[发明专利]用于净化排气的催化转换器的暖机方法和暖气系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于净化内燃机的排气的催化转换器的暖机方法和暖气系统，特别涉及使适用于附加增压器(supercharger)的内燃机的催化转换器提前激活的暖机方法和暖气系统。

背景技术

搭载了柴油机或汽油机等内燃机(以下，简称为发动机)的汽车等具有用于净化发动机的排气的催化转换器，该催化转换器包含三元催化等催化剂。这样的催化转换器由于其温度上升而开始被激活，并发挥排气的还原能力或氧化能力。因此，催化转换器的温度管理是重要的。

但是，发动机刚启动之后的排气的温度低。因此，催化转换器被激活即催化转换器的温度上升至其激活温度需要一定的时间(暖机时间)。为了消除该需求，采用着提前激活催化转换器的方法，该方法例如通过加热器对催化转换器加热，或者在发动机刚刚启动后，提高发动机的空旋转数。

另一方面，在发动机中，已知有具有增压器的发动机，该增压器用于增大发动机的输出。当增压器是涡轮增压器(turbocharger)的情况下，涡轮增压器包括通过排气的动能而旋转的涡轮、以及通过该涡轮启动的压缩机，该压缩机将至发动机的空气压缩，并作为压缩空气而提供给发动机。

在附有涡轮增压器的发动机的情况下，催化转换器一般在增压器的下游配置在发动机的排气通道。因此，涡轮增压器根据自身的热容量而吸收排气的热能，使提供给催化转换器的热量减少。其结果，附有涡轮增压器的发动机与不具有涡轮增压器的发动机相比，催化转换器所需的暖机时间变长。从而，在附有涡轮增压器的发动机的情况下，将催化转换器的暖机时间缩短至以下变得非常重要。

例如，专利文献1公开了涡轮增压器的控制装置，该控制装置判定催化转换器是否需要暖机，在催化转换器需要暖机时控制涡轮的旋转数，由此，减少对涡轮的排气的流入压力和来自涡轮的排气的流出压力之间的压力差。

从而，上述的控制装置能够使流入压力和流出压力之间的压力差在短时间内尽量减少至接近零的值。具体地说，是具有可变喷嘴的可变容量型的涡轮增压器的情况下，控制装置将可变喷嘴的叶片(vane)操作为全开状态，从而使流入压力和流出压力之间的压力差大幅减少。这是因为通过涡轮的排气的流速降低，因此涡轮的旋转所消耗的排气的热能被限制，其结果，催化转换器在短时间内有效地被暖机。

现有技术

专利文献1：特开2007-278252号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，上述的控制装置的技术思想在于，将排气的热量尽可能作为催化转换器的暖机能量来利用。但是，若为了这样的排气的有效利用而导致通过涡轮的排气的流速降低，则伴随于此，经由压缩机而增压至发动机的空气量也同时被减少。为了维持期望的空燃比(air-fuel ratio)，这样的空气量的减少导致对发动机提供的燃料量的减少，因此导致排气的热量本身的减少。其结果，可利用于催化转换器的暖机的暖机能量减少，不能有效地缩短催化转换器的暖机时间。

本发明的目的在于，提供一种缩短催化转换器的暖机时间，并能够提前激活催化转换器的暖机方法和暖机系统。

用于解决课题的方法

本发明的暖机方法完成上述的目的，应用该暖机方法的催化转换器配置在附有涡轮增压器的内燃机的排气通道，并净化排气。本发明的暖机方法包括：第1步骤，使提供给内燃机的空气的流量不依赖于通过涡轮增压器的涡轮的排气的流量而增加；第2步骤，调整通过涡轮的排气的流动，减少通过涡轮而至催化转换器的排气的热能损失；以及第3步骤，使至内燃机的燃料的供给增加或对排气中提供氧气，并使从内燃机排出的排气的热量增加或促进催化转换器本身的催化反应。

具体地说，第2步骤将可变容量型涡轮增压器的可变喷嘴或排废阀设为开状态，第3步骤通过使提供给内燃机的燃料增加，从而使排气的热量增加。

另一方面，第3步骤通过使应提供给内燃机的空气的一部分在催化转换器的上游流入内燃机的排气通道，从而使排气的热量增加或促进催化转换器的催化反应。

本发明的暖机方法还可以包括第4步骤，在完成了催化转换器的激活后，在通常的运转控制模式下实施涡轮增压器和内燃机的运转。

此外，本发明提供催化转换器的暖机系统，该暖机系统包括：吸气调整装置，使提供给内燃机的空气的流量不依赖于通过涡轮增压器的涡轮的排气的流量而增加；涡轮调整装置，调整通过涡轮的排气的流动，并降低通过涡轮而至催化转换器的排气的热能损失；排气调整装置，使至内燃机的燃料的供给增加或对排气中提供氧气，并使从内燃机排出的排气的热量增加或促进催化转换器的催化反应；以及控制装置，控制吸气调整装置、涡轮调整装置以及排气调整装置的动作。