CN101449035B - 内燃机的废气净化系统 - Google Patents

内燃机的废气净化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101449035B
CN101449035B CN200780018486XA CN200780018486A CN101449035B CN 101449035 B CN101449035 B CN 101449035B CN 200780018486X A CN200780018486X A CN 200780018486XA CN 200780018486 A CN200780018486 A CN 200780018486A CN 101449035 B CN101449035 B CN 101449035B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyzer
temperature
nox
reducing agent
leading portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200780018486XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101449035A (zh
Inventor
塚本佳久
大桥伸基
广田信也
浅沼孝充
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN101449035A publication Critical patent/CN101449035A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101449035B publication Critical patent/CN101449035B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/025Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • F02D41/405Multiple injections with post injections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明的目的在于,提供一种在内燃机的废气净化系统中,能够检测前段催化剂的劣化程度的技术,所述内燃机的废气净化系统包括:被设置于内燃机的排气通道中的NOx催化剂;被设置在比该NOx催化剂更为上游一侧的排气通道中且具有氧化功能的前段催化剂。本发明根据从比前段催化剂更为上游的一侧向该前段催化剂及NOx催化剂间歇性地供给还原剂时的NOx催化剂的温度变化幅度,来检测前段催化剂的劣化程度。此时,NOx催化剂的温度变化幅度越大,则判断为氧化催化剂的劣化程度就越高。

Description

内燃机的废气净化系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机的废气净化系统,其包括:储存还原型NOx催化剂,其被设置于内燃机的排气通道中;前段催化剂,其被设置在比该储存还原型NOx催化剂更为上游一侧的排气通道中且具有氧化功能。
背景技术
日本专利特开2000-310113号公报中公开了一种内燃机的废气净化系统,其具有:被设置在内燃机排气通道的废气净化催化剂,和被设置在比该废气净化催化剂更为下游一侧的排气通道中且吸附废气中的规定成分的吸附单元。其根据被吸附单元所吸附的规定成分量来判断废气净化催化剂的劣化。
另外,在日本专利特开2001-342879号公报中公开了一种内燃机的废气净化系统,其具有:被设置在内燃机排气通道的储存还原型NOx催化剂(以下,简称NOx催化剂)和前段催化剂,该前段催化剂被设置在比该NOx催化剂更为上游一侧的排气通道中且具有氧化功能。在此,当还原被储存于NOx上的NOx时,根据前段催化剂的劣化程度来控制废气的空燃比。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种在内燃机的废气净化系统中,能够检测前段催化剂的劣化程度的技术,所述内燃机的废气净化系统包括: 设置于内燃机的排气通道中的NOx催化剂;以及被设置在比该NOx催化剂更为上游一侧的排气通道中且具有氧化功能的前段催化剂。
本发明根据从比前段催化剂更为上游的一侧间歇性地向该前段催化剂及NOx催化剂供给还原剂时的NOx催化剂的温度变化幅度,来检测前段催化剂的劣化程度。
具体为,本发明的内燃机的废气净化系统的特征在于,包括:
储存还原型NOx催化剂,其被设置于内燃机的排气通道中;
前段催化剂,其被设置在比该储存还原型NOx催化剂更为上游一侧的排气通道中且具有氧化功能;
温度检测单元,其用于检测所述储存还原型NOx催化剂的温度;
还原剂供给单元,其从比所述前段催化剂更为上游的一侧,间歇性地向所述前段催化剂及所述储存还原型NOx催化剂供给还原剂;
劣化程度检测单元,其根据由该还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时的所述储存还原型NOx催化剂的温度变化幅度,来检测所述前段催化剂的劣化程度。
当前段催化剂的劣化程度比较低时,容易促进从还原剂供给单元供给的还原剂在前段催化剂上的氧化。当还原剂在前段催化剂被氧化时,由于其氧化热而使前段催化剂的温度上升,同时NOx催化剂的温度也上升。而且,当容易促进还原剂在前段催化剂上的氧化时,到达NOx催化剂的还原剂的量以及废气中的氧气量就会比较少。因此,在NOx催化剂上被氧化的还原剂的量就会必然变少。其结果为,由于还原剂在NOx催化剂上的氧化而产生的氧化热的热量就会变少。因此, 当前段催化剂的劣化程度较低时,执行由还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时,与未执行供给该还原剂时相比,NOx催化剂的温度本身会上升,但是,正在间歇性地供给还原剂的过程中NOx催化剂的温度变化幅度将会变小。
另一方面,当前段催化剂的劣化程度较高时,从还原剂供给单元供给的还原剂难以在前段催化剂上氧化。因此,前段催化剂的温度难以上升。而且,在这种情况下,到达NOx催化剂的还原剂的量及废气中的氧气量就会较多。其结果为,由于还原剂在NOx催化剂上氧化而产生的氧化热热量就会变多。因此,向NOx催化剂供给还原剂时与未供给还原剂时的NOx催化剂的温度差就会变大。即,在前段催化剂的劣化程度比较高时,正在从还原剂供给单元间歇性地供给还原剂的过程中的NOx催化剂的温度变化幅度将会变大。
如上所述,通过还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时的NOx催化剂的温度变化幅度,根据前段催化剂的劣化程度而不同。因此,能够根据此时的NOx催化剂的温度变化幅度来检测前段催化剂的劣化程度。
前段催化剂的劣化程度越高,则该前段催化剂上的还原剂就越难以被氧化。因此,前段催化剂的温度就难以上升。而且,在通过还原剂供给单元供给还原剂时,到达NOx催化剂的还原剂的量及废气中的氧气量将会变多。所以,当通过还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时,前段催化剂的劣化程度越高,则未供给还原剂时的NOx催化剂的温度就越低,供给还原剂时的NOx催化剂的温度就会越高。
于是,在本发明中可以判断为,通过还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时的NOx催化剂的温度变化幅度越大,则前段催化剂的劣化程度就会越大。
在本发明中,还可以包括执行NOx还原控制的NOx还原控制执行单元,即通过还原剂供给单元间歇性地供给还原剂,从而对被储存在NOx催化剂中的NOx进行还原。
如上所述,前段催化剂的劣化程度越高,通过还原剂供给单元供给还原剂时到达NOx催化剂的还原剂的量及废气中的氧气量就越多。此时,即使供给用于还原NOx催化剂所储存的NOx的还原剂,由于在NOx催化剂上产生NOx还原反应的同时也产生还原剂的氧化反应,因此NOx还原控制效率就有可能下降。
在上述情况下还可以包括前段催化剂升温单元,其在通过NOx还原控制执行单元执行NOx还原控制,且当通过还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时的NOx催化剂的温度变化幅度(以下简称为NOx催化剂的温度变化幅度)大于等于规定变化幅度时,使前段催化剂温度高于NOx催化剂的温度变化幅度小于该规定变化幅度时的前段催化剂温度。
在此,规定变化幅度是指,能够判断出前段催化剂的劣化已进行到NOx还原控制效率过度下降程度的阈值。
通过提高前段催化剂的温度,能够促进还原剂在该前段催化剂上的氧化。即,能够使到达NOx催化剂的还原剂的量及废气中的氧气量减少。
因此,根据以上所述,即使在前段催化剂已经部分劣化的状态下,也能抑制NOx还原控制效率的下降。
而且,在上述情况下,将通过前段催化剂升温单元提高前段催化剂温度时的目标温度设定为,NOx催化剂的温度变化幅度越大则该目标温度就越高。
由此,即使前段催化剂的劣化程度高,也能促进还原剂在该前段催化剂上的氧化。
在上述情况下,根据NOx催化剂的温度变化幅度,即,根据前段催化剂的劣化程度来设定目标温度。然而,在前段催化剂过度劣化的情况下,即使提高该前段催化剂的温度,也难以在该前段催化剂上对还原剂进行充分氧化。
于是,在如上所述的提高前段催化剂温度的情况下,可对目标温度设定规定上限温度,当根据NOx催化剂的温度变化幅度而设定的目标温度高于该规定上限温度时,禁止通过NOx还原控制执行单元执行的NOx还原控制。
在此,将目标温度设定成高于该规定上限温度时,规定上限温度为,能够判断出该前段催化剂的劣化已进行到即使提高前段催化剂的温度,也难以在该前段催化剂对还原剂进行充分氧化时的阈值以下的温度。
根据以上所述,在难以对储存于NOx催化剂中的NOx进行还原的状态下,能够抑制执行NOx还原控制。
附图说明
图1为表示实施例的内燃机的进排气系统的基本结构图。
图2为表示在执行来自燃料添加阀的间歇性燃料添加时NOx催化剂的温度变化图。
图3为表示实施例的NOx还原控制程序的流程图。
具体实施方式
实施例1
下面,根据附图对本发明内燃机的废气净化系统的具体实施方式进行说明。
<内燃机的进排气系统的基本结构>
在此,以本发明应用于车辆驱动用柴油机的情况为例进行说明。图1为表示实施例的内燃机的进排气系统的基本结构图。
内燃机1是车辆驱动用柴油机。在该内燃机1上连接有进气通道3和排气通道2。在进气通道3上设置有节流阀7。在排气通道2上设置有氧化催化剂4及NOx催化剂5。
NOx催化剂5为,当周围环境是氧化环境时储存废气中的NOx,而当周围环境是还原环境时还原被储存的NOx的催化剂。该NOx催化剂5被设置在比排气通道2的氧化催化剂4更为下游的一侧。而且,在本实施例中,氧化催化剂4相当于本发明的前段催化剂。前段催化剂只要是具有氧化功能的催化剂即可。例如可以将氧化催化剂4作为NOx催化剂,并将NOx催化剂5作为负载了NOx催化剂的颗粒过滤器。
在比氧化催化剂4更为上游一侧的排气通道2中,设有向废气中添加作为还原剂的燃料的燃料添加阀6。在本实施例中,燃料添加阀6相当于本发明的还原剂供给单元。
并且,在排气通道2中的氧化催化剂4与NOx催化剂5之间以及比NOx催化剂5更为下游的一侧处,分别设有检测废气温度的第一温度传感器8及第二温度传感器9。
在具有如上所述结构的内燃机1上,同时设置有用于控制该内燃机1的电子控制单元(ECU)10。第一温度传感器8及第二温度传感器9电连接在ECU10。而且,它们的输出信号被输入到ECU10。ECU10根据第一温度传感器8的输出值来推断氧化催化剂4的温度,根据第二温度传感器9的输出值来推断NOx催化剂5的温度。在本实施例中,第二温度传感器9相当于本发明的温度检测单元。
另外,ECU10与节流阀7及燃料添加阀6形成电连接。通过ECU10控制该节流阀7及燃料添加阀6。
<NOx还原控制>
在本实施例中,将进行对NOx催化剂5所储存的NOx进行还原的NOx还原控制。通过在NOx催化剂5的温度为活性温度时从燃料添加阀6间歇性地添加燃料,从而执行本实施例的NOx还原控制。通过从燃料添加阀6添加燃料而向NOx催化剂5供给该燃料。由于NOx催化剂5的周围环境的空燃比下降而使该周围环境变成还原环境,储存于NOx催化剂5中的NOx被还原。并且,通过从燃料添加阀6间歇性地进行燃料添加,能抑制氧化催化剂4和NOx催化剂5的过度升温。
<氧化催化剂的劣化程度的检测方法>
如上所述,通过从燃料添加阀6间歇性地添加燃料而进行NOx还原控制。此时从燃料添加阀6添加的燃料,在到达NOx催化剂5之前被供给于氧化催化剂4上。
被供给于氧化催化剂4的燃料在该氧化催化剂4被氧化。由于燃料在该氧化催化剂4上的氧化而消耗废气中的氧气,所以到达NOx催化剂5的废气中的氧气量将会减少。因此,NOx催化剂5的周围环境的空燃比就容易下降。
然而,随着氧化催化剂4劣化,燃料在该氧化催化剂4上难以被氧化。因此,当从燃料添加阀6添加燃料时,到达NOx催化剂5的燃料的量增加的同时,到达该NOx催化剂5的废气中的氧气量也会增多。其结果为,在NOx催化剂5上,产生NOx还原反应的同时产生燃料的氧化反应,因而NOx还原控制的效率就有可能下降。
于是,在本实施例中,执行NOx还原控制时,来检测氧化催化剂4的劣化程度。在此,对本实施例的氧化催化剂4的劣化程度检测方法进行说明。图2是表示在本实施例中,执行从燃料添加阀6间歇性地添加燃料时的NOx催化剂5的温度变化图。在图2中,纵轴表示NOx催化剂5的温度Tc,横轴表示时间t。
而且在图2中,曲线L1表示通常时,即氧化催化剂4的劣化程度比较低的状态时的NOx催化剂5的温度变化,曲线L2表示氧化催化剂4的劣化已进行到一定程度的状态、即氧化催化剂4的劣化程度比较高的状态时的NOx催化剂5的温度变化。而且,直线L3表示在比氧化催化剂4更为上游一侧的排气通道2中流动的废气温度。
若在氧化催化剂4的劣化程度比较低的状态下从燃料添加阀6间歇性地添加燃料时,所添加的大部分燃料在氧化催化剂4上被氧化。当燃料在氧化催化剂4上被氧化时,由于其氧化热而使氧化催化剂4的温度上升,同时NOx催化剂5的温度也上升。于是,当容易促进燃料在氧化催化剂4上的氧化时,到达NOx催化剂5的燃料的量及废气中的氧气量就会比较少。因此,在NOx催化剂5上被氧化的燃料的量就会必然变少。其结果为,由于燃料在NOx催化剂5上氧化而产生的氧化热的热量减少。
因此,在氧化催化剂4的劣化程度比较低的状态下进行从燃料添加阀6的间歇性燃料添加的情况,如图2的L1所示,执行通过燃料添加阀6的间歇性燃料添加,与未执行该燃料添加时相比,NOx催化剂5的温度自身会上升,但正在间歇性地添加燃料过程中的NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc(以下,简称为NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc)将会变小。
另一方面,在氧化催化剂4的劣化程度比较高的情况下,从燃料添加阀6添加的燃料难以在氧化催化剂4上被氧化。因此,即使执行从燃料添加阀6的间歇性燃料添加,也难以提高氧化催化剂4的温度。进而伴随氧化催化剂4温度上升的NOx催化剂4的温度上升也会变小。于是,在这种情况下,到达NOx催化剂5的燃料量及废气中的氧气量将会较多。其结果为,由于燃料在NOx催化剂5上的氧化而产生的氧化热的热量将会增多。
因此,在向NOx催化剂5供给燃料时和未供给燃料时的NOx催化剂5的温度差会变大。即,在氧化催化剂4的劣化程度比较高的状 态下进行来自燃料添加阀6的间歇性燃料添加时,如图2的L2所示,NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc变大。
从以上说明可知,氧化催化剂4的劣化程度越高,则从燃料添加阀6间歇性地添加燃料时的NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc就越大。在此,在本实施例中,当执行NOx还原控制时,根据温度变化幅度ΔTc检测氧化催化剂4的劣化程度。通过ECU10进行这种氧化催化剂4的劣化程度的检测。在本实施例中,进行氧化催化剂4劣化程度检测的ECU10,相当于本发明的劣化程度检测单元。
<氧化催化剂的升温控制>
在本实施例中,当能够判断出氧化催化剂4的劣化已进行到一定程度的情况下,在执行NOx还原控制时,进行该氧化催化剂4的升温控制,以促进燃料在氧化催化剂4上的氧化。
即使在氧化催化剂4的劣化已进行到一定程度的情况下,也能通过提高氧化催化剂4的温度而促进燃料在该氧化催化剂4上的氧化。由此,能够减少到达NOx催化剂5的燃料量及废气中的氧气量。因此,能够抑制NOx还原控制效率的下降。
另外,作为氧化催化剂4的升温控制,可列举在内燃机1的膨胀冲程时执行辅助燃料喷射的控制和减小节流阀7开度的控制。具体为,从内燃机1排放的废气温度会上升,氧化催化剂4的温度也随之上升。并且,当设置有将在排气通道2流动的一部分废气导入到进气通道3的EGR装置时,通过增加导入到进气通道3中的废气量而使从内燃机1排放的废气温度上升,从而使氧化催化剂4升温。
而且,作为氧化催化剂4的升温控制,可列举在内燃机1排气冲程时执行辅助燃料喷射的控制。在这种情况下,通过辅助燃料喷射而被喷射的促进雾化的燃料被供给于氧化催化剂4上。于是,因该燃料被氧化催化剂4氧化而使氧化催化剂4的温度上升。而且,通过比通常更加频繁地实施来自燃料添加阀6的燃料添加,或者添加比通常时添加的燃料更加轻质的燃料,从而促进燃料在氧化催化剂4上的氧化,并可以使氧化催化剂4升温。
而且,也可在排气通道2中设置加热器,通过该加热器而使流入氧化催化剂4的废气或氧化催化剂4本身的温度上升。
<NOx还原控制的程序>
下面,根据图3所示的流程图,对本实施例的NOx还原控制的程序进行说明。本程序预先被储存在ECU10中,是以规定的间隔进行重复的程序。
在本程序中,ECU10首先在S101中判断NOx还原控制的执行条件是否成立。在此,NOx还原控制的执行条件可例举:在NOx催化剂5中的NOx储存量的推断值大于等于执行NOx还原控制的阈值,且氧化催化剂4及NOx催化剂5的温度处于活性温度的场合。在该S101中,当判断为否定时,则ECU10结束本程序,当判断为肯定时,则ECU10进入S102。
在S102中,ECU10执行来自燃料添加阀6的间歇性燃料添加。此时的燃料添加量被控制成,当氧化催化剂4处于通常状态时,即处于氧化催化剂4的劣化程度比较低的状态时,使流入NOx催化剂5的废气的空燃比成为目标空燃比的量。在此,目标空燃比是指NOx催化剂5的周围环境成为还原环境的空燃比。并且,此时的燃料添加的休止间隔被设定成,能够抑制氧化催化剂4及NOx催化剂5的过度升温。在本实施例中,执行该S102的ECU10,相当于本发明的NOx还原控制执行单元。
其次,ECU10进入S103,并计算出规定变化幅度ΔT0,即成为判断氧化催化剂4劣化的阈值的NOx催化剂5的温度变化幅度。如上所述,氧化催化剂4的劣化程度越高,NOx催化剂5的温度变化幅度就越大。并且,氧化催化剂4的劣化程度越高,NOx还原控制的效率就越下降。在此,规定变化幅度ΔT0值相当于,能够判断出氧化催化剂4的劣化已进行到有可能导致NOx还原控制的效率过度下降的阈值。根据吸入空气量以及内燃机1的燃料喷射量和来自燃料添加阀6的燃料添加量,算出该规定变化幅度ΔT0。
其次,ECU10进入S104,对NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc是否小于在S103中算出的规定变化幅度ΔT0进行判断。在该S104中,当判断为肯定时ECU10进入S105,当判断为否定时ECU10进入S106。
进入到S105的ECU10,继续执行来自燃料添加阀6的间歇性燃料添加。即,继续执行NOx还原控制。此后,ECU10结束执行本程序。
另一方面,进入到S106的ECU10,根据NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc来设定在氧化催化剂4的升温控制中的目标温度Toct。即使氧化催化剂4已劣化到NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc大于等于规定变化幅度ΔT0时,也能通过提高该氧化催化剂4的温度而促进燃料在该氧化催化剂4上的氧化。即,能够抑制NOx还原控制效率的下 降。此时,为了充分促进燃料在氧化催化剂4上的氧化,该氧化催化剂4的劣化程度越高就越要提高该氧化催化剂4的温度。
为此,在本实施例中,预先设定了NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc与氧化催化剂4的目标温度Toct的关系,并设定成NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc越大,氧化催化剂4的目标温度Toct就越高。即设定成,氧化催化剂4的劣化程度越高,目标温度Toct就越高。
其次,ECU10进入S107,判断在S106中设定的目标温度Toct是否在规定上限温度Toclimit以下。当氧化催化剂4已过度劣化时,即使提高该氧化催化剂4的温度也难以在该氧化催化剂4上充分氧化燃料。在此,规定上限温度Toclimit是指,当目标温度Toct被设定在高于该规定上限温度Toclimit的值时,能够判断出该氧化催化剂4的劣化已进行到即使提高氧化催化剂4的温度也难以在该氧化催化剂4上充分氧化燃料的阈值温度。在S107中判断为肯定时ECU10进入S108,当判断为否定时ECU10进入S109。
在S108中,ECU10通过上述方法执行氧化催化剂4的升温控制,将氧化催化剂4升温至目标温度Toct。此后,ECU10进入S105。在本实施例中,执行该S108的ECU10,相当于本发明的前段催化剂升温单元。
另一方面,在S109中,ECU10判断为,通过本实施例的NOx还原控制而难以充分还原被储存于NOx催化剂5中的NOx,便停止执行来自燃料添加阀6的间歇性燃料添加。即,停止执行NOx还原控制。此后,ECU10结束执行本程序。
根据以上说明的程序,当NOx催化剂5的温度变化幅度ΔTc大于等于规定变化幅度ΔT0时,即,被判断为氧化催化剂4的劣化已进行到NOx还原控制效率可能过度下降的程度时,执行氧化催化剂4的升温控制。因此,即使在氧化催化剂4的劣化己经进行的状态下,也能抑制NOx还原控制效率的下降。
另外,在氧化催化剂4的升温控制中,氧化催化剂4的劣化程度越高,氧化催化剂4升温到越高的温度。因此,即使氧化催化剂4的劣化程度变得很高,也能促进燃料在该氧化催化剂4上的氧化。
而且,当该氧化催化剂4的劣化已进行到即使提高氧化催化剂4的温度也难以在该氧化催化剂4上充分氧化燃料的程度时,停止执行NOx还原控制。因此,能够抑制在难以还原被储存于NOx催化剂5上的NOx的状态下执行NOx还原控制。
另外,在上述程序中,当ECU10进入S109时,还可以在停止执行NOx还原控制的同时,将氧化催化剂4已过度劣化的情况,即氧化催化剂4已出现故障的情况,通知给装载内燃机1的车辆的驾驶员。
而且,在本实施例中,在执行NOx还原控制之外的时机,氧化催化剂4和NOx催化剂5的温度处于活性温度时,可执行来自燃料添加阀6的间歇性燃料添加,并根据此时的NOx催化剂5的温度变化幅度来检测氧化催化剂4的劣化程度。
在这种情况下,将检测到的NOx催化剂5的温度变化幅度或氧化催化剂4的劣化程度存储于ECU10中,当执行NOx还原控制时,根据存储的这些数值判断是否执行氧化催化剂4的升温控制。并且,根据这些数值来设定执行氧化催化剂4的升温控制时的目标温度。
另外,在NOx还原控制以外的控制中,从燃料添加阀6间歇性地添加燃料时,可以根据NOx催化剂5的温度变化幅度检测氧化催化剂4的劣化程度。
而且在本实施例中,通过从设置在排气通道2的燃料添加阀6中添加燃料而向氧化催化剂4及NOx催化剂5供给作为还原剂的燃料,但也可通过在内燃机1的排气冲程中进行辅助燃料喷射代替来自燃料添加阀6的燃料添加,而向氧化催化剂4及NOx催化剂5供给燃料。
产业上的可利用性
根据本发明,在内燃机的废气净化系统中,能够检测出前段催化剂的劣化程度,所述内燃机的废气净化系统包括:NOx催化剂,其被设置于内燃机的排气通道中;前段催化剂,其被设置在比该NOx催化剂更为上游一侧的排气通道中且具有氧化功能。

Claims (5)

1.一种内燃机的废气净化系统,其特征在于,包括:
储存还原型NOx催化剂,其被设置于内燃机的排气通道中;
前段催化剂,其被设置在比该储存还原型NOx催化剂更为上游一侧的排气通道中,且具有氧化功能;
温度检测单元,其用于检测所述储存还原型NOx催化剂的温度;
还原剂供给单元,其从比所述前段催化剂更上游的一侧,间歇性地向所述前段催化剂及所述储存还原型NOx催化剂供给还原剂;
劣化程度检测单元,其根据通过该还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时的、进行还原剂的供给时与休止还原剂的供给时的所述储存还原型NOx催化剂的温度变化幅度,来检测所述前段催化剂的劣化程度。
2.如权利要求1所述的内燃机的废气净化系统,其特征在于,所述劣化程度检测单元判断为,当通过所述还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时的所述储存还原型NOx催化剂的温度变化幅度越大,所述前段催化剂的劣化程度就越高。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的废气净化系统,其特征在于,包括:
NOx还原控制执行单元,其执行NOx还原控制,即通过所述还原剂供给单元间歇性地供给还原剂而对储存在所述储存还原型NOx催化剂中的NOx进行还原;
前段催化剂升温单元,其在通过该NOx还原控制执行单元来执行NOx还原控制的场合,当由所述还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时的所述储存还原型NOx催化剂的温度变化幅度大于等于规定变化幅度时,使所述前段催化剂温度高于该储存还原型NOx催化剂的温度变化幅度小于该规定变化幅度时的所述前段催化剂温度。
4.如权利要求3所述的内燃机的废气净化系统,其特征在于,通过所述还原剂供给单元间歇性地供给还原剂时的所述储存还原型NOx催化剂的温度变化幅度越大,使由所述前段催化剂升温单元提高所述前段催化剂的温度时的目标温度越高。
5.如权利要求4所述的内燃机的废气净化系统,其特征在于,当所述目标温度高于规定上限温度时,禁止NOx还原控制执行单元执行NOx还原控制。
CN200780018486XA 2006-05-24 2007-05-24 内燃机的废气净化系统 Expired - Fee Related CN101449035B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP143939/2006 2006-05-24
JP2006143939A JP4428361B2 (ja) 2006-05-24 2006-05-24 内燃機関の排気浄化システム
PCT/JP2007/061038 WO2007136143A1 (ja) 2006-05-24 2007-05-24 内燃機関の排気浄化システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101449035A CN101449035A (zh) 2009-06-03
CN101449035B true CN101449035B (zh) 2011-08-31

Family

ID=38723447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200780018486XA Expired - Fee Related CN101449035B (zh) 2006-05-24 2007-05-24 内燃机的废气净化系统

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090158716A1 (zh)
EP (1) EP2031201B1 (zh)
JP (1) JP4428361B2 (zh)
KR (1) KR20090027666A (zh)
CN (1) CN101449035B (zh)
DE (1) DE602007012694D1 (zh)
WO (1) WO2007136143A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4978856B2 (ja) * 2009-01-16 2012-07-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2010113269A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定装置及び触媒劣化判定方法
KR101047608B1 (ko) * 2009-09-25 2011-07-07 기아자동차주식회사 디젤 자동차의 배기가스 저감 장치 및 그의 고장 진단 방법
CN102241272A (zh) * 2010-05-14 2011-11-16 炭崎公政 可造氢、脱二氧化碳气泡的节能风/电动船
US8826645B2 (en) * 2011-03-11 2014-09-09 GM Global Technology Operations LLC Hydrocarbon conversion diagnostic
JP6417908B2 (ja) * 2014-12-09 2018-11-07 いすゞ自動車株式会社 酸化触媒劣化診断装置及び酸化触媒劣化診断方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5201802A (en) * 1991-02-04 1993-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for an internal combustion engine
JP3852788B2 (ja) * 1995-10-02 2006-12-06 株式会社小松製作所 ディーゼルエンジンのNOx 触媒の劣化検出装置およびその劣化検出方法
JP3564966B2 (ja) * 1997-09-19 2004-09-15 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置の故障診断装置
JPH11229859A (ja) * 1998-02-12 1999-08-24 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関
JP3374782B2 (ja) * 1999-04-28 2003-02-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化検出装置
JP3573044B2 (ja) * 2000-02-03 2004-10-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE10300555B4 (de) * 2002-01-10 2009-03-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi Verschlechterungsermittelungsvorrichtung für eine Verbrennungsmotorabgassteuerungsvorrichtung und Verschlechterungsermittelungsverfahren
DE10202522A1 (de) * 2002-01-24 2003-09-04 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zum Diagnostizieren der Speichereigenschaften eines NO¶x¶-Speicherkatalysators
US20040093853A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-20 Hemingway Mark D. System and method for using nonthermal plasma reactors
US6832473B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-21 Delphi Technologies, Inc. Method and system for regenerating NOx adsorbers and/or particulate filters
US6834498B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-28 Ford Global Technologies, Llc Diesel aftertreatment systems
JP2004211638A (ja) * 2003-01-07 2004-07-29 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置
JP4311071B2 (ja) * 2003-04-23 2009-08-12 トヨタ自動車株式会社 排気浄化システムの不具合判定方法
JP2004339993A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
DE10323247A1 (de) * 2003-05-22 2004-12-09 Umicore Ag & Co.Kg Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems aus einem Dieselmotor mit einem Dieseloxidationskatalysator zur Abgasreinigung
EP1544432B1 (en) * 2003-12-15 2008-07-09 Nissan Motor Co., Ltd. Regeneration control of diesel particulate filter
CN100577996C (zh) * 2004-12-14 2010-01-06 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 用于诊断氧化催化剂的方法、装置
JP4434061B2 (ja) * 2005-04-08 2010-03-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP1900928A4 (en) * 2005-07-06 2009-04-29 Toyota Motor Co Ltd EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP4710564B2 (ja) * 2005-11-22 2011-06-29 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
US8112988B2 (en) * 2006-03-16 2012-02-14 Ford Global Technologies, Llc System and method for desulfating a NOx trap
JP2007332932A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の異常診断装置
JP4665924B2 (ja) * 2007-03-16 2011-04-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP2008274835A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 酸化触媒の劣化診断装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2001-342879A 2001.12.14
JP特开2004-324477A 2004.11.18

Also Published As

Publication number Publication date
JP4428361B2 (ja) 2010-03-10
JP2007315233A (ja) 2007-12-06
CN101449035A (zh) 2009-06-03
US20090158716A1 (en) 2009-06-25
EP2031201B1 (en) 2011-02-23
WO2007136143A1 (ja) 2007-11-29
DE602007012694D1 (de) 2011-04-07
EP2031201A1 (en) 2009-03-04
KR20090027666A (ko) 2009-03-17
EP2031201A4 (en) 2010-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101646846B (zh) 氨氧化催化剂中的n2o生成量推定方法以及内燃机的排气净化系统
US7685810B2 (en) Engine control apparatus and engine operating method
US8307699B2 (en) Abnormality diagnosis apparatus and abnormality diagnosis method for NOx sensor
CN102414405B (zh) 发动机的排气净化装置
US8133444B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
US8176729B2 (en) Perturbation control strategy for low-temperature urea SCR NOx reduction
US20110023456A1 (en) Method and system for verifying the operation of an scr catalyst
CN108412589A (zh) 内燃机的排气净化装置的异常诊断装置及诊断方法、内燃机系统及其控制方法
CN101235741A (zh) 排放控制诊断系统及方法
CN101449035B (zh) 内燃机的废气净化系统
JP2008157136A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
EP2570626B1 (en) Exhaust gas purification apparatus of an internal combustion engine
CN101680332A (zh) NOx净化系统及NOx净化系统的控制方法
US20100199642A1 (en) Exhaust gas purifying apparatus and method for regenerating particulate filter thereof
US20180291783A1 (en) Exhaust treatment system including ammonia storage control system
CN104870767A (zh) 内燃机的排气净化系统
JP2021055563A (ja) 内燃機関の排気浄化装置、及び車両
JP2004156614A (ja) エンジンの排気後処理システム及びその方法
JP5505076B2 (ja) Scrシステム
WO2013179393A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5761255B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US7634906B2 (en) Exhaust gas after-treatment apparatus
EP2857647B1 (en) Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
JP5534011B2 (ja) 排気昇温装置及び燃料供給弁の詰まり除去方法
JP2013253540A (ja) 内燃機関の排気浄化システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110831

Termination date: 20140524