内燃机的排气净化装置的制造方法_4

文档序号:9308223阅读:来源:国知局
温度较高的内燃机高负荷运转时,第一 NOx净化方法也能够获得较高的NO 化率。因此,在本发明的实施例中,在内燃机高负荷运转时实施利用第一 NOx净化方法而实现的NOx净化作用。另外,在内燃机高负荷运转时容易产生烟,因此,当持续的实施通过第一 NOx净化方法而实现的NOx净化作用时,由碳化微粒等形成的堆积物会逐渐地堆积在排气净化催化剂13的上游侧端面上。另一方面,此时,若根据所供给的燃料的累加值而计算出的向排气净化催化剂13吸留的SOx吸留量超过了预定值(容许值SMAX),则将此时作为应当从排气净化催化剂13放出时机,将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓以使排气净化催化剂13升温至SOx放出温度。
[0075]在该情况下,当通过从碳氢化合物供给阀15供给碳氢化合物而将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓时会产生问题。即,在堆积物堆积于排气净化催化剂13的上游侧端面上时,若从碳氢化合物供给阀15对碳氢化合物进行喷射而将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓时,被喷射出的碳氢化合物会附着在堆积物上而变得不会良好地燃烧。其结果为,无法使排气净化催化剂13的温度上升至SOx放出温度,因此会产生无法使30:(从排气净化催化剂13良好地放出的问题。
[0076]与此相对,此时,当实施缸内过浓控制时则能够使排气净化催化剂13的温度TC升温至SOx放出温度。S卩,当实施缸内过浓控制时轻质的碳氢化合物从内燃机被排出,该轻质的碳氢化合物被送入至排气净化催化剂13。当像这样轻质的碳氢化合物被送入至排气净化催化剂13时,堆积于排气净化催化剂13的上游侧端面上的堆积物会通过该轻质的碳氢化合物而良好地燃烧,因此排气净化催化剂13的温度会上升。图17A图示了此时的排气净化催化剂13内的催化剂床层温度。如图17A所示,当实施缸内过浓控制时,排气净化催化剂13的上游侧的催化剂床层温度会上升,从而排气净化催化剂13的上游侧的催化剂床层温度成为温度。其结果为,SOx会从排气净化催化剂13的上游侧良好地被放出。
[0077]另一方面,如图17A所示,即使实施缸内过浓控制,排气净化催化剂13的下游侧的催化剂床层温度也不会上升至SOx放出温度。与此相对,当在堆积于排气净化催化剂13的上游侧端面上的堆积物燃烧并消失之后通过从碳氢化合物供给阀15对碳氢化合物进行喷射,从而将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓时,被喷射出的碳氢化合物中的相当一部分碳氢化合物会在不附着在排气净化催化剂13的上游侧端面上的条件下,到达排气净化催化剂13内的下游侧,并在排气净化催化剂13的下游侧进行燃烧。其结果为,会使排气净化催化剂13的下游侧的催化剂床层温度上升至SOJ^出温度,其结果为,SOx^从排气净化催化剂13的下游侧被放出。图17B图示了此时的排气净化催化剂13的催化剂床层温度。当在实施了缸内过浓控制之后实施排气过浓控制时,能够从排气净化催化剂13全体使所吸留的SOx放出。
[0078]因此,在本发明中,在内燃机排气通道内配置排气净化催化剂13并且在排气净化催化剂13上游的内燃机排气通道内配置碳氢化合物供给阀15,在排气净化催化剂13的废气流通表面上负载有贵金属催化剂51并且在贵金属催化剂51周围形成有碱性的废气流通表面部分54,当使流入排气净化催化剂13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进行振动时,排气净化催化剂13具有将废气中所含有的NOx还原的性质,并且当使碳氢化合物浓度的振动周期长于该预先规定的范围时,排气净化催化剂13具有使废气中所含有的NOx的吸留量增大的性质,该内燃机的排气净化装置通过从碳氢化合物供给阀15以该预先规定的范围内的周期对碳氢化合物进行喷射,从而对废气中所含有的行净化,其中,作为用于将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓的过浓控制而选择性地使用缸内过浓控制和排气过浓控制,所述缸内过浓控制为在气缸内使过浓空燃比的燃烧气体生成的缸内过浓控制,所述排气过浓控制为通过从碳氢化合物供给阀15供给碳氢化合物而将废气的空燃比设为过浓的排气过浓控制,在应当从排气净化催化剂13放出SOJt,首先通过缸内过浓控制将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓,接下来通过排气过浓控制将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓。
[0079]在该情况下,在本发明的实施例中,通过缸内过浓控制而将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓,直到被吸留于排气净化催化剂13的上游侧的SOx的放出作用结束为止,当被吸留于排气净化催化剂13的上游侧的SOx的放出作用结束时,为了使被吸留于排气净化催化剂13的下游侧的SOx放出,而通过排气过浓控制将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比设为过浓。
[0080]图18图示了 NOx^化控制的时序图。另外,在图18中图示了从燃料喷射阀3喷射的追加燃料量WR、从碳氢化合物供给阀15供给的碳氢化合物量WT、流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in的变化、向排气净化催化剂13吸留的吸留^^^量ΣΝ0Χ的变化、向排气净化催化剂13吸留的吸留30:(量XSOX的变化。此外,在图18中图示了相对于吸留NOx量的容许值MAX与相对于吸留SO x量的容许值SMAX。
[0081]如前文所述,当排气净化催化剂13的温度TC超过图16所示的Tm时,会从通过第二 NOx净化方法而实现的NO x净化作用切换为通过第一 NO x净化方法而实现的NO x净化作用。根据图18可知,在实施通过第二勵^争化方法而实现的NO ,净化作用时,若吸留NOx量Σ NOX超过容许值MAX,则通过缸内过浓控制将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in设为过浓,在实施利用第一 NOx净化方法而实现的NO x净化作用时,通过从碳氢化合物供给阀15对碳氢化合物周期性地进行喷射而将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in周期性地设为过浓。此外,在图18中图示了在实施利用第一 NOx净化方法而实现的NOJ.化作用时吸留SO ΧΜ Σ SOX超过了容许值SMAX,由此开始实施SO ,放出控制的情况。实施该控制时的时序图被图示于图19中。
[0082]参照图19,在图19中图示了从燃料喷射阀3喷射的追加燃料量WR、从碳氢化合物供给阀15供给的碳氢化合物量WT、流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in的变化、排气净化催化剂13的上游侧温度TU、排气净化催化剂13的下游侧温度TD。如图19所示,当开始实施控制时,会间歇性地实施缸内过浓控制,由此使排气净化催化剂13的上游侧温度TU上升至温度。接下来,间歇性地实施排气过浓控制,由此使排气净化催化剂13的下游侧温度TD上升至SOx放出温度。
[0083]图20图示了通过电子控制单元30而执行的排气净化控制程序,该程序以每固定时间的间隔而被执行。
[0084]参照图20,首先,最初在步骤60中,对是否设置了表示应当放出SO# SOx放出标识进行判断。在未设置表示应当放出SO3^ SOx放出标识的情况下,进入步骤61,通过固定值C与燃料喷射量Q相乘而得出的值与Σ SOX相加,从而计算出被吸留于排气净化催化剂13中的吸留^^^量ΣΝ0Χ。接下来,在步骤62中,对根据温度传感器23、24的检测值而计算出的排气净化催化剂13的温度TC是否大于图16所示的催化剂温度Tm进行判断。在催化剂温度TC低于温度Tm时,判断为应当实施通过第二 NOx净化方法而实现的NO ,净化作用1,从而进入步骤63,实施通过第二 NOx净化方法而实现的NO ^争化作用。
[0085]S卩,在步骤63中,根据图13所示的映射图对每单位时间的排出NOjNOXA进行计算。接下来,在步骤64中,通过将排出NO3J; NOXA与Σ NOX相加而计算出吸留NO,量ΣΝ0Χ。接下来,在步骤65中,对吸留^^量ΣNOX是否超过了容许值MAX进行判断。当ΣΝ0Χ >MAX时,进入步骤66,根据图15所示的映射图而对追加的燃料量WR进行计算,接下来,在步骤66中实施追加的燃料的喷射作用。S卩,实施缸内过浓控制。此时,吸留于排气净化催化剂13中的^^^被放出。接下来,在步骤67中将Σ NOX清零。
[0086]另一方面,当在步骤62中判断为所计算出的催化剂温度TC高于图16所示的催化剂温度Tm时,判断为应当实施利用第一 NOx净化方法而实现的NO ,净化作用,并进入步骤68,实施利用第一 NOx净化方法而实现的NOx净化作用。S卩,根据图1lA来对碳氢化合物的喷射量WT进行计算,根据图1lB来对碳氢化合物的喷射周期AT进行计算,根据上述所计算出的喷射周期AT以及喷射量WT而从碳氢化合物供给阀15对碳氢化合物进行喷射。接下来,在步骤69中,对吸留30:(量SSOX是否超过了容许值SMAX进行判断。在吸留SO ,量Σ SOX未超过容许值SMAX时结束处理循环。
[0087]与此相对,当在步骤69中判断为吸留SOj Σ SOX超过了容许值SMAX时,进入步骤70,对通过第一 NOx净化方法而实现的N0.净化作用是否持续地实施了预先规定的固定时间以上进行判断。在通过第一 NOx净化方法而实现的N0.净化作用未持续地实施预先规定的固定时间以上时,判断为在排气净化催化剂13的上游侧端面上未堆积有堆积物,在该情况下,进入步骤71,实施通过现有技术而实施的30:(放出处理。例如,此时,通过从碳氢化合物供给阀15对碳氢化合物间歇性地进行喷射,即通过间歇性地实施排气过浓控制而实施SOx的放出处理。
[0088]另一方面,当在步骤70中判断为通过第一 NOx净化方法而实现的NO x净化作用持续实施了预先规定的固定时间以上时,判断为在排气净化催化剂13的上游侧端面上堆积有堆积物。此时进入步骤72,设置SOJ^出标识,接下来,进入步骤73,实施基于本发明的
控制。一旦设置了 SOJ^出标识,在下一次的处理循环中将会从步骤60跳至步骤73。在步骤73中所实施的SOJ^出控制被图示于图21中。
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