专利名称：内燃机的排气净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的排气净化系统，特别涉及具备NOx吸留还原催化剂和NOx选择还原催化剂的内燃机的排气净化系统。
背景技术：
目前，例如日本特开2009-97469号公报所公开，已知具备SCR(选择还原型NOx催化剂)的排气净化系统。该系统中，向排气通路的下游分别配置TWC (3元催化剂)、NSR(吸留还原型NOx催化剂)以及SCR (选择还原型NOx催化剂)。NSR具有当流入的排气的空燃比为稀时吸留排气中的NOx、流入的排气的空燃比为理论空燃比或浓、并且在还原剂的存在下将吸留的NOx还原的功能。另外，SCR具有接受作为还原剂的NH3的供给、将吹过NSR的下游的NOx选择性地还原的功能。以NH3为还原剂的SCR的NOx还原反应为放热反应，在越低温环境下越容易进行。 因此，在上述现有系统中，通过温度控制机构控制SCR的温度在规定的基准温度以下。由此在SCR中维持适合进行NOx还原反应的状态，所以能够提高基于SCR的NOx净化率。专利文献1 日本特开2009-97469号公报专利文献2 日本特开2007-9810号公报专利文献3 日本特开2009-90273号公报专利文献4 日本特开2008-27973 号公报
发明内容
上述现有系统中，从促进SCR中的还原反应的进行的观点考虑，将该SCR的温度控制在规定的基准温度以下。但是，如果在低温环境下持续使用SCR，则发生硫中毒而使还原性能降低的问题。因此，单从促进还原反应进行的观点考虑，进行SCR的温度控制的上述现有系统中，无法防止硫中毒所导致的SCR的还原性能降低，希望改善。该发明是为了解决上述课题而提出的，目的在于提供一种内燃机的排气净化系统，在具备SCR的内燃机中，通过使由SCR中毒导致的性能降低有效地恢复，能够抑制排放劣化。第1发明为了实现上述目的，提供一种能够进行稀燃运转的内燃机的排气净化系统，其特征在于，具备配置于上述内燃机的排气通路的NOx吸留还原催化剂(以下称为NSR催化剂)，配置于上述NSR催化剂的下游的NOx选择还原催化剂(以下称为SCR)，检测上述SCR的硫中毒的中毒检测机构，和通过上述中毒检测机构检测出上述SCR的硫中毒时使该SCR的床温升温的升温机构。另外，第2发明的特征在于，在第1发明中，上述内燃机具有多个汽缸组，
上述升温机构包含汽缸列控制机构，该汽缸列控制机构运行使一方汽缸组为浓空燃比、使另一汽缸组为稀或理论空燃比的汽缸列控制，当检测出上述SCR的硫中毒、并且从上述汽缸列控制的前一次运行开始的行驶距离比规定距离长时，运行上述汽缸列控制机构。另外，第3发明的特征在于，在第2发明中，上述升温机构还包含理论空燃比控制机构，该理论空燃比控制机构运行将上述内燃机的空燃比由稀空燃比切换为理论空燃比而进行运转的理论空燃比控制，当检测到上述SCR的硫中毒、并且上述行驶距离在上述规定距离以下、而且上述内燃机的内燃机转速大于规定转速时，运行上述理论空燃比控制机构。另外，第4发明的特征在于，在第3发明中，上述升温机构还包含燃料过量供给控制机构，该燃料过量供给控制机构运行将上述内燃机的空燃比暂时控制为浓空燃比的燃料过量供给控制，当检测到上述SCR的硫中毒、并且上述行驶距离在上述规定距离以下、而且上述内燃机转速在规定转速以下时，使上述燃料过量供给机构的运行频率增加。另外，第5发明的特征在于，在第1 第4中的任一发明中，进一步具备停止机构，该停止机构在上述SCR的床温达到规定的温度时停止运行该升温机构。另外，第6发明的特征在于，在第1发明中，还具备判定上述SCR中的PM蓄积量是否达到规定量的判定机构，用于向上述SCR供给2次空气的2次空气供给机构；当检测到上述SCR的硫中毒、并且上述PM蓄积量达到规定量时，上述升温机构驱动上述2次空气供给机构。另外，第7发明的特征在于，在第6发明中，还具备配置于上述SCR的下游侧的压力传感器，上述判定机构当上述压力传感器的检测值大于规定值时判定PM蓄积量达到规定量。根据第1发明，当检测到NOx选择还原催化剂(SCR)的硫中毒时，运行用于使该 SCR的床温上升的处理。SCR内的硫成分随着床温的上升而脱离。因此，根据本发明，能够使SCR的硫中毒恢复，可以有效地抑制由SCR的还原性能降低所导致的排放劣化。根据第2发明，在检测到SCR的硫中毒的情况下，当从前一次汽缸列控制的运行开始的行驶距离比规定距离长时运行汽缸列控制。如果运行汽缸列控制，则浓空燃比的废气被导入NSR催化剂，使该NSR催化剂的床温上升。由此，吸附于该NSR催化剂的硫被有效地清除。另外，NSR催化剂的床温上升也使配置于该NSR催化剂下游的SCR的床温上升。因此，根据本发明，在NSR催化剂的硫清除时刻也能同时进行SCR的硫清除。根据第3发明，在检测到SCR的硫中毒的情况下，当从前一次汽缸列控制的运行开始的行驶距离在规定距离以下、并且、内燃机转速比规定转速大时，运行理论空燃比控制。 如果在规定转速以上的区域进行理论空燃比运转，则从与稀运转时相比催化剂容量小量化、燃油效率提高方面考虑而优选。因此，根据本发明，通过在不运行汽缸列控制的区域运行该理论空燃比控制，能够实现催化剂容量的小量化和燃油效率提高，并且使SCR有效地由硫中毒中恢复。根据第4发明，在检测到SCR的硫中毒的情况下，当从前一次汽缸列控制的运行开始的行驶距离在规定距离以下、并且、内燃机转速在规定转速以下时，使燃料过量供给控制的运行频率增加。如果燃料过量供给的运行频率增加，则向该SCR流入的废气的温度上升。 因此，根据本发明，在不运行汽缸列控制以及理论空燃比控制的区域，能够使SCR有效地从硫中毒中恢复。根据第5发明，当SCR达到规定的床温时，完成升温机构的运行。因此，根据本发明，通过使该升温机构在必要以上运行，能够有效地避免导致燃油效率劣化、排放劣化的事态。根据第6发明，在检测到SCR的硫中毒的情况下，SCR中的PM蓄积量达到规定量时，2次空气被供给到该SCR。蓄积在SCR内的PM在稀气氛下良好地燃烧。因此，根据本发明，因为能够使蓄积在SCR内的规定量的PM在稀气氛下良好地燃烧，所以能够有效地使该 SCR的床温升温。根据第7发明，在通过压力传感器检测出的SCR的背压大于规定值时，判定在该 SCR蓄积有规定量的PM。SCR中的PM蓄积量越多，该SCR的背压越大。因此，根据本发明， 能够基于该SCR的背压，有效地判定SCR中的PM蓄积量。
图1是用于说明本发明的实施方式1的构成的图。图2是表示相对于硫中毒量的NOx的净化降低比例的图。图3是表示SCR的床温和脱离硫量的关系的图。图4是用于对汽缸列控制进行说明的图。图5是用于说明燃料过量供给控制的频率和NSR催化剂16的升温的关系的图。图6是表示在本发明的实施方式1中运行的例程的流程图。图7是用于说明本发明的实施方式2的构成的图。图8是表示在本实施方式2的系统中运行的例程的流程图。图9是表示相对于!^e含量(wt % )的NOx净化率η NOx (% )的图。图10是表示SCR18中的！^含量(wt% )和该SCR18的硫附着难度(％ )的关系的图。
具体实施例方式以下基于附图对该发明的几个实施方式进行说明。应予说明，对各图中共通的要素使用同一符号并省略重复说明。另外，本发明不限定于以下的实施方式。实施方式1.[实施方式1的构成]图1是用于说明本发明的实施方式1的构成的图。如图1所示，本实施方式的系统具备内燃机10。内燃机10被构成为具备右汽缸列101以及左汽缸列102的V型汽油内燃机。属于右汽缸列101的汽缸组连通于排气通路121。另外，属于左汽缸列102的汽缸组连通于排气通路122。排气通路121以及122在下游合流后连通于排气通路123的一端。以下，不特别区分排气通路121、122以及123时，将其简称为“排气通路12”。在排气通路121以及122分别配置有作为三元催化剂的启动催化剂(以下称为 “SC”) 141以及142。另外，在位于SC14的下游侧的排气通路123配置有NOx吸留还原催化剂(以下称为“NSR催化剂”)16。进而，在排气通路123中的NSR催化剂16的下游侧配置有NOx选择还原催化剂(以下称为“SCR”)18。以下在不特别区分SC141以及142时，将其简称为“SC14”。内燃机10在空燃比为浓时容易排出HC以及CO。另外，在空燃比为稀时容易排出 NOx0 SC14在稀气氛中边吸附氧(O2)边还原NOx (净化为队)。另一方面，在浓气氛中，边放出氧边将HC以及CO氧化(净化为压0、0)2)。另外，在浓气氛中，废气中所含的氮与氢反应而生成氨(NH3)。NSR催化剂16在稀气氛下吸留废气中所含的NOx。另外，NSR催化剂16将浓气氛下吸留的NOx放出。浓气氛下放出的NOx被HC、CO还原。此时，与SC14的情况同样地在 NSR16中也生成NH3。SCR18具有吸留SC14以及NSR催化剂16在浓气氛下生成的NH3、在稀气氛下以NH3 为还原剂将废气中的NOx选择性地还原的功能。利用SCR18，能够有效地阻止吹过NSR催化剂16下游的NH3以及NOx释放到大气中的事态。图1所示的系统在排气通路121、122中的SC141、142的上游侧分别具备空燃比 (A/F)传感器20。A/F传感器20能够检测内燃机10的排气空燃比。另外，图1所示的系统在排气通路123中的NSR催化剂16的上游侧的位置、以及、NSR催化剂16的下游侧且 SCR18的上游侧的位置具备氧(O2)传感器22、24。O2传感器22J4是产生对应于废气中的氧浓度的信号的传感器。进而，在排气通路12中的SCR18的下游侧配置有NOx传感器26。 NOx传感器对废气中的NOx以及NH3反应产生对应于它们的浓度的信号。因此，根据NOx传感器沈，在浓气氛下检测SCR18的下游中的NH3浓度，另外，在稀气氛下检测SCR18的下游中的NOx浓度。本实施方式的系统如图1所示具备ECU (Electronic Control Unit，电子控制单元)30。燃料喷射装置(无图示)等各种作动器连接于ECU30的输出部。除了上述A/F传感器20、O2传感器22、24以及NOx传感器沈以外，用于检测内燃机10的运转条件以及运转状态的各种传感器类连接于E⑶30的输入部。E⑶30能够基于输入的各种信息控制图1 所示的系统的状态。[实施方式1的工作](NSR催化剂I6的功能)首先，说明NSR催化剂16的功能。E⑶30通常使内燃机10以稀空燃比运转(稀运转)。稀运转中，与HC、C0等还原剂相比，NOx等氧化剂大量地排出。因此，即使使用三元催化剂将该废气净化，也因还原剂不足而不能将全部的NOx净化。因此，本实施方式1的系统在排气通路123内具备NSR催化剂16。NSR催化剂16具有将NOx以Ba(NO3)2等硝酸盐的形式进行吸留的功能。因此，根据本实施方式1的系统，即使是稀运转中，也能够有效地抑制该NOx释放到大气中的事态。但是，NSR催化剂16的NOx吸留性能随着吸留量增加而降低。因此，如果稀运转长时间继续，则导致没有被吸留的NOx吹过该催化剂下游。因此，在本实施方式1的系统中，运行使吸留于NSR催化剂16的NOx定期脱离进行处理的燃料过量供给控制。更具体而言，在NSR催化剂16的吸留性能降低的规定时刻，使内燃机10的排气空燃比暂时为浓(例如A/F=12)。在燃料过量供给运行中的废气内大量包含HC、C0、H2等还原剂。因此，如果这些还原剂被导入NSR催化剂16内，则作为硝酸盐被吸留的NOx还原至NO而从碱上脱离。 脱离的NOx在NSR催化剂16内的催化剂上净化成队等而进行处理。通过像这样在稀运转中运行燃料过量供给，能够对吸留于NSR催化剂16的NOx进行脱离处理，所以能够有效地恢复NOx吸留性能。(SCR18 的功能)接着，对SCR18的功能进行说明。如上所述，通过燃料过量供给的运行能够使NSR 催化剂16的NOx吸留性能有效地恢复。但是，如果运行燃料过量供给，则导致从该NSR催化剂16脱离的NOx的一部分吹过下游。另外，如上所述，也存在在燃料过量供给的运行前吹过NSR催化剂16的下游的NOx。如果上述吹过的NOx直接释放到大气中，则导致排放劣化。因此，本实施方式1的系统具备用于处理吹过NSR催化剂16的下游侧的NOx的 SCR18。如上所述，SCR18将SC14以及NSR催化剂16在浓气氛下生成的NH3吸留在其内部。 因此，利用SCR18能够将吹过NSR催化剂16的下游的NOx用NH3选择性地还原而净化。由此，能够有效地阻止NOx被释放到大气中使得排放劣化的事态。另外，根据本申请的发明人的见解，通过使SCR18的床温为500°C以下、优选300°C 左右，能够使该SCR18中的还原反应活泼地进行。因此，在本实施方式1的系统中，对其配置进行调整以使SCR18的床温为300°C左右。由此，能够有效地抑制NOx释放到SCR18的下游的事态。[本实施方式1的特征的工作](SCR18的硫中毒现象)接着，参照图2以及图3对SCR18的硫中毒现象进行说明。如上所述，SCR18配置于其床温达到300°C左右的位置。由此，能够使该SCR18中的NOx的还原反应活泼化。但是，另一方面，对于SCR18在低温环境下的使用，由硫导致的中毒增大成为问题。图2是表示相对于硫中毒量的NOx的净化降低比例的图。如该图所示，硫中毒量越增大，净化比例越降低。如果像这样在SCR18发生硫中毒，则导致净化性能降低。因此， 为了使SCR18的净化性能恢复，需要将该SCR内的硫除去的硫清除处理。本申请的发明人研究SCR的床温和脱离硫量的关系，结果发现硫脱离所需的条件。图3是表示SCR的床温和脱离硫量的关系的图。如该图所示，硫成分由SCR的脱离是从SCR床温为190°C左右微量地开始，从380 390°C床温开始急剧增加。认为这是因为在 SCR中几乎没有碱性位点，没有像NSR催化剂那样硫成分发生化学吸附。进而，本申请的发明人发现只要不满足在浓气氛下并且床温为700°C的条件，就与硫成分没有脱离的NSR催化剂不同，在SCR中即使是稀气氛、理论空燃比气氛也没有问题地脱离。因此，SCR只要符合380°C床温的1个条件，就能够使硫成分有效地脱离。作为使SCR18的床温上升的方法，可以考虑利用汽缸列控制、理论空燃比控制或燃料过量供给控制。因此，在本实施方式1的系统中，检测出在SCR18中的硫中毒时，通过运行这些控制中的任一种，使SCR18的床温上升至规定的脱离温度(380°C左右)。但是，因为上述控制均是使内燃机10的空燃比从稀向浓方向变化的控制，所以过度的实施可能导致燃油效率劣化、排放劣化。因此，在本实施方式1的系统中，在把握上述控制的特征的基础上，从燃油效率、排放以及硫清除性能的观点考虑，选择并运行最适合现在的运转状态的控制。以下详细说明各控制的利用。(汽缸列控制的利用)首先，参照图4，对在本实施方式1的系统中运行利用汽缸列控制的SCR18的硫清除的方法进行说明。汽缸列控制是在进行NSR催化剂16的硫清除时运行的控制，以每规定行驶距离(例如每3000km)的频率运行。图4是用于对汽缸列控制进行说明的图。如该图所示，如果在稀燃运转中汽缸列控制的运行条件成立，则ECU30将一方的汽缸组(图中左汽缸列101的汽缸组)的空燃比控制为浓。由此，在排气通路121流通浓气体，在排气通路 122流通稀气体，这些气体在排气通路123合流。合流后达到理论空燃比 微浓的废气被导入NSR催化剂16内，利用与NOx等的放热反应而放热至700°C左右。由此，NSR催化剂16 因为700°C床温并且浓气氛下的条件成立，所以能有效地进行硫清除。汽缸列控制运行时，NSR催化剂16的下游的SCR18的床温也上升至550°C以上。 因此，如果在检测到SCR18的硫中毒时，使该汽缸列控制运行，则能够在NSR催化剂16的硫清除的同时有效地运行SCR18的硫清除。但是，汽缸列控制如上所述是通常每3000km左右的行驶距离进行的控制，过度运行导致严重的燃油效率劣化、排放劣化。因此，在本实施方式1的系统中，对应于检测出 SCR18的硫中毒时的行驶距离，判定是否运行汽缸列控制。更具体而言，检测出SCR18的硫中毒时，从前一次汽缸列控制开始的行驶距离在通常的行驶距离(3000km)附近的范围内、 例如-200km的范围内时，提前运行该汽缸列控制。运行汽缸列控制时，与NSR催化剂16的硫清除同时也运行SCR18的硫清除。因此，与另外单独运行SCR18的硫清除时相比，能够抑制燃油效率以及排放的劣化。(理论空燃比控制的利用)接着对在本实施方式1的系统中运行利用理论空燃比控制的SCR18的硫清除的方法进行说明。如上所述，从能够在NSR催化剂16的硫清除的同时进行SCR的硫清除方面考虑，优选汽缸列控制。但是，因为该汽缸列控制是基本上每3000km左右的行驶距离进行的控制，所以未必能够在检测出SCR18的硫中毒时始终运行。因此，当SCR18的硫中毒进行而催化剂性能降低时，可能导致NOx被释放到SCR18的下游，使得排放劣化。此处，在内燃机10中为加速模式的运转状态时，即例如内燃机转速为2500rpm以上、转矩为400Nm以上的运转区域中，运行从稀燃运转切换到理论空燃比运转的理论空燃比控制。由此，与对全部运转区域进行稀燃运转时相比，能够实现燃油效率的提高和催化剂容量的小量化。如果理论空燃比控制运行，则因为理论空燃比气体中所含的还原剂在NSR催化剂 16内供化学反应，所以在该NSR催化剂16中废气温度上升。因此，也可根据理论空燃比控制的运行频率，使SCR18的床温升温至能够硫清除的温度(380 390°C )。因此，在本实施方式1的系统中，在没有运行上述汽缸列控制的区域中检测出 SCR18的硫中毒时，较低地设定作为理论空燃比控制的运行条件之一的转速的阈值。更具体而言，在考虑SCR18的床温的上升度、燃油效率劣化度等的基础上，将阈值设定为规定值(例如2300rpm以上)。由此，因为在没有运行汽缸列控制的区域能够提高该理论空燃比控制的运行频率，所以能够极力控制排放、燃油效率的劣化，并且运行SCR18的硫清除。(燃料过量供给控制利用)接下来参照图5对在本实施方式1的系统中运行利用燃料过量供给控制的SCR18 的硫清除的方法进行说明。如上所述，燃料过量供给控制是在NSR催化剂16的吸留性能降低的规定时刻使内燃机10的排气空燃比暂时为浓空燃比的控制。由此，能够将吸留在NSR 催化剂16内的NOx有效地净化。此处，如果运行燃料过量供给控制，则通过NSR催化剂16 内的化学反应使得该NSR催化剂16的床温上升。图5是用于说明燃料过量供给控制的频率和NSR催化剂16的升温的关系的图。如该图所示，可知燃料过量供给的频率越高，NSR催化剂16的床温越上升。因此，也能够根据燃料过量供给控制的运行频率，使配置于下游的 SCR18的床温升温至能够硫清除的温度(380 390°C )。因此，在本实施方式1的系统中，在没有运行上述汽缸列控制以及理论空燃比控制的区域检测出SCR18的硫中毒时，使燃料过量供给控制的运行频率增加。另外，综合考虑燃油效率劣化度、排放劣化度以及SCR18的床温的上升度等而决定该频率的增加量。由此， 即使在没有运行上述汽缸列控制以及理论空燃比控制的区域中，也能够极力抑制排气、燃油效率劣化，并且运行SCR18的硫清除。[实施方式1中的具体处理]接下来参照图6对本实施方式中运行的处理的具体内容进行说明。图6是E⑶30 运行SCR18的硫清除的例程的流程图。应予说明，图6的例程在内燃机10的稀燃运转中重复运行。在图6所示的例程中，首先判定SCR18的硫中毒是否进行(步骤100)。此处，具体而言，判定NOx传感器沈是否检测出NOx或NH3。结果在确认NOx传感器沈没有检测出 NOx或NH3时，判断为SCR18的催化剂功能尚未降低、即SCR18的硫中毒没有进行，并重复运行该步骤。另一方面，在上述步骤100中，确认了 NOx传感器沈检测出NOx或NH3时，判断为 SCR18的催化剂功能降低、即SCR18硫中毒，进入下一步骤，判定用于提前运行汽缸列控制的条件是否成立(步骤10 。此处，具体而言，判定从前一次汽缸列控制的运行开始的行驶距离是否为达到汽缸列控制的运行距离附近的规定距离、即是否为相对于运行距离3000km 为-200km的范围内的距离。当上述步骤102的结果确认了行驶距离为规定距离的范围内时，判断为提前运行汽缸列控制的条件成立，进入下一个步骤，运行汽缸列控制(步骤104)。此处，具体而言，使右汽缸列101以及左汽缸列102中的任一汽缸组以浓空燃比运转。在上述步骤102中，确认行驶距离不在规定距离的范围内时，判断为提前运行汽缸列控制的条件不成立，进入下一个步骤，判断内燃机10的运转状态是否为加速模式(步骤106)。此处，具体而言，判定内燃机10的内燃机转速是否为2500rpm附近的规定转速、即是否为相对于2500rpm为-200rpm的范围内的转速。其结果，确认内燃机转速为规定转速的范围内时，进入下一个步骤，运行降低阈值的理论空燃比控制(步骤108)。此处，具体而言，作为理论空燃比控制的运行条件之一的内燃机转速的阈值从2500rpm降至2300rpm。另一方面，在上述步骤106中，确认内燃机转速不在规定转速的范围内时，进入下一个步骤，运行提高运行频率的燃料过量供给控制(步骤110)。运行上述步骤104中的汽缸列控制、上述步骤108中的理论空燃比控制或上述步骤110的燃料过量供给控制后，该运行中的控制继续一定期间(步骤11 。此处，具体而言，由上述步骤100中检测出的NOx传感器沈的检测信号推定SCR18的净化率劣化度。基于推定的劣化度和现在的空气量演算这些控制的继续期间。接着，判定SCR18的床温是否超过390°C (步骤114)。其结果，在判断床温尚未达到390°C时，判断为SCR18的硫清除不充分，从上述步骤102开始再次运行本例程。另一方面，上述步骤114中，判断为床温尚未达到390°C时，判断为SCR18的硫清除完成，本例程迅速完成。如上述说明所述，根据本实施方式1的系统，在检测出SCR18的硫中毒时，运行用于使该SCR18的床温升温至390°C的控制。由此，能够有效地进行该SCR18的硫清除。另外，根据本实施方式1的系统，在使SCR18的床温升温时，可以基于内燃机10的运转状态选择运行能够抑制排放劣化、燃油效率劣化的最佳控制。由此，能够最大限度地抑制SCR18的硫清除时的排放劣化、燃油效率劣化。在上述实施方式1中，基于NOx传感器沈的输出信号检测SCR18的硫中毒状态， 但硫中毒的检测方法不限定于此。即，可以基于距离硫清除的时间、废气量、空燃比以及SCR 的床温等信息推定SCR18的硫吸附量。应予说明，在上述实施方式1中，NSR催化剂16相当于上述第1发明中的“NSR催化剂”，SCR18相当于上述第1发明中的“SCR”，N0x传感器沈相当于上述第1发明中的“硫中毒检测机构”。另外，上述实施方式1中，E⑶30运行上述步骤104、108或110的处理，从而实现上述第1发明中的“升温机构”。另外，上述实施方式1中，E⑶30运行上述步骤104的处理，从而实现上述第2发明中的“汽缸列控制机构”。并且，上述实施方式1中，E⑶30运行上述步骤108的处理，由此实现上述第3发明中的“理论空燃比控制机构”。另外，上述实施方式1中，E⑶30运行上述步骤110的处理，由此实现上述第4发明中的“燃料过量供给控制机构”。并且，上述实施方式1中，E⑶30运行上述步骤114的处理，由此实现上述第5发明中的“停止机构”。实施方式2.[实施方式2的特征]接下来参照图7以及图8对于本发明的实施方式2进行说明。本实施方式2可以通过使用图7所示的系统运行后述图8所示的例程而实现。图7是表示用于说明实施方式2的构成的图。应予说明，在图7所示的系统中，与图1所示的系统共通的要素使用同一符号并省略重复的说明。如图7所示，在本实施方式的系统中，在排气通路123中的SCR18的上游侧且在NSR催化剂16的下游侧配置2次空气喷射装置32。2次空气喷射装置可以向SCR18的上游侧的排气通路123喷射2次空气。另夕卜，在排气通路123中的SCR18的下游侧配置用于检测该SCR18的背压的压力传感器28。SCR18的催化剂成分几乎全量由沸石构成。因此，该SCR18具有容易捕捉废气中所含的PM的性质。因此，在本实施方式2的系统中，通过使补充到该SCR18内的PM燃烧，使该SCR18的床温升温而进行硫清除。根据本申请的发明人的见解，关于PM的燃烧，连续燃烧时在理论空燃比气氛下的燃烧良好，但对于蓄积的PM的燃烧，稀气氛下的燃烧变得良好。因此，在本实施方式2的系统中，使蓄积在SCR18内的PM燃烧时，从2次空气喷射装置32喷射2次空气。由此，可以 HSCRlS内为稀气氛，所以能够使PM燃烧活化而使SCR18的床温有效地上升。由此，能够对蓄积在SCR18内的PM进行处理并且有效地运行硫清除。[实施方式2中的具体处理]接下来参照图8对在本实施方式中运行的处理的具体内容进行说明。图8是表示在本实施方式2的系统中运行的例程的流程图。在图8所示的例程中，首先判定是否进行SCR18的硫中毒(步骤200)。此处，具体而言，运行与上述步骤100同样的处理。其结果，在确认NOx传感器沈没有检测到NOx或 NH3时，判断为SCR18的催化剂功能尚未降低、即SCR18的硫中毒没有进行，并重复运行该步
马聚ο另一方面，在上述步骤200中，确认NOx传感器沈检测出NOx或NH3时，判断为 SCR18的催化剂功能降低、即SCR18的硫中毒进行，进入下一个步骤，判定在SCR内是否蓄积规定量的PM(步骤202)。此处，具体而言，判定通过压力传感器28检测出的SCR18的背压是否大于规定值。其结果，在确认背压>规定值不成立时，判断为在SCR18内没有蓄积只使该SCR18的床温升温至规定温度的PM，从上述步骤200开始再次运行例程。另一方面，在上述步骤202中，确认背压>规定值成立时，判断为在SCR18内蓄积相当量的PM，进入下一个步骤，判定现在的内燃机10的运转条件是否需要转矩(步骤 204)。其结果，在判定为内燃机10需要转矩时，判断为需要优先转矩，并进入下一个步骤， 导入2次空气(步骤206)。此处，具体而言，驱动2次空气喷射装置32，在SCR18的上游的排气通路123喷射2次空气。被导入排气通路123的2次空气被导入下游的SCR18内。 SCR18内通过PM的燃烧使得床温上升，由此进行硫清除。另一方面，在判定为内燃机10不需要转矩时，判断为不需要优先转矩，并进入下一个步骤，运行点火延迟控制(步骤208)。此处，具体而言，点火时期被延迟，排气温度上升。由此SCR18的床温上升而进行硫清除。在图8所示的例程中，上述步骤206或207之后判定SCR18的背压是否降低至低于规定值(步骤210)。其结果，确认背压<规定值不成立时，判断为硫清除没有完成，并从上述步骤200开始再次运行例程。另一方面，在上述步骤210中，确认背压<规定值成立时， 判断为硫清除完成，并迅速终结本例程。如以上说明所述，根据本实施方式2的系统，使捕捉到SCR18内的PM在稀气氛下有效地燃烧，从而能够使该SCR18的床温有效地升温。由此，能够有效地运行SCR18的硫清除。但是，在上述实施方式1中，基于通过压力传感器观检测出的SCR18的背压，判定该SCR18中的PM蓄积量是否达到规定量，但PM蓄积量的判定方法不限定于此。S卩，可以基于距离硫清除的时间、废气量、空燃比等信息，推定并判定SCR18中的PM蓄积量。应予说明，上述实施方式2中，E⑶30运行上述步骤202的处理，从而实现上述第6发明中的“判定机构”，通过运行上述步骤206的处理，实现上述第6发明中的“升温机构”。实施方式3.[实施方式3的特征]接下来参照图9以及10说明本发明的实施方式3。根据本申请的发明人的见解， 包含作为贱金属的1 的SCR18能够高效率地吸留NH3。认为这是因为！^系沸石SCR18难以发生被吸留的NH3再次恢复为NOx的可逆反应。因此，本申请的发明人着眼于SCR18中的狗含量的重量百分比(wt%)和NOx净化率ηΝ0Χ(%)的关系进行实验，结果发现在它们之间存在规定的相关关系。图9是表示相对于!^e含量(wt% )的NOx净化率ηΝ0χ(% )的图。如该图所示， Fe含量(wt% )越高，NOx净化率ηΝ0Χ(% )越高。特别是在作为SCR的工作温度的300 附近，Fe含量)在1以上时显示非常高的NOx净化率。另一方面，本申请的发明人着眼于SCR18中所含的贱金属狗的重量百分比 (wt% )和该SCR18的硫中毒量之间的关系进行实验，结果发现在它们之间存在规定的相关关系。图10是表示SCR18中的！^含量(wt% )和该SCR18的硫附着难度(％ )的关系的图。应予说明，硫附着难度(％)以硫完全没有附着的情况为100%进行表示。如该图所示Je含量(wt%)越低，硫附着难度(％)越为高值(％)。这表示SCR18中的!^e含量 (wt% )越低，硫越难附着。总之，SCR18的！^含量(wt% )从NOx净化率的观点考虑越高越理想，从硫中毒量的观点考虑越低越理想。因此，在本实施方式3中，考虑SCR18的使用温度区域、硫中毒的难度以及NOx净化率决定!^e含量(wt% )。由此，能够同时实现SCR18中的NOx净化性能的确保和硫中毒的抑制。符号的说明10内燃机(发动机)12排气通路14启动催化剂(SC) 16 NOx吸留还原催化剂(NSR催化剂)18 NOx选择还原催化剂(SCR)20 A/F 传感器22 O2 传感器24 O2 传感器26 NOx 传感器28压力传感器30 ECU (Electronic Control Unit，电子控制单元)32 2次空气喷射装置
权利要求
1.一种内燃机的排气净化系统，该内燃机能够进行稀燃运转，该内燃机的排气净化系统的其特征在于，具备配置于所述内燃机的排气通路的NOx吸留还原催化剂，以下称为NSR催化剂， 配置于所述NSR催化剂的下游的NOx选择还原催化剂，以下称为SCR， 检测所述SCR的硫中毒的中毒检测机构，和通过所述中毒检测机构检测出所述SCR的硫中毒时使该SCR的床温升温的升温机构。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于， 所述内燃机具有多个汽缸组，所述升温机构包含汽缸列控制机构，该汽缸列控制机构运行使一方汽缸组为浓空燃比、使另一方汽缸组为稀或理论空燃比的汽缸列控制，当检测到所述SCR的硫中毒、并且从所述汽缸列控制的前一次运行开始的行驶距离比规定距离长时，运行所述汽缸列控制机构。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，所述升温机构还包含理论空燃比控制机构，该理论空燃比控制机构运行将所述内燃机的空燃比由稀空燃比切换为理论空燃比而进行运转的理论空燃比控制，当检测到所述SCR的硫中毒、并且所述行驶距离在所述规定距离以下、而且所述内燃机的内燃机转速大于规定转速时，运行所述理论空燃比控制机构。
4.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，所述升温机构还包含燃料过量供给控制机构，该燃料过量供给控制机构运行将所述内燃机的空燃比暂时控制为浓空燃比的燃料过量供给控制，当检测到所述SCR的硫中毒、并且所述行驶距离在所述规定距离以下、而且所述内燃机转速在规定转速以下时，使所述燃料过量供给机构的运行频率增加。
5.根据权利要求1 4中的任一项所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，进一步具备停止机构，该停止机构在所述SCR的床温达到规定的温度时停止运行该升温机构。
6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，还具备 判定所述SCR中的PM蓄积量是否达到规定量的判定机构，用于向所述SCR供给2次空气的2次空气供给机构；当检测到所述SCR的硫中毒、并且所述PM蓄积量达到规定量时，所述升温机构驱动所述2次空气供给机构。
7.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，还具备配置于所述SCR 的下游侧的压力传感器，所述判定机构当所述压力传感器的检测值大于规定值时判定PM蓄积量达到规定量。
全文摘要
提供一种内燃机的排气净化系统，在具备NSR催化剂和SCR的内燃机中，通过使由SCR中毒导致的性能降低有效地恢复，能够抑制排放劣化。能稀燃运转的内燃机10的排气净化系统，具备配置于内燃机10的排气通路12的NSR催化剂16、配置于NSR催化剂16的下游的SCR18、检测SCR18的硫中毒的中毒检测机构、和通过中毒检测机构检测出SCR18的硫中毒时使该SCR18的床温升温的升温机构。作为升温机构，具有汽缸列控制、理论空燃比控制以及燃料过量供给控制，选择对应于内燃机10的运转状态运行的控制。
文档编号F01N3/08GK102575547SQ20098016203
公开日2012年7月11日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者樱井健治 申请人:丰田自动车株式会社