CN103080508B - 内燃机的控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内燃机的控制装置及方法，其目的在于，提供一种能够不使内燃机启动时的催化剂的性能降低，从而改善内燃机启动时的排气排放的技术。本发明具备，被设置在能够使用多种燃料的内燃机的排气通道中、并对从内燃机排出的排气成分进行吸附及净化的催化剂，在内燃机被要求停止时，在正在使用多种燃料中的第一燃料的情况下，从述第一燃料切换为第二燃料，而使内燃机运转至内燃机停止为止，其中，所述第一燃料为，易于使未燃燃料成分吸附于催化剂上的燃料。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法。
背景技术
在内燃机的排气通道中，设置有用于对从内燃机排出的排气成分进行吸附及净化的催化剂。催化剂在内燃机的内燃机启动时处于失活状态，吸附及净化的性能降低。因此，公开了一种如下的技术，即，在内燃机的内燃机启动时使用气体燃料，而在从内燃机启动起经过了设定时间后，从气体燃料切换为液体燃料而使内燃机运转（例如参照专利文献1）。由此，在专利文献1中，实现了良好的启动性和内燃机启动时的排气排放的改善。此外，通过极力抑制气体燃料的使用，从而实现了续航距离的确保。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-038980号公报
专利文献2：日本特开2009-047071号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，已知内燃机启动时的、催化剂对排气成分进行吸附及净化的性能受到内燃机启动前的影响。当在内燃机启动前使用如下的燃料时，即，使用容易使未燃燃料成分吸附于内燃机停止后的温度降低了的催化剂上，从而使下一次内燃机启动时的、催化剂对排气成分进行吸附及净化的性能降低的燃料时，在内燃机停止时到达催化剂的排气中将会包含容易吸附于催化剂上的未燃燃料成分。该未燃燃料成分在内燃机停止后催化剂的温度降低时会被吸附于催化剂上。因此，在下一次的内燃机启动时，由于在催化剂中已经吸附有该未燃燃料成分，从而内燃机启动时的、催化剂对排气成分进行吸附及净化的性能降低，因此使得催化剂无法对内燃机启动时从内燃机排出的排气成分进行吸附及净化。由此，内燃机启动时的排气成分将穿过催化剂而被排出至外部，从而存在内燃机启动时的排气排放恶化的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种不使内燃机启动时的催化剂的性能降低，从而改善内燃机启动时的排气排放的技术。
用于解决课题的方法
在本发明中，采用以下的结构。即，本发明为一种内燃机的控制装置，具备：催化剂，其被设置在能够使用多种燃料的内燃机的排气通道中，并对从所述内燃机排出的排气成分进行吸附及净化；控制部，其在所述内燃机被要求停止时，在正在使用多种燃料中的第一燃料的情况下，从所述第一燃料切换为第二燃料，而使所述内燃机运转至内燃机停止为止，其中，所述第一燃料为，容易使未燃燃料成分吸附于所述催化剂上的燃料。
根据本发明，由于切换为第二燃料而使内燃机运转至内燃机停止为止，因此能够抑制在内燃机停止后的温度降低了的催化剂上吸附有未燃燃料成分的情况。由此，由于在下一次内燃机启动时，在催化剂上未吸附有未燃燃料成分，从而内燃机启动时的催化剂的性能不会降低，因此能够从内燃机启动的最初起，对从内燃机排出的排气成分进行吸附及净化。因此，由于在内燃机启动时排气成分不会穿过催化剂，因此能够改善内燃机启动时的排气排放。
还可以采用如下方式，即，所述控制部在内燃机停止之前，至少在从所述内燃机排出的排气到达所述催化剂为止使用所述第二燃料而使所述内燃机运转。
根据本发明，由于在内燃机停止时第二燃料到达催化剂，因此能够抑制在内燃机停止后温度降低了的催化剂上吸附有未燃燃料成分的情况。此外，能够将到内燃机停止为止的时间设为所需的最小限度。
还可以采用如下方式，即，所述第一燃料为液体燃料，所述第二燃料为天然气。
液体燃料包含较多的非甲烷的碳氢化合物，且非甲烷的碳氢化合物容易吸附于内燃机停止后的温度降低了的催化剂上，从而会使下一次的内燃机启动时的催化剂的性能降低。天然气的主要成分为甲烷，而非甲烷的碳氢化合物的比例较少。根据本发明，由于从液体燃料切换为天然气而使内燃机运转至内燃机停止为止，因此能够抑制在内燃机停止后非甲烷的碳氢化合物吸附于催化剂上的情况。
本发明为一种内燃机的控制方法，所述内燃机具备，被设置在能够使用多种燃料的所述内燃机的排气通道中、并对从所述内燃机排出的排气成分进行吸附及净化的催化剂，在所述内燃机被要求停止时，在正在使用多种燃料中的第一燃料的情况下，从所述第一燃料切换为第二燃料，而使所述内燃机运转至内燃机停止为止，其中，所述第一燃料为，容易使未燃燃料成分吸附于所述催化剂上的燃料。
根据本发明，能够不使内燃机启动时的催化剂的性能降低，从而改善内燃机启动时的排气排放。
发明效果
根据本发明，能够不使内燃机启动时的催化剂的性能降低，从而改善内燃机启动时的排气排放。
附图说明
图1为表示本发明的实施例1所涉及的内燃机的概要结构的图。
图2为表示实施例1所涉及的内燃机停止控制程序的流程图。
具体实施方式
下面，对本发明的具体的实施例进行说明。
<实施例1>
图1为，表示本发明的实施例1所涉及的内燃机的概要结构的图。在图1所示的内燃机1的燃料中，能够使用如下的液体燃料，即，汽油等的石油类液体燃料、以及在汽油等的石油类液体燃料中混入了乙醇或甲醇等的醇或MTBE（methyl tertiary butyl ether：甲基叔丁基醚）等的含氧燃料的混合液体燃料等。此外，在内燃机的1的燃料中，还可以使用压缩天然气（CNG（Compressed Natural Gas））等的气体燃料。如此，本发明的内燃机1能够使用多种燃料。在本实施例中，列举了使用汽油作为液体燃料、使用CNG作为气体燃料的情况来作为示例。汽油对应于本发明的第一燃料，CNG对应于本发明的第二燃料。
在内燃机1的气缸2内，以滑动自如的方式而配置有活塞3。在气缸2内上部处，通过气缸2的上壁及内壁和活塞3顶面而划分形成有燃烧室4。在燃烧室4上部处，连接有进气口5和排气口6。在气缸2上部处，配置有对气缸2内的混合气体实施点火的火花塞7。进气口5的朝向燃烧室4的开口部通过进气阀8而被开闭。此外，排气口6的朝向燃烧室4的开口部通过排气阀9而被开闭。进气口5的上游侧被连接于进气管10。排气口6的下游侧被连接于排气管11。本实施例中的进气口5以及进气管10对应于进气通道。本实施例中的排气口6以及排气管11对应于本发明的排气通道。
在进气口5上，配置有对流过进气口5的进气喷射汽油的第一燃料喷射阀12。在进气管10上，配置有对流过进气管10的进气喷射CNG的第二燃料喷射阀13。通过使从第一燃料喷射阀12和第二燃料喷射阀13喷射的燃料与进气混合，从而形成了混合气体。向第一燃料喷射阀12供给被存积在第一燃料罐14内的汽油。在从第一燃料罐14到第一燃料喷射阀12的燃料系统中，也可以使用其他的混合液体燃料等。向第二燃料喷射阀13供给被存积在第二燃料罐15内的CNG。在与第二燃料喷射阀13相比靠上游侧的进气管10上，配置有节气门16。通过节气门16从而能够对流过进气管10的进气量进行调节。
在排气管11中，配置有对从内燃机1排出的排气成分进行吸收及净化的三元催化剂17。三元催化剂17具有对碳氢化合物、一氧化碳、NOx进行吸收及净化的功能。三元催化剂17对应于本发明的催化剂。另外，作为本发明的催化剂，也可以为三元催化剂以外的催化剂。
在内燃机1内，同时设置有用于对内燃机1进行控制的ECU(ElectronicControl Unit：电子控制单元)18。ECU18为，根据内燃机1的运转条件以及驾驶员的要求而对内燃机1的运转状态进行控制的单元。在ECU18上，经由电气布线而连接有加速器位置传感器19、曲轴位置传感器20等的各种传感器，这些各种传感器的输出信号被输入至ECU18中。另一方面，在ECU18上，经由电气布线而连接有火花塞7、第一燃料喷射阀12、第二燃料喷射阀13以及节气门16，这些设备通过ECU18而被控制。
（内燃机停止时控制）
在三元催化剂17处于失活状态、即三元催化剂17的温度较低时，能够通过使NOx吸附于三元催化剂17上，从而降低向外部排出的NOx排出量。但是，当正在使用汽油来作为内燃机1的燃料时，从内燃机1排出的排气中所包含的非甲烷的碳氢化合物的比例较高，从而与NOx相比非甲烷的碳氢化合物将更优先地吸附于三元催化剂17上。即，如果在三元催化剂17的温度较低时使用汽油，则无法使NOx吸附于三元催化剂17上，从而NOx容易向外部被排出。
相对于此，CNG的主要成分为甲烷，由于从内燃机1排出的排气中所包含的作为未燃燃料成分的碳氢化合物的大约90%为甲烷，因此排气中所包含的非甲烷的碳氢化合物的比例较低。此外甲烷不易吸附于低温的三元催化剂17上。因此，即使在三元催化剂17的温度较低时，也能够抑制与NOx相比非甲烷的碳氢化合物优先地吸附于三元催化剂17上的情况。因此，如果在三元催化剂17的温度较低时使用CNG，则能够使NOx吸附于三元催化剂17上，从而能够降低向外部排出的NOx排出量。
因此，在能够使用汽油和CNG的内燃机1中，从内燃机1的内燃机启动起到三元催化剂17的预热结束为止使用排放物排出较少的CNG，之后从CNG切换为汽油。由此，即使在三元催化剂17的温度较低时，也能够在抑制内燃机1的运转中的NOx排出量的同时，通过极力抑制CNG的使用来确保续航距离。
但是，已知通过三元催化剂17的内燃机启动前的状态无法消除上述问题。在内燃机1的内燃机停止后，滞留在三元催化剂17的周围的排气管11中的、排气中的非甲烷的碳氢化合物被吸附于三元催化剂17上。该吸附在如下的情况下发生，即，三元催化剂17的温度例如成为通过三元催化剂17而使非甲烷的碳氢化合物被净化的净化温度以下的情况。虽然在内燃机1的内燃机刚刚停止后三元催化剂17的温度高于所述净化温度，但之后三元催化剂17逐渐冷却，当三元催化剂17的温度成为所述净化温度以下时，将发生非甲烷的碳氢化合物向三元催化剂17的吸附。
由于对于排气中的非甲烷的碳氢化合物的含有量而言，与CNG相比汽油中的含有量相当多，因此如果在使用汽油的过程中实施内燃机1的内燃机停止，则内燃机1的内燃机停止后的、向三元催化剂17的非甲烷的碳氢化合物的吸附量将增多。当在这种状态下实施内燃机1的内燃机启动时，由于在三元催化剂17上已经吸附有非甲烷的碳氢化合物，因此无法使下一次内燃机刚刚启动后的排气中的NOx吸附于三元催化剂17上。即，在下一次的内燃机启动时，三元催化剂17对NOx的吸附及净化的性能将会降低。因此，即使在下一次的内燃机刚刚启动后使用CNG，未被吸附的NOx也将会穿过三元催化剂17，从而使被放出至外部的NOx排出量增加，进而导致排气排放的恶化。
因此，在本实施例中，在内燃机1被要求停止时，在正在使用汽油的情况下，从汽油切换为CNG，而使内燃机1运转至内燃机停止为止。将本控制称为内燃机停止控制，执行本控制的ECU18对应于本发明的控制部。
此处，对应于汽油的第一燃料为如下的燃料，即，容易在内燃机停止后使作为未燃燃料成分的非甲烷的碳氢化合物吸附于温度降低了的三元催化剂17上，从而使下一次的内燃机启动时的三元催化剂17对N0x的吸附及净化的性能降低的燃料。即，第一燃料为，容易使未燃燃料成分吸附于三元催化剂17上的燃料。作为第一燃料，可以列举非甲烷的碳氢化合物的含有量较多的、汽油或其他的液体燃料。对应于CNG的第二燃料为如下的燃料，即，不易在内燃机停止后使作为未燃燃料成分的非甲烷的碳氢化合物吸附于温度降低了的三元催化剂17上，从而不会使下一次的内燃机启动时的三元催化剂17对N0x的吸附及净化的性能降低的燃料。即，第二燃料为第一燃料以外的燃料。作为第二燃料，可以列举非甲烷的碳氢化合物的含有量较少而以甲烷为主要成分的CNG。
根据本实施例，由于切换为CNG而使内燃机1运转至内燃机停止为止，因此能够抑制在内燃机停止后非甲烷的碳氢化合物吸附于三元催化剂17上的情况。由此，由于在下一次的内燃机启动时，非甲烷的碳氢化合物未吸附于三元催化剂17上，从而内燃机启动时的三元催化剂17对NOx的吸附及净化的性能不会降低，因此能够从内燃机启动最初起，通过三元催化剂17而对从内燃机1排出的NOx进行吸附及净化。因此，由于在内燃机启动时，NOx不会穿过三元催化剂17，因此能够改善内燃机启动时的排气排放。
此处设定为，在内燃机停止控制中，在内燃机停止之前，在从内燃机1排出的排气到达三元催化剂17为止使用CNG而使内燃机1运转。
根据本实施例，由于在内燃机停止时使用CNG且从内燃机1排出的排气到达三元催化剂17，因此能够抑制在内燃机停止后非甲烷的碳氢化合物吸附于三元催化剂17上的情况。此外，能够将到内燃机停止为止的时间设为所需最小限度，从而能够防止用户的延迟感。
另外，为了在内燃机停止时使用CNG且使从内燃机1排出的排气切实地到达三元催化剂17下游处，也可以采用如下方式，即，在内燃机停止控制中，在内燃机停止之前，在从内燃机1排出的排气到达三元催化剂之后仍使用CNG而使内燃机1继续运转。
（内燃机停止控制程序）
图2为，表示在内燃机1的内燃机停止时所执行的内燃机停止控制程序的流程图。根据图2所示的流程图来对内燃机停止控制程序进行说明。本程序通过ECU18而每隔预定的时间被重复执行。执行本程序的ECU18对应于本发明的控制部。
当执行本程序时，首先，在S101中，对是否存在由用户发出的内燃机1的内燃机停止要求进行判断。存在内燃机停止要求的情况，可以通过ECU18接收到用户所发出的内燃机停止要求信号来进行判断。内燃机停止要求信号例如在用户将点火开关断开时被发出。在S101作出肯定判断的情况下，转移至S102。在S101作出否定判断的情况下，暂时结束本程序。
在S102中，对当前正在使用的燃料是否为汽油进行判断。能够通过ECU18来对正在使用汽油和CNG中的哪种燃料而使内燃机1运转进行判断。在S102作出肯定判断的情况下，转移至S103。在S102作出否定判断的情况下，转移至S105。
在S103中，将燃料从汽油切换为CNG。
在S104中，在使用了CNG的状态下，在内燃机停止之前，在从内燃机1排出的排气到达三元催化剂17为止使用CNG而使内燃机1运转。该S104中的运转时间可以为预先通过试验等而求出的预定时间，还可以根据内燃机转数和吸入空气量，来计算并求出至少使用CNG而从内燃机1排出的排气到达三元催化剂17为止的时间。
在S105中，使内燃机1内燃机停止。在本步骤的处理后，暂时结束本程序。
根据以上所说明的本程序，能够抑制如下情况，即，在能够使用CNG和汽油的内燃机1的内燃机停止后的温度降低了的三元催化剂17上吸附有非甲烷的碳氢化合物的情况，从而不会使下一次的内燃机启动时的三元催化剂17对NOx的吸附及净化的性能降低，进而改善了下一次的内燃机启动时的排气排放。
<其他>
本发明所涉及的内燃机的控制装置并不限定于上述的实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更。此外，上述实施例也为本发明所涉及的内燃机的控制方法的实施例。
符号说明
1 内燃机；
2 气缸；
3 活塞；
4 燃烧室；
5 进气口；
6 排气口；
7 火花塞；
8 进气阀；
9 排气阀；
10 进气管；
11 排气管；
12 第一燃料喷射阀；
13 第二燃料喷射阀；
14 第一燃料罐；
15 第二燃料罐；
16 节气门；
17 三元催化剂；
18 ECU；
19 加速器位置传感器；
20 曲轴位置传感器。
Claims (4)
1.一种内燃机的控制装置，具备：
催化剂，其被设置在能够使用多种燃料的内燃机的排气通道中，并对从所述内燃机排出的排气成分进行吸附及净化；
控制部，其在所述内燃机被要求停止时，在正在使用多种燃料中的第一燃料的情况下，从所述第一燃料切换为第二燃料，而使所述内燃机运转至内燃机停止为止，其中，所述第一燃料为，容易使未燃燃料成分吸附于所述催化剂上的燃料。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
所述控制部在内燃机停止之前，至少在从所述内燃机排出的排气到达所述催化剂为止使用所述第二燃料而使所述内燃机运转。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其中，
所述第一燃料为液体燃料，所述第二燃料为天然气。
4.一种内燃机的控制方法，所述内燃机具备，被设置在能够使用多种燃料的所述内燃机的排气通道中、并对从所述内燃机排出的排气成分进行吸附及净化的催化剂，
所述内燃机的控制方法包括如下步骤，即，在所述内燃机被要求停止时，在正在使用多种燃料中的第一燃料的情况下，从所述第一燃料切换为第二燃料，而使所述内燃机运转至内燃机停止为止，其中，所述第一燃料为，容易使未燃燃料成分吸附于所述催化剂上的燃料。
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