專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清潔設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及對(duì)于用于柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備的改進(jìn)，所述柴油機(jī)在排氣系統(tǒng)中具有NOx收集催化轉(zhuǎn)化器。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)(諸如柴油機(jī))中，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR系統(tǒng))被廣泛地使用，其中一部分廢氣被再循環(huán)以降低燃燒溫度從而減少氧化氮(NOx)的排放。NOx收集催化轉(zhuǎn)化器在廢氣中的空氣-燃料比處于低范圍時(shí)收集廢氣中的NOx并且當(dāng)空氣-燃料比處于高范圍時(shí)凈化(釋放)所收集的NOx。當(dāng)NOx吸附和保持量達(dá)到指定上限值時(shí)沉積在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中的NOx通常被凈化。
在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中，當(dāng)已積聚了一定量的NOx時(shí)，廢氣的過量空氣系數(shù)λ暫時(shí)改變?yōu)檩^高值以便于從吸附劑中吸附NOx和使之脫氧。暫時(shí)將過量空氣系數(shù)λ的數(shù)值改變?yōu)檩^高值的這種控制被稱為“高峰值控制(rich spike control)”。柴油機(jī)通常在稀燃狀態(tài)下使用約為2到3的過量空氣系數(shù)λ運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)應(yīng)于低空氣-燃料比。在高峰值控制中，過量空氣系數(shù)λ的數(shù)值被改變?yōu)榧s0.8。通常在非規(guī)則時(shí)限下根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)執(zhí)行高峰值控制以處理在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中積聚的NOx。換句話說，高峰值控制并非是根據(jù)駕駛員所發(fā)出的命令而執(zhí)行的。
在日本專利申請No.2600492中披露了傳統(tǒng)的高峰值控制方法。在該傳統(tǒng)的高峰值控制方法中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)累積在稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)期間積聚在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中的NOx的量，并且當(dāng)NOx積聚量的積分計(jì)算值達(dá)到某一限制值時(shí)，執(zhí)行高峰值控制從而對(duì)應(yīng)于NOx積聚量在一段時(shí)間內(nèi)降低過量空氣系數(shù)。
考慮到上述原因，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)從該描述中明白的是，存在對(duì)于改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備的需求。本發(fā)明致力于解決本領(lǐng)域中的該需求以及其他需求，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從該描述中明白所述需求。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)披露了在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，根據(jù)NOx積聚量的積分計(jì)算值的結(jié)果確定執(zhí)行高峰值控制的時(shí)間周期并且通過在固定時(shí)期內(nèi)與實(shí)際NOx解吸附率無關(guān)地降低過量空氣系數(shù)λ而執(zhí)行高峰值控制。換句話說，在不用顧及保留在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中的NOx的量的情況下執(zhí)行高峰值控制，因此，會(huì)存在過度處理或不足處理的情況。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種避免這些問題的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備。換句話說，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備基本被設(shè)想為用于具有高峰值控制的柴油機(jī)的設(shè)備，所述設(shè)備被構(gòu)成得降低廢氣的過量空氣系數(shù)以便于解吸附收集在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中的NOx。
考慮到前述問題，本發(fā)明提供了用于發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，所述廢氣清除設(shè)備通常包括NOx收集催化轉(zhuǎn)化器、NOx積聚量計(jì)算區(qū)、NOx解吸附率確定區(qū)以及高峰值控制區(qū)。NOx收集催化轉(zhuǎn)化器被設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中。NOx積聚量計(jì)算區(qū)被構(gòu)成得用于在稀燃狀態(tài)期間計(jì)算NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中的NOx積聚量。NOx解吸附率確定區(qū)被構(gòu)成得用于確定在富燃狀態(tài)期間積聚的NOx從NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中解吸附的NOx解吸附率。所述高峰值控制區(qū)被構(gòu)成得用于通過減小廢氣的過量空氣系數(shù)而執(zhí)行高峰值控制以解吸附NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中所積聚的NOx。所述高峰值控制區(qū)還被構(gòu)成得用于根據(jù)已計(jì)算的NOx積聚量確定開始高峰值控制的起始時(shí)限，并且用于根據(jù)已計(jì)算的NOx積聚量和解吸附率確定結(jié)束高峰值控制的結(jié)束時(shí)限。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從以下的詳細(xì)描述中明白本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，所述詳細(xì)描述結(jié)合附圖披露了本發(fā)明的優(yōu)選


現(xiàn)在參照附圖，所述附圖構(gòu)成基本描述的一部分圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所涉及的用于內(nèi)燃機(jī)(例如，柴油機(jī))的廢氣清除設(shè)備或系統(tǒng)的簡圖；圖2是示出了為了確定何時(shí)更新(還原)NOx收集催化轉(zhuǎn)化器而由本發(fā)明所涉及的廢氣清除設(shè)備或系統(tǒng)的控制單元所執(zhí)行的控制操作的第一流程圖；圖3是示出了為了更新NOx收集催化轉(zhuǎn)化器而由本發(fā)明所涉及的廢氣清除設(shè)備或系統(tǒng)的控制單元所執(zhí)行的高峰值控制的控制操作的第二流程圖；圖4是用于根據(jù)過量空氣系數(shù)λ獲得修正系數(shù)Reg-spd-hos的儲(chǔ)存圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的選定實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)從該描述中明白的是，對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例的以下描述僅是解釋性的而非出于如所附權(quán)利要求及其等價(jià)物那樣限制本發(fā)明的目的。
首先參照圖1，其中示出了本發(fā)明第一實(shí)施例所涉及的用于內(nèi)燃機(jī)(諸如增壓柴油機(jī)1)的廢氣清除設(shè)備或系統(tǒng)。本發(fā)明所涉及的廢氣清除設(shè)備可適用于用在汽車等中的其他內(nèi)燃機(jī)。
如圖1中所示的，發(fā)動(dòng)機(jī)1包括有公用燃油油軌2的公用油軌燃料噴射系統(tǒng)、多個(gè)燃料噴射閥3、以及高壓燃料泵(未示出)以便于被供以加壓燃料。燃料泵(未示出)將燃料泵送到公用燃油油軌2，加壓燃料在公用燃油油軌2處積聚，并且當(dāng)打開燃料噴射閥3時(shí)高壓燃料被輸送到燃燒室的內(nèi)部。因此，燃料噴射閥3將燃料直接噴射到每個(gè)氣缸的各個(gè)燃燒室(未示出)中。
燃料噴射閥3被構(gòu)成和布置得在主噴射之前執(zhí)行預(yù)噴射或在主噴射之后執(zhí)行補(bǔ)充噴射。通過改變公用燃油油軌2的積聚壓力，以可變的方式控制燃料噴射壓力。
具有壓縮機(jī)4a的渦輪增壓器(增壓器)4被布置在進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣通道5中。壓縮機(jī)4a用于使得進(jìn)入空氣增壓。由流過排氣通道6的廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)4b使得壓縮機(jī)4a轉(zhuǎn)動(dòng)。增壓器4被布置在發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣通道5中的空氣流量計(jì)7的下游。增壓器4最好是具有設(shè)在渦輪機(jī)4b上的可變噴嘴的可變電容類型的增壓器。通過使用可變電容類型的增壓器4，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在低速區(qū)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可收縮可變噴嘴以增加渦輪機(jī)效率。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在高速區(qū)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可打開增壓器4的可變噴嘴以增加渦輪機(jī)容量(capacity)。因此，這種布置可在大范圍的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下獲得高增壓效果。
進(jìn)氣節(jié)流閥8在壓縮機(jī)4a的下游位置處被安裝在進(jìn)氣通道5的內(nèi)側(cè)。進(jìn)氣節(jié)流閥8起到可控制吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)1中的進(jìn)氣量的作用。進(jìn)氣節(jié)流閥8例如是使用步進(jìn)馬達(dá)可自由地改變其開口程度的電子控制節(jié)流閥。
排氣通道6裝有從發(fā)動(dòng)機(jī)1與渦輪機(jī)4b之間的位置分支的廢氣再循環(huán)(EGR)通道9。EGR通道9與進(jìn)氣節(jié)流閥8下游的進(jìn)氣通道5相連接。
排氣系統(tǒng)裝有安置于EGR通道9中的廢氣再循環(huán)(EGR)控制閥10。EGR控制閥10用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制廢氣再循環(huán)量。使用步進(jìn)馬達(dá)對(duì)EGR閥10進(jìn)行電控制以使得EGR閥10的開口程度調(diào)節(jié)再循環(huán)到進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣的流量，即，吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)1中的EGR量。最好對(duì)EGR閥10進(jìn)行反饋(閉環(huán))控制以便于以這種方式調(diào)節(jié)EGR量，即，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)獲得EGR比率設(shè)定。例如，通過將目標(biāo)進(jìn)氣量與由空氣流量計(jì)7測量并輸出的實(shí)際進(jìn)氣量進(jìn)行比較，可對(duì)EGR比率進(jìn)行反饋控制。
廢氣系統(tǒng)還裝有順序布置在渦輪增壓器4的渦輪機(jī)4b下游位置處的排氣通道6中的具有HC吸附功能的氧化催化轉(zhuǎn)換器11、具有NOx收集功能的NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12、以及廢氣微粒俘獲過濾器(DPF＝柴油機(jī)顆粒過濾器)13。
氧化催化轉(zhuǎn)換器11具有當(dāng)溫度較低時(shí)吸附廢HCs以及當(dāng)溫度較高時(shí)釋放HCs的特性并且當(dāng)處于活性狀態(tài)時(shí)用于使得HCs和CO氧化。當(dāng)過量空氣系數(shù)λ大于1時(shí)，即，當(dāng)空氣燃料混合較低時(shí)，NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12吸附或俘獲包含在廢氣中的NOx，而當(dāng)過量空氣系數(shù)λ較高時(shí)釋放NOx。當(dāng)處于活性狀態(tài)時(shí)NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12還用于使得NOx脫氧。微粒過濾器13俘獲包含在廢氣中的微粒(PM＝顆粒物質(zhì))并且所俘獲的PM通過使用更新控制升高廢氣溫度而被燃燒。
提供控制單元20以控制本發(fā)明的廢氣清除設(shè)備。具體地，控制單元20根據(jù)來自于用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)1的操作狀態(tài)的各種傳感器(如下所述)的檢測信號(hào)確定并設(shè)定進(jìn)氣量Qa、燃料噴射量Qf以及噴射時(shí)限IT，并且根據(jù)這些信號(hào)執(zhí)行所述控制。因此，控制單元20還根據(jù)來自于各種傳感器(如下所述)的檢測信號(hào)控制燃料噴射閥3的驅(qū)動(dòng)、控制進(jìn)氣節(jié)流閥8和EGR閥10的開口程度。
控制單元20是由中央處理單元(CPU)和其他外圍設(shè)備構(gòu)成的微電腦?？刂茊卧?0還可包括其他傳統(tǒng)部件，諸如輸入接口電路、輸出接口電路、以及諸如ROM(只讀存儲(chǔ)器)裝置和RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)裝置的存儲(chǔ)裝置。控制單元20最好包括用于控制下述各種部件的發(fā)動(dòng)機(jī)控制程序?？刂茊卧?0從用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)1的操作狀態(tài)的各種傳感器(如下所述)中接收輸入信號(hào)并且根據(jù)這些信號(hào)執(zhí)行前述控制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從該描述中將明白的是，用于控制單元20的精確結(jié)構(gòu)和運(yùn)算法則可為執(zhí)行本發(fā)明功能的硬件和軟件的任意組合。換句話說，用在說明書和權(quán)利要求中的“方法加功能”條款應(yīng)包括可用于執(zhí)行本發(fā)明“方法加功能”條款的功能的任何結(jié)構(gòu)或硬件和/或運(yùn)算法則或軟件。
由空氣流量計(jì)7檢測進(jìn)氣量Qa，所述空氣流量計(jì)7向控制單元20輸出表示進(jìn)氣量Qa的信號(hào)?？刂茊卧?0還與轉(zhuǎn)動(dòng)速度傳感器14、加速器位置傳感器15、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度傳感器16、軌壓力傳感器17、多個(gè)排氣系統(tǒng)溫度傳感器21、22和23、以及廢氣傳感器或氧氣傳感器24可操作地連接。轉(zhuǎn)動(dòng)速度傳感器14被構(gòu)成和布置得用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)1的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度Ne，并且向控制單元20輸出表示發(fā)動(dòng)機(jī)1的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度Ne的信號(hào)。加速器位置傳感器15被構(gòu)成和布置得用于檢測加速器位置APO，并且向控制單元20輸出表示加速器位置APO的信號(hào)。
冷卻劑溫度傳感器16被構(gòu)成和布置得用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度Tw，并且向控制單元20輸出表示發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度Tw的信號(hào)。油軌壓力傳感器17被構(gòu)成和布置得用于檢測公用燃油油軌2內(nèi)部中的燃料壓力(燃料噴射壓力)，并且向控制單元20輸出表示公用燃油油軌2內(nèi)部中的燃料壓力(燃料噴射壓力)的信號(hào)。溫度傳感器21、22和23被構(gòu)成和布置得用于分別檢測氧化催化轉(zhuǎn)換器11、NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12和微粒過濾器13的出口附近的廢氣溫度。溫度傳感器21、22和23被構(gòu)成和布置得用于向控制單元20輸出分別表示檢測氧化催化轉(zhuǎn)換器11出口附近的廢氣溫度、NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12出口附近的廢氣溫度和廢氣微粒俘獲過濾器13的出口附近的廢氣溫度的信號(hào)。廢氣傳感器24被構(gòu)成和布置在渦輪機(jī)4b上游位置處的排氣通道6中以檢測廢氣的空氣燃料比或氧濃度。廢氣傳感器24被構(gòu)成和布置得用于向控制單元20輸出表示廢氣的空氣燃料比或氧濃度的信號(hào)。
因此，控制單元20控制NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12和微粒過濾器13的更新。換句話說，控制單元20根據(jù)來自于各種傳感器的檢測信號(hào)設(shè)定燃料噴射量Qf和噴射時(shí)限IT并且控制燃料噴射閥3是如何被驅(qū)動(dòng)的。控制單元20還控制進(jìn)氣節(jié)流閥8和EGR閥10的開口程度?？刂茊卧?0還根據(jù)各種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制進(jìn)氣節(jié)流閥8和EGR閥10的開口程度。換句話說，控制單元20控制燃料噴射閥3以調(diào)節(jié)由燃料噴射閥3輸送的燃料噴射量Qf，控制燃料噴射閥3以調(diào)節(jié)燃料噴射閥3的噴射時(shí)限IT、以及控制進(jìn)氣節(jié)流閥8和EGR閥10以調(diào)節(jié)進(jìn)氣量Qa?？刂茊卧?0還根據(jù)各種發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)(例如，加速器位置)運(yùn)轉(zhuǎn)。
具體地，如本發(fā)明所述的，控制單元20執(zhí)行高峰值控制以更新NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12(即，使其解吸附或釋放NOx)。如稍后所述的，根據(jù)稀燃操作期間所計(jì)算的NOx積聚量確定高峰值控制起始時(shí)限并且根據(jù)NOx積聚量和NOx解吸附率確定高峰值控制結(jié)束時(shí)限。NOx解吸附率是每單位時(shí)間解吸附的NOx量并且可根據(jù)至少使用高峰值控制期間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度、燃料噴射量和/或其他發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算NOx解吸附率。因此，由于可根據(jù)高峰值控制期間的NOx解吸附率估計(jì)出保留在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12中的實(shí)際NOx量，因此當(dāng)保留的NOx量達(dá)到指定目標(biāo)值時(shí)可結(jié)束高峰值控制。因此，不會(huì)出現(xiàn)保留太多或太少NOx的情況并且可在全部時(shí)間內(nèi)有效地使用NOx收集過濾器。此外，由于可在最小程度的需求下執(zhí)行高峰值控制，因此可改進(jìn)燃料效率和廢氣排放。關(guān)于本發(fā)明，控制單元20執(zhí)行高峰值控制區(qū)、NOx積聚量計(jì)算區(qū)以及NOx解吸附率確定區(qū)的功能。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1根據(jù)某些預(yù)定發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在包括空轉(zhuǎn)的低負(fù)載、低速狀態(tài)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在指定的固定時(shí)間間隔下以循環(huán)的方式周期性地執(zhí)行圖2和圖3的這些控制程序?，F(xiàn)在，將描述用于由控制單元20執(zhí)行高峰值控制的圖2和圖3的控制程序。
在步驟S11中，控制單元20從圖1中所示的各個(gè)傳感器中讀入表示包括(但不局限于)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度Ne、加速器位置APO、燃料噴射量、以及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的各種信號(hào)。換句話說，通過控制單元20從圖1中所示的各個(gè)傳感器中接收信號(hào)而確定發(fā)動(dòng)機(jī)1的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，例如，負(fù)載狀態(tài)和轉(zhuǎn)動(dòng)速度狀態(tài)。
在步驟S12中，控制單元20使用來自于圖1傳感器的這些信號(hào)計(jì)算積聚(吸附)在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12中的NOx量。存在計(jì)算NOx積聚量的各種已知方法。例如，可根據(jù)表示諸如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度Ne、燃料噴射量Qf、以及冷卻劑溫度Tw的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的信號(hào)估計(jì)NOx量，和/或可通過根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)歷史數(shù)據(jù)求NOx量的積分而計(jì)算NOx積聚量。
在步驟S13中，控制單元20比較所計(jì)算的NOx積聚量NOx0與參考值NOx1。如果NOx積聚量NOx0等于或小于NOx1的話，那么控制單元20在沒有執(zhí)行高峰值控制的情況下結(jié)束程序的當(dāng)前循環(huán)。如果NOx積聚量NOx0大于NOx1的話，那么控制單元20繼續(xù)前進(jìn)到步驟S14，在步驟S14，控制單元將sp標(biāo)記設(shè)定為數(shù)值1，以指示高峰值控制在進(jìn)行中。接著，在步驟S15中，控制單元20執(zhí)行高峰值控制程序。
圖3示出了高峰值控制程序。在步驟S21中，控制單元20執(zhí)行控制以減小進(jìn)氣節(jié)流閥8和EGR閥10的開口程度，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)1的過量空氣系數(shù)λ控制為理論配比的空氣燃料比之下的較高值。在某些情況中，為了滿足獲得目標(biāo)過量空氣系數(shù)λ的需要，執(zhí)行補(bǔ)充燃料噴射以便于在燃燒沖程晚期和排氣沖程之間的周期期間增加燃料。由于來自于高峰值控制的濃化的過量空氣系數(shù)λ值，導(dǎo)致在發(fā)動(dòng)機(jī)使用大過量空氣系數(shù)λ在稀燃下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)積聚在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12中的NOx從NOx吸附劑中被解吸附，并且所解吸附的NOx通過在催化劑中進(jìn)行的脫氧處理被清除。
在步驟S22(NOx解吸附率確定區(qū))，控制單元20計(jì)算NOx解吸附率Reg-spd。NOx解吸附率Reg-spd是每個(gè)時(shí)間間隔或每單位時(shí)間從NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12中解吸附的NOx量。在該實(shí)施例中，時(shí)間單位是一個(gè)控制周期。NOx解吸附率基本是由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)確定的，即，在本實(shí)施例中，是由燃料噴射量Qf和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度Ne確定的。因此，在本實(shí)施例中，通過相對(duì)于燃料噴射量Qf和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度Ne查找與Reg-spd數(shù)值相配的用實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)的表或圖而找到Reg-spd的數(shù)值。
在步驟S23中，為了獲得更精確的NOx解吸附率，控制單元20根據(jù)過量空氣系數(shù)λ確定修正系數(shù)Reg-spd-hos。修正系數(shù)Reg-spd-hos是通過根據(jù)過量空氣系數(shù)λ查找圖4中所示的預(yù)存儲(chǔ)圖而確定的。修正系數(shù)Reg-spd-hos用于加權(quán)NOx解吸附率Reg-spd并且其特性在于使得NOx解吸附率隨過量空氣系數(shù)λ減小而增加。使用空氣燃料比傳感器24直接檢測過量空氣系數(shù)λ的數(shù)值或者根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算過量空氣系數(shù)λ的數(shù)值。然而，圖5中所示的修正系數(shù)Reg-spd-hos特性僅僅是一般特性并且更精確的修正系數(shù)Reg-spd-hos特性取決于發(fā)動(dòng)機(jī)特性和其他因素。因此，為了簡單起見，在圖5中修正系數(shù)Reg-spd-hos特性被示為線性函數(shù)。修正系數(shù)Reg-spd-hos特性最好是非線性函數(shù)。將以示例為基礎(chǔ)用實(shí)驗(yàn)方法獲得修正系數(shù)Reg-spd-hos特性，從而更新控制使得積聚NOx的過度處理和不足處理的情況最小化。
在步驟S24中，控制單元20使所計(jì)算的NOx解吸附率Reg-spd與修正系數(shù)Reg-spd-hos相乘并且從圖2中所示的程序中確立的NOx積聚量NOx0中減去所獲得的結(jié)果，即，在那個(gè)時(shí)間點(diǎn)已解吸附的NOx量以獲得新NOx積聚量(即，保留的NOx量)。然后控制單元20通過用新NOx積聚量代替NOx積聚量NOx0而更新其數(shù)值。
在步驟25中，控制單元20將通過在前面步驟中減去NOx積聚量所獲得的NOx積聚量NOx0與最終參考值NOx2相比較。如果NOx0大于NOx2的話，控制單元返回到步驟S22并且重復(fù)遞減步驟。控制單元20重復(fù)遞減步驟直到NOx0等于或小于NOx2，在該時(shí)間點(diǎn)它繼續(xù)前進(jìn)到步驟S26并結(jié)束高峰值控制。在結(jié)束了高峰值控制之后，控制單元繼續(xù)前進(jìn)到步驟S27并且將sp標(biāo)記設(shè)定為0。然后控制單元20返回到圖2中所示的程序。
盡管在前述高峰值控制中NOx解吸附率Reg-spd通過根據(jù)過量空氣系數(shù)λ的加權(quán)修正系數(shù)Reg-spd-hos被修正，但是也可使用其他方法確立NOx解吸附率。例如，通過基于NOx收集催化轉(zhuǎn)化器12相關(guān)參數(shù)(諸如床溫度、出口廢氣溫度、廢氣流率以及排出的脫氧劑(HC、CO等)的量執(zhí)行的所述修正可獲得更精確的NOx解吸附率。也就是說，由于NOx解吸附率具有以下特征，即，它隨床溫度和出口廢氣溫度增加或隨廢氣流率和排出的脫氧劑量增加而增加，因此可根據(jù)這些參數(shù)執(zhí)行修正。換句話說，圖3控制程序的步驟S22(NOx解吸附率確定區(qū))可根據(jù)(1)高峰值控制期間NOx收集催化轉(zhuǎn)化器的出口附近的廢氣溫度；(2)高峰值控制期間廢氣流率；或(3)高峰值控制期間排出的還原劑量中的任意一個(gè)由用以估計(jì)NOx解吸附率的估計(jì)步驟代替。
詞語“構(gòu)成”用在文中描述包括硬件和/或軟件的裝置的部件、區(qū)域或部分，所述硬件和/或軟件被構(gòu)成和/或編程序以執(zhí)行期望功能。而且，在權(quán)利要求中以“方法加功能”形式表示的詞語應(yīng)包括可用于執(zhí)行本發(fā)明部分的功能的任何結(jié)構(gòu)。文中所使用的諸如“基本上”、“大約”和“近似于”等程度詞語表示所修飾的詞語偏差的適當(dāng)量，以使得最終結(jié)果不會(huì)明顯改變。例如，如果該偏差沒有否定其所修飾的詞語的本義，這些詞語可被解釋成包括所修飾詞語的至少±5％的偏差。
本申請要求日本專利申請No.2003-282100的優(yōu)先權(quán)。在這里合并參考日本專利申請No.2003-282100的全部內(nèi)容。
雖然只是選擇選定的實(shí)施例來描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該從所述描述中明白的是，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下可作出各種改變和修正。此外，本發(fā)明所涉及的實(shí)施例的前述描述僅是用于進(jìn)行解釋，而不是如出于如所附權(quán)利要求及其等價(jià)物那樣限制本發(fā)明的目的。因此，本發(fā)明的范圍不局限于所述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，所述設(shè)備包括NOx收集催化轉(zhuǎn)化器，所述NOx收集催化轉(zhuǎn)化器被設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中；NOx積聚量計(jì)算區(qū)，所述NOx積聚量計(jì)算區(qū)被構(gòu)成得用于在稀燃狀態(tài)期間計(jì)算NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中的NOx積聚量；NOx解吸附率確定區(qū)，所述NOx解吸附率確定區(qū)被構(gòu)成得用于確定在富燃狀態(tài)期間積聚的NOx從NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中解吸附的NOx解吸附率；以及高峰值控制區(qū)，所述高峰值控制區(qū)被構(gòu)成得用于通過減小廢氣的過量空氣系數(shù)而執(zhí)行高峰值控制以解吸附NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中所積聚的NOx，所述高峰值控制區(qū)還被構(gòu)成得用于根據(jù)已計(jì)算的NOx積聚量確定開始高峰值控制的起始時(shí)限，并且用于根據(jù)已計(jì)算的NOx積聚量和NOx解吸附率確定結(jié)束高峰值控制的結(jié)束時(shí)限。
2.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，其特征在于，所述NOx解吸附率確定區(qū)被構(gòu)成得用于根據(jù)在高峰值控制期間發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射量和轉(zhuǎn)動(dòng)速度估計(jì)NOx的解吸附率。
3.如權(quán)利要求2中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，其特征在于，所述NOx解吸附率確定區(qū)被構(gòu)成得用于根據(jù)在高峰值控制期間的過量空氣系數(shù)調(diào)節(jié)所估計(jì)的NOx解吸附率。
4.如權(quán)利要求3中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，其特征在于，所述NOx解吸附率確定區(qū)被構(gòu)成得用于通過施加加權(quán)調(diào)節(jié)而調(diào)節(jié)NOx解吸附率，以使得當(dāng)在高峰值控制期間過量空氣系數(shù)變小時(shí)，NOx解吸附率變大。
5.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，其特征在于，所述NOx解吸附率確定區(qū)被構(gòu)成得用于根據(jù)在高峰值控制期間NOx收集催化轉(zhuǎn)化器出口附近的廢氣溫度估計(jì)NOx解吸附率。
6.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，其特征在于，所述NOx解吸附率確定區(qū)被構(gòu)成得用于在根據(jù)高峰值控制期間廢氣流率估計(jì)NOx解吸附率。
7.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，其特征在于，所述NOx解吸附率確定區(qū)被構(gòu)成得用于在根據(jù)高峰值控制期間還原劑的排出量估計(jì)NOx解吸附率。
8.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，其特征在于，所述高峰值控制區(qū)被構(gòu)成得用于當(dāng)通過從開始高峰值控制時(shí)存在的NOx積聚量中減去根據(jù)已計(jì)算的NOx解吸附率被解吸附的NOx量所獲得的結(jié)果達(dá)到參考值或降到參考值之下時(shí)結(jié)束高峰值控制。
9.如權(quán)利要求2中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，其特征在于，所述高峰值控制區(qū)被構(gòu)成得用于當(dāng)通過從開始高峰值控制時(shí)存在的NOx積聚量中減去根據(jù)已計(jì)算的NOx解吸附率被解吸附的NOx量所獲得的結(jié)果達(dá)到參考值或降到參考值之下時(shí)結(jié)束高峰值控制。
10.一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備，所述設(shè)備包括NOx收集裝置，所述裝置用于從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出的廢氣中收集NOx；NOx積聚量計(jì)算裝置，所述NOx積聚量計(jì)算裝置用于在稀燃狀態(tài)期間計(jì)算NOx收集裝置中積聚的NOx量；NOx解吸附率計(jì)算裝置，所述NOx解吸附率計(jì)算裝置用于計(jì)算在富燃狀態(tài)期間積聚的NOx從NOx收集裝置中解吸附的NOx解吸附率；以及高峰值控制裝置，所述高峰值控制裝置用于執(zhí)行高峰值控制以便于通過減小廢氣的過量空氣系數(shù)以解吸附NOx收集裝置中所積聚的NOx，所述高峰值控制裝置用于根據(jù)已計(jì)算的NOx積聚量確定開始高峰值控制的起始時(shí)限，并且用于根據(jù)已計(jì)算的NOx積聚量和NOx解吸附率確定結(jié)束高峰值控制的結(jié)束時(shí)限。
11.一種用于清除發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的方法，所述方法包括從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中收集NOx；計(jì)算在稀燃狀態(tài)期間被收集的NOx積聚量；計(jì)算在富燃狀態(tài)期間積聚的NOx量被解吸附的NOx解吸附率；執(zhí)行高峰值控制以通過減小廢氣的過量空氣系數(shù)而解吸附所積聚的NOx；以及根據(jù)已計(jì)算的NOx積聚量確定開始高峰值控制的起始時(shí)限，并且根據(jù)已計(jì)算的NOx積聚量和NOx解吸附率確定結(jié)束高峰值控制的結(jié)束時(shí)限。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣清除設(shè)備。當(dāng)在裝有NOx收集催化轉(zhuǎn)化器的柴油機(jī)中執(zhí)行高峰值控制時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)NOx解吸附量太少或太多的情況。根據(jù)稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)期間所計(jì)算的NOx積聚量確定高峰值控制的起始時(shí)限，并且根據(jù)NOx積聚量和NOx解吸附率確定結(jié)束高峰值控制的結(jié)束時(shí)限。由于在高峰值控制期間可根據(jù)NOx解吸附率估計(jì)保留在NOx收集催化轉(zhuǎn)化器中的NOx的實(shí)際量，因此當(dāng)保留的NOx量達(dá)到指定目標(biāo)值時(shí)可結(jié)束高峰值控制。
文檔編號(hào)F01N3/08GK1576548SQ200410059040
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者三浦學(xué) 申請人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社