废气净化系统以及废气净化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废气净化系统以及废气净化方法，在具备通过空燃比浓控制使催化剂的净化能力恢复的催化剂装置的废气净化系统中，能够兼顾对HC及NOx的泄漏量进行抑制和使低温时的催化剂温度上升。
【背景技术】
[0002]—般情况下，车辆通过将在内燃机中使燃料燃烧而产生的动力经由变速器等传递至车轮来行驶，但是在通过该燃烧而产生的废气中含有Ν0χ(氮氧化物)、PM (ParticulateMatter:粒子状物质)等，因此不直接放出到大气中，而在内燃机的排气通路上设置废气的后处理装置，在该后处理装置中设置载持有催化剂的催化剂装置，通过该催化剂装置对废气所含有的NOx、PM等进行净化处理。作为用于对该NOx进行净化的催化剂装置，例如使用NOx吸藏还原型催化剂(LNT:Lean NOx Trap)、选择还原型NOx催化剂(SCR-SelectiveCatalytic Reduct1n)。
[0003]该NOx吸藏还原型催化剂装置为，在车辆的通常行驶时、即废气的空燃比处于稀状态时，将废气所含有的N0氧化为N02而吸藏，在该吸藏的NOx量接近吸藏极限时，进行通过使废气的空燃比成为浓状态来使吸藏的NOx量放出并且对所放出的NOx进行还原的空燃比浓控制。
[0004]在该空燃比浓控制中，为了使废气的空燃比成为浓状态，而在缸内燃料喷射中进行后喷射，或者从设置于排气通路的燃料喷射装置朝废气中直接喷射燃料。由此，使废气中的HC量暂时增加，并且通过废气中的氧使该HC燃烧，使废气成为浓状态。
[0005]在该NOx吸藏还原型催化剂装置中，根据催化剂温度，能够吸藏的NOx的量变化，在低温以及高温时NOx的能够吸藏量降低。因此，例如，当在加速时等废气成为高温、催化剂温度上升时，NOx的能够吸藏量降低，因此存在如下问题:产生从NOx吸藏还原型催化剂装置放出N0x、NOx被直接放出到大气中的NOx泄漏，NOx净化率降低。
[0006]为了消除该问题，在NOx吸藏还原型催化剂装置的下游侧设置NOx传感器来检测NOx的净化率的恶化，当为了防止净化率的恶化而频繁地进行浓还原时，废气的温度会进一步变高，催化剂温度上升，因此产生NOx的能够吸藏量进一步减少、NOx的泄漏量增加这样的问题。
[0007]此外，当频繁地进行空燃比浓控制时，还产生如下问题:与添加至废气中的HC的氧化还原反应的速度相比，HC的供给量增加，产生HC未被完全处理而放出到大气中的HC泄漏。
[0008]与此相关联，例如，如日本申请的特开2009-270446号公报所记载的那样，提出有如下的废气净化方法以及废气净化系统:在内燃机的排气通路上，在NOx吸藏还原型催化剂的下游侧具备对废气中的HC进行吸附的HC吸附材料，在进行NOx再生控制时，在将HC吸附材料的温度作为指标的指标温度为第1判定温度以下时，通过空气过剩率换算将废气的空燃比设为0.8?1.1，在第1判定温度与第2判定温度之间时设为1.0?1.1，在第2判定温度以上时设为0.8?1.1，由此实现HC朝大气中的流出的改善。
[0009]另一方面，作为对于这些问题的对策，与空燃比浓控制相关而定义NOx吸藏还原型催化剂装置的温度的阈值Tc，在该阈值Tc以下时禁止空燃比浓控制。通常，以NOx吸藏还原型催化剂的催化剂活化温度(熄灯温度)Ta为基准来设定该阈值Tc。
[0010]但是，作为空燃比浓控制的另一个目的，在NOx吸藏还原型催化剂的催化剂温度T为比催化剂活化温度Ta(也基于催化剂，但例如为180°C程度)低的温度的情况下，催化剂的反应速度较慢、NOx的净化性能较差，因此有时每次稍微地进行空燃比浓控制而使催化剂温度T升温。
[0011]因而，当将阈值的温度Tc如图5所示的阈值线Lxa(也基于催化剂，但例如为190°C程度)那样设定得较低时，在虽然催化剂温度T较低但HC排出量较少、因此想要进行用于使催化剂温度T上升的空燃比浓控制的运转区域(R2)中能够进行空燃比浓控制，但另一方面，在由于催化剂温度T较低、HC排出量增加而想要禁止空燃比浓控制的运转区域(R1)中变得不能够禁止空燃比浓控制。
[0012]此外，当将该阈值的温度Tc如图6所示的阈值线Lxb(也基于催化剂，但例如为220°C程度)那样设定得较高时，在由于催化剂温度T较低、HC排出量增加而想要禁止空燃比浓控制的运转区域(R1)中能够禁止空燃比浓控制，但另一方面，在虽然催化剂温度T较低但HC排出量较少、因此想要进行用于使催化剂温度T上升的空燃比浓控制的运转区域(R2)中变得不能够进行空燃比浓控制。
[0013]S卩，在内燃机的运转区域中，存在由于催化剂温度较低、HC排出量增加而想要禁止空燃比浓控制的运转区域(R1)、以及虽然催化剂温度较低但HC排出量较少、因此想要进行用于使催化剂温度上升的浓控制的运转区域(R2)，但在仅基于催化剂温度T的判定来进行空燃比浓控制的允许以及禁止时，存在无法兼顾这两者的问题。
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:日本申请的特开2009-270446号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的课题
[0018]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供废气净化系统以及废气净化方法，在具备通过空燃比浓控制使催化剂的净化能力恢复的催化剂装置的废气净化系统中，能够兼顾对HC以及NOx的泄漏量进行抑制以及使低温时的催化剂温度上升。
[0019]用于解决课题的手段
[0020]用于实现上述目的的本发明的废气净化系统构成为，在内燃机的排气通路上具备通过空燃比浓控制使催化剂的净化能力恢复的催化剂装置、以及进行上述空燃比浓控制的控制装置，上述控制装置为，设置允许实施上述空燃比浓控制的浓控制允许区域、以及禁止实施上述空燃比浓控制的浓控制禁止区域，并且作为用于进行是上述浓控制允许区域还是上述浓控制禁止区域的判断的判定用的参数，不仅将上述催化剂装置的催化剂温度而且将上述内燃机的进气量用作为参数，将上述浓控制禁止区域设为上述催化剂装置的催化剂温度比预先设定的下限催化剂温度低或者上述进气量比预先设定的上限进气量大的区域，并且将上述下限催化剂温度设定为比催化剂活化温度低的温度。
[0021]根据该构成，根据催化剂装置的催化剂温度和内燃机的进气量来进行空燃比浓控制的允许和禁止，因此通过将由于催化剂温度较低、HC排出量增加而想要禁止空燃比浓控制的运转区域设为进气量比预先设定的上限进气量大的区域，由此能够进入到浓控制禁止区域，此外，对于虽然催化剂温度较低但HC排出量较少、因此想要进行用于使催化剂温度上升的浓控制的运转区域，通过将下限催化剂温度设定为比催化剂活化温度低的温度，由此能够进入到浓控制允许区域。
[0022]另外，该下限催化剂温度虽然也基于催化剂，但优选设定为比催化剂活化温度低20°C?30°C程度的温度，实际上通过实验等来设定。
[0023]因而，能够适当地允许或者禁止空燃比浓控制，能够适当地进行催化剂装置的再生处理，能够兼顾对进行使催化剂装置的催化剂的净化能力恢复的空燃比浓控制时的HC以及NOx的泄漏量进行抑制、以及使低温时的催化剂温度上升。而且，由于仅进行控制参数和控制用映射的简单变更，无需另行追加装置，因此能够防止