CN110857649B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的排气净化装置。排气净化装置具备：排气净化催化剂，配置于排气通路内；捕集器，配置于比排气净化催化剂靠下游侧处；二次空气供给装置，在比排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处对向捕集器流入的排气中供给二次空气；及电子控制单元。所述电子控制单元在排气净化催化剂的温度为活性温度以上且从内燃机主体排出的排气的空燃比是浓空燃比时，从二次空气供给装置将二次空气一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
已知有具备向在内燃机的排气通路内流动的排气中供给二次空气的二次空气供给装置的内燃机的排气净化催化剂(例如，日本特开2010-127147、日本特开2007-092713)。在日本特开2010-127147所记载的排气净化装置中，在排气通路内设置颗粒捕集器(以下，也简称作“捕集器”)，并且二次空气供给装置构成为对向该捕集器流入的排气中供给二次空气。
在这样构成的日本特开2010-127147所记载的排气净化装置中，在粒子状物质(以下，也称作“PM”)向捕集器的堆积量变多时，将从内燃机主体排出的排气的空燃比维持为比理论空燃比浓的空燃比(以下，也称作“浓空燃比”)，并供给二次空气。由此，二次空气与浓空燃比的排气中的未燃燃料在捕集器上反应而使捕集器升温，PM燃烧而被除去。
发明内容
已知，排气中包含的NO2与PM的反应性比氧高。因而，通过使包含很多NO2的排气向捕集器流入，能够增大PM的除去量。然而，在日本特开2010-127147所记载的排气净化装置中，向NO2少的浓空燃比的排气添加二次空气后的气体直接向捕集器流入。因而，向捕集器流入的排气中没有包含那么多的NO2，由此无法加快PM的燃烧速度。
另一方面，作为使包含很多NO2的排气向捕集器流入的方法，可考虑使从内燃机主体排出的排气的空燃比为稀空燃比，并且在捕集器的排气流动方向上游侧设置氧化催化剂。由此，从内燃机主体排出的排气中的NO的一部分被氧化催化剂变换为NO2，该NO2向捕集器流入，通过NO2而使堆积于捕集器的PM燃烧。
但是，在该情况下向捕集器流入的稀空燃比的排气中不仅存在NO2也存在NO。该NO当向捕集器流入后不与PM反应而会从捕集器流出。因此，若使该稀空燃比的排气持续性地向捕集器流入，则从捕集器流出的排气的排放恶化。
本发明提供一种能够在捕集器中促进PM的除去并抑制排放的恶化的排气净化装置。
本发明的第1方案是包括排气净化催化剂、颗粒捕集器、氧供给装置及电子控制单元的内燃机的排气净化装置。所述排气净化催化剂配置于所述内燃机的排气通路内，具有催化剂功能。所述颗粒捕集器在比排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处配置于所述排气通路内。所述氧供给装置构成为，在比所述排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处对向所述颗粒捕集器流入的排气中供给包含氧的气体。所述电子控制单元构成为，控制来自所述氧供给装置的氧的供给量。所述电子控制单元构成为，在所述排气净化催化剂的温度在活性温度以上的预定的温度范围内且从所述内燃机的主体排出的排气的空燃比是比理论空燃比浓的浓空燃比时，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与比理论空燃比稀的稀空燃比之间交替地变化。
在所述排气净化装置中，所述预定的温度范围可以是400℃以上且600℃以下。
本发明的第2方案是包括排气净化催化剂、颗粒捕集器、氧供给装置及电子控制单元的内燃机的排气净化装置。所述排气净化催化剂配置于所述内燃机的排气通路内，具有催化剂功能。所述颗粒捕集器在比所述排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处配置于所述排气通路内。所述氧供给装置构成为，在比所述排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处对向所述颗粒捕集器流入的排气中供给包含氧的气体。所述电子控制单元构成为，控制来自所述氧供给装置的氧的供给量。所述电子控制单元构成为，在从所述内燃机的主体排出的排气的空燃比是比理论空燃比浓的浓空燃比时在所述排气净化催化剂中生成氢或氨的条件下，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与比理论空燃比稀的稀空燃比之间交替地变化。
本发明的第3方案是包括颗粒捕集器、氧供给装置及电子控制单元的内燃机的排气净化装置。所述颗粒捕集器配置于所述内燃机的排气通路内。所述氧供给装置构成为，对向所述颗粒捕集器流入的排气中供给包含氧的气体。所述电子控制单元构成为，控制来自所述氧供给装置的氧的供给量。所述电子控制单元构成为，在若使从所述氧供给装置向排气中供给的氧周期性地增减以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在比理论空燃比浓的浓空燃比与比理论空燃比稀的稀空燃比之间交替地变化则会因来自所述氧供给装置的氧的供给而生成NO2的条件下，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
在所述排气净化装置中，所述电子控制单元可以构成为，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化的多个循环中的平均空燃比成为理论空燃比。
在所述排气净化装置中，所述电子控制单元可以构成为，所述颗粒捕集器的温度越低，则使向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比最稀时的稀程度越大。
在所述排气净化装置中，所述电子控制单元可以构成为，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比，以在流入到所述颗粒捕集器的浓空燃比的排气从所述颗粒捕集器流出之前稀空燃比的排气向所述颗粒捕集器流入且在流入到所述颗粒捕集器的稀空燃比的排气从所述颗粒捕集器流出之前浓空燃比的排气向所述颗粒捕集器流入那样的周期以下的周期，在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
在所述排气净化装置中，所述颗粒捕集器可以具有催化剂功能。
根据本发明，提供一种能够在捕集器中促进PM的除去并抑制排放的恶化的排气净化装置。
附图说明
本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图中，同样的标号表示同样的要素，其中：
图1是概略地示出使用第一实施方式的排气净化装置的内燃机的图。
图2中的(A)是捕集器的主视图。
图2中的(B)是捕集器的侧视剖视图。
图3中的(A)是概略地示出在进行了捕集器再生处理时在排气净化装置中发生的反应的图。
图3中的(B)是概略地示出在进行了捕集器再生处理时在排气净化装置中发生的反应的图。
图4是来自二次空气供给装置的二次空气的供给量及向捕集器流入的排气的空燃比的时间图。
图5是示出第一实施方式的捕集器再生处理的控制例程的流程图。
图6是示出第一实施方式的变形例的捕集器再生处理的控制例程的流程图。
图7是示出捕集器的温度与振幅的关系的图。
图8是示出捕集器的温度与振幅的关系的图。
图9是示出第二实施方式的捕集器再生处理的控制例程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注同一附图标记。
第一实施方式
内燃机整体的说明
图1是概略地示出使用第一实施方式的排气净化装置的内燃机的图。参照图1，1表示内燃机主体，2表示汽缸体，3表示在汽缸体2内往复运动的活塞，4表示固定于汽缸体2上的汽缸盖，5表示形成于活塞3与汽缸盖4之间的燃烧室，6表示进气门，7表示进气口，8表示排气门，9表示排气口。进气门6开闭进气口7，排气门8开闭排气口9。
如图1所示，在汽缸盖4的内壁面的中央部配置有火花塞10，在汽缸盖4的内壁面周边部配置有燃料喷射阀11。火花塞10构成为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷射阀11根据喷射信号而将预定量的燃料向燃烧室5内喷射。此外，燃料喷射阀11也可以配置成向进气口7内喷射燃料。另外，在本实施方式中，使用理论空燃比为14.6的汽油作为燃料。然而，在使用本发明的排气净化装置的内燃机中，也可以使用汽油以外的燃料或与汽油的混合燃料。
各汽缸的进气口7分别经由对应的进气支管13而连结于平衡罐14，平衡罐14经由进气管15而连结于空气滤清器16。进气口7、进气支管13、平衡罐14、进气管15形成进气通路。另外，在进气管15内配置有由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。通过由节气门驱动致动器17使节气门18转动，能够变更进气通路的开口面积。
另一方面，各汽缸的排气口9连结于排气歧管19。排气歧管19具有连结于各排气口9的多个支部和这些支部集合而成的集合部。排气歧管19的集合部连结于内置有排气净化催化剂20的上游侧壳体21。上游侧壳体21经由排气管22而连结于内置有颗粒捕集器(以下，也简称作“捕集器”)24的下游侧壳体23。在排气净化催化剂20与捕集器24之间的排气管22设置有对在排气管22内流动的排气中即向捕集器24流入的排气中供给二次空气的二次空气供给装置25。排气口9、排气歧管19、上游侧壳体21、排气管22及下游侧壳体23形成排气通路。
此外，在本实施方式的排气净化装置中虽然设置有二次空气供给装置25，但只要能够对向捕集器24流入的排气中供给包含氧的气体即可，也可以设置其他的氧供给装置。作为该氧供给装置，具体而言，例如可举出向排气中仅供给氧的装置等。
电子控制单元(ECU)31由数字计算机构成，具备经由双向性总线32而相互连接的随机存取存储器(RAM)33、只读存储器(ROM)34、微处理器(CPU)35、输入端口36及输出端口37。
在进气管15配置有用于检测在进气管15内流动的空气流量的空气流量计39，该空气流量计39的输出经由对应的AD变换器38而向输入端口36输入。另外，在排气歧管19的集合部配置有检测在排气歧管19内流动的排气(即，向排气净化催化剂20流入的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器40。除此之外，在排气管22内配置有检测在排气管22内流动的排气(即，从排气净化催化剂20流出并向捕集器24流入的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器41。这些空燃比传感器40、41的输出也经由对应的AD变换器38而向输入端口36输入。
而且，在排气净化催化剂20设置有用于检测排气净化催化剂20的温度的催化剂温度传感器46。另外，在捕集器24设置有用于检测捕集器24的温度的捕集器温度传感器47。另外，在捕集器24的上游侧及下游侧的排气管22之间设置有用于检测捕集器24的前后差压的差压传感器48。这些温度传感器46、47及差压传感器48的输出也经由对应的AD变换器38而向输入端口36输入。
另外，在加速器踏板42连接有产生与加速器踏板42的踩踏量成比例的输出电压的负荷传感器43，负荷传感器43的输出电压经由对应的AD变换器38而向输入端口36输入。曲轴角传感器44例如每当曲轴旋转15度时产生输出脉冲，该输出脉冲向输入端口36输入。在CPU35中，根据该曲轴角传感器44的输出脉冲来计算内燃机转速。
另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路45而连接于火花塞10、燃料喷射阀11、节气门驱动致动器17及二次空气供给装置25。因此，ECU31作为控制这些火花塞10、燃料喷射阀11、节气门驱动致动器17及二次空气供给装置25的工作的控制装置而发挥功能。
在本实施方式中，排气净化催化剂20是在由陶瓷构成的载体上担载具有催化剂作用的催化剂贵金属(例如，铂(Pt))而成的三元催化剂。三元催化剂具有当向三元催化剂流入的排气的空燃比被维持为理论空燃比时同时净化未燃HC、CO及NOx的功能。此外，排气净化催化剂20只要担载有具有催化剂作用的物质即可，也可以是氧化催化剂等或NOx吸藏还原催化剂等三元催化剂以外的催化剂。
图2中的(A)及图2中的(B)是示出捕集器24的构造的图。图2中的(A)是捕集器24的主视图，图2中的(B)是捕集器24的侧视剖视图。如图2中的(A)及图2中的(B)所示，捕集器24呈蜂巢构造，具备互相平行地延伸的多个排气流通路60、61。这些排气流通路由下游端被栓62封闭的排气流入通路60和上游端被栓63封闭的排气流出通路61构成。此外，在图2中的(A)中标注了影线的部分表示栓63。因此，排气流入通路60及排气流出通路61隔着薄壁的隔壁64而交替地配置。换言之，排气流入通路60及排气流出通路61以各排气流入通路60被4个排气流出通路61包围且各排气流出通路61被4个排气流入通路60包围的方式配置。
捕集器24例如由堇青石这样的多孔质材料形成。因此，如图2中的(B)中的箭头所示，流入到排气流入通路60内的排气在周围的隔壁64内通过并向相邻的排气流出通路61内流出。在排气像这样在隔壁64内通过而流动的期间，排气中包含的PM被捕集器24捕集。
另外，在捕集器24担载有具有催化剂作用的催化剂贵金属(例如，铂(Pt))。即，捕集器24具有催化剂功能。因此，捕集器24不仅能够捕集排气中的PM，也能够将排气中的未燃HC和CO氧化净化。此外，捕集器24只要捕集排气中的PM并且担载有具有催化剂作用的物质即可，也可以具有其他结构。而且，在二次空气供给装置25与捕集器24之间配置有具有催化剂作用的排气净化催化剂的情况下，捕集器24也可以不担载具有催化剂作用的物质。
捕集器再生处理
由捕集器24捕集的PM在捕集器24上堆积。当PM向捕集器24上的堆积量增大时，会在隔壁64内的细孔产生堵塞，由捕集器24引起的排气的压力损失变大。压力损失的增大会招致由排气难以流动引起的内燃机的输出的下降和燃烧的恶化。因此，为了防止内燃机的输出的下降和燃烧的恶化，在PM向捕集器24上的堆积量变得比界限堆积量多的情况下，需要将堆积于捕集器24上的PM氧化除去。在此，界限堆积量是当PM向捕集器24的堆积量进一步增大时由捕集器24引起的压力损失会增大而招致内燃机的运转状态的恶化等的量。
于是，在本实施方式中，在捕集器24的PM堆积量变多时，为了将PM氧化除去而进行捕集器再生处理。以下，参照图3中的(A)及图3中的(B)对捕集器再生处理进行说明。图3中的(A)及图3中的(B)是概略地示出在进行了捕集器再生处理时在排气净化装置中发生的反应的图。图3中的(A)示出了没有从二次空气供给装置25供给二次空气的情况，图3中的(B)示出了从二次空气供给装置25供给着二次空气的情况。
在进行捕集器再生处理时，首先，排气净化催化剂20的温度被升温至其活性温度以上。具体而言，排气净化催化剂20的温度被设为300℃以上且700℃以下，优选被设为400℃以上且600℃以下。
除此之外，在本实施方式中，在进行捕集器再生处理时，控制来自燃料喷射阀11的燃料喷射量以使得从内燃机主体1排出的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的空燃比(以下，也称作“浓空燃比”)。换言之，在进行捕集器再生处理时，控制燃料喷射量以使得向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比。其结果，在捕集器再生处理中，浓空燃比的排气向排气净化催化剂20流入。
在此，在浓空燃比的排气中包含未燃HC和CO。除此之外，由于通过混合气在燃烧室5内燃烧而产生水，所以在排气中包含水。因此，包含未燃HC、CO及水的排气向排气净化催化剂20流入。
在排气净化催化剂20的温度是300℃～500℃的情况下，当包含CO及水的排气向排气净化催化剂20流入时，通过排气净化催化剂20的催化剂作用，在排气净化催化剂20内发生由下述式(1)表示的水煤气变换反应。
CO+H2O→H2+CO2…(1)
另外，在排气净化催化剂20的温度为500℃以上的情况下，当包含未燃HC及水的排气向排气净化催化剂20流入时，通过排气净化催化剂20的催化剂作用，在排气净化催化剂20内发生由下述式(2)、式(3)表示的水蒸气重整反应。
CH4+H2O→3H2+CO…(2)
C12H26+12H2O→25H2+12CO…(3)
因此，在排气净化催化剂20的温度为活性温度(例如，300℃)以上时，当浓空燃比的排气向排气净化催化剂20流入时，在排气净化催化剂20中产生氢。
另外，即使在从内燃机主体1排出的排气的空燃比是浓空燃比的情况下，在该排气中也包含NOx(主要是NO)。这样包含于排气中的NO在排气净化催化剂20的温度比较高温时，通过排气净化催化剂20的催化剂作用，在排气净化催化剂20内如下述式(4)所示那样与氢反应而生成氨。该反应在排气净化催化剂20的温度是400℃～600℃时尤其容易发生。
2NO+5H2→2NH3+2H2O…(4)
因此，在排气净化催化剂20的温度为活性温度以上时(尤其是400℃～600℃时)，当浓空燃比的排气向排气净化催化剂20流入时，会从排气净化催化剂20流出包含氨的浓空燃比的排气。
除此之外，在本实施方式中，在进行捕集器再生处理时，从二次空气供给装置25间歇性地供给二次空气。图4是来自二次空气供给装置25的二次空气的供给量及向捕集器24流入的排气的空燃比的时间图。此外，图4中的虚线X表示供给二次空气之前的排气的空燃比(在图示的例子中，此时的空燃比为13.6)。
如图4所示，在本实施方式中，从二次空气供给装置25间歇性地供给二次空气。在图4所示的例子中，在时刻t0～t1、时刻t2～t3、时刻t4～t5、时刻t6～t7中，供给一定量的二次空气。尤其是，在本实施方式中，以使供给二次空气的时间(例如，时刻t0～t1)与停止二次空气的供给的时间(例如，时刻t1～t2)相等的方式间歇性地供给二次空气(以下，也将该时间称作“周期”)。
尤其是，在本实施方式中，二次空气的供给切换周期被设定为在流入到捕集器24的浓空燃比的排气从捕集器24流出之前稀空燃比的排气向捕集器24流入那样的时间以下。优选，二次空气的供给切换周期被设定为在流入到捕集器24的浓空燃比的排气在捕集器24的排气流动方向上到达中央之前稀空燃比的排气向捕集器24流入那样的时间以下。
同样，二次空气的供给切换周期被设定为在流入到捕集器24的稀空燃比的排气从捕集器24流出之前浓空燃比的排气向捕集器24流入那样的时间以下。优选，二次空气的供给切换周期被设定为在流入到捕集器24的浓空燃比的排气在捕集器24的排气流动方向上到达中央之前浓空燃比的排气向捕集器24流入那样的时间以下。具体而言，二次空气的供给切换周期例如被设为10Hz左右。
这样从二次空气供给装置25供给了二次空气的结果是，向捕集器24流入的排气的空燃比如图4所示那样在浓空燃比与比理论空燃比稀的空燃比(以下，也称作“稀空燃比”)之间交替地变化。尤其是，在本实施方式中，以使向捕集器24流入的排气的空燃比最浓时的浓程度(例如，时刻t0、t2、t4等的浓程度)与向捕集器24流入的排气的空燃比最稀时的稀程度(例如，时刻t1、t3、t5等的稀程度)相等的方式间歇性地供给二次空气。
其结果，在本实施方式中，向捕集器24流入的排气的在一定程度的时间内的平均空燃比成为大致理论空燃比。即，在本实施方式中，向捕集器24流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化的多个循环中的平均空燃比成为大致理论空燃比。
此外，在本实施方式中，以使排气的空燃比最浓时的浓程度与排气的空燃比最稀时的稀程度相等的方式供给二次空气。然而，这些浓程度与稀程度并非必需相等，也可以以使稀程度及浓程度中的任一方更大的方式供给二次空气。另外，在本实施方式中，以使供给二次空气的时间与停止二次空气的供给的时间相等的方式供给二次空气。然而，这些时间并非必需相等，也可以以使任一方的时间更大的方式供给二次空气。另外，在本实施方式中，以使向捕集器24流入的排气的平均空燃比成为大致理论空燃比的方式供给二次空气，但也可以以使向捕集器24流入的排气的平均空燃比成为浓空燃比或稀空燃比的方式供给二次空气。
图3中的(A)示出了在没有从二次空气供给装置25供给二次空气的情况下在排气净化装置中发生的反应。从图3中的(A)可知，从内燃机主体1排出的排气中包含的未燃HC、CO向捕集器24流入，并且在排气净化催化剂20中生成的氨向捕集器24流入。
另外，从内燃机主体1排出的排气中包含的NOx的一部分也在排气净化催化剂20中不被净化而残留。因此，NOx也向捕集器24流入。流入到捕集器24的NOx通过担载于捕集器24的催化剂贵金属的作用而被未燃HC和CO还原、净化。因此，在没有供给二次空气的情况下，包含未燃HC、CO、氨的排气会向捕集器24的下游侧部分流动。
另一方面，图3中的(B)示出了在从二次空气供给装置25供给着二次空气的情况下在排气净化装置中发生的反应。在比设置有二次空气供给装置25的区域靠上游侧处，发生与没有导入二次空气的情况同样的反应。因此，向捕集器24流入的排气包含未燃HC、CO、氨及NOx(尤其是NO)。除此之外，在供给着二次空气的情况下，向捕集器24流入的排气包含从二次空气供给装置25供给的空气，尤其是氧。
此时，在捕集器24的温度为300℃以上的情况下，在担载催化剂贵金属的捕集器24上，通过如下述式(5)所示的反应而由氨和氧生成NO2。
4NH3+5O2→4NO2+6H2O…(5)
这样生成的NO2与堆积于捕集器24上的PM的反应性比氧高。因此，若捕集器24的温度为300℃左右，则NO2通过如下述式(6)～(9)所示的反应而将PM(碳C为主成分)氧化除去。
2NO2+2C→2CO2+N2…(6)
NO2+C→CO+NO…(7)
O2+C→CO2…(8)
O2+2C→2CO…(9)
另外，在供给着二次空气的情况下，从排气净化催化剂20排出的排气中包含的未燃HC及CO与供给的氧在捕集器24上反应，未燃HC及CO被净化。同样，在上述式(7)及式(9)中生成的CO也与供给的氧反应而被净化。另一方面，从排气净化催化剂20排出的排气中包含的NO通过二次空气的供给而成为了稀氛围，因此不被净化而残留。因此，在供给着二次空气的情况下，包含NO的排气会向捕集器24的下游侧部分流入。
在此，如参照图2中的(A)及图2中的(B)说明那样，在捕集器24中，排气通过薄壁的隔壁64而流动。另外，在本实施方式中，向捕集器24流入的排气的空燃比以比较快的周期在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。其结果，即使在捕集器24的入口处交替地流入了浓空燃比的排气和稀空燃比的排气，在捕集器24的出口处这些排气也会混合。
如上所述，在没有供给二次空气时，包含未燃HC、CO及氨的排气向捕集器24的下游侧部分流入。另一方面，在供给着二次空气时，包含NO和氧的排气向捕集器24的下游侧部分流入。并且，这些排气在捕集器24的下游侧部分处混合，因此未燃HC、CO及氨与NO及氧反应。其结果，未燃HC、CO、氨及NO会被净化。
以上，在本实施方式中，在供给着二次空气时，由于包含很多NO2的排气向捕集器24流入，所以能够促进堆积于捕集器24上的PM的除去。除此之外，在本实施方式中，由于浓空燃比和稀空燃比的排气以快的周期交替地向捕集器24流入，所以能够净化排气中的未燃HC、CO、NO等，由此能够抑制排气排放的恶化。
综上，在本实施方式中，在排气净化催化剂20的温度在活性温度以上的预定的温度范围内且从内燃机主体1排出的排气的空燃比是浓空燃比时，从二次空气供给装置25将二次空气(氧)一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向捕集器24流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
换一种看法，本实施方式中，在从内燃机主体1排出的排气的空燃比是浓空燃比时在排气净化催化剂20中生成氢或氨的条件下，从二次空气供给装置25将二次空气(氧)一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向捕集器24流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
再换一种看法，本实施方式中，在若使从二次空气供给装置25向排气中供给的氧周期性地增减以使得向捕集器24流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化则会因来自二次空气供给装置25的二次空气(氧)的供给而生成NO2的条件下，从二次空气供给装置25将二次空气(氧)一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向捕集器24流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
并且，根据本实施方式，通过这样控制来自二次空气供给装置25的二次空气的供给，能够促进堆积于捕集器24上的PM的除去，并抑制排气排放的恶化。
具体的控制
接着，参照图5对本实施方式的捕集器再生处理中的具体的控制进行说明。图5是示出本实施方式的捕集器再生处理的控制例程的流程图。图示的控制例程每隔一定时间间隔而执行。
首先，在步骤S11中，判定再生执行标志是否为ON。再生执行标志是在进行着捕集器再生时被设定为ON且在其以外时被设定为OFF的标志。在步骤S11中判定为再生执行标志为OFF的情况下，进入步骤S12。
在步骤S12中判定捕集器24的再生处理的执行条件是否成立。再生处理的执行条件例如在捕集器24的PM堆积量比界限堆积量多的情况下成立。具体而言，在由差压传感器48检测到的捕集器24的前后差压比界限差压大的情况下，判定为捕集器24的PM堆积量比界限堆积量多。相反，在由差压传感器48检测到的捕集器24的前后差压为界限差压以下的情况下，判定为捕集器24的PM堆积量为界限堆积量以下。此外，捕集器24的PM堆积量可以不依赖差压传感器48，通过其他方法检测或推定。
步骤S12中判定为再生处理的执行条件不成立的情况下，控制例程结束。另一方面，步骤S12中判定为再生处理的执行条件成立的情况下，进入步骤S13。在步骤S13中，再生执行标志被设定为ON，控制例程结束。
当再生执行标志被设定为ON后，在下次的控制例程中从步骤S11进入步骤S14。在步骤S14中，判定排气净化催化剂20的温度Tc是否为活性温度Tact(例如，300℃)以上。排气净化催化剂20的温度由设置于排气净化催化剂20的催化剂温度传感器46检测。
如上所述，在排气净化催化剂20的温度Tc低于活性温度Tact的情况下，无法在排气净化催化剂20中生成氢和氨。因此，在步骤S14中判定为排气净化催化剂20的温度低于活性温度Tact的情况下，进入步骤S15，进行排气净化催化剂20的升温处理。作为排气净化催化剂20的升温处理，例如可举出在多个汽缸中的一部分汽缸中将向燃烧室5供给的混合气的空燃比设定为浓空燃比且在其余的汽缸中将向燃烧室5供给的混合气的空燃比设定为稀空燃比的抖动控制。在进行了抖动控制的情况下，从浓空燃比的汽缸排出的包含未燃HC和CO的排气与从稀空燃比的汽缸排出的包含很多氧的排气混合并在排气净化催化剂20上反应。因而，通过此时的反应热而排气净化催化剂20升温。此外，在排气净化催化剂20的升温处理中，能够取代抖动控制而使用抖动控制以外的现有的升温控制。
当通过排气净化催化剂20的升温处理而排气净化催化剂20的温度Tc上升为活性温度Tact以上后，在下次的控制例程中，从步骤S14进入步骤S16。在步骤S16中，判定当前的捕集器24的PM堆积量Dpm是否比最小容许值Dmin多。最小容许值Dmin是接近零的预先确定的一定值。如上所述，捕集器24的PM堆积量Dpm如上述那样基于由差压传感器48检测到的前后差压来推定。
在步骤S16中判定为捕集器24的PM堆积量比最小容许值Dmin多的情况下，进入步骤S17。在步骤S17中，进行控制来自燃料喷射阀11的燃料喷射量以使得从内燃机主体1排出的排气的空燃比成为浓空燃比的浓空燃比控制。此时的目标空燃比例如被设为13.6。
接着，在步骤S18中，由二次空气供给装置25间歇性地供给二次空气。二次空气的供给周期及供给量设定为，使得向捕集器24流入的排气的空燃比如图4所示那样变动。由此，堆积于捕集器24的PM逐渐减少。
之后，当捕集器24的PM堆积量Dpm减少而成为最小容许值Dmin以下后，在下次的控制例程中从步骤S16进入步骤S19。在步骤S19中，停止浓空燃比控制，从内燃机主体1排出的排气的空燃比被设定为通常运转时的空燃比(例如，被维持为理论空燃比附近)。接着，在步骤S20中，来自二次空气供给装置25的二次空气的供给停止。接着，在步骤S21中，再生执行标志被设定为OFF，控制例程结束。
变形例
接着，参照图6对第一实施方式的变形例进行说明。在上述第一实施方式中，在搭载有内燃机的车辆的运转中进行捕集器再生处理。然而，捕集器再生处理也可以在修配工厂等中进行。
在该情况下，在车辆设置有向驾驶员进行需要捕集器再生处理的意思的警告的警告灯(未图示)，该警告灯经由驱动电路45而连接于ECU31的输出端口。警告灯当由差压传感器48检测到的捕集器24的前后差压变得比界限差压大时点亮。当警告灯点亮后，该车辆被驾驶员带入修配工厂。
此时，若在排气管22设置有用于安装二次空气供给装置的开口(未图示)，则内燃机的排气净化装置也可以不具备二次空气供给装置25。在该情况下，在修配工厂中，卸下安装于排气管22的开口的罩，并且向该开口安装二次空气供给装置，将该二次空气供给装置连接于ECU的输出端口。之后，进行捕集器再生处理。
图6是示出本变形例的捕集器再生处理的控制例程的流程图。图示的控制例程在安装二次空气供给装置25后每隔一定时间间隔而执行。
首先，在步骤S31中，判定排气净化催化剂20的温度Tc是否为活性温度Tact以上，在低于活性温度Tact的情况下，进入步骤S32，进行排气净化催化剂20的升温处理。作为排气净化催化剂20的升温处理，例如可考虑在排气净化催化剂20的周围安装电加热器并向该电加热器供给电力。
之后，当排气净化催化剂20的温度Tc上升为活性温度Tact以上后，在下次的控制例程中，从步骤S31进入步骤S33。步骤S33～S37基本上与图5的步骤S16～S20是同样的，因此省略说明。
第二实施方式
接着，参照图7对第二实施方式的内燃机的排气净化装置进行说明。第二实施方式的排气净化装置的结构及控制基本上与第一实施方式的排气净化装置的结构及控制是同样的，因此，以下以与第一实施方式的排气净化装置不同的部分为中心来说明。
若将在间歇地供给着二次空气时向捕集器24流入的排气的空燃比最稀时的稀程度称作振幅，则在捕集器再生处理中单位时间除去的PM量(PM除去量)根据振幅而变化。参照图7对此进行说明。
图7是示出振幅与捕集器24的温度的关系的图。图中的Tact表示捕集器24的活性温度(例如，300℃)，Tpm表示能够由氧实现PM的除去的最低温度(例如，500℃)，Tot表示当捕集器24的温度进一步变高时会发生捕集器24的熔损等的界限温度(例如，950℃)。
另外，图中的多个实线表示PM除去量相等的等除去量线。多个实线中的越是位于上方的实线，表示PM除去量越多的等除去量线。因此，从图7可知，若捕集器24的温度一定，则振幅越大PM除去量越多。另外，若振幅一定，则捕集器24的温度越高PM除去量越多。而且，捕集器24的温度越高，则能够以越小的振幅除去同一量的PM。
另外，图中的区域A表示如下区域：若在该区域内的状态下继续捕集器再生处理，则最终捕集器24的温度会成为界限温度Tot以上。因此，在进行捕集器再生处理时，需要以不成为该区域A内的状态的方式控制振幅。
另外，即使捕集器24的温度低于最低温度Tpm，也会通过进行捕集器再生处理而向捕集器24交替地流入浓空燃比的排气和稀空燃比的排气，由此，排气中的未燃HC、CO与氧反应，通过该反应热而捕集器24的温度上升为最低温度Tpm以上。图中的区域B表示如下区域：即使在该区域内的状态下继续捕集器再生处理，捕集器24的温度也不会上升为最低温度Tpm以上。除此之外，图中的区域C表示如下区域：即使在该区域内的状态下继续捕集器再生处理，在捕集器24上也不会引起未燃HC、CO与氧的反应，因此捕集器24的温度不会上升至活性温度Tact以上。因此，在进行捕集器再生处理时，需要以不成为该区域B及C的状态的方式控制振幅。
于是，在本实施方式中，根据捕集器24的温度而使向捕集器24流入的排气的空燃比最稀时的稀程度(振幅)变化。图8是示出捕集器24的温度与振幅的关系的图。如图8所示，在本实施方式中，基本上，捕集器24的温度越低，则使振幅越大。由此，能够将每单位时间的PM除去量维持得多，并抑制捕集器24的温度多度上升。
不过，当使振幅过大时，在要使最终的平均空燃比为大致理论空燃比时，需要增大向捕集器24流入的排气的空燃比最浓时的浓程度。然而，当使向燃烧室5供给的混合气的空燃比过低时，会招致燃烧的恶化，因此无法使浓程度太大。
另外，在不使向捕集器24流入的排气的空燃比最浓时的浓程度变化的情况下，若使振幅过大，则在要使最终的平均空燃比为大致理论空燃比时，需要使向捕集器24流入的排气的空燃比为浓空燃比的时间非常长。然而，若使该时间过长，则在捕集器24内浓空燃比的排气与稀空燃比的排气不再混合。
因而，在本实施方式中，如图8所示，当伴随于捕集器24的温度下降而增大振幅从而振幅达到了预定的振幅ΔLref后，在捕集器24的温度更低的区域中，振幅被维持为预定的振幅ΔLref。
图9是示出本实施方式的捕集器再生处理的控制例程的流程图。图示的控制例程每隔一定时间间隔而执行。此外，图9的步骤S41～S47与图5的步骤S11～S17是同样的，图9的步骤S49～S52与图5的步骤S18～S21是同样的，因此省略说明。
当在步骤S47中进行浓空燃比控制后，接着在步骤S48中算出振幅的目标值。振幅的目标值例如使用如图8所示的映射并基于由捕集器温度传感器47检测到的捕集器24的温度而算出。接着，在步骤S49中，由二次空气供给装置25间歇性地供给二次空气，以使得振幅成为在步骤S48中算出的目标值。此外，在根据振幅而使从内燃机主体1排出的排气的空燃比的浓程度变化的情况下，从燃料喷射阀11喷射的燃料量也根据在步骤S48中算出的振幅来控制。

Claims (16)

1.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备：
排气净化催化剂，配置于所述内燃机的排气通路内，具有催化剂功能；
颗粒捕集器，在比所述排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处配置于所述排气通路内；
氧供给装置，构成为在比所述排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处对向所述颗粒捕集器流入的排气中供给包含氧的气体；
催化剂温度传感器，及
电子控制单元，构成为控制来自所述氧供给装置的氧的供给量，
所述电子控制单元构成为，设定所述颗粒捕集器的再生执行标志，通过所述催化剂温度传感器检测所述排气净化催化剂的温度，在所述排气净化催化剂的温度在活性温度以上的预定的温度范围内、所述颗粒捕集器的颗粒堆积量大于最小容许值且从所述内燃机的主体排出的排气的空燃比是比理论空燃比浓的浓空燃比时，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与比理论空燃比稀的稀空燃比之间交替地变化，其中，在所述排气净化催化剂的温度低于所述活性温度的情况下，进行升温处理以使所述排气净化催化剂的温度上升为所述活性温度以上。
2.根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，
所述预定的温度范围是400℃以上且600℃以下。
3.根据权利要求1或2所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化的多个循环中的平均空燃比成为理论空燃比。
4.根据权利要求1或2所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，所述颗粒捕集器的温度越低，则使向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比最稀时的稀程度越大。
5.根据权利要求1或2所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比，以在流入到所述颗粒捕集器的浓空燃比的排气从所述颗粒捕集器流出之前稀空燃比的排气向所述颗粒捕集器流入且在流入到所述颗粒捕集器的稀空燃比的排气从所述颗粒捕集器流出之前浓空燃比的排气向所述颗粒捕集器流入那样的周期以下的周期，在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
6.根据权利要求1或2所述的排气净化装置，其特征在于，
所述颗粒捕集器具有催化剂功能。
7.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备：
排气净化催化剂，配置于所述内燃机的排气通路内，具有催化剂功能；
颗粒捕集器，在比所述排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处配置于所述排气通路内；
氧供给装置，在比所述排气净化催化剂靠排气流动方向下游侧处对向所述颗粒捕集器流入的排气中供给包含氧的气体；及
电子控制单元，构成为控制来自所述氧供给装置的氧的供给量，
所述电子控制单元构成为，设定所述颗粒捕集器的再生执行标志，在所述颗粒捕集器的颗粒堆积量大于最小容许值且从所述内燃机的主体排出的排气的空燃比是比理论空燃比浓的浓空燃比时在所述排气净化催化剂中生成氢或氨的条件下，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与比理论空燃比稀的稀空燃比之间交替地变化。
8.根据权利要求7所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化的多个循环中的平均空燃比成为理论空燃比。
9.根据权利要求7或8所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，所述颗粒捕集器的温度越低，则使向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比最稀时的稀程度越大。
10.根据权利要求7或8所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比，以在流入到所述颗粒捕集器的浓空燃比的排气从所述颗粒捕集器流出之前稀空燃比的排气向所述颗粒捕集器流入且在流入到所述颗粒捕集器的稀空燃比的排气从所述颗粒捕集器流出之前浓空燃比的排气向所述颗粒捕集器流入那样的周期以下的周期，在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
11.根据权利要求7或8所述的排气净化装置，其特征在于，
所述颗粒捕集器具有催化剂功能。
12.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备：
颗粒捕集器，配置于所述内燃机的排气通路内；
氧供给装置，对向所述颗粒捕集器流入的排气中供给包含氧的气体；及
电子控制单元，控制来自所述氧供给装置的氧的供给量，
所述电子控制单元构成为，设定所述颗粒捕集器的再生执行标志，在所述颗粒捕集器的颗粒堆积量大于最小容许值的情况下，在若使从所述氧供给装置向排气中供给的氧周期性地增减以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在比理论空燃比浓的浓空燃比与比理论空燃比稀的稀空燃比之间交替地变化则会因来自所述氧供给装置的氧的供给而生成NO2的条件下，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
13.根据权利要求12所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，以使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化的多个循环中的平均空燃比成为理论空燃比。
14.根据权利要求12或13所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，所述颗粒捕集器的温度越低，则使向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比最稀时的稀程度越大。
15.根据权利要求12或13所述的排气净化装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，从所述氧供给装置将氧一边周期性地增减一边向排气中供给，使得向所述颗粒捕集器流入的排气的空燃比，以在流入到所述颗粒捕集器的浓空燃比的排气从所述颗粒捕集器流出之前稀空燃比的排气向所述颗粒捕集器流入且在流入到所述颗粒捕集器的稀空燃比的排气从所述颗粒捕集器流出之前浓空燃比的排气向所述颗粒捕集器流入那样的周期以下的周期，在浓空燃比与稀空燃比之间交替地变化。
16.根据权利要求12或13所述的排气净化装置，其特征在于，
所述颗粒捕集器具有催化剂功能。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3872592A1 (en) 2020-02-25 2021-09-01 Hitachi Metals, Ltd. Wire harness designing device and designing method
KR102566529B1 (ko) * 2021-11-17 2023-08-14 (주) 세라컴 Ghp 엔진용 배기가스 후처리 시스템

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3344040B2 (ja) * 1993-11-25 2002-11-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3899534B2 (ja) 1995-08-14 2007-03-28 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化方法
US6786041B2 (en) * 2000-02-16 2004-09-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification method and exhaust gas purification apparatus
DE102004046638A1 (de) * 2004-09-25 2006-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP2007092713A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Hitachi Ltd エンジンの排気浄化装置
EP1947303A4 (en) * 2005-10-18 2010-11-10 Toyota Motor Co Ltd EXHAUST CLEANER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE102005062398B4 (de) 2005-12-23 2016-02-04 Volkswagen Ag Regenerieren eines Partikelfilters mit einer oxidationskatalytischen Beschichtung
JP2009019553A (ja) 2007-07-11 2009-01-29 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2009103098A (ja) 2007-10-25 2009-05-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2010013974A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Toyota Motor Corp フィルタの再生システム及びフィルタの再生方法
JP4586911B2 (ja) * 2008-08-25 2010-11-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2010127147A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
US10563606B2 (en) * 2012-03-01 2020-02-18 Ford Global Technologies, Llc Post catalyst dynamic scheduling and control
WO2014167652A1 (ja) * 2013-04-09 2014-10-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US9297320B2 (en) * 2014-07-25 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for exhaust catalyst temperature control
JP2016153630A (ja) 2015-02-20 2016-08-25 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
US9677448B2 (en) * 2015-04-17 2017-06-13 Ford Global Technologies, Llc Method and system for reducing engine exhaust emissions
DE102015212514B4 (de) * 2015-07-03 2024-03-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Abgasnachbehandlung und Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine
JP6323403B2 (ja) * 2015-07-06 2018-05-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP6508229B2 (ja) * 2017-02-10 2019-05-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置の異常診断装置

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