内燃发动机的排气控制设备制造技术

一种内燃发动机的排气控制设备具有净化排气的排气处理设备(55)。该排气控制设备形成为通过燃料添加阀(15)将未燃烧燃料供给到排气中，并且未燃烧燃料通过电热塞(51)点燃由此产生到达排气处理设备(55)的上游端的火焰(60)。使未燃烧燃料在所产生的火焰到达排气处理设备之前就附着于排气处理设备的上游端。然后附着于排气处理设备的上游端的未燃烧燃料借助于所述火焰燃烧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种内燃发动机的排气控制设备。
技术介绍
诸如柴油发动机或汽油发动机等的内燃发动机的排气中包含例如诸如一氧化碳 (CO)、未燃烧燃料(HC)、氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)等成分。为了净化这些成分，内燃发动机中安装有排气处理设备。排气处理设备具有例如 用于氧化CO等的氧化催化剂、用于去除氮氧化物的NOx储存催化剂或NOx选择还原催化剂、 以及用于去除颗粒物的颗粒过滤器。内燃发动机的排气净化设备中有火焰产生是常见特征。PCT申请 No. 8-509044 (JP-A-8-509044)的日文公布译文公开了一种包括燃料供体和燃料管路的设 备，燃料管路设在发动机排气的气体排放管路中并供给在低温下点燃的燃料。该设备还具 有空气泵，空气泵将助燃空气经由空气管路供给到排气的气体管路中。排气气流中的颗粒 污染物在位于用于去除颗粒污染物的粒子过滤器上游的排气管中燃尽。PCT 申请 No. 2000-514911 (JP-A-2000-514911)的日文公布译文公开了一种燃烧 室，该燃烧室具有第一催化反应器以及与第一催化反应器串联设置的第二催化反应器。将 第一催化反应器加热至点燃温度或点燃温度以上。然后，将燃料和空气的混合物注入第一 催化反应器中。于是在第一催化反应器中开始催化燃烧。当在第一催化反应器处点燃之后 空气-燃料(A/F)混合物的流量增大，并且催化燃烧转移到第二催化反应器，由此加热设在 第二催化反应器下游的用于加热的热交换器。排气处理设备的温度能够通过排气处理设备上游的火焰产生而在短时间内升高。 排气的温度通过火焰产生而升高，因此能够利用产生的高温排气使排气处理设备的温度升 高。例如，能够通过氧化催化剂上游的火焰产生而在短时间内使氧化催化剂的温度升高到 活化温度。为了在排气通道中产生火焰，能够通过例如加热供给到排气管中的未燃烧燃料而 产生火焰。排气处理设备上游的火焰产生能够使排气温度升高，而且还使得对正在燃烧的 燃料进行重整。例如，火焰产生能够将重质未燃烧燃料重整成轻质未燃烧燃料。因此当需 要将还原剂供给到排气处理设备中时，能够供给具有极好还原能力的轻质还原剂。通过燃料燃烧产生的火焰导致火焰中具有高反应性物质(活性物质)。这些物质 包括例如基团和中间产物。这些活性物质具有强的氧化或还原能力，因此适用于排气处理 设备中的氧化反应和还原反应。然而，火焰中的活性物质不稳定并在火焰外立即转变成稳 定的最终产物。火焰产生的活性物质在现有技术中一直被忽视，而没有进行充分的开发利 用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种内燃发动机的排气控制设备，该排气控制设备具有反应能力提高的排气处理设备。在本专利技术的一个方面中，该内燃发动机的排气控制设备设有排气处理设备，所述 排气处理设备设置在排气通道中并净化排气；火焰产生单元，所述火焰产生单元通过点燃 排气中包含的未燃烧燃料而产生火焰并使所产生的火焰到达所述排气处理设备的上游端； 以及控制单元，所述控制单元控制所述火焰产生单元。所述控制单元构造成执行控制以在 所述火焰产生单元产生的火焰到达所述排气处理设备之前使所述未燃烧燃料附着于所述 排气处理设备的上游端，并通过火焰使附着于所述排气处理设备的上游端的所述未燃烧燃 料燃烧。这种构造使得能够增强排气处理设备的反应能力。在上述方面中，所述火焰产生单元可包括电热塞和燃料供给单元，所述燃料供给 单元将所述未燃烧燃料供给到所述电热塞上游的所述排气通道中。为了使所述未燃烧燃料 附着于所述排气处理设备的上游端，所述控制单元可构造成执行控制以在通过给所述电热 塞通电而使所述电热塞的温度达到所述未燃烧燃料的点燃温度之前使所述燃料供给单元 供给所述未燃烧燃料。在上述方面中，所述火焰产生单元可包括电热塞和燃料供给单元，所述燃料供给 单元将所述未燃烧燃料供给到所述电热塞上游的所述排气通道中。为了使所述未燃烧燃料 附着于所述排气处理设备的上游端，所述控制单元可构造成执行控制以在通过给所述电热 塞通电而使所述电热塞的温度达到所述未燃烧燃料的点燃温度之后使所述燃料供给单元 以比产生火焰所需的最小量大的量供给所述未燃烧燃料。在上述方面中，所述控制单元可构造成执行控制从而以间歇的方式多次产生火 焰。这种构造使得能够抑制未燃烧燃料溜过排气处理设备。在上述方面中，所述控制单元可构造成执行控制以在多次火焰产生中相对于第一 次火焰产生时附着于所述排气处理设备的所述未燃烧燃料的量减少第二次火焰产生和后 续火焰产生中任何一次时附着于所述排气处理设备的所述未燃烧燃料的量。这种构造能够 减小火焰产生期间的燃料消耗。在上述方面中，所述控制单元可构造成执行控制以在多次火焰产生中相对于第一 次火焰产生的持续时间延长第二次火焰产生以及后续火焰产生中任何一次的持续时间。这 种构造使得能够在排气处理设备中在短时间内实施想要的处理。在上述方面中，所述控制单元可构造成执行控制以在多次火焰产生中相对于第一 次火焰产生时的火焰温度升高第二次火焰产生以及后续火焰产生中任何一次时的火焰温 度。这种构造使得能够在排气处理设备中在短时间内实施想要的处理。在上述方面中，所述排气控制设备可包括吸附所述未燃烧燃料的氧化催化剂和 第一温度传感器，所述第一温度传感器检测所述氧化催化剂的温度。所述控制单元可构造 成执行控制以随着所述氧化催化剂的检测温度升高而减少所述未燃烧燃料的吸附量。这种 构造使得能够防止供给的未燃烧燃料通过氧化催化剂而未被吸附于其上。在上述方面中，所述排气处理设备可包括吸附所述未燃烧燃料的氧化催化剂和检 测附着于所述氧化催化剂的所述未燃烧燃料的量的附着量检测单元。所述控制单元可构造 成执行控制以随着附着于所述氧化催化剂的所述未燃烧燃料的量增加而降低火焰的温度。 这种构造使得能够防止未燃烧燃料伴随着火焰产生而大量解除吸附并被排放出氧化催化 剂。在上述方面中，所述排气处理设备可包括NOx储存催化剂。当流入所述NOx储存催 化剂中的排气的空燃比稀时，所述NOx储存催化剂可储存排气中包含的N0X，当所述空燃比 为化学计量空燃比或浓空燃比时，所述NOx储存催化剂可释放所储存的N0X，并且所述NOx储 存催化剂在储存NOx时连同NOx —起储存SOx而且当所述NOx储存催化剂的温度升高到释放 SOx的温度时并且当所述空燃比变为化学计量空燃比或浓空燃比时释放所储存的S0X。所述 控制单元可构造成执行控制以在进行用于从所述NOx储存催化剂释放NOx的NOx释放控制 或者进行用于从所述NOx储存催化剂释放SOx的SOx释放控制时使所述火焰产生单元产生 火焰并使所述空燃比变浓。这种构造能够显著地使排气的空燃比变浓。在上述方面中，所述控制单元可构造成执行控制以在进行所述NOx释放控制或者 进行所述SOx释放控制时以间歇的方式使所述空燃比变浓。这种构造能够在显著地使排气 的空燃比变浓的同时抑制未燃烧燃料溜掉。在上述方面中，所述控制单元可构造成执行控制以在进行所述NOx释放控制或者 进行所述SOx释放控制时在火焰产生之前或者在火焰产生期间增加供给到所述火焰产生单 元的排气中的氧浓度。这种构造能够增加活性物质的量。在上述方面中，所述控制单元可构造成执行控制以在进行所述NOx释放控制或者 进行所述SOx释放控本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种内燃发动机的排气控制设备，包括：排气处理设备，所述排气处理设备设置在排气通道中并净化排气；火焰产生单元，所述火焰产生单元通过点燃排气中包含的未燃烧燃料而产生火焰并使所产生的火焰到达所述排气处理设备的上游端；以及控制单元，所述控制单元控制所述火焰产生单元，其中，所述控制单元构造成执行控制以在所述火焰产生单元产生的火焰到达所述排气处理设备之前使所述未燃烧燃料附着于所述排气处理设备的上游端，并通过火焰使附着于所述排气处理设备的上游端的所述未燃烧燃料燃烧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.01.15 JP 2009-0069951.一种内燃发动机的排气控制设备，包括排气处理设备，所述排气处理设备设置在排气通道中并净化排气； 火焰产生单元，所述火焰产生单元通过点燃排气中包含的未燃烧燃料而产生火焰并使 所产生的火焰到达所述排气处理设备的上游端；以及 控制单元，所述控制单元控制所述火焰产生单元，其中，所述控制单元构造成执行控制以在所述火焰产生单元产生的火焰到达所述排气 处理设备之前使所述未燃烧燃料附着于所述排气处理设备的上游端，并通过火焰使附着于 所述排气处理设备的上游端的所述未燃烧燃料燃烧。2.如权利要求1所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述火焰产生单元包括电热塞和燃料供给单元，所述燃料供给单元将所述未燃烧燃料 供给到所述电热塞上游的所述排气通道中，并且为了使所述未燃烧燃料附着于所述排气处理设备的上游端，所述控制单元构造成执行 控制以在通过给所述电热塞通电而使所述电热塞的温度达到所述未燃烧燃料的点燃温度 之前使所述燃料供给单元供给所述未燃烧燃料。3.如权利要求1所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述火焰产生单元包括电热塞和燃料供给单元，所述燃料供给单元将所述未燃烧燃料 供给到所述电热塞上游的所述排气通道中，并且为了使所述未燃烧燃料附着于所述排气处理设备的上游端，所述控制单元构造成执行 控制以在通过给所述电热塞通电而使所述电热塞的温度达到所述未燃烧燃料的点燃温度 之后使所述燃料供给单元以比产生火焰所需的最小量大的量供给所述未燃烧燃料。4.如权利要求1至3中任一项所述的内燃发动机的排气控制设备，其中， 所述控制单元构造成执行控制从而以间歇的方式多次产生火焰。5.如权利要求4所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述控制单元构造成执行控制以在多次火焰产生中相对于第一次火焰产生时附着于 所述排气处理设备的所述未燃烧燃料的量减少第二次火焰产生和后续火焰产生中任何一 次时附着于所述排气处理设备的所述未燃烧燃料的量。6.如权利要求4或5所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述控制单元构造成执行控制以在多次火焰产生中相对于第一次火焰产生的持续时 间延长第二次火焰产生以及后续火焰产生中任何一次的持续时间。7.如权利要求4至6中任一项所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述控制单元构造成执行控制以在多次火焰产生中相对于第一次火焰产生时的火焰 温度升高第二次火焰产生以及后续火焰产生中任何一次时的火焰温度。8.如权利要求1至7中任一项所述的内燃发动机的排气控制设备，进一步包括 第一温度传感器，其中，所述排气处理设备包括吸附所述未燃烧燃料的氧化催化剂， 所述第一温度传感器检测所述氧化催化剂的温度，并且所述控制单元构造成执行控制以随着所述氧化催化剂的检测温度升高而减少所述未 燃烧燃料的吸附量。9.如权利要求1至7中任一项所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述排气处理设备包括吸附所述未燃烧燃料的氧化催化剂和检测附着于所述氧化催 化剂的所述未燃烧燃料的量的附着量检测单元，并且所述控制单元构造成执行控制以随着附着于所述氧化催化剂的所述未燃烧燃料的量 增加而降低火焰的温度。10.如权利要求1至7中任一项所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述排气处理设备包括NOx储存催化剂，其中当流入所述NOx储存催化剂中的排气的空 燃比稀时，所述NOx储存催化剂储存排气中包含的N0X，当所述空燃比为化学计量空燃比或 浓空燃比时，所述NOx储存催化剂释放所储存的N0X，并且所述NOx储存催化剂在储存NOx时 连同NOx —起储存SOx而且当所述NOx储存催化剂的温度升高到释放SOx的温度时并且当所 述空燃比变为化学计量空燃比或浓空燃比时释放所储存的SOx ；并且所述控制单元构造成执行控制以在进行用于从所述NOx储存催化剂释放NOx的NOx释 放控制或者进行用于从所述NOx储存催化剂释放SOx的SOx释放控制时使所述火焰产生单 元产生火焰并使所述空燃比变浓。11.如权利要求10所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述控制单元构造成执行控制以在进行所述NOx释放控制或者进行所述SOx释放控制 时以间歇的方式使所述空燃比变浓。12.如权利要求10或11所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述控制单元构造成执行控制以在进行所述NOx释放控制或者进行所述SOx释放控制 时在火焰产生之前或者在火焰产生期间增加供给到所述火焰产生单元的排气中的氧浓度。13.如权利要求10或11所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述控制单元构造成执行控制以在进行所述NOx释放控制或者进行所述SOx释放控制 时在火焰产生之前或者在火焰产生期间降低供给到所述火焰产生单元的排气中的氧浓度。14.如权利要求10或11所述的内燃发动机的排气控制设备，其中，所述控制单元构造成执行控制以在进行所述NOx释放控制或者进行所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：辻本健一，井上三树男，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP