CN102137990A - 内燃机的排气净化系统 - Google Patents
内燃机的排气净化系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102137990A CN102137990A CN2009801284493A CN200980128449A CN102137990A CN 102137990 A CN102137990 A CN 102137990A CN 2009801284493 A CN2009801284493 A CN 2009801284493A CN 200980128449 A CN200980128449 A CN 200980128449A CN 102137990 A CN102137990 A CN 102137990A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- nox
- interval
- combustion engine
- rule
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title abstract 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 48
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 30
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 15
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 101100202463 Schizophyllum commune SC14 gene Proteins 0.000 description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust 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
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/18—Exhaust 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
- F01N3/20—Exhaust 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
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
- F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/027—Introducing 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
- F02D41/0275—Introducing 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
- F02D41/1441—Plural sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
- F01N2900/1402—Exhaust gas composition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1622—Catalyst reducing agent absorption capacity or consumption amount
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D2041/1468—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an ammonia content or concentration of the exhaust gases
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供一种在具备NSR催化剂和SCR的内燃机中能够抑制因NOx的泄漏带来的排气排放恶化的内燃机的排气净化系统。一种能够稀薄燃烧运转的内燃机(10)的排气净化系统，具备配置在内燃机(10)的排气通路(12)上的NSR催化剂(16)、配置在NSR催化剂(16)下游的SCR(18)、和在稀薄燃烧运转中以规定间隔执行燃料过量供给的燃料过量供给机构。根据燃料过量供给时在NSR催化剂(16)中生成的NH3生成量和间隔之间的关系(第一规则)、以及燃料过量供给时泄漏到NSR催化剂(16)下游的NOx漏气量和间隔之间的关系(第二规则)，将间隔设定在NOx漏气量全部在SCR(18)中被还原净化的期间。优选为，以NH3生成量相对于NOx漏气量的比率大于预定比率的方式设定间隔。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化系统，特别涉及具备NOx储存还原催化剂和NOx选择还原催化剂的内燃机的排气净化系统。
背景技术
以往，已知有例如日本特开2001-271679号公报所示，在内燃机的排气通路上具备NOx储存还原催化剂(以下称作NSR催化剂)的系统。NSR催化剂是具备将从内燃机排出的燃烧气体中所含的氮氧化物(NOx)储存在催化剂内部的储存功能、和对NOx和碳化氢(HC)等进行净化处理的催化剂功能的催化剂。在内燃机以稀空燃比运转时，排出含有大量NOx的废气。因而，上述NSR催化剂将该NOx储存在其内部，来抑制该NOx向催化剂下游被排出。
在此，由NSR催化剂中储存的NOx在规定时间被净化处理。更具体而言，在上述以往的系统中，执行从内燃机一时地排出未燃烧成分的燃料过量供给。由此，使该催化剂内的NOx和未燃烧成分在该催化剂内反应。
在通过开始燃料过量供给而大量未燃烧成分从内燃机排出时，被排出到NSR催化剂下游的废气在该催化剂中仍残存有应由未燃烧成分还原的NOx的期间成为理论混合比(stoichiometric amount of air)气氛。然后，在结束对储存在催化剂内的NOx的还原时，由于未燃烧成份被排出到催化剂下游，废气变化为浓混合比气氛。在上述以往的系统中，根据氧浓度和氮氧化物的浓度，来检测发现这种催化剂下游的废气向浓混合比气氛的变化，在该检测时间结束燃料过量供给。由此，能够防止过度执行燃料过量供给，因此能够抑制燃料费用升高。
专利文献1：日本特开2001-271679号公报
专利文献2：日本特开2009-114879号公报
在上述以往系统中，通过燃料过量供给对在NSR催化剂中储存的NOx进行处理。然而，在执行燃料过量供给时，有时所储存的NOx的一部分被排出到该催化剂下游。也就是，当执行燃料过量供给而将还原剂即未燃烧成分被导入到NSR催化剂内时，所储存的NOx脱离并在催化剂上游进行反应。然而，在脱离的NOx中，存在未在催化剂上游被净化而泄漏到该催化剂下游的NOx。作为抑制该NOx的泄漏的方法，可考虑扩大催化剂容量并增加反应场的方法。然而，催化剂容量的扩大导致因贵金属的增加所带来的成本的大幅度增加。因而，希望有一种不扩大催化剂容量就能够抑制因该NOx的泄漏所导致的排气排放恶化的系统。
发明内容
本发明为了解决上述问题而成，其目的是提供一种在具备NSR催化剂的内燃机内，能够抑制因该NOx的泄漏所导致的排气排放恶化的内燃机的排气净化系统。
为了实现上述目的，第一发明是一种能够稀薄燃烧运转的内燃机的排气净化系统，其特征在于，具备配置在上述内燃机的排气通路上的NOx储存还原催化剂(以下，NSR催化剂)、配置在上述NSR催化剂下游的NOx选择还原催化剂(以下，SCR)、和在稀薄燃烧运转中以规定间隔执行燃料过量供给的燃料过量供给机构，
上述燃料过量供给机构包含：
第一规则取得单元，其取得在燃料过量供给时上述NSR催化剂中所生成的NH3的生成量和上述间隔之间的关系作为第一规则；
第二规则取得手段，其取得在燃料过量供给时泄漏到上述NSR催化剂下游的NOx漏气量和上述间隔之间的关系作为第二规则；
间隔设定单元，其根据上述第一规则和第二规则来设定上述间隔，以使上述NOx漏气量全部在上述SCR中被还原净化。
另外，第二发明在第一发明中，其特征在于，上述间隔设定单元以上述NH3的生成量相对于上述NOx漏气量的比率大于预定比率的方式设定上述间隔。
另外，第三发明在第一或第二发明中，其特征在于，上述间隔设定单元在上述第一规则中的上述NH3的生成量的增加比例大于预定比例的范围内设定上述间隔。
另外，第四发明在第一或第二发明中，其特征在于，上述间隔设定单元在上述第一规则中的上述NH3的生成量大于规定量的范围内设定上述间隔。
在内燃机的稀混合比运转中，从该内燃机中排出的NOx储存在NSR催化剂(NOx储存还原催化剂)中。而且，在执行燃料过量供给时，在NSR催化剂中，所储存的NOx被净化并生成NH3。所生成的NH3流过排气通路并储存在配置于下游侧的NOx选择还原催化剂(SCR)中。在该SCR中，使用所储存的NH3，对泄漏到NSR催化剂下游侧的NOx选择性地进行还原。
燃料过量供给的间隔越长，NSR催化剂中储存更多的量的NOx。因而，该间隔越长，燃料过量供给时所生成的NH3量越多。另一方面，储存在NSR催化剂中的NOx的量越多，也就是间隔越长，燃料过量供给时泄漏该NSR催化剂的NOx的量越多。根据第一发明，基于NH3的生成量和间隔之间的关系(第一规则)、以及NOx漏气量和间隔之间的关系(第二规则)，以泄漏的NOx全部在SCR中被还原净化的方式设定间隔。因而，根据本发明，由于泄漏的NOx全部在SCR中被净化，因此能够有效地抑制排气排放的恶化。
根据第二发明，以NH3的生成量相对于NOx漏气量的比率大于预定比率的方式设定燃料过量供给的间隔。因而，根据本发明，能够有效地避免在SCR中NH3不足而不能对泄漏的NOx全部进行还原净化的情形。
根据第三发明，在第一规则中的NH3的生成量的增加比例大于预定比例的范围内设定燃料过量供给的间隔。因而，根据本发明，由于能够使SCR储存大量的NH3，因此能够有效地避免不能对泄漏的NOx全部进行还原净化的情形。
根据第四发明，在第一规则中的NH3的生成量大于规定量的范围内设定燃料过量供给的间隔。因而，根据本发明，由于能够使SCR储存所希望量的NH3，因此能够有效地避免不能对泄漏的NOx全部进行还原净化的情形。
附图说明
图1是用于说明本发明实施方式1的构成的图。
图2是用于说明NSR催化剂16的功能的图。
图3是表示间隔和NH3生成量以及NOx漏气量的关系的图。
图4是表示间隔被设定为t2时的NOx漏气量和SCR18的下游侧的NOx量的图。
图5是表示间隔被设定为t3时的NOx漏气量和SCR18的下游侧的NOx量的图。
图6是表示间隔被设定为t4时的NOx漏气量和SCR18的下游侧的NOx量的图。
其中附图标记说明如下：
10内燃机(发动机)，12排气通路，14起动催化剂(SC)，16NOx储存还原催化剂(NSR催化剂)，18NOx选择还原催化剂(SCR)，22氧传感器，24氧传感器，26NOx传感器，30ECU(ElectronicControl Unit：电子控制单元)。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。此外，各个附图中共用的要素使用相同的附图标记并省略了重复说明。另外，并不是通过以下的实施方式来限定本发明。
实施方式
〔实施方式的构成〕
图1是用于说明本发明实施方式的构成的图。如图1所示，本实施方式的系统具备内燃机10。内燃机10构成为具备右排列101和左排列102的V型汽油发动机。属于右排列101的气缸组与排气通路121连通。另外，属于左排列102的气缸组与排气通路122连通。排气通路121和122在下游汇合后与排气通路123的一端连通。以下，在不特别区分排气通路121、122和123时，将它们简称为“排气通路12”。
将三元催化剂即起动催化剂(以下，“称作SC”)141和142分别配置在排气通路121和122上。另外，将NOx储存还原催化剂(以下，称作“NSR催化剂”)16配置在位于SC14的下游侧的排气通路123上。此外，将NOx选择还原催化剂(以下，称作“SCR催化剂”)18配置在排气通路123中的NSR催化剂16的下游侧。以下，在不特别区分SC141和142的情况下，将其简称为“SC14”。
内燃机10在空燃比为浓的情况下，容易排出HC和CO。另外，在空燃比为稀的情况下，容易排出NOx。SC14在稀混合比气氛下一边储存氧气(O2)一边对NOx进行还原(净化为氮气N2)。另一方面，在浓混合比气氛下，一边排出氧气一边对HC和CO进行氧化(净化为H2O、CO2)。另外，在浓混合比气氛下，通过废气中所含的氮与氢进行反应，而生成氨(NH3)。
NSR催化剂16在稀混合比气氛情况下，储存废气中所含的NOx。另外，NSR催化剂16在浓混合比气氛情况下将所储存的NOx排出。在浓混合比气氛情况下被排出的NOx通过HC和CO被还原。此时，与SC14的场合相同，在NSR16中也生成NH3。
SCR18构成为铁类沸石催化剂并具有下述功能，即：SC14和NSR催化剂16储存在浓混合比气氛环境下生成的NH3，在稀混合比气氛下以NH3为还原剂来对废气中的NOx选择性地进行还原。根据SCR18，能够有效地阻止泄漏到NSR催化剂16下游的NH3和NOx被排出到大气中的情况。
图1所示的系统中，在排气通路123上的NSR催化剂16的上游侧的位置以及NSR催化剂16的下游侧且SCR18的上游侧的位置具备氧(O2)传感器22和24。氧传感器22和24是产生与废气中的氧浓度对应的信号的传感器。另外，排气通路12上的SCR18的下游侧配置有NOx传感器26。该NOx传感器相应于废气中的NOx和NH3，而生成对应于它们的浓度的信号。因而，根据NOx传感器26，能够分别在浓混合比气氛下检测SCR18的下游的NH3的浓度，并且在稀混合比气氛下检测SCR18的下游的NOx的浓度。
本实施方式的系统中，如图1所示具备ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)30。燃料喷射装置(未图示)等各种致动器连接于ECU30的输出部。除了上述A/F传感器20、氧传感器22和24以及NOx传感器26之外，用于检测内燃机10的运转条件和运转状态的各种传感器也连接于ECU30的输入部。ECU30能够根据所输入的各种信息来控制图1所示的系统的状态。
〔实施方式1的动作〕
(关于燃料过量供给控制)
首先，参照图2对本实施方式的系统中所执行的燃料过量供给控制进行说明。图2是用于说明本实施方式的系统中所执行的燃料过量供给控制的图。此外，图2(A)表示内燃机10的稀混合比运转中催化剂内的情况，图2(B)表示内燃机10在燃料过量供给执行中催化剂内的情况。
ECU30通常使内燃机10在稀空燃比下运转(稀混合比运转)。在稀运转情况下，NOx等氧化剂的排出量比HC、CO等还原剂的量多。因而，即使使用三元催化剂对该废气进行净化，也因还原剂不足，仍不能将NOx全部净化。因此，本实施方式1的系统在排气通路123内具备NSR催化剂16。如图2(A)所示，NSR催化剂16具有将NOx作为Ba(NO3)2等硝酸盐来储存的功能。因而，根据本实施方式1的系统，即使在稀混合比运转中，也能够有效地抑制该NOx被排出到大气中的情况。
但是，NSR催化剂16的NOx的储存功能随着储存量的增大而下降。因而，当稀混合比运转长时间持续时，导致未被储存的NOx被泄漏到该催化剂下游。因此，在本实施方式1的系统中，执行定期地使由NSR催化剂16储存的NOx脱离并进行处理的燃料过量供给控制。更具体而言，在NSR催化剂16的储存功能下降的预定时间，使内燃机10的排气空燃比暂时变浓(例如，A/F＝12)。如图2(B)所示，在燃料过量供给执行中的废气内包含大量的HC、CO、H2等还原剂。因而，当这些还原剂被导入到NSR催化剂16内时，作为硝酸盐被储存的NOx被还原为NO而从盐基中脱离。脱离后的NOx以在NSR催化剂16内的催化剂上游被净化为N2等的方式被处理。从而，通过在稀混合比运转中执行燃料过量供给，能够对在NSR催化剂16中所储存的NOx进行脱离处理，因此能够有效地使NOx的储存功能恢复。
(由SCR进行的NOx净化动作)
以下，对SCR18的功能进行说明。如上所述，通过执行燃料过量供给，能够使NSR催化剂16的NOx的储存功能有效地恢复。然而，当执行燃料过量供给时，从该NSR催化剂16脱离的NOx的一部分没有被净化并原封不动地被泄漏到其下游。另外，如上所述，在稀混合比运转中也存在没有被储存在NSR催化剂16中而被泄漏到下游的NOx。当这些被泄漏的NOx原封不动地被排出到大气中时，导致排气排放的恶化。
因此，本实施方式1的系统具备用于对泄漏到NSR催化剂16下游侧的NOx进行处理的SCR18。如上所述，SCR18将SC14和NSR催化剂16在浓混合比气氛下生成的NH3储存在其内部。因而，根据SCR18，能够利用NH3选择性地对泄漏到NSR催化剂16下游的NOx进行还原。由此，能够有效地阻止NOx被排出到大气中而导致排气排放的恶化的情况。
此外，根据本申请的发明人的见解，通过使SCR18的床温为500℃以下，优选为300℃左右，能够使该SCR18中的还原反应活跃地进行。因而，在本实施方式1的系统中，调整其配置以使SCR18的床温为300℃左右。由此，能够有效地阻止NOx被排出到SCR18的下游的情况。
〔本实施方式1的特征动作〕
以下，参照图3至图6说明本实施方式的特征动作。如上所述，当在内燃机10的稀混合比运转中执行燃料过量供给时，储存在NSR催化剂16中的NOx被净化为氮气(N2)等，并且作为净化反应的中间生成物也生成了NH3。所生成的NH3被储存在配置于该NSR催化剂16下游的SCR18中，并在NOx的净化中使用。
在此，为了在SCR18中将泄漏的NOx全部净化，要求生成能够将NOx全部净化的量的NH3。在NOx量多且催化剂活性下降的环境下要生成大量的NH3。因此，作为有效增加NH3生成量的方法，可考虑延长燃料过量供给的间隔。由此，由于稀混合比运转时间延长，因此被储存在NSR催化剂16中的NOx的储存量增加，NH3的生成量也增加。
然而，当设定间隔较长时，NOx的漏气量也增大。这是由于，如上所述地被储存在NSR催化剂16中的NOx的储存量越多，NOx的漏气量也越大。因而，为了有效地对泄漏的NOx进行净化，需要考虑NH3的生成量和NOx的漏气量之间的平衡来设定间隔。
因此，本申请的发明人着眼于燃料过量供给的间隔和NH3的生成量之间的关系来进行了深入研究，其结果发现存在NH3的生成量急剧上升的间隔时期。图3是表示间隔和NH3生成量以及NOx漏气量之间的关系的图。如该图所示，NOx漏气量以相对于间隔大致一定的比例上升。与此相对，NH3的生成量在时间t3以后急剧地上升。因而，NH3的生成量和NOx漏气量之间的关系随着间隔的长度而变化。
图4是表示间隔被设定为t2时的NOx漏气量和SCR18下游侧的NOx量的图。如该图所示，在间隔为t2时(10秒)时，在稀混合比运转中被储存在NSR16中的NOx量少。因而，燃料过量供给时的NOx漏气量和NH3生成量(在SCR18中的储存量)分别很少。因而，在该图所示的关系中，NH3量不足，且微量的NOx被排出到SCR18的下游。
以下，图5是表示间隔被设定为t3时的NOx漏气量和SCR18的下游侧的NOx量的图。如该图所示，在间隔为t3时(20秒)时，在稀混合比运转中被储存在NSR16中的NOx量变为中等量左右。因而，燃料过量供给时泄漏的NOx量和NH3生成量(在SCR18中的储存量)分别达到中等量左右。因而，在该图所示的关系中，NH3生成量并不随着泄漏的NOx量的增量比例增加，因而被排出到SCR18下游的NOx与图4所示的情况相比也稍微增大。
以下，图6是表示间隔被设定为t4时的NOx漏气量和SCR18下游侧的NOx量的图。如该图所示，在间隔为t4时(25秒)时，在稀混合比运转中被储存在NSR16中的NOx量与上述间隔为t3时的情况差别不大，为中等量左右。因而，燃料过量供给时泄漏的NOx量同样为中等量左右。另一方面，如图3所示，间隔为t4时的NH3生成量与间隔为t3时的情况相比急剧上升。因而，如图6所示，大量的NH3储存在SCR18中。因而，在该图所示的关系中，由于与NOx漏气量的增量相比，NH3生成量急剧增大，因此被排出到SCR18下游的NOx无限地接近于零。
从而，通过燃料过量供给的间隔的设定，NOx漏气量和NH3生成量之间的关系变化。因此，在本实施方式1的系统中，以NH3生成量和NOx漏气量之间的关系变为上述图6所示的关系的方式设定燃料过量供给的间隔。更具体而言，根据图3所示的NH3生成量和间隔之间的关系，设定为处于NH3生成量急剧上升的区域的间隔。作为该区域的特定方法，例如可以考虑以NH3生成量的增加比例大于预定比例的方式特定区域的方法，或以NH3生成量大于预定值的方式特定区域的方法等。由此，能够使NH3生成量相对于NOx漏气量增大，因此，能够有效地抑制因NH3的不足导致的NOx被排出到大气中的情况。
此外，当进一步加长间隔时，NSR催化剂16中的NOx的储存量变得非常大，导致泄漏的NOx量增大至极值。因而，最好将该间隔设定在NH3生成量相对于NOx漏气量足够的范围内。
而且，在上述实施方式1的系统中，虽然以NH3生成量不出现不足情况的方式设定为与NH3生成量急剧上升的区域对应的间隔，但该间隔的设定方法不局限于此。也就是说，也可以根据图3所示的关系，运算NH3生成量和NOx漏气量的比率，来特定NH3生成量相对于NOx漏气量足够的区域。
另外，在上述实施方式1的系统中，根据图3所示的关系，前馈控制间隔，但间隔的设定方法并不局限于此。也就是说，也可以使用NOx传感器26，检测SCR18下游的NOx浓度来反馈控制该间隔。
此外，在上述实施方式1中，NSR催化剂16相当于上述第一发明中的“NSR催化剂”，SCR18相当于上述第一发明中的“SCR”，图3中的实线相当于上述第一发明中的“第一规则”，图3中的虚线相当于上述第一发明中的“第二规则”。
Claims (4)
1.一种内燃机的排气净化系统，该内燃机能够进行稀薄燃烧运转，该排气净化系统的特征在于，具备配置在上述内燃机的排气通路上的NOx储存还原催化剂即NSR催化剂、配置在上述NSR催化剂下游的NOx选择还原催化剂即SCR、和在稀薄燃烧运转中以规定间隔执行燃料过量供给的燃料过量供给机构，
上述燃料过量供给机构包括：
第一规则取得单元，其取得在燃料过量供给时上述NSR催化剂中所生成的NH3的生成量和上述间隔之间的关系作为第一规则；
第二规则取得单元，其取得在燃料过量供给时泄漏到上述NSR催化剂下游的NOx漏气量和上述间隔之间的关系作为第二规则；以及
间隔设定单元，其根据上述第一规则和上述第二规则来设定上述间隔，以使上述NOx漏气量全部在上述SCR中被还原净化。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，上述间隔设定单元以上述NH3的生成量相对于上述NOx漏气量的比率大于预定比率的方式设定上述间隔。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，上述间隔设定单元在上述第一规则中的上述NH3的生成量的增加比例大于预定比例的范围内设定上述间隔。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，上述间隔设定单元在上述第一规则中的上述NH3的生成量大于规定量的范围内设定上述间隔。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2009/069281 WO2011058632A1 (ja) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | 内燃機関の排気浄化システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102137990A true CN102137990A (zh) | 2011-07-27 |
Family
ID=43991311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009801284493A Pending CN102137990A (zh) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | 内燃机的排气净化系统 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110214417A1 (zh) |
| EP (1) | EP2500536A1 (zh) |
| JP (1) | JP5146545B2 (zh) |
| CN (1) | CN102137990A (zh) |
| WO (1) | WO2011058632A1 (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103362612A (zh) * | 2012-03-30 | 2013-10-23 | 曼卡车和巴士股份公司 | 与废气后处理装置相关的应用方法 |
| CN106948907A (zh) * | 2015-10-01 | 2017-07-14 | 福特环球技术公司 | 排放道中解吸的氮氧化物的还原 |
| CN109973180A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的排气净化装置 |
| CN112867849A (zh) * | 2018-10-23 | 2021-05-28 | 纬湃科技有限责任公司 | 用于废气后处理的方法和废气后处理系统 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140356237A1 (en) * | 2012-02-07 | 2014-12-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine |
| JPWO2013118252A1 (ja) * | 2012-02-07 | 2015-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP6248978B2 (ja) * | 2015-05-11 | 2017-12-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1202219A (zh) * | 1995-11-09 | 1998-12-16 | 丰田自动车株式会社 | 净化内燃机排气的方法和装置 |
| EP1061244A2 (en) * | 1999-06-14 | 2000-12-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine |
| JP2006291832A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化用の触媒の熱劣化推定方法 |
| WO2008142930A1 (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Isuzu Motors Limited | ＮＯｘ浄化システムの制御方法及びＮＯｘ浄化システム |
| JP2008303759A (ja) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001271679A (ja) | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比制御方法 |
| US7213395B2 (en) * | 2004-07-14 | 2007-05-08 | Eaton Corporation | Hybrid catalyst system for exhaust emissions reduction |
| JP2009114879A (ja) | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2009221873A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化システム |
| JP2010112345A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Mitsubishi Motors Corp | 排気浄化装置 |
| EP2458168B1 (en) * | 2009-10-06 | 2015-08-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
-
2009
- 2009-11-12 WO PCT/JP2009/069281 patent/WO2011058632A1/ja active Application Filing
- 2009-11-12 US US13/061,302 patent/US20110214417A1/en not_active Abandoned
- 2009-11-12 EP EP09847194A patent/EP2500536A1/en not_active Withdrawn
- 2009-11-12 JP JP2010545709A patent/JP5146545B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-12 CN CN2009801284493A patent/CN102137990A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1202219A (zh) * | 1995-11-09 | 1998-12-16 | 丰田自动车株式会社 | 净化内燃机排气的方法和装置 |
| EP1061244A2 (en) * | 1999-06-14 | 2000-12-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine |
| JP2006291832A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化用の触媒の熱劣化推定方法 |
| WO2008142930A1 (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Isuzu Motors Limited | ＮＯｘ浄化システムの制御方法及びＮＯｘ浄化システム |
| JP2008286102A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Isuzu Motors Ltd | ＮＯｘ浄化システムの制御方法及びＮＯｘ浄化システム |
| JP2008303759A (ja) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103362612A (zh) * | 2012-03-30 | 2013-10-23 | 曼卡车和巴士股份公司 | 与废气后处理装置相关的应用方法 |
| CN103362612B (zh) * | 2012-03-30 | 2017-05-31 | 曼卡车和巴士股份公司 | 与废气后处理装置相关的应用方法 |
| CN106948907A (zh) * | 2015-10-01 | 2017-07-14 | 福特环球技术公司 | 排放道中解吸的氮氧化物的还原 |
| CN109973180A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的排气净化装置 |
| CN112867849A (zh) * | 2018-10-23 | 2021-05-28 | 纬湃科技有限责任公司 | 用于废气后处理的方法和废气后处理系统 |
| CN112867849B (zh) * | 2018-10-23 | 2023-03-10 | 纬湃科技有限责任公司 | 用于废气后处理的方法和废气后处理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011058632A1 (ja) | 2011-05-19 |
| JPWO2011058632A1 (ja) | 2013-03-28 |
| JP5146545B2 (ja) | 2013-02-20 |
| EP2500536A1 (en) | 2012-09-19 |
| US20110214417A1 (en) | 2011-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101578434B (zh) | 催化剂劣化判定装置 | |
| CN102575547B (zh) | 内燃机的排气净化系统 | |
| US7892508B2 (en) | Internal combustion engine exhaust gas purification apparatus and method for controlling same | |
| CN102667082B (zh) | 内燃机的排气净化系统 | |
| CN102137990A (zh) | 内燃机的排气净化系统 | |
| EP3361063A1 (en) | Internal combustion engine and method for controlling internal combustion engine | |
| CN102089506A (zh) | 内燃机的排气净化系统 | |
| JP2008157136A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| KR101551017B1 (ko) | 차량의 배기가스 정화 시스템 | |
| CN103080490A (zh) | 内燃机的排气净化装置 | |
| WO2008022751A3 (de) | Verfahren zum betreiben einer abgasreinigungsanlage an einem mager betriebenen ottomotor | |
| US8276367B2 (en) | Exhaust gas control apparatus and method for an internal combustion engine | |
| CN105765186A (zh) | 内燃机的排气净化装置 | |
| US10100696B2 (en) | Method for operating an exhaust gas purification system connected to an internal combustion engine of a motor-vehicle comprising an SCR catalyst | |
| EP2873818B1 (en) | Exhaust purification system of an internal combustion engine | |
| JP2007309108A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110727 |