内燃机的废气净化系统及内燃机的废气净化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机的废气净化系统及内燃机的废气净化方法，在车辆的行驶后的怠速运转状态下，在由排气通路中设置的废气的后处理装置所具备的氧化催化剂产生的N02生成量变多的温度区，能够抑制向大气的N02排出量。
【背景技术】
[0002]—般而言，车辆通过将燃料在内燃机内燃烧所产生的动力经由变速器等传递至车轮来进行行驶，该燃烧所产生的废气中含有NOx(氮氧化物)、PM(Particulate Matter:微粒状物质)等，因此，在内燃机的排气通路中设置废气的后处理装置，在该后处理装置担载催化剂装置，通过该催化剂装置，对废气中含有的NOx、PM等进行净化处理。
[0003]作为该催化剂装置，例如使用NOx吸附还原型催化剂(LNT:Lean NOx Trap)、选择还原型NOx催化剂(SCR: Selective Catalytic Reduct1n)、柴油机微粒过滤器(DPF:Diesel Particulate Filter)。该净化处理后的废气经由消音器等排放到大气中。
[0004]例如，如日本申请的特开2007-255345号公报所记载，该DPF是用过滤器捕集废气中的PM来进行净化，为了防止过滤器的堵塞，需要在达到捕集极限量之前使PM燃烧而将其除去。在废气的温度为500°C以上等高温时，PM会自然燃烧，但是，在废气的温度为低温时，向废气中供给燃料的未燃HC等，通过在DPF的前段等配置的氧化催化剂(D0C)使其燃烧，利用氧化反应热将流入DPF的废气升温到600°C左右，由此，强制使PM燃烧。
[0005]在此，通过该氧化催化剂的氧化反应功能，使废气中含有的N0被氧化为N02，但是根据该N0—N02活性和废气中含有的NOx的N0/N02平衡状态，如图5所示，由氧化催化剂生成的N02生成量在特定的温度区变多(以下将该温度区称作“氧化催化剂活性温度区”)。一般而言，该氧化催化剂活性温度区约为200°C?500°C。
[0006]在氧化催化剂的温度处于比氧化催化剂活性温度区高的温度区的情况下，根据废气中的N0/N02平衡状态，N02的比例降低，并且，在氧化催化剂的温度处于比氧化催化剂活性温度区低的温度区的情况下，氧化催化剂的N0—N02活性降低，NOx内的N02的比例降低。
[0007]因此，在车辆行驶完高速公路之后在服务区等中使车辆以怠速运转状态停止的情况下，由于是车辆行驶后，因此，氧化催化剂的温度多数情况下处于氧化催化剂活性温度区，由氧化催化剂生成的N02生成量较多，因此，存在N02未耗尽而向大气排出的可能性(参照图4、图6、图7)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本申请的特开2007-255345号公报
【发明内容】
[0011]发明所要解决的课题
[0012]本发明提供一种内燃机的废气净化系统及内燃机的废气净化方法，在车辆行驶后的怠速运转状态下，能够减少由排气通路的废气后处理装置所具备的氧化催化剂生成的N02，能够抑制N02向大气的排出。
[0013]解决课题所采用的技术手段
[0014]用于实现上述目的的本发明的内燃机的废气净化系统为，在具备EGR系统的内燃机的排气通路中设置有废气后处理装置，该废气后处理装置从上游侧起依次具备氧化催化剂和DPF，其中，控制所述EGR系统的控制装置构成为，在所述内燃机的运转状态从行驶运转状态转变到怠速运转状态之后，在表示所述氧化催化剂的温度的催化剂指标温度处于与氧化催化剂活性温度相关地预先设定的下限设定温度和上限设定温度之间的设定温度区域、并且所述DPF的推测PM堆积量低于预先设定的再生开始阈值的情况下，将EGR控制中的EGR率的目标值设为比所述内燃机的通常运转时的第1EGR率高的第2EGR率来进行EGR控制。
[0015]在此，在作为催化剂指标温度而使用氧化催化剂的测定温度的情况下，一般而言，由氧化催化剂生成的N02生成量变多的氧化催化剂活性温度区为约200°C?约500°C，因此，相对于该催化剂指标温度的下限设定温度被设定为该温度的约200°C，上限设定温度被设定为该温度的约500°C。另外，一般很难直接测定催化剂温度，因此，作为催化剂指标温度，多数情况下代替催化剂温度而使用废气温度，该情况下，考虑废气温度的测定位置，在废气温度(催化剂指标温度)处于设定温度区域的情况下，通过使催化剂的温度成为氧化催化剂活性温度区的废气温度，来设定下限设定温度和上限设定温度。
[0016]根据该构成，在搭载有内燃机的车辆的行驶后的怠速运转状态中，在氧化催化剂的催化剂温度处于N02生成量变多的氧化催化剂活性温度区、并且无需进行DPF的再生处理、N 0 2向大气中流出的可能性变高的情况下，按照比通常的运转状态的第1E G R率高的第2EGR率来进行运转，由此，能够减少气缸内产生的NOx的量，能够抑制氧化催化剂中的N02的生成量，能够防止N02向大气的排出。此外，根据该构成，无需另外设置NOx减少催化剂(deNOx催化剂)等，因此能够抑制成本。优选为，该第1EGR率为20%?30%，第2EGR率为30%?50% ο
[0017]另外，虽然提高EGR率的目标值会使从气缸排出的废气内含有的HC、C0的量增加，但是，由于氧化催化剂的温度处于氧化催化剂活性温度区，处于能够对HC、C0进行净化处理的温度区，因此，能够抑制HC、C0向大气中的排出量。
[0018]此外，在上述的内燃机的废气净化系统中，控制所述EGR系统的控制装置构成为，在所述内燃机的运转状态从行驶运转状态转变到怠速运转状态之后，在表示所述氧化催化剂的温度的催化剂指标温度为预先设定的第1设定温度以上、并且所述DPF的推测PM堆积量为所述再生开始阈值以上的情况下，在将EGR控制中的EGR率的目标值设为维持所述第1EGR率的状态或者比所述第1EGR率低的状态下，进行所述DPF的再生控制，在之后所述催化剂指标温度变得比预先设定的所述第1设定温度低的情况下，将EGR控制中的EGR率的目标值设为比所述第1EGR率高来进行所述DPF的再生控制。
[0019]在此，第1设定温度针对利用N02时的DPF的可再生处理的温度区域而设定。一般而言，若DPF的温度未达到500°C?600°C以上，则DPF上堆积的PM不开始燃烧，但是由于N02对PM具有氧化能力，因此，若将N02利用于DPF的再生处理，则通过N02和PM的氧化还原反应(N02被还原，PM被氧化)产生的热而使DPF的温度成为约280°C以上的话，就能够使PM开始燃烧。因此，第1设定温度例如设定为300°C。
[0020]通过设为这样的构成，在车辆的行驶后的怠速运转状态下，在氧化催化剂的催化剂温度处于氧化催化剂活性温度区、并且需要进行DPF的再生处理的情况下，使NOx排出量维持或者增加，从而能够使由氧化催化剂生成的N02生成量维持或者增加，通过将该N02利用于下游侧(后段)的DPF的再生处理，能够使DPF上堆积的PM燃烧而减少，此外，通过N02的还原还能够使N02减少。
[0021]此外，在催化剂指标温度变得比第1设定温度低的情况下，控制为第2EGR率，由此，能够减少气缸内产生的NOx的量，能够抑制氧化催化剂生成N02的生成量，因此，能够抑制N02向大气的排出。
[0022]此外，在上述的内燃机的废气净化系统中，所述控制装置构成为，在所述内燃机的运转状态从行驶运转状态转变到怠速运转状态之后，在表示所述氧化催化剂的温度的催化剂指标温度变得比所述下限设定温度低的情况下，进行使EGR控制中的EGR率的目标值返回为所述第1EGR率的控制，这样，能够起到下述效果。
[0023]根据该构成，在从行驶运转状态转变到怠速运转状态之后，在催化剂指标温度变得比下限设定温度低的情况下，以通常运转的第1EGR率为目标来进行EGR控制，由此，使气缸内的EGR气体的量返回为通常运转的量，能够抑制气缸内的HC、C0的产生量的增加，能够防止HC、C0的恶化。
[0024]此外，在上述的内燃机的废气净化系统中，在所述氧化催化剂使用了三元催化剂的情况下，所述控制装置构成为，在以使EGR控制中的EGR率的目标值成为我所述第2EGR率的方式进行控制时，进行将所述第2EGR率设为使废气的空燃比状态成为理论空燃比状态的值的控制，这样，将废气的空燃比设为理论空燃比状态，通过三元催化剂的三元功能，提高对NOx，HC、CO的净化性能，因此能够实现NOx、HC、C0的同时减少。
[0025]此外，用于实现上述目的的本发明的内燃机的废气净化方法为，通过废气后处理装置对废气进行净化，该废气后处理装置设置于具备EGR系统的内燃机的排气通路中，从上游侧起依次具备氧化催化剂和DPF，其中，在所述内燃机的运转状态从行驶运转状态转变到怠速运转状态之后，在表示所述氧化催化剂的温度的催化剂指标温度处于与氧化催化剂活性温度相关地预先设定的下限设定温度和上限设定温度之间的设定温度区域、并且所述DPF的推测PM堆积量低于预先设定的再生开始阈值的情况下，将EGR控制中的EGR率的目标值设为比所述内燃机的通常运转时的第1EGR率高的第2EGR率来进行EGR控制。
[0026]此外，在上述的内燃机的废气净化方法中，在所述内燃机的运转状态从行驶运转状态转变到怠速运转状态之后，在表示所述氧化催化剂的温度的催化剂指标温度为预先设定的第1设定温度以上、并且所述DPF的推测PM堆积量为所述再生开始阈值以上的情况下，在将EGR控制中的EGR率的目标值设为维持所述第1EGR率的状态或者比所述第1EGR率低的状态下，进行所述DPF的再生控制，在之后所述催化剂指标温度变得比预先设定的所述第1设定温度低的情况下，将EGR控制中的EGR率的目标值设为比所述第1EGR率高来进行所述DPF的再生控制。
[0027]此外，在上述的内燃机的废气净化方法中，在所述内燃机的运转状态从行驶运转状态转变到怠速运转状态之后，在表示所述氧化催化剂的温度的催化剂指标温度变得比所述下限设定温度低的情况下，进行使EGR控制中的