內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻1中記述了下述技術(shù):在內(nèi)燃機的排氣通路中配置有包含選擇還原型催化劑(SCR(Selective Catalytic Reduct1n)催化劑)的排氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)中，在排氣中所含的氮氧化物(N0X)之中，二氧化氮(N02)所占的比例(以下稱為“N02比率”)大于所期望的比率的情況下，通過使EGR(Exhaust Gas Recirculat1n)氣體的量減少，來使N02比率降低。
[0003]在專利文獻2中記述了:在內(nèi)燃機的氣缸內(nèi)燃燒的混合氣的空燃比大的情況(稀的情況)下，與其空燃比小的情況(濃的情況)相比，排氣中的N02比率變大。
[0004]在專利文獻3中記述了下述技術(shù):在內(nèi)燃機的排氣通路中配置有包含SCR催化劑的排氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)中，控制EGR率和燃料噴射正時的任一者或兩者，以使得N02比率大致為 1/2(50% )。
[0005]在先技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2012-167549號公報
[0008]專利文獻2:日本實開平03-87915號公報
[0009]專利文獻3:日本特開2008-231950號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]然而，在調(diào)整N02比率時，如果無意中變更混合氣的空燃比和/或EGR氣體的量，則存在內(nèi)燃機的燃料消耗量增加、排氣凈化裝置的凈化性能降低的可能性。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述實際情況而完成的，提供在內(nèi)燃機的排氣通路中配置有包含SCR催化劑的排氣凈化裝置的排氣凈化系統(tǒng)中，能夠抑制對內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、排氣凈化裝置的凈化性能等造成不良影響、并且調(diào)整N02比率的技術(shù)。
[0012]本發(fā)明為解決上述課題，在具備排氣凈化裝置和EGR裝置的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)中，采用適合于內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或排氣凈化裝置的狀態(tài)的方法調(diào)整N02比率，所述排氣凈化裝置配置在內(nèi)燃機的排氣通路中，且包含SCR催化劑，所述EGR裝置使排氣的一部分(EGR氣體)從內(nèi)燃機的排氣通路向進氣通路回流。
[0013]詳細地講，本發(fā)明涉及的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)的第一方案，具備:
[0014]排氣凈化裝置，其配置在內(nèi)燃機的排氣通路中，包含選擇還原型催化劑(SCR催化劑)；
[0015]EGR裝置，其使在排氣通路中流動的排氣的一部分作為EGR氣體向進氣通路回流；
[0016]處理單元，其在要使排氣中所含的N0X之中二氧化氮所占的比例即N0 2比率增加的情況下執(zhí)行使在內(nèi)燃機中燃燒的混合氣的空燃比增加和/或使通過EGR裝置所回流EGR氣體增加的處理；和
[0017]控制單元，其控制所述處理單元，以使得在排氣凈化裝置的溫度高的情況下與其溫度低的情況相比，空燃比的增加量變大，并且EGR氣體的增加量變少。
[0018]在混合氣的空燃比大的情況(混合氣的燃料濃度低的情況)下與其空燃比小的情況(混合氣的燃料濃度高的情況)相比，從內(nèi)燃機排出的排氣的N02比率變大。另外，在EGR氣體的量多的情況、EGR率大的情況下，與EGR氣體量少的情況、EGR率小的情況相比，從內(nèi)燃機排出的排氣的N02比率變大。
[0019]然而，在EGR氣體的量多的情況或EGR率大的情況下，與EGR氣體量少的情況或EGR率小的情況相比，從內(nèi)燃機排出的排氣的溫度容易變高。因此，在排氣凈化裝置的溫度高的狀況下，如果EGR氣體和/或EGR率增加，則存在排氣凈化裝置的溫度脫離活性溫度區(qū)域(溫度凈化窗)的可能性。其結(jié)果，存在排氣凈化裝置的凈化性能降低、招致排放(emiss1n)的惡化的可能性。
[0020]與此相對，在混合氣的空燃比大的情況下與其空燃比小的情況相比，從內(nèi)燃機排出的排氣的溫度變低。因此，在排氣凈化裝置的溫度高的狀況下，如果空燃比增加(如果混合氣中的燃料濃度降低)，則能夠抑制排氣凈化裝置的溫度上升、并且使N02比率增加。
[0021]因此，如果在排氣凈化裝置的溫度高的情況下與其溫度低的情況相比，空燃比的增加量增大、并且EGR氣體(或EGR率)的增加量減少，則能夠?qū)⑴艢鈨艋b置的溫度上升量抑制為較少、并且使N02比率增加。其結(jié)果，排氣凈化裝置的凈化性能變高。
[0022]再者，作為“空燃比的增加量增大、并且EGR氣體的增加量減少”的方式，包括:EGR氣體不增加而空燃比增加的方式；EGR氣體減少并且空燃比增加的方式；以及，EGR氣體稍微增加并且空燃比增加的方式。這三個方式可以根據(jù)排氣凈化裝置的溫度來靈活使用。
[0023]例如，在排氣凈化裝置的溫度超過溫度凈化窗的上限值的情況下，可以使EGR氣體減少并且使混合氣的空燃比增加。該情況下，能夠使排氣凈化裝置的溫度降低、并且使N02比率增加。另外，在排氣凈化裝置的溫度為溫度凈化窗的上限值以下、且排氣凈化裝置的溫度與上限值的差較小的情況下，可以不使EGR氣體增加、而使混合氣的空燃比增加。在該情況下，能夠抑制排氣凈化裝置的溫度上升、并且使NOjt率增加。此外，在排氣凈化裝置的溫度為溫度凈化窗的上限值以下、且排氣凈化裝置的溫度與上限值的差較大的情況下，可以使EGR氣體稍微增加、并且使混合氣的空燃比增加。在該情況下，能夠抑制排氣凈化裝置的過量的溫度上升、并且使N02比率增加。而且，也能夠得到由EGR氣體的增加帶來的減少N0X產(chǎn)生量的效果、抑制爆震的效果等。
[0024]再者，在排氣凈化裝置的溫度低于溫度凈化窗的下限值的情況下，控制單元可以控制處理單元，以使得空燃比的增加量變小、并且EGR氣體的增加量變多。在該情況下，能夠提高排氣凈化裝置的溫度、并且使N02比率增加。
[0025]接著，本發(fā)明涉及的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)的第二方案，可以具備:
[0026]排氣凈化裝置，其配置在內(nèi)燃機的排氣通路中，包含選擇還原型催化劑(SCR催化劑)；
[0027]EGR裝置，其使在排氣通路中流動的排氣的一部分作為EGR氣體向進氣通路回流；
[0028]處理單元，其在要使排氣中所含的N0X之中二氧化氮所占的比例即N0 2比率增加的情況下執(zhí)行使在內(nèi)燃機中燃燒的混合氣的空燃比增加的處理和/或使通過EGR裝置所回流的EGR氣體增加的處理；和
[0029]控制單元，其控制所述處理單元，以使得在內(nèi)燃機處于過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下至少使混合氣的空燃比增加，并且與內(nèi)燃機未處于過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況相比，空燃比的增加量變大。
[0030]使EGR氣體增加的處理直到反映到N02比率為止所花費的時間，比使混合氣的空燃比增加的處理直到反映到N02比率為止所花費的時間長。因此，在內(nèi)燃機處于過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，如果通過使EGR氣體增加的處理來謀求N02比率的增加，則存在N0 2比率未成為適合于內(nèi)燃機的過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)的比率的可能性。與此相對，在內(nèi)燃機處于過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，如果通過使混合氣的空燃比增加的處理來謀求N02比率的增加，則N0 2比率迅速增加。因此，能夠使N02比率成為適合于內(nèi)燃機的過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)的比率。
[0031]再者，在空燃比的增加量變大了的情況下，存在內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩變動變大的可能性。但是，可以認為在內(nèi)燃機處于過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)時與其未處于過渡運轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況相比，駕駛員能夠容許的轉(zhuǎn)矩變動變大。因此，能夠減輕駕駛員感覺到的不適感、并且變更N02比率。
[0032]在上述的第一方案或第二方案中，排氣凈化裝置可以包含配置在SCR催化劑的上游的三元催化劑。在SCR催化劑的上游配置有三元催化劑的情況下，排氣中的N02通過三元催化劑還原為一氧化氮(N0)。但是，在三元催化劑的凈化能力低的情況(例如，三元催化劑的溫度脫離溫度凈化窗的情況、通過三元催化劑的排氣的流速大的情況、或三元催化劑劣化了的情況等)下，通過三元催化劑還原的N02的量變少。其結(jié)果，向SCR催化劑流入的排氣的N02比率變大。
[0033]于是，控制單元可以控制處理單元，以使得在三元催化劑的凈化能力低的情況下與其凈化能力高的情況相比，N02比率的增加量變小。如果進行這樣的控制，則在三元催化劑的凈化能力低的情況下，會抑制向SCR催化劑流入的排氣的N02比率過度地變大。
[0034]另外，在上述的第一方案或第二方案中，排氣凈化裝置可以包含配置在SCR催化劑的上游的吸藏還原型催化劑(NSR(N0x Storage Reduct1n)催化劑)。在SCR催化劑的上游配置有NSR催化劑的情況下，排氣中的N0通過NSR催化劑氧化為N02。但是，在NSR催化劑的凈化能力低的情況(例如，NSR催化劑的溫度脫離溫度凈化窗的情況、通過NSR催化劑的排氣的流速大的情況、或NSR催化劑劣化了的情況等)下，通過NSR催化劑氧化的N0的量變少。其結(jié)果，向SCR催化劑流入的排氣的N02比率變小。
[0035]于是，控制單元可以控制處理單元，以使得在NSR催化劑的凈化能力低的情況下與其凈化能力高的情況相比，N02比率的增加量變大。如果進行這樣的控制，則在NSR催化劑的凈化能力低的情況下，會抑制向SCR催化劑流入的排氣的N02比率過度地變小。
[0036]再者，排氣凈化裝置可以包含配置于SCR催化劑的上游的NSR催化劑和配置于NSR催化劑的上游的三元催化劑。在該情況下，控制單元根據(jù)三元催化劑的凈化性能和NSR催化劑的凈化性能來調(diào)整N02比率的增加量即可。
[0037]例如，控制單元可以控制處理單元，以使得在三元催化劑的凈化性能低且NSR催化劑的凈化性能適當?shù)那闆r下與三元催化劑和NSR催化劑的凈化性能都適當?shù)那闆r相比，N02比率的增加量變小?？刂茊卧梢钥刂铺幚韱卧允沟迷谌呋瘎┑膬艋阅苓m當且NSR催化劑的凈化性能低的情況下與三元催化劑和NSR催化劑的凈化性能都適當?shù)那闆r相比，N02比率的增加量變大。控制單元在三元催化劑和NSR催化劑的凈化性能都低的情況下根據(jù)各催化劑的凈化性能的降低程度來調(diào)整N02比率的增加量即可。
[0038]再者，在火花點火式的內(nèi)燃機中，在EGR氣體的量多的情況或EGR率大的情況下，與EGR氣體量少的情況或EGR率小的情況相比，存在變得難以發(fā)生爆震的傾向。因此，在容易發(fā)生爆震的狀況下，如果EGR氣體和/或EGR率減少，則有變得容易發(fā)生爆震的可能性。
[0039]因此，在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)處于容易發(fā)生爆震的運轉(zhuǎn)區(qū)域的情況下，需要通過三元催化劑的凈化性能的降低等來減小NOjt率的增加量時，可以通過不使EGR氣體的量減少、且調(diào)整空燃比來調(diào)整N02比率。另外，也可以通過使EGR氣體的量稍微減少、且調(diào)整空燃比來調(diào)整N02比率。此外，也可以通過使EGR氣體的量增加、且調(diào)整空燃比來調(diào)整N0 2比率。根據(jù)這些方法，能夠抑制爆震的發(fā)生并且使N02比率成為所期望的比率。
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