用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]本領(lǐng)域已知這樣的內(nèi)燃機(jī)，其中在發(fā)動機(jī)排氣通道中布置有排氣凈化催化劑，在發(fā)動機(jī)排氣通道中排氣凈化催化劑的上游布置有烴進(jìn)給閥，在排氣凈化催化劑的排氣流動面上負(fù)載有貴金屬催化劑，在貴金屬催化劑周圍形成有堿性層，并且使用第一 ΝΟχ移除方法和第二 ΝΟχ移除方法，所述第一 ΝΟχ移除方法通過還原性中間體還原排氣中所含的ΝΟχ，所述還原性中間體被保持在堿性層上并通過在預(yù)定的周期范圍內(nèi)自烴進(jìn)給閥注射烴而生成，在所述第二ΝΟχ移除方法中，以比上面提到的預(yù)定范圍長的周期使流入排氣凈化催化劑中的排氣的空-燃比為富的以使得當(dāng)排氣的空-燃比為貧時存儲在排氣凈化催化劑中的ΝΟχ從排氣凈化催化劑釋放并還原(例如，參見PTL 1)。
[0003]引文列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]PTL 1.W02011/114501

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]在這點(diǎn)上，在此內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)在使用第一ΝΟχ移除方法時，如上面所解釋的，排氣中所含的ΝΟχ被還原性中間體還原，所述還原性中間體被保持在堿性層上，并且生成此還原性中間體所需量的烴自烴進(jìn)給閥進(jìn)給。另一方面，當(dāng)在使用第二ΝΟχ移除方法時，通過使流入排氣凈化催化劑中的排氣的空-燃比為富的而使存儲的ΝΟχ自排氣凈化催化劑釋放并還原。在這點(diǎn)上，為了使曾經(jīng)存儲在排氣凈化催化劑中的ΝΟχ從排氣凈化催化劑釋放并以此方式還原，大量的還原劑成為必要。因此，與在第一ΝΟχ移除方法中生成還原性中間體所需的烴的量(即還原劑的量)相比，在第二 ΝΟχ移除方法中從排氣凈化催化劑釋放存儲的ΝΟχ并將其還原所需的還原劑的量(即，使排氣的空-燃比為富的所需的燃料的量)較大。即，與使用第一ΝΟχ移除方法的情況相比，在使用第二ΝΟχ移除方法的情況下移除ΝΟχ所需的還原劑的量較大。因此，優(yōu)選盡可能使用第一 ΝΟχ移除方法。
[0008]在這點(diǎn)上，與第二ΝΟχ移除方法相比，第一ΝΟχ移除方法在排氣凈化催化劑的較高溫度側(cè)給出高的凈化效率。因此，如果排氣凈化催化劑的溫度升高，則將ΝΟχ移除方法自第二ΝΟχ移除方法切換到第一ΝΟχ移除方法。在這種情況下，如上文所解釋的，優(yōu)選盡可能使用第一 ΝΟχ移除方法，因而當(dāng)ΝΟχ移除方法自第二 ΝΟχ移除方法切換到第一 ΝΟχ移除方法時排氣凈化催化劑的溫度優(yōu)選盡可能低。然而，已得知，使用第一 ΝΟχ移除方法給出良好的ΝΟχ凈化率的排氣凈化催化劑的容許溫度下限受排氣中所含ΝΟχ的量的影響并且排氣中所含ΝΟχ的量增加越多，該容許溫度下限變得越低。原因?qū)⒃谙挛脑敿?xì)解釋。
[0009]注意，在上面提到的已知內(nèi)燃機(jī)中，ΝΟχ移除方法通過使用與本發(fā)明不同的判斷標(biāo)準(zhǔn)自第二 NOx移除方法切換到第一 NOx移除方法。
[0010]問題的解決
[0011 ]因此，在本發(fā)明中，提供了一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其包括布置在發(fā)動機(jī)排氣通道中的排氣凈化催化劑和布置在發(fā)動機(jī)排氣通道中排氣凈化催化劑的上游的烴進(jìn)給閥，負(fù)載在排氣凈化催化劑的排氣流動面上的貴金屬催化劑，形成在貴金屬催化劑周圍的堿性層，使用第一 NOx移除方法和第二 NOx移除方法，所述第一 NOx移除方法通過還原性中間體還原排氣中所含的N0x，所述還原性中間體被保持在堿性層上并通過在預(yù)定的周期范圍內(nèi)自烴進(jìn)給閥注射烴而生成，在所述第二NOx移除方法中，以比上面提到的預(yù)定范圍長的周期使流入排氣凈化催化劑中的排氣的空-燃比為富的以使得當(dāng)排氣的空-燃比為貧時存儲在排氣凈化催化劑中的NOx從排氣凈化催化劑釋放并還原，其中
[0012]提供了NOx移除方法切換裝置以在當(dāng)排氣凈化催化劑的溫度升高并超過預(yù)定切換溫度時將NOx移除方法自第二 NOx移除方法切換到第一 NOx移除方法，所述NOx移除方法切換裝置根據(jù)流入排氣凈化催化劑中的排氣中NOx的量來控制切換溫度，所述NOx的量根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)改變，以及至少當(dāng)流入的排氣中NOx的量處于流入的排氣中NOx的量的變化范圍內(nèi)少量側(cè)的變化范圍中時如果流入排氣凈化催化劑中的排氣中NOx的量增大則將使切換溫度更低。
[0013]本發(fā)明的有利效果
[0014]當(dāng)流入排氣凈化催化劑中的排氣中NOx的量增大時，可以通過降低排氣凈化催化劑的切換溫度來在減少還原劑的消耗量的同時獲得良好的NOx凈化作用，在所述切換溫度下NOx移除方法自第二 NOx移除方法切換到第一 NOx移除方法。
【附圖說明】
[0015][圖1]圖1為壓燃式內(nèi)燃機(jī)的整體視圖。
[0016][圖2]圖2為示意性地示出催化劑載體的表面部分的視圖。
[0017][圖3]圖3為解釋排氣凈化催化劑處的氧化反應(yīng)的視圖。
[0018][圖4]圖4為示出流入排氣凈化催化劑中的排氣的空-燃比的變化的視圖。
[0019][圖5]圖5為示出NOx凈化率R1的視圖。
[0020][圖6]圖6A和6B為解釋排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的視圖。
[0021][圖7]圖7A和7B為解釋排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的視圖。
[0022][圖8]圖8為示出流入排氣凈化催化劑中的排氣的空-燃比的變化的視圖。
[0023][圖9]圖9為示出NOx凈化率R2的視圖。
[0024][圖10]圖10A和10B為示出烴濃度的振動周期ΔT與NOx凈化率R1之間的關(guān)系等的視圖。
[0025][圖11]圖11A、11B和11C為示出烴的注射量等的圖的視圖。
[0026 ][圖12 ]圖12為示出NOx釋放控制的視圖。
[0027 ][圖13 ]圖13為示出排出的NOx量Ν0ΧΑ的圖的視圖。
[0028][圖14]圖14為示出燃料注射時機(jī)的視圖。
[0029][圖15]圖15為示出額外的烴進(jìn)給量WR的圖的視圖。
[0030][圖16]圖16為示出切換溫度ST和STo的視圖。[0031 ][圖17]圖17為示出切換溫度ST和STo的另一個實(shí)施方案的視圖。
[0032][圖18]圖18為示出切換溫度ST和STo的再一個實(shí)施方案的視圖。
[0033][圖19]圖19A和19B為示出基礎(chǔ)空-燃比等的圖的視圖。
[0034][圖20]圖20為示出第一 ΝΟχ凈化方法和第二 ΝΟχ凈化方法的視圖。
[0035][圖21]圖21為進(jìn)行ΝΟχ凈化控制的流程圖。
[0036][圖22]圖22為進(jìn)行ΝΟχ凈化控制的另一個實(shí)施方案的流程圖。
[0037][圖23]圖23為示出在車輛加速運(yùn)行時ΝΟχ量等的變化的視圖。
[0038][圖24]圖24為示出在車輛加速運(yùn)行時從排氣凈化催化劑流出的ΝΟχ的量等的變化的時間圖。
[0039 ][圖25 ]圖25Α、25Β和25C為示出烴自烴進(jìn)給閥的注射量和注射期的視圖。
[0040][圖26]圖26Α和26Β為解釋在車輛加速運(yùn)行時烴自烴進(jìn)給閥的注射期的視圖。
[0041][圖27]圖27為進(jìn)行ΝΟχ凈化控制的流程圖，其示出了圖22中由虛點(diǎn)線F圈起來的部分的另一個實(shí)施方案。
[0042][圖28]圖28為進(jìn)行ΝΟχ凈化控制的流程圖，其示出了圖22中由虛點(diǎn)線F圈起來的部分的再一個實(shí)施方案。
[0043][圖29]圖29為進(jìn)行ΝΟχ凈化控制的流程圖，其示出了圖22中由虛點(diǎn)線F圈起來的部分的又一個實(shí)施方案。
【具體實(shí)施方式】
[0044]圖1為壓燃式內(nèi)燃機(jī)的整體視圖。
[0045]參照圖1，1指示發(fā)動機(jī)機(jī)體，2指示每一個汽缸的燃燒室，3指示用于向每一個燃燒室2中注射燃料的電子控制燃料注射器，4指示進(jìn)氣歧管，5指示排氣歧管。進(jìn)氣歧管4通過進(jìn)氣道6連接到排氣渦輪增壓器7的壓縮機(jī)7a的出口，而壓縮機(jī)7a的入口通過進(jìn)氣量檢測器8連接到空氣清潔器9。在進(jìn)氣道6內(nèi)部，布置有由致動器驅(qū)動的節(jié)流閥10。在進(jìn)氣道6周圍，布置有冷卻設(shè)備11以冷卻流經(jīng)進(jìn)氣道6的內(nèi)部的進(jìn)氣。在圖1中所示的實(shí)施方案中，發(fā)動機(jī)冷卻水被導(dǎo)向冷卻設(shè)備11的內(nèi)部，在這里，發(fā)動機(jī)冷卻水被用來冷卻進(jìn)氣。
[0046]另一方面，排氣歧管5連接到排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪7b的入口，并且排氣渦輪7b的出口通過排氣管12連接到排氣凈化催化劑13的入口。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，此排氣凈化催化劑13包含ΝΟχ存儲催化劑13。排氣凈化催化劑13的出口連接到微粒過濾器14并且在排氣管12內(nèi)部排氣凈化催化劑13的上游布置有烴進(jìn)給閥15以進(jìn)給包含柴油或用作壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料的其它燃料的烴。在圖1中所示的實(shí)施方案中，使用柴油作為自烴進(jìn)給閥15進(jìn)給的烴。注意，本發(fā)明也可應(yīng)用于其中燃料在貧空-燃比下燃燒的點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)。在這種情況下，自烴進(jìn)給閥15進(jìn)給包含汽油或用作點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料的其它燃料的烴。
[0047]另一方面，排氣歧管5和進(jìn)氣歧管4通過排氣再循環(huán)(后文稱為“EGR”)通道16彼此連接。在EGR通道16內(nèi)部，布置有電子控制EGR控制閥17。此外，在EGR通道16周圍，布置有冷卻設(shè)備18以冷卻流經(jīng)EGR通道16的內(nèi)部的EGR氣體。在圖1中所示的實(shí)施方案中，發(fā)動機(jī)冷卻水被導(dǎo)向冷卻設(shè)備18的內(nèi)部，在這里，發(fā)動機(jī)冷卻水被用來冷卻EGR氣體。另一方面，每一個燃料注射器3通過燃料進(jìn)給管19連接到共軌20。此共軌20通過電子控制可變排量燃料栗21連接到燃料罐22。存儲在燃料罐22的內(nèi)部的燃料通過燃料栗21進(jìn)給到共軌20的內(nèi)部。進(jìn)給到共軌21的內(nèi)部的燃料通過每一個燃料進(jìn)給管19進(jìn)給到燃料注射器3。
[0048]電子控制單元30包括數(shù)字計算機(jī)，所述數(shù)字計算機(jī)具有通過雙向總線31相互連接的ROM(只讀存儲器)32、RAM(隨機(jī)存取存儲器)33、CPU(微處理器)34、輸入端口 35和輸出端口 36。在排氣凈化催化劑13的下游，布置有溫度傳感器23以檢測從排氣凈化催化劑13流出的排氣