CN102144080B

CN102144080B - 用于内燃发动机的排气控制装置

Info

Publication number: CN102144080B
Application number: CN2009801344865A
Authority: CN
Inventors: 辻本健一; 井上三树男
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: JP4569690B2; EP2331798B1; CN102144080A; JP2010059886A; EP2331798A1; US8353151B2; WO2010026466A1; US20110011063A1

Abstract

一种排气控制装置包括氧化催化剂(13)、具有比发动机排气通路的截面小的截面的小型氧化催化剂(14)、燃料供给阀(15)、电热塞(51)和电子控制单元(30)。用于排气控制装置的控制模式包括燃料从燃料供给阀被供给、由电热塞加热并且被点燃的第一控制模式，燃料从燃料供给阀被供给并且由电热塞加热但是不被点燃的第二控制模式，和燃料从燃料供给阀被供给并且电热塞不提供加热的第三控制模式。电子控制单元在能点燃的运转区域内选择第一或第三控制模式，并且在不能点燃的运转区域内选择第二或第三控制模式。

Description

用于内燃发动机的排气控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的排气控制装置。

背景技术

在内燃发动机如柴油发动机和汽油发动机中，燃料在发动机本体中燃烧，并且包含污染物的排气从发动机本体排出。有害的污染物的示例包括一氧化碳(CO)、未燃烧的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和颗粒物质(PM)。

内燃发动机设有净化排气的排气处理装置。排气处理装置的示例包括对一氧化碳等进行氧化的氧化催化剂、除去氮氧化物的NOx储存催化剂、和除去颗粒物质的颗粒过滤器。

PCT申请No.8-509044的公开日文译本描述了一种减少从汽车发动机排放的污染物的装置。该装置包括燃料供给装置和由一阀控制的燃料管路，所述阀用于将低燃点的燃料供给到连接至发动机的排气排放管路中。该装置设有空气泵，并且空气泵将燃烧空气经空气管路供给到排气排放管路中。

在该装置中，排气流中的颗粒污染物在位于除去颗粒污染物的颗粒过滤器上游的位置处的排气管中燃烧。结果，颗粒过滤器的有效寿命延长。

在满足适当的运转条件如用于温度的条件或用于还原剂的量的条件时，排气处理装置实施其功能。当从内燃发动机排出的排气需要被净化时，应当在短时间内满足运转条件。

在PCT申请No.8-509044的公开日文译本描述的装置中，在排气管中生成火焰以加热设在生成火焰的位置下游的催化剂。在该装置中，为了生成火焰，将空气经空气管路导入排气管中以将氧供给到排气管中。当空气未经空气管路导入排气管中时，如果排气中的氧浓度高，则能生成火焰。但是，如果排气中的氧浓度低，则不能生成火焰。如果在排气管中不能生成火焰，则设在假定要生成火焰的位置下游的催化剂的温度不能在短时间内升高。结果，可能要花费长时间来满足用于催化剂的适当的运转条件。

当在排气管中未生成火焰时，如果例如氧化催化剂的温度低于活化温度，则氧化催化剂可由排气加热以达到活化温度。但是，优选地，氧化催化剂的温度在较短的时间内升高。如果氧化催化剂的温度等于或高于活化温度，则氧化催化剂的温度可由利用排气中所含的还原剂在氧化催化剂中发生的氧化反应所产生的热量升高。同样，在这种情况下，优选地，较大量的还原剂被供给到氧化催化剂以在较短的时间内使氧化催化剂的温度升高。

发明内容

本发明提供一种用于内燃发动机的排气控制装置，其基于排气的状态和排气处理装置的状态在短时间内达到适于排气处理装置的运转条件。

本发明的第一方面涉及一种用于内燃发动机的排气控制装置，其包括：设置在发动机排气通路中并净化排气的排气处理装置；设置于所述发动机排气通路中在所述排气处理装置上游的位置的小型氧化催化剂，所述小型氧化催化剂具有比所述发动机排气通路的截面小的截面，并且所述排气的一部分在所述小型氧化催化剂中流动；向所述小型氧化催化剂供给燃料的燃料供给装置；设置在所述小型氧化催化剂和所述燃料供给装置之间并提供加热的加热装置；和控制所述燃料供给装置和所述加热装置的控制单元。具有第一运转区域和第二运转区域，在所述第一运转区域内当所述燃料由所述燃料供给装置供给到所述排气中并且所述燃料由所述加热装置加热时所述燃料能被点燃，在所述第二运转区域内当所述燃料由所述燃料供给装置供给到所述排气中并且所述燃料由所述加热装置加热时所述燃料不能被点燃。用于所述排气控制装置的控制模式包括第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式，在所述第一控制模式中所述燃料从所述燃料供给装置被供给、所述燃料由所述加热装置加热并且所述燃料被点燃，在所述第二控制模式中所述燃料从所述燃料供给装置被供给、所述燃料由所述加热装置加热并且所述燃料不被点燃，在所述第三控制模式中所述燃料从所述燃料供给装置被供给并且所述加热装置不提供加热。所述控制单元在所述第一运转区域内将所述排气控制装置置于所述第一控制模式或所述第三控制模式，并且在所述第二运转区域内将所述排气控制装置置于所述第二控制模式或所述第三控制模式。利用该构型，能基于排气的状态和排气处理装置的状态从第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式之中选择控制模式。因此，能在短时间内达到适于排气处理装置的运转条件。

在上述方面中，所述排气控制装置能以这样的方式形成，使得在所述燃料被点燃时所生成的火焰的一部分穿过所述小型氧化催化剂和所述发动机排气通路的壁面之间的空间。利用该构型，能在小型氧化催化剂下游的位置生成火焰。此外，小型氧化催化剂中的热应力减小，且因此小型氧化催化剂的耐热性得以改善。

在上述方面中，所述控制单元能以这样的方式控制所述燃料供给装置，使得在所述第一控制模式中的运转开始后的预定期间内所述燃料供给装置以第一燃料供给量供给所述燃料，并且在所述预定期间经过后所述燃料供给装置以小于所述第一燃料供给量的第二燃料供给量供给所述燃料。利用该构型，能在第一控制模式中稳定地点燃燃料。

在上述方面中，当所述控制模式从所述第一控制模式切换到所述第三控制模式时，所述控制单元可在所述第一控制模式的结束时间和所述第三控制模式的开始时间之间设定这样的期间，在该期间中所述加热装置不提供加热并且所述燃料供给装置不供给所述燃料。利用该构型，能抑制由于小型氧化催化剂的突然冷却所引起的小型氧化催化剂的破损。

在上述方面中，可提供调节在所述发动机排气通路中流动的所述排气的流量并由所述控制单元控制的排气流量调节装置。所述控制单元能以这样的方式控制所述排气流量调节装置，使得在所述第一控制模式中的运转开始后的预定期间内所述排气以第一流量被供给，并且在所述预定期间经过后所述排气以高于所述第一流量的第二流量被供给。利用该构型，能稳定地点燃燃料。

在上述方面中，当所述排气控制装置以所述第一控制模式运转时，所述控制单元能以这样的方式控制所述燃料供给装置，使得如果所述小型氧化催化剂的温度等于或高于预定的阈值温度，则所述燃料供给装置以比在所述小型氧化催化剂的温度低于所述预定的阈值温度时从所述燃料供给装置供给的燃料量大的量供给所述燃料。利用该构型，能向设在小型氧化催化剂下游的排气处理装置供给大量的还原剂。

在上述方面中，所述排气处理装置可包括氧化催化剂、NOx储存催化剂和颗粒过滤器中的至少一者。

按照上述方面的用于内燃发动机的排气控制装置可基于排气的状态和排气处理装置的状态在短时间内达到适于排气处理装置的运转条件。

附图说明

在下面参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述中将说明本发明的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中

图1是示出压缩点火式内燃发动机的全视图；

图2A是示意性地示出排气控制装置的设有小型氧化催化剂的部分的剖视图；

图2B是沿图2A中的线B-B截取的小型氧化催化剂的剖视图；

图3是示出从燃料供给阀供给的燃料能被点燃的区域的图示；

图4是示出本发明的第一实施例中的第一控制模式的时序图；

图5是示意性地示出排气管的设有小型氧化催化剂的部分的放大剖视图；

图6是示出能在小型氧化催化剂的出口处生成火焰的区域的图示；

图7是示意性地示出小型氧化催化剂并示出小型氧化催化剂中的传热方式的放大剖视图；

图8是示出本发明的第一实施例中的第二控制模式和第三控制模式的时序图；

图9是示出在第二控制模式中小型氧化催化剂的温度升高方式的图示；

图10是示出排气控制装置在第一控制模式中运转的区域、排气控制装置在第二控制模式中运转的区域和排气控制装置在第三控制模式中运转的区域的示例的视图；

图11是示意性地示出NOx储存催化剂的放大剖视图；

图12是示出从燃料供给阀供给燃料的方式的示例的时序图；

图13是示出本发明的第二实施例中的第一运转示例的时序图；

图14是示出本发明的第二实施例中的第二运转示例的时序图；

图15是示出本发明的第二实施例中的第三运转示例的时序图；

图16是示出本发明的第二实施例中的第四运转示例的时序图；以及

图17是示出本发明的第二实施例中的第四运转示例的流程图。

具体实施方式

将参照图1至图12对按照本发明第一实施例的用于内燃发动机的排气控制装置进行描述。

图1是示出本发明的第一实施例中的压缩点火式内燃发动机的全视图。第一实施例将假定内燃发动机为柴油发动机来进行描述。内燃发动机包括发动机本体1。发动机本体1包括形成在各气缸中的燃烧室2、将燃料喷射到各气缸2中的电控的燃料喷射阀3、进气歧管4和排气歧管5。

进气歧管4经进气道6连接到排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口。压缩机7a的入口经进气量检测器8连接到空气滤清器9。在进气道6中设有由步进电机驱动的节气门10，并且绕进气道6设有对流过进气道6的进气进行冷却的冷却装置11。在图1所示的实施例中，发动机冷却剂被导入冷却装置11中，并且发动机冷却剂冷却进气。

排气歧管5连接到排气涡轮增压器7的排气涡轮机7b的入口。排气涡轮机7b的出口经排气管12连接到用作排气净化催化剂的氧化催化剂13。在发动机排气通路中在氧化催化剂13下游的位置设有捕集排气中的颗粒物质的颗粒过滤器16。在图1所示的实施例中，在发动机排气通路中在颗粒过滤器16下游的位置设有NOx储存催化剂17。氧化催化剂13、颗粒过滤器16和NOx储存催化剂17用作排气处理装置。

在发动机排气通路中在氧化催化剂13上游的位置、也就是在排气管12中设有体积比氧化催化剂13小的小型氧化催化剂14。要流入氧化催化剂13中的排气的一部分流入小型氧化催化剂14中。在发动机排气通路中在小型氧化催化剂14上游的位置、也就是在排气管12中设有用作向小型氧化催化剂14供给燃料的燃料供给装置的燃料供给阀15。燃料供给阀15具有供给燃料和停止燃料供给的作用。在燃料供给阀15和小型氧化催化剂14之间设有电热塞51。电热塞51用作加热装置，其具有加热其周围区域和停止加热的作用。电热塞51被形成为使得从燃料供给阀15喷射的燃料在后述的、燃料能被点燃的运转区域内被点燃。

在排气歧管5和进气歧管4之间形成有供排气再循环回到燃烧室2的EGR通路18。在EGR通路18中设有电控的EGR控制阀19。绕EGR通路18设有对流过EGR通路18的EGR气体进行冷却的冷却装置20。在图1所示的实施例中，发动机冷却剂被导入冷却装置20中，并且发动机冷却剂冷却EGR气体。

燃料喷射阀3经各自的燃料供给管21连接到共轨22。共轨22经电控的可变输送燃料泵23连接到燃料箱24。储存在燃料箱24中的燃料由燃料泵23供给到共轨22中。供给到共轨22中的燃料经各自的燃料供给管21供给到燃料喷射阀3。

电子控制单元30由数字计算机形成。第一实施例中的电子控制单元30用作排气控制装置的控制单元。电子控制单元30包括ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35和输出36，它们通过双向总线31相互连接。

在小型氧化催化剂14的下游设有检测小型氧化催化剂14的温度的温度传感器25。在颗粒过滤器16的下游设有检测氧化催化剂13或颗粒过滤器16的温度的温度传感器26。在NOx储存催化剂17的下游设有检测NOx储存催化剂17的温度的温度传感器27。从温度传感器25、26和27输出的信号经相应的A/D转换器37输入到输入端口35中。

颗粒过滤器16设有检测颗粒过滤器16的上游侧和下游侧之间的压差的压差传感器28。从压差传感器28和进气量检测器8输出的信号经相应的A/D转换器37输入到输入端口35中。产生与加速踏板40的下压量L成比例的输出电压的载荷传感器41连接到加速踏板40。来自载荷传感器41的输出电压经相应的A/D转换器37输入到输入端口35中。曲轴每转动例如15度便产生一输出脉冲的曲柄角度传感器42连接到输入端口35。输出端口36经相应的驱动回路38连接到燃料喷射阀3、驱动节气门10的步进电机、EGR控制阀19和燃料泵23。此外，输出端口36经相应的驱动回路38连接到燃料供给阀15和电热塞51。

图2A是示意性地示出排气管中小型氧化催化剂附近的部分的放大剖视图。图2B是示意性地示出沿图2A中的线B-B截取的小型氧化催化剂的剖视图。

如图2A所示，排气管12具有筒状。燃料供给阀被设置成向小型氧化催化剂14的上游侧端面供给燃料。燃料供给阀15具有喷射孔，且该喷射孔面向小型氧化催化剂14的端面。第一实施例中的燃料供给阀15的喷射孔以这样的方式形成，使得燃料以径向方式喷射。按照第一实施例的排气控制装置以这样的方式形成，使得用作发动机本体1的燃料的轻油从燃料供给阀15被喷射。从燃料供给阀15喷射的燃料不限于用于发动机本体1的轻油。也可从燃料供给阀15喷射与发动机本体1的燃料不同的燃料。

电热塞51以这样的方式布置，使得从燃料供给阀15供给的燃料被加热。电热塞51以这样的方式形成，使得端部的温度升高。电热塞51设在这样的位置，使得端部与从燃料供给阀15喷射的燃料接触。

第一实施例中的电热塞51和燃料供给阀15是杆状部件。电热塞51和燃料供给阀15沿预定的方向穿过壁被插入排气管12中。电热塞51和燃料供给阀15的形状和位置可适当地选择。

在图2A和图2B所示的装置中，小型氧化催化剂14具有基体，该基体为具有薄的金属板和薄的金属波纹板的层叠结构。在小型氧化催化剂14的基体的表面上，形成有例如由氧化铝制成的催化剂载体层。在催化剂载体上载持有贵金属催化剂，例如铂Pt、铑Rd或钯Pd。基体可由堇青石制成。小型氧化催化剂14布置在筒状外框架14a内。筒状外框架14a由排气管12经多个支撑件29支承。

小型氧化催化剂14具有比朝氧化催化剂13流动的排气的整个流动通路面积小的截面。也就是说，小型氧化催化剂14的截面小于排气管12的截面。小型氧化催化剂14是大致设在排气管12的中央并沿排气流的方向延伸的筒状部件。在小型氧化催化剂14周围形成有供排气流过的通路。

氧化催化剂13是体积比小型氧化催化剂14大的排气净化氧化催化剂。氧化催化剂13例如包括具有分隔壁的基体，所述分隔壁布置在筒状的壳体内并沿排气流的方向延伸。基体例如具有蜂窝结构。在基体的表面上形成有例如由多孔氧化物粉末形成的覆层，并且在覆层上载持有贵金属催化剂如铂Pt。

如图2A所示，在按照第一实施例的用于内燃发动机的排气控制装置中，可通过利用电热塞51加热从燃料供给阀15喷射的燃料来生成火焰。是否能生成火焰取决于排气管12中的气氛。也就是说，运转区域基于从发动机本体排出的排气的状态被划分为在其中燃料能被点燃的运转区域和在其中燃料不能被点燃的运转区域。是否能生成火焰取决于例如排气中的氧浓度和排气流量Ga。

图3是示出从燃料供给阀喷射的燃料能被点燃的区域的图示。横轴表示排气中的氧浓度，纵轴表示排气流量。如果排气中的氧浓度等于或高于使燃料能被点燃的值，则从燃料供给阀喷射的燃料被点燃。随着排气中的氧浓度升高，燃料更容易被点燃。相比之下，随着排气流量降低，燃料更容易被点燃。燃料能被点燃的区域如图3所示地被限定。此外，燃料能被容易地点燃的区域被限定在燃料能被点燃的区域内。

按照图1所示的第一实施例的排气控制装置能以第一控制模式运转，在第一控制模式中，燃料从燃料供给阀15被喷射，并且燃料由电热塞51加热且被点燃以生成火焰。排气控制装置能以第二控制模式运转，在第二控制模式中，燃料从燃料供给阀15被喷射，并且燃料由电热塞51加热但是燃料不被点燃。排气控制装置能以第三控制模式运转，在第三控制模式中，燃料从燃料供给阀15被供给，并且用电热塞51对燃料的加热停止。排气控制装置能以第四控制模式运转，在第四控制模式中，不从燃料供给阀15供给燃料，并且向电热塞51供电。

当排气状态处于燃料能被点燃的运转区域内时，按照第一实施例的电子控制单元30将排气控制装置置于第一控制模式或第三控制模式。当排气状态处于燃料不能被点燃的运转区域内时，电子控制单元30将排气控制装置置于第二控制模式或第三控制模式。

在下文中将提供关于控制模式的说明，示出了按照第一实施例的用于内燃发动机的排气控制装置的运转示例。在第一实施例中，电子控制单元30实现各控制模式。也就是说，电子控制单元30控制燃料供给阀15、电热塞51、EGR控制阀19等。

图4是说明第一控制模式的时序图。在该运转示例中，排气控制装置以第一控制模式运转，使得设在小型氧化催化剂14下游的氧化催化剂13的温度升高。在排气控制装置中，火焰被生成以加热排气处理装置。在初始状态下，小型氧化催化剂14的温度低于活化温度Tx。也就是说，小型氧化催化剂14尚未被活化。但是，排气控制装置在燃料能被点燃的运转区域内运转。因此，在排气管12内的气氛中，燃料能被点燃。

如图2A和4所示，首先，向电热塞51供电而不从燃料供给阀15喷射燃料。也就是说，排气控制装置以第四控制模式运转。排气控制装置以第四控制模式运转主要是升高电热塞51的温度。如果向电热塞51供电，则电热塞51开启(接通)并且电热塞51的端部的温度升高。即使是在第四控制模式中，排气的温度也由电热塞51产生的热量逐渐升高。因此，小型氧化催化剂14和氧化催化剂13的温度升高。

在图4所示的运转示例中，当电热塞51的温度变高时，第四控制模式结束。在该运转示例中，电热塞51被加热一预先设定的供电时间。第四控制模式的结束时间不限于此，而是能以其它适当的方法设定。例如，排气的温度由设在电热塞51下游的温度传感器检测，并且供电时间的结束时间可基于所检测出的温度来设定。

当电热塞51的温度变高时，燃料从燃料供给阀15被喷射。通过喷射燃料来生成火焰。也就是说，排气控制装置转换到第一控制模式。在该运转示例中，从燃料供给阀15间歇地(以脉冲方式)喷射燃料。以规则的间隔多次喷射预定量的燃料。

图5是示出在排气控制装置以第一控制模式运转时排气管的设有小型氧化催化剂的部分的放大剖视图。当燃料由电热塞51加热并被点燃时，火焰生成并且火焰沿着排气流向下游行进。火焰使排气的温度升高。

在第一实施例中，电热塞51设在位于小型氧化催化剂14的上游并与小型氧化催化剂14分开的位置处。在小型氧化催化剂14的外侧形成排气流动通路。因此，如箭头62所示，火焰的一部分穿过形成在小型氧化催化剂14的侧面14b和排气管12之间的通路。也就是说，火焰的一部分穿过小型氧化催化剂14和发动机排气通路的壁面之间的空间。如上所述，在该运转示例中，所生成的火焰包围小型氧化催化剂14。穿过在小型氧化催化剂14的外侧形成的通路行进的火焰与侧面14b接触。另外，火焰的一部分如箭头61所示地到达小型氧化催化剂14的上游侧端面，并进入小型氧化催化剂14。

如图1、4和5所示，如果排气控制装置以生成火焰的第一控制模式运转，则排气的温度升高，并且如箭头64所示高温排气向下游传送。因此，设在小型氧化催化剂14、氧化催化剂13、颗粒过滤器16、NOx储存催化剂17等下游的部件在短时间内被加热。因此，如果氧化催化剂13或小型氧化催化剂14的温度低于活化温度，则能在短时间内将催化剂的温度升高到等于或高于活化温度的温度。如果氧化催化剂13或小型氧化催化剂14的温度等于或高于活化温度，则能在短时间内通过升高催化剂的温度来增强催化剂的氧化能力。

此外，燃料通过生成火焰而被改质(reform)。例如，形成还原剂如HC和CO。这些还原剂被送到设在生成火焰的位置下游的氧化催化剂13。当氧化催化剂13的温度等于或高于活化温度时，氧化催化剂13的温度由还原剂的氧化反应热快速升高。

在图4所示的运转示例中，即使在小型氧化催化剂14的温度达到活化温度Tx之后，排气控制装置也仍以第一控制模式继续运转。在小型氧化催化剂14的温度达到活化温度Tx之后，所喷射的未燃烧的燃料被改质并且在小型氧化催化剂14中形成还原剂如HC。另外，HC等被燃烧并且形成更轻的还原剂。因此，能与由火焰形成的还原剂一起给设在生成火焰的位置下游的氧化催化剂13供给大量的还原剂。小型氧化催化剂14由在小型氧化催化剂14中产生的氧化反应加热，并且排气的温度进一步升高。因此，能在短时间内升高设在氧化催化剂13下游的排气处理装置的温度。

如图5所示，还原剂如箭头63所示地从小型氧化催化剂14排出。在这种情况下，雾化的或微粒化的还原剂从小型氧化催化剂14排出。从小型氧化催化剂14排出的还原剂可由如箭头62所示地流过在小型氧化催化剂14的外侧形成的通路的排气点燃。也就是说，能在小型氧化催化剂14的出口处生成火焰。如果在小型氧化催化剂14的出口处生成火焰，则火焰在整个排气管12内扩展。结果，能提高小型氧化催化剂14下游的位置处的燃烧效率。因此，能进一步升高排气的温度。或者，能形成更轻的还原剂。结果，能在更短的时间内升高设在氧化催化剂13下游的排气处理装置的温度。

图6是示出能在小型氧化催化剂的出口生成火焰的区域的图示。图6示出设有电热塞以生成火焰的情况，和没有电热塞而生成火焰的情况。在小型氧化催化剂14的出口是否生成火焰取决于排气中的氧浓度和小型氧化催化剂14的温度(小型氧化催化剂14的出口处的气体温度)。在小型氧化催化剂的出口处，随着排气中的氧浓度升高，更容易生成火焰。另外，随着小型氧化催化剂的温度升高，更容易生成火焰。即使未设置电热塞，也能在预定的条件下生成火焰。图6示出设有电热塞的情况和未设置电热塞的情况之间的比较。如果设有电热塞，则在小型氧化催化剂14的出口在更宽的温度范围内生成火焰。

图7是示意性地示出在排气控制装置以第一控制模式运转时的小型氧化催化剂的放大剖视图。当例如供给到小型氧化催化剂14中的未燃烧的燃料被氧化时，小型氧化催化剂14的温度升高。在这种情况下，小型氧化催化剂14的内侧部分的温度首先升高，然后小型氧化催化剂14的外侧部分(温度)升高。因此，在小型氧化催化剂14的基材中产生温度梯度。

在该运转示例中，如箭头62所示，火焰穿过小型氧化催化剂14外侧的空间。也就是说，火焰穿过小型氧化催化剂14和发动机排气通路的壁面之间的空间。因此，如箭头65所示，火焰的热量从小型氧化催化剂14的外侧部分朝内侧部分传递，并且在基材中产生的温度梯度减小。在基材内产生的热应力减小。结果，能提高小型氧化催化剂14的耐热性。

按照第一实施例，由电热塞51生成的火焰的一部分穿过小型氧化催化剂14外侧的空间。或者，由电热塞51生成的火焰全体可被导向小型氧化催化剂14的端面。利用该构型，能在短时间内升高小型氧化催化剂14的温度。

在图4所示的运转示例中，即使在小型氧化催化剂14的温度达到活化温度之后，排气控制装置也仍以电热塞开启的第一控制模式继续运转。或者，例如，可在基于由温度传感器25检测出的温度判定出小型氧化催化剂14的温度已达到活化温度之后停止向电热塞51供电。也就是说，当小型氧化催化剂的温度达到活化温度时，控制模式可切换到第三控制模式。如果未设置电热塞，则必须等到小型氧化催化剂的温度由从发动机本体1排出的排气升高到活化温度。但是，如果设有电热塞并且排气控制装置以第一控制模式运转，则能在短时间内将小型氧化催化剂的温度升高到活化温度。结果，能在短时间内升高排气处理装置如设在小型氧化催化剂下游的氧化催化剂的温度。

接下来将参照图8和9对按照第一实施例的第二控制模式和第三控制模式进行说明。

图8是示出排气控制装置以第二控制模式运转且然后以第三控制模式运转的运转示例的时序图。当排气状态处于即使燃料由电热塞加热燃料也不能被点燃的运转区域内时，排气控制装置以第二控制模式运转。首先，排气控制装置以第四控制模式运转，在该控制模式中向电热塞51供电并停止从燃料供给阀15供给燃料。此时，小型氧化催化剂14的温度低于活化温度Tx。当电热塞51的温度达到高温时，在向电热塞51供电的状态下从燃料供给阀15喷射燃料。在这种情况下，由于燃料不能被点燃，所以不生成火焰，并且燃料以液体的形态供给到小型氧化催化剂14。

图9示出在设有电热塞的情况下和未设置电热塞的情况下小型氧化催化剂的温度升高方式。横轴表示时间，纵轴表示小型氧化催化剂的温度。当小型氧化催化剂14的温度低于活化温度并且未设置电热塞时，小型氧化催化剂尚未被活化。在这种情况下，小型氧化催化剂14的温度比排气的温度更缓和地升高。相比之下，当在小型氧化催化剂14的上游设有电热塞并且在向电热塞51供电的状态下向小型氧化催化剂14供给燃料时，小型氧化催化剂14的温度快速升高。也就是说，如果设有电热塞51并且燃料被喷射，则即使在如果未设置电热塞51小型氧化催化剂14就不被活化的气氛中也能使小型氧化催化剂14活化。因此，能在短时间内升高小型氧化催化剂14的温度。

如果如图8所示排气控制装置以第二控制模式运转，则能在短时间内将小型氧化催化剂14的温度升高到活化温度。当小型氧化催化剂14的温度达到活化温度时，向电热塞51的供电停止。也就是说，在向电热塞51的供电停止之后，排气控制装置转换到燃料被喷射的第三控制模式。由于小型氧化催化剂14的温度已达到活化温度，所以喷射到小型氧化催化剂14中的燃料被氧化。小型氧化催化剂14的温度由在燃料被氧化时产生的氧化反应热快速升高。由于小型氧化催化剂14的温度升高，所以排气的温度升高，并且排气处理装置如氧化催化剂13被加热。

由于小型氧化催化剂14中的流动阻力高，所以在小型氧化催化剂14中流动的排气的量小。此外，由于如果在小型氧化催化剂14中发生氧化反应则气体便会在小型氧化催化剂14中膨胀，所以在小型氧化催化剂14中流动的排气的量进一步减小。另外，由于如果气体的温度因氧化反应而升高则气体的粘性便会增大，所以在小型氧化催化剂14中流动的排气的量进一步减小。因此，小型氧化催化剂14中的排气的流速会显著小于流过排气管12的排气的流速。

由于小型氧化催化剂14中的排气的流速低，所以小型氧化催化剂14中的氧化反应活跃。另外，由于小型氧化催化剂14的体积小，所以小型氧化催化剂14的温度快速升高到非常高的温度。

另外，如果小型氧化催化剂14的温度变高，则具有大的碳数的燃料中的碳氢化合物被分解而形成具有小的碳数并具有高的反应性的碳氢化合物。也就是说，燃料被改质为具有更高的反应性的更轻的燃料。当氧化催化剂13的温度等于或高于活化温度时，温度由于在氧化催化剂13中由从小型氧化催化剂14排出的还原剂引起的氧化反应而快速升高。这样，如果燃料被供给到小型氧化催化剂14，则小型氧化催化剂14既构成快速产生热量的快速加热器，又构成排出经改质的燃料的改质燃料排出器。

在图8所示的运转示例中，当小型氧化催化剂的温度达到活化温度时，排气控制装置从第二控制模式转换到第三控制模式。或者，即使在小型氧化催化剂的温度达到活化温度之后，排气控制装置也能以第二控制模式继续运转。

图10是示意性地示出第一实施例中的控制模式与发动机负荷、排气流量和排气中的氧浓度之间的关系的视图。在该示例中，当发动机负荷低、排气流量低并且氧浓度高时，燃料能容易地被点燃。因此，排气控制装置以第一控制模式运转。也就是说，能生成火焰而快速升高设在小型氧化催化剂14下游的排气处理装置的温度。当发动机负荷增大、排气流量增大并且氧浓度降低时，难以点燃燃料并且排气控制装置以第二控制模式运转。当发动机负荷进一步增大、排气流量进一步增大并且氧浓度进一步降低时，排气控制装置以第三控制模式运转。

控制模式可基于例如发动机负荷、排气流量、氧浓度和电池的状态从第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式之中适当地选择。例如，在燃料能被点燃的区域内，排气控制装置能以第一控制模式运转而不以其它控制模式运转。或者，第一控制模式和第二控制模式可结合使用。控制模式的顺序可根据需要而改变。

当设在小型氧化催化剂下游的氧化催化剂的温度达到所要求的温度时，各控制模式可结束。也就是说，当满足了排气处理装置的要求时，控制模式可结束。或者，当小型氧化催化剂的温度达到小型氧化催化可能破裂的上限温度时，控制模式可结束。如上所述，用于结束控制模式的条件可根据需要来设定。

接下来将对设在小型氧化催化剂下游的排气处理装置为NOx储存催化剂的情况进行说明。

图11是示意性地示出NOx储存催化剂的剖视图。在NOx储存催化剂17中，例如由氧化铝制成的催化剂载体45被载持在基体上。贵金属催化剂46在分散的位置处载持在催化剂载体45的表面上。在催化剂载体45的表面上形成有NOx吸收剂47的层。例如使用铂Pt作为贵金属催化剂46。作为构成NOx吸收剂47的成分，使用从碱金属如钾K、钠Na和铯Cs，碱土元素如钡Ba和钙Ca，以及稀土元素如镧La和钇Y中选出的至少一种。

发动机进气通路、燃烧室或排气通路中的空气与燃料(碳氢化合物)之间的比率被称作空燃比。当排气的空燃比稀时(当排气中的氧浓度高时)，包含在排气中的NO在贵金属催化剂46上被氧化成NO₂。然后，NO₂以硝酸根离子NO₃ ^-的形式被吸收到NOx吸收剂47中。

另一方面，当排气的空燃比浓(当排气中的燃料浓度高时)或等于理论空燃比时，反应逆向进行(NO₃ ^--＞NO₂)，因为排气中的氧浓度降低。NOx吸收剂47中的硝酸根离子NO₃ ^-以NO₂的形式从NOx吸收剂47释放。接下来，所释放的NOx由包含在排气中的未燃烧的HC和CO还原。

在按照第一实施例的运转示例中，在NOx吸收剂47的吸收能力饱和之前，从燃料供给阀15供给燃料以使排气的空燃比暂时变浓。这样，NOx从NOx吸收剂47释放。

当如在图1所示的实施例中那样在小型氧化催化剂14和NOx储存催化剂17之间设有氧化催化剂13时，如果排气控制装置以第一控制模式、第二控制模式或第三控制模式运转，则氧化催化剂13的温度在短时间内升高到活化温度。结果，能将在氧化催化剂13中形成的还原剂供给到NOx储存催化剂。

即使在小型氧化催化剂和NOx储存催化剂之间不设置氧化催化剂，如果排气控制装置如上所述以第一控制模式或第二控制模式运转，则小型氧化催化剂的温度也在短时间内升高。结果，能将在小型氧化催化剂中形成的还原剂供给到NOx储存催化剂。当小型氧化催化剂的温度等于或高于活化温度时，如果排气控制装置以第三控制模式运转，则能将在小型氧化催化剂中形成的还原剂供给到NOx储存催化剂。

当排气控制装置以第一控制模式运转时，燃料除了由小型氧化催化剂14之外还由所生成的火焰改质。因此，能向NOx储存催化剂供给好的还原剂，例如轻的HC。此外，能向NOx储存催化剂供给大量的还原剂。

排气包含SOx，也就是SO₂。如果SO₂流入NOx储存催化剂17中，则SO₂在贵金属催化剂46中被氧化成SO₃。接下来，SO₃被吸收到NOx吸收剂47中，并以硫酸根SO₄ ^2-的形式分散在NOx吸收剂47中，同时与例如碳酸钡BaCO结合而形成稳定的硫酸化物BaSO₄。但是，由于NOx吸收剂47具有强碱性，所以硫酸化物BaSO₄是稳定的并且不容易分解。因此，如果只使排气的空燃比为浓，则硫酸化物BaSO₄存留而不分解。因此，NOx吸收剂47中的硫酸化物BaSO₄的量随时间增加。因此，能吸收在NOx吸收剂47中的NOx的量随时间减少。也就是说，在NOx储存催化剂17中发生硫中毒。

在这种情况下，在将NOx储存催化剂17的温度升高到SOx释放温度、亦即等于或高于600℃的温度的状态下使流入NOx储存催化剂17中的排气的空燃比为浓。这样，SOx从NOx吸收剂47被释放。

当如在图1中的装置中那样在小型氧化催化剂14和NOx储存催化剂17之间设有氧化催化剂13时，如果排气控制装置以第一控制模式、第二控制模式或第三控制模式运转，则能如上所述地升高氧化催化剂13的温度以升高排气的温度。结果，能在短时间内升高NOx储存催化剂17的温度。特别地，在第一控制模式中，排气的温度由火焰升高。另外，由小型氧化催化剂14和火焰形成大量的改质燃料，并且改质燃料在氧化催化剂13中被氧化。因此，能在短时间内将NOx储存催化剂的温度升高到SOx释放温度。

当在NOx储存催化剂和小型氧化催化剂之间不设置氧化催化剂时，如果排气控制装置以第一控制模式运转，则排气的温度由火焰和在小型氧化催化中引起的氧化反应所产生的热量升高。因此，能在短时间内将NOx储存催化剂的温度升高到SOx释放温度。或者，如果排气控制装置以第二控制模式和第三控制模式中的至少一种运转，则能在短时间内升高小型氧化催化剂的温度以使排气的温度变高。结果，能在短时间内升高NOx储存催化剂的温度。

接下来将对设在小型氧化催化剂下游的颗粒过滤器的恢复进行说明。

颗粒过滤器除去颗粒物质，例如碳颗粒和离子颗粒，如包含在排气中的硫酸盐。颗粒过滤器具有例如蜂窝结构，并具有沿气流的方向延伸的多个通路。所述多个通路包括下游侧端被封闭的通路和上游侧端被封闭的通路。下游侧端被封闭的通路和上游侧端被封闭的通路交替布置。通路的分隔物由多孔材料如堇青石形成。当排气流过所述分隔物时，颗粒物质被捕集。

在图1所示的装置中，颗粒物质被捕集在颗粒过滤器16上并被氧化。但是，如果被捕集在颗粒过滤器16上的颗粒物质的量大于被氧化的颗粒的量，则颗粒物质会逐渐积聚在颗粒过滤器16上。如果积聚在颗粒过滤器16上的颗粒物质的量增大，则发动机输出会减小。在这种情况下，执行过滤器恢复过程。在过滤器恢复过程中，颗粒过滤器16的温度在氧的量过剩的气氛中被升高到例如约600℃，以氧化并除去积聚在颗粒过滤器16上的颗粒物质。

在图1所示的装置中，当积聚在颗粒过滤器16上的颗粒物质的量超过容许量时，颗粒过滤器16的温度在排气的空燃比稀的状态下升高以氧化并除去积聚在颗粒过滤器16上的颗粒物质。如果由压差传感器28检测出的颗粒过滤器16的上游侧和下游侧之间的压差ΔP超过容许值Px，则判定为所积聚的颗粒物质的量超过容许量。

在颗粒过滤器16的恢复中，如果排气控制装置如在升高NOx储存催化剂的温度的过程中那样以第一控制模式、第二控制模式或第三控制模式运转，则能在短时间内升高氧化催化剂13的温度。结果，能在短时间内升高颗粒过滤器16的温度。即使在颗粒过滤器和小型氧化催化剂之间不设置氧化催化剂，也能如在升高NOx储存催化剂的温度的过程中那样在短时间内升高颗粒过滤器的温度。

在图1所示的装置中，在颗粒过滤器16上未载持贵金属催化剂。但是，也可在颗粒过滤器16上载持贵金属催化剂如铂Pt。在这种情况下，颗粒过滤器16可被用作氧化催化剂。

图12是说明从燃料供给阀供给燃料的另一种方式的时序图。如图12所示，可从燃料供给阀连续地供给燃料。可持续地喷射恒定量的燃料，或者可在运转期间改变燃料供给量。

在图4和图8所示的运转示例中，从燃料供给阀间歇地供给燃料。由于燃料被间歇地供给，所以在一次喷射中供给的燃料和后续喷射中供给的燃料之间存在空气。也就是说，被间歇地供给的燃料与大量的燃料接触并燃烧。结果，能改善燃烧特性以升高火焰的温度。或者，能使未燃烧的燃料燃烧。

如果从燃料供给阀连续地供给具有浓空燃比(低空燃比A/F)的燃料，则空气的量与燃料的量的比率小并降低。因此，未燃烧的燃料的量增加。但是，如果燃料被间歇地供给，则能改善燃烧特性而减少未燃烧的燃料的量。或者，能降低燃料的空燃比。当设在小型氧化催化剂下游的排气处理装置为NOx储存催化剂时，能降低被间歇地供给的燃料的空燃比。因此，能向NOx储存催化剂供给适当的还原剂。

排气控制装置可包括判定是否能利用电热塞点燃燃料的判定单元。排气控制装置的控制单元基于由判定单元作出的判定结果来选择控制模式。判定单元例如包括检测排气流量的流量传感器和检测氧浓度的氧传感器。为了检测氧浓度，可利用空燃比传感器来推定排气管中的氧浓度。或者，可根据取决于发动机转速和驱动力的氧浓度的图谱来推定排气管中的氧浓度。如上所述，判定单元基于来自流量检测单元和氧浓度检测单元的信号来判定是否能生成火焰。判定单元还可包括检测排气温度的排气温度检测单元。

在第一实施例中，燃料供给阀被用作燃料供给装置。但是，可使用能够向小型氧化催化剂供给燃料的任何装置作为燃料供给装置。

在第一实施例中，电热塞被用作加热装置。但是，可使用能够点燃所供给的燃料的任何装置作为加热装置。例如，可使用火花塞或陶瓷加热器作为加热装置。

在第一实施例中，控制发动机本体的电子控制单元被用作控制单元。但是，可使用能够使排气控制装置以各种控制模式运转的任何控制单元作为控制单元。例如，可使用与控制发动机本体的电子控制单元分离的、用于排气控制装置的独立控制单元。

在第一实施例中，氧化催化剂、NOx储存催化剂和颗粒过滤器被用作排气处理装置。但是，本发明可应用于净化排气的任何装置。此外，可使用所述排气处理装置中的一种，或者可组合使用所述排气处理装置中的几种。

已假定使用柴油发动机作为内燃发动机对第一实施例进行了描述。但是，本发明可应用于用于任何类型的内燃发动机的排气控制装置。

接下来将参照图13至图17对按照本发明第二实施例的用于内燃发动机的排气控制装置进行描述。在本发明的第二实施例中，将对按照第一实施例的排气控制装置的运转示例进行描述。

图13是第一控制模式开始时的时序图。在图13所示的运转示例中，在第一控制模式中在运转开始时使用的第一燃料供给量Q₁被预先设定。在第一控制模式中在排气控制装置恒定地运转时使用的第二燃料供给量Q_1TA被预先设定。第一燃料供给量Q₁被设定为比第二燃料供给量Q_1TA大的值。当第一控制模式中的运转开始时，在燃料以第一燃料供给量Q₁被供给的状态下燃料被点燃，并且在预定的时间经过后燃料供给量降低为第二燃料供给量Q_1TA。在第二实施例中，燃料供给量在燃烧稳定期间过去之后降低。

燃烧稳定期间是燃料燃烧变得稳定之前的期间。在第二实施例中，燃烧稳定期间被预先设定。燃烧稳定期间的结束时间能以任何适当的方法来设定。例如，燃烧稳定期间的结束时间可被设定为在小型氧化催化剂的出口检测出的温度升高到预定温度的时间。

当使用电热塞点燃燃料时，通过供给大量的燃料稳定地点燃燃料。例如，如果在燃料被点燃时周围温度低，则燃料点燃可能不稳定。在这种情况下，如果燃料以第一燃料供给量Q₁被供给、也就是说大量的燃料被供给，则能更稳定地点燃燃料。如果火焰生成并且周围温度升高，则燃烧稳定地进行。即使燃料供给量在周围温度升高之后降低，燃烧也稳定地进行。因此，用于将燃料供给量降低至第二燃料供给量Q_1TA的控制被执行。通过执行该控制，能防止过度的燃料消耗、HC的过度释放等。

图14是控制模式从第一控制模式切换到第三控制模式时的时序图。在图14所示的运转示例中，当控制模式从第一控制模式切换到第三控制模式时，利用电热塞对排气的加热停止，并且在第一控制模式的结束时间和第三控制模式的开始时间之间设定不从燃料供给阀供给燃料的燃料喷射停止期间。也就是说，当满足了第一控制模式的要求时，从燃料供给阀的燃料喷射停止，并且向电热塞的供电减为0。在燃料喷射停止期间过去之后，燃料供给开始并且控制模式切换到第三控制模式。

如图14所示，排气控制装置在以第一控制模式运转之后可转换到第三控制模式。例如，排气控制装置能以第一控制模式运转以将小型氧化催化剂的温度升高到活化温度，并且在达到活化温度之后，排气控制装置可转换到第三控制模式。由于排气控制装置以第一控制模式运转，所以火焰与小型氧化催化剂的端面接触并且端面的温度升高。或者，火焰与小型氧化催化剂的侧面接触并且侧面的温度升高。特别地，当生成火焰时，小型氧化催化剂的端面的温度可能非常高。在这种状态下，如果排气控制装置转换到第三控制模式并且低温液体燃料直接向小型氧化催化剂喷射，则基材被突然冷却并且可能在基材中产生裂纹。

但是，如果在第一控制模式的结束时间和第三控制模式的开始时间之间设定燃料供给停止并且不向电热塞供电的期间，则能降低小型氧化催化剂的温度并防止小型氧化催化剂被突然冷却。在第二实施例中，燃料喷射停止期间被预先设定。燃料喷射停止期间的结束时间能以任何适当的方法来设定。例如，燃料喷射停止期间的结束时间可被设定为在小型氧化催化剂的出口检测出的温度降低到预定温度的时间。

图15是第一控制模式中的运转开始时的时序图。在图15所示的运转示例中，流过排气管的排气的流量被调节以稳定地点燃燃料。当第一控制模式中的运转开始时，在第一控制模式中燃料在排气以比排气的第二流量Ga_1TA低的第一流量Ga₁被供给的状态下被点燃。在图15中的运转示例中，排气的流量在燃料被点燃时降低，并且在预定的时间经过后增大。在第二实施例中，用于将排气的流量增大到第二流量Ga_1TA的控制在燃烧稳定期间过去之后被执行。

如图1所示，按照第二实施例的用于内燃发动机的排气控制装置包括调节流过发动机排气通路的排气的流量的排气流量调节装置。例如，能通过控制将燃料供给到发动机本体1中的节气门10来调节排气的流量。或者，能通过控制布置在发动机本体1的再循环通路中的EGR控制阀19来调节流过催化剂的排气的流量。例如，在燃料被点燃时，能通过暂时增大再循环回到发动机本体1的排气量来降低流入催化剂中的排气的流量。

第二实施例中的排气流量调节装置由电子控制单元30控制。排气流量调节装置不限于上述单元。可使用调节流入排气控制装置中的排气的流量的任何类型的装置作为排气流量调节装置。

如果排气的流量高，则燃料的点燃可能不稳定。如果在燃料被点燃时排气的流量降低，则燃料被稳定地点燃。在燃烧稳定期间过去之后，由于燃烧稳定地进行，所能增大排气的流量。如果排气的流量增大，则会促进排气的湍流的形成，并且火焰的燃烧效率和扩散性被改善。特别地，在图1所示的装置中，大量的排气撞击小型氧化催化剂14，由此促进了在小型氧化催化剂14下游的位置处排气的湍流的形成。

由于促进了排气的湍流的形成，所以附着在小型氧化催化剂14上的液体燃料被吹走并在小型氧化催化剂14附近燃烧。结果，能更容易地点燃从小型氧化催化剂14排放的还原剂。

图16和17示出排气控制装置以第一控制模式运转时的运转示例。图16是排气控制装置以第一控制模式运转时的时序图。在该运转示例中，如果在排气控制装置以第一控制模式运转时小型氧化催化剂的温度等于或高于一阈值温度，则执行用于增大燃料喷射量的控制。如图1所示，可通过利用温度传感器25检测小型氧化催化剂的出口处的排气温度来检测小型氧化催化剂的温度。

如果在第一控制模式中的运转开始之后小型氧化催化剂的温度达到预定的阈值温度，则从燃料供给阀喷射的燃料的量增大。例如，小型氧化催化剂的活化温度Tx可被用作阈值温度。也就是说，在第一控制模式中，如果在燃料以燃料供给量Q₂喷射时小型氧化催化剂的温度达到阈值温度，则燃料供给量被改变为大于燃料供给量Q₂的燃料供给量Q₃。

当氧化催化剂的温度等于或高于活化温度时，如果氧化催化剂的温度进一步升高，则氧化催化剂的改质性能提高。如果氧化催化剂的温度升高，则燃料由火焰和小型氧化催化剂两者改质。因此，从燃料供给阀喷射的燃料量增加。结果，能向位于小型氧化催化剂下游的部分的排气管供给大量的改质燃料。

例如，如果氧化催化剂设在小型氧化催化剂的下游并且氧化催化剂已被活化，则能通过向氧化催化剂供给大量的还原剂在短时间内升高排气的温度。或者，能向设在下游侧的排气处理装置供给大量的还原剂。

图17是排气控制装置以图16所示的第一控制模式运转时所用的流程图。首先，小型氧化催化剂的温度Tc被检测。如果小型氧化催化剂的温度等于或高于阈值温度，则从燃料供给阀喷射的燃料量增大。另一方面，如果小型氧化催化剂的温度Tc低于阈值温度，则在预定的时间之后检测小型氧化催化剂的温度Tc。

如果燃料供给量增大，则判定燃料供给量是否已达到目标供给量。如果判定为燃料供给量尚未达到目标供给量，则再次增大燃料供给量。另一方面，如果判定为燃料供给量已达到目标供给量，则控制结束。

燃料供给量一次的增大量和相对于小型氧化催化剂的温度的燃料供给量可根据图谱来设定。控制单元可具有限定燃料供给量和排气处理装置的温度之间的关系的图谱，或限定燃料供给量和小型氧化催化剂的温度之间的关系的图谱。燃料供给量的增大量和燃料供给量能以任何适当的方式来设定。

由于第二实施例的其它构型和作用效果与第一实施例相同，所以下面将不对它们进行描述。

上述实施例可组合在一起。

尽管已参照本发明的示例性实施例描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所述示例性实施例或构造。相反，本发明意图涵盖各种变型和等同布置。此外，虽然以各种示例性的组合和构型示出了所述示例性实施例的各个要素，但是包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和构型也在本发明的范围内。

Claims

1.一种用于内燃发动机的排气控制装置，其特征在于包括：

设置在发动机排气通路中并净化排气的排气处理装置(13，16，17)；

设置于所述发动机排气通路中在所述排气处理装置(13，16，17)上游的位置的小型氧化催化剂(14)，所述小型氧化催化剂具有比所述发动机排气通路的截面小的截面，并且所述排气的一部分在所述小型氧化催化剂中流动；

向所述小型氧化催化剂(14)供给燃料的燃料供给装置(15)；

设置在所述小型氧化催化剂(14)和所述燃料供给装置(15)之间并提供加热的加热装置(51)；和

控制所述燃料供给装置(15)和所述加热装置(51)的控制单元(30)，其中

具有第一运转区域和第二运转区域，在所述第一运转区域内当所述燃料由所述燃料供给装置(15)供给到所述排气中并且所述燃料由所述加热装置(51)加热时所述燃料能被点燃，在所述第二运转区域内当所述燃料由所述燃料供给装置(15)供给到所述排气中并且所述燃料由所述加热装置(51)加热时所述燃料不能被点燃；

用于所述排气控制装置的控制模式包括第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式，在所述第一控制模式中所述燃料从所述燃料供给装置(15)被供给、所述燃料由所述加热装置(51)加热并且所述燃料被点燃，在所述第二控制模式中所述燃料从所述燃料供给装置(15)被供给、所述燃料由所述加热装置(51)加热并且所述燃料不被点燃，在所述第三控制模式中所述燃料从所述燃料供给装置(15)被供给并且所述加热装置(51)不提供加热；并且

所述控制单元(30)在所述第一运转区域内将所述排气控制装置置于所述第一控制模式或所述第三控制模式，并且在所述第二运转区域内将所述排气控制装置置于所述第二控制模式或所述第三控制模式。

2.根据权利要求1所述的排气控制装置，其中，所述排气控制装置以这样的方式形成，使得在所述燃料被点燃时所生成的火焰的一部分穿过所述小型氧化催化剂(14)和所述发动机排气通路的壁面之间的空间。

3.根据权利要求1所述的排气控制装置，其中，所述控制单元(30)以这样的方式控制所述燃料供给装置(15)，使得在所述第一控制模式中的运转开始后的预定期间内所述燃料供给装置(15)以第一燃料供给量供给所述燃料，并且在所述预定期间经过后所述燃料供给装置(15)以小于所述第一燃料供给量的第二燃料供给量供给所述燃料。

4.根据权利要求1所述的排气控制装置，其中，当所述控制模式从所述第一控制模式切换到所述第三控制模式时，所述控制单元(30)在所述第一控制模式的结束时间和所述第三控制模式的开始时间之间设定这样的期间，在该期间中所述加热装置(51)不提供加热并且所述燃料供给装置(15)不供给所述燃料。

5.根据权利要求1所述的排气控制装置，还包括：

调节在所述发动机排气通路中流动的所述排气的流量并由所述控制单元(30)控制的排气流量调节装置(10)，其中

所述控制单元(30)以这样的方式控制所述排气流量调节装置(10)，使得在所述第一控制模式中的运转开始后的预定期间内所述排气以第一流量被供给，并且在所述预定期间经过后所述排气以高于所述第一流量的第二流量被供给。

6.根据权利要求1所述的排气控制装置，其中，当所述排气控制装置以所述第一控制模式运转时，所述控制单元(30)以这样的方式控制所述燃料供给装置(15)，使得如果所述小型氧化催化剂(14)的温度等于或高于预定的阈值温度，则所述燃料供给装置(15)以比在所述小型氧化催化剂(14)的温度低于所述预定的阈值温度时从所述燃料供给装置(15)供给的燃料量大的量供给所述燃料。

7.根据权利要求1所述的排气控制装置，其中，所述排气处理装置(13，16，17)包括氧化催化剂(13)、NOx储存催化剂(17)和颗粒过滤器(16)中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的排气控制装置，其中，所述燃料供给装置(15)间歇地供给所述燃料。

9.根据权利要求1所述的排气控制装置，其中：

设定有第四控制模式，在所述第四控制模式中所述燃料供给装置(15)不供给所述燃料并且所述加热装置(51)开启；

所述排气控制装置在以所述第一控制模式或所述第二控制模式运转之前以所述第四控制模式运转；并且

当所述加热装置(51)的温度变高时，所述排气控制装置从所述第四控制模式转换到所述第一控制模式或所述第二控制模式。

10.根据权利要求1所述的排气控制装置，还包括：

检测所述小型氧化催化剂(14)的温度的温度传感器(25)，其中

当由所述温度传感器(25)检测出的所述小型氧化催化剂(14)的温度达到活化温度时，所述排气控制装置从所述第一控制模式或所述第二控制模式转换到所述第三控制模式。