内燃机的排气净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。
【背景技术】
[0002]公知一种如下的内燃机的排气净化装置(例如参照专利文献I)，其在如下条件下，选择性地使用第一 NOJ.化方法和第二 NOx净化方法，所述条件为，在内燃机排气通道内配置排气净化催化剂，并且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通道内配置碳氢化合物供给阀，在排气净化催化剂的废气流通表面上负载有贵金属催化剂并且在贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分，排气净化催化剂具有，在使流入到排气净化催化剂中的碳氢化合物的浓度以预先规定的范围内的振幅以及预先规定的范围内的周期而进行振动时对废气中所含有的N0X?行还原的性质，并且具有在使碳氢化合物浓度的振动周期与该预先规定的范围相比而较长时使废气中所含有的NOx的吸留量增大的性质，其中，所述第一NOx净化方法为，通过以预先规定的周期从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物，从而对废气中所含有的NOx进行净化的方法，所述第二 NO x净化方法为，通过以与预先规定的周期相比而较长的周期使流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比成为过浓，从而使吸留的NOxW排气净化催化剂中释放并对NOx进行净化的方法。在此排气净化装置中，例如在排气净化催化剂的温度较高时实施通过第一 NOx净化方法而实现的NO 化作用，在排气净化催化剂的温度较低时实施通过第二 NOx净化方法而实现的NO ^争化作用。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:国际公开第2011/114501号
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的课题
[0007]另外，虽然从内燃机排出的废气中包含各种微粒，但是通常这些微粒会穿过排气净化催化剂，因此通常这些微粒不会堆积于排气净化催化剂的上游侧端面上或者排气净化催化剂内。但是，当实施通过第一 NOx净化方法而实现的NOx*化时，由于在排气净化催化剂中，除了从内燃机排出的微粒之外，从碳氢化合物供给阀喷射的碳氢化合物也以较高的频度而流入，因此存在这些微粒和碳氢化合物逐渐堆积于排气净化催化剂的上游侧端面上的可能性。即，如果将从内燃机排出的微粒以及从碳氢化合物供给阀喷射的碳氢化合物称作废气中的微粒，则在实施通过第一 NOx净化方法而实现的NO ^争化作用时，废气中的微粒将堆积于排气净化催化剂的上游侧端面上。而且，在后文中将进行详细叙述，当废气中的微粒持续流入到排气净化催化剂的上游侧端面上时，将会产生由废气中的微粒的堆积所导致的堵塞。
[0008]当在排气净化催化剂的上游侧端面上产生了由微粒的堆积所导致的堵塞时，流入到排气净化催化剂内的碳氢化合物的量将会减少。此时，为了生成还原性中间体而使用的碳氢化合物量将会减少。因此当流入到排气净化催化剂中的碳氢化合物的量减少时，还原性中间体的生成量将会减少，其结果为，NOx净化率将会降低。因此，当在排气净化催化剂的上游侧端面上产生了由微粒的堆积所导致的堵塞时，如果实施通过第一 NOx净化方法而实现的Ncyf化作用，则存在无法切实地对NO x进行净化的可能性。
[0009]本发明的目的在于，提供一种内燃机的异常检测装置，所述内燃机的异常检测装置即使在排气净化催化剂中产生了堵塞时也能够切实地对NOx进行净化。
[0010]用于解决本课题的方法
[0011]根据本发明，提供一种内燃机的排气净化装置，其在如下条件下，选择性地使用第一 Ncy.化方法和第二 NO x净化方法，并对排气净化催化剂中是否产生了由废气中的微粒的堆积所导致的堵塞进行判断，在判断为排气净化催化剂中产生了由微粒的堆积所导致的堵塞时，实施通过第二 NOx净化方法而实现的NO 化作用，其中，所述条件为，在内燃机排气通道内配置排气净化催化剂并且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通道内配置碳氢化合物供给阀，且在该排气净化催化剂的废气流通表面上负载有贵金属催化剂并且在该贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分，该排气净化催化剂具有，在使流入到排气净化催化剂中的碳氢化合物的浓度以预先规定的范围内的振幅以及预先规定的范围内的周期而进行振动时对废气中所含有的N0x进行还原的性质，并具有在使该碳氢化合物浓度的振动周期长于该预先规定的范围时使废气中所含有的NOx的吸留量增大的性质，所述第一 NOx净化方法为，通过以该预先规定的周期从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物，从而对废气中所含有的N0X?行净化的方法，所述第二 NOx净化方法为，通过以与该预先规定的周期相比而较长的周期使流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比成为过浓，从而使吸留的NOxW排气净化催化剂中释放并对NO x进行净化的方法。
[0012]发明效果
[0013]即使在排气净化催化剂中产生了堵塞时也能够切实地对NOx进行净化。
【附图说明】
[0014]图1为压缩点火式内燃机的整体图。
[0015]图2为图解表不催化剂载体的表面部分的图。
[0016]图3为用于对排气净化催化剂中的氧化反应进行说明的图。
[0017]图4为表示向排气净化催化剂流入的流入废气的空燃比的变化的图。
[0018]图5为表示NOx净化率的图。
[0019]图6A以及6B为用于对排气净化催化剂中的氧化还原反应进行说明的图。
[0020]图7A以及7B为用于对排气净化催化剂中的氧化还原反应进行说明的图。
[0021]图8为表示向排气净化催化剂流入的流入废气的空燃比的变化的图。
[0022]图9为表示NOx净化率的图。
[0023]图10为表示碳氢化合物的喷射周期Δ T与NOx净化率之间的关系的图。
[0024]图11为表示碳氢化合物的喷射量的映射图。
[0025]图12为表示N0x释放控制的图。
[0026]图13为表示排出叫量NOXA的映射图的图。
[0027]图14为表示燃料喷射正时的图。
[0028]图15为表示燃料供给量WR的映射图的图。
[0029]图16A以及16B为图1所示的排气净化催化剂周围的放大图。
[0030]图17A以及17B为表示其他实施例的排气净化催化剂周围的放大图。
[0031]图18为表示排气管内的压力与颗粒过滤器的前后差压的变化的图。
[0032]图19为用于实施NCy.化控制的流程图。
[0033]图20为用于判断堵塞的流程图。
[0034]图21为用于执行第二 NOx净化方法的流程图。
[0035]图22A以及22B为表示堵塞判断的其他实施例的图。
[0036]图23A以及23B为根据本发明而实施的其他实施例中的排气净化催化剂周围的放大图。
[0037]图24A以及24B为表示其他实施例的排气净化催化剂周围的放大图。
[0038]图25为表示端面闭塞率与每单位截面面积的流量的变化的图。
[0039]图26A以及26B为表示空燃比传感器的输出值的变化的图。
[0040]图27为表示空燃比传感器的输出值的变化的图。
[0041]图28为用于判断堵塞的流程图。
[0042]图29为表示空燃比传感器的输出值的变化的图。
[0043]图30为用于对堵塞进行检测的流程图。
[0044]图31为用于对堵塞进行检测的流程图。
[0045]图32为用于实施NCy.化控制的流程图。
【具体实施方式】
[0046]在图1中图示了压缩点火式内燃机的整体图。
[0047]当参照图1时，I表示内燃机主体，2表示各气缸的燃烧室，3表示用于分别向各燃烧室2内喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀，4表示进气歧管，5表示排气歧管。进气歧管4经由进气管道6而被连结于排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口，压缩机7a的入口经由吸入空气量检测器8而被连结于空气滤清器9。在进气管道6内配置有通过作动器而被驱动的节气门10，在进气管道6周围配置有用于对流过进气管道6内的吸入空气进行冷却的冷却装置11。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入至冷却装置11内，吸入空气通过内燃机冷却水而被冷却。
[0048]另一方面，排气歧管5被连结于排气涡轮增压器7的排气汽轮机7b的入口，排气汽轮机7b的出口经由排气管12a而被连结于排气净化催化剂13的入口。在根据本发明而实施的实施例中，该排气净化催化剂13由NOx吸留催化剂构成。排气净化催化剂13的出口经由排气管12b而被连结于颗粒过滤器14上。在排气净化催化剂13上游的排气管12a内配置有碳氢化合物供给阀15，所述碳氢化合物供给阀15用于供给由作为压缩点火式内燃机的燃料而使用的轻油及其他燃料组成的碳氢化合物。在图1所示的实施例中，作为从碳氢化合物供给阀15供给的碳氢化合物而使用了轻油。另外，本发明还能够应用于在过稀空燃比下实施燃烧的火花点火式内燃机中。此时，从碳氢化合物供给阀15供给有由作为火花点火式内燃机的燃料而使用的汽油及其他燃料组成的碳氢化合物。
[0049]另一方面，排气歧管5与进气歧管4经由废气再循环(以下称作“EGR”)通道16而被相互连结，在EGR通道16内配置有电子控制式EGR控制阀17。此外，在EGR通道16的周围配置有冷却装置18，所述冷却装置18用于对流过EGR通道16内的EGR气体进行冷却。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入至冷却装置18内，并通过内燃机冷却水而对EGR气体进行冷却。各燃料喷射阀3经由燃料供给管19而被连结于共轨20上，该共轨20通过电子控制式的喷出量可变的燃料泵21而被连结于燃料罐22上。燃料罐22内所储存的燃料通过燃料泵21而被供给至共轨20内，被供给至共轨20内的燃料经由各燃料供给管19而被供给至燃料喷射阀3。
[0050]电子控制单元30由数字计算机构成，其具备通过双向性主线31而被相互连接在一起的ROM (只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU (中央处理器)34、输入端口 35以及输出端口 36。在排气净化催化剂13的下游处安装有温度传感器24，所述温度传感器24用于对从排气净化催化剂13中流出的废气的温度进行检测。从排气净化催化剂13中流出的废气的温度表示排气净化催化剂13的温度。此外，在排气净化催化剂13上游的排气管12a上安装有用于对排气管12a内的压力进行检测的压力传感器25，而且在颗粒过滤器14上安装有用于对颗粒过滤器14的前后差压进行检测的的差压传感器26。这些温度传感器24、压力传感器25、差压传感器26以及吸入空气量检测器8的输出信号各自经由所对应的AD转换器37被输入至输入端口 35。此外，在加速踏板40上连接有产生与加速踏板40的踩踏量L成比例的输出电压的负载传感器，负载传感器41的输出电压经由对应的AD转换器37而被输入至输入端口 35。在输入端口 35上还连接有曲轴转角传感器42，所述曲轴转角传感器42在曲轴每旋转例如15°时产生输出脉冲。另一方面，输出端口 36经由对应的驱动电路38而被连接于燃料喷射阀3、节气门10的驱动用作动器、碳氢化合物供给阀15、EGR控制阀17以及燃料泵21上。
[0051]图2图解表示了被负载于图1所示的排气净化催化剂13的基体上的催化剂载体的表面部分。在该排气净化催化剂13中，如图2所示，在例如由铝构成的催化剂载体50上负载有由铂Pt构成的贵金属催化剂51，而且在该催化剂载体50上还形成有碱性层53，所述碱性层53包含选自钾K、钠NA、铯Cs这样的碱金属，钡BA、钙CA这样的碱土类金属，镧系元素这样的稀土类金属以及银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir这样能够向NOx供应电子的金属中的至少一种。在该碱性层53内含有二氧化铈(CeO2)，因此排气净化催化剂13具有氧储存能力。此外，在排气净化催化剂13的催化剂载体50上除了铂Pt之外还能够负载有铑Rh或钯Pd。另外，由于废气沿着催化剂载体50