内燃机的排气净化系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及内燃机的排气净化系统。
【背景技术】
[0002]在专利文献1中记述了下述技术:在内燃机的排气通路中配置有包含选择还原型催化剂(SCR(Selective Catalytic Reduct1n)催化剂)的排气净化装置的结构中，在排气中所含的氮氧化物(N0X)之中，二氧化氮(N02)所占的比例(以下称为“N02比率”)大于所期望的比率的情况下，通过使EGR(Exhaust Gas Recirculat1n)气体的量减少，来使N02比率降低。
[0003]在专利文献2中记述了:在内燃机的气缸内燃烧的混合气的空燃比大的情况(稀的情况)下，与其空燃比小的情况(浓的情况)相比，排气中的N02比率变大。
[0004]在专利文献3中记述了下述技术:在内燃机的排气通路中配置有包含SCR催化剂的排气净化装置的结构中，控制EGR率和燃料喷射正时的任一者或两者，以使得N02比率大致为 1/2(50% )。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2012-167549号公报
[0008]专利文献2:日本实开平03-87915号公报
[0009]专利文献3:日本特开2008-231950号公报
【发明内容】
[0010]然而，在调整N02比率时，如果无意中变更混合气的空燃比和/或EGR气体的量，则存在内燃机的燃料消耗量增加、排气净化装置的净化性能降低的可能性。
[0011]本发明是鉴于上述实际情况而完成的，提供在内燃机的排气通路中配置有包含SCR催化剂的排气净化装置的排气净化系统中，能够抑制对内燃机的运转状态、排气净化装置的净化性能等造成不良影响、并且调整N02比率的技术。
[0012]本发明为解决上述课题，在具备排气净化装置和EGR装置的内燃机的排气净化系统中，采用适合于内燃机的运转状态或排气净化装置的状态的方法调整N02比率，所述排气净化装置配置在内燃机的排气通路中，且包含SCR催化剂，所述EGR装置使排气的一部分(EGR气体)从内燃机的排气通路向进气通路回流。
[0013]详细地讲，本发明涉及的内燃机的排气净化系统的第一方案，具备:
[0014]排气净化装置，其配置在内燃机的排气通路中，包含选择还原型催化剂(SCR催化剂)；
[0015]EGR装置，其使在排气通路中流动的排气的一部分作为EGR气体向进气通路回流；
[0016]处理单元，其在要使排气中所含的N0X之中二氧化氮所占的比例即N0 2比率增加的情况下执行使在内燃机中燃烧的混合气的空燃比增加和/或使通过EGR装置所回流EGR气体增加的处理；和
[0017]控制单元，其控制所述处理单元，以使得在排气净化装置的温度高的情况下与其温度低的情况相比，空燃比的增加量变大，并且EGR气体的增加量变少。
[0018]在混合气的空燃比大的情况(混合气的燃料浓度低的情况)下与其空燃比小的情况(混合气的燃料浓度高的情况)相比，从内燃机排出的排气的N02比率变大。另外，在EGR气体的量多的情况、EGR率大的情况下，与EGR气体量少的情况、EGR率小的情况相比，从内燃机排出的排气的N02比率变大。
[0019]然而，在EGR气体的量多的情况或EGR率大的情况下，与EGR气体量少的情况或EGR率小的情况相比，从内燃机排出的排气的温度容易变高。因此，在排气净化装置的温度高的状况下，如果EGR气体和/或EGR率增加，则存在排气净化装置的温度脱离活性温度区域(温度净化窗)的可能性。其结果，存在排气净化装置的净化性能降低、招致排放(emiss1n)的恶化的可能性。
[0020]与此相对，在混合气的空燃比大的情况下与其空燃比小的情况相比，从内燃机排出的排气的温度变低。因此，在排气净化装置的温度高的状况下，如果空燃比增加(如果混合气中的燃料浓度降低)，则能够抑制排气净化装置的温度上升、并且使N02比率增加。
[0021]因此，如果在排气净化装置的温度高的情况下与其温度低的情况相比，空燃比的增加量增大、并且EGR气体(或EGR率)的增加量减少，则能够将排气净化装置的温度上升量抑制为较少、并且使N02比率增加。其结果，排气净化装置的净化性能变高。
[0022]再者，作为“空燃比的增加量增大、并且EGR气体的增加量减少”的方式，包括:EGR气体不增加而空燃比增加的方式；EGR气体减少并且空燃比增加的方式；以及，EGR气体稍微增加并且空燃比增加的方式。这三个方式可以根据排气净化装置的温度来灵活使用。
[0023]例如，在排气净化装置的温度超过温度净化窗的上限值的情况下，可以使EGR气体减少并且使混合气的空燃比增加。该情况下，能够使排气净化装置的温度降低、并且使N02比率增加。另外，在排气净化装置的温度为温度净化窗的上限值以下、且排气净化装置的温度与上限值的差较小的情况下，可以不使EGR气体增加、而使混合气的空燃比增加。在该情况下，能够抑制排气净化装置的温度上升、并且使NOjt率增加。此外，在排气净化装置的温度为温度净化窗的上限值以下、且排气净化装置的温度与上限值的差较大的情况下，可以使EGR气体稍微增加、并且使混合气的空燃比增加。在该情况下，能够抑制排气净化装置的过量的温度上升、并且使N02比率增加。而且，也能够得到由EGR气体的增加带来的减少N0X产生量的效果、抑制爆震的效果等。
[0024]再者，在排气净化装置的温度低于温度净化窗的下限值的情况下，控制单元可以控制处理单元，以使得空燃比的增加量变小、并且EGR气体的增加量变多。在该情况下，能够提高排气净化装置的温度、并且使N02比率增加。
[0025]接着，本发明涉及的内燃机的排气净化系统的第二方案，可以具备:
[0026]排气净化装置，其配置在内燃机的排气通路中，包含选择还原型催化剂(SCR催化剂)；
[0027]EGR装置，其使在排气通路中流动的排气的一部分作为EGR气体向进气通路回流；
[0028]处理单元，其在要使排气中所含的N0X之中二氧化氮所占的比例即N0 2比率增加的情况下执行使在内燃机中燃烧的混合气的空燃比增加的处理和/或使通过EGR装置所回流的EGR气体增加的处理；和
[0029]控制单元，其控制所述处理单元，以使得在内燃机处于过渡运转状态的情况下至少使混合气的空燃比增加，并且与内燃机未处于过渡运转状态的情况相比，空燃比的增加量变大。
[0030]使EGR气体增加的处理直到反映到N02比率为止所花费的时间，比使混合气的空燃比增加的处理直到反映到N02比率为止所花费的时间长。因此，在内燃机处于过渡运转状态时，如果通过使EGR气体增加的处理来谋求N02比率的增加，则存在N0 2比率未成为适合于内燃机的过渡运转状态的比率的可能性。与此相对，在内燃机处于过渡运转状态时，如果通过使混合气的空燃比增加的处理来谋求N02比率的增加，则N0 2比率迅速增加。因此，能够使N02比率成为适合于内燃机的过渡运转状态的比率。
[0031]再者，在空燃比的增加量变大了的情况下，存在内燃机的转矩变动变大的可能性。但是，可以认为在内燃机处于过渡运转状态时与其未处于过渡运转状态的情况相比，驾驶员能够容许的转矩变动变大。因此，能够减轻驾驶员感觉到的不适感、并且变更N02比率。
[0032]在上述的第一方案或第二方案中，排气净化装置可以包含配置在SCR催化剂的上游的三元催化剂。在SCR催化剂的上游配置有三元催化剂的情况下，排气中的N02通过三元催化剂还原为一氧化氮(N0)。但是，在三元催化剂的净化能力低的情况(例如，三元催化剂的温度脱离温度净化窗的情况、通过三元催化剂的排气的流速大的情况、或三元催化剂劣化了的情况等)下，通过三元催化剂还原的N02的量变少。其结果，向SCR催化剂流入的排气的N02比率变大。
[0033]于是，控制单元可以控制处理单元，以使得在三元催化剂的净化能力低的情况下与其净化能力高的情况相比，N02比率的增加量变小。如果进行这样的控制，则在三元催化剂的净化能力低的情况下，会抑制向SCR催化剂流入的排气的N02比率过度地变大。
[0034]另外，在上述的第一方案或第二方案中，排气净化装置可以包含配置在SCR催化剂的上游的吸藏还原型催化剂(NSR(N0x Storage Reduct1n)催化剂)。在SCR催化剂的上游配置有NSR催化剂的情况下，排气中的N0通过NSR催化剂氧化为N02。但是，在NSR催化剂的净化能力低的情况(例如，NSR催化剂的温度脱离温度净化窗的情况、通过NSR催化剂的排气的流速大的情况、或NSR催化剂劣化了的情况等)下，通过NSR催化剂氧化的N0的量变少。其结果，向SCR催化剂流入的排气的N02比率变小。
[0035]于是，控制单元可以控制处理单元，以使得在NSR催化剂的净化能力低的情况下与其净化能力高的情况相比，N02比率的增加量变大。如果进行这样的控制，则在NSR催化剂的净化能力低的情况下，会抑制向SCR催化剂流入的排气的N02比率过度地变小。
[0036]再者，排气净化装置可以包含配置于SCR催化剂的上游的NSR催化剂和配置于NSR催化剂的上游的三元催化剂。在该情况下，控制单元根据三元催化剂的净化性能和NSR催化剂的净化性能来调整N02比率的增加量即可。
[0037]例如，控制单元可以控制处理单元，以使得在三元催化剂的净化性能低且NSR催化剂的净化性能适当的情况下与三元催化剂和NSR催化剂的净化性能都适当的情况相比，N02比率的增加量变小。控制单元可以控制处理单元，以使得在三元催化剂的净化性能适当且NSR催化剂的净化性能低的情况下与三元催化剂和NSR催化剂的净化性能都适当的情况相比，N02比率的增加量变大。控制单元在三元催化剂和NSR催化剂的净化性能都低的情况下根据各催化剂的净化性能的降低程度来调整N02比率的增加量即可。
[0038]再者，在火花点火式的内燃机中，在EGR气体的量多的情况或EGR率大的情况下，与EGR气体量少的情况或EGR率小的情况相比，存在变得难以发生爆震的倾向。因此，在容易发生爆震的状况下，如果EGR气体和/或EGR率减少，则有变得容易发生爆震的可能性。
[0039]因此，在内燃机的运转状态处于容易发生爆震的运转区域的情况下，需要通过三元催化剂的净化性能的降低等来减小NOjt率的增加量时，可以通过不使EGR气体的量减少、且调整空燃比来调整N02比率。另外，也可以通过使EGR气体的量稍微减少、且调整空燃比来调整N02比率。此外，也可以通过使EGR气体的量增加、且调整空燃比来调整N0 2比率。根据这些方法，能够抑制爆震的发生并且使N02比率成为所期望的比率。
[004