排气净化装置的制作方法

专利名称：排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于净化发动机排气的排气净化装置，特别地，涉及具有NOx吸附催化剂的排气净化装置。
技术背景已知一种排气净化装置，其在发动机的排气通路中设置在氧化 气氛时吸附排气中的NOx (氮氧化物)，在还原气氛时释放吸附的 前述NOx而进行还原的NOx吸附催化剂，以净化排气中的NOx。另一方面，在燃料中或发动机的润滑油中含有硫成分，该硫成 分会成为S0x (硫氧化物)而与发动机的排气一起排出。该S0x按 照与N0x同样的机理被N0x吸附催化剂吸附，随着S0x吸附量的 增大而NOx的吸附能力降低，产生所谓的硫中毒。因此，为了该硫中毒的恢复即S净化，已知下述方法间歇地 向排气中供给HC(碳化氢)，在将NOx吸附催化剂升温的同时使其 成为还原气氛(以下称为燃料过量供给(rich spike))，这种S净 化的执行例如如特开2004 — 25U72号公报(以下称为专利文献1) 等中公示。为了进行该S净化，需要将NOx吸附催化剂的温度升高到例如 700。C左右的高温，同时使NOx吸附催化剂成为还原气氛，仅由燃 料过量供给进行的HC供给，很难稳定进行该升温与还原气氛化。特 别地，在柴油发动机或稀薄燃烧发动机等中，排气中含有大量氧，如 果开始S净化而由燃料过量供给向排气中提供HC，则HC将局部地 与排气中的氧迅速反应，出现NOx吸附催化剂过度升温的问题。另外，如果为了防止这种升温而抑制由燃料过量供给所供给的 HC的量，则将NOx吸附催化剂升温到可以进行S净化的温度需要 时间，S净化的开始延迟，或者在S净化开始后也不能使NOx吸附催化剂成为可以充分进行S净化的还原气氛，出现S净化耗费时间 的问题。在专利文献1的排气净化装置中，在微粒过滤器中承载NOx吸附催化剂，在s净化暂时中断后重新开始的情况下，在为了使微粒 过滤器再生而升温之后，继续升温而进行s净化。由此，在分步使NOx吸附催化剂升温的情况下，也必须将排气温度升高到600°C左 右以再生微粒过滤器，如果在这种状态下进行用于S净化的燃料过 量供给，则由燃料过量供给提供的HC在已达到高温的催化剂上迅速 燃烧，导致过度升温，同时很难在排气中保持S净化所需的适量的 HC。因此，在现有的排气净化装置中，难以同时稳定地进行用于S 净化的NOx吸附催化剂的升温和还原气氛化这两者。发明内容本发明是鉴于上述课题提出的，其目的在于，提供一种排气净 化装置，其不会发生NOx吸附催化剂的过度升温，而可以稳定高效 地进行NOx吸附催化剂的硫中毒恢复。为了实现上述目的，本发明的排气净化装置，其具有NOx吸附催化剂，其设置在发动机的排气通路中，在氧化气氛 时吸附排气中的NOx，在还原气氛时释放吸收的前述NOx而进行还 原；HC供给单元，其向流入前述NOx吸附催化剂的排气中供给HC; 以及控制单元，其通过由前述HC供给单元进行HC供给而使前述 NOx吸附催化剂升温，同时由前述HC供给单元利用燃料过量供给进 行HC供给而使前述NOx吸附催化剂成为还原气氛，由此迸行前述 NOx吸附催化剂的S净化，其特征在于，前述控制单元通过控制前 述HC供给单元，在进行使前述NOx吸附催化剂升温到下述的第2 温度所需的量的HC供给而将前述NOx吸附催化剂升温后，紧接着 在进行前述HC供给的同时在前述HC供给基础上追加进行前述燃料 过量供给，前述第2温度是指，从作为为了前述S净化所需的温度 而预先设定的第1温度中，减去由前述燃料过量供给引起的温度升高的量之后的温度。
根据本发明的排气净化装置，在开始由燃料过量供给进行的
NOx吸附催化剂的S净化之前，向流入NOx吸附催化剂中的排气供 给使NOx吸附催化剂维持第2温度所需的量的HC，前述第2温度为， 从作为用于恢复硫中毒而预先确定的第1温度中，减去用于使NOx 吸附催化剂成为还原气氛的由燃料过量供给引起的温度上升的量之 后的温度。因此，即使在刚开始用于使NOx吸附催化剂成为还原气 氛的HC供给之后，排气中仍含有大量氧的状态下，也因供给的HC 与氧的反应，不会使NOx吸附催化剂过度升温。
另外， 一边继续进行使NOx吸附催化剂升温到第2温度所需的 量的HC供给， 一边在该HC供给的基础上追加用于使NOx吸附催 化剂成为还原气体的燃料过量供给所需的HC而进行S净化，前述第 2温度是指从前述第1温度中减去用于使NOx吸附催化剂成为还原 气氛的由燃料过量供给引起的温度上升的量之后的温度。因此，容易 在由燃料过量供给进行的S净化执行过程中，将NOx吸附催化剂的 温度维持在用于恢复硫中毒的温度即前述第1温度。


图1是本发明的一个实施方式涉及的排气净化装置的整体结构图。
图2是由图1的排气净化装置进行的S净化控制的流程图。
图3是表示在图2的S净化控制执行时，HC供给量、流入NOx
吸附催化剂中的排气的空气过剩率、及NOx吸附催化剂的出口侧排
气温度各自的随时间变化的图。
具体实施例方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示适用本发明的一个实施方式涉及的排气净化装置的
4气缸柴油发动机(以下称为发动机)的系统结构图，根据图l说明
本发明涉及的排气净化装置的结构。发动机1具有各个气缸共用的高压蓄压室(以下称为公共油轨) 2，由燃料喷射泵(未图示)供给并存储在公共油轨2中的高压燃料即轻油，向设置在各个气缸上的喷射器4供给，从各个喷射器4向各气缸中喷射轻油。在进气通路6中设置涡轮增压器8，从未图示的空气过滤器中吸 入的进气，从进气通路6向涡轮增压器8的压縮机8a流入，由压缩 机8a增压后的进气，经由中间冷却器IO及进气控制阀12导入进气 歧管14中。另外，在进气通路6的压縮机8a的上游侧，设置用于检 测向发动机1的吸入空气流量的进气流量传感器16。另一方面，从发动机1的各个气缸中排出排气的排气口 (未图 示)，经由排气歧管18与排气管(排气通路)20连接。此外，在排 气歧管18与进气歧管4之间，经由EGR阀门22设置连通排气歧管 18与进气歧管14的EGR通路24。排气管20在经过涡轮增压器8的涡轮8b之后，经由排气节流 阀26与排气后处理装置28连接。另外，涡轮8b的旋转轴与压縮机 8a的旋转轴连结，涡轮8b受到在排气管20内流动的排气的作用而 驱动压縮机8a。排气后处理装置28由上游侧壳体30、以及利用连通路32与上 游侧壳体30的下游侧连通的下游侧壳体34构成。在上游侧壳体30内，收容NOx吸附催化剂36，同时在NOx吸 附催化剂36的下游侧，收容微粒过滤器(以下称为过滤器)38。该NOx吸附催化剂36具有下述功能在处于流入的排气中的 氧浓度高的氧化气氛中时，吸附排气中的NOx，在处于流入的排气 中的氧浓度低而在排气中含有HC或CO (—氧化碳)等还原成分的 还原气氛中时，释放吸附的NOx，进行还原。另外，过滤器38由蜂窝型的陶瓷载体构成，并列设有多条连通 上游侧与下游侧的通路，并且使通路的上游侧开口与下游侧开口交互封闭，通过捕获排气中的微粒而净化发动机1的排气。NOx吸附催化剂36的NOx吸附量超过临界量而未被吸附的排 气中的NOx流入过滤器38，对被过滤器38捕捉而堆轵的微粒来说，作为氧化剂起作用。即，流入过滤器38中的NOx对微粒进行氧化而 将其从过滤器38中去除，使得过滤器38连续再生，并且变成N2排 放到空气中。
在上游侧的壳体30内，在NOx吸附催化剂36的下游侧，设置 检测NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc的排气温度传感器40。 另外，在过滤器38的前后设置上游压力传感器42，其检测过滤器 38上游侧的排气压力；以及下游压力传感器44，其检测过滤器38 下游侧的排气压力。
在下游侧壳体34内收容后段氧化催化剂46。后段氧化催化剂 46具有氧化未被NOx吸附催化剂36净化而残留在排气中的HC或 CO的功能。另外，后段氧化催化剂46具有下述功能在因后述的 过滤器38强制再生而由过滤器38吸附的HC，因温度升高而脱离的 情况下，将该HC氧化，并且将因过滤器38的强制再生而微粒被烧 却时产生的CO氧化，成为C02排放到空气中等。
在排气节流阀26与排气后处理装置28间的排气管20中，设置 燃料添加阀(HC供给单元)48，其由燃料喷射泵(未图示)供给燃 料而向排气管20内的排气中喷射燃料。通过从该燃料添加阀48向流 入NOx吸附催化剂36中的排气中喷射燃料，使得NOx吸附催化剂 36成为还原气氛。由此，吸附在NOx吸附催化剂36中的NOx被释 放而还原。
另外，在后述的过滤器38的强制再生时，为了进行过滤器38 的升温，进行从燃料添加阀48向排气中的燃料喷射。
ECU (控制单元)50是用于包括发动机1的运转控制在内进行 集中控制的控制装置，其由CPU、存储器、定时计数器等构成，进 行各种控制量的运算，并根据该控制量进行各种设备的控制。
在ECU50的输入侧，为了收集各种控制所需的信息，除了上述 的进气流量传感器16、排气温度传感器40、上游压力传感器42及下 游压力传感器44之外，还连接检测发动机转速的转速传感器52、以 及检测加速器踏板的踏入量的加速器开度传感器54等的各种传感 器。另外，在ECU50的输出侧连接各种设备，包括根据运算出的控制量进行控制的各气缸的喷射器4、进气控制阀12、 EGR阀22、排 气节流阀26、及燃料添加阀48等。
由ECU 50进行向发动机1的各气缸的燃料供给量的运算、以及 基于运算出的燃料供给量控制从喷射器4的燃料供给。发动机1运转 所需的燃料供给量(主喷射量)，根据由转速传感器52检测出的发 动机转速和由加速器开度传感器54检测出的加速器开度，从预先存 储的对应图中读取而确定。向各气缸供给的燃料的量，由喷射器4 的开阀时间调整，在与所确定的燃料量对应的驱动时间，使各个喷射 器4开阀驱动，向各个气缸进行主喷射，由此供给发动机l运转所需 的燃料量。
另外，CEU50还进行用于对过滤器38进行强制再生的控制。堆 积在过滤器38中的微粒如前所述，利用与通过NOx吸附催化剂36 并流入过滤器38中的N02反应而进行连续再生，从而被氧化去除， 但仅通过这种连续再生，有时无法充分地氧化去除堆积的微粒。如果 继续这种状态，则微粒在过滤器38内过量堆积，可能会引起过滤器 38堵塞，因此，根据过滤器38中的微粒的堆积状况，适当进行过滤 器38的强制再生。
也就是说，如果根据上游压力传感器42及下游压力传感器44 或进气流量传感器16的检测值等，判断过滤器38中的微粒堆积量达 到规定量，则开始强制再生的控制。
在该强制再生控制中，通过将进气控制阀12或排气节流阀26 向关闭方向控制而使排气温度上升，同时由燃料喷射阀48向排气中 喷射燃料，使过滤器38升温到可以将微粒烧却的温度。也就是说， 由燃料添加阀48供给的HC到达NOx吸附催化剂36，利用NOx吸 附催化剂36上的HC的氧化反应，温度进一步升高后的高温排气流 入过滤器38内。堆积在过滤器38中的微粒，由此被达到高温的排气 烧却，过滤器38被强制再生。
此外，ECU50也可以进行用于适当地由NOx吸附催化剂36进 行NOx净化的控制。发动机l为柴油发动机，在大部分的运转区域 中，进行稀薄燃烧而排气中的氧浓度高，排气中的NOx被NOx吸附催化剂36吸附。这样，如果NOx吸附催化剂36吸附排气中的NOx 的状态长时间持续，则NOx吸附催化剂36的NOx吸附能力会饱和， 排气中的NOx有可能不被NOx吸附催化剂36吸附而直接排放到空 气中。为了防止这种NOx吸附能力的饱和，ECU 50控制燃料添加阀 48，例如通过每隔规定时间向排气中喷射燃料而供给HC，使得NOx 吸附催化剂36成为还原气氛，使吸附在NOx吸附催化剂36中的NOx 释放而还原。在这样构成的排气净化装置的发动机1中，在燃料中或发动机1 的润滑油中含有硫成分，该硫成分会成为SOx而与排气一起从发动 机1中排出。因为排气中含有的SOx会因与NOx同样的机理被NOx 吸附催化剂36吸附，所以随着SOx吸附量的增加，NOx吸附催化剂 36的NOx吸附能量会下降，出现所谓的硫中毒。在放任该硫中毒的 情况下，由NOx吸附催化剂36进行的NOx净化的效率降低，排气 中的NOx有可能不被NOx吸附催化剂36吸收而直接排放到大气中。因此，在具有NOx吸附催化剂36的排气净化装置中，要适当 进行该硫中毒的恢复，即所谓的S净化。也就是说，根据发动机1 的燃料消耗量或运转时间等，推定NOx吸附催化剂36的SOx吸附 量，当该推定SOx吸附量大于或等于规定值时，由ECU50进行用于 S净化的控制。在S净化控制中，需要使NOx吸附催化剂36升温到 700。C左右，同时使NOx吸附催化剂36成为还原气氛。这种S净化的控制程序，在根据未图示的另外的是否需要S净 化控制判断程序，如前所述推定SOx吸附量大于或等于规定值而判 断需要S净化的时刻幵始，按照图2所示的流程图，以规定的控制 周期进行。如果S净化控制开始，则首先在步骤S2中判断标志Fl的值是 否为1。标志F1是表示是否为了 S净化而通过燃料过量供给进行HC 供给的标志，如果其值为1则允许燃料过量供给。标志F1的初始值 为0，开始S净化控制之后，在最初的控制周期内处理进入步骤S4。在步骤S4中，判断标志Fa的值是否为1。标志Fa是表示后述的定时器A是否开始计数的标志，如果其值为1则表示定时器A开 始计数。因为标志Fa的初始值为O，所以处理进入步骤S6。
在步骤S6中开始定时器A的计数，在下一个步骤S8中，与定 时器A的计数开始配合而使标志Fa的值为1 。
在下面的步骤S10中，判断由排气温度传感器40检测出的NOx 吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc是否大于或等于规定温度T2。
该规定温度T2相当于NOx吸附催化剂36的温度为下述温度时 的NOx吸附催化剂36出口侧排气温度，上述温度是指，从S净化所 需的温度(第1温度)中，减去由后述的燃料过量供给进行HC供给 时估算的温度升高量后的温度(第2温度)。因此，在步骤S10中 判断NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc大于或等于规定温度 T2的情况下，判断NOx吸附催化剂36的温度大于或等于第2温度。
另外，第1温度为进行S净化所需的温度，设定为比可以进行 NOx吸附催化剂36的S净化的下限温度高数十。C，该第1温度及第 2温度，根据NOx吸附催化剂36或发动机1的特性，设定为适当的 值。在本实施方式中，例如使第1温度为700°，使第2温度为500。。
在根据由排气温度传感器40检测出的NOx吸附催化剂36的出 口侧排气温度Tc与规定温度T2的比较结果，在步骤S10中判断NOx 吸附催化剂36的温度未达到第2温度的情况下，处理进入步骤S12， 在判断其大于或等于第2温度的情况下，处理进入步骤S14。
在步骤S12及步骤S14中，根据由转速传感器52检测出的发动 机转速、由加速器开度传感器54检测出的加速踏板的踏入量等，开 闭控制燃料添加阔48，以使得向排气中供给从预先存储的对应图中 读取的供给量的HC。此时的对应图中设定将第2吸附催化剂36升 温到第2温度所需的HC供给量，在处理进入步骤S12的情况下，因 为NOx吸附催化剂36的温度未到达第2温度，所以使用HC供给量 设定得较多的增量对应图。另一方面，在处理进入步骤S14的情况 下，因为NOx吸附催化剂36的温度大于或等于第2温度，所以使用 HC供给量设定得少的减量对应图。
然后，如果处理进入步骤S16，则在步骤S16中判断开始计数的定时器A的计数时间ta是否达到规定时间tl。在S净化控制开始 初始阶段计数时间ta未达到规定时间tl,由此结束本次控制周期。在下一个控制周期，因为标志F1的值仍然为0，所以处理从步 骤S2进入步骤S4，因为标志Fa的值己经是1，所以处理从步骤4 直接进入步骤S10。在步骤SIO，如前所述，通过判断NOx吸附催化剂36的出口侧 排气温度Tc是否大于或等于规定温度T2，判断NOx吸附催化剂36 的温度是否大于或等于第2温度。然后，在判断NOx吸附催化剂36的温度未达到第2温度的情 况下，在步骤S12中使用增量对应图进行HC供给，在判断NOx吸 附催化剂36的温度大于或等于第2温度的情况下，在步骤S14中使 用减量对应图进行HC供给。由此，通过在每个控制周期重复进行由步骤S12或步骤S14的 HC供给，使得NOx吸附催化剂36的温度升高到第2温度或其附近。在图3中表示此时的来自燃料添加阀48的HC供给量、向NOx 吸附催化剂36供给的排气的空气过剩率、以及NOx吸附催化剂36 的出口侧排气温度各自的随时间变化的状态。如果开始S净化控制，则进行图2的步骤S12或步骤S14中的 HC供给，在某个期间，NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc未 达到规定温度T2，进行步骤S12中的使用增量对应图的HC供给。并且，在由于供给的HC在催化剂上被氧化而NOx吸附催化剂 36的温度升高，NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc大于或等 于规定温度T2的时刻，切换为步骤S14中的使用减量对应图的HC 供给，然后NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc每次穿过规定 温度T2，都相互切换使用增量对应图的HC供给(步骤S12)与使用 减量对应图的HC供给(步骤S14)。通过这样进行HC供给，使得 NOx的出口侧排气温度Tc维持在规定温度T2前后。另外，此时流入NOx吸附催化剂36中的排气的空气过剩率， 通过由步骤S12或步骤S14进行的HC供给，与控制开始前相比减少， 氧浓度降低，但其仍然处于氧化气氛。这样一边使NOx吸附催化剂36维持在第2温度左右， 一边由 计时器A进行计数，如果在图2的步骤S16中判断定时器A的计数 时间ta大于或等于规定时间tl，则处理进入步骤S18，在使标志F1 的值为1之后，结束该控制周期。因此，在开始S净化控制经过一定时间tl的期间内，利用步骤 S12或步骤SM，只进行使NOx吸附催化剂36升高到第2温度所需 的量的HC供给，而不由燃料过量供给进行HC供给。在刚开始S净化控制之后催化剂上的氧浓度提高，通过在步骤 S12或步骤S14中供给的HC与催化剂上的氧反应，在NOx吸附催 化剂36上局部出现迅速的温度升高，但因为此时供给的HC为仅使 NOx吸附催化剂36升高到第2温度的量，并未由燃料过量供给进行 HC供给，所以不会造成在NOx吸附催化剂36上出现过度升温程度 的温度升高。另外，局部升高的温度随着时间的经过而在NOx吸附催化剂36 整体上趋于均匀，规定时间U设定为可以确保该温度均匀化所需的 时间。因此，如上所述，从开始S净化控制到经过规定时间U仅进 行由歩骤S12或步骤S14的HC供给，而不进行由燃料过量供给的 HC供给，由此在NOx吸附催化剂36升温到第2温度左右的同时， 局部升高的温度在NOx吸附催化剂36整体上趋于均匀。在步骤S18中使Fl的值为1，在允许由燃料过量供给进行HC 供给后的控制周期内，处理从步骤S2进入步骤S20。在步骤S20中，判断标志Fb的值是否为1。标志Fb是表示后 述的定时器B是否开始计数的标志，如果其值为1则表示定时器B 开始计数。因为标志Fb的初始值为0，所以处理进入步骤S22。在步骤S22中，定时器B开始计数，在之后的步骤S24中，与 定时器B开始计数配合而使标志Fb的值为1。在下面的步骤S26中，判断由排气温度传感器40检测出的NOx 吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc是否大于或等于规定温度丁l 。该规定温度Tl相当于NOx吸附催化剂36的温度处于S净化所 需的温度即第1温度时的NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度。因此，在步骤S26中判断NOx吸附催化剂36出口侧排气温度Tc大于 或等于规定温度Tl的情况下，判断NOx吸附催化剂36的温度大于 或等于第1温度。根据由排气温度传感器40检测出的NOx吸附催化剂36的出口 侧排气温度Tc与规定温度Tl的比较结果，在步骤S26中判断NOx 吸附催化剂36的温度未达到第1温度的情况下，处理进入步骤S28， 在判断其大于或等于第1温度的情况下，处理进入步骤S30。在步骤S28及步骤S30中，根据由转速传感器52检测出的发动 机转速、或由加速器开度传感器54检测出的加速踏板的踏入量等， 开闭控制燃料添加阀48，将从在前述步骤S12或步骤S14中使用的 对应图中读取的供给量的HC向排气中供给。此时，在处理进入步骤 S28的情况下，因为NOx吸附催化剂36未达到第l温度，所以使用 增量对应图。另一方面，在处理进入步骤S30的情况下，因为NOx 吸附催化剂36的温度大于或等于第1温度，所以使用减量对应图。这样，在步骤S28或步骤S30中进行HC供给之后，在之后的 步骤S32中，由控制阀48进行由燃料过量供给的HC供给。该燃料 过量供给以在由步骤S28或步骤S30的HC供给的基础上追加的方 式，仅在预定的期间内将燃料添加阀48开阀进行HC供给，燃料过 量供给的间隔根据发动机1的运转状态等而变更。因此，在本实施方式中，并不是在各个控制周期中每次都在步 骤S32中由燃料过量供给进行HC供给，而是在该控制周期与进行燃 料过量供给的时刻相当的情况下，由燃料过量供给进行HC供给。因为利用步骤S28或步骤S30进行为了使NOx吸附催化剂36 升高到第2温度所需量的HC供给，所以如果在步骤S32中由燃料过 量供给进行HC供给，则由供给的HC的氧化反应，NOx吸附催化剂 36的温度从第2温度进一步升高，同时NOx吸附催化剂36上成为 还原气氛。然后进入步骤S34,判断在步骤S22中开始计数的定时器B的 计数时间tb是否大于或等于规定的时间t2。该规定时间tb设定为可 以通过进行燃料过量供给使NOx吸附催化剂36的硫中毒充分恢复的时间，在定时器B的计数时间tb未达到规定时间t2的期间，在步骤S34的判断之后，结束该控制周期。在之后的控制周期以后，因为标志F1的值为1，所以进入步骤 S20，判断标志Fb的值是否为1。因为当开始定时器B的计数时，标 志Fb在步骤S24中的值为1，所以，此时从步骤S20直接进入步骤 S26进行处理。在步骤S26中，如前所述，通过判断NOx吸附催化剂36的出 口侧排气温度Tc是否大于或等于规定温度Tl，判断NOx吸附催化 剂36的温度是否大于或等于第1温度。并且，在判断NOx吸附催化剂36的温度未达到第1温度的情 况下，在步骤S28中使用增量对应图进行HC供给，在判断NOx吸 附催化剂36的温度大于或等于第1温度的情况下，在步骤S30中使 用减量对应图进行HC供给。然后，在之后步骤S32中，由燃料过量供给进行HC供给。由步骤S28或步骤S30供给的HC，根据在步骤S12或步骤S14 中使用的对应图设定供给量，如前所述，采用为了使NOx吸附催化 剂36的温度升高到第2温度所需的量。并且，因为该第2温度是从 S净化所需的温度即第1温度中，减去由燃料过量供给进行HC供给 时估算的温度升高量后的温度，所以通过在步骤S28或步骤S30中 进行HC供给，同时在步骤S32中由燃料过量供给进行HC供给，NOx 吸附催化剂36的温度被维持在S净化所需的第1温度左右。此时，NOx吸附催化剂36的温度调整，如上所述，因为在估算 由燃料过量供给使NOx吸附催化剂36的温度升高的基础上，通过切 换步骤S28中的根据增量对应图的HC供给，和步骤S30中的根据减 量对应图的HC供给来进行，所以可以容易地将NOx吸附催化剂36 的温度维持为第1温度。在图3中，表示此时的来自燃料添加阀的HC供给量、向NOx 吸附催化剂36供给的排气的过剩率、以及NOx吸附催化剂36的出 口侧排气温度各自的随时间的变化状态。在开始用于S净化的控制之后，如果由计时器A进行的计数时间ta大于或等于规定时间tl，则通过进行图2的流程图中的步骤S28 或步骤S30中的HC供给、和步骤S32中由燃料过量供给进行的HC 供给，NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度从规定温度T2进一步 升高。但是，在一定期间内，NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度 Tc未达到规定温度Tl，进行步骤S28中的使用增量对应图的HC供 给。并且，在NOx吸附催化剂36的出口侧温度Tc大于或等于规定 温度Tl的时刻，即NOx吸附催化剂36的温度大于或等于第1温度 的时刻，向步骤S30中使用减量对应图的HC供给切换，然后，每次 NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc穿过规定温度Tl，即NOx 吸附催化剂36每次穿过第l温度，则交互地进行使用增量对应图的 HC供给(步骤S28)、和使用减量对应图的HC供给(步骤S30) 的切换。另外，此时，步骤S32中的由燃料过量供给进行的HC供给， 以在步骤S28或步骤S30中的HC供给基础上追加的方式进行。通过 进行这种HC供给，则NOx吸附催化剂36的出口侧排气温度Tc维 持在规定温度Tl左右，NOx吸附催化剂36的温度维持在S净化所 需的第1温度左右。另外，此时，NOx吸附催化剂36的空气过剩率，在进行燃料过 量供给时，因由该燃料过量供给所供给的HC而暂时大量减少，氧浓 度降低而成为还原气氛。由此，被NOx吸附催化剂36吸附的SOx 被释放，使NOx吸附催化剂36的硫中毒恢复。这样，利用步骤S32中的使用燃料过量供给进行NOx吸附催化 剂36的S净化，如果定时器B的计数时间大于或等于规定时间t2， 则处理进入步骤S36，完成NOx吸附催化剂36的S净化。在步骤 S36中，使在S净化控制中使用的标志F1、 Fa及Fb中的值都为O， 并且在步骤S28中，重置计时器A及定时器B，结束控制周期，同 时根据未图示的是否需要S净化判断程序，结束该S净化控制程序。如上所述，如果需要NOx吸附催化剂36的S净化，则因为其 并不立即由燃料过量供给进行HC供给，而是首先利用来自燃料添加 阀48的HC供给，使得NOx吸附催化剂36升高到从S净化所需的温度即第1温度中减去进行由燃料过量供给的HC供给时估算的温度升高量后的第2温度，所以，即使是刚开始S净化控制之后的氧浓 度很高的状况，NOx吸附催化剂36也不会出现过度升温程度的温度 升高。另外，在刚开始用于使NOx吸附催化剂36成为还原气氛的燃 料过量供给之后，不会出现远远超过第1温度的温度升高。并且，因为NOx吸附催化剂36不会出现过度升温，所以不需 要如从用于S净化的控制开始初期就进行燃料过量供给的情况这样， 抑制HC供给量，可以更快使得NOx吸附催化剂36成为可以执行S 净化的状态。另外，即使在S净化开始时由于催化剂上的氧而出现局部迅速 的温度升高，也因为在开始用于S净化的控制后规定时间tl的期间 不进行由燃料过量供给的HC供给，所以温度将在整个NOx吸附催 化剂36上均匀化。通过该温度均匀化，即使之后由燃料过量供给进 行HC供给，NOx吸附催化剂36也不会过度升温。并且，在开始由燃料过量供给进行HC供给之后，继续进行使 NOx吸附催化剂36升高到第2温度所需的量的HC供给，并以在该 HC供给基础上追加的方式进行由燃料过量供给的HC供给，因为该 第2温度是从S净化所需温度即第1温度中，减去由燃料过量供给 进行HC供给时估算的温度升高量后的温度，所以通过调整由燃料过 量供给追加的HC供给量之前的HC供给量，可以容易地将NOx吸 附催化剂36的温度维持为S净化所需的第1温度。以上，结束对本发明的一个实施方式涉及的排气净化装置的说 明，但本发明不限于前述实施方式。例如，在前述实施方式中，作为HC供给单元使用了燃料添加 阀48，但也可以不设置该燃料添加阀48，而是利用对发动机l的各 气缸的主喷射之后的后喷射向排气中供给HC。该情况下，设置在各 气缸上的喷射器4相当于本发明的HC供给单元。另外，在前述实施方式中，根据由排气温度传感器40检测出的 NO吸附催化剂36x的出口侧排气温度Tc，判断NOx吸附催化剂36 是否达到第1温度或第2温度，但也可以在NOx吸附催化剂36的载体上设置温度传感器，直接检测NOx吸附催化剂36的温度，还可以 检测NOx吸附催化剂36的入口侧排气温度，推定NOx吸附催化剂 36的温度。但是，如前述的实施方式所述，在根据NOx吸附催化剂36出 口侧排气温度Tc，判断NOx吸附催化剂36的温度的情况下，在不 易受NOx吸附催化剂36的入口部分或内部的局部温度的波动影响这 方面，优于检测其它位置的温度的情况。另外，在前述实施方式中，当根据发动机1的燃料消耗量或运 转时间等推定的NOx吸附催化剂36的SOx吸附量大于或等于规定 值时，开始用于S净化的控制，但S净化的控制开始条件不限于此， 例如，可以每隔发动机1的规定运转时间开始S净化控制，也可以 在NOx吸附催化剂36的下游侧设置NOx传感器，如果NOx传感器 检测出排气中的NOx量大于或等于规定量，则开始S净化控制。另外，对于用于S净化的控制的结束条件来说，也并不限定于 前述实施方式所述的从开始由燃料过量供给进行HC供给的经过时 间。例如，该情况下，也可以根据设置在NOx吸附催化剂36的下游 侧的NOx传感器的检测值，如果开始S净化控制后的检测值小于或 等于规定值，则认为NOx吸附催化剂36的NOx净化功能恢复，结 束用于S净化的控制，也可以根据发动机1的运转状态，使从开始 由燃料过量供给进行HC供给的经过时间可变。另外，在前述实施方式中，将排气后处理装置28分为上游侧壳 体30和下游侧壳体34而构成，但也可以用一个壳体构成排气后处理 装置28。最后，前述实施方式将本发明应用于柴油发动机的排气净化装 置，但发动机形式不限于此，只要设有NOx吸附催化剂和用于向该 NOx吸附催化剂供给HC的HC供给单元的发动机，都可以使用。
权利要求
1.一种排气净化装置，其具有NOx吸附催化剂，其设置在发动机的排气通路中，在氧化气氛时吸附排气中的NOx，在还原气氛时释放吸收的前述NOx而进行还原；HC供给单元，其向流入前述NOx吸附催化剂的排气中供给HC；以及控制单元，其通过由前述HC供给单元进行HC供给而使前述NOx吸附催化剂升温，同时由前述HC供给单元利用燃料过量供给进行HC供给而使前述NOx吸附催化剂成为还原气氛，由此进行前述NOx吸附催化剂的S净化，其特征在于，前述控制单元通过控制前述HC供给单元，在进行使前述NOx吸附催化剂升温到下述的第2温度所需的量的HC供给而将前述NOx吸附催化剂升温后，紧接着在进行前述HC供给的同时在前述HC供给基础上追加进行前述燃料过量供给，前述第2温度是指，从作为为了前述S净化所需的温度而预先设定的第1温度中，减去由前述燃料过量供给引起的温度升高的量之后的温度。
2. 如权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于， 前述控制单元，通过控制前述HC供给单元，在维持前述NOx吸附催化剂的温度为前述第2温度持续规定时间之后，通过前述燃料 过量供给而开始进行S净化。
3. 如权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于， 前述控制单元，在由前述HC供给单元进行HC供给而使前述NOx吸附催化剂升温到前述第2温度时，在前述NOx吸附催化剂的 温度大于或等于前述第2温度的情况下，减少前述HC供给量。
4.如权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于， 前述控制单元，在由前述燃料过量供给进行HC供给而使前述NOx吸附催化剂成为还原气氛时，在前述NOx吸附催化剂温度大于 或等于前述第1温度的情况下，减少前述HC供给量。
全文摘要
本发明提供一种排气净化装置，其具有NOx吸附催化剂(36)；以及HC供给单元(48)，其向流入NOx吸附催化剂(36)的排气中供给HC，通过控制HC供给单元(48)，在进行使NOx吸附催化剂(36)维持为下述的第2温度所需的量的HC供给而将NOx吸附催化剂升温之后，开始由燃料过量供给进行S净化，之后在进行前述HC供给的同时，在前述HC供给基础上追加进行燃料过量供给，前述第2温度是指从作为NOx吸附催化剂(36)的S净化所必需的温度而预先确定的第1温度中，减去由燃料过量供给引起的温度升高的量。
文档编号F01N3/36GK101228341SQ20068002691
公开日2008年7月23日 申请日期2006年8月1日 优先权日2005年8月4日
发明者村田峰启, 武田好央, 近藤畅宏 申请人:三菱扶桑卡客车株式会社