[發明專利]發動機廢氣凈化裝置

有效

• 申請號: 01800336.2
• 申請日: 2001-02-26
• 公開（公告）號: CN1372618A
• 公開（公告）日: 2002-10-02
• 發明（設計）人: 角山雅智;柿崎成章;松野修
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社
• 主分類號: F02D41/02
• 分類號: F02D41/02;F01N11/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李德山

技術領域

本發明涉及一種裝有一種催化劑的發動機廢氣凈化裝置，更具體地說，涉及一種用于廢氣凈化裝置使用催化劑的特定氧吸收/釋放特性把在催化轉換器中的空氣燃料比率保持在化學計量下的控制裝置。

背景技術

由日本專利局在1997年出版的JP-A-H9-228873公開了一種技術，其中根據發動機吸氣量和流入催化劑中的廢氣的空氣燃料比率估計存儲在三元催化劑中的氧量(下文“氧存儲量”)，和其中進行發動機空氣燃料比率控制，從而催化劑的氧存儲量基本上保持恒定。

為了把三元催化劑的NOx(氮氧化物)、CO及HC(碳氫化合物)轉換效率保持在最大值或最佳值處，催化劑氣氛必須保持在化學計量空氣燃料比率。通過把催化劑的氧存儲量保持為恒定，當流入催化劑中的廢氣的空氣燃料比率向貧乏移動時，在廢氣中的氧存儲在催化劑中，而當流入催化劑中的廢氣的空氣燃料比率向豐富移動時，釋放存儲在催化劑中的氧，所以能把催化劑氣氛確定地保持在化學計量空氣燃料比率。

在進行這種控制的廢氣凈化裝置中，催化劑的轉換效率取決于催化劑的氧存儲量。因此，為了把氧存儲量控制到希望恒定值和把催化劑的轉換效率保持在一個高/最佳值下，必須精確地計算氧存儲量。

然而，這種系統具有這樣的缺陷，已經證明，難以使用至今已經開發的計算方法精確地計算催化劑的氧存儲量。

發明內容

相信這種缺陷產生于這樣的事實：在由諸如氧化鈰之類的氧存儲材料緩慢地存儲和釋放的同時，由包含在催化劑中的貴金屬(例如鉑Pt)存儲和釋放氧，及在先技術中沒有以考慮這種因素的方式計算存儲的氧量。

因此，作為一種解決該問題的手段，提出借助于如下方法提高精度：通過單獨計算一個高速分量/量和一個低速分量/量確定氧存儲量，并因而更準確地匹配實際的吸收/釋放特性。另外，提出主要根據高速分量和以把催化轉換效率保持在高值下的方式保持催化劑氣氛。這通過控制發動機的空氣燃料比率實現，從而把高速分量基本上保持在一個目標值處恒定。

然而，如果在高速分量的存儲量有效地是零時，從發動機發射和供給到催化劑的廢氣的空氣燃料比率強烈地移入貧乏區域，或者在高速分量的存儲量已經達到其最大容量時發動機空氣燃料比率大大地變到豐富，即如果沒有任何限制地改變空氣燃料比以保持高速分量恒定，則可驅動性和燃料經濟性降低。另一方面，當催化劑的氧存儲容量最大時，Nox排出量往往增大，并且在這時，氧存儲量必須迅速地降低到最佳量。

因此本發明旨在借助于良好的響應把存儲在催化劑中的氧量控制到一個適當量，從而能把空氣燃料比率控制到這樣的程度，以致于催化劑的氧存儲量基本上恒定，同時避免由空氣燃料比率的過大變化造成的可驅動性和燃料成本性能的下降。

為了實現以上目的，本發明的一個第一方面提供一種用于發動機的廢氣凈化裝置，該裝置包括：一種催化劑，提供在發動機的一個排氣管中；一個前部傳感器，用來檢測流入催化劑中的廢氣的空氣燃料比率；及一個處理器(例如微處理器)裝置，響應檢測的空氣/燃料比率。在這種裝置中，催化劑包含這樣一種(或多種)材料，這樣的材料以高速分量的形式存儲氧，其中迅速地吸收和從材料釋放氧，并且這樣的材料以低速分量的形式存儲氧，其中緩慢地吸收和從材料釋放氧。把處理器編程成，根據檢測的廢氣空氣燃料比率計算材料的高速氧存儲量，并且計算要供給到發動機(1)的目標空氣燃料比率，從而在廢氣中的氧量把在材料中的高速氧存儲量保持在一個預定目標值，把該目標值選擇成能夠在瞬態時段期間按要求吸收或釋放氧，并且使催化劑周圍的氣氛能保持在提高有害成分有效轉換的空氣燃料比率。

本發明的另一個方面在于，一種控制在可操作地與一個內燃機相連的一個催化劑轉換器中的氣氛的空氣燃料比率的方法，該方法包括步驟：把氧存儲在催化劑轉換器中迅速吸收和釋放氧的一種第一材料上；把氧存儲在催化劑轉換器中比第一材料吸收和釋放氧緩慢的一種第二材料上；及控制進入催化轉換器的廢氣的空氣燃料比率，以把在第一材料上吸收的氧量控制到一個比能吸收到第一材料上的最大氧量小的預定目標量。

在這種方法中，控制廢氣的空氣燃料比率的步驟能包括：把廢氣的空氣燃料比率控制在上和下空氣燃料比率極限內；確定第一材料是否用氧飽和；及臨時減小較低空氣燃料比率極限以使空氣燃料混合物豐富而把存儲在第一材料中的氧量向目標值迅速降低，該目標值如上述那樣選擇成在能由第一材料存儲的氧的最大與最小量之間，并因而允許以能夠快速響應進來氣體的空氣燃料比率波動的方式迅速存儲或從第一材料釋放氧。