[发明专利]发动机的废气排放控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机废气净化装置，该装置设有催化剂，本发明特别涉及一种废气净化装置的控制装置，该控制装置能根据具体的催化剂氧吸收/释放特性将催化转换器内的空燃比维持在化学计量水平。

背景技术

为利用三元催化剂去除发动机废气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO_x)，重要的是维持催化剂的气体环境，以便使氧浓度与为发动机设定的燃油混合物化学计量空燃比紧密对应。

为了实现该目标，已经提议提供这样一种催化转换器，它能够响应当前氧浓度存储和释放氧，以便使催化剂的气体环境保持在氧浓度与化学计量空燃比一致的气氛中。催化剂中使用的贵金属具有吸收和释放氧的功能，已经提议通过以下方式提高氧气存储能力：通过在催化基底上加入诸如氧化铈、氧化钡或碱金属的氧吸收材料达到所需水平。

以Bush等人的名义于1998年12月1日出版的美国专利第5842340号公开了上述类型的催化转换器以及确定催化剂的当前氧存储量的计算方法。该方法通过分析催化转换器的出口和入口处设置的氧传感器的输出信号来估算催化剂的氧存储量。从而控制供应给发动机的燃油混合物的空燃比，以便使氧存储量与目标值一致。

在日本专利局1993年公布的Tokkai平5-195842和日本专利局1995年公布的Tokkai平7-259602中也公开了类似方法。

以Schumacher等人的名义于2000年9月12日出版的美国专利第6116021号公开了通过对从完全饱和到全耗尽的表达式进行积分实现对解吸能力的评价。该参考文献进一步指出反积分能提供氧存储和释放能力的更精确和重复性更好的估算。然而，该文件未包含有关设定空燃比应当被调整到附近的目标存储量的任何启示。

发明内容

可根据从两个氧传感器输出中的变量估算的催化剂氧存储能力来确定氧存储量的目标值。然而，例如，当两个氧传感器的性能中存在某种背离时，氧存储量的计算值会偏移，其不是变得太大就是太小，结果，实际氧存储量被控制为与理想目标值不同的值。目标值的这种背离对废气中氧浓度的控制会起到反作用。于是本发明旨在提高催化剂氧存储能力的估算精度。

为实现上述目的，本发明为这样一种发动机提供一种废气控制装置：该发动机包括燃油供应机构和排气通道，其中控制装置包括布置在排气通道内的催化转换器。催化转换器内装三元催化剂。控制器还包括第一氧传感器、第二氧传感器和微处理器，第一氧传感器检测催化剂上游废气的氧浓度作为上游氧浓度，第二氧传感器检测催化剂下游废气的氧浓度作为下游氧浓度。

微处理器设计成能由上游氧浓度计算催化剂上游废气的氧浓度相对于化学计量氧浓度的过量/不足浓度，所述化学计量氧浓度对应于供应给发动机的燃油混合物的化学计量空燃比，微处理器还根据过量/不足的氧浓度计算催化剂的氧存储量，并在上游氧浓度高于化学计量浓度而下游氧浓度在包括化学计量氧浓度的预定浓度范围内的期间内计算特定阶段的催化剂的氧存储量，还可在上游氧浓度低于化学计量浓度而下游氧浓度在预定浓度范围内的期间内计算特定阶段的催化剂的氧释放量。

进一步将微处理器设计成：在下游氧含量变得高于预定浓度范围时将特定阶段的氧存储量采样为最大氧存储量，在下游氧浓度变得低于预定浓度范围时将特定阶段的氧释放量采样为最大氧释放量，并计算最大氧存储量和最大氧释放量的平均值。

进一步将微处理器设计成能根据平均值确定氧存储量的目标值，并控制燃油供应机构的燃油供应量，以便使催化剂的氧存储量与目标值一致。

更准确地说，本发明的第一方面在于发动机的废气净化装置，它包括：设置在发动机的排气通道内的催化剂；前端传感器，它能检测流入催化剂的过量氧浓度；以及微处理器，它被设计成：估算催化剂中存储的第一氧量，被估算的第一量以第一流量存储；估算催化剂中存储的第二氧量；其中根据过量氧浓度和第一量与第二量之间的关系估算第一流量；以及根据第一和第二量的平均值控制发动机的空燃比。