内燃机的排气净化系统的制作方法_3

文档序号:9354672阅读:来源:国知局
)或沸石等为材料的载体上从而形成氧化催化剂,并通过使铜(Cu)或铁(Fe)等的卑金属负载在以沸石为材料的载体上从而形成SCR催化剂。通过将ASC催化剂5设为这种结构的催化剂,从而能够使排气中的HC、CO、以及氨氧化,而且,还能够通过使氨的一部分氧化而生成N0X,并且利用剩余的氨来还原该被生成的 NOx ο
[0042]而且,在SCRF4以及供给阀7的上游侧设置有具有氧化功能的氧化催化剂3。而且,燃料供给阀6被配置在该氧化催化剂3的上游侧,所述燃料供给阀7能够经由向氧化催化剂3流入的排气而向氧化催化剂3供给内燃机I的燃料(燃料成分)。从燃料供给阀6向排气供给的燃料成分,通过氧化催化剂3而被氧化,从而能够使向位于下游的SCRF4流入的排气的温度升温。
[0043]而且,在氧化催化剂3的下游侧设置有对从氧化催化剂3流出的排气的温度进行检测的温度传感器9,在SCRF4的上游侧设置有对向SCRF4流入的排气中的勵夂进行检测的NOx传感器10,在SCRF4的下游侧设置有对从SCRF4流出的排气中的NO夂进行检测的NO 乂传感器11和对该排气温度进行检测的温度传感器12。而且,在内燃机I上同时设置有电子控制单元(E⑶)20,该E⑶20为对内燃机I的运转状态与排气净化系统等进行控制的单元。在E⑶20上,除了上文所述的温度传感器9、12、NOx传感器10、11之外,还电连接有空气流量计16、曲轴位置传感器21以及加速器开度传感器22,并且各个传感器的检测值被传送到E⑶20中。因此,E⑶20能够掌握基于空气流量计的检测值的吸入空气量与基于此而计算出的排气流量、基于曲轴位置传感器21的检测的内燃机转速、或基于加速器开度传感器22的检测的内燃机负载等与内燃机I的运转状态相关的参数。
[0044]另外,虽然在本实施例中,向SCRF4流入的排气中的NOjg够通过NOx传感器10来检测,但被包含在从内燃机I排出的排气(被SCRF4净化前的排气,即向SCRF4流入的排气)中的N0X,由于与内燃机的运转状态具有关联性,因此也能够根据上述内燃机I的运转状态而进行推断。此外,ECU20能够根据温度传感器9或被设置在氧化催化剂3的上游侧的温度传感器(未图示)所检测出的排气温度,而对氧化催化剂3的温度进行推断,而且,还能够根据温度传感器12或被设置在SCRF4的上游侧的温度传感器(未图示)所检测出的排气温度,而对SCRF4以及ASC催化剂5的温度进行推断。
[0045]而且,E⑶20根据以此方式被检测、被推断的排气中的叫量(勵沐度),而向供给阀7发出指示,从而向排气中供给NOx的还原净化所需的量的尿素水。详细而言,通过以下的算式I而被决定的SCRF4的NOx净化率,从排气净化的观点来看,优选为,以收敛于预定的范围的方式对供给阀7的尿素水供给进行控制。
[0046]NOx净化率=1-(NO x传感器11的检测值)/ (NO x传感器10的检测值)…(算式I)
[0047]另外,在SCRF4未处于活性状态的情况下,由于无法有效地实施使用被供给的尿素水的NOx净化,因此供给阀7的尿素水供给将在所推断的SCRF4的温度成为该催化剂处于活性状态的预定温度以上的情况下被实施。
[0048]在以此方式构成的内燃机I的排气净化系统中,通过SCRF4来实施排气中的NOr^化以及PM去除。在此,在SCRF4中,被捕集的PM会逐渐堆积起来,当其堆积量超过某一程度的量时,将会影响内燃机I的运转。因此,这种情况下,通过ECU20来执行用于将堆积在SCRF4中的PM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为,从燃料供给阀6供给燃料成分,并使该燃料成分被氧化催化剂3氧化,并且通过该氧化热而使向SCRF4流入的排气温度上升。在过滤器再生处理的执行时,通过对从燃料供给阀6供给的燃料成分的供给量进行控制,从而能够使SCRF4的温度上升至能够促进PM的氧化的、预定的过滤器再生温度(例如,600?650°C )。其结果为,堆积在SCRF4上的PM被氧化去除,从而使SCRF4的PM捕集能力被再生。
[0049]在本实施例中,可以在前次的过滤器再生处理的执行结束之后,每经过预定时间而要求过滤器再生处理的执行,作为其他方法,也可以在搭载了内燃机I的车辆每行驶预定的行驶距离而要求过滤器再生处理的执行。此外,还可以在SCRF4中的PM堆积量每达到预定的堆积量而要求过滤器再生处理的执行。另外,SCRF4中的PM堆积量能够根据内燃机I中的燃料喷射量、向SCRF4流入的排气的流量、以及SCRF4的温度等的历史来进行推断。而且,在要求了过滤器再生处理的执行时,在氧化催化剂3的温度为预定的活性温度以上的情况下,执行过滤器再生处理(即,执行从燃料供给阀6实施的燃料成分的供给)。该预定的活性温度为,能够使从燃料供给阀6被供给的燃料成分在氧化催化剂3中氧化至某一程度的温度。该预定的活性温度为根据氧化催化剂3的种类以及结构而被规定的温度,且能够根据实验等而预先规定。
[0050]在此,虽然从燃料供给阀6向排气供给的燃料成分在理想情况下将为了排气升温而被氧化催化剂3氧化,但实际上还存在产生如下现象的情况,即,因向氧化催化剂3流入的排气流量、或被供给的燃料成分的量、氧化催化剂3的温度等的各种主要因素而未被供给给氧化催化剂3中的氧化反应,而是钻出氧化催化剂3并流入到下游侧的SCRF4中。根据图2来对该燃料成分的钻出现象与此时的SCRF4中的氨的吸附量的推移进行说明。图2表示在如下各个情况下的实施用于NOx净化的尿素水供给时的、SCRF4内的氨浓度推移、SCRF4中的氨吸附量的推移、SCRF4内的燃料成分浓度的推移,其中,图2 (a)为实施现有技术的叫净化且未产生燃料成分的钻出的情况,图2 (b)为实施现有技术的NO x净化且产生了燃料成分的钻出的情况,图2(c)为实施本申请发明的NOx*化且产生了燃料成分的钻出的情况。另外,在图2所示的示例中,尿素水根据排气中的NOr^度而从供给阀7被周期性地供给。
[0051]观察图2 (a)从而能够理解为,对应于周期性被供给的尿素水,SCRF4内的氨浓度也周期性地增减,并且SCRF4的氨吸附量也周期性地增减。这是因为,周期性地到达SCRF4的氨被负载在SCRF4中的SCR催化剂所吸附,并且使排气中的N0X&生还原作用从而使被吸附的氨被消耗。在此,当因向氧化催化剂3流入的排气流量较多等理由,而使从燃料供给阀6被供给的燃料成分钻出氧化催化剂3时,如图2(b)所示,钻出燃料成分会到达SCRF4。将此时实施了现有技术的尿素水供给的情况下的、SCRF4的氨吸附量的推移图示在图2(b)中。
[0052]至钻出燃料成分到达SCRF4为止,以与图2(a)所示的情况相同的方式,根据周期性的尿素水的供给而反复实施箭头标记al所表示的吸附量的增加与箭头标记Cl所表示的吸附氨的消耗。此时的SCRF4中的氨吸附量处于图2(b)中以Lvl所表示的水平。在此,当钻出燃料成分到达SCRF4时,燃料成分将被吸附在SCRF4所负载的SCR催化剂的本来应该吸附氨的位置(以下,称为“预定位置”)处。因此,即使实施了供给阀6的尿素水供给,由该尿素水生成的氨也无法有效地吸附在SCR催化剂的预定位置处,其结果为,仅产生图2(b)中箭头标记a2所表示的程度的吸附量的增加,即受到所吸附的燃料成分的影响而仅产生少于箭头标记al所表示的吸附量的增加的、箭头标记a2所表示的吸附量的增加。之后,再次重复实施箭头标记c2所表示的吸附氨的消耗和由周期性的尿素水供给实现的吸附量的增加。其结果为,在图2(b)所示的情况下,在钻出燃料成分到达SCRF4之后,SCRF4中的氨吸附量降低为低于上述Lvl所表示的水平的、Lv2所表示的水平。这意味着,以平衡的方式被吸附在SCRF4中的氨量降低,从而成为了导致SCRF4的NOx净化率的降低的主要原因。
[0053]因此,在本申请发明的叫净化中,即使钻出燃料成分到达SCRF4,也将以尽可能不降低平衡性地被吸附在SCRF4上的氨量的方式,对尿素水供给实施控制。关于其详细内容,将根据图2(c)来进行说明。首先,至钻出燃料成分到达SCRF4为止,以与图2(a)、(b)所示的情况相同的方式,根据周期性的尿素水的供给而反复实施箭头标记a3所表示的吸附量的增加和箭头标记c3所表示的吸附氨的消耗。此时的SCRF4中的氨吸附量处于图2(c)中以Lvl所表示的水平。在此,在钻出燃料成分即将到达SCRF4之前,周期性地被供给的尿素水的量被增量。因此,该时间点的SCRF4内的氨浓度与之前的氨浓度相比而变高,而且,SCRF4的氨吸附量也增加与箭头标记a4所表示的量相对应的量。该箭头标记a4所表示的吸附量的增加量与之前的吸附量的增加量(例如,以箭头标记a3所表示的吸附量的增加量)相比而变多。因此,如图2(c)所示,虽然是暂时情况,但SCRF4的氨吸附量成为了超过Lvl所表示的水平的状态。
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