内燃机的排气控制装置制造方法及图纸

一种过滤器(4)设置在内燃机(1)的排气通道(2)上，以捕获从内燃机(1)排出的颗粒物质。使控制器(10)执行再生控制，该再生控制焚烧在过滤器(4)上捕获的颗粒物质。控制器(10)通过相互组合地执行稀薄焚烧控制和化学计量焚烧控制来完成再生控制。稀薄焚烧控制焚烧颗粒物质，使内燃机(1)的空燃比保持比逻辑空燃比更稀。化学计量焚烧控制焚烧颗粒物质，使内燃机(1)的空燃比以预定第一周期关于作为平均空燃比的逻辑空燃比振荡。

Exhaust control device of internal combustion engine

【技术实现步骤摘要】
内燃机的排气控制装置
本专利技术涉及一种净化来自内燃机的排气的排气控制装置。
技术介绍
传统上已知一种用于净化排气的排气净化系统，其将颗粒过滤器(下文中，称为过滤器)置于发动机(内部组合发动机)的排气通道中，并用过滤器净化排气。具体地说，这种PM被过滤器捕获并通过在过滤器上燃烧而被除去。用于柴油发动机的过滤器称为柴油颗粒过滤器(DPF)，用于汽油发动机的过滤器称为汽油颗粒过滤器(GPF)。如果形成足够高温的氧化气氛，则作为PM的主要成分的烟灰(碳)在支撑在过滤器表面上的催化剂附近自燃(氧化)。因此，在使发动机的排气温度高的高发动机速度的状态下，PM自发地被焚烧。相反，在低发动机速度的状态下，排气温度不容易升高，因此PM的堆积量增加并且过滤器可能容易堵塞。作为上述的解决方案，根据PM的堆积量和/或堵塞程度，通过积极地提高排气温度来控制燃烧PM。该控制影响过滤器恢复其过滤功能，因此称为再生控制，强制再生控制或主动控制。与过滤器的再生控制相关的技术之一通过使空燃比在比化学计量空燃比(化学计量值)更浓的值和比化学计量空燃比更稀薄的值之间振荡来改善排气性能。例如，关于作为空燃比的振荡中心的化学计量空燃比，提出了与浓侧和稀侧具有相同波动宽度的控制(参见日本专利公开No.2009-156106)。将空燃比的平均值设定为接近化学计量空燃比的值使得可以使在过滤器上捕获的PM燃烧，从而保持催化剂的净化能力。另外，对于包括除了过滤器之外的催化剂装置(例如，三元催化剂)的排气净化系统，提出了一种通过振荡空燃比来改善排气性能的技术(参见日本专利公开No.2000-265885和日本专利公开No.2012-241528)。优选的是，在过滤器上捕获的PM附近存在足够量的氧以使PM燃烧。关于这一点，使空燃比在浓侧和稀侧之间振荡可以至少在贫油期间提高排气中的氧浓度，并且显然保留了一定量的氧气。然而，与保持化学计量空燃比的情况相比，富油期间的排气中的氧浓度降低。因此，氧的总量容易缺乏，有时会由于延迟燃烧PM的开始时间和降低燃烧速度而导致过滤器的再生效率和排气性能降低。
技术实现思路
技术问题鉴于上述问题，本专利技术的目的之一是提供一种内燃机的排气控制装置，其能够提高过滤器的再生效率和排气性能。问题的解决方案在此公开的内燃机的排气控制装置包括：过滤器，其设置在内燃机的排气通道上并且捕获从内燃机排出的颗粒物质；以及执行再生控制的控制器，该再生控制焚烧在过滤器上捕获的颗粒物质。控制器正在执行再生控制，控制器相互组合地执行稀薄焚烧控制和化学计量焚烧控制。稀薄焚烧控制焚烧颗粒物质，使内燃机的空燃比保持比逻辑空燃比更稀。化学计量焚烧控制焚烧颗粒物质，使内燃机的空燃比以预定第一周期关于作为平均空燃比的逻辑空燃比振荡。有益的效果稀薄焚烧控制可以增加要引入过滤器的排气中的氧浓度，从而可以提高焚烧颗粒物质的效率。相反，化学计量焚烧控制可以抑制氮氧化物(NOx)的产生，从而确保一定的氧浓度以使PM燃烧。结合上述控制使得可以提高过滤器的再生效率和排气的性能。附图说明下面将参考附图解释本专利技术的本质以及其它目的和优点，其中相同的附图标记在所有附图中表示相同或相似的部分，并且其中：图1是表示内燃机的排气控制器的结构的图；图2是表示控制空燃比和点火正时的控制器的硬件结构的图；图3A是表示空燃比与氧浓度(O2)之间的关系的图表，图3B是表示空燃比与一氧化碳浓度(CO)之间的关系的图表；图4A-4D是示出空燃比的波动模式的曲线图，图4A涉及正常控制，图4B涉及化学计量加热控制，图4C涉及稀薄焚烧控制，图4D涉及化学计量焚烧控制；图5是表示再生过滤器的速度的图，具体是表示过滤器周围的氧浓度与过滤器捕获的颗粒物质的减少率之间的关系的图；图6是说明再生控制的一系列程序步骤的图；和图7A-7F是表示再生控制的时间变化的曲线图，图7A涉及空燃比，图7B涉及点火正时，图7C涉及空燃比控制的类型，图7D涉及氮氧化物(NOx)浓度，图7E涉及颗粒物质(PM)的堆积量，图7F涉及过滤器温度。具体实施方式1.设备构造：在下文中，现在将参照附图对根据实施例的内燃机的排气控制装置进行描述。如图1所示，本实施例的排气控制装置应用于配备有发动机1(内燃机)的车辆20。发动机1的类型可以是柴油发动机或汽油发动机。发动机1设置有各种传感器(例如，发动机速度传感器，扭矩传感器，加速度开度传感器，节气门开度传感器，进气压力传感器和进气流量传感器，但是未示出)，以获得与其运行状态有关的各种数据。在发动机1的排气通道2中，至少置入过滤器4，并且优选置入氧化催化剂3。在图1的示例中，过滤器4布置在氧化催化剂3的下游，但是可以改变氧化催化剂3和过滤器4的位置和布置顺序。氧化催化剂3是用于有效地净化排气中所含的各种有毒成分的催化装置，并且至少具有氧化性。具体而言，氧化催化剂3具有氧化排气中所含的诸如未燃烧燃料(HC，碳氢化合物)和一氧化碳(CO)的有毒成分的作用，并且作用于排气，以便通过反应的热量提高排气的温度。本实施例的氧化催化剂3是三元催化剂(TWC)，其具有减少排气中所含的氮氧化物(NOx)的附加功能。从确保催化反应性的观点来看，氧化催化剂3优选布置在高温排气通过的位置。例如，如图1所示，氧化催化剂3可以优选地布置在靠近发动机1的排气歧管的位置(例如，紧接排气歧管的下游或紧接增压器的下游)。过滤器4是捕获从发动机1排出的颗粒物质(PM)的过滤设备。PM的主要成分是烟灰(碳)，由未燃烧的燃料成分，润滑油成分和附着在烟灰表面的硫酸盐成分聚集成颗粒而形成。从发动机1排出的PM的尺寸为几微米或更小(一微米为10-6[m])，并且在过滤器4上形成大量直径与PM的尺寸一致的孔。在过滤器4的表面上，支撑催化剂以使PM燃烧。在过滤器4上捕获的PM的堆积量和通过捕获的PM堵塞过滤器4的程度由控制器10管理。在排气通道2上，上游压力传感器5布置在过滤器4的上游侧，下游压力传感器6布置在过滤器4的下游侧。这些传感器5和6分别是检测排气压力的压力传感器。上游压力传感器5检测上游压力P1，下游压力传感器6检测下游压力P2。通常，随着在过滤器4上捕获的PM的堆积量增加，上游压力P1上升并且下游压力P2下降。因此，可以通过参考这些压力的数据来估计由过滤器4捕获的PM的堆积量和堵塞过滤器4的程度。在本实施例中，基于上游压力P1和下游压力P2之间的差异来估计PM的堆积量。在过滤器4的下游侧，布置有温度传感器7，NOx传感器8和PM传感器9。温度传感器7是检测排气的温度(排气温度)的热传感器。同样，NOx传感器8检测排气中含有的氮氧化物的浓度(NOx浓度)，PM传感器9检测排气中含有的PM的浓度(PM浓度)。然而，可以省略NOx传感器8和PM传感器9。排气温度的信息用于估计过滤器温度。NOx浓度的信息用于掌握通过氧化催化剂3和过滤器4的氮氧化物的量。PM浓度随着尚未被过滤器4捕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机的排气控制装置，其特征在于，包括：/n过滤器(4)，所述过滤器设置在所述内燃机(1)的排气通道(2)上，并且捕获从所述内燃机(1)排出的颗粒物质；和/n控制器(10)，所述控制器执行再生控制，所述再生控制焚烧在所述过滤器(4)上捕获的所述颗粒物质，其中，/n当所述控制器(10)正在执行所述再生控制时，所述控制器(10)相互组合地执行稀薄焚烧控制和化学计量焚烧控制；/n所述稀薄焚烧控制焚烧所述颗粒物质，使所述内燃机(1)的空燃比保持比逻辑空燃比更稀；并且/n所述化学计量焚烧控制焚烧所述颗粒物质，使所述内燃机(1)的所述空燃比以预定第一周期关于作为平均空燃比的所述逻辑空燃比振荡。/n

【技术特征摘要】
20180918 JP 2018-1732941.一种内燃机的排气控制装置，其特征在于，包括：
过滤器(4)，所述过滤器设置在所述内燃机(1)的排气通道(2)上，并且捕获从所述内燃机(1)排出的颗粒物质；和
控制器(10)，所述控制器执行再生控制，所述再生控制焚烧在所述过滤器(4)上捕获的所述颗粒物质，其中，
当所述控制器(10)正在执行所述再生控制时，所述控制器(10)相互组合地执行稀薄焚烧控制和化学计量焚烧控制；
所述稀薄焚烧控制焚烧所述颗粒物质，使所述内燃机(1)的空燃比保持比逻辑空燃比更稀；并且
所述化学计量焚烧控制焚烧所述颗粒物质，使所述内燃机(1)的所述空燃比以预定第一周期关于作为平均空燃比的所述逻辑空燃比振荡。


2.根据权利要求1所述的排气控制装置，其特征在于，其中当所述控制器(10)开始所述再生控制时，所述控制器(10)执行加热所述过滤器(4)的化学计量加热控制，使所述内燃机(1)的所述空燃比以小于所述化学计量焚烧控制的幅度的幅度以及等于或小于所述第一周期的第二周期关于用作所述平均空燃比的所述逻辑空燃比振荡。


3.根据权利要求2所述的排气控制装置，其特征在于，其中所述控制器(10)执行所述化学计量加热控制，直到所述过滤器(4)的温度达到预定温度，并且在所述过滤器(4)的所述温度达到所述预定温度之后，执行所述稀薄焚烧控制和所述化学计量焚烧控制中的一个。


4.根据权利要求2所述的排气控制装置，其特征在于，其中当所述控制器(10)正在执行所述化学计量加热控制时，所述控制器(10)执行延迟所述内燃机(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩知道均一，
申请(专利权)人：三菱自动车工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP