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]公知一种内燃机，所述内燃机具备用于使被排出至内燃机排气通道内的废气再循环到进气通道内的废气再循环装置，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，在内燃机运转时以预先规定的周期而从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物，并由此对废气中所包含的NOx进行净化(例如参照专利文献I)。在该内燃机中即使排气净化催化剂的温度变成高温也能够获得较高的NOx净化率。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:W02011/114499A1
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的课题
[0007]但是，期望获得该内燃机中的更高的NOx*化率。
[0008]本发明的目的在于提供一种内燃机的排气净化装置，所述内燃机的排气净化装置能够在提高NOJ.化率的同时抑制因转矩变动而引起的给搭乘者带来的不适感。
[0009]用于解决本课题的方法
[0010]根据本发明，提供了一种内燃机的排气净化装置，所述内燃机的排气净化装置在内燃机排气通道内配置碳氢化合物供给阀，并且在碳氢化合物供给阀下游的内燃机排气通道内配置排气净化催化剂和颗粒过滤器，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如下的性质，即，当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使流入排气净化催化剂的碳氢化合物的浓度进行振荡时，对废气中所包含的NOx进行还原，并且具有如下的性质，即，当该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，将增大废气中所包含的吸留量，在内燃机运转时以该预先规定的周期而从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物，并由此对废气中所包含的NOx进行净化，
[0011 ] 其中，所述内燃机的排气净化装置具备，使排气净化催化剂以及颗粒过滤器下游的内燃机排气通道内的废气再循环到进气通道内的低压废气再循环装置，如果在实施由该低压废气再循环装置而发挥的废气再循环作用时从碳氢化合物供给阀喷射了碳氢化合物，则在排气净化催化剂中所生成的二氧化碳将被再循环，并且在该碳氢化合物的喷射之后，每经过该二氧化碳的再循环所需的时间时，都会重复引起朝向排气净化催化剂以及颗粒过滤器的流入废气的空燃比的暂时性下降，在为了对废气中所包含的NOx进行净化而以上述预先规定的周期而从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物时，容许与该流入废气的空燃比的暂时性下降同步地从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物，在为了颗粒过滤器以及排气净化催化剂中的至少一方的升温控制而从碳氢化合物供给阀周期性地喷射碳氢化合物时，以不与该流入废气的空燃比的暂时性下降重叠的方式而从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物。
[0012]发明效果
[0013]本发明能够获得较高的NOx净化率且能够抑制因转矩变动而引起的给搭乘者带来的不适感。
【附图说明】
[0014](图1)图1为压缩点火式内燃机的整体图。
[0015](图2)图2为对催化剂载体的表面部分进行图解表示的图。
[0016](图3)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)图4为表示流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比的变化的图。
[0018](图5)图5为表示NOx净化率的图。
[0019](图6)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7)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)图8为表示流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比的变化的图。
[0022](图9)图9为表示NOJ.化率的图。
[0023](图10)图10为表示流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比的变化的时序图。
[0024](图11)图11为表示流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比的变化的时序图。
[0025](图12)图12为表示排气净化催化剂的氧化能力与要求最小空燃比X之间的关系的图。
[0026](图13)图13为表示获得相同的NOJ.化率的、废气中的氧气浓度与碳氢化合物浓度的振幅ΔΗ之间的关系的图。
[0027](图14)图14为表示碳氢化合物浓度的振幅ΔΗ与NOx净化率之间的关系的图。
[0028](图15)图15为表示碳氢化合物浓度的振动周期ΔT与NOx净化率之间的关系的图。
[0029](图16)图16Α以及16b为表示碳氢化合物的喷射时间等的图。
[0030](图17)图17为表示流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比的变化等的图。
[0031](图18)图18为表示流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比的变化等的图。
[0032](图19)图19为表示流入到排气净化催化剂中的废气的空燃比的变化等的图。
[0033](图20)图20A以及20B分别为表示EGR率以及碳氢化合物的喷射时间的图。
[0034](图21)图21为表示NOJI放控制的图。
[0035](图22)图22为表示排出呢量NOXA的映射图的图。
[0036](图23)图23为表示燃料喷射正时的图。
[0037](图24)图24为表示追加的燃料量WR的映射图的图。
[0038](图25)图25为表示各运转区域1、I1、III的图。
[0039](图26)图26为表示第一NOx净化方法和颗粒过滤器的再生控制的图。
[0040](图27)图27为表示第二NOx净化方法和SO x的释放控制的图。
[0041](图28)图28A以及28B为表示HC穿过量较多的区域的图。
[0042](图29)图29为用于实施NOj.化控制的流程图。
[0043](图30)图30为用于实施NOJ.化控制的流程图。
[0044](图31)图31为用于实施颗粒过滤器的再生控制的流程图。
[0045](图32)图32为用于实施SOx释放控制的流程图。
【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经由进气导管6b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的入口经由进气导管6a以及吸入空气量检测器8而被连结于空气滤清器9。在进气管道6b内配置有通过作动器1a而被驱动的节气门10，在进气管道6b周围配置有用于对流过进气管道6b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。在排气净化催化剂13的下游配置有颗粒过滤器14，且颗粒过滤器14的出口被连结于排气管12b。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被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。另夕卜，本发明还能够被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的EGR控制阀17。而且，在EGR通道16的周围配置有冷却装置16a，所述冷却装置16a用于对流过EGR通道16内的废气进行冷却。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入至冷却装置16a内，并通过内燃机冷却水而对废气进行冷却。此外，各燃料喷射阀3经由燃料供给管18而被连结于共轨19上，该共轨19通过电子控制式的喷出量可变的燃料泵20而被连结于燃料罐21上。燃料罐21内所储存的燃料通过燃料泵20而被供给至共轨19内，被供给至共轨19内的燃料经由各燃料供给管18而被供给至燃料喷射阀3。
[0050]另一方面，在颗粒过滤器14下游的排气管12b内配置有通过作动器22a而被驱动的排气控制阀22，该排气控制阀22与颗粒过滤器14之间的排气管12b内经由EGR通道23而被连结于进气管6a。在该EGR通道23内配置有通过作动器24a而被驱动的EGR控制阀24，而且在EGR通道23周围配置有冷却装置25，所述冷却装置25用于对流过EGR通道23内的废气进行冷却。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入至冷却装置25内，并通过内燃机冷却水而对废气进行冷却。此外，在EGR通道23上连接有迂回过冷却装置25的旁通通道25a，在流入冷却装置25中的EGR气体的入口与流入旁通通道25a中的EGR气体的入口的分叉部上配置有流道切换阀26，所述流道切换阀26用于选择性地向冷却装置25内或旁通通道25a内供给EGR气体。该流道切换阀26通过作动器26a而被切换控制，通常情况下为了使EGR气体流入至冷却装置25内而使流道切换阀26如图1所示而被保持于关闭朝向旁通通道25a的入口的位置处。
[0051]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27，所述温度传感器27用于在排气净化催化剂13的下游对排气净化催化剂13的温度进行检测，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差压传感器28。此外，在颗粒过滤器14的下游处安装有温度传感器29，所述温度传感器29用于对颗粒过滤器14的温度进行检测。这些温度传感器27、29、差压传感器28以及吸入空气量检测器8的输出信号分别经由对应的AD转换器37而被输入至输入端口 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41，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。而且在输入端口 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、节气门驱动用作动器10a、碳氢化合物供给阀15、EGR控制阀17、燃料泵20、排气控制阀驱动用作动器22a、EGR控制阀驱动用作动器24a以及流道切换阀驱动用作动器26a。
[0052]如上所述，在图1所示的实施例中，设置有由EGR通道16以及EGR控制阀17构成的废气再循环装置HPL、和由EGR通道23以及EGR控制阀24构成的废气再循环装置LPL这两个废气再循环装置。在这种情况下，从图1可知，排气歧管5内的废气在废气再循环装置HPL中被进行再循环，排气净化催化剂13以及颗粒过滤器14下游的排气管12b内的废气在废气再循环装置LPL中被进行再循环。但是在这种情况下，排气歧管5内的废气的压力与排气净化催化剂13以及颗粒过滤器14下游的排气管12b内的废气的压力相比而相当高。因此，以下将废气再循环装置HPL称作高压废气再循环装置，所述高压废气再循环装置使排气汽轮机7b上游的内燃机排气通道内的相对较高压的废气再循环到压缩机7a下游的进气通道内，以下将废气再循环装置LPL称作低压废气再循环装置，所述低压废气再循环装置使排气净化催化剂1