用于内燃机的排气净化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机的排气净化系统。
【背景技术】
[0002]本领域已知这样的内燃机，其中在发动机排气通道中布置有排气净化催化剂，在发动机排气通道中排气净化催化剂的上游布置有烃进给阀，在排气净化催化剂的排气流动面上负载有贵金属催化剂，在贵金属催化剂周围形成有碱性层，并且使用第一 ΝΟχ移除方法和第二 ΝΟχ移除方法，所述第一 ΝΟχ移除方法通过还原性中间体还原排气中所含的ΝΟχ，所述还原性中间体被保持在碱性层上并通过在预定的周期范围内自烃进给阀注射烃而生成，在所述第二ΝΟχ移除方法中，以比上面提到的预定范围长的周期使流入排气净化催化剂中的排气的空-燃比为富的以使得当排气的空-燃比为贫时存储在排气净化催化剂中的ΝΟχ从排气净化催化剂释放并还原(例如，参见PTL 1)。
[0003]引文列表
[0004]专利文献
[0005]PTL 1.W02011/114501
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]在这点上，在此内燃机中，当在使用第一ΝΟχ移除方法时，如上面所解释的，排气中所含的ΝΟχ被还原性中间体还原，所述还原性中间体被保持在碱性层上，并且生成此还原性中间体所需量的烃自烃进给阀进给。另一方面，当在使用第二ΝΟχ移除方法时，通过使流入排气净化催化剂中的排气的空-燃比为富的而使存储的ΝΟχ自排气净化催化剂释放并还原。在这点上，为了使曾经存储在排气净化催化剂中的ΝΟχ从排气净化催化剂释放并以此方式还原，大量的还原剂成为必要。因此，与在第一ΝΟχ移除方法中生成还原性中间体所需的烃的量(即还原剂的量)相比，在第二 ΝΟχ移除方法中从排气净化催化剂释放存储的ΝΟχ并将其还原所需的还原剂的量(即，使排气的空-燃比为富的所需的燃料的量)较大。即，与使用第一ΝΟχ移除方法的情况相比，在使用第二ΝΟχ移除方法的情况下移除ΝΟχ所需的还原剂的量较大。因此，优选尽可能使用第一 ΝΟχ移除方法。
[0008]在这点上，与第二ΝΟχ移除方法相比，第一ΝΟχ移除方法在排气净化催化剂的较高温度侧给出高的净化效率。因此，如果排气净化催化剂的温度升高，则将ΝΟχ移除方法自第二ΝΟχ移除方法切换到第一ΝΟχ移除方法。在这种情况下，如上文所解释的，优选尽可能使用第一 ΝΟχ移除方法，因而当ΝΟχ移除方法自第二 ΝΟχ移除方法切换到第一 ΝΟχ移除方法时排气净化催化剂的温度优选尽可能低。然而，已得知，使用第一 ΝΟχ移除方法给出良好的ΝΟχ净化率的排气净化催化剂的容许温度下限受排气中所含ΝΟχ的量的影响并且排气中所含ΝΟχ的量增加越多，该容许温度下限变得越低。原因将在下文详细解释。
[0009]注意，在上面提到的已知内燃机中，ΝΟχ移除方法通过使用与本发明不同的判断标准自第二 NOx移除方法切换到第一 NOx移除方法。
[0010]问题的解决
[0011 ]因此，在本发明中，提供了一种内燃机的排气净化系统，其包括布置在发动机排气通道中的排气净化催化剂和布置在发动机排气通道中排气净化催化剂的上游的烃进给阀，负载在排气净化催化剂的排气流动面上的贵金属催化剂，形成在贵金属催化剂周围的碱性层，使用第一 NOx移除方法和第二 NOx移除方法，所述第一 NOx移除方法通过还原性中间体还原排气中所含的N0x，所述还原性中间体被保持在碱性层上并通过在预定的周期范围内自烃进给阀注射烃而生成，在所述第二NOx移除方法中，以比上面提到的预定范围长的周期使流入排气净化催化剂中的排气的空-燃比为富的以使得当排气的空-燃比为贫时存储在排气净化催化剂中的NOx从排气净化催化剂释放并还原，其中
[0012]提供了NOx移除方法切换装置以在当排气净化催化剂的温度升高并超过预定切换温度时将NOx移除方法自第二 NOx移除方法切换到第一 NOx移除方法，所述NOx移除方法切换装置根据流入排气净化催化剂中的排气中NOx的量来控制切换温度，所述NOx的量根据发动机运行状态改变，以及至少当流入的排气中NOx的量处于流入的排气中NOx的量的变化范围内少量侧的变化范围中时如果流入排气净化催化剂中的排气中NOx的量增大则将使切换温度更低。
[0013]本发明的有利效果
[0014]当流入排气净化催化剂中的排气中NOx的量增大时，可以通过降低排气净化催化剂的切换温度来在减少还原剂的消耗量的同时获得良好的NOx净化作用，在所述切换温度下NOx移除方法自第二 NOx移除方法切换到第一 NOx移除方法。
【附图说明】
[0015][图1]图1为压燃式内燃机的整体视图。
[0016][图2]图2为示意性地示出催化剂载体的表面部分的视图。
[0017][图3]图3为解释排气净化催化剂处的氧化反应的视图。
[0018][图4]图4为示出流入排气净化催化剂中的排气的空-燃比的变化的视图。
[0019][图5]图5为示出NOx净化率R1的视图。
[0020][图6]图6A和6B为解释排气净化催化剂中的氧化还原反应的视图。
[0021][图7]图7A和7B为解释排气净化催化剂中的氧化还原反应的视图。
[0022][图8]图8为示出流入排气净化催化剂中的排气的空-燃比的变化的视图。
[0023][图9]图9为示出NOx净化率R2的视图。
[0024][图10]图10A和10B为示出烃浓度的振动周期ΔT与NOx净化率R1之间的关系等的视图。
[0025][图11]图11A、11B和11C为示出烃的注射量等的图的视图。
[0026 ][图12 ]图12为示出NOx释放控制的视图。
[0027 ][图13 ]图13为示出排出的NOx量Ν0ΧΑ的图的视图。
[0028][图14]图14为示出燃料注射时机的视图。
[0029][图15]图15为示出额外的烃进给量WR的图的视图。
[0030][图16]图16为示出切换温度ST和STo的视图。[0031 ][图17]图17为示出切换温度ST和STo的另一个实施方案的视图。
[0032][图18]图18为示出切换温度ST和STo的再一个实施方案的视图。
[0033][图19]图19A和19B为示出基础空-燃比等的图的视图。
[0034][图20]图20为示出第一 ΝΟχ净化方法和第二 ΝΟχ净化方法的视图。
[0035][图21]图21为进行ΝΟχ净化控制的流程图。
[0036][图22]图22为进行ΝΟχ净化控制的另一个实施方案的流程图。
[0037][图23]图23为示出在车辆加速运行时ΝΟχ量等的变化的视图。
[0038][图24]图24为示出在车辆加速运行时从排气净化催化剂流出的ΝΟχ的量等的变化的时间图。
[0039 ][图25 ]图25Α、25Β和25C为示出烃自烃进给阀的注射量和注射期的视图。
[0040][图26]图26Α和26Β为解释在车辆加速运行时烃自烃进给阀的注射期的视图。
[0041][图27]图27为进行ΝΟχ净化控制的流程图，其示出了图22中由虚点线F圈起来的部分的另一个实施方案。
[0042][图28]图28为进行ΝΟχ净化控制的流程图，其示出了图22中由虚点线F圈起来的部分的再一个实施方案。
[0043][图29]图29为进行ΝΟχ净化控制的流程图，其示出了图22中由虚点线F圈起来的部分的又一个实施方案。
【具体实施方式】
[0044]图1为压燃式内燃机的整体视图。
[0045]参照图1，1指示发动机机体，2指示每一个汽缸的燃烧室，3指示用于向每一个燃烧室2中注射燃料的电子控制燃料注射器，4指示进气歧管，5指示排气歧管。进气歧管4通过进气道6连接到排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口，而压缩机7a的入口通过进气量检测器8连接到空气清洁器9。在进气道6内部，布置有由致动器驱动的节流阀10。在进气道6周围，布置有冷却设备11以冷却流经进气道6的内部的进气。在图1中所示的实施方案中，发动机冷却水被导向冷却设备11的内部，在这里，发动机冷却水被用来冷却进气。
[0046]另一方面，排气歧管5连接到排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口，并且排气涡轮7b的出口通过排气管12连接到排气净化催化剂13的入口。在本发明的一个实施方案中，此排气净化催化剂13包含ΝΟχ存储催化剂13。排气净化催化剂13的出口连接到微粒过滤器14并且在排气管12内部排气净化催化剂13的上游布置有烃进给阀15以进给包含柴油或用作压燃式内燃机的燃料的其它燃料的烃。在图1中所示的实施方案中，使用柴油作为自烃进给阀15进给的烃。注意，本发明也可应用于其中燃料在贫空-燃比下燃烧的点燃式内燃机。在这种情况下，自烃进给阀15进给包含汽油或用作点燃式内燃机的燃料的其它燃料的烃。
[0047]另一方面，排气歧管5和进气歧管4通过排气再循环(后文称为“EGR”)通道16彼此连接。在EGR通道16内部，布置有电子控制EGR控制阀17。此外，在EGR通道16周围，布置有冷却设备18以冷却流经EGR通道16的内部的EGR气体。在图1中所示的实施方案中，发动机冷却水被导向冷却设备18的内部，在这里，发动机冷却水被用来冷却EGR气体。另一方面，每一个燃料注射器3通过燃料进给管19连接到共轨20。此共轨20通过电子控制可变排量燃料栗21连接到燃料罐22。存储在燃料罐22的内部的燃料通过燃料栗21进给到共轨20的内部。进给到共轨21的内部的燃料通过每一个燃料进给管19进给到燃料注射器3。
[0048]电子控制单元30包括数字计算机，所述数字计算机具有通过双向总线31相互连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口 35和输出端口 36。在排气净化催化剂13的下游，布置有温度传感器23以检测从排气净化催化剂13流出的排气