专利名称：废气净化系统和废气净化方法
技术领域：
本发明涉及废气净化系统和废气净化方法，它是在柴油机等内燃机中、具有氮氧化物吸收还原型催化剂，以净化废气中的氮氧化物的。
背景技术：
对于用于将柴油机或一部分汽油机等内燃机或各种各样的燃烧装置的废气中的氮氧化物(下面称为NOx)还原去除的NOx催化剂，做了种种研究和提案。
在这些NOx催化剂中，有一种NOx吸收还原型催化剂，它是具有NOx吸收物质，且被用于或被讨论用于稀薄燃烧(稀燃烧)汽油机或柴油机的废气净化中。
这种NOx吸收还原型催化剂与三元催化剂不同、即使废气中存在氧气(下面称为O2)，也能进行NOx的净化。图9表示该NOx吸收还原型催化剂70的结构，图10和图11表示载持层表面上的活性金属的配置和NOx的吸收、排放出和还原净化的机构。
图9所示的NOx吸收还原型催化剂70是作为整体型蜂窝状物70M被形成的，该整体型蜂窝状物70M在堇青石(cordierite)、不锈钢等形成的结构材料的载体71上，设有多个多边形(在图9中是四边形)的小室70S。
而且，如图9(b)和图9(c)所示，就总体而言、在具有较大的表面积的小室70S的内壁上、为了增加表面积而涂敷上由沸石、氧化铝(Al2O3)或二氧化硅等多孔质涂层材料形成的催化剂涂层(载持层)74，如图10和图11所示，在该催化剂涂层74上载持催化剂金属72和NOx吸收物质(R)73。
该催化剂金属72由具有氧化功能的白金(Pt)等贵金属形成，NOx吸收物质(R)33由具有NOx吸收和排放出功能的钾(K)等碱金属、钡(下面称为Ba)等碱土类金属、镧(La)等稀土类金属中的一种或几种形成。
图10表示在柴油机或稀薄燃烧汽油机等进行通常运转的废气中含有O2的废气条件下，由NOx吸收还原型催化剂70的NOx吸收而净化的机构。
在该废气条件下，被排出到废气中的一氧化氮(下面称为NO)由催化剂金属72的催化剂作用，与废气中的O2起反应而氧化，形成二氧化氮(下面称为NO2)。接着，构成NOx吸收物质(R)73的钡等以硝酸盐(例如Ba(NO3)2)等形态吸收该NO2，由此将废气中的NOx净化。
但是，当这种状态继续时，持有NOx吸收功能的NOx吸收物质(R)73全部变成硝酸盐而丧失NOx吸收功能，因而改变发动机的运转条件，使废气中不存在O2，使一氧化碳(下面称为CO)浓度提高，产生排气温度高的过浓燃烧废气(浓空燃比状态的废气)，将该废气输送到NOx吸收还原型催化剂70。
而且，如图11所示，当废气中不存在O2、CO浓度和排气温度上升时，吸收了NOx的NOx吸收物质(R)73，在硝酸盐回归成原来的钡等情况下，排放出NO2。而且由于废气中不存在O2，因而由催化剂金属72的催化剂作用，将废气中的CO、碳化氢(下面称为HC)、氢气(下面称为H2)等作为还原剂，将上述被排放出的NO2还原成水(下面称为H2O)、二氧化碳(下面称为CO2)和氮气(下面称为N2)、并进行净化。
有提案是，在具有这些NOx吸收还原型催化剂70的以往技术的一部分废气净化系统中，为了避免在产生过浓燃烧废气时的燃料费用的恶化，如日本专利公开公报平2000-356127号所记载的废气净化装置那样，通过大量地进行EGR(排气再循环)、减少进气量，来以少量的燃料喷射降低废气中的O2浓度、增加CO浓度。在这样的废气净化装置中，由于进行EGR，因而以少量的燃料喷射就能实现浓燃烧、能避免燃料费用的恶化。
但是，在该日本专利公开公报2000-356127号记载的废气净化装置中，通过大量的EGR降低废气中的O2浓度时，会产生发动机内的燃烧温度不成为高温、被排出的废气温度也不高的问题和催化剂表面上的CO2等非活性气体增加的问题。
因此，通过催化剂作用将NOx吸收物质排放出的NO2还原成N2，需要较大的能量，与催化剂表面是否需要高温无关，由于在进行伴有该EGR的浓燃烧时没有将催化剂表面温度升高，因而没有使催化剂活性化，由于被排放出的NO2仍然处于没有被还原净化的状态而被排放出，因而产生NOx的净化性能低下的问题。
图12表示在利用以往的EGR而产生浓燃烧时的废气的废气净化系统中、NOx吸收还原型催化剂的NOx净化性能。由该图12可见，通过伴有EGR的浓(过浓)燃烧，在为了再生NOx吸收还原型催化剂的浓燃烧运转开始的再生初期，呈现出NOx浓度较高的峰值，使NOx的净化率大大地降低。
发明的内容本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种废气净化系统和废气净化方法，它是在再生NOx吸收还原型催化剂时，在进行伴有EGR的浓燃烧之前、通过进行使催化剂表面升温的催化剂活性化控制运转，即使是伴有EGR的浓燃烧，也能使NOx吸收还原型催化剂排放出的NOx充分还原净化，能发挥高的NOx净化率。
为了达到上述目的，废气净化系统具有如下所述的结构。
1)废气净化系统，它是在发动机的排气通路上设有NOx吸收还原型催化剂，该Nox吸收还原型催化剂具有催化剂金属和NOx吸着物质，而且、上述废气净化系统还具有控制装置，该控制装置具有通常控制运转机构、检测上述NOx吸收还原型催化剂的再生控制开始时间的再生控制开始判定机构、使废气中的氧浓度降低的浓燃烧控制运转机构。在上述废气净化系统中，上述浓燃烧控制运转机构进行使EGR气体再循环、并使废气中的空燃比状态产生浓的废气的浓燃烧控制运转的同时，上述控制装置具有在就要进行上述浓燃烧控制运转时、进行使上述催化剂金属活性化的控制运转的催化剂活性化控制运转机构。
该催化剂金属可以由具有白金等的氧化还原的催化剂作用的物质形成，NOx吸收物质可以由钾(K)、钠(Na)、锂(Li)、铯(Cs)等碱金属，钡(Ba)、钙(Ca)等碱土类金属，镧(La)、钇(Y)等稀土类金属中的任意一种或组合而形成。
而且，所谓该废气中的空燃比状态成为浓混合比的运转时，不必在汽缸缸孔内进行浓燃烧，只要流入到NOx吸收还原型催化剂的废气中的空气量和燃料量的比例接近理论空燃比或与理论空燃比相比、燃料量较多的浓的状态下的运转就可以。
如果采用该结构，则由于在进行用于NOx吸收还原型催化剂再生的浓燃烧时，使EGR气体再循环，因而能节约浓燃烧时的燃料费用，而且由于在伴有该EGR的浓燃烧之前、进行使催化剂金属活性化的控制，因而能在提高催化剂的活性之后变成浓燃烧，从而使NOx吸收物质排放出的NOx的还原净化能充分进行。
2)而且、在上述废气净化系统中，上述催化剂活性化控制运转机构，在进行理论空燃比附近的燃烧控制运转的同时，向汽缸内的燃料喷射中、进行多级和早期喷射。
在进行该理论空燃比附近的燃烧时、空气过剩率λ取在0.8～1.1的范围内、最好是λ＝1.01。这样，由于以较少的燃料量就能使废气温度升高，因而能有效地提高催化剂表面温度。另外，在进行该理论空燃比附近的燃烧时，为了尽可能提高废气温度，将EGR阀全部关闭、不进行EGR。而且通过多级且早期喷射、能促进燃料和汽缸内气体的混合，因而能实现无烟尘燃烧。
3)在上述废气净化系统中，上述NOx吸收还原型催化剂具有还原剂吸收物质。
该还原剂吸收物质可以由沸石等物质形成，该类物质在低温时吸收Hc或CO、在高温时排放出，通过具有该还原剂吸收物质，在进行通常运转时，将废气中的HC或CO吸收，因而能将废气净化，而且由于在进行NOx吸收还原型催化剂的再生控制运转时，将吸收的HC或CO排放出，因而能同时成为被排放出的NOx的还原剂、能将NOx还原。
4)在上述废气净化系统中，上述催化剂活性化控制运转机构，在进行理论空燃比附近的燃烧控制运转的同时，进行发动机的进气控制从而控制发动机产生的转矩。由对该节流阀的阀开度进行调整的进气控制、来调整控制产生的转矩，就能使从通常控制运转向催化剂活性化控制运转进行转换时的转矩变动减少。
5)在上述废气净化系统中，上述浓燃烧控制运转机构，使EGR气体再循环、并使废气中的空燃比状态产生浓混合比的废气的同时，进行发动机的进气控制从而控制发动机产生的转矩。由对该节流阀的阀开度进行调整的进气控制、来调整控制产生的转矩，就能使从催化剂活性化控制运转向浓燃烧控制运转进行转换时、而且从浓燃烧控制运转向通常控制运转进行转换时的转矩变动减少。
而且上述废气净化系统的废气净化方法如下所述地构成，能起到与上述同样的作用效果。
1)废气净化方法，它是用于废气净化系统中，该废气净化系统是在发动机的排气通路上设有NOx吸收还原型催化剂，该NOx吸收还原型催化剂具有催化剂金属和NOx吸收物质，而且、上述废气净化系统还具有控制装置，该控制装置具有通常控制运转机构、再生控制开始判定机构、催化剂活性化控制运转机构、使废气中的氧浓度降低的浓燃烧控制运转机构，在上述废气净化系统中，上述再生控制开始判定机构，判定为用于NOx吸收还原型催化剂再生的再生控制开始时，催化剂活性化控制运转机构进行催化剂活性化控制运转，在该催化剂活性化控制运转之后、上述浓燃烧控制运转机构进行伴有EGR气体再循环的浓燃烧控制运转，使上述NOx吸收还原型催化剂再生。
2)在上述废气净化方法中，由理论空燃比附近的燃烧控制运转进行上述催化剂活性化控制运转，并且以多级和早期喷射进行向汽缸内的燃料喷射。
3)在上述废气净化方法中，上述NOx吸收还原型催化剂具有还原剂吸收物质。
4〕在上述废气净化方法中，在上述催化剂活性化控制运转中，进行理论空燃比附近的燃烧控制运转的同时、进行发动机的进气控制而控制发动机所发生的转矩。
5)在上述废气净化方法中，在上述浓燃烧控制运转中，使EGR气体再循环、使废气中的空燃比状态产生浓的废气的同时、进行发动机的进气控制从而控制发动机产生的转矩。
而且，如果采用本发明涉及的具有NOx吸收还原型催化剂的废气净化系统和废气净化方法，在进行NOx吸收还原型催化剂的再生之前、由理论空燃比附近的燃烧等的催化剂活性化控制运转，事前使NOx吸收还原型催化剂处于高温而活性化之后，进行伴有EGR的浓燃烧，因而能防止在由伴有该EGR的浓燃烧形成的NOx吸收还原型催化剂的表面温度降低时，由该表面温度降低形成的催化剂活性的降低。
因此，在再生控制运转时，即使进行伴有EGR的浓燃烧控制运转，也能充分还原NOx，能抑制由再生控制产生的燃料费用的恶化，同时能提高NOx净化性能。
图1是本发明涉及的实施例的废气净化系统的结构示意图。
图2是图1所示的废气净化系统的发动机系统部分的结构示意图。
图3是本发明涉及的实施例的NOx吸收还原型催化剂的结构示意图，(a)表示整体型蜂窝状物的结构，(b)表示小室的结构，(c)表示催化剂载体结构。
图4是表示本发明涉及的HC、CO的吸附、吸收物质(还原剂吸收物质)的温度特性曲线图表。
图5是本发明涉及的实施例的废气净化系统的控制机构的结构示意图。
图6是表示本发明涉及的实施例的废气净化方法的再生控制流程的流程图。
图7是图6所示的再生前级运转的更详细的流程图。
图8是图6所示的再生控制运转的更详细的流程图。
图9是以往技术中的NOx吸收还原型催化剂的结构示意图，(a)表示整体型蜂窝状物的结构，(b)表示小室的结构，(c)表示催化剂载体结构。
图10表示用于净化以往技术中的NOx吸收还原型催化剂的NOx的机构的模式图，表示稀薄燃烧气体的情况。
图11表示用于净化以往技术中的NOx吸收还原型催化剂的NOx的机构的模式图，表示浓空燃比的废气的情况。
图12表示使用以往技术的废气净化系统和废气净化方法的情况下的废气的状态的时间系列图。
具体实施例方式
下面，参照图来说明本发明涉及的具有NOx吸收还原型催化剂的废气净化系统和废气净化方法。
首先参照着图1和图2来说明本发明涉及的废气净化系统1，它具有NOx吸收还原型催化剂30。
图1是以柴油机为例、表示具有NOx吸收还原型催化剂30的废气净化系统1的发动机2和发动机排气系统的结构图，图2表示图1所示发动机系统部分的详细示意图。
在该废气净化系统1上，如图1和图2所示、在发动机10的进气通路2上，从上游侧开始配设着空气清净器21、涡轮增压器5的压缩机5a、中间冷却器22、节流阀(进气节流阀)23；从排气通路3的上游侧开始、配设着废气温度传感器51、涡轮增压器5的涡轮机5b、空气过剩率(λ)传感器52、入口侧NOx传感器53、NOx吸收还原型催化剂30、出口侧NOx传感器54、消音器31(图1)。而且，具有EGR冷却器41和EGR阀42的EGR通路4从排气歧管12开始与节流阀23的下游侧的进气通路2相连接。
而且，还设有称为ECU(发动机控制单元)的电子控制装置(电子控制盒)7，它是对进行发动机10的燃料喷射的共轨喷射系统6和发动机整体进行控制的。
而且，在涡轮增压器5中，可以使用可变容量型涡轮(VGS)、带减压机构的涡轮或通常涡轮中的任意一种，在使用可变容量型涡轮(VGS)或带减压机构的涡轮的情况下，由电子控制装置7控制可变容量喷嘴和溢流门。
在该废气净化系统1中，空气A通过空气清净器21由涡轮增压器5的压缩机5a增压，由中间冷却器22冷却之后、通过节流阀23，从发动机10的进气歧管11供给到汽缸内。该进气的流量由电子控制装置7控制的节流阀23加以调整。
而废气G从排气歧管12排出、驱动涡轮增压器5的涡轮5b之后，通过NOx吸收还原型催化剂30而成为被净化了的废气Gc，通过消音器31(参见图1)之后由后尾管32(参见图1)排出。
而且，作为废气G的一部分的EGR气体Ge，由EGR冷却器41冷却之后，通过EGR阀42，进入进气通路2而进行再循环。该EGR气体Ge由EGR阀42进行ON/OFF和气体流量的调整。
下面，对NOx吸收还原型催化剂30进行说明。
图3表示该NOx吸收还原型催化剂30的壁面结构。该NOx吸收还原型催化剂30是由整体型蜂窝状结构30M形成，该整体型蜂窝状结构是由γ氧化铝等载体31形成的，在上述整体型蜂窝状结构30M的小室30S内的表面上涂敷着由沸石等形成的还原剂吸收物质34，它的表面上载持催化剂金属32和NOx吸收物质33。
该催化剂金属32由白金(Pt)等形成，该白金在温度高于活性开始温度的高温区域具有氧化活性。白金的该活性开始温度是约150℃～200℃。
而且，NOx吸收物质33由钾(K)、钠(Na)、锂(Li)、铯(Cs)等碱金属、钡(Ba)、钙(Ca)等碱土类金属、镧(La)、钇(Y)等稀土类金属等形成，在气体中的O2浓度高时，吸收NOx，当气体中的O2浓度低时，排放出NOx。
而且，还原剂吸收物质34由沸石等形成，在低温时、吸附或吸收HC、CO等还原剂、在高温时将其排放出。图4表示与该还原剂吸收物质34的催化剂温度相对的HC、CO的吸附、吸收和排放出的关系(温度特性)。
下面，参照着图5～图8来说明该废气净化系统1中的废气净化方法和废气中的NOx净化机构。
该废气净化方法由废气净化系统1进行，该废气净化系统1的控制机构具有图5所示的各个机构。
该控制机构具有通常控制运转机构C10；再生控制开始判定机构C20；催化剂活性化控制运转机构C30；浓燃烧控制运转机构C40。
该通常控制运转机构C10是用于进行通常的稀薄燃烧运转的控制机构；再生控制开始判定机构C20是判定NOx吸收还原型催化剂30的NOx吸收能力是否达到饱和的机构。
催化剂活性化控制运转机构C30是为了提高催化剂活性而使催化剂表面温度提高的机构，在本实施例中，是由排气温度上升控制运转机构C31构成，该排气温度上升控制运转机构C31是以空气过剩率λ为0.8～1.1、最好是λ＝1.01而进行理论空燃比附近的燃烧控制运转的。
而且，浓燃烧控制运转机构C40由大量EGR再生控制机构C41构成，在该大量EGR控制机构C41中，产生O2浓度接近于零的废气，从NOx吸收还原型催化剂30中排放出NOx的同时，还原净化被排放出的NOx。
接着，该废气净化方法，按照图6～图8所示的NOx吸收还原型催化剂的再生控制流程而进行的，在步骤S10、由通常控制运转机构C10进行通常的稀薄燃烧运转，在步骤S20、由再生控制开始判定机构C20判定为有必要进行使NOx吸收还原型催化剂30再生的再生控制运转时，则进入到步骤S30、由催化剂活性化控制运转机构C30进行催化剂活性化控制运转，使催化剂表面温度上升。此后，在步骤S40，由浓燃烧控制运转机构C40、使大量的EGR循环的同时，进行使废气中的氧气减少、从而使废气中的空燃比状态成为浓状态的再生控制运转，在使该再生运转继续了规定的时间之后，将流程结束。
此后，回归到步骤S10，进行通常控制运转，如果NOx吸收还原型催化剂30的NOx吸收能力接近饱和，则反复进行再生运转。
该图6的再生控制流程是模式地表示在发动机10的运转中、与发动机的其他的控制流程平行地进行的，当发动机的开关被OFF、发动机的运转被停止时，则在实行过程中发生中断，中断该再生控制流程的实行而结束。图中，由该发动机开关的OFF引起的再生控制流程的中断和再生控制的结束的部分用虚线表示。
下面，对图6和图7所示的控制流程进行更详细的说明。
当该控制流程开始时，在步骤S10、由通常控制运转机构C10、在与控制的时间间隔(间距)相关的规定的时间段里、进行通常控制运转；进入到步骤S20，对是否需要再生控制作出判定。当在该步骤S20、判定为不需要再生控制的情况下，返回到步骤S10，直到判定为需要再生控制为止，反复进行步骤S10的通常控制运转。
在该步骤S10的通常控制运转中，由通常控制运转机构C10的稀薄燃烧控制运转机构C11进行稀薄燃烧运转，但同时由NOx吸收量计算机构C12计算被NOx吸收还原型催化剂30吸收了的NOx吸收量。
在该稀薄燃烧运转中，不进行进气控制、将节流阀23全部打开、而且对EGR也进行通常的控制、燃料喷射控制也以通常的喷射控制的方式进行运转。由燃料流量的调整进行输出控制，还进行废气控制或燃料费用控制。
而且，该通常控制运转是将通常的稀薄空燃比的废气排出的稀薄燃烧运转(汽油机是稀薄燃烧运转、柴油机是通常的燃烧运转)，被排出的废气成分或排气温度形成通常柴油机的废气。
因此，由于废气中的O2浓度高，因而废气中的NOx被NOx吸收物质33吸附和吸收。而且，由于HC、CO、废气温度也低、催化剂温度也低，被还原剂吸收物质34吸附和吸收，或由金属催化剂32的催化剂作用而被废气中的O2氧化，由此使废气净化。
而且，NOx吸收量的计算，是从事前的检测结果、将发动机的运转状态和NOx排出量的关系作成映象数据(マツプデ一タ)，由预先存储在控制装置里的NOx排出映象(マツプ)进行的。或者、可根据在NOx吸收还原型催化剂30的前后设置的入口NOx传感器53和出口NOx传感器54的检测值，计算NOx吸收量、评价NOx吸收能力是否接近饱和。
在步骤S20，判断为NOx吸收量达到预先设定的饱和状态的NOx吸收临界值、成为再生控制运转开始的时刻的情况下，在进行了步骤S30的再生前级运转之后，进行步骤S40的再生控制运转。
该步骤S30的再生前级运转，如图7所示，在步骤S31、将EGR阀42全部关闭、停止EGR，使汽缸内的燃烧温度上升，而且在步骤S32，使空气过剩率λ变成0.8～1.1、最好变成1.01的目标值那样地、参照映象数据并且将λ传感器52的输出值加以反馈的同时，进行节流阀开度、燃料喷射量、燃料喷射时间、燃料喷射式样等排气升温控制值的设定，在步骤S33，进行基于该设定的运转，如果空气过剩率λ变成目标值，则进入到步骤S35，进行该理论空燃比附近的燃烧控制。在步骤S36作出理论空燃比附近的燃烧结束的判定之前，反复进行该步骤S35的理论空燃比附近的燃烧控制。在图7所示的流程上，该理论空燃比附近的燃烧结束是在步骤S35、对运转时间进行计算，如果经过规定时间，则将其作为结束，但并不局限于此，也可以观察排气温度，如果变成规定的温度以上，则将其作结束等的控制。
并且，另一方面，进行用于调整节流阀23或燃料喷射的控制运转，即、将节流阀23节流、使λ变成目标值(1.01)地控制该节流角度。而且，由该理论空燃比附近的燃烧控制使催化剂表面温度上升，从而使催化剂活性化。
在该运转中，对空气量和燃料喷射量进行控制，以便使产生的转矩与由预先试验结果等设定的“催化剂和转矩映象”进行的稀薄燃烧时的转矩相同。而且，为了减少由该燃烧所生成的烟尘，用多级喷射、而且是早期喷射(使点火提前角在预混合燃烧之前)进行燃料喷射。由于通过该喷射式样能促进燃料和汽缸内气体的混合，因而能实现无烟燃烧。但，会使HC、CO增加。
在该氧浓度下被控制输出的运转中，由节流阀23控制转矩，与汽油机同等地被燃烧控制，因而废气温度变成高温。
而且，该λ＝1.01附近的浓空燃比的高温废气流入NOx吸收还原型催化剂30时，将催化剂表面加热、温度上升的同时，废气中增加的CO、HC通过NOx吸收还原型催化剂30的催化剂作用、被残留在废气中的O2氧化，因而产生热量。由该产生的热量、使催化剂表面温度进一步上升，使CO、HC从NOx吸收还原型催化剂30表面的还原剂吸收物质34被排放出，所以就进一步产生氧化反应产生的反应热。由此使催化剂温度急剧地上升，使NOx吸收还原型催化剂30变成高温。
〔浓燃烧控制运转〕在步骤S36，在参照“发动机转数和理论空燃比附近的燃烧时间映象”的同时，判定是否结束理论空燃比附近的燃烧，如果得出结束的判定，则进行图8所示的步骤S40的再生控制运转。
在该再生控制运转中，对EGR阀进行调整的同时，参照为了成为λ＝1附近的过浓燃烧的映象(变换)数据，同时，进行对燃料喷射量、燃料喷射时间、燃料喷射式样控制的运转。
在步骤S41和步骤S42，参照映象数据的同时、进行EGR量的设定和使空气过剩率λ为1附近的过浓燃烧的节流阀开度、燃料喷射量、燃料喷射时间、燃料喷射式样等浓燃烧控制值的设定，根据该设定，在步骤S43进行大量EGR再生控制(规定的时间间隔)。
即、进行大量冷EGR控制，使由EGR冷却器41冷却的大量EGR气体进行再循环，与此同时、进一步节流节流阀23，根据从预先试验结果设定的映象数据，为了成为与稀薄燃烧运转时相同的转矩产生的空气量，将λ传感器52的输出值反馈，同时，调整其节流角度。
为此，冷EGR只是将通过节流阀23的吸入空气被节流的量回流，在发动机中由大量的EGR气体和少量的吸入空气的空气过剩率λ成为1.0以下进行燃烧。在该空气过剩率λ是1.0以下的燃烧中，不能控制由燃料的喷射量产生的转矩，因而用进气量控制对转矩进行控制。
而且，为了减少由该燃烧生成的烟尘，用多级喷射、而且是早期喷射(使点火提前角在预先混合燃烧之前)进行燃料喷射。通过该喷射式样促进燃料和汽缸内气体的混合。而且、在被冷却的大量非活性气体(EGR气体)存在的氛围下，不能使燃烧温度上升到生成煤的程度，因而能实现无烟尘的燃烧。但是，HC、CO却随着空气过剩率λ的减少而极端地增加。
在该控制被排出的废气，O2浓度变成0％，而HC、CO变成由空气过剩率λ的控制而进行再生所必要的量。
而且，该O2浓度是0％、而HC浓度和CO浓度高的废气流入时，被吸收的NO2从高温的NOx吸收还原型催化剂30被排放出，在将NOx吸收还原型催化剂30再生的同时，该被排放出的NO2由废气中的HC、CO被还原，变成N2、H2O和CO2而净化。由于废气中的HC、CO也作为NO2的还原剂被消费，因而不会被排出。
而且，当该再生控制运转超过由预先的试验结果等设定的映象数据(发动机的旋转和浓燃烧时间映象)而设定的运转时间时，则由步骤S44的催化剂再生结束的判定而结束。根据该结束、在步骤S45、将用于判定是否需要再生控制的NOx吸收量的数值重新设置为零。
通过该步骤S41～步骤45等一系列的操作、将再生控制运转结束，返回到图6所示的步骤S10。而且，在将发动机开关OFF之前，反复进行该控制流程的步骤S10～S40，由发动机开关OFF等结束指令的插入，来停止该控制流程(停止)而结束(终止)。
因此，如果采用具有NOx吸收还原型催化剂30的废气净化系统1和废气净化方法，为了使NOx吸收还原型催化剂30再生，在进行伴有EGR的浓燃烧控制运转之前，进行作为再生前级运转的、由排气升温控制形成的催化剂活性化控制运转，因而事前就能使NOx吸收还原型催化剂持有高温而使其活性化。
为此，即使将冷EGR气体大量地供到汽缸内、进行由EGR形成的浓燃烧控制运转，也能通过催化剂作用使从NOx吸收物质排放出的NO2充分还原成N2从而净化，能发挥高的NOx净化率。
特别是通过由EGR形成的浓燃烧，在用于使NOx吸收还原型催化剂再生的浓(过浓)燃烧运转开始的再生初期，能防止出现NOx浓度高的峰值、防止NOx的净化率的降低。
本发明提供具有NOx吸收还原型催化剂的废气净化系统和废气净化方法，在再生控制运转时，即使进行伴有EGR的浓燃烧控制运转，也能将NOx充分还原，能抑制由再生控制引起的燃料费用的恶化的同时、能使NOx净化性能提高。
而且，该废气净化系统和废气净化方法能用于将柴油机或一部分汽油机等内燃机或各种燃烧装置的废气中的NOx净化。
权利要求
1.废气净化系统，它是在发动机的排气通路上设有氮氧化物吸收还原型催化剂，该氮氧化物吸收还原型催化剂具有催化剂金属和氮氧化物吸收物质，而且、上述废气净化系统还具有控制装置，该控制装置具有通常控制运转机构、检测上述氮氧化物吸收还原型催化剂的再生控制开始时间的再生控制开始判定机构、使废气中的氧浓度降低的浓燃烧控制运转机构，其特征在于，上述浓燃烧控制运转机构进行使EGR气体再循环、并使废气中的空燃比状态产生浓的废气的浓燃烧控制运转，并且上述控制装置具有催化剂活性化控制运转机构，该催化剂活性化控制运转机构在就要进行上述浓燃烧控制运转时，进行使上述催化剂金属活性化的控制运转。
2.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，上述催化剂活性化控制运转机构是在进行理论空燃比附近的燃烧控制运转、并向汽缸内的喷射燃料时，进行多级和早期喷射的。
3.如权利要求1或2所述的废气净化系统，其特征在于，上述氮氧化物吸收还原型催化剂具有还原剂吸收物质。
4.如权利要求1或2所述的废气净化系统，其特征在于，上述催化剂活性化控制运转机构是在进行理论空燃比附近的燃烧控制运转、并进行发动机的进气控制从而控制发动机发生的转矩。
5.如权利要求1或2所述的废气净化系统，其特征在于，上述浓燃烧控制运转机构使EGR气体再循环、并且使废气中空燃比状态产生浓的废气的同时，进行发动机的进气控制从而控制发动机产生的转矩。
6.废气净化方法，它用于废气净化系统中，该废气净化系统是在发动机的排气通路上设有氮氧化物吸收还原型催化剂，该氮氧化物吸收还原型催化剂具有催化剂金属和氮氧化物吸收物质，而且、上述废气净化系统还具有控制装置，该控制装置具有通常控制运转机构、再生控制开始判定机构、催化剂活性化控制运转结构、使废气中的氧浓度降低的浓燃烧控制运转机构，其特征在于，上述再生控制开始判定机构判定为用于氮氧化物吸收还原型催化剂再生的再生控制开始时，催化剂活性化控制运转机构进行催化剂活性化控制运转，在该催化剂活性化控制运转之后、上述浓燃烧控制运转机构进行伴有EGR气体再循环的浓燃烧控制运转，使上述氮氧化物吸收还原型催化剂再生。
7.如权利要求6所述的废气净化方法，其特征在于，由理论空燃比附近的燃烧控制运转进行上述催化剂活性化控制运转，并且由多级和早期喷射向汽缸内进行燃料喷射。
8.如权利要求6或7所述的废气净化方法，其特征在于，上述氮氧化物吸收还原型催化剂具有还原剂吸收物质。
9.如权利要求6或7所述的废气净化方法，其特征在于，上述催化剂活性化控制运转中，在进行理论空燃比附近的燃烧控制运转时、进行发动机的进气控制从而控制发动机产生的转矩。
10.如权利要求6或7所述的废气净化方法，其特征在于，在上述浓燃烧控制运转中，使EGR气体再循环、并使废气中的空燃比状态产生浓的废气的同时、进行发动机的进气控制从而控制发动机产生的转矩。
全文摘要
本发明提供的废气净化系统和废气净化方法是在稀薄燃烧发动机或柴油机中，使NOx吸收还原型催化剂再生时，即使进行伴有EGR的浓燃烧，也能将从NOx吸收还原型催化剂排放出的NOx充分地还原净化，能发挥高的NOx净化率。其结构是，在具有NOx吸收还原型催化剂(30)的废气净化系统(1)中，具有控制装置(C1)，该控制装置(C1)具有通常控制运转机构(C10)、再生控制开始判定机构(C20)、催化剂活性化控制运转机构(C30)、使废气中的氧浓度降低的浓燃烧控制运转机构(C40)；在进行伴有EGR的浓燃烧之前、进行使催化剂活性化的催化剂活性化控制运转。
文档编号F02D41/14GK1630770SQ0380374
公开日2005年6月22日 申请日期2003年2月10日 优先权日2002年2月12日
发明者我部正志, 长冈大治 申请人:五十铃自动车株式会社