内燃机的排气净化系统的制作方法_2

文档序号:8515869阅读:来源:国知局
对NOx向外部排出的排出量的过度增加进行抑制。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明,在具备SCRF的内燃机的排气净化系统中,能够对执行过滤器再生处理时HC与CO被排出到外部的情况进行抑制,并且能够以较高效率实施过滤器再生处理。
【附图说明】
[0028]图1为表示实施例1所涉及的内燃机的进排气系统的概要结构的图。
[0029]图2为表示实施例1所涉及的在执行排气升温控制时的、前段催化剂、SCRF以及后段催化剂的温度与排气的流量的关系的图。
[0030]图3为表示实施例1所涉及的过滤器再生处理的执行开始的流程的流程图。
[0031]图4为表示实施例2所涉及的过滤器再生处理的执行开始的流程的流程图。
[0032]图5为表示实施例3所涉及的过滤器再生处理的执行开始的流程的流程图。
【具体实施方式】
[0033]以下,根据附图对本发明的具体的实施方式进行说明。本实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、该结构部件的相对配置等,只要未特别地记载,则并不表示将发明的技术范围仅限定于此的含义。
[0034]<实施例1 >
[0035]在此,对将本发明所涉及的内燃机的排气净化系统应用于车辆驱动用的柴油发动机的情况进行说明。然而,本发明所涉及的内燃机并不限定于柴油发动机,也可以为汽油发动机等。
[0036][进排气系统的概要结构]
[0037]图1为表示本实施例所涉及的内燃机的进排气系统的概要结构的图。内燃机I为车辆驱动用的柴油发动机。内燃机I与进气通道2以及排气通道3连接。在进气通道2上设置有空气流量计11以及节气门9。空气流量计11对内燃机I的进气量进行检测。节气门9对内燃机I的进气量进行调节。
[0038]在排气通道3上沿着排气的流通从上游侧起依次设置有燃料添加阀4、前段催化剂5、第一排气温度传感器12、氨添加阀6、SCRF7、第二排气温度传感器13、后段催化剂8、第三排气温度传感器14以及NOx传感器15。
[0039]前段催化剂5为氧化催化剂。然而,只要前段催化剂5为具有氧化作用的催化剂,则也可以为氧化催化剂以外的催化剂。为了向前段催化剂5供给燃料,燃料添加阀4向排气中添加燃料。
[0040]另外,在本实施例中,燃料添加阀4相当于本发明所涉及的燃料供给装置。然而,在不设置燃料添加阀4的情况下,在内燃机I中,还能够通过在被喷射的燃料未被供于燃烧而以未燃烧的状态被排出至排气通道3的正时执行副燃料喷射,从而向前段催化剂5供给燃料。
[0041]SCRF7以在对排气中的PM进行捕集的壁流型的过滤器上负载有SCR催化剂7a的方式而被构成。SCR催化剂7a将氨作为还原剂而对排气中的NOx进行还原。为了向SCRF7供给氨,氨添加阀6向排气中添加氨气。当向SCRF7供给氨时,该氨会暂时吸附在SCRF7中所负载的SCR催化剂7a上。而且,所吸附的氨成为还原剂而对排气中的NOx进行还原。
[0042]另外,在本实施例中,氨添加阀6相当于本发明所涉及的氨供给装置。然而,本发明所涉及的氨供给装置也可以是将氨以液体或固体的形式来进行供给的装置。此外,本发明所涉及的氨供给装置也可以是对氨的前驱体进行供给的装置。例如,在本实施例中,也可以取代氨添加阀6而设置向排气中添加尿素水溶液的尿素添加阀。在这种情况下,尿素作为氨的前驱体而向对SCRF7被供给。而且,尿素通过加水分解而生成氨。
[0043]后段催化剂8为氧化催化剂。但是,后段催化剂8也可以为具有氧化作用的其他的催化剂。此外,后段催化剂8也可以为通过对氧化催化剂与SCR催化剂进行组合而构成的催化剂,所述SCR催化剂将氨作为还原剂而对排气中的NOx进行还原。在这种情况下,例如,也可以通过使铂(Pt)等贵金属负载在以氧化铝(Al2O3)与沸石等作为材料的载体上而形成氧化催化剂,并通过使铜(Cu)与铁(Fe)等卑金属负载在以沸石作为材料的载体上而形成SCR催化剂。通过将后段催化剂8设为这样的结构的催化剂,从而能够使排气中的HC、CO以及氨氧化,而且,也能够通过使氨的一部分氧化而生成NOx并且能够将剩余的氨作为还原剂而对该生成的NOx进行还原。
[0044]第一排气温度传感器12、第二排气温度传感器13以及第三排气温度传感器14为,对排气的温度进行检测的传感器。第一排气温度传感器12对从前段催化剂5流出的排气的温度进行检测。第二排气温度传感器13对从SCRF7流出的排气的温度进行检测。第三排气温度传感器14对从后段催化剂8流出的排气的温度进行检测。NOx传感器15对排气中的NOx量进行检测。
[0045]此外,在排气通道3上的与燃料添加阀4相比靠上游侧连接有EGR(exhaust gasrecirculat1n:排气再循环)通道16的一端。EGR通道16的另一端与进气通道2上的与节气门9相比靠下流侧连接。此外,在EGR通道16上设置有EGR阀17。
[0046]根据这样的结构,从内燃机I被排出的排气的一部分作为EGR气体而穿过EGR通道16被导入至进气通道2。由此,EGR气体被供给至内燃机I。此外,通过EGR阀17对穿过EGR通道16而被导入至进气通道2的EGR气体的流量进行调整。
[0047]在内燃机I上同时设置有电子控制单元(EOT) 10。在E⑶10上电连接有空气流量计11、第一排气温度传感器12、第二排气温度传感器13、第三排气温度传感器14以及NOx传感器15等各种传感器。而且,各种传感器的输出信号被输入至E⑶10。E⑶10根据空气流量计11的输出值对排气通道3中的排气的流量进行推断。此外,ECUlO根据第一排气温度传感器12的输出值而对前段催化剂5的温度进行推断,根据第二排气温度传感器13的输出值而对SCRF7的温度(即SCR催化剂7a的温度)进行推断,根据第三排气温度传感器14的输出值而对后段催化剂8的温度进行推断。
[0048]并且,在E⑶10上电连接有节气门9、燃料添加阀4、氨添加阀6以及EGR阀17。而且,这些装置由E⑶10控制。
[0049][过滤器再生处理]
[0050]在SCRF7中,被捕集到的PM会逐渐地堆积。因此,在本实施例中,通过E⑶10来执行用于对堆积于SCRF7中的PM进行去除的过滤器再生处理。本实施例所涉及的过滤器再生处理通过如下方式实现,所述方式为,从燃料添加阀4添加燃料,由此向前段催化剂5供给燃料。
[0051]当在前段催化剂5中燃料被氧化时,将产生氧化热。通过该氧化热而使向SCRF7流入的排气被加热。由此,SCRF7的温度上升。在执行过滤器再生处理时,通过对来自燃料添加阀4的燃料添加量进行控制,从而使SCRF7的温度上升至可对PM的氧化进行促进的预定的过滤器再生温度(例如,600?650°C )。其结果为,可将堆积于SCRF7的PM氧化并去除。
[0052]在本实施例中,从上一次的过滤器再生处理的执行结束之后,在每经过预定时间时要求执行过滤器再生处理。另外,也可以在搭载了内燃机I的车辆每行驶预定的行驶距离时要求执行过滤器再生处理。此外,也可以在SCRF7中的PM堆积量每达到预定的堆积量时要求执行过滤器再生处理。SCRF7中的PM堆积量能够根据内燃机I中的燃料喷射量、流入SCRF7中的排气的流量以及SCRF7的温度等历史数据来进行推断。
[0053]而且,在要求执行过滤器再生处理时,在前段催化剂5的温度在预定的第一活性温度以上的情况下,执行过滤器再生处理(即,执行从燃料添加阀4添加燃料)。在此,第一活性温度为,可使从燃料添加阀4添加的燃料在前段催化剂5中以某种程度进行氧化的温度。该第一活性温度为根据前段催化剂5的种类以及结构而规定的温度,且基于实验等而被预先规定。
[0054]在通过从燃料添加阀4添加燃料来执行过滤器再生处理时,存在如下情况,即,被供给至前段催化剂5的燃料中所含有的HC与CO的一部分在该前段催化剂5中未被氧化而从该前段催化剂5经过。经过了前段催化剂5的HC与CO流入SCRF7中。然而,由于SCRF7所负载的SCR催化剂7a的氧化能力非常低,因此该HC与CO难以在SCR催化剂7a中被氧化。因此,经过了前段催化剂5的HC与CO也从SCRF7经过。
[0055]此外,当通过
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