專利名稱：車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)及其控制方法。
技術(shù)背景傳統(tǒng)上，當(dāng)主催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在汽車底下排氣系統(tǒng)的相對(duì)下游時(shí)，在 內(nèi)燃機(jī)冷起動(dòng)和催化轉(zhuǎn)化器完全活化之間，廢氣不能被充分凈化。但是， 如果催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在排氣系統(tǒng)的上游靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，則催化劑的壽命或耐 久性由于熱退化而會(huì)顯著衰退。為了解決這個(gè)問題，日本專利申請(qǐng)公開說明書2005-351088提出一種 排氣設(shè)備，其中，旁通通道平行于具有主催化轉(zhuǎn)化器的主流動(dòng)通道的上游 部分設(shè)置，此外，在旁通通道內(nèi)設(shè)置旁通催化轉(zhuǎn)化器。流路切換閥設(shè)置成 在發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛冷起動(dòng)之后將廢氣引入到旁通通道內(nèi)。如此，由于旁通催化 轉(zhuǎn)化器相對(duì)于主催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在排氣系統(tǒng)的更上游處，它可以被快速活 化，由此允許廢氣更快速凈化。曰本專利申請(qǐng)公開說明書2001-82131公開了一種用于內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈 化系統(tǒng)。主NOx催化劑設(shè)置在SOx吸收劑材料的下游。副NOx催化劑設(shè) 置在旁通通道內(nèi)。主NOx和副NOx催化劑中廢氣的流量被控制成取決于 主NOx和副NOx催化劑的SOx吸收量，在這些吸收量中至少一個(gè)達(dá)到基 準(zhǔn)值時(shí)，再生在所述催化劑中毒害的SOx。但是，設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)下面的催化劑難于中毒。這是由于熱的廢氣從內(nèi) 燃機(jī)流出，與設(shè)置在汽車下面的催化劑相比，將催化劑保持在高溫下。在 包括旁通主通道的旁通催化轉(zhuǎn)化器的凈化系統(tǒng)中，在起動(dòng)時(shí)廢氣流過設(shè)置 在內(nèi)燃機(jī)下面的旁通催化轉(zhuǎn)化器，然后在正常工作時(shí)被切換到流過主催化
轉(zhuǎn)化器。但是，即使在正常工作時(shí)， 一部分廢氣流過旁通催化轉(zhuǎn)化器。由 于這個(gè)原因，廢氣仍流過旁通通道，而向催化轉(zhuǎn)化器施加少量的熱量。 即，表明一部分廢氣總是流動(dòng)而使得放置在旁通通道內(nèi)的催化劑由于溫度 不能增加到避免中毒的程度而累積硫中毒。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于控制車輛的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的方法包括將廢氣流動(dòng)到主通道中設(shè)置的主催化轉(zhuǎn)化器；將廢氣流到旁通通道中 設(shè)置的旁通催化轉(zhuǎn)化器；探測(cè)與旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒量相關(guān)的期望條 件；以及響應(yīng)于所述期望條件的滿足而至少部分堵塞所述主通道，由此致 使更多的廢氣流到旁通通道。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于車輛的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)包括用于從氣 缸排出的廢氣的主通道；設(shè)置在主通道中的主催化轉(zhuǎn)化器；以及橫截面積 小于主通道的旁通通道。旁通通道在主催化轉(zhuǎn)化器的上游側(cè)從主通道分 支，并在主催化轉(zhuǎn)化器的上游側(cè)連接。旁通催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在該旁通通道 內(nèi)。提供了主通道堵塞裝置，以用來至少局部封閉主通道，使得從氣缸排 出的廢氣流到所述旁通通道。提供了主通道開/關(guān)切換裝置，用來至少局部 封閉主通道堵塞裝置，以便在與旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒量的預(yù)期條件得以 滿足時(shí)，允許廢氣流到旁通通道。優(yōu)選的是，在所述中毒量的預(yù)期條件滿足且所述車輛減速時(shí)，所述主 通道打開/關(guān)閉切換裝置關(guān)閉所述主通道堵塞裝置。優(yōu)選的是，車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)還包括用于探測(cè)加速踏板踏動(dòng)量的 裝置；且在所述中毒量的預(yù)期條件滿足且所述加速踏板踏動(dòng)量減小時(shí)，所 述主通道打開/關(guān)閉切換裝置關(guān)閉所述主通道堵塞裝置。優(yōu)選的是，所提供的旁通催化轉(zhuǎn)化器使用三元催化劑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于車輛的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)包括用于從氣 缸排出的廢氣的主通道；設(shè)置在主通道中的主催化轉(zhuǎn)化器；以及橫截面積 小于主通道的旁通通道。該旁通通道在主催化轉(zhuǎn)化器的上游側(cè)從主通道分 支并在主催化轉(zhuǎn)化器的上游側(cè)連接。旁通催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在所述旁通通道 內(nèi)。流路切換閥設(shè)置在主通道中、旁通通道從主通道分支處的下游。致動(dòng) 器構(gòu)造成在與旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒量相關(guān)的預(yù)期條件得以滿足時(shí)至少局
部封閉流路切換閥。本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將從下面的描述和所附的權(quán)利要求中理解到。


本發(fā)明將從下面結(jié)合附圖給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述中變得更清楚，圖中圖1是在內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)中使用的通道以及控制器的示意性布局圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的控制中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生的 流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的控制中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生的 流程圖；圖4是由發(fā)動(dòng)機(jī)RPM和負(fù)載計(jì)算增量的圖表； 圖5是由發(fā)動(dòng)機(jī)RPM和進(jìn)氣量計(jì)算增量的圖表。
具體實(shí)施方式
因此，本發(fā)明旨在提供一種排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)具有上乘的廢氣凈 化作用，而不會(huì)增加成本或零件數(shù)量，后者會(huì)降低生產(chǎn)率。尤其是，本發(fā) 明涉及提供一種控制用于車輛的內(nèi)燃機(jī)的方法，該方法能夠輕易地對(duì)催化 轉(zhuǎn)化器中毒執(zhí)行再生操作。此外，本發(fā)明也涉及一種控制用于車輛的內(nèi)燃 機(jī)的方法，該方法易于對(duì)催化轉(zhuǎn)化器中毒執(zhí)行再生操作，而不增加成本或 零件數(shù)量。為了說明的目的，下面的實(shí)施例應(yīng)用于I型四缸內(nèi)燃機(jī)。本領(lǐng)域技術(shù) 人員將理解到本發(fā)明不局限于任何特殊的內(nèi)燃機(jī)。圖1是在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中使用的通道以及控制器的布局。 內(nèi)燃機(jī)1的缸蓋la具有排氣口 2,該排氣口從排列成一條直線的第一 到第四氣缸橫向開口。每個(gè)排氣口 2連接到四個(gè)主通道3的每一個(gè)上。第 一到第四氣缸的四個(gè)主通道3連接到一起成為一個(gè)流動(dòng)通道。主催化轉(zhuǎn)化 器4設(shè)置在流動(dòng)通道的下游。位于車輛底下的主催化轉(zhuǎn)化器4具有較大的 容量并包含三元催化劑以及碳?xì)?HC )捕捉催化劑。主通道3和主催化轉(zhuǎn) 化器4作為在正常工作期間允許廢氣流過的主流動(dòng)通道。此外，作為用于 打開或關(guān)閉主通道3的主通道關(guān)閉裝置的流路切換閥5放置在連接到氣缸的四條主通道的匯合處。流^^切換閥5由致動(dòng)器5a驅(qū)動(dòng)。四條旁通通道7從主通道3分支，以確保正常的流動(dòng)。每條旁通通道 7的橫截面積小于主通道3的。分支點(diǎn)6 (旁通通道7的上游端)應(yīng)該位 于主通道3的盡可能上游處。四條旁通通道7連接到一起以形成一條流動(dòng) 通道下游。旁通催化轉(zhuǎn)化器8正好設(shè)置在匯合處之后。旁通催化轉(zhuǎn)化器利 用三元(或三重)催化劑。旁通催化轉(zhuǎn)化器8容量小于主催化轉(zhuǎn)化器4。 旁通催化轉(zhuǎn)化器8包含催化劑，該催化劑可以在低溫下最佳地活化。旁通 通道7的從旁通催化轉(zhuǎn)化器8的出口延伸出的下游側(cè)在匯合處12 (對(duì)應(yīng)于 主催化轉(zhuǎn)化器4的上游側(cè)和流路切換閥5的下游側(cè))連接到主通道3。此外，空燃比傳感器10、 11和13分別設(shè)置在主催化轉(zhuǎn)化器4的入口 和出口以及旁通催化轉(zhuǎn)化器8的入口處。內(nèi)燃機(jī)l包括火花塞21、進(jìn)氣通道22和位于進(jìn)氣通道22處的燃料噴 射閥23?？梢岳弥聞?dòng)器、如馬達(dá)打開或關(guān)閉的電控節(jié)氣門24設(shè)置在進(jìn) 氣通道22的上游側(cè)。另外，用于探測(cè)進(jìn)氣量的空氣流量計(jì)25安裝在空氣 濾清器26的下游側(cè)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27控制內(nèi)燃機(jī)1的各種控制參數(shù)(例如，燃料噴射 閥23的燃料噴射量、火花塞21的點(diǎn)火正時(shí)、節(jié)氣門24的開度、流路切 換閥5的打開/關(guān)閉狀態(tài)，等)。從其他傳感器，如冷卻液溫度傳感器28、 用于探測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器30、以及用于探測(cè)駕駛員操縱的 加速踏板的開度(踏動(dòng)程度(stepped degree))的傳感器29的信號(hào)被傳送到 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)或廢氣的溫度在最初冷起動(dòng)之后4艮低時(shí)，主通道3可以由致 動(dòng)器5a驅(qū)動(dòng)的流路切換閥5所關(guān)閉。從而，從氣缸排出的所有廢氣從分支 點(diǎn)6通過旁通通道7流到旁通催化轉(zhuǎn)化器8。由于旁通催化轉(zhuǎn)化器8設(shè)置 在排氣系統(tǒng)的上游側(cè)(即，靠近排氣口 7)，且尺寸相對(duì)小，旁通催化轉(zhuǎn)化 器8可以被快速活化，這使得廢氣在較早的階段被凈化。如果發(fā)動(dòng)機(jī)或廢氣的溫度由于熱車過程而升高，流路切換閥5變得打 開，這是由于作為其中一個(gè)觸發(fā)條件，主催化轉(zhuǎn)化器4的催化劑被完全活 化。由此，從氣缸排出的大部分廢氣通過主通道3穿過主催化轉(zhuǎn)化器4。 當(dāng)旁通通道7沒有關(guān)閉時(shí)，大部分廢氣不流過旁通通道7。而是，廢氣流 過主通道3。這是由于旁通通道7的橫截面積小于主通道3的，并且旁通 催化轉(zhuǎn)化器8設(shè)置在旁通通道7內(nèi)，由此導(dǎo)致不同的通氣阻力。為此原因，用于切換廢氣流的主通道阻塞裝置不需要任何復(fù)雜的切換 閥，并可以簡單地包括流路切換閥5來關(guān)閉或打開主通道3。此外，高溫 廢氣不能流到旁通催化轉(zhuǎn)化器8,由此防止催化轉(zhuǎn)化器8的熱退化。而且，當(dāng)流路切換閥5關(guān)閉而允許廢氣流到旁通通道7時(shí)，廢氣量不 能增大來應(yīng)對(duì)高速區(qū)或高負(fù)載區(qū)。從而，被控制為關(guān)閉的流路切換閥5被 限制于這樣的情況，即發(fā)動(dòng)機(jī)工況(負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)RPM)在低速和低負(fù) 載的預(yù)期范圍內(nèi)。在其他范圍內(nèi)，流路切換閥5^C控制為打開。當(dāng)流路切換閥5被打開時(shí)，廢氣幾乎不流到旁通通道7,而一部分廢 氣流到旁通通道。從而，旁通催化轉(zhuǎn)化器8的溫度被這部分廢氣保持在理 想溫度(例如，500。C)。例如，甚至在流路切換閥5再次關(guān)閉時(shí)，旁通催 化轉(zhuǎn)化器8的廢氣凈化功能在切換后也可以起作用。由于一部分廢氣總是如上所述流動(dòng)，旁通催化轉(zhuǎn)化器8可以保持在理 想溫度(例如，500。C)。但是，它不會(huì)暴露于高溫下的廢氣，并因此它不 會(huì)被保持在足夠高溫下來緩解中毒(例如800。C)。因此，由于一部分廢氣 總是在這種溫度下流動(dòng)，它的中毒量一點(diǎn)一點(diǎn)增加。即，雖然由于旁通催 化轉(zhuǎn)化器8被保持在理想溫度中毒被相對(duì)限制，但是它的中毒總是發(fā)生。 為了保持旁通催化轉(zhuǎn)化器8內(nèi)理想的催化劑反應(yīng)，需要再生中毒的旁通催 化轉(zhuǎn)化器8。從而，當(dāng)滿足與旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒量相關(guān)的預(yù)期條件 時(shí)，構(gòu)造為通過關(guān)閉流路切換閥5允許廢氣流到旁通通道7,并再生中毒 的旁通催化轉(zhuǎn)化器8。此外，對(duì)于本實(shí)施例中的中毒，假設(shè)為所謂的硫中毒，其中，通過在 旁通催化轉(zhuǎn)化器8內(nèi)累積氧化硫(SOx),催化劑的原始催化反應(yīng)退化。一 旦燃料燃燒，燃料中的硫被氧化，從而產(chǎn)生氧化硫(SOx)，如S02或 S03。在氧化硫被催化劑吸收之后，隨著時(shí)間流逝，氧化硫趨于形成穩(wěn)定 硫酸鹽，并易于累積在催化劑中。此外，隨著累積在催化劑中的氧化硫 (SOx)的累積量增加，硫中毒加劇，該硫中毒惡化了催化劑原始催化劑反 應(yīng)。圖2是示出當(dāng)中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器8再生時(shí)的控制流程的流程圖。 在步驟Sl,確定起動(dòng)器開關(guān)是否由于駕駛員的操作而由鑰匙(例如，
發(fā)動(dòng)機(jī)鑰匙)打開。如果起動(dòng)器開關(guān)打開，那么該過程進(jìn)行到步驟S2。如果起動(dòng)器開關(guān)沒有打開，則過程進(jìn)行到步驟S5，如下面將解釋的。在步驟S2,確定該過程是否是在工廠運(yùn)輸之后第一次起動(dòng)的時(shí)候。如 果該過程是在工廠運(yùn)輸之后第一次起動(dòng)的時(shí)候，那么該過程進(jìn)行到步驟 S3。但是，如果該過程不是在工廠運(yùn)輸之后第一次起動(dòng)時(shí)，那么該過程進(jìn) 行到步驟S5。在步驟S3，該過程進(jìn)行到步驟S5，其中STIMER1和STIMER2 (與 旁通催化轉(zhuǎn)化器8中毒相關(guān)的參數(shù))復(fù)位為0。 FRELEASE1和 FRELEASE2 (與旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒相關(guān)的標(biāo)志)各自設(shè)置為0。FRELEASE1是表示旁通催化轉(zhuǎn)化器8的再生需求的存在/不存在。當(dāng) 建立旁通催化轉(zhuǎn)化器8的再生條件時(shí)，F(xiàn)RELEASE1被設(shè)定為1。當(dāng)旁通催 化轉(zhuǎn)化器8的再生完成時(shí)，F(xiàn)RELEASE1被設(shè)定為0。 FRELEASE2是當(dāng)流 路切換閥5關(guān)閉以再生旁通催化轉(zhuǎn)化器8時(shí)建立的標(biāo)志。當(dāng)FRELEASE2 設(shè)定為1時(shí)，流路切換閥5被關(guān)閉以再生旁通催化轉(zhuǎn)化器8。當(dāng) FRELEASE2被設(shè)定為0時(shí)，流路切換閥8打開。STIMER1是用于檢查在 流路切換閥5打開之后內(nèi)燃機(jī)1工作過程中流逝的時(shí)間的計(jì)時(shí)器。由于流 路切換閥5打開之后旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒量隨著時(shí)間的消逝而增加， STIMER1是與旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒量相關(guān)的參數(shù)。STIMER2是用于 檢查FRELEASE2設(shè)定為1以便關(guān)閉流路切換閥5之后消逝的時(shí)間的計(jì)時(shí) 器。由于旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒量隨著再生時(shí)間變長而減小，STIMER2 也是與旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒量相關(guān)的參數(shù)。在步驟S5，確定FRELEASE2是否是1。如果FRELEASE2是1,則 過程進(jìn)行到步驟S14,如下面解釋的。如果FRELEASE2不是1，那么過程 進(jìn)行到步驟S7。在步驟S7，確定FRELEASE1是否是1。如果FRELEASE1是1，那 么過程進(jìn)行到步驟Sll，如下面解釋的。如果FRELEASE1不是1，那么過 程進(jìn)行到步驟S8。在步驟S8，確定流路切換閥5是否打開。如果流路切換閥5打開，那 么過程進(jìn)行到步驟S9。在步驟S8，如果流路切換閥5沒有打開，那么程 序結(jié)束。這是因?yàn)槟壳笆前l(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)，在當(dāng)前冷機(jī)狀態(tài)下主催化轉(zhuǎn)化器 4還沒有活化。 在步驟S9,確定STIMER1是否大于SMAX1。如果STIMER1大于 SMAX1,那么過程進(jìn)行到步驟SIO。如果STIMER1不大于SMAX1，那么 過程進(jìn)行到步驟S17，如下面所解釋的。SMAX1對(duì)應(yīng)于在內(nèi)燃機(jī)的工作期 間流路切換閥5連續(xù)打開時(shí)旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒量增加到旁通催化轉(zhuǎn) 化器8需要再生的量之前所需的時(shí)間。換句話說，它對(duì)應(yīng)于中毒量增加到 旁通催化轉(zhuǎn)化器8不能執(zhí)行特定催化劑反應(yīng)的點(diǎn)之前所需的時(shí)間。這個(gè)時(shí) 間可以是根據(jù)試驗(yàn)調(diào)整等預(yù)先設(shè)定的。即，SMAX1對(duì)應(yīng)于有關(guān)旁通催化 轉(zhuǎn)化器8的中毒量的中毒量預(yù)期條件的閾值。在步驟SIO, FRELEASE1設(shè)定為1，且過程進(jìn)行到步驟Sll。在步驟Sll，確定車輛現(xiàn)在是否在減速且是否正進(jìn)行燃料切斷。如果 車輛在減速且正進(jìn)行燃料切斷，那么過程進(jìn)行到步驟S12，以便關(guān)閉流路 切換閥5。如果否，那么程序結(jié)束。在步驟S17, INCREMENT (預(yù)期增量)力口到STIMER1上，且更新 STIMER1。然后程序結(jié)束。在第一實(shí)施例中，如上所述，STIMER1是用 于檢查在流路切換閥5打開之后內(nèi)燃機(jī)1工作期間所消逝的時(shí)間的計(jì)時(shí) 器。INCREMENT基本上是/人前一程序起流逝的時(shí)間。在步驟S12,當(dāng)流路切換閥5關(guān)閉時(shí)，過程進(jìn)行到步驟S13，在該步 驟，F(xiàn)RELEASE2是1。由于中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器8再生，內(nèi)燃機(jī)l通過 已知方式控制，以產(chǎn)生高溫的稀薄廢氣。在步驟S14,確定STIMER2是否大于SMAX2。如果STIMER2大于 SMAX2,那么過程進(jìn)行到步驟S15。如果STIMER2不大于SMAX2，那么 過程進(jìn)行到步驟S18。SMAX2對(duì)應(yīng)于在內(nèi)燃才幾1工作期間流路切換閥5連續(xù)關(guān)閉時(shí)旁通催 化轉(zhuǎn)化器8的中毒量通過再生而消除之前所需的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間可以根據(jù) 試驗(yàn)調(diào)節(jié)等預(yù)先設(shè)定。在步驟S18, INCREMENT (預(yù)期增量)力口到STIMER2上，且更新 STIMER2。然后程序結(jié)束。在這個(gè)第一實(shí)施例中，如上所述，STIMER2 是用于4企查流路切換閥5關(guān)閉之后在內(nèi)燃機(jī)1工作期間消逝的時(shí)間的計(jì)時(shí) 器。INCREMENT基本上是從前一程序起消逝的時(shí)間。在步驟S15,通過打開流路切換閥5，過程進(jìn)行到步驟S16。在步驟 S16 , STIMER1 和STIMER2復(fù)位為 0 。
此夕卜，F(xiàn)RELEASE1 和 FRELEASE2 (與旁通催化轉(zhuǎn)化器8中毒相關(guān)的標(biāo)志)設(shè)定為0,然后程序 結(jié)束。在上述第一實(shí)施例中，取決于旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒量，廢氣被強(qiáng) 迫流向旁通通道。此外，旁通催化轉(zhuǎn)化器8的溫度增加，使得可以緩解旁 通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒。尤其是，通過關(guān)閉流路切換閥5進(jìn)行的中毒旁通催化轉(zhuǎn)化器8的再生 在車輛減速時(shí)執(zhí)行。如此，廢氣流到旁通通道，以增加通氣阻力，由此利 于車輛減速。此外，由于通過關(guān)閉流路切換閥5進(jìn)行的中毒旁通催化轉(zhuǎn)化 器8的再生在切斷燃料的情況下執(zhí)行，可以獲得下面的效果。通常，在內(nèi) 燃機(jī)工作期間，如果主通道被流路切換閥堵塞來再生旁通催化劑，那么燃 燒效率降低。但是，通過關(guān)閉流路切換閥5進(jìn)行的中毒旁通催化轉(zhuǎn)化器8 的再生是在燃料切斷的情況下進(jìn)行的，使得不需要執(zhí)行導(dǎo)致燃燒效率降低 的操作。此外，可以獲得下面的效果。在緩解中毒時(shí)，需要將旁通催化轉(zhuǎn)化器 8暴露于高溫。但是，在當(dāng)前實(shí)施例的情況下，當(dāng)流路切換閥5打開時(shí)， 僅僅一部分廢氣流向旁通催化劑側(cè)，使得催化劑內(nèi)側(cè)保持為理論配比或濃 混合物。因此，如果在切換燃料同時(shí)車輛減速時(shí)關(guān)閉流路切換閥5,在催 化轉(zhuǎn)化器中未燃燒的燃料和空氣反應(yīng)而增加催化轉(zhuǎn)化器的溫度。即，在車 輛減速時(shí)關(guān)閉流路切換閥5之前，催化劑溫度(例如，大約500°C)增加 到大約700。C到800。C。由于中毒的催化轉(zhuǎn)化器8的溫度可以在沒有附加 的燃料噴射等情況下升高，再生可以在不損壞燃料經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)更高效進(jìn) 行。此外，在另一實(shí)施例中，構(gòu)造成在車輛減速時(shí)，流路切換閥5不總是 關(guān)閉。流路切換閥5在中毒量超過預(yù)期條件且探測(cè)到減速時(shí)刻時(shí)才關(guān)閉。 與一旦車輛減速即切換閥相比，可以減少切換閥的次數(shù)。于是，閥和凈化 系統(tǒng)的壽命得以提高，以及獲得成本優(yōu)勢(shì)。下面，將解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖3是說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施 例在中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器8再生時(shí)控制流程的流程圖。在步驟S21，確定起動(dòng)器開關(guān)是否由駕駛員操縱的鑰匙(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)鑰匙)打開。如果起動(dòng)器開關(guān)打開，則過程進(jìn)行到步驟S22。如果起動(dòng)器開關(guān)沒有打開，則過程進(jìn)行到步驟S25，如下面解釋的。
在步驟S22,確定是否是工廠運(yùn)輸后的第一次起動(dòng)，如果是在工廠運(yùn)輸后的第一次起動(dòng)，則過程進(jìn)行到步驟S23。如果不是工廠運(yùn)輸后的第一 次起動(dòng)，則過程進(jìn)行到步驟S25 。在步驟S23,過程進(jìn)行到步驟S25,其中STIMER2 (與旁通催化轉(zhuǎn)化 器8的中毒相關(guān)的參數(shù))復(fù)位為0。 FRELEASE1和FRELEASE2 (與旁通 催化轉(zhuǎn)化器8中毒相關(guān)的標(biāo)志)設(shè)定為0。FRELEASE1、 FRELEASE2和STIMER2可以按照參照第一實(shí)施例所 描述的那樣定義，如上面討論的。在步驟S25,確定FRELEASE2是否為1。如果FRELEASE2是1,那 么過程進(jìn)行到步驟S25，如下面將解釋的。如果FRELEASE2不是1,則過 程進(jìn)行到步驟S27。在步驟S27,確定FRELEASE1是否為1，如果FRELEASE1是1,則 過程進(jìn)行到步驟S32,如下面將解釋的。如果FRELEASE1不是1,則過程 進(jìn)行到步驟S28。在步驟S28,確定流路切換閥5是否打開。如果流路切換閥5打開， 則過程進(jìn)行到步驟S29。如果流路切換閥5未打開，則程序結(jié)束。這是因 為目前是發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)，由此主催化轉(zhuǎn)化器4在目前冷機(jī)狀態(tài)下還未活 化。在步驟S29，讀取到現(xiàn)在為止車輛的總驅(qū)動(dòng)距離(DIST),然后，過 程進(jìn)行到步驟S30。在步驟S30，確定在步驟S29讀取的總驅(qū)動(dòng)距離(DIST)是否成為指 定驅(qū)動(dòng)距離(DDIST)。如果在步驟S29讀取的總驅(qū)動(dòng)距離(DIST)成為 指定驅(qū)動(dòng)距離(DDIST),那么過程進(jìn)行到步驟S31。如果在步驟S29讀取 的總驅(qū)動(dòng)距離(DIST)未成為指定驅(qū)動(dòng)距離(DDIST)，則程序結(jié)束。指定驅(qū)動(dòng)距離(DDIST)是多個(gè)預(yù)先設(shè)定的預(yù)期值。 一旦車輛驅(qū)動(dòng)到 某種程度，則進(jìn)行中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生。此外，在上述步驟 S30，確定在總驅(qū)動(dòng)距離(DIST)落入指定驅(qū)動(dòng)距離(DDIST) ±特定量 (A ) ( DDIST-A<DIST<DDIST+A )的范圍內(nèi)時(shí)，DIST等于DDIST。在步驟S31， FRELEASE設(shè)定為1，且過程進(jìn)行到步驟S32。在步驟S32，確定車輛是否減速且是否進(jìn)行燃料切斷。如果在車輛減 速時(shí)進(jìn)行燃料切斷，則過程進(jìn)行到步驟S33，在該步驟中流路切換閥5關(guān)
閉。如杲在車輛減速時(shí)未進(jìn)行燃料切斷，則程序結(jié)束。
在步驟S33,當(dāng)流路切換閥5關(guān)閉時(shí)，過程進(jìn)行到步驟S34，且 FRELEASE2設(shè)定為1。由于中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器8被再生，內(nèi)燃機(jī)l利 用已知方式控制，以便產(chǎn)生高溫的稀薄廢氣。
在步驟S35,確定STIMER2是否大于SMAX2。如果STIMER2大于 SMAX2，則過程進(jìn)行到步驟S36。如果STIMER2不大于SMAX2，則過程 進(jìn)行到步驟S38。
SMAX2對(duì)應(yīng)于在內(nèi)燃機(jī)1工作期間在流^各切換閥5連續(xù)關(guān)閉時(shí)通過 再生去除旁通催化轉(zhuǎn)化器8的中毒量之前所需的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間可以根據(jù) 試驗(yàn)調(diào)節(jié)等預(yù)先設(shè)定。
在步驟S38， INCREMENT (特定增量)加到STIMER2上，且更新 STIMER2。然后，程序結(jié)束。此外，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，STIMER2 是用于檢查內(nèi)燃機(jī)1工作期間在流路切換閥5關(guān)閉之后消逝的時(shí)間的計(jì)時(shí) 器。INCREMENT基本是從前一程序起流逝的時(shí)間。
在步驟S36,過程進(jìn)行到S37，在該步驟S37，流路切換閥5打開。在 步驟S37, STIMER2復(fù)位為0。 FRELEASE1和FRELEASE2 (與旁通催化 轉(zhuǎn)化器8的中毒相關(guān)的標(biāo)志)設(shè)定為0，然后程序結(jié)束。
一旦車輛被驅(qū)動(dòng)預(yù)先設(shè)定的預(yù)期距離，則進(jìn)行中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器 8的再生。另外，在流路切換閥5打開之后進(jìn)行旁通催化轉(zhuǎn)化器8的再生 之前所需的時(shí)間可以根據(jù)在流路切換閥5打開之后內(nèi)燃機(jī)1的工況來確 定。具體地說，有可能從預(yù)先存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)的INCREMENT計(jì) 算圖來計(jì)算圖2所示流程圖中步驟S17的INCREMENT。
在圖4和5中示出INCREMENT計(jì)算圖的一個(gè)例子。圖4示出/人發(fā)動(dòng) 機(jī)RPM和負(fù)載計(jì)算出的INCREMENT。在高轉(zhuǎn)速和負(fù)載工況下，計(jì)算出 的INCREMENT增大。此外，滿足用于設(shè)定FRELEASE1為1的旁通催化 轉(zhuǎn)化器8的再生條件所需的時(shí)間變得相對(duì)較短。圖5示出從發(fā)動(dòng)機(jī)RPM 和進(jìn)氣量(Qa)計(jì)算的INCREMENT。在高轉(zhuǎn)速和大進(jìn)氣量的工況下，計(jì) 算的INCREMENT增大，滿足用于設(shè)定FRELEASE1為1的旁通催化轉(zhuǎn)化 器8的再生條件所需的時(shí)間變得較短。
在第二實(shí)施例中，進(jìn)行旁通催化轉(zhuǎn)化器8的再生之前所需的時(shí)間被預(yù) 先設(shè)定。另外，開始旁通催化轉(zhuǎn)化器8再生所需的驅(qū)動(dòng)距離根據(jù)流路切換
閥5打開之后內(nèi)燃機(jī)1的工況來確定。在這種情況下，開始旁通催化轉(zhuǎn)化 器8再生所需的驅(qū)動(dòng)距離在高轉(zhuǎn)速和高負(fù)載下變得較短。
在一個(gè)實(shí)施例中，流路切換閥5可以在完全關(guān)閉和完全打開之間局部
打開。具體地說，為了改善內(nèi)燃機(jī)1的空燃比的精確控制，可以通過主動(dòng)
控制流路切換閥5的閥門開度來局部打開流路切換閥5?？杖急瓤梢酝ㄟ^ 位于旁通催化轉(zhuǎn)化器8上游的空燃比傳感器13在低負(fù)載時(shí)探測(cè)。此外， 內(nèi)燃機(jī)1可以包括廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(ERG)，用于根據(jù)工況將一部分廢氣 再循環(huán)到進(jìn)氣系統(tǒng)。在這種情況下，通過主動(dòng)控制流路切換閥5的閥門開 度局部打開流路切換閥5。為了改善車輛減速時(shí)的減速效果，通過主動(dòng)控 制流路切換閥5的閥門開度局部打開流路切換閥5。此外，當(dāng)主催化轉(zhuǎn)化 器4還沒有熱起來時(shí)，流路切換閥5可以局部打開，以使輸出損失最小并 通過在旁通催化轉(zhuǎn)化器8中的廢氣凈化來減少排放。這會(huì)使主催化轉(zhuǎn)化器 4熱起來。
在考慮到流路切換閥5可以局部打開的情況時(shí)，也有可能計(jì)算在內(nèi)燃 機(jī)1工作期間，流路切換閥5打開之后再生中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器8之前 所需的時(shí)間。在這種情況下，通過根據(jù)流路切換閥5的閥門開度計(jì)算開度 補(bǔ)償系數(shù)K，旁通催化轉(zhuǎn)化器8的再生可以更有效地進(jìn)行。旁通催化轉(zhuǎn)化 器8的再生可以進(jìn)一步通過將開度補(bǔ)償系數(shù)K與第一實(shí)施例中步驟S17的 IMCREMENT或從圖4和5中的INCREMENT計(jì)算圖中計(jì)算的 INCREMENT相乘來校正STIMER1來執(zhí)行。此外，開度補(bǔ)償系數(shù)K是與 流路切換閥5的開度成反比的特性系數(shù)。即，當(dāng)流路切換閥5完全關(guān)閉 時(shí)，流到旁通通道的廢氣量最大。隨著閥門開度增加，流向旁通通道的廢 氣量減小，使得中毒量本身變小。因此，隨著閥門開度變大，進(jìn)行旁通催 化轉(zhuǎn)化器8再生之前所需的時(shí)間變得相對(duì)較長。
此外，替代的是，可以確定在進(jìn)行旁通催化轉(zhuǎn)化器8再生之前所需的 驅(qū)動(dòng)距離。這可以取決于在內(nèi)燃機(jī)1工作期間流路切換閥5打開之后，流 路切換閥5的閥門開度。在這種情況下，隨著流路切換閥5的閥門開度變 大，進(jìn)行旁通催化轉(zhuǎn)化器8再生之前所需的驅(qū)動(dòng)距離變得相對(duì)較長。
下面將與本發(fā)明的效果一起解釋從上述實(shí)施例中可以預(yù)計(jì)到的本發(fā)明 的技術(shù)概念。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于車輛的內(nèi)燃機(jī)包括連接到氣缸的主通
道，用于流過從氣缸排出的廢氣；設(shè)置在主通道中的主催化轉(zhuǎn)化器；橫截
面積小于主通道的旁通通道，其中，旁通通道在主催化轉(zhuǎn)化器的上游側(cè)從
主通道分支出來；設(shè)置在旁通通道中的旁通催化轉(zhuǎn)化器；以及用于關(guān)閉主 通道以便允許從氣缸排出的廢氣流向旁通通道的主通道堵塞裝置。在與旁 通催化轉(zhuǎn)化器的中毒量相關(guān)的預(yù)期條件滿足且主通道沒有被主通道堵塞裝 置所關(guān)閉時(shí)，主通道堵塞裝置被暫時(shí)關(guān)閉，使得廢氣流到旁通通道。
在正常工作期間沒有流向旁通催化轉(zhuǎn)化器的廢氣根據(jù)旁通催化轉(zhuǎn)化器 的中毒量流向旁通通道，以便可以進(jìn)行中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生。此 外，當(dāng)在燃料切斷的情況下進(jìn)行旁通催化轉(zhuǎn)化器再生時(shí)，可以使得廢氣-燃 料比為稀薄混合物，由此有效地進(jìn)行中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生。而 且，如果在車輛減速時(shí)進(jìn)行旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生，廢氣流向旁通通道， 由此增大通氣阻力并利于車輛的減速。另外，雖然在上述實(shí)施例中從加速 踏板29的踏動(dòng)量(stepped amount)來確定減速，但也可以從內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速降 低中來確定減速。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上面描述了 一種用于控制車輛的內(nèi)燃機(jī)的方 法，在車輛減速時(shí)執(zhí)行燃料切斷。此外，在中毒量的預(yù)期條件滿足且車輛 減速或在車輛減速時(shí)進(jìn)行燃料切斷時(shí)，主通道堵塞裝置暫時(shí)關(guān)閉。當(dāng)通過 關(guān)閉流路切換閥進(jìn)行的中毒旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生在車輛減速時(shí)進(jìn)行時(shí)， 廢氣流向旁通通道，由此增加通氣阻力，且有利于車輛減速。此外，當(dāng)通 過關(guān)閉流路切換閥進(jìn)行的中毒旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生在燃料切斷時(shí)進(jìn)行 時(shí)，可以易于實(shí)現(xiàn)廢氣-燃料比為稀薄，從而有效地進(jìn)行中毒旁通催化轉(zhuǎn)化 器的再生。
例如，可以通過主通道堵塞裝置打開后經(jīng)歷的時(shí)間來進(jìn)行中毒量的估 計(jì)，其中在主通道堵塞裝置打開后廢氣開始流向主通道。在這種情況下， 中毒量的預(yù)期條件被設(shè)定為在前一次的主通道堵塞裝置打開之后滿足。然 后廢氣開始流向主通道。這是由于在主通道堵塞裝置打開并然后廢氣開始 流向主通道之后旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒才開始。
此外，中毒量可以與車輛的驅(qū)動(dòng)距離相關(guān)。此時(shí)，中毒量的預(yù)期條件 設(shè)定為 一旦車輛驅(qū)動(dòng)所需驅(qū)動(dòng)距離則滿足。
另外，這種中毒量的所需時(shí)間或所需驅(qū)動(dòng)距離可以根據(jù)主通道堵塞裝 置被打開的同時(shí)車輛內(nèi)燃機(jī)的工況來確定。即，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工況，隨著
內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載增大，中毒量變大。從而，例如，在通過考慮 每單位時(shí)間或單位距離的內(nèi)燃機(jī)工況來計(jì)算每單位時(shí)間或單位距離內(nèi)的中 毒量時(shí)，如果每單位時(shí)間或單位距離內(nèi)中毒量的累積值超過中毒量的預(yù)期 臨界值，可以確定需要再生。
另外，這種中毒量的所需時(shí)間或所需驅(qū)動(dòng)距離可以根據(jù)主通道堵塞裝 置被打開的同時(shí)流路切換閥的閥門開度來確定。當(dāng)流路切換閥5完全關(guān)閉 時(shí)，流向旁通通道的廢氣量最大。此外，隨著閥門開度變大，流向旁通通 道的廢氣量變小。從而，中毒量本身隨著閥門開度增加而減小。
因此，隨著閥門開度變大，中毒量的預(yù)期條件的上述所需時(shí)間或驅(qū)動(dòng) 距離設(shè)定為較長。
另外，這種中毒量的所需時(shí)間或所需驅(qū)動(dòng)距離可以根據(jù)車輛內(nèi)燃機(jī)的 工況來確定。隨著內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載變大，流向旁通通道的廢氣量變 大。從而，中毒量本身變大。因此，中毒量的預(yù)期條件的上述所需時(shí)間或 驅(qū)動(dòng)距離隨著車輛內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載變大而設(shè)定為較短。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于根據(jù)旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒，廢氣流向旁 通通道，因此，可以進(jìn)行中毒的旁通催化轉(zhuǎn)化器的再生。
雖然相對(duì)于有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在把握
本公開的益處的同時(shí)可以理解到在不背離在此公開的本發(fā)明的范圍的前
提下，可以構(gòu)想到其他實(shí)施例。于是，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附的權(quán)利要 求書限定。
權(quán)利要求
1. 一種用于控制車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的方法，包括 將廢氣流到設(shè)置于主通道中的主催化轉(zhuǎn)化器； 將廢氣流到設(shè)置于旁通通道中的旁通催化轉(zhuǎn)化器；探測(cè)與所述旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒量相關(guān)的預(yù)期條件；以及 響應(yīng)于所述預(yù)期條件的滿足，至少局部堵塞所述主通道，由此導(dǎo)致更 多廢氣流到所述旁通通道。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述堵塞進(jìn)一步響應(yīng)于所述車輛 的減速。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述堵塞進(jìn)一步響應(yīng)于探測(cè)到加 速踏板的踏動(dòng)量減小。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述堵塞進(jìn)一步響應(yīng)于所述內(nèi)燃 機(jī)的燃料切斷。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述堵塞進(jìn)一步響應(yīng)于所述內(nèi)燃 ^L的燃料切斷。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述中毒量的預(yù)期條件在從所述 主通道被打開以使廢氣開始流向主通道起，經(jīng)過預(yù)期驅(qū)動(dòng)距離和預(yù)期時(shí)間 中的至少一項(xiàng)之后而得以滿足。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述預(yù)期時(shí)間或預(yù)期驅(qū)動(dòng)距離根 據(jù)所述主通道打開后所述內(nèi)燃^L的工況來確定。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述堵塞是通過用于打開/關(guān)閉 所述主通道的流路切換閥來執(zhí)行的；且其中，所述預(yù)期時(shí)間和預(yù)期驅(qū)動(dòng)距離中的至少一項(xiàng)根據(jù)所述流路切換 閥的閥門開度來確定。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，隨著所述流路切換閥的閥門開度 變大，所述預(yù)期時(shí)間和預(yù)期驅(qū)動(dòng)距離中的至少一項(xiàng)一皮:沒定為更長。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，隨著所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載 變大，所述預(yù)期時(shí)間和預(yù)期驅(qū)動(dòng)距離中的至少 一項(xiàng)被設(shè)定為更短。
11. 一種車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括 用于從氣缸排出的廢氣的主通道； 設(shè)置在所述主通道中的主催化轉(zhuǎn)化器；橫截面積小于所述主通道的旁通通道，其中，所述旁通通道在主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)從所述主通道分支，并在所述主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)連接； 設(shè)置在所述旁通通道中的旁通催化轉(zhuǎn)化器；主通道堵塞裝置，該主通道堵塞裝置用于至少局部關(guān)閉所述主通道， 以便允許從所述氣缸排出的廢氣流到所述旁通通道；以及主通道打開/關(guān)附切換裝置，在與所述旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒量相關(guān)的 預(yù)期條件滿足時(shí)，該主通道打開/關(guān)閉切換裝置用于至少局部關(guān)閉所述主通 道堵塞裝置，以便允許廢氣流向所述旁通通道。
12. 如權(quán)利要求11所述的車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其中，在所述中毒 量的預(yù)期條件滿足且所述車輛減速時(shí)，所述主通道打開/關(guān)閉切換裝置關(guān)閉 所述主通道堵塞裝置。
13. 如權(quán)利要求11所述的車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，還包括用于探測(cè)加 速踏板踏動(dòng)量的裝置；且在所述中毒量的預(yù)期條件滿足且所述加速踏板踏動(dòng)量減小時(shí)，所述主 通道打開/關(guān)閉切換裝置關(guān)閉所述主通道堵塞裝置。
14. 如權(quán)利要求11所述的車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其中，所提供的旁 通催化轉(zhuǎn)化器使用三元催化劑。
15. —種車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括 用于從氣缸排出的廢氣的主通道； 設(shè)置在所述主通道中的主催化轉(zhuǎn)化器；橫截面積小于所述主通道的旁通通道，其中，所述旁通通道在主催化 轉(zhuǎn)化器上游側(cè)從所述主通道分支，并在所述主催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)連接； 設(shè)置在所述旁通通道中的旁通催化轉(zhuǎn)化器；設(shè)置在所述主通道中、所述旁通通道從所述主通道分支處的下游的流 路切換閥；以及致動(dòng)器，該致動(dòng)器構(gòu)造成在與所述旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒量相關(guān)的預(yù) 期條件滿足時(shí)，至少局部關(guān)閉所述流路切換閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的方法，包括將廢氣流到設(shè)置于主通道中的主催化轉(zhuǎn)化器；將廢氣流到設(shè)置于旁通通道中的旁通催化轉(zhuǎn)化器；探測(cè)與所述旁通催化轉(zhuǎn)化器的中毒量相關(guān)的預(yù)期條件；以及響應(yīng)于所述預(yù)期條件的滿足，至少局部堵塞所述主通道，由此使得更多廢氣流到所述旁通通道。另外，本發(fā)明還公開了一種車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101122250SQ20071014000
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月8日
發(fā)明者井上尊雄, 李先基, 森浩一 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社