专利名称：排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于净化发动机排气的排气净化装置，特别涉及具有以氨作为还原剂来还原净化排气中的NOx的NOx催化剂的排气净化装置。
背景技术：
已知有下述排气净化装置，其用于净化从发动机排出的排气中含有的作为污染物质之一的NOx(氮氧化物)。更具体来说，作为这种排气净化装置的一种，在发动机的排气通路中具有氨选择还原型的NOx催化剂，通过将作为还原剂的氨向NOx催化剂供给，净化排气中的NOx。
在这种排气净化装置中，向NOx催化剂的上游侧供给尿素水。该尿素水利用排气的热量水解生成的氨向NOx催化剂供给。向NOx催化剂供给的氨暂时吸附在NOx催化剂中，通过由NOx催化剂来促进该氨和排气中的NOx之间的脱氮反应，进行NOx的净化。
具有这种以氨作为还原剂来净化排气中的NOx的NOx催化剂的发动机排气净化装置，如在日本特开2003-343241号公报(以下称为专利文献1)中所示。
为了更有效地用这种NOx催化剂净化NOx，必须使NOx催化剂吸附足量的氨。
另一方面，NOx催化剂中可吸附的氨的量，具有随着NOx催化剂的温度升高而减少的倾向，在NOx催化剂中吸附的氨随着温度升高而变得容易脱离。如果NOx催化剂的温度上升比较缓慢，则从NOx催化剂中脱离的氨作为NOx还原剂被消耗。但是，在因发动机的突然加速等NOx催化剂的温度急剧升高的情况下，从NOx催化剂脱离的氨也急剧增加。因此，一部分因温度升高而未被吸附在NOx催化剂中的氨从NOx催化剂流出，使得氨泄漏量增加。
因此，如果为了高效地净化NOx而使NOx催化剂中吸附足量的氨，则在NOx催化剂温度急剧升高的情况下，会发生大量的氨泄漏。另一方面，如果为了抑制该氨泄漏而减少向NOx催化剂的氨供给量，则存在不能高效地净化NOx的问题。
专利文献1的排气净化装置中，在排气温度降低时停止尿素水的供给。但是，这并不是防止随着NOx催化剂的温度升高而增加的氨泄漏的方法，其并没有解决上述问题。
另外，以氨为还原剂的NOx催化剂中，理想情况为，向NOx催化剂供给与NOx催化剂可净化的NOx的量对应的氨，其所有的量都被用于NOx的净化。但是，实际供给的氨的一部分没有用于NOx的净化而从NOx催化剂中流出。
为了防止从NOx催化剂中流出的氨被排放到大气中，已知在NOx的下游侧配置氧化催化剂。
该氧化催化剂将从NOx催化剂中流出的氨氧化，变成N2或NOx。进而，此时生成的NOx利用流入氧化催化剂的氨变为N2。由此，从NOx催化剂流出的氨利用氧化催化剂转化为无害的N2，排放到大气中。
通过将该氧化催化剂配置在NOx催化剂的下游，能够防止氨向大气中的排放。但是，例如在车辆上搭载发动机的情况下，除了要确保搭载氧化催化剂的空间，还存在因为使用高价的贵重金属作为氧化催化剂的催化物，因而成本增加等问题。
另外，以通过设置氧化催化剂来抑制氨泄漏为前提，如果使高效地进行NOx的净化优先，则为了补充在由于NOx催化剂温度升高而产生的氨泄漏中失去的氨，要供给超过必需量的尿素水。因此，还存在供给的尿素水相应的成本增加的问题。
发明内容
本发明是鉴于以上课题而提出的，其目的在于供给一种能够抑制氨泄漏量，同时能够降低成本，实现良好的NOx净化的排气净化装置。
为了实现上述目的，本发明是一种排气净化装置，其具有NOx催化剂，其设置于发动机的排气通路中，将氨作为还原剂，净化排气中的NOx；氨供给单元，其将氨向前述NOx催化剂供给；以及控制单元，其控制前述氨供给单元，其特征在于，前述排气净化装置还具有催化剂温度检测单元，其检测前述NOx催化剂的内部温度，在从前述氨供给单元向前述NOx催化剂供给氨时，如果由前述催化剂温度检测单元检测出的温度大于或等于第1规定温度这一中止条件成立，则前述控制单元中止从前述氨供给单元的前述氨的供给。
根据这样构成的排气净化装置，在由氨供给单元向NOx催化剂供给氨时，如果由催化剂温度检测单元检测出的NOx催化剂的内部温度大于或等于第1规定温度，则控制单元中止从氨供给单元的氨的供给。
根据本发明的排气净化装置，因为在NOx催化剂内部的温度大于或等于第1规定温度时，从氨供给单元的氨的供给中止，所以在NOx催化剂内部温度升高而可能发生氨泄漏时，中止氨的供给，从而能够有效地抑制氨泄漏的发生。
优选前述第1规定温度，根据吸附在前述NOx催化剂中的氨由于前述NOx催化剂温度升高而开始脱离的脱离开始温度进行设定。
在以氨为还原剂的NOx催化剂中，如果内部温度上升而大于或等于某一温度(脱离开始温度)，则此前在NOx催化剂中吸附的氨开始脱离。因此，在这样构成的排气净化装置中，与因NOx催化剂的温度升高而在NOx催化剂中吸附的氨开始从NOx催化剂脱离相对应，来自氨供给装置的氨供给被中止。
因此，超过所需时氨供给被中止，不会降低NOx净化效率，并能够更加可靠地抑制氨泄漏。
另外，优选前述中止条件还包括，前述NOx催化剂的内部温度的变化速度大于或等于规定值。
根据这样构成的排气净化装置，在当前述排气净化装置中的中止条件成立，且NOx催化剂的内部温度变化速度大于或等于规定值时，氨泄漏发生的可能性高，控制单元将来自氨供给装置的前述的氨供给中止。
因此，不仅是NOx催化剂的内部温度升高到氨泄漏发生可能性高的温度，而且在因温度急剧升高导致氨泄漏发生可能性高的情况下都得氨供给中止。其结果，超量的氨供给被中止，不会降低NOx净化效率，且能够更加可靠地抑制氨泄漏的发生。
优选前述中止条件还包括，前述NOx催化剂的内部温度小于或等于比前述第1规定温度高的第2规定温度。
在这样构成的排气净化装置中，在由氨供给单元向NOx催化剂供给氨时，当由催化剂温度检测单元检测出的NOx催化剂的内部温度大于或等于第1规定温度，且小于或等于比第1规定温度高的第2规定温度时，从氨供给单元的氨供给中止。
因此，当NOx催化剂内部温度处于氨泄漏发生的可能性更高的区域中时，能够中止氨的供给，所以超量的氨供给被中止，且不会降低NOx的净化效率，能够可靠抑制氨泄漏。
另外，优选前述第2规定温度根据吸附极限温度设定，该吸附极限温度是氨可吸附在前述NOx催化剂中的温度区域的上限。
伴随NOx催化剂温度上升的氨泄漏的发生，是由于在NOx催化剂中吸附的氨随着NOx催化剂的温度升高而脱离。因此，如果氨未在NOx催化剂中吸附，则这种氨泄漏也不会发生。所以，在这样构成的排气净化装置中，对应于作为氨泄漏发生的主要原因的氨吸附进行的温度区域，从氨供给单元的氨供给被中止。
因此，超量的氨供给被中止，不会降低NOx净化效率，并能够更可靠地抑制氨泄漏。
优选在前述中止条件成立而中止从前述氨供给装置的前述氨的供给之后，当前述NOx催化剂内部的温度变化处于减小方向时，前述控制单元使从前述氨供给单元的前述氨的供给再次开始。
在这样构成的排气净化装置中，如果NOx催化剂的内部温度趋于减小，则判断氨泄漏发生的可能性小，控制单元使得来自氨供给单元的氨供给重新开始。
因此，在氨泄漏发生的可能性低的情况下，迅速使得氨供给重新开始，能够有效进行NOx净化。
图1是本发明的一个实施方式涉及的排气净化装置的整体结构图。
图2是由图1的排气净化装置进行的尿素水供给控制的流程图。
具体实施例方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1表示适用本发明的1个实施方式涉及的排气净化装置的4气缸柴油发动机(以下称为发动机)的系统结构图，根据图1说明本发明涉及的排气净化装置的结构。
发动机1具有各个气缸共通的高压蓄压室(以下称为公共油轨)2。由燃料喷射泵(未图示)供给并储存在公共油轨2中的作为高压燃料的轻油，向设在各个气缸中的喷射器4供给，从各个喷射器4向各个气缸内喷射轻油。
在进气通路6中装备涡轮增压器8，从未图示的空气过滤器进入的进气，从进气通路流6流入涡轮增压器8的压缩机8a。由压缩机8a增压后的进气经由中间冷却器10及进气控制阀12，导入进气岐管14。另外，在进气通路6的压缩机8a的上流侧，设置用于检测向发动机1的进气流量的进气流量传感器16。
另一方面，从发动机1的各个气缸排出排气的排气口(未图示)，经由排气岐管18与排气管(排气通路)20相连接。此外，在排气岐管18和进气岐管14之间，设有经由EGR阀22将排气岐管18与进气岐管14连通的EGR通路24。
排气管20经过涡轮增压器8的叶轮机8b后，经由排气调节阀26与排气后处理装置28相连接。另外，叶轮机8b的旋转轴与压缩机8a的旋转轴连接，叶轮机8b承受在排气管20内流动的排气而驱动压缩机8a。
排气后处理装置28由上游侧壳体30和通过连通路32与上游侧壳体30的下游侧连通的下游侧壳体34构成。在上游侧壳体30内，在其上游侧收容前段氧化催化剂36，在下游侧收容微粒过滤器(以下称为过滤器)38。
前段氧化催化剂36将排气中的NO氧化而转化为NO2，向下游侧的过滤器38供给。另外，过滤器38由蜂窝形的陶瓷载体构成，并列设有多个连通上游侧与下游侧的通路，同时通路的上游侧开口和下游侧开口交互封闭。过滤器38通过捕获排气中的微粒来净化发动机1的排气。由过滤器38捕获而堆积的微粒，通过与由前段氧化催化剂36供给的NO2反应进行氧化而从过滤器38中去除，从而进行过滤器38的连续再生。
另一方面，在下游侧壳体34内，在其上游侧收容氨选择还原型的NOx催化剂40，且在下游侧收容后段氧化催化剂42。
NOx催化剂40通过以氨为还原剂选择还原排气中的NOx，净化发动机1的排气。利用前段氧化催化剂36而排气中的NO转化为NO2，由此主要向NOx催化剂40供给比NO易还原的NO2。
后段氧化催化剂42将从NOx催化剂40中流出的氨氧化而成为N2。该后段氧化催化剂42还具有下述功能，即，利用后述的过滤器38的强制再生，将微粒焚烧时产生的CO氧化，变成CO2排放到大气中。
在这样构成的排气后处理装置28的上游侧壳体30内，在过滤器38的前后，设置检测过滤器38上游侧的排气压力的上游压力传感器44、和检测过滤器38下游侧的排气压力的下游压力传感器46。
在排气调节阀26和排气后处理装置28之间的排气管20上，设有检测流入排气后处理装置28中的排气的温度的排气温度传感器50、和由燃料喷射泵(未图示)供给燃料并将燃料喷射到排气管20内的排气中的燃料添加阀52。
当需要进行过滤器38的强制再生时，该燃料添加阀52通过喷射燃料将HC向氧化催化剂36供给。其结果，利用氧化催化剂36中HC的氧化而成为高温的排气向过滤器38供给，进行过滤器38的升温。
另外，在排气后处理装置28的连通路32上，设有将尿素水向连通路32内的排气中喷射供给的喷射嘴(氨供给单元)54。喷射嘴54经由尿素水喷射管56与尿素水喷射装置58相连接。
尿素水喷射装置58向加压空气中喷出尿素水，经由尿素水喷射管56将尿素水与加压空气一起向喷射嘴54供给。加压空气从储气罐60经由空气供给管64向尿素水喷射装置58供给，该储气罐60存储利用气泵(未图示)压缩后的加压空气。另外，尿素水经由尿素水供给管66，利用尿素水供给泵(未图示)从尿素水箱62向尿素水喷射装置58供给。
在空气供给管64上设置空气控制阀68，通过开关控制该空气控制阀68，能够调整向尿素水喷射装置58的加压空气供给量。另外，在尿素水进给通路66中设有尿素水控制阀70，通过开关控制该尿素水控制阀70，能够调整向尿素水喷射装置58的尿素水供给量。也就是说，通过分别对该空气控制阀68及尿素水控制阀70进行开关控制，调整从喷射嘴54向排气中的尿素水的喷射供给量。
从喷射嘴54喷射的尿素水利用排气的热量水解而成为氨，向NOx催化剂40供给。NOx催化剂40吸附供给的氨，通过促进吸附的氨和排气中的NOx的脱氮反应，净化NOx而成为无害的N2。
此时未与NOx反应而从NOx催化剂40中流出的氨，由后段氧化催化剂42被氧化，成为N2或者NOx。因为在这里生成的NOx会与流入后段氧化催化剂42中的氨反应而成为N2，因此流入后段氧化催化剂42中的氨变成无害的N2而放到大气中。
ECU(控制单元)72是用于进行以发动机1运转控制为主的总体控制的控制装置，由CPU、存储器、计时器等构成。ECU 72进行各种控制量的运算，并根据该控制量进行各种设备的控制。
在ECU 72的输入侧，为了获取各种控制所必需的信息，除了上述进气流量传感器16、上游压力传感器44、下游压力传感器46以及排气温度传感器50之外，还连接有检测发动机转速的转速传感器74、以及检测加速踏板的踏入量的加速器开度传感器76等各种类型的传感器。在ECU 72的输出侧，连接有根据运算出的控制量进行控制的各个气缸的喷射器4、进气控制阀12、EGR阀22、排气调节阀26、燃料添加阀52、空气控制阀68以及尿素水控制阀70等各种类型设备。
另外，向发动机1的各个气缸的燃料供给量的运算、以及基于运算出的燃料供给量的来自喷射器4的燃料供给控制，也由ECU 72来进行。发动机1的运转所必需的燃料供给量(主喷射量)，根据由转速传感器74检测出的发动机转速和由加速器开度传感器74检测出的加速器开度，从预先存储的对应表读出而确定。向各个气缸供给的燃料量，利用喷射器4的开阀时间进行调整。也就是说，在与确定的燃料量对应的驱动时间内，各个喷射器4进行开阀驱动，通过对各个气缸进行主喷射，供给发动机1运转所必需的燃料量。
另外，ECU 72求出由NOx催化剂40对从发动机1排出的Nox进行选择还原所必需的尿素水供给量。具体来说，ECU 72根据由转速传感器74检测出的发动机转速及燃料主喷射量等发动机运转状态，从预先存储的对应图数据，计算必需的尿素水供给量。ECU 72根据由此求出的尿素水供给量，进行空气控制阀68以及尿素水控制阀70的开关控制。
由尿素水控制阀70调整了供给量的尿素水，与由空气控制阀68控制调整了供给量的加压空气在尿素水喷射装置58中混合，与加压空气一起从喷射嘴54向连通路32内的排气中喷射供给。这样喷射供给的尿素水利用排气的热量水解而成为氨，吸附在NOx催化剂40中。NOx催化剂40促进吸附的氨与排气中的NOx之间的脱氮反应，排气中的NOx成为无害的N2。另外，此时未吸附在氨选择还原型NOx催化剂40中而直接流出的氨，如前所述，利用后段氧化催化剂42成为无害的N2，排放到大气中。
在这样构成的排气净化装置中，从发动机1排出的排气通过排气管20被导入排气后处理装置28，排气中的微粒被过滤器38捕获。而且此时，如前所述，使用由前段氧化催化剂36供给的NO2进行连续再生，由此对堆积在过滤器38中的微粒进行氧化去除。
另外，存在以下情况，即，在发动机1的排气温度低的运转状态、例如低速、低负载运转等，排气温度没有升高到前段氧化催化剂36的活性温度，从而排气中的NO未被氧化，过滤器38的连续再生无法充分进行。如果持续这种状态，则微粒过剩堆积在过滤器38中，可能会引起过滤器38堵塞。因此，对应于过滤器38中的微粒堆积情况，适当地将过滤器38升温而进行强制再生。
过滤器38的强制再生，由上游压力传感器44或下游压力传感器46的检测值等，判断向过滤器38的微粒的堆积状况来进行。
首先，在前段氧化催化剂36未活性化的情况下，通过将进气控制阀12或排气调节阀26向关闭方向控制，使排气温度升高，将高温排气向前段氧化催化剂36供给，使前段氧化催化剂36活性化。此时，根据需要从燃料添加阀52向排气中供给燃料，通过在高温排气中燃烧燃料，促进前段氧化催化剂36的活性化。
在前段氧化催化剂36活性化之后，通过将从燃料添加阀52向排气中供给的燃料的HC由前段氧化催化剂36氧化，使流入过滤器38中的排气温度进一步升高，使得堆积在过滤器38中的微粒焚烧。
另外，由NOx催化剂40对排气中的NOx的净化，如前所述，将由从喷射嘴54向排气中供给的尿素水生成的氨作为还原剂，通过选择还原排气中的NOx来进行。
此时的尿素水供给控制，在发动机1启动后，按图2的流程图，由ECU 72以规定的控制周期进行。
首先，在步骤S2中，判定能否进行向排气中的尿素水供给。例如，在发动机1刚启动之后等，NOx催化剂40未达到活性化温度的情况下，或排气温度未达到尿素水可水解的温度的情况下等，因为不能进行以氨为还原剂的NOx净化，所以不能将尿素水向排气中供给。因此，在步骤S2中，根据由排气温度传感器50检测出的排气后处理装置28入口侧的排气温度等的发动机运转状态，判定是否是可以进行尿素水供给的状态。
在步骤S2判定不能供给尿素水的情况下，结束本次控制周期，在下次控制周期再次从步骤S2开始进行处理，以下，说明发动机1处于可以供给尿素水的运转状态的情况。
在步骤S2判断可以供给尿素水的情况下，处理进入步骤S4，根据排气温度传感器50检测出的排气后处理装置28入口侧的排气温度进行推定，由此检测NOx催化剂40的内部温度Ts。因此，ECU 72相当于本发明的催化剂温度检测单元。
更具体的NOx催化剂40的内部温度Ts检测如下进行。首先，由加速器开度传感器76检测出的加速器踏板的踏入量和转速传感器74检测出的发动机转速，求出发动机转矩。然后，根据发动机转矩和发动机转速求出NOx催化剂40的排气流量。接下来，使用该NOx催化剂40的排气流量、NOx催化剂40的载体所具有的热容量、以及由排气温度传感器50检测出的排气温度，计算向NOx催化剂40供给的热量和从NOx催化剂40带走的热量。然后，由这两个热量差求出NOx催化剂40的内部温度Ts。并且，ECU 72还根据在这里求出的NOx催化剂40的内部温度Ts的值，计算该内部温度Ts的变化速度ΔTs。
然后，如果处理进入步骤S6，则判断供给中止标志F的值是否为1。供给中止标志F表示是否中止从喷射嘴54的尿素水供给，如果值为1则表示供给中止，如果值为0则表示允许供给。供给中止标志F的初始值为0，在这里，处理从步骤S6进入步骤S8。
在步骤S8中，判断在步骤S4中检测出的NOx催化剂40的内部温度Ts是否大于或等于第1规定温度Td，且小于或等于比第1规定温度Td高的第2规定温度Tn。
该第1规定温度Td是与吸附在NOx催化剂40中的氨因NOx催化剂40的温度升高而开始脱离的脱离开始温度相当的温度。也就是说，如果NOx催化剂40内部温度升高而超过该脱离开始温度，则吸附在NOx催化剂40中的氨开始从NOx催化剂40脱离。
另一方面，第2规定温度Tn是与氨可以吸附在NOx催化剂40中的温度区域的上限即吸附极限温度相当的温度。也就是说，NOx催化剂40伴随着温度上升而氨吸附量减少，如果NOx催化剂40的内部温度超过该吸附极限温度，则氨不在NOx催化剂中吸附。
在步骤S8判断NOx催化剂40的内部温度Ts在该温度区域内的情况下，处理进入步骤S14，另一方面，在判定为不在该温度区域内的情况下，处理进入步骤S10。
也就是说，因为氨泄漏的发生是由于吸附在NOx催化剂40中的氨因NOx催化剂40的温度上升而从NOx催化剂40中脱离，所以判断，在氨不会从NOx催化剂40中脱离的温度区域(低于脱离开始温度的温度区域)、或者氨未吸附在NOx催化剂中的温度区域(高于吸附极限温度的温度区域)内，不会发生这种氨泄漏，处理进入步骤S10，设定从喷射嘴54的尿素水供给量。
在步骤S10中，根据由NOx催化剂40净化排气中的NOx所必需的氨的量，计算应供给的尿素水的量。具体来说，首先根据由转速传感器74检测出的发动机转速和由ECU 72计算出的燃料主喷射量等发动机运转状态，推定从发动机1的NOx排出量。另外，根据NOx催化剂40的内部温度Ts，由预先存储的对应图求出NOx催化剂40的NOx净化率。然后，由该NOx推定排出量和NOx净化率求出由NOx催化剂40进行的NOx净化量，求出与该NOx净化量对应的氨的量。根据由此求得的氨的量求出必要的尿素水供给量。
然后，如果处理从步骤S10进入步骤S12，则为了使在步骤S10中求出的量的尿素水从喷射嘴54向排气中喷射供给，进行空气控制阀68和尿素水控制阀70的开关控制，尿素水与加压空气一起从喷射嘴54向连通路32内的排气中喷射。
从喷射嘴54喷射的尿素水利用排气的热量水解而生成氨。该氨向NOx催化剂40供给，排气中的NOx和氨之间的脱氮反应由NOx催化剂40被促进。这样，排气中的NOx通过选择还原转化成无害的N2。
这样，在步骤S12进行了尿素水供给后，结束本次控制周期，下一个控制周期处理再次从步骤S2开始进行。
在接下来的控制周期以后，只要NOx催化剂40的内部温度Ts未达到第1规定温度Td，或者是高于第2规定温度Tn的高温，则处理从步骤S8进入步骤S10以及步骤S12，从喷射嘴54进行尿素水的供给。
另一方面，在步骤S8中判断NOx催化剂40的内部温度Ts大于或等于第1规定温度Td，且小于或等于第2规定温度Tn的情况下，如前所述，处于氨能够吸附在NOx催化剂40中，同时吸附在NOx催化剂40中的氨脱离的温度区域。
因为氨泄漏的发生是由于吸附在NOx催化剂40中的氨因NOx催化剂40的温度升高而从NOx催化剂40脱离，所以当NOx催化剂40的内部温度Ts处于该温度区域内时，有可能发生氨泄漏。
在这种情况下，如果处理进入步骤S14，则判断由在步骤S4中检测出的NOx催化剂40的内部温度Ts求出的、内部温度Ts的变化速度ΔTs是否大于或等于规定值ΔTd。
随着NOx催化剂40的内部温度的升高，在NOx催化剂中吸附的氨从NOx催化剂40中脱离，但在温度升高比较缓慢的情况下，氨从NOx催化剂40的脱离也缓慢。因此，脱离的氨作为选择还原NOx时的还原剂被消耗，发生氨泄漏的可能性较低。另一方面，在NOx催化剂40的内部温度急剧升高的情况下，从NOx催化剂40中脱离的氨的量也急剧增加。因此，从NOx催化剂40中脱离的氨不能全部作为还原剂被消耗，会发生氨泄漏。
因此，预先由实验确定发生这种氨脱离的温度升高速度，根据其确定结果确定规定值ΔTd，在步骤S14中使用。
因此，在NOx催化剂40的内部温度变化速度ΔTs未达到规定值ΔTd的情况下，在步骤S14中判断氨泄漏发生的可能性低，处理进入步骤S10，然后进入S12，如前所述，由喷射嘴54供给尿素水。
另一方面，在步骤S14中判断NOx催化剂40的内部温度变化速度ΔTs大于或等于规定值ΔTd的情况下，发生氨泄漏的可能性高，处理进入步骤S16，将供给中止标志F的值设为1，结束本次的控制周期。因此，该情况下不进行由喷射嘴54的尿素水的供给。
由此，在氨泄漏发生的可能性高的情况下，可靠地中止尿素水的供给。
在下一个控制周期内，在步骤S4中根据排气后处理装置28的入口侧排气温度重新检测NOx催化剂40的内部温度之后，在步骤S6中判定供给中止标志F是否为1。
由于供给中止标志F的值在前一个控制周期中在步骤S16中设为1，因此在这里处理进入步骤S18。
在步骤S18中，判断由在步骤S4中检测出的NOx催化剂40的内部温度Ts求得的内部温度Ts的变化速度ΔTs是否为负值，即内部温度Ts是否处于减小方向。
如前所述，氨泄漏发生的主要原因之一是，由于NOx催化剂40的内部温度升高，吸附在NOx催化剂40中的氨脱离。因此，如果NOx催化剂40的内部温度存在减小倾向，则可以判断发生这种氨泄漏的可能性低。因此，在步骤S18中判定NOx催化剂40的内部温度Ts的变化速度ΔTs为负值的情况下，在步骤S20中使供给中止标志F的值为0之后，处理进入步骤S10，然后进入步骤S12，如前所述，重新开始从喷射嘴54的尿素水供给。
如果这样再次开始尿素水的供给，则在下一个控制周期，重新在步骤S4中检测NOx催化剂40的内部温度Ts之后，在步骤S6中判断供给中止标志F的值是否为1。供给中止标志F的值在步骤S20中置为零，处理进入步骤S8。
因此，尿素水的供给再次开始后，再次在步骤S8中判定NOx催化剂40的内部温度Ts处于由第1规定温度Ts和第2规定温度Tn所规定的温度区域内，且直至在步骤S14中判定NOx催化剂40的内部温度Ts的变化速度ΔTs大于或等于规定值ΔTd之前，由喷射嘴54供给尿素水。
另一方面，在步骤S18中判断NOx催化剂40的内部温度Ts的变化速度ΔTs大于或等于0的情况下，氨泄漏发生的可能性仍然很高，不进行尿素水供给而结束本次的控制周期。
因此，在暂时中止从喷射嘴54的尿素水供给后，在直到NOx催化剂40的内部温度Ts的变化速度ΔTs达到负值之前，都继续尿素水的供给中止。
通过进行以上的尿素水供给控制，在NOx催化剂40的内部温度Ts处于作为氨泄漏的主要原因的发生NOx催化剂40的氨吸附和从NOx催化剂40中脱离的温度区域，且该内部温度Ts的变化速度ΔTs即内部温度Ts的升高程度急剧到发生氨泄漏的情况下，从喷射嘴54的尿素水供给被中止。
从而，因为能够准确地判断发生氨泄漏的可行性高的状态而中止尿素水的供给，所以能够可靠地抑制氨泄漏。另外，由于在发生氨泄漏的可能性低的情况下进行尿素水的供给，所以并不中止过量的尿素水供给，能够有效进行NOx净化，提高NOx净化效率。
另外，因为通过进行上述尿素水供给控制来抑制氨泄漏，所以如本实施方式所述，在将后段氧化催化剂42设置在NOx催化剂40的下游侧的情况下，能够减少承载在后段氧化催化剂42中的贵重金属量，降低排气净化装置的成本。
此外，在发生大量氨泄漏的情况下，为了确保由NOx催化剂40进行的NOx净化的效率，必须估算该氨泄漏量，超量供给尿素水，但通过按照本实施方式的方法来抑制氨泄漏，能够减少超量的尿素水，降低尿素水的损耗量。
以上，完成本发明的一个实施方式涉及的排气净化装置的说明，但本发明不限于前述实施方式。
例如，在前述实施方式中，根据由排气温度传感器50检测出的排气后处理装置28的入口侧排气温度推定并检测NOx催化剂40的内部温度Ts。但是，也可以取代之，直接在NOx催化剂40的内部设置温度传感器作为催化剂温度检测单元，该情况下，能够更准确地检测NOx催化剂40的内部温度。但是，前述实施方式是根据在NOx催化剂40的上游侧检测出的排气温度进行推定，由此能够在实际NOx催化剂40的内部温度上升之前检测其温度，可以提高响应性。
另外，在前述实施方式中，在强制再生过滤器38时，通过从燃料添加阀52进行燃料添加，将前段氧化催化剂36或过滤器38升温。但是，也可以取代之，从喷嘴4通过与主喷射不同的其他后喷射进行附加燃料喷射。
而且，在前述实施方式中，在上游侧壳体30内配置过滤器38，同时在下游侧气缸内配置NOx催化剂40。但是，也可以在下游侧壳体34内将过滤器38配置NOx催化剂40的上游侧或下游侧，也可以不设置过滤器38。
另外，在上述实施方式中，将用于供给尿素水的喷射嘴54配置在连通路32内。但是，在如上所述变更过滤器38的配置的情况下，喷射嘴54也可以与前述实施方式同样地配置在连通路32中，也可以配置在下游侧壳体34的NOx催化剂40的上游侧。
此外，排气后处理装置28被分为上游侧壳体30和下游侧壳体34而构成，但也可以在单一的气缸内收容前段氧化催化剂36、过滤器38、NOx催化剂40以及后段氧化催化剂42。
另外，在前述实施方式中，通过从喷射嘴54供给尿素水，向NOx催化剂40供给氨。但是，也可以利用喷射嘴54或其他单元将氨本身供给NOx催化剂40，或者可以取代尿素水将可转化为氨的物质向排气中供给。
最后，前述实施方式为将本发明用于柴油发动机的排气净化装置，但发动机的形式不限于此，只要是具有氨选择还原型的NOx催化剂和向该NOx催化剂供给氨的单元的发动机都可使用。
权利要求
1.一种排气净化装置，其具有NOx催化剂(40)，其设置于发动机(1)的排气通路(20)中，将氨作为还原剂，净化排气中的NOx；氨供给单元(54)，其将氨向前述NOx催化剂(40)供给；以及控制单元(72)，其控制前述氨供给单元(54)，其特征在于，前述排气净化装置还具有催化剂温度检测单元(72)，其检测前述NOx催化剂(40)的内部温度(Ts)，在从前述氨供给单元(54)向前述NOx催化剂(40)供给氨时，如果由前述催化剂温度检测单元(72)检测出的温度(Ts)大于或等于第1规定温度(Td)这一中止条件成立，则前述控制单元(72)中止从前述氨供给单元(54)的前述氨的供给。
2.如权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，前述第1规定温度，根据吸附在前述NOx催化剂(40)上的氨由于前述NOx催化剂(40)温度升高而开始脱离的脱离开始温度进行设定。
3.如权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，前述中止条件还包括，前述NOx催化剂(40)的内部温度(Ts)的变化速度(ΔTs)大于或等于规定值(ΔTd)。
4.如权利要求3所述的排气净化装置，其特征在于，前述中止条件还包括，前述NOx催化剂(40)的内部温度(Ts)小于或等于比前述第1规定温度(Td)高的第2规定温度(Tn)。
5.如权利要求4所述的排气净化装置，其特征在于，前述第2规定温度(Tn)根据吸附极限温度设定，该吸附极限温度是氨可吸附在前述NOx催化剂(40)中的温度区域的上限。
6.如权利要求3至5中的任意一项所述的排气净化装置，其特征在于，在前述中止条件成立而中止从前述氨供给装置(54)的前述氨的供给之后，当前述NOx催化剂(40)内部的温度变化处于减小方向时，前述控制单元(72)使从前述氨供给单元(54)的前述氨的供给再次开始。
全文摘要
排气净化装置具有NOx催化剂(40)，其以氨作为还原剂，净化排气中NOx；氨供给装置(54)，其将氨向NOx催化剂(40)供给；催化剂温度传感器(72)，其检测NOx催化剂(40)的内部温度(Ts)；以及控制单元(72)，其在从氨供给装置(54)向NOx催化剂(40)供给氨时，如果NOx催化剂(40)内部的温度(Ts)大于或等于第1规定温度(Td)这一中止条件成立，则中止从氨供给装置(54)的氨供给。
文档编号B01D53/56GK1981915SQ20061016119
公开日2007年6月20日 申请日期2006年12月11日 优先权日2005年12月9日
发明者百目木礼子, 武田好央, 平沼智, 筱崎律子, 斋藤真一, 铃木康子 申请人:三菱扶桑卡客车株式会社, 日产柴油机车工业株式会社