内燃机的排气净化装置的制作方法

专利名称：内燃机的排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术：
下述技术已为公众所知使内燃机的排气通路分支为2个，在该分支了的排气通 路的每个通路中具有吸藏还原型N0X催化剂(以下称为N0X催化剂)，而且在该分支了的排 气通路合流的位置的下游具有微粒过滤器(以下称为过滤器)，在进行该过滤器的再生时， 使浓空燃比的排气通过一方的N0X催化剂，使稀空燃比的排气通过另一方的N0X催化剂，由 此使过滤器的温度上升(例如参照专利文献1 (日本专利第3758617号公报))。
S卩，在一方的N0X催化剂中产生的热、在该一方的N0X催化剂中未反应的HC、和通 过了另一方的NO,催化剂的氧流入到过滤器中。因此，HC和氧在过滤器所具有的催化剂中 反应，该过滤器的温度上升，因此能够进行该过滤器的再生。 但是，若想要向过滤器供给充分的HC而使HC的供给量增加，则在一方的N0X催化 剂中产生的热量增多，该一方的NOJ崔化剂有可能过热。另一方面，若想要防止过热而限制 HC的量，则过滤器的温度未充分上升，或上升到充分的温度花费时间。由此燃油经济性恶 化。

发明内容
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的是提供下述技术在内燃机的排气净 化装置中，在过滤器再生时能够一边使该过滤器的温度快速上升一边抑制在该过滤器的上 游具有的排气净化催化剂的过热。 为了完成上述课题，本发明的内燃机的排气净化装置采用了以下方案。即，本发明 的内燃机的排气净化装置具有 在分支部分支成多个并在该分支部的下游的合流部合流的排气通路； 分别设置于上述分支部与合流部之间的排气通路的排气净化催化剂； 设置于上述合流部的下游的排气通路，并担持具有氧化能力的催化剂或者在上游
具有有氧化能力的催化剂的微粒过滤器； 从上述分支部的下游且上述排气净化催化剂的上游向各个排气通路供给还原剂 的还原剂供给机构；禾口 调节通过上述排气净化催化剂的排气的量的调节机构，
该排气净化装置的特征在于， 在进行上述微粒过滤器的再生时，由一个还原剂供给机构供给还原剂，并且使通 过设置于被供给该还原剂的排气通路的一个排气净化催化剂的排气的量相比于通过其他 的排气净化催化剂的排气的量减少。 S卩，对于一个排气净化催化剂而言，由还原剂供给机构供给还原剂，因此该还原剂 在排气净化催化剂中发生反应。由此，排气中的氧减少。而且，通过减少排气的量，一个排
4气净化催化剂中的空间速度(SV)变低。在这样的状态下，在一个排气净化催化剂中变为还 原剂过剩地多的状态，因此氧不足。因此供给到一个排气净化催化剂中的还原剂的一部分 在该一个排气净化催化剂中不发生反应而向下游流出。这样，在一个排气净化催化剂中，通 过限制氧的流入量，能够抑制由还原剂的反应所导致的发热。因此能够抑制该一个排气净 化催化剂的过热。 另外，在一个排气净化催化剂中没有产生发应的还原剂流入微粒过滤器。在此，在 其他的排气通路中没有被供给还原剂，因此从其他的排气净化催化剂流出的排气中含有较 多的氧。因此，氧也会流入微粒过滤器。即，还原剂和氧流入微粒过滤器，因此，在担持于该 微粒过滤器上或在上游具有的具有氧化能力的催化剂中发热。由此能够使微粒过滤器的温 度上升。即，能够一边抑制排气净化催化剂的温度上升一边使微粒过滤器的温度上升。
在本发明中，可在直到附着在上述的一个排气净化催化剂的还原剂的量变为阈值 以下的期间，使通过该一个排气净化催化剂的排气的量减少。 有时还原剂附着于在被供给了还原剂的排气通路上具有的排气净化催化剂。并 且，若在较多的还原剂附着于一个排气净化催化剂的状态下排气的量恢复到原来的量，则 由于在该一个排气净化催化剂中还原剂和氧一齐发生反应，从而该一个排气净化催化剂有 可能过热。但是，附着于排气净化催化剂的还原剂，即使在通过该排气净化催化剂的排气的 量被减少时也慢慢气化，因此随着时间的迁移而减少。并且，通过在附着于一个排气净化催 化剂的还原剂减少了之后使排气的量增加，可以抑制该一个排气净化催化剂的过热。即，所 谓上述阈值可以设为在使通过一个排气净化催化剂的排气的量恢复为原来的量时该排气 净化催化剂不会过热的还原剂的附着量。另外，也可以预先求出直到变为在使排气的量增 加时排气净化催化剂不会过热的还原剂的附着量的期间，将该期间作为使通过上述一个排 气净化催化剂的排气的量减少的期间。 在本发明中，上述排气净化催化剂含有吸藏还原型N0X催化剂而构成，上述微粒过
滤器的再生可在还原被上述一个排气净化催化剂吸藏的N0X时同时进行。 该吸藏还原型N0X催化剂具有如下功能在流入的排气的氧浓度高时吸藏排气中
的N0X，在流入的排气的氧浓度低且存在还原剂时将吸藏的N0X还原。即，通过向一个吸藏还
原型N0X催化剂供给还原剂，可使被该一个吸藏还原型N0X催化剂吸藏的N0X还原。并且，
通过一个吸藏还原型NO,催化剂的NO,吸藏量变得充分多后进行微粒过滤器的再生，能够同
时进行N0X的还原和过滤器的再生，因此，能够降低还原剂的消耗量。 在本发明中，能够使通过上述一个排气净化催化剂的排气的量减少以使得该一个 排气净化催化剂中的气氛中的氧含量为设定值以下。 在此，若限制流入一个排气净化催化剂的氧量，则无论供给多少还原剂在该一个 排气净化催化剂中发生反应的还原剂量都受限，因此，该一个排气净化催化剂的温度不上 升。即，通过控制流入一个排气净化催化剂的氧量以使得该一个排气净化催化剂不过热，可 以抑制该一个排气净化催化剂的过热。即，所谓上述设定值，不取决于还原剂的供给量可以 设定为能够抑制一个排气净化催化剂的过热的氧含量。 在本发明中，上述调节机构被构成为包含分别设置在上述分支部和上述合流部之 间的排气通路的调节该排气通路的流路截面积的调节阀，通过上述排气净化催化剂的排气 的量的减少是通过使上述调节阀处于关闭侧来进行的，在该调节阀开始关闭后直到变为全闭(完全关闭)的期间能够开始由上述一个还原剂供给机构供给还原剂。 在此，若通过一个排气净化催化剂的排气的量被减少后由一个还原剂供给机构向
排气中供给还原剂，则直到还原剂到达一个排气净化催化剂需要耗费时间。其结果，微粒过
滤器的再生所需要的时间变长。与之相对，在还原剂已到达一个排气净化催化剂时通过使
通过该一个排气净化催化剂的排气的量减少，能够快速进行微粒过滤器的再生。并且，通过
在从上述调节阀开始关闭时到变为全闭的期间由上述一个还原剂供给机构供给还原剂，能
够在縮短直到还原剂到达一个排气净化催化剂的时间的同时，使还原剂到达时的氧含量减
少。由此，能一边抑制一个排气净化催化剂的过热一边快速进行微粒过滤器的再生。 在本发明中，可将来自上述还原剂供给机构的还原剂的供给分成多次并以等间隔
来进行，并将分割出的各次的还原剂的供给量设为规定量以下。 通过将还原剂的供给分成多次来进行，并在力所能及地减少每1次的供给量的同 时以等间隔供给，可促进还原剂气化。由此，还原剂以液体状态附着在一个排气净化催化剂 上的量变小。即，没有附着在一个排气净化催化剂上而通过的还原剂的量变多。并且，通过 使附着在一个排气净化催化剂上的还原剂量变少，能够使在其后通过一个排气净化催化剂 的排气的量变多时发生反应的还原剂的量。由此，可以抑制一个排气净化催化剂过热。
在本发明中，可在多个排气通路中依次进行下述工作由上述还原剂供给机构供 给还原剂，并且使通过被供给了该还原剂的排气净化催化剂的排气的量相比于通过其他的 排气净化催化剂的排气的量减少。 随着供给还原剂，排气净化催化剂发生热老化。对此，若通过从一个排气净化催化 剂向其他的排气净化催化剂依次供给还原剂来进行微粒过滤器的再生，则可使各排气净化 催化剂的热老化的进行程度在各个微粒过滤器中为相同程度。由此，可将作为系统整体的 净化能力保持为更高。 在本发明中，上述一个还原剂供给机构将还原剂供给至下述位置，所述位置是在 供给了还原剂时即使由于该还原剂气化而在排气通路中逆流也不到达设置有其他的排气 净化催化剂的排气通路中的位置。 在此，若向排气中供给还原剂，则由于该排气的热而使还原剂的一部分气化，由此 还原剂的体积膨胀。此时，由于通过排气净化催化剂的排气的量被减少，因此膨胀了的还原 剂有时在排气通路中逆流。并且，若膨胀了的还原剂到达分支部，则还原剂会流入设置有其 他的排气净化催化剂的排气通路。并且，在其他的排气净化催化剂中，由于通过的排气的量 未被减少从而通过的氧量多，因此流入的还原剂发生反应。因此，到达微粒过滤器的还原剂 量变少，因此该微粒过滤器的再生所需的时间变长。 对此，将由该一个还原剂供给机构供给还原剂的位置与分支部的距离设定为充分 长以使得由一个还原剂供给机构供给的还原剂不到达设置有其他的排气净化催化剂的排 气通路中。由此可抑制还原剂通过其他的排气净化催化剂。 在本发明中，可以构成为在各排气通路内具有由上述还原剂供给机构向排气通路 内供给的还原剂碰撞的部件。 通过这样地使还原剂与其他的部件碰撞，可以促进该还原剂的气化。该部件也可 以由加热器等加热。另外，为了抑制还原剂附着在其他的部件上，该其他的部件可以将金属 作为材料。
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在本发明中，可以具有检测在上述排气净化催化剂的下游且上述合流部的上游 的排气通路中流通的排气的空燃比的空燃比传感器； 检测在上述排气净化催化剂的下游且上述合流部的上游的排气通路中流通的排 气的温度的温度传感器；禾口 异常判定单元，所述异常判定单元在由上述空燃比传感器或上述温度传感器的任
一方检测出的值为规定的范围以外的情况下判定为某个部件发生了异常。 例如，在即使想要减少通过一个排气净化催化剂的排气的量也未减少的情况下，
在供给了还原剂时该还原剂在一个排气净化催化剂中一齐发生反应，因此该一个排气净化
催化剂有可能过热。在这样的情况下，由空燃比传感器得到的空燃比变得更稀，由温度传感
器得到的温度变得更高。这样，在由各传感器得到的值偏离正常值的情况下，可判定为某个
部件产生了异常。即，所谓上述规定的范围表示所有的部件正常的情况下的检测值的范围。 如以上说明，根据本发明的内燃机的排气净化装置，在过滤器再生时能够一边使
该过滤器的温度快速上升一边抑制在该过滤器的上游具有的排气净化催化剂的过热。


图1是表示实施例的内燃机及其排气系统的概略构成的图。
图2是表示实施例中的过滤器再生时的燃料添加控制的流程的流程图。 图3是提供分散板时的第1燃料添加阀和第2燃料添加阀附近的放大图。
具体实施例方式
以下基于附图对本发明的内燃机的排气净化装置的具体实施方式
进行说明。(实 施例1) 图1是表示本实施例的内燃机1及其排气系统的概略构成的图。图1中所示的内 燃机1是水冷式四冲程柴油发动机。 在内燃机1上连接有通向燃烧室的排气通路2。该排气通路2在分支部11分支成 第1排气通路21和第2排气通路22，该第1排气通路21和第2排气通路22在分支部11 的下游的合流部12合流。 在第1排气通路21上设置有第1吸藏还原型N0X催化剂31 (以下称为第一 N0X催 化剂)。另外，在第2排气通路22上设置有第2吸藏还原型N0X催化剂32 (以下称为第二 N0X催化剂)。第一 N0X催化剂31和第二 N0X催化剂32具有如下功能在流入的排气的氧 浓度高时吸藏排气中的NO,，在流入的排气的氧浓度低且存在还原剂时还原吸藏的排气中 的N0X。另外，在本实施例中，第一 N0X催化剂31和第二 N0X催化剂32相当于本发明中的排 气净化催化剂。 在分支部11的下游并且第一N0J崔化剂31的上游的第一排气通路21上安装有向 在该第一排气通路21中流通的排气中添加作为还原剂的燃料(轻油)的第1燃料添加阀
51。 另外，在分支部11的下游且第二 N0X催化剂32的上游的第2排气通路22上安装有向 在该第2排气通路22中流通的排气中添加作为还原剂的燃料(轻油)的第2燃料添加阀
52。 另外，在本实施例中，第1燃料添加阀51和第2燃料添加阀52相当于本发明中的还原 剂供给机构。
在第一 N0X催化剂31的下游且合流部12的上游的第1排气通路21上设置有调节 该第1排气通路21的通路截面积的第1调节阀41。另外，在第二 N0X催化剂32的下游且 合流部12的上游的第2排气通路22上设置有调节该第2排气通路22的通路截面积的第 2调节阀42。另外，在本实施例中，第1调节阀41和第2调节阀42相当于本发明中的调节 机构。 在第一 N0X催化剂31的下游且第1调节阀41的上游的第1排气通路21上安装有 检测在该第1排气通路21中流通的排气的空燃比的第1空燃比传感器61和检测排气的温 度的第1温度传感器71。另外，在第二 N0X催化剂32的下游且第2调节阀42的上游的第 2排气通路22上安装有检测在该第2排气通路22中流通的排气的空燃比的第2空燃比传 感器62和检测排气的温度的第2温度传感器72。另外，在本实施例中，第1空燃比传感器 61和第2空燃比传感器62相当于本发明中的空燃比传感器。另外，在本实施例中，第1温 度传感器71和第2温度传感器72相当于本发明中的温度传感器。 并且，在合流部12的下游的排气通路2上设置有担持了氧化催化剂的微粒过滤器 8(以下称为过滤器8。)。该过滤器8捕集排气中所含的PM。另外，也可以在合流部12的 下游且过滤器8的上游设置氧化催化剂来代替在过滤器8上担持氧化催化剂。另外，也可 以使用具有氧化能力的其他的催化剂(例如N0J崔化剂、三元催化剂)来代替氧化催化剂。
在过滤器8的下游的排气通路2上安装有检测在该排气通路2中流通的排气的温 度的第3温度传感器9。 在如以上所述那样构成的内燃机1中，同时设置有作为用于控制该内燃机1的电 子控制单元的ECUIO。 上述传感器的输出信号输入到该ECUIO。另一方面，第1燃料添加阀51、第2燃料 添加阀52、第1调节阀41、第2调节阀42与ECU10连接，它们由ECU10控制。
并且，在本实施例中，在进行过滤器8的再生时由第1燃料添加阀51或第2燃料 添加阀52的任一方喷射燃料。这时，使在添加了燃料的一方的排气通路中的调节阀运动至 关闭侧。以下对由第1燃料添加阀51喷射燃料的情况进行说明。 在这种情况下，在进行过滤器8的再生时，在由第1燃料添加阀51喷射燃料的同 时，第1调节阀41被关闭。在此，第1调节阀41被设定成即使成为最大关闭侧也残留排气 可流通的间隙。在本实施例中，将第1调节阀41或第2调节阀42处于最大关闭侧的状态 称为"全闭"。并且，在过滤器8再生时也可以使第1调节阀41全闭。 若由第1燃料添加阀51喷射的燃料流入第一 N0X催化剂31，则该燃料被排气中的 氧氧化。但是，通过使排气的流量少，供给到该第一N0,催化剂31内的氧量变少，因此燃料 的一部分在该第一 N0X催化剂31中没有被完全氧化而从该第一 N0X催化剂31流出。
即，通过使在第一 N0X催化剂31中发生反应的燃料变少，能够抑制该第一 N0X催化 剂31的温度的上升。另外，通过从第一 N0X催化剂31流出燃料能够向过滤器8供给燃料。 并且，在这时使第2调节阀42全开。由此，在第2排气通路22中稀空燃比的排气较多地流 通。并且，该稀空燃比的排气通过第2排气通路22向下游的过滤器8流入。
并且，在担持于过滤器8上的氧化催化剂中，从第一 N0X催化剂31流出的燃料和通 过第二 N0X催化剂32的氧发生反应，因此由于此时的反应热而使过滤器8的温度上升。由 此能够进行过滤器8的再生。
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另外，调节由第1燃料添加阀51添加的燃料量以使得通过第一N0,催化剂31的 排气的空燃比为浓。此时也可以进行反馈控制以使得由第1空燃比传感器61检测出的空 燃比为规定的浓空燃比。另外，也可调节由第1燃料添加阀51添加的燃料量以使得过滤器 8的温度为该过滤器8再生所必需的温度。此时也可以进行反馈控制以使得由第3温度传 感器9检测出的温度为规定的温度。 这样，能够一边抑制第一 N0X催化剂31和第二 N0X催化剂32的过热一边进行过滤 器8的再生。另外，在过滤器8再生时、N0X还原时或硫中毒恢复时以外，使第1调节阀41 和第2调节阀42全开。 在本实施例中，也可以按以下的从(1)到(4)的顺序进行过滤器8的再生。 (I)ECUIO发出用于使第1调节阀41全闭的信号； (2)ECU10发出用于使由第1燃料添加阀51喷射燃料的信号； (3)在使来自第1燃料添加阀51的燃料的喷射停止的同时，将第1调节阀41在全
闭的状态下维持规定时间； (4)使第1调节阀41全开。 在此，若由第1燃料添加阀51喷射燃料，则该燃料的一部分附着在第一NOx催化 剂31上。并且，若在为在第一 N0X催化剂31上附着较多的燃料的状态时使第1调节阀41 全开，则附着在该第一 N0X催化剂31上的燃料和氧发生反应，该第一 N0X催化剂31有可能 过热。对此，在上述(3)中，在停止添加燃料后不立刻打开第1调节阀41，而是经过规定时 间后打开它。即，在使附着在第一 N0X催化剂31上的燃料在低SV下氧化之后，打开第1调 节阀41。 打开第1调节阀41的定时可设为例如推定附着在第一 N0X催化剂31上的燃料
量，直到该燃料量减少到不产生第一 N0X催化剂31过热的量(阈值)以下的时间。 接着，对本实施例中的过滤器8再生时的燃料添加控制的流程进行说明。 图2是表示本实施例中的过滤器8再生时的燃料添加控制的流程的流程图。 在步骤S101中使第1调节阀41全闭。 在步骤S102中由第1燃料添加阀51添加燃料。 在步骤S103中推定附着在第一 N0X催化剂31的燃料量。 在步骤S104中判定在步骤S103中推定的燃料量是否为阈值以下。在步骤S104 中，在做出肯定判定的情况下进到步骤S105，另一方面在做出否定判定的情况下返回到步 骤S103。 在步骤S105中使第1调节阀41全开。 通过这样做，能够一边抑制第一 N0X催化剂31的过热一边向过滤器8供给燃料和 氧。并且，在下次一边使第2调节阀42全闭一边由第2燃料添加阀52添加燃料。
另外，发出上述(1)中的信号可以是在使被第一N0J崔化剂31吸藏的NO,还原时。 例如，在推定为在第一N0,催化剂31中吸藏有规定量以上的N0,时也可以进行过滤器8的 再生。该规定量作为NO,的还原所必需的量预先通过实验等求出。若为了进行过滤器8的 再生而由第1燃料添加阀51添加燃料，则流入第一 N0X催化剂31的排气变为浓空燃比，因 此被该第一 N0X催化剂31吸藏的N0X被还原。由此能够同时进行N0X的还原和过滤器8的 再生，因此能够抑制燃油经济性的恶化。
另外，可以如以下那样地决定使第1调节阀41全闭时的该第1调节阀41与第1排 气通路21的间隙。S卩，设为不论来自第l燃料添加阀51的燃料添加量怎样地多第一 N0X 催化剂都不过热的程度的排气流通的间隙。即，由于第一 N0X催化剂31是否过热由残存在 该第一 N0X催化剂31中的氧的量来决定，因此决定上述间隙以使得其处于该N0X催化剂31 不过热的范围。另外，也可以决定上述间隙以使得相对于在进行过滤器8的再生的运行区 域排气的量最多时，1^ 3^的量的排气流到第一N0,催化剂31。也可以设定为使第l调 节阀41已全闭时的通过该第1调节阀41的排气的量来代替该间隙。另外，也可以设定为 使第1调节阀41处于最大关闭侧时的开度。 另外，发出上述(2)中的信号可以是在第1调节阀41全闭之前。SP，也可以在发 出使第1调节阀41全闭的信号后直到实际上变为全闭的期间由第1燃料添加阀51喷射燃 料。在此，若由第1燃料添加阀51喷射的燃料流入第一NOJ崔化剂31，然后在经过了某种 程度的时间之后使第1调节阀41全闭，则在该第一N0,催化剂31中燃料急剧反应，因此该 第一 N0X催化剂31有可能过热。另一方面，若在由第1燃料添加阀51喷射燃料之前使第1 调节阀41全闭，则直到由该第1燃料添加阀51喷射的燃料到达第一 N0X催化剂31需要耗 费时间，难以进行迅速的过滤器8的再生。S卩，通过在由第1燃料添加阀51喷射的燃料恰 好到达第一 N0X催化剂31时使第1调节阀41全闭，可一边抑制第一 N0X催化剂31的过热 一边进行迅速的过滤器8的再生。 另外，也可以根据上述(2)中的信号由第l燃料添加阀51以等间隔喷射燃料。即， 也可以不是一次地喷射需要的燃料，而是分次地喷射。另外，每1次的燃料喷射量力所能及 地少为好。 通过这样进行，可促进由第1燃料添加阀51喷射的燃料的气化，因此可抑制燃料 附着在第一 N0X催化剂31 。艮卩，气化了的燃料通过第一 N0X催化剂31 ，因此可向过滤器8供 给更多的燃料。另外，由于附着在第一 N0X催化剂31的燃料量变得更少，因此，可以抑制在 其后打开了第l调节阀41时该第一N0,催化剂31的温度上升。即，使由第l燃料添加阀 51喷射的燃料在第一 N0X催化剂31中力所能及地地不发生反应而将燃料送入过滤器8。
在此，也可以调节来自第1燃料添加阀51的燃料的喷射间隔以使由第1空燃比传 感器61检测出的空燃比为规定的空燃比。例如，为了提高空燃比而延长燃料的喷射间隔， 为了降低空燃比而縮短燃料的喷射间隔。另外，也可以调节来自第1燃料添加阀51的燃料 的喷射间隔以使由第1温度传感器71检测出的温度为规定的温度。而且，也可以调节来自 第1燃料添加阀51的燃料的喷射间隔以使由第3温度传感器9检测出的温度为规定的温 度。例如在使温度上升时，縮短燃料的喷射间隔以使得变为更浓的空燃比。另外，在使温度 下降时延长燃料的喷射间隔以使得变为更稀的空燃比。 另外，在本实施例中对由第1燃料添加阀51添加燃料的情况进行了说明，但对于 由第2燃料添加阀52添加燃料的情况也可同样地考虑。S卩，通过一边使第1调节阀41全 开、且使第2调节阀42全闭，一边由第2燃料添加阀52喷射燃料，从而可向过滤器8供给 燃料和氧。 另外，在过滤器8再生时，也可以由第1燃料添加阀51和第2燃料添加阀52交替 地喷射燃料。即，起初，一边关闭第1调节阀41 一边由第1燃料添加阀51喷射燃料、并且 使第2调节阀42全开。接着，一边使第1调节阀41全开、并且关闭第2调节阀42 —边由第2燃料添加阀52喷射燃料。通过反复进行以上操作，可向过滤器8供给燃料和氧。另外， 在第一 N0X催化剂31和第二 N0X催化剂32中温度交替地上升，因此可抑制该第一 N0X催化 剂31和第二 N0X催化剂32的过热。 另外，在因来自内燃机1的排气的温度降低等而导致过滤器8的温度低于可氧化 PM的温度的情况下，也可以以全闭状态维持第1调节阀41或第2调节阀42的任一个全闭。 由此，已被全闭的调节阀，只通过少量的温度低的排气，因此能够抑制在该调节阀的上游具 有的NOJ崔化剂的温度降低。然后，在来自内燃机l的排气的温度上升，变得能够进行过滤 器8的再生时，由被全闭的调节阀的上游的燃料添加阀添加燃料。 例如，在过滤器8再生时内燃机1的负荷变得非常低的情况下、在变为怠速运行状 态的情况下，排气的温度降低，难以进行过滤器8的再生。在这样的时候，若打开进行了燃 料添加的调节阀，则N0X催化剂的温度被排气带走，该N0X催化剂的温度降低。并且，为了再 次使温度上升，需要较多的燃料，因此燃油经济性恶化。与此相对，在过滤器8的再生中排 气的温度变低的情况下，若维持调节阀为全闭的状态，则能将N0X催化剂的温度维持在高的 状态。由此，在其后排气的温度变高时可快速地再次开始过滤器8的再生。另外，能够抑制 第一 N0X催化剂31和第二 N0X催化剂32进行热老化。 另一方面，在由于来自内燃机1的排气的温度上升、或排气的量增多等而不能进 行过滤器8的再生的情况下，可以使第1调节阀41和第2调节阀42全开。由此，能够避免 由于关闭了某个调节阀而导致的压力损失的上升。并且，在其后排气的温度下降、或排气的 量变少的情况下，使在前一次被全闭了的调节阀再次全闭并再次开始添加燃料。由此能够 抑制第一 N0X催化剂31和第二 N0X催化剂32发生热老化。 另外，设置第1燃料添加阀51和第2燃料添加阀52的位置可以为由各个燃料添 加阀添加的燃料不流入到具有另一燃料添加阀的排气通路中的位置。若在调节阀已被关闭 时由燃料添加阀进行燃料的添加，则在该燃料气化而膨胀时，下游侧的排气的流通被限制， 因此燃料有时向上游侧逆流。在其他的排气通路中，稀空燃比的排气较多地流动，因此燃料 在N0X催化剂中发生反应，因此到达过滤器8的燃料量变少。S卩，由于过滤器8的再生需要 更多的燃料，因此燃油经济性恶化。对此，若从燃料添加阀到分支部11的距离充分长，则能 够抑制逆流的燃料流入其他的排气通路。 例如，考虑将第1调节阀41全闭时的排气的流量、燃料添加量、气氛温度从而决定 第1燃料添加阀51的设置位置。在此，燃料膨胀时在第1排气通路21中逆流时的速度相 应于排气的流量、燃料添加量和气氛温度而变化。并且，决定第1燃料添加阀51的设置位 置以使得燃料逆流时到达最上游侧的位置处于分支部11的下游侧。对于第2燃料添加阀 52也同样地决定设置位置。 但是，由于从第1燃料添加阀51和第2燃料添加阀52到分支部11的距离短为好， 因此力所能及地减少添加燃料时的每1次的燃料喷射量。即，可以使由第1燃料添加阀51 和第2燃料添加阀52喷射的燃料量为可由该第1燃料添加阀51和第2燃料添加阀52喷 射的最小量。 另外，为了促进由第1燃料添加阀51和第2燃料添加阀52喷射的燃料的气化，例 如可以在燃料的喷雾区域设置分散板。图3是提供分散板时的第1燃料添加阀51和第2 燃料添加阀52附近的放大图。在由第1燃料添加阀51喷射的燃料的喷雾区域具有第1分 散板131，在由第2燃料添加阀52喷射的燃料的喷雾区域具有第2分散板132。通过使该 第1分散板131和第2分散板132的材料为金属，能够抑制燃料大量附着在该第1分散板 131和第2分散板132。并且，由于排气的热而使第1分散板131和第2分散板132的温度 升高，因此若燃料附着在该第1分散板131和该第2分散板132，则可促进燃料的气化。
另夕卜，也可以在第1燃料添加阀51与第一 N0X催化剂31之间具有第1电加热器 141，并在第2燃料添加阀52与第二 N0X催化剂32之间具有第2电加热器142。第1电加 热器141和第2电加热器142也可以是其他的加热装置。即，通过用电加热器等对添加到 排气中的燃料进行加热，可促进燃料的气化。另外，在本实施例中，第1分散板131和第2 分散板132相当于本发明中的"还原剂碰撞的部件"。 另外，可根据第1空燃比传感器61或第1温度传感器71、第2空燃比传感器62、 第2温度传感器72的输出信号判定系统的异常。 例如在第1调节阀41发生故障而不会全闭的情况下，由于燃料和氧流入第一 N0X 催化剂31，从而该第一 N0X催化剂31有可能过热。在这样的情况下，由第1空燃比传感器 61得到的空燃比比设想的值高(即变为稀空燃比)。另外，由第1温度传感器71得到的温 度比设想的值高。即，如果排气的空燃比和温度在设想的范围内，就可判定为系统正常。另 外，也可以通过安装用于检测第1调节阀41和第2调节阀42的开度的传感器，并直接检测 该第1调节阀41和第2调节阀42的开度来判定异常。另外，在本实施例中，这样地判定异 常的ECU10相当于本发明中的异常判定单元。
权利要求
一种内燃机的排气净化装置，具有在分支部分支成多个并在该分支部的下游的合流部合流的排气通路；分别设置于所述分支部与合流部之间的排气通路的排气净化催化剂；设置于所述合流部的下游的排气通路，并担持具有氧化能力的催化剂或者在上游具有有氧化能力的催化剂的微粒过滤器；从所述分支部的下游且所述排气净化催化剂的上游向各个排气通路供给还原剂的还原剂供给机构；和调节通过所述排气净化催化剂的排气的量的调节机构，该排气净化装置的特征在于，在进行所述微粒过滤器的再生时，由一个还原剂供给机构供给还原剂，并且使通过设置于被供给该还原剂的排气通路的一个排气净化催化剂的排气的量相比于通过其他的排气净化催化剂的排气的量减少。
2. 根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在直到附着于所述一 个排气净化催化剂的还原剂的量变为阈值以下的期间，使通过该一个排气净化催化剂的排 气的量减少。
3. 根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，所述排气净化催化 剂被构成为包含吸藏还原型N0X催化剂，所述微粒过滤器的再生在还原被所述一个排气净 化催化剂吸藏的N0X时同时进行。
4. 根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，使通过所述一个排 气净化催化剂的排气的量减少以使得该一个排气净化催化剂中的气氛中的氧含量为设定 值以下。
5. 根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，所述调节机构被构 成为包含调节阀，所述调节阀分别设置于所述分支部与所述合流部之间的排气通路，并调 节该排气通路的流路截面积，通过所述排气净化催化剂的排气的量的减少是通过使所述调 节阀处于关闭的一侧来进行的，在该调节阀开始关闭后直到变为全闭的期间，开始由所述 一个还原剂供给机构供给还原剂。
6. 根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，将来自所述还原剂 供给机构的还原剂的供给分成多次并以等间隔来进行，使分割的各次的还原剂的供给量为 规定量以下。
7. 根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在多个排气通路中 依次进行下述工作由所述还原剂供给机构供给还原剂，并且使通过被供给了该还原剂的 排气净化催化剂的排气的量相比于通过其他的排气净化催化剂的排气的量减少。
8. 根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，所述一个还原剂供 给机构将还原剂供给至下述位置，所述位置是在供给了还原剂时即使由于该还原剂气化而 在排气通路中逆流也不到达设置有其他的排气净化催化剂的排气通路中的位置。
9. 根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，被构成为在各排气 通路内具有部件，所述部件是由所述还原剂供给机构向排气通路内供给的还原剂碰撞的部 件。
10. 根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，具有空燃比传感器，所述空燃比传感器检测在所述排气净化催化剂的下游且所述合流部的 上游的排气通路中流通的排气的空燃比；温度传感器，所述温度传感器检测在所述排气净化催化剂的下游且所述合流部的上游 的排气通路中流通的排气的温度；禾口异常判定单元，所述异常判定单元在由所述空燃比传感器或所述温度传感器的任一方 检测出的值为规定的范围以外的情况下判定为某个部件发生了异常。
全文摘要
一种内燃机的排气净化装置，在过滤器再生时一边使该过滤器的温度快速上升一边抑制在该过滤器的上游具有的排气净化催化剂的过热。该排气净化装置具有在分支部(11)分支并在合流部(12)合流的排气通路(2)；在分支部(11)与合流部(12)之间分别设置的排气净化催化剂(31、32)；设置于合流部(12)的下游的过滤器(8)；从排气净化催化剂(31、32)的上游向各个排气通路供给还原剂的还原剂供给机构(51、52)；和调节通过排气净化催化剂(31、32)的排气的量的调节机构(41、42)，在进行过滤器(8)的再生时，由一个还原剂供给机构(15)供给还原剂，并且使通过设置于被供给该还原剂的排气通路(21)的排气净化催化剂(31)的排气的量减少。
文档编号B01D46/42GK101755110SQ20088002542
公开日2010年6月23日 申请日期2008年6月13日 优先权日2007年7月27日
发明者广田信也, 植田贵宣 申请人:丰田自动车株式会社