内燃机的排气净化系统的制作方法_2

文档序号:8515871阅读:来源:国知局
,能够将SCR催化剂的NCVf化率的下降量抑制为较少。
[0030]发明的效果
[0031]根据本发明,能够在具备氧化催化剂和被配置于与氧化催化剂相比靠下游的SCR催化剂的内燃机的排气净化系统中,尽可能地提高SCR催化剂处于未活化状态时的NCV.化率。
【附图说明】
[0032]图1为表示应用本发明的内燃机及其进排气系统的概要结构的图。
[0033]图2为模式化地表示确定了供给未燃烧燃料的运行区域与停止未燃烧燃料的供给的运行区域的映射的图。
[0034]图3为用于对停止未燃烧燃料的供给的低负荷运行区域进行说明的图。
[0035]图4为用于对供给未燃烧燃料的高负荷运行区域进行说明的图。
[0036]图5为表示在实施了升温处理的情况下,向氧化催化剂供给的未燃烧燃料的量、SCR催化剂的温度、从氧化催化剂被排出的排气的NO2比率和SCR催化剂的NO x净化率的随时间的变化的时序图。
[0037]图6为表示SCR催化剂的温度从下限值上升至活化温度的期间内的NCy.化率的变化的图。
[0038]图7为表示在升温处理被实施时ECU所执行的处理程序的流程图。
[0039]图8为表示在SCR催化剂的温度上升至活化温度以上时E⑶所执行的处理程序的流程图。
【具体实施方式】
[0040]以下,根据附图对本发明的【具体实施方式】进行说明。本实施方式所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、相对配置等,只要未特别地记载,则并不将本发明的技术范围仅限定于此。
[0041]〈实施例1>
[0042]首先,根据图1至图7对本发明的第一实施例进行说明。图1为表示应用了本发明的内燃机及其进排气系统的概要结构的图。图1所示的内燃机I为具有多个气缸的压燃式的内燃机(柴油发动机)。另外,应用本发明的内燃机并不局限于压燃式的内燃机,也可以是进行稀燃运行的火花点火式的内燃机(汽油发动机)。
[0043]内燃机I具备向气缸内喷射燃料的燃料喷射阀la。此外,内燃机I与进气通道2和排气通道3连接。进气通道2为将从大气中抽吸进来的新鲜气体(空气)向内燃机I的气缸中进行引导的通道。排气通道3为用于使从内燃机I的气缸内被排出的已燃气体(排气)流通的通道。
[0044]在进气通道2的中途配置有进气节流阀(节流阀)4。节流阀4为,通过对进气通道2的通道截面面积进行变更,从而对被吸入至内燃机I的气缸内的空气量进行调节的阀机构。另外,节流阀4具备阀体和用于对该阀体进行开闭驱动的电动机,电动机由后文叙述的E⑶1控制。
[0045]在排气通道3的中途,从上游侧起以串联的方式而配置有第一催化剂壳体5和第二催化剂壳体6。第一催化剂壳体5在筒状的壳体内内置了氧化催化剂和颗粒过滤器。此时,氧化催化剂可以负载于被配置在颗粒过滤器的上游的催化剂载体上,或者也可以负载于颗粒过滤器上。此外,氧化催化剂与颗粒过滤器也可以被收纳在互相独立的壳体中。
[0046]第二催化剂壳体6为,在筒状的壳体内对负载有选择还原型催化剂(SCR催化剂)的催化剂载体进行收纳的壳体。催化剂载体为,例如将氧化铝类或沸石类的活化成分(载体)涂覆在由堇青石或Fe-Cr-Al类的耐热钢构成的具有蜂窝状的横截面的整体式基材上的载体。而且,在催化剂载体上负载有具有氧化能力的贵金属催化剂(例如铂(Pt)或钯(Pd)等)ο
[0047]另外,也可以在第二催化剂壳体6的内部,于与SCR催化剂相比靠下游处配置负载了氧化催化剂的催化剂载体。此时的氧化催化剂为,用于对向SCR催化剂供给的还原剂之中的穿过了 SCR催化剂的还原剂进行氧化的催化剂。
[0048]在第一催化剂壳体5与第二催化剂壳体6之间的排气通道3上,安装有用于向排气中添加(喷射)NH3或作为NH3的前躯体的添加剂的添加阀7。添加阀7为,具有通过针的移动而被开闭的喷孔的阀装置。添加阀7经由泵70而与罐71连接。泵70对储存在罐71中的添加剂进行抽吸并且将所抽吸的添加剂向添加阀7进行压送。添加阀7将从泵70压送来的添加剂向排气通道3内进行喷射。另外,添加阀7和泵70为本发明所涉及的还原剂供给装置的一个实施方式。
[0049]在此,作为被储存在罐71中的添加剂,能够使用尿素或氨基甲酸铵等的水溶液、NH3气体。在本实施例中,对使用尿素水溶液以作为添加剂的示例进行叙述。
[0050]当从添加阀7喷射尿素水溶液时,尿素水溶液与排气一起流向第二催化剂壳体6。此时,尿素水溶液受到排气和第二催化剂壳体6的热量而被热分解或被加水分解。当尿素水溶液被热分解或被加水分解时,将生成氨(NH3)。以此种方式所生成的氨(NH3)被吸附(或吸藏)在SCR催化剂中。被吸附在SCR催化剂中的氨(NH3)与排气中所含有的氮氧化物(NOx)反应而生成氮(N2)和水(H2O)。S卩,氨(NH3)作为氮氧化物(NOx)的还原剂而发挥作用。
[0051]此外,内燃机I具备EGR装置,所述EGR装置包括将吸气通道2与排气通道3连通的EGR通道100和对该EGR通道100的通道截面面积进行变更的EGR阀101。EGR通道100为,将排气通道3内的排气的一部分作为EGR气体而向进气通道2中的与节流阀4相比靠下游进行引导的通道。EGR阀101为,通过对所述EGR通道100的通道截面面积进行变更,从而对从排气通道3向进气通道2被供给的EGR气体量进行调节的阀机构。另外,EGR阀101具备阀体和用于对该阀体进行开闭驱动的电动机,电动机由后文叙述的ECUlO控制。
[0052]在以此种方式而构成的内燃机I中,一并设置有E⑶1qE⑶10为具备CUP(CentralProcessing Unit:中央处理器)、ROM (Read Only Memory:只读存储器)、RAM (RandomAccess Memory:随机存取存储器)、备份RAM等的电子控制单元。E⑶10与第一排气温度传感器8、第二排气温度传感器9、曲轴位置传感器11、加速器位置传感器12、空气流量计13以及A/F(Air Fuel Rat1:空燃比)传感器14等各种传感器电连接。
[0053]第一排气温度传感器8被配置在第一催化剂壳体5与第二催化剂壳体6之间的排气通道3上,并且输出与从第一催化剂壳体5流出的排气的温度,换言之,被收纳在第一催化剂壳体5中的氧化催化剂的温度相关的电信号。第二排气温度传感器9被配置在与第二催化剂壳体6相比靠下游的排气通道3上,并且输出与从第二催化剂壳体6流出的排气的温度,换言之,被收纳在第二催化剂壳体6中的SCR催化剂的温度相关的电信号。曲轴位置传感器11输出与内燃机I的输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号。加速器位置传感器12输出与加速踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号。空气流量计13输出与被抽吸至内燃机I中的空气量(吸入空气量)相关的电信号。A/F传感器14被配置在与第一催化剂壳体5相比靠上游的排气通道3上,并且输出与排气的空燃比相关的电信号。
[0054]E⑶10与燃料喷射阀la、节流阀4、添加阀7、泵70以及EGR阀101等各种设备电连接。ECU10根据所述的各种传感器的输出信号来对所述各种设备进行电控制。例如,ECU10执行内燃机I的燃料喷射控制、从添加阀7间歇性地使添加剂喷射的添加控制等已知的控制,除此以外,还执行在被收纳于第一催化剂壳体5中的氧化催化剂和被收纳于第二催化剂壳体6中的SCR催化剂的温度较低时,用于使这些氧化催化剂和SCR催化剂的温度上升的升温处理。以下,对本实施例中的升温处理的执行方法进行叙述。
[0055]当内燃机I被冷启动时,氧化催化剂以及选择还原型催化剂成为未活化的状态,即,氧化催化剂无法对排气中的未燃烧燃料成分(HC和CO等)进行氧化,并且选择还原型催化剂无法对排气中的氮氧化物(NOx)进行还原的状态。因此,需要尽早地使氧化催化剂以及选择还原型催化剂活化。
[0056]相对于此,考虑到如下的方法,S卩,在氧化催化剂以及选择还原型催化剂活化前向氧化催化剂供给少量的未燃烧燃料,并且在从氧化催化剂活化后到SCR催化剂活化的期间内向氧化催化剂供给与氧化催化剂活化前相比量较多的未燃烧燃料的方法。另外,作为向氧化催化剂供给未燃烧燃料的方法,能够使用向与氧化催化剂相比靠上游的排气通道3中添加燃料,或者由燃料喷射阀向膨胀行程或排气行程的气缸内
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