州黄帝车辆净化器有限公司 柴油发动机排气后处理装置升温器控制系统及控制方法
JP5959464B2 (ja) * 2013-03-29 2016-08-02 株式会社クボタ エンジンの排気処理装置
US10557428B2 (en) * 2018-05-25 2020-02-11 GM Global Technology Operations LLC Method and system for predictive contol of an electrially heated aftertreatment system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1898061A1 (en) * 2006-08-30 2008-03-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system and method for internal combustion engine
CN101363348A (zh) * 2007-08-07 2009-02-11 通用汽车环球科技运作公司 电加热柴油机微粒过滤器启动策略
WO2010026466A1 (en) * 2008-09-04 2010-03-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
CN101680327A (zh) * 2007-05-31 2010-03-24 排放技术有限公司 用于运行具有排气加热装置的机动车的方法
WO2010082118A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control device of internal combustion engine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07139339A (ja) * 1993-11-19 1995-05-30 Honda Motor Co Ltd 内燃エンジンの排気ガス浄化装置
DE4340742A1 (de) * 1993-11-30 1995-06-01 Emitec Emissionstechnologie Verfahren zur Verminderung des Schadstoffausstoßes eines Dieselmotors mit nachgeschaltetem Oxidationskatalysator
JPH07208150A (ja) * 1994-01-17 1995-08-08 Nippon Soken Inc 排気触媒用還元剤供給装置
DE4430965C2 (de) * 1994-08-31 1997-09-11 Siemens Ag Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine mit beheizbarem Katalysator
JP4262522B2 (ja) * 2003-05-28 2009-05-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ エンジン用排気ガス処理装置および排気ガス処理方法
DE102004045540A1 (de) * 2004-09-21 2006-03-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator
US7886529B2 (en) * 2007-05-30 2011-02-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically heated DPF/SCR 2-way system
JP2009299580A (ja) * 2008-06-13 2009-12-24 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
WO2011125089A1 (ja) * 2010-04-01 2011-10-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1898061A1 (en) * 2006-08-30 2008-03-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system and method for internal combustion engine
CN101680327A (zh) * 2007-05-31 2010-03-24 排放技术有限公司 用于运行具有排气加热装置的机动车的方法
CN101363348A (zh) * 2007-08-07 2009-02-11 通用汽车环球科技运作公司 电加热柴油机微粒过滤器启动策略
WO2010026466A1 (en) * 2008-09-04 2010-03-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
WO2010082118A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control device of internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106246301A (zh) * 2016-08-30 2016-12-21 潍柴动力股份有限公司 一种排气温度控制系统及控制方法

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