发动机的排气净化装置的制作方法

专利名称：发动机的排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机的排气净化装置，具体地说，涉及在发动机
的排气通路中，设置以氨为还原剂而选择还原排气中含有的NOx的 选择还原型NOx催化剂的排气净化装置。
背景技术：
设置在发动机的排气通路中而选择还原排气中含有的NOx的 NOx催化剂，已作为用于净化发动机的排气的设备而被周知。在使 用这种选择还原型NOx催化剂的情况下，从配置于排气通路的NOx 催化剂上游侧的喷射嘴喷射尿素水。喷射出的尿素水，利用排气的热 量及排气中的水蒸汽而加水分解，生成氨(NH3)。通过利用这样生 成的氨(NH3)作为还原剂，在NOx催化剂中选择还原排气中的NOx。
为了使选择还原型NOx催化剂良好地发挥通过对NOx进行选择 还原而带来的排气净化性能，则必须将选择还原型NOx催化剂的温 度维持为大于或等于活性温度(例如大于或等于20(TC)。但是，根 据例如在市区等的交通堵塞等的车辆行驶条件、或外部气温较低的寒 冷地区等的环境条件，有时NOx催化剂的温度会低于活性温度。在 这种低温区域中，存在NOx催化剂对于NOx的排气净化率急剧降低， 向大气中的NOx排出量增加的问题。
着眼于上述问题，根据例如日本国特开2004 — 239109号公报(以 下称为专利文献1)，提出一种在NOx催化剂的温度降低时也良好 地保持通过对NOx进行选择还原而带来的排气净化性能的对策。
根据专利文献1记载的技术，在柴油发动机的各气缸的排气口 内设置预氧化催化剂。在与各排气口连接的排气通路中，从上游侧开 始依次配置尿素水的喷射嘴、预选择还原型NOx催化剂、主选择还 原型NOx催化剂、主氧化催化剂。预氧化催化剂起到将排气中的NO的一部分氧化为N02的功能，该NO的氧化反应，即使排气温度较 低也可以发生。这样生成的N02，与由尿素水生成的氨一起，向预选
择还原型NOx催化剂及主选择还原型NOx催化剂供给，通过在两种 NOx催化剂中使用该N02，获得选择还原NOx这一排气净化作用。
在专利文献1记载的技术中，通过利用由预氧化催化剂生成的 N02，与现有情况相比，可以获得从更低的温度区域开始选择还原 NOx的排气净化的作用。但是，在这种情况下，预选择还原型NOx 催化剂及主选择还原型NOx催化剂为低温的情况并未改变。因此， 如专利文献1记载的情况所示，只能将获得选择还原NOx这一排气 净化作用的温度区域的下限扩大至18(TC左右，在低温区域中，并不 能大幅度地提高这种排气净化功能。
另外，在专利文献1记载的技术中，为了生成N02，必须在发 动机的各气缸的排气口内分别配置预氧化催化剂。因此，专利文献l 记载的技术存在使得排气净化装置的结构大大复杂化，必然产生使制 造成本增加的问题。

发明内容
本发明是为了解决上述问题点而提出的，其目的在于提供一种 发动机的排气净化装置，其可以事先防止因装置复杂化导致的制造成 本的增加，并且，在低温区域中，也可以良好地实现对于NOx的排 气净化性能。
为了实现上述目的，本发明的发动机的排气净化装置，其具有
选择还原型NOx催化剂，其配置在发动机的排气通路中，以氨作为 还原剂，选择还原在上述发动机的排气中含有的NOx;以及EGR单 元，其使上述发动机的排气回流至上述发动机的进气侧，其特征在于，
还具有排气净化率推定单元，其推定上述NOx催化剂对于NOx的 排气净化率；目标排气净化率计算单元，其根据上述发动机的运转状 态，计算对于NOx的目标排气净化率；以及控制单元，其控制上述 EGR单元，以补偿上述推定排气净化率相对于上述目标排气净化率 的减小量。
5因此，如果由于NOx催化剂的温度降低而使对于NOx的排气净 化率降低，则反映该情况而由排气净化率推定单元推定的对于NOx 的净化率也降低。因此，对于NOx的推定排气净化率，成为低于与 发动机的运转状态相对应而设定为最优值的目标排气净化率。控制单 元对EGR单元进行控制，以补偿相对于该目标排气净化率的推定排 气净化率降低的值。因此，可以通过回流至发动机的进气侧的EGR 气体量的增加，抑制发动机气缸内的燃烧温度。其结果，可以减少来 自气缸的NOx排出量，在低温区域也可以实现对于NOx的充分的净 化性能。另外，因为利用己有的EGR单元，补偿NOx催化剂对于 NOx的排气净化率的降低，所以可以事先防止装置的复杂化。
在上述发动机的排气净化装置中，也可以优选上述控制单元， 将利用上述EGR单元回流的上述发动机的排气的量，限制为小于或 等于规定的上限量，以成为可以抑制从上述发动机排出的烟雾的空气 过剩率。
当与NOx催化剂对于NOx的排气净化率的降低相对应，使EGR 气体量增加时，气缸内的空气过剩率过量地降低，可能成为从发动机 排出的烟雾增加的主要原因。但是，在这样构成发动机的排气净化装 置的情况下，为了可以抑制烟雾，控制单元将EGR气体量限制为规 定的上限量以下。其结果，可以事先防止伴随气缸内的空气过剩率的 过度降低而烟雾增加。
具体地说，上述发动机的排气净化装置还具有氧气浓度检测单 元，其检测向所述发动机的气缸内供给的进气的氧气浓度，上述控制 单元具有NOx减少系数计算单元，其根据相对于上述进气的氧气 浓度的上述发动机的气缸内的NOx生成特性，计算减少系数，作为 表示在利用上述氧气浓度检测单元检测到的氧气浓度下上述发动机 的气缸内的NOx生成率的减少状态的指数；目标氧气浓度计算单元， 其根据由上述排气净化率推定单元推定出的排气净化率与上述目标 排气净化率的比，校正上述NOx减少系数，根据上述NOx生成特性， 计算与校正后的上述NOx减少系数相对应的氧气浓度，作为目标氧 气浓度；以及EGR控制单元，其根据由上述目标氧气浓度计算单元计算出的目标氧气浓度，控制上述EGR单元。
如上所述，如果因NOx催化剂温度的降低而使对于NOx的排气 净化率降低，则反映这一情况而由排气净化率推定单元推定的排气净
化率也降低。因此，推定排气净化率成为低于与发动机的运转状态相 对应而被设定为最优值的目标排气净化率的值。因此，推定排气净化 率与目标排气净化率的比，可以视为表示应将NOx催化剂对于NOx
的排气净化率提高多少的指标。另一方面，与向发动机的气缸内的进 气氧气浓度相对应，发动机气缸内的NOx生成率按照规定的NOx生 成特性而变化。根据这种NOx生成特性，NOx减少系数计算单元计 算减少系数，作为表示在进气的氧气浓度下发动机的气缸内的NOx 生成率的减少状态的指数。目标氧气浓度计算单元根据推定排气净化 率与目标排气净化率的比，校正按照上述方式计算出的NOx减少系
数。此外，目标氧气浓度算出单元根据上述NOx生成特性，计算与 校正后的NOx减少系数相对应的氧气浓度作为目标氧气浓度，EGR 控制单元根据该目标氧气浓度控制EGR单元。因此，可以通过回流 至发动机的进气侧的EGR气体量的增加，抑制气缸内的燃烧温度。 其结果，可以减少来自气缸的NOx排出量，在低温区域也可以实现 对于NOx的充分的净化性能。
上述发动机的排气净化装置，优选还具有恶化判定单元，其判 定上述NOx催化剂的恶化状态，上述目标氧气浓度计算单元，根据 由上述恶化判定单元判定出的上述NOx催化剂的恶化状态，校正由 上述排气净化率推定单元推定出的排气净化率，将校正后的推定排气 净化率用于上述NOx减少系数的校正。
在按照这种方式构成发动机的排气净化装置的情况下，根据反 映NOx催化剂的恶化状态的推定排气净化率校正NOx减少系数。 EGR控制单元根据与按照这种方式校正的NOx减少系数相对应的目 标氧气浓度，控制EGR单元。其结果，在NOx催化剂恶化的状态下， 也可以执行适当的EGR控制，良好地补偿NOx催化剂对于NOx的 排气净化率的降低。
在上述发动机排气净化装置上，优选上述EGR控制单元，将利用上述EGR单元回流的上述发动机的排气的量限制为小于或等于规 定的上限量，以成为可以抑制从上述发动机排出的烟雾的空气过剩 率。
如前所述，当与NOx催化剂对于NOx的排气净化率的降低相对 应，使EGR气体量增加时，气缸内的空气过剩率过度降低，可能成 为从发动机排出的烟雾增加的主要原因。但是，在按照这种方式构成 发动机的排气净化装置的情况下，EGR控制单元为了可以抑制烟雾， 将EGR气体量控制为规定的上限量以下。其结果，可以事先防止随 气缸内的空气过剩率的降低而烟雾增加。


图l是表示本发明涉及的发动机的排气净化装置的整体结构图。 图2是表示用于净化率补偿控制的ECU的处理顺序的框图。 图3是表示进气02浓度与NOx减少系数的关系的特性图。
具体实施例方式
下面，根据附图，对于本发明的一个实施方式涉及的发动机的 排气净化装置详细地进行说明。
图1是表示本实施方式的发动机排气净化装置的整体结构图。 发动机1构成为搭载在车辆上的直列6缸柴油发动机。在发动机1 的各气缸上设置燃料喷射阀2，各燃料喷射阀2从公共油轨3供给加 压燃料，在与发动机1的运转状态相对应的定时开阀，向各气缸的缸 内喷射燃料。
在发动机1的进气侧安装进气歧管4。在与进气歧管4连接的进 气通路5中，从上游侧开始，设置空气滤清器6、涡轮增压器7的压 縮机7a、中间冷却器8、利用致动器9被开闭驱动的进气节流阀9。 另外，在发动机1的排气侧安装排气歧管10。排气歧管IO经由与上 述压縮机7a机械连结的涡轮增压器7的涡轮7b而与排气通路11连 接。在排气通路ll中，设置利用致动器12a被开闭驱动的排气节流 阀12。在发动机1的运转过程中，经由空气滤清器6而被导入进气通 路5中的进气，利用涡轮增压器7的压縮机7a加压。加压后的进气 经由中间冷却器8、进气节流阀9、进气歧管4而分配至各气缸，并 在各气缸的进气行程中，被导入气缸内。燃料在规定的定时从燃料喷 射阀2向气缸内喷射，并在压縮上死点附近点火、燃烧。燃烧后的排 气，在经由排气歧管10旋转驱动涡轮机7b之后，经由排气通路ll 而向外部排出。
进气歧管4与排气歧管10利用EGR通路(EGR单元)17连接。 在EGR通路17中，设置利用致动器18a被开闭驱动的EGR阀(EGR 单元)及EGR冷却器19。在发动机l的运转过程中，与EGR阀18 的开度相对应，排气中的一部分从排气歧管IO侧作为EGR气体回流 至进气歧管4侧。
在上述排气通路11中设置本发明的排气净化装置，排气净化装 置被收容在上游侧壳体31及下游侧壳体32内。基本上，两个壳体 31、 32及未图示的消音器，经由管道33a 33c而相互连接，由这些 部件构成排气通路11。如果从排气通路11的上游侧开始依次说明， 则设置在涡轮增压器7的涡轮机7b的下游侧的排气节流阀12，经由 第1管道33a与上游侧壳体31连接。上游侧壳体31经由第2管道 33b与下游侧壳体32连接。下游侧壳体32经由第3管道33c与消音 器连接，消音器的后端向大气开放。
上游侧壳体31及下游侧壳体32，均形成大致圆筒形状，在车辆 的前后方向上延伸。在上游侧壳体31内，在内部的上游侧收容前段 氧化催化剂34，同时，在下游侧收容壁流式的DPF (柴油机微粒过 滤器)35。 DPF35具有捕获排气中的微粒的功能。上游侧壳体31从 DPF35的收容位置开始，维持相同的截面形状而延伸至后方。其结 果，在上游侧壳体31内的DPF35的下游侧形成空间，以下将该空间 称为喷雾扩散室36。
在喷雾扩散室36内设置用于使排气产生涡流的叶片装置37。本 实施方式的叶片装置37由在上游侧壳体31的内周壁上直立设置的多 个叶片37a构成。叶片装置37的各个叶片37a，相对于排气的流动方向改变规定角度方向而配置，由此，产生以上游侧壳体31的中心 轴线为中心的涡流。
在上游侧壳体31的外周壁上，以位于叶片装置37的下游侧的 方式，设置喷射嘴38。喷射嘴38构成为，可以将从未图示的储存罐 加压输送的尿素水喷射到喷雾扩散室36内。喷射嘴38的喷射方向设 定为，相对于排气的流动方向正交，同时，设定为指向上游侧壳体 31的中心部。另外，在叶片装置37与喷射嘴38之间设置温度传感 器39，温度传感器39检测喷雾扩散室36内的排气温度Tnzl。
在下游侧壳体32内，在内部的上游侧收容SCR催化剂(选择 还原型NOx催化剂)40，同时，在下游侧收容后段氧化催化剂41。 如后所述，SCR催化剂40具有选择还原排气中的NOx而净化排气的 功能。
在车室内设置ECU (电子控制单元)51，其具有未图示的输入 输出装置、用于存储控制程序或控制对应图等的存储装置(ROM、 RAM)、中央处理装置(CPU)、计时器等。在ECU 51的输入侧连 接温度传感器39、旋转速度传感器52、进气02传感器(氧气浓度检 测单元)53、催化剂温度传感器54、加速器传感器55、 NOx传感器 56等各种传感器。
旋转速度传感器52检测发动机1的旋转速度Ne。进气02传感 器53配置在进气歧管4中，检测向各气缸内供给的进气的02浓度。 催化剂温度传感器54检测SCR催化剂40的温度即SCR温度Tcat。 加速器传感器55检测加速器踏板的操作量Acc。NOx传感器56检测 来自SCR催化剂40的NOx的排出量。
另外，在ECU51的输出侧，连接上述进气节流阀9、排气节流 阀12、 EGR阀18的各个致动器9a、 12a、 18a、燃料喷射阀2、喷射 嘴38等各种设备。
例如，ECU 51根据发动机旋转速度Ne或加速器操作量Acc， 按照规定的对应图设定燃料喷射量Q，同时，根据该燃料喷射量Q 及发动机旋转速度Ne，按照规定的对应图设定燃料喷射定时IT。ECU 51根据这些燃料喷射量Q及燃料喷射定时IT，控制燃料喷射阀2的驱动，使燃料向各气缸内喷射，使发动机l运转。
另外，ECU 51根据燃料喷射量Q及发动机旋转速度Ne，按照 规定的对应图，判别EGR执行区域与非执行区域。在EGR执行区域， 根据按照对应图设定的目标EGR量，ECU51控制EGR阀18及进气 节流阀9的致动器18a、 9a。通过该EGR控制，在EGR执行区域， 通过打开EGR阀18的控制，使排气歧管10内的排气经由EGR通路 17，作为EGR气体向进气歧管4内回流，同时，通过关闭进气节流 阀9的控制而提高进气歧管4内的负压，促进EGR气体的回流。其 结果，通过与上述目标EGR量相对应的EGR气体的回流，抑制气缸 内的燃烧温度，减少发动机1的NOx排出量。
另外，ECU 51根据由温度传感器39检测到的排气温度Tnzl等， 控制来自啧射嘴38的尿素水的喷射量。喷射的尿素水利用排气热量 及排气中的水蒸气而加水分解，生成氨(NH3)。在SCR催化剂40 中，通过使用这种氨作为还原剂，可以将排气中的NOx还原为无害 的N^进行排气净化。此时，剩余的氨利用后段氧化催化剂41从排 气中去除。
如在背景技术涉及的说明中已述，由于市区等的交通堵塞等的 车辆行驶条件、或外部气温较低的寒冷地区等的环境条件，出现SCR 催化剂40的温度低于活性温度，对于NOx的排气净化率急剧降低的 问题。因此，在本实施方式中，提出下述对策当因为温度降低而 SCR催化剂40对于NOx的排气净化率降低时，通过与该降低量相对 应而控制EGR量，补偿SCR催化剂40对于NOx的排气净化率的降 低。下面，根据图2对为了该对策而由ECU51执行的净化率补偿控 制进行说明。图2是表示用于净化率补偿控制的ECU51的处理顺序 的框图。
作为用于执行净化率补偿控制的结构，ECU 51具有目标值计算 部61和EGR/进气节流控制部(EGR控制单元)62。目标值计算部 61起到以下作用计算与为补偿SCR催化剂40的排气净化率降低 而所需的EGR量相关的进气02浓度的目标值。另外，EGR/进气节 流控制部62起到以下作用控制进气节流阀9及EGR阀18的各致
11动器9a、 18a的驱动，将实际的进气02浓度调整为目标进气02浓度。 另外，EGR/进气控制部62，也进行基于上述EGR的执行区域和非执 行区域的EGR控制。
首先，对于目标值计算部61进行说明。NOx排出量计算部71 根据发动机旋转速度Ne及燃料喷射量Q，按照规定的对应图，计算 从发动机1的气缸排出的NOx的量、即所谓的发动机输出的NOx排 出量。该对应图以不执行EGR时的发动机1的NOx排出特性为前提 设定，在这里，求出不因EGR气体回流而使燃烧速度受到抑制时的 NOx排出量。
另外，NOx减少系数计算部(NOx减少系数计算单元)72，根 据向各气缸内供给的进气02浓度(进气02浓度)，按照规定的对应 图计算NOx减少系数K。所谓NOx减少系数K，是表示因EGR气 体回流而使发动机输出的NOx排出量减少的状态的指标.。在图3中 表示对应图的特性。如图3所示，横轴所示的进气02浓度，对应于 从排气侧回流至进气侧的EGR气体的量(EGR量)而变化。也就是 说，在EGR未执行时(EGR量二0)，进气02的浓度为与普通的大 气组成相当的21%， NOx减少系数为最大值1.0。从该状态开始，随 着EGR量的增加而进气02的浓度减少，与之相对应地，由于抑制了 燃烧速度而气缸内的NOx的生成率降低。其结果，NOx减少系数成 为较小的值。
此外，进气02浓度除了利用传感器检测之外，也可以根据发动 机l的运转状态计算。对于该方法，因为已公知，所以不详细说明， 但例如可以按照下述方法求出。即，首先由根据未图示的气流传感器 的输出求出的新气量等计算向各气缸供给的EGR气体的量。然后， 根据燃料喷射量推定该EGR气体中残留的02的浓度。根据这样求出 的残余02浓度和新气体中的02浓度，可以推定向气缸内供给的进气 的02浓度。
由NOx排出量计算部71求得的NOx排出量、及由NOx减少系 数计算部72求得的NOx减少系数K，被输入至乘法部73而相乘。 将由NOx排出量计算部71求得的NOx排出量乘以NOx减少系数K而得到的NOx排出量，表示反映了 EGR执行状态的发动机输出的 NOx排出量。
推定净化率计算部(排气净化率推定单元)74，根据SCR温度 Teat及SV比，按照规定的对应图，求出SCR催化剂40对于NOx 的推定排气净化率"。SCR温度Teat及SV比，均为对SCR催化剂 40对于NOx的排气净化率产生影响的重要条件。也就是说，SCR温 度Tcat越低，SCR催化剂40对于NOx的排气净化率越低。另外， 所谓SV比，是发动机1的排气流量与SCR催化剂40的容量的比。 因为排气容量相对于催化剂容量越多，则在SCR催化剂40中每单位 容量处理的排气量越增加，所以，SCR催化剂40对于NOx的排气净 化率越降低。催化剂容量虽然预先已知，但排气流量对应于发动机l 的运转状态变化。因此，将利用例如气流传感器等求出的新气体量与 燃料喷射量相加而计算排气流量，根据该排气流量和催化剂容量求出 SV比。
上述发动机输出的NOx排出量及推定排气净化率"，被输入乘 法部75而彼此相乘。发动机输出的NOx排出量乘以推定排气净化率 ri之后的NOx排出量，表示流过SCR催化剂40而从排气尾管排放 到大气中的NOx排出量，以下简称推定NOx排出量。
推定NOx排出量与利用NOx传感器5检测出的实际NOx排出 量一起，被输入恶化系数计算部(恶化判定单元)76。恶化系数计算 部76根据这些NOx排出量，计算SCR催化剂40的恶化系数Kcat。 在上述一系列的计算处理中，以无恶化的SCR催化剂40为前提，计 算推定NOx排出量。另一方面，NOx传感器56反映当前的SCR催 化剂40的恶化状态，检测具有大于或等于推定NOx排出量的值的实 际NOx排出量。由此，恶化系数计算部76，通过在某个期间内比较 这两个值的变化，而导出恶化系数Kcat，作为反映当前的SCR催化 剂40的恶化状态的指标。恶化系数Kcat在SCR催化剂40未恶化时 为1.0，随着恶化状态的发展而减少。
利用恶化系数计算部76计算出的恶化系数Kcat被输入乘法部 77，与来自推定净化率计算部74的推定排气净化率T]相乘。相乘后的值，可以视为反映当前的SCR催化剂的恶化状态的、SCR催化剂 40对于NOx的排气净化率的推定值。
目标净化率计算部(目标排气净化率计算单元)78，根据发动 机旋转速度Ne及燃料喷射量Q，按照规定的对应图，计算SCR催化 剂40对于NOx的目标排气净化率T]tgt。该目标排气净化率ntgt是发 动机1的每个运转区域的最佳的SCR催化剂40的排气净化率，例如， 在考虑烟雾排出量等的各种要件的基础上，求得作为在各运转区域中 对于NOx的最佳的排气净化率的目标值，其中，烟雾排出量的排出 特性与NOx的相反，并且在考虑时，使它们处于折衷的关系。
目标排气净化率r| t g t 、和在乘法部7 7中乘以恶化系数K c a t后的 推定排气净化率"，被输入偏差比计算部79。偏差比计算部79作为 两个值的比而计算净化率偏差比R (=Vntgt)。从乘法部77输出的 推定NOx净化率Ti，如上所述，是反映了当前的SCR催化剂40的 温度降低或恶化等的对于NOx的实际排气净化率。因此，必然具有 低于最优值即目标排气净化率iltgt的值。其结果，目标排气净化率 Tltgt与推定排气净化率T]的比即净化率偏差比R，可以视为表示应该 使SCR催化剂40对于NOx的排气净化率提高多大程度的指标。
计算出的净化率偏差比R被输入乘法部8 0 ，在由N O x减少系数 计算部7 2计算出的N O x减少系数K上乘以净化率偏差比R ，计算目 标NOx减少系数Ktgt。也就是说，目标NOx减少系数Ktgt，以当前 的NOx减少系数K为基础，与对于NOx的必要的排气净化率的提高 量相对应，作为校正后的值而计算出。根据该目标NOx减少系数 Ktgt，目标进气02浓度计算部(目标氧气浓度计算单元)81，按照 图3所示的对应图，以与上述NOx减少系数计算部72相反的顺序， 根据目标NOx减少系数Ktgt求出目标进气02浓度。
以上是由ECU 51的目标值计算单部61执行的处理。计算出的 目标进气02浓度，与由进气02传感器53检测到的实际进气02浓度 一起，被输入EGR/进气节流控制部62。 EGR/进气节流控制部62通 过控制进气节流阀9及EGR阀18的各致动器9a、 18a的驱动，执行 基于目标进气02浓度的进气02浓度的反馈控制。
14如上所述，ECU 51的目标值计算部61及EGR/进气节流控制部 62执行净化率补偿控制。由此，当由于例如市区的交通堵塞、或因 外部气温降低等产生的SCR催化剂40的温度降低，或由于长期工作 引起的SCR催化剂40的恶化等，而使SCR催化剂40对于NOx的 排气净化率降低时，通过经由以下过程而进行的EGR量的控制，补 偿对于NOx的排气净化率的降低。
当SCR催化剂40的温度降低时，由推定净化率计算部74对应 于SCR温度Tcat的降低而将推定NOx净化率ri设定在减少侧。另 一方面，当SCR催化剂40恶化时，随着由恶化系数计算部76计算 出的恶化系数Kcat的降低，通过由乘法部77乘以恶化系数Kcat而 将排气净化率T]设定在减少侧。其结果，在任一情况下，均利用偏差 比计算79蒋净化率偏差比R设定在减少侧。
在乘法部80中，通过如上述设定在减少侧的净化率偏差比R， 乘以与当前的进气02浓度相对应的NOx减少系数K，计算更小值的 目标NOx减少系数Ktgt。然后，目标进气02浓度计算部81求出与 目标NOx减少系数Ktgt相对应的目标进气02浓度。EGR/进气节流 控制部62，通过根据该目标进气02浓度执行EGR量的控制，将实 际的进气02浓度控制为目标02浓度。
例如，如图3所示，在当前的进气02浓度被控制为A时，如果 对应于SCR催化剂40对于NOx的排气净化率的降低而执行净化率 补偿控制，则此时的NOx减少系数K根据净化率偏差比R而被校正 为目标NOx减少系数Ktgt。与该目标NOx减少系数Ktgt相对应， 目标进气02浓度被设定为B，用于EGR量的控制。其结果，对应于 SCR催化剂40对于NOx的排气净化率的降低量，回流至发动机1 的进气侧的EGR气体量增加。因此，通过气缸内的燃烧温度的抑制， 可以减少从气缸的NOx排出量。从而，即使在SCR催化剂40的温 度处于低温区域的情况下，或在SCR40的恶化发展的状况下，也可 以实现对于NOx的充分的排气净化性能。
另外，因为利用己有的EGR通路17及EGR阀18，补偿SCR 催化剂40对于NOx的排气净化率的降低，所以作为排气净化装置的结构，其与现有的结构并无不同。因此，不必使得排气净化装置的结 构复杂化即可获得以上的作用效果。
在将因SCR催化剂40的温度降低等引起的对于NOx的排气净 化率降低的量全部转化为EGR量的情况下，也有因为运转区域而由 EGR量的过度增加引起烟雾增多的可能性。因此，例如也可以对于 发动机1的每个运转区域设定进气02浓度的下限值，并根据该下限 值限制EGR气体量的上限。在将这种进气02浓度的下限值应用于上 述实施方式的情况下，EGR/进气节流控制部62根据进气02浓度的 下限值，限制EGR气体量以使其不超过规定的上限量，执行EGR量
的控制。另外，进气02浓度的限制，因为进一步与发动机1的空气 过剩率的限制相关，所以在根据与运转状态相对应而设定的目标空气
过剩率执行EGR控制的形式的发动机中，也可以对目标空气过剩率 设定下限值。在上述实施方式中，在应用这种进气02浓度的下限值 的情况下，或应用目标空气过剩率的下限值的情况下，EGR/进气节 流控制部62根据进气02浓度的下限值或目标空气过剩率的下限值， 执行EGR量的控制，以使EGR气体的回流量不超过规定的上限量。 根据这些控制，在上述实施方式的效果的基础上，通过将EGR气体
量限制为小于或等于规定的上限量，可以获得事先防止因缸内的空气 过剩率的过度降低而引起的烟雾增加的效果。
以上完成实施方式的说明，但本发明的方式不限于该实施方式。 例如，在上述实施方式中，将本发明应用于以柴油发动机1为对象的 排气净化装置。但是，本发明的应用不限于此，例如，也可以将本发 明应用于汽油发动机。另外，在EGR/进气节流控制部62中，通过进 气节流阀9及EGR阀18的开度控制而控制EGR量。也可以在此基 础上增加排气节流闽12的开度控制，在EGR控制时，通过EGR/进 气节流控制部62控制排气节流阀12，使排压增大。
权利要求
1. 一种发动机的排气净化装置，其具有选择还原型NOx催化剂(40)，其配置在发动机(1)的排气通路(11)中，以氨作为还原剂，选择还原在上述发动机(1)的排气中含有的NOx；以及EGR单元(17、18)，其使上述发动机(1)的排气回流至上述发动机(1)的进气侧，其特征在于，还具有排气净化率推定单元(74)，其推定上述NOx催化剂(40)对于NOx的排气净化率；目标排气净化率计算单元(78)，其根据上述发动机(1)的运转状态，计算对于NOx的目标排气净化率；以及控制单元(51)，其控制上述EGR单元(17、18)，以补偿上述推定排气净化率相对于上述目标排气净化率的减小量。
2. 如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于， 上述控制单元(51)，将利用上述EGR单元(17、 18)回流的上述发动机(1)的排气的量，限制为小于或等于规定的上限量，以 成为可以抑制从上述发动机(1)排出的烟雾的空气过剩率。
3. 如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于， 还具有氧气浓度检测单元(53)，其检测向所述发动机的气缸内供给的进气的氧气浓度，上述控制单元(51)具有NOx减少系数计算单元(72)，其根据相对于上述进气的氧气 浓度的上述发动机(1)的气缸内的NOx生成特性，计算减少系数， 作为表示在利用上述氧气浓度检测单元(53)检测到的氧气浓度下上 述发动机(1)的气缸内的NOx生成率的减少状态的指数；目标氧气浓度计算单元(81)，其根据由上述排气净化率推定 单元(74)推定出的排气净化率与上述目标排气净化率的比，校正上述NOx减少系数，根据上述NOx生成特性，计算与校正后的上述 NOx减少系数相对应的氧气浓度，作为目标氧气浓度；以及EGR控制单元(62)，其根据由上述目标氧气浓度计算单元(81) 计算出的目标氧气浓度，控制上述EGR单元(17、 18)。
4. 如权利要求3所述的发动机的排气净化装置，其特征在于， 还具有恶化判定单元(76)，其判定上述NOx催化剂(40)的恶化状态，上述目标氧气浓度计算单元(81)，根据由上述恶化判定单元 (76)判定出的上述NOx催化剂的恶化状态，校正由上述排气净化 率推定单元(74)推定出的排气净化率，将校正后的推定排气净化率 用于上述NOx减少系数的校正。
5. 如权利要求3所述的发动机的排气净化装置，其特征在于， 上述EGR控制单元(62)，将利用上述EGR单元(17、 18)回流的上述发动机(1)的排气的量限制为小于或等于规定的上限量， 以成为可以抑制从上述发动机(1)排出的烟雾的空气过剩率。
全文摘要
本发明提供一种发动机的排气净化装置，当SCR催化剂(40)的温度降低时，ECU(51)根据反映了催化剂温度Tcat的推定排气净化率η和由发动机(1)的运转状态求出的目标排气净化率ηtgt，计算净化率偏差比R。此外，ECU(51)通过对根据进气O₂浓度求出的NOx减小系数K乘以净化率偏差比R，计算可以补偿因温度降低引起的对于NOx的排气净化率降低的目标NOx减小系数Ktgt，根据与该目标NOx减小系数Ktgt相对应的进气O₂浓度，执行EGR控制。
文档编号F02D45/00GK101463770SQ200810186478
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月20日
发明者铃木享 申请人:三菱扶桑卡客车株式会社