内燃机的排气净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在排气通道中设置有氧化催化剂和选择还原型催化剂的内燃机的排气净化装置。
【背景技术】
[0002]—直以来，已知一种如下的排气净化装置，所述排气净化装置在内燃机的排气通道中具备:具有氧化能力的氧化催化剂、以及与该氧化催化剂相比靠下游侧处对排气内的氮氧化物(NOx)进行选择还原的选择还原型催化剂(SCR催化剂)。氧化催化剂能够对从内燃机被排出的未燃烧的燃料或一氧化碳进行净化，并且能够对从供给装置供给的燃料进行氧化从而使排气温度上升。另外，氧化催化剂能够将排气内的燃料作为还原剂来使用从而对排气内所包含的NOx进行某种程度的选择还原。因此，已知一种如下技术，S卩，当在排气通道中流通的排气的温度处于第一温度区域时，为了通过氧化催化剂而实施NOxS化从而供给燃料，并且当排气温度处于高于第一温度区域的第二温度区域时，为了通过SCR催化剂来实施NOx净化从而供给尿素水(例如，参照专利文献I)。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2009-41454号公报
[0006]专利文献2:日本特开2004-60515号公报
[0007]专利文献3:日本特许第3482874号公报
[0008]专利文献4:日本特开2003-343241号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]然而，氧化催化剂及SCR催化剂的NOx净化能力实际上依存于催化剂温度(床温)。由于排气温度的变化未必总是与催化剂的床温变化一致，因此，在基于排气温度而区分使用向氧化催化剂的燃料供给和向SCR催化剂的尿素水供给的专利文献I所记载的技术中，根据各催化剂的床温而适当地实施还原剂的供给是困难的。其结果为，有可能在各催化剂中不能有效地发挥化能力。
[0011]本发明为鉴于这样的实情而完成的发明，其目的在于，在排气通道中设置有氧化催化剂和SCR催化剂的内燃机的排气净化装置中，使排气净化装置整体的NOx净化率上升。
[0012]用于解决课题的方法
[0013]为了解决上述的课题，本发明所涉及的内燃机的排气净化装置具备:氧化催化剂，其被设置在内燃机的排气通道中，并具有氧化能力，并且，在催化剂温度属于其活化温度以上的预定的温度范围时，通过将经由排气而被供给的燃料作为还原剂来使用从而对排气中的NOx进行还原；燃料供给部，其经由向所述氧化催化剂流入的排气而向该氧化催化剂供给燃料；选择还原型催化剂，其被设置在所述排气通道中的与所述氧化催化剂相比靠下游侧处，并通过将氨作为还原剂来使用从而对排气中的^^^进行还原；还原剂供给部，其经由向所述选择还原型催化剂流入的排气而向该选择还原型催化剂供给氨或氨的前驱体；控制部，其对由所述燃料供给部供给的燃料供给量进行控制，在所述内燃机的排气净化装置中，所述控制部执行第一控制和第二控制，所述第一控制为，在所述氧化催化剂的温度属于所述预定的温度范围的情况下，于所述选择还原型催化剂成为非活化状态时，以使通过该氧化催化剂而进行的NOx的还原被执行的方式，对由所述燃料供给部供给的燃料供给量进行控制，所述第二控制为，在所述氧化催化剂的温度超过所述预定的温度范围的情况下，于所述选择还原型催化剂成为非活化状态时，无论由所述选择还原型催化剂实现的NOx净化率如何，均以通过由该氧化催化剂所实施的燃料的氧化而使流入该选择还原型催化剂的排气温度上升的方式，对由所述燃料供给部供给的燃料供给量进行控制。
[0014]当催化剂温度成为预定的活化温度以上时，氧化催化剂能够发挥足够的氧化能力从而对排气内的燃料及一氧化碳进行氧化。另外，当催化剂温度属于该活化温度以上的预定的温度范围时，氧化催化剂能够进一步将经由排气而被供给的燃料作为还原剂来使用从而对排气中的^^^进行某种程度的还原。
[0015]另一方面，选择还原型催化剂(SCR催化剂)通过将氨作为还原剂来使用从而对排气内的NOx进行还原。一般情况下，在内燃机的排气净化装置中，通过还原而实现的NO^净化主要通过SCR催化剂来实施。在催化剂温度成为高温侧的预定的阈值温度以上时，SCR催化剂成为NOx净化率较高的活化状态。另一方面，在催化剂温度成为低温侧的预定的阈值温度以下时，SCR催化剂成为NOx净化率较低的非活化状态。
[0016]因此，本发明的控制部执行第一控制，所述第一控制为，在氧化催化剂的温度属于其活化温度以上的预定的温度范围的情况下，于SCR催化剂成为非活化状态时，以使通过该氧化催化剂而进行的还原被执行的方式，对由燃料供给部供给的燃料供给量进行控制。由此，即使在SCR催化剂的勵^争化能力较低时，也会通过向处于NO x净化能力被发挥的状态的氧化催化剂供给燃料，从而促进通过氧化催化剂而进行的还原。其结果为，能够尽可能地确保排气净化装置的NOx净化能力。
[0017]此外，本发明的控制部执行第二控制，所述第二控制为，在氧化催化剂的温度超过该预定的温度范围的情况下，于SCR催化剂成为非活化状态时，无论由SCR催化剂实现的NOx净化率如何，均以通过该氧化催化剂所实现的燃料的氧化而使流入该选择还原型催化剂的排气温度上升的方式，对由燃料供给部供给的燃料供给量进行控制。此时，虽然由于氧化催化剂的催化剂温度较高，而无法期待通过氧化催化剂而进行的NOx的还原，但通过氧化催化剂而实现的燃料的氧化能力变得足够高。因此，无论由SCR催化剂所实现的NOx净化率如何，均以通过由该氧化催化剂所实现的燃料的氧化而使流入该选择还原型催化剂的排气温度上升的方式供给燃料，从而能够实施专门为了 SCR催化剂的升温而进行的燃料供给。其结果为，由于能够使SCR催化剂更迅速地向活化状态转变，因此能够使NOx净化能力较高的SCR催化剂的NOx净化率提前上升，从而尽可能地确保排气净化装置的NO ^争化能力。
[0018]如上文所述，根据本发明，在氧化催化剂的温度为其活化温度以上的情况下，于SCR催化剂成为非活化状态时，以根据氧化催化剂的温度而使更能发挥NOx*化能力的催化剂的NOx净化率上升的方式，对由燃料供给部供给的燃料供给量进行控制。因此，能够使排气净化装置整体的NOx净化率上升。
[0019]另外，SCR催化剂在其催化剂温度处于由上述的高温侧的预定的阈值温度与低温侧的预定的阈值温度所限定的温度范围内时，成为活化状态与非活化状态之间的过渡状态。在SCR催化剂处于过渡状态的情况下，SCR催化剂的NOxS化率与催化剂温度之间具有相关关系，当催化剂温度变高时，SCR催化剂的NOx净化率变高。然而，此时的NO ^争化率成为活化状态时的NOx净化率以下。此外，在SCR催化剂处于过渡状态的情况下，NOx净化率与流入SCR催化剂的排气中的一氧化氮(NO)与二氧化氮(NO2)的比率(勵2比率)之间也具有相关关系。具体而言，在SCR催化剂处于过渡状态的情况下，SCR催化剂内的排气中的NO2比率越接近50 %，则通过促进特定的NO夂的还原反应而使NO x净化率变得越高。在此，在将SCR催化剂内的排气的NO2比率为特定的比率(例如，50 % )时的SCR催化剂的NO為化率设为预定净化率时，由于SCR催化剂内的NO2比率能够根据流入SCR催化剂的排气的NO2比率而发生变化，因此能够将SCR催化剂的NO x净化率设为预定净化率，从而能够将流入SCR催化剂的排气的NO2K率作为预定的比率而决定。
[0020]因此，本发明的控制部也可以执行第三控制，所述第三控制为，在氧化催化剂的温度为其活化温度以上的情况下，于SCR催化剂成为过渡状态时，以在将流入该SCR催化剂的排气中的NO2比率设为预定的比率的同时通过由该氧化催化剂所实施的燃料的氧化而使流入该SCR催化剂的排气温度上升的方式，对由燃料供给部供给的燃料供给量进行控制，其中，所述预定的比率为，将处于过渡状态的SCR催化剂的NOx*化率设为上述的预定净化率的比率。由此，能够在尽可能地使处于过渡状态的SCR催化剂的NOx净化率提高的同时，使SCR催化剂升温并快速转变为活化状态。其结果为，能够使SCR催化剂的NOx净化率提前上升，从而尽可能地确保排气净化装置的NOx*化能力。
[0021]此外，也可以采用如下的方式，S卩，本发明的控制部在氧化催化剂的温度为其活化温度以上的情况下，于SCR催化剂成为过渡状态、并且预测出执行第一控制时的氧化催化剂的NOxS化率高于执行第三控制时的选择还原型催化剂的NOx*化率时，代替第三控制而执行第一控制。由此，由于能够选择性地执行预测出氧化催化剂的NOx净化率将会进一步上升的控制，因此能够切实地使排气净化装置整体的NOx净化率上升。
[0022]此外，也可以采用如下的方式，S卩，本发明的控制部除了在氧化催化剂的温度为其活化温度以上的情况下于SCR催化剂成为过渡状态时执行第三控制之外，在SCR催化剂的温度高于其活化温度的情况下于通过氧化催化剂的温度而预测出SCR催化剂的温度将会下降从而向过渡状态转变时，也执行第三控制。例如，当氧化催化剂的温度与SCR催化剂的温度相比而足够低时，从氧化催化剂流出的低温的排气有可能流入被配置在下游侧的SCR催化剂中而使SCR催化剂的温度下降。由此，由于SCR催化剂的温度下降至成为过