[发明专利]内燃机废气排放控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机排气控制装置，更具体地说是涉及一种在发动机刚起动后就促进催化作用并通过催化剂的早期活化提高排放控制性能的排气控制装置。

背景技术

包括例如THC(全部HC)等的在催化剂还未被活化的冷起动中从发动机排出的有害成分占发动机各种运行模式下产生的THC总排放量的相当大的百分比。因此，众所周知，重要的是在冷起动中采取提高排放控制性能的措施。可达到上述目标的措施之一是发动机刚起动后首先通过特征为发动机排放废气(尤其是HC)浓度低且允许燃烧波动的开环(后文简称为O/L)控制将废气空气-燃料比在富侧设为基本稳定值的方法。当之后O₂传感器被激活时，将开环控制转换为用于根据来自O₂传感器的输出获得理论空气-燃料比的反馈控制(后文称为O₂-F/B控制)。

然而，该方法具有排放控制性能很受三向催化剂的贵金属支持量影响的缺点。该缺点在O/L控制向O₂-F/B控制的转换过程中尤为明显。当贵金属支持量减少时，排放控制性能大幅度下降。如果贵金属支持量短缺，则该常规方法不能提供令人满意的排放控制性能。相反，如果为确保令人满意的排放控制性能而增加贵金属支持量，则会引起其它问题，包括成本提高，由于催化能力增加而导致的压降增加等。

同时，一种实施用于抑制发动机刚起动后有害成分的排放的目的的空气-燃料比强制调制的技术已被提出(例如可见日本专利第3392197号)。该强制调制是使发动机的废气空气-燃料比以给定的振幅在富和稀方向之间交替地强制波动的控制。根据上述公报中公开的技术，强制调制在冷起动时实行，并且在富方向上的调制过程中在催化剂上发生还原反应。同时，在稀方向上的调制过程中在催化剂上发生氧化反应。这样就促进催化剂温升并提高排放控制性能。

根据该公报中公开的技术，强制调制在O₂传感器被激活后转换至常规的O₂-F/B控制。然而，考虑到空气-燃料比的波动在转换完成之后还要持续一段时间的阻碍废气空气-燃料比向理论空气-燃料比的快速靠近(即，在催化剂窗口内)的现象，强制调制过程中废气空气-燃料比的振幅与和催化剂的活化状态相关的发动机水温的升高成比例地减小。这样就加强了向O₂-F/B控制转换时向理论空气-燃料比的靠近。

然而，在该公报中公开的技术中，废气空气-燃料比的振幅被设置，将最高优先权赋予从强制调制向O₂-F/B控制的转换能力。因此，很难说该设置对于加速催化剂的温升，即对于由于早期活化而获得的排放控制性能的提高是合适的。

换言之，由强制调制引起的发生在催化剂上的还原及氧化反应与随废气提供至催化剂上的CO和O₂的数量紧密相关。因此，除非该提供量被合适地控制，否则不可能实现合适的还原及氧化反应，即温升的充分加速。该公报中公开的技术仅在向O₂-F/B控制的转换的前提下控制废气空气-燃料比的振幅。因此不可能在强制调制过程中向催化剂提供足够数量的CO和O₂。这样会导致排放控制性能无法通过催化剂温升的加速而提高。

发明内容

本发明的提出是为了解决上述问题。本发明的目标是提供一种内燃机废气排放控制装置，该装置能够通过在后发动机起动(post-engine-start)O₂-F/B控制开始之前实施强制调制的步骤提高排放控制性能，适当地控制废气空气-燃料比的调整状态以向催化剂提供足够数量的CO和O₂，以及通过催化剂温升的加速获得早期活化而与催化剂的贵金属的支持量无关。

为了达到上述目标，本发明具有置于内燃机排气通道中的催化剂，置于排气通道中位于催化剂上游的空气-燃料比探测装置，根据空气-燃料比探测装置的输出实行反馈控制使内燃机的实际空气-燃料比靠近目标空气-燃料比的反馈控制装置，和在内燃机起动之后反馈控制装置运行之前运行并在稀空气-燃料比和富空气-燃料比之间强制波动流向催化剂的排气的空气-燃料比的用于控制空气-燃料比波动的装置。该用于控制空气-燃料比波动的装置根据催化剂进口处的排气中的CO和O₂浓度均高于反馈控制装置运行时的浓度确定的周期和振幅运行。