火花点火式内燃机的排气净化装置的制造方法_2

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此时,相对于理论空燃比而剩余的氧02被摄入铈Ce中,由此,在铂Pt的表面上废气的空燃比成为理论空燃比。其结果为,如图4B所示,废气中所含有的有害成分HC、C0以及NOx在三元催化剂20中同时被净化。
[0046]如此,当使废气的空燃比发生变动,以使来自二氧化铈的氧O2的释放作用以及通过铈Ce而实现的剩余的氧O2的摄入作用能够始终产生时,废气中所含有的有害成分HC、C0以及NOx^在三元催化剂20中被良好地净化。在该情况下,为了能够始终产生来自二氧化铈的氧O2的释放作用以及通过铈Ce而实现的剩余的氧O 2的摄入作用,从而如图4C所示,只要对燃烧室5内的空燃比进行控制以使三元催化剂20中的储氧量成为零与最大储氧量之间的值、优选为使三元催化剂20中的储氧量成为最大储氧量的大约一半即可。在该情况下,能够根据废气的实际的空燃比与理论空燃比之差以及吸入空气量,而计算出来自二氧化铈的氧O2的释放量以及通过铈Ce而实现的剩余的氧O2的摄入量,因此,能够对三元催化剂20的储氧量进行计算。
[0047]因此,根据本发明的实施例,由图4C可知,例如在所计算出的储氧量超过了预先规定的上限值Xl时,将燃烧室5内的空燃比(A/F)设为相对于理论空燃比而略微过浓,并且在所计算出的储氧量低于预先规定的下限值X2时,将燃烧室5内的空燃比(A/F)设为相对于理论空燃比而只略微过稀。如以这种方式进行设置,则三元催化剂20中的储氧量将被维持在最大储氧量的大约一半,因此,废气中所含有的有害成分HC、C0以及NOx在三元催化剂20中被良好地净化。此时,实际上,燃烧室5内的空燃比以理论空燃比为中心而进行着变动。即,根据本发明的实施例,燃烧室5内的空燃比被反馈控制为理论空燃比以使三元催化剂20中的储氧量成为零与最大储氧量之间的值,并由此使废气中所含有的HC、CO以及NOx在三元催化剂20中同时被净化。
[0048]接下来,参照图5A及图5B,对被负载于三元催化剂20上的贵金属催化剂的中毒作用进行说明。另外,该图5A及图5B以图解的方式示出了作为示例的、对于贵金属催化剂Pt的中毒作用。如图5A所示,当废气的空燃比成为过浓时,在贵金属催化剂Pt的表面上附着有碳氢化合物HC或碳C,其结果为,贵金属催化剂Pt的表面由于这些附着的碳氢化合物HC或碳C而成为中毒。由此,当贵金属催化剂Pt的表面中毒时,NOx净化率将会下降。
[0049]另外,当在燃烧室5内的空燃比被反馈控制为理论空燃比的情况下内燃机负载较低时、即燃料喷射量较少时,废气的空燃比在过浓的期间内附着在贵金属催化剂Pt的表面上的碳氢化合物HC或碳C的量较少。在该情况下,在废气的空燃比成为过稀时这些碳氢化合物HC或碳C如图5A所示通过废气中的氧O2而被氧化,因此,贵金属催化剂Pt不会中毒。然而,当在燃烧室5内的空燃比被反馈控制为理论空燃比的情况下内燃机负载较高时、即燃料喷射量增多时,废气的空燃比在过浓的期间内附着在贵金属催化剂Pt的表面上的碳氢化合物HC或碳C的量增多。在该情况下,在废气的空燃比成为过稀时这些碳氢化合物HC或碳C并未通过废气中的氧02而被完全氧化,因此,由于碳氢化合物HC或碳C的附着量逐渐增大因而使贵金属催化剂Pt成为中毒。
[0050]由此,为了在贵金属催化剂Pt中毒时恢复贵金属催化剂Pt的中毒,从而需要大量的氧02。因此,在本发明中,在应该恢复贵金属催化剂PT的中毒时,如图5C所示将燃烧室5内的空燃比(A/F)、即基准空燃比(A/F)B设为相对于理论空燃比而较大程度地过稀。即,将燃烧室5内的空燃比的过稀的程度与空燃比被反馈控制为理论空燃比时相比而增大。此时,由图5C可知,三元催化剂20中的储氧量到达最大储氧量,并且在储氧量到达了最大储氧量之后仍使燃烧室5内的空燃比维持在过稀。接下来,将燃烧室5内的空燃比(A/F)设为过浓。由此,如果在三元催化剂20中的储氧量到达了最大储氧量之后仍使燃烧室5内的空燃比维持在过稀,则贵金属催化剂Pt的中毒将被恢复。
[0051]另一方面,为了使贵金属催化剂Pt的中毒恢复,则需要进行如下设定,即,燃烧室5内的空燃比(A/F)在过浓的期间内负载于贵金属催化剂Pt的表面上的碳氢化合物HC或碳C的量越多,则将燃烧室5内的空燃比(A/F)被维持于过稀的时间ATL设定得越长。因此,在本发明中,在使贵金属催化剂Pt的中毒恢复时,将燃烧室5内的空燃比(A/F)的过稀的程度与空燃比被反馈控制为理论空燃比时相比而增大,并且在三元催化剂20的储氧量达到了最大储氧量之后仍使燃烧室5内的空燃比(A/F)维持在过稀而在此后返回至过浓,燃烧室5内的空燃比(A/F)过浓时的贵金属催化剂的中毒量越大,则将此时燃烧室5内的空燃比(A/F)被维持于过稀的时间Λ TL设定得越长。
[0052]图6Α表示在燃烧室5内的空燃比(A/F)被设为固定的期间和固定的过浓空燃比时的、由碳氢化合物HC或碳C引起的贵金属催化剂的中毒量与燃料喷射量Q之间的关系,图6Β表示在燃烧室5内的空燃比(A/F)以固定的期间被设为固定的过浓空燃比时的、由碳氢化合物HC或碳C引起的贵金属催化剂的中毒量与三元催化剂20的温度TC之间的关系。此外,图6C表示贵金属催化剂的中毒的恢复所需的空燃比的过稀时间ATL与燃料喷射量Q之间的关系,图6D表示贵金属催化剂的中毒的恢复所需的空燃比的过稀时间ATL与三元催化剂20的温度TC之间的关系。
[0053]如图6Α所示,燃料喷射量Q越增大,即内燃机负载越变高,则燃烧室5内的空燃比(A/F)以固定的期间被设为固定的过浓空燃比时的、废气中的碳氢化合物HC的量越增大,因此,燃料喷射量Q越增大、即内燃机负载越变高,则过浓期间内附着在贵金属催化剂Pt的表面上的碳氢化合物HC或碳C的量越增大。因此,如图6C所示,在以上述方式使贵金属催化剂的中毒恢复时,越增大燃料喷射量Q、即内燃机负载越变高,则空燃比的过稀时间ATL被设定得越长。
[0054]另一方面,如图6B所示,三元催化剂20的温度TC越变高,则燃烧室5内的空燃比(A/F)以固定的期间被设为固定的过浓空燃比时的、废气中的碳氢化合物HC的量越降低,因此,三元催化剂20的温度TC越高,则过浓期间内附着在贵金属催化剂Pt的表面上的碳氢化合物HC或碳C的量越降低。因此,如图6D所示,在使贵金属催化剂的中毒恢复时,三元催化剂20的温度TC越高,则将空燃比的过稀时间Λ TL设定得越短。
[0055]另外,贵金属催化剂Pt的表面不仅受到由碳氢化合物HC或碳C引起的中毒,而且如图5Β所示,还受到由硫S或磷P引起的中毒。在该情况下NOx净化率也会下降。另一方面,当废气的空燃比被设定为过浓时,如图5Β所示,这些硫S或磷P通过废气中所含有的HC或CO而被还原并释放,由此,由硫S或磷P引起的中毒被恢复。另外,在燃烧室5内的空燃比被反馈控制为理论空燃比时,废气的空燃比以较短的周期被设为过浓,因此,无论此时由硫S或磷P引起的中毒发生与否,该由硫S或磷P引起的中毒都将立即被恢复。相对于此,当燃烧室5内的空燃比维持于过稀的时间变长时,硫S或磷P的附着量将增大,因此,由硫S或磷P引起的中毒量将会增大。
[0056]在该情况下,为了恢复由硫S或磷P引起的中毒,则需要大量的HC或CO。因此,在本发明中,在应该恢复由硫S或磷P引起的中毒时,如图5C所示,将燃烧室5内的空燃比(A/F)设为相对于理论空燃比而过浓。此时的燃烧室5内的空燃比的过浓的程度Λ (A/F)r与空燃比被反馈控制为理论空燃比时相比而增大。此时,由图5C可知,三元催化剂20中的储氧量降低至零,并且在储氧量成为零之后仍使燃烧室5内的空燃比维持于过浓。接下来,将燃烧室5内的空燃比(A/F)设为过稀。如果以此方式在三元催化剂20中的储氧量成为零之后仍使燃烧室5内的空燃比维持于过浓,则由硫S或磷P引起的中毒将被恢复。
[0057]即,在本发明中,在燃烧室5内的空燃比被维持于过稀之后为了恢复由硫S或磷P引起的中毒而返回至过浓时的过浓程度△ (A/F)R设定为,与空燃比被反馈控制为理论空燃比时相比而增大,以使三元催化剂20的储氧量降低至零,并且在三元催化剂20的储氧量到达了零之后仍使燃烧室5内的空燃比维持于过浓之后再返回至过稀。另外,将燃烧室5内的空燃比(A/F)维持于过稀的时间ATL越长,则由硫S或磷P引起的中毒量越大。因此,在本发明中,在使由硫S或磷P而引起的中毒恢复时,燃烧室5内的空燃比(A/F)被维持于过稀的时间ATL越长,则将燃烧室5内的空燃比(A/F)设为过浓的时间ATR设定得越长。
[0058]图7A表示由硫S或磷P引起的中毒量与燃烧室5内的空燃比被维持于过稀的时间Δ??之间的关系,图7B为由硫S或磷P引起的中毒量与三元催化剂20的温度TC之间的关系。此外,图7C表示由硫S或磷P引起的中毒的恢复所需的空燃比的过浓时间ATR与燃烧室5内的空燃比被维持于过稀的时间ATL之间的关系,图7D为由硫S或磷P引起的中毒的恢复所需的空燃比的过浓时间Δ TR与三元催化剂20的温度TC之间的关系。
[0059]如图7A所示,将燃烧室5内的空燃比维持于过稀的时间Δ TL越长,则由硫S或磷P引起的中毒量越增大。因此,如图7C所示,在以上述方式来恢复由硫S或磷P引起的中毒时,燃烧室5内的空燃比的过稀时间ATL越长,则将空燃比的过浓时间ATR设定得越长。另一方面,如图7B所示,三元催化剂20的温度TC越高,则由硫S或磷P引起的中毒量越会略微减少。因此,如图7D所示,在对由硫S或磷P引起的中毒进行恢复时,三元催化剂20的温度TC越高,则将空燃比的过浓时间Δ TR设定得越短。
[0060]在依据本发明而实施的实施例中,用于取得在中毒恢复时所需的过浓程度Δ (A/F)r的、来自燃料喷射阀11、12的燃料喷射量WT,作为要求负载L及内燃机转速N的函数而以图8A所示的映射图的形式被预先存储于ROM32内。此外,中毒恢复时的最佳的过稀时间Δ TL作为燃料喷射量Q及三元催化剂20的温度TC的函数而以图8B所示的映射图的形式被预先存储于ROM32内,而且,中毒恢复时的最佳的过浓时间Δ TR作为过稀时间Δ TL及三元催化剂20的温度TC的函数而以图8C所示的映射图的形式被预先存储于ROM32内。
[0061]并且,如图6A所示,燃料喷射量Q越增大、即内燃机负载越高,则由碳氢化合物HC或碳C引起的贵金属催化剂的中毒量越增大。另一方面,如图6B所示,三元催化剂20的温度TC越高、即内燃机负载越高,则由碳氢化合物HC或碳C引起的贵金属催化剂的中毒量越减少。即,虽然成为了在内燃机高负载运转时燃料喷射量Q增多而使中毒量增大的运转状态,但由于三元催化剂20成为了温度TC升高而使中毒量减少的状态,因此,此时中毒量并没有那么多。另一方面,虽然在内燃机低负载运转时,三元催化剂20成为了温度TC升高而中毒量增大的状态,但由于成为了燃料喷射量Q减少而中毒量减少的运转状态,因此,此时中毒量也没有那么多。结果而言,由碳氢化合物HC或碳C引起的贵金属催化剂的中毒量成为最高是在燃料喷射量Q较多、且三元催化剂20的温度TC比较难以升高的内燃机中负载运转时。因此,在图9A所示的实施例中,在成为了燃烧室内的空燃比被反馈控制为理论空燃比时被负载于三元催化剂上的贵金属催化剂的中毒量逐渐增大
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