CN102859135A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的排气净化装置，高效地供给气体添加剂和液体添加剂。具备：蓄积液体添加剂并向内燃机的排气通路(2)内供给液体添加剂的液体供给装置(5)；蓄积气体添加剂并向排气通路(2)内供给气体添加剂的气体供给装置(6)；在比从液体供给装置(5)及气体供给装置(6)供给添加剂的部位靠下游侧的排气通路(2)上设置且使添加剂进行反应的催化剂(3)；根据预先确定的规则对从液体供给装置(5)添加的液体添加剂的量和由气体供给装置(6)添加的气体添加剂的量进行调节的调节装置(10)。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
已知有设置通过加热器对尿素进行加热分解而生成氨的氨生成部，并供给液体的尿素水及气体的氨的技术(例如，参照专利文献1)。然而，为了通过加热器对氨进行加热会消耗电力，因此额外地消耗能量。由此，担心燃耗会恶化。而且，由于生成氨花费时间，因此直到供给氨为止有可能需要时间，或氨的供给量有可能产生波动。
专利文献1：日本特许第4262522号公报
专利文献2：日本特表2005-524012号公报
发明内容
本发明鉴于上述问题点而作出，其目的在于提供一种高效地供给气体添加剂和液体添加剂的技术。
为了实现上述课题，本发明的内燃机的排气净化装置具备：
液体供给装置，蓄积液体添加剂并向内燃机的排气通路内供给液体添加剂；
气体供给装置，蓄积气体添加剂并向所述排气通路内供给气体添加剂；
催化剂，在比从所述液体供给装置及所述气体供给装置供给添加剂的部位靠下游侧的排气通路上设置，添加剂在所述催化剂上进行反应；以及
调节装置，根据预先确定的规则对从所述液体供给装置添加的液体添加剂的量和由所述气体供给装置添加的气体添加剂的量进行调节。
气体供给装置或液体供给装置添加添加还原剂或氧化剂作为添加剂。并且，该添加剂在下游的催化剂作用下进行反应。催化剂通过被供给添加剂而例如将排气净化或使排气的温度上升或恢复净化能力。
在此，气体添加剂和液体添加剂各自的特征不同，各自具有优点也具有缺点。例如气体添加剂的反应性高，但根据内燃机的运转状态而容易通过催化剂。例如液体添加剂在排气中难以分散但容易吸附于催化剂。
相对于此，调节装置根据预先确定的规则调节气体添加剂的量和液体添加剂的量。对此，也可以调节液体和气体的供给比例。所谓供给比例是与添加剂的全供给量相对的各个添加剂的供给量的比例。也可以停止气体添加剂或液体添加剂中的一种添加剂的供给。所谓预先确定的规则也可以是预先存储的映射。例如，在供给液体添加剂比供给气体添加剂有利时，供给液体添加剂或提高液体添加剂的比例。而在供给气体添加剂比供给液体添加剂有利时，供给气体添加剂或提高气体添加剂的比例。此外，也可以根据排气中的有害物质的净化率或添加剂通过催化剂的程度来决定气体添加剂或液体添加剂中的哪种添加剂优先。如此，根据预先确定的规则来调节气体添加剂和液体添加剂的量时，能够进行与此时的状态相对应的添加剂的供给。并且，通过分别蓄积液体添加剂和气体添加剂，则无需生成气体添加剂的能量，因此能够高效地供给添加剂。
在本发明中，具备检测装置，该检测装置对与通过所述催化剂的气体添加剂的量具有相关关系的物理量进行检测，
所述调节装置能够基于由所述检测装置检测的物理量来调节从所述液体供给装置添加的液体添加剂的量和由所述气体供给装置添加的气体添加剂的量。
检测装置也可以对与在催化剂上反应的气体添加剂的量具有相关关系的物理量进行检测。而且，也可以对与通过催化剂的气体添加剂相对于从气体供给装置供给的气体添加剂的比例具有相关关系的物理量进行检测。在此，根据内燃机的运转状态等，液体添加剂及气体添加剂通过催化剂的量分别发生变化。添加剂通过催化剂时，该添加剂消耗或净化率下降，因此不优选。相对于此，若基于与通过催化剂的气体添加剂的量具有相关关系的物理量来调节气体添加剂的量，则能够进一步提高净化率。
在本发明中，越是在由所述物理量表示的通过所述催化剂的气体添加剂的量多的区域，所述调节装置能够越是提高从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例而降低由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例。
在通过催化剂的气体添加剂的量增多的状态时，调节装置提高液体添加剂的比例。即，使液体添加剂增加，并使气体添加剂减少。此外，提高液体添加剂的比例包含仅添加液体添加剂的情况。而降低气体添加剂的比例包含不进行气体添加剂的添加的情况。在此，由于液体添加剂的一部分附着于催化剂或排气通路，因此比气体添加剂难以通过催化剂。因此，通过提高液体添加剂的比例，能够抑制添加剂通过催化剂的情况。此外，作为与通过催化剂的添加剂的量具有相关关系的物理量，也可以使用例如内燃机转速、内燃机负载、排气的温度或排气的量。而且，也可以使用表示内燃机的加速的物理量。此外，“区域”也可以作为运转区域或温度区域。
另外，在本发明中，所述检测装置检测内燃机的加速，
所述调节装置能够在内燃机的加速时，与稳态时相比，提高从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例而降低由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例。
在此，在内燃机的过渡运转时排气的流量增加的运转状态下，气体添加剂容易通过催化剂。即，加速时与稳态时相比，气体添加剂容易通过催化剂。相对于此，在加速时若提高液体添加剂的比例，则能够抑制添加剂通过催化剂的情况。此外，加速的程度越大，气体添加剂越容易通过催化剂，因此也可以增加液体添加剂的比例。也可以在吸入空气量或排气的量的增加率为阈值以上时判定为正在加速。该阈值也可以根据其他物理量进行变更。也可以根据负载的变化率来判定加速。
另外，在本发明中，在所述内燃机的加速时，与稳态时相比，能够增大添加添加剂时的每一次添加的量且延长添加的间隔。
由此，能够进一步增多吸附于催化剂的添加剂的量，因此能够抑制添加剂通过催化剂的情况。
此外，在本发明中，内燃机转速越高，所述调节装置能够使从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例越高，使由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例越低。
在此，内燃机转速越高，例如排气的量越增加，因此气体添加剂越容易通过催化剂。相对于此，若内燃机转速越高就越提高液体添加剂的比例，则越能够抑制添加剂通过催化剂的情况。此外，也可以在内燃机转速为阈值以上时，仅供给液体添加剂，而在小于阈值时，仅供给气体添加剂。该阈值也可以根据其他物理量进行变更。
另外，在本发明中，内燃机负载越高，所述调节装置能够使从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例越高，使由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例越低。
在此，内燃机负载越高，例如排气的温度越高或排气的压力越增加，因此气体添加剂越容易通过催化剂。相对于此，若内燃机负载越高就越提高液体添加剂的比例，则越能够抑制添加剂通过催化剂的情况。此外，也可以在内燃机负载为阈值以上时，仅供给液体添加剂，而在小于阈值时，仅供给气体添加剂。该阈值也可以根据其他物理量进行变更。
另外，在本发明中，排气温度越高，所述调节装置能够使从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例越高，使由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例越低。
在此，排气温度比较高时，液体添加剂比气体添加剂难以通过催化剂。另一方面，排气温度比较低时，气体添加剂比液体添加剂难以通过催化剂。因此，若排气的温度越高就越提高液体添加剂的比例，则能够抑制添加剂通过催化剂的情况。此外，也可以在排气温度为阈值以上时，仅供给液体添加剂，而在小于阈值时，仅供给气体添加剂。该阈值也可以根据其他物理量进行变更。
在本发明中，排气量越多，所述调节装置能够使从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例越高，使由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例越低。
在此，排气的量越多，气体添加剂越容易通过催化剂。相对于此，若排气的量越高就越提高液体添加剂的比例，则能够抑制添加剂通过催化剂的情况。此外，也可以在排气的量为阈值以上时，仅供给液体添加剂，而在小于阈值时，仅供给气体添加剂。该阈值也可以根据其他物理量进行变更。而且，由于排气的量与吸入空气量具有相关关系，因此能够取代排气的量而使用吸入空气量。
在本发明中，所述催化剂设置在捕集排气中的粒子状物质的过滤器的上游侧，或担载于该过滤器，
在进行所述过滤器的再生时，所述调节装置能够降低从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例而提高由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例。
通过向催化剂添加添加剂而产生热量，从而进行过滤器的再生。通过该热量和排气中的氧而将粒子状物质(PM)氧化，由此将其除去。此时添加液体添加剂时，该液体添加剂有可能附着于催化剂或排气通路的壁面等而固化。相对于此，提高气体添加剂的比例时，能够抑制添加剂固化的情况。此外，在过滤器的再生时，也可以仅添加气体添加剂。
另外，在本发明中，为了使所述催化剂的温度上升到吸附于该催化剂的添加剂被除去的温度而添加添加剂时，所述调节装置能够降低从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例而提高由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例。
例如，在吸附于催化剂的添加剂固化时，存在能够通过使该催化剂的温度上升而除去该添加剂的情况。此时，若供给液体添加剂，则该液体添加剂有可能附着于催化剂或排气通路的壁面等而固化。此时，若提高气体添加剂的比例，则能够抑制添加剂固化的情况。此外，此时也可以仅供给气体添加剂。
在本发明中，所述气体供给装置具备将气体添加剂向排气中喷射的气体喷射阀而构成，所述液体供给装置具备将液体添加剂向排气中喷射的液体喷射阀而构成，能够将所述气体喷射阀和所述液体喷射阀相对向设置。
如此，同时供给液体添加剂和气体添加剂时，液体添加剂与气体添加剂相碰撞。由此，使添加剂分散到排气中的更大的范围，因此能够均匀地向催化剂供给添加剂。于是，能够高效地供给添加剂。
在本发明中，能够在所述气体喷射阀与所述液体喷射阀之间设置使添加剂碰撞的板。通过该板使排气的湍流更大，因此能够使添加剂更均匀地分散。
在本发明中，能够从所述气体喷射阀喷射氨气，从所述液体喷射阀喷射燃料(HC)。于是，生成反应性高的胺类的化合物。由此，能够提高催化剂的净化率，因此能够高效地供给添加剂。
发明效果
根据本发明，能够高效地供给气体添加剂和液体添加剂。
附图说明
图1是示出实施例1的内燃机的排气净化装置的简要结构的图。
图2是示出催化剂的温度和排气的净化率的关系的图。
图3是示出净化率的推移的时间图。
图4是示出内燃机的过渡运转时的吸入空气量的变化率与净化率的关系的图。
图5是示出添加剂的供给量的推移的时间图。
图6是示出内燃机转速与内燃机负载以及添加剂的供给形态的关系的图。
图7是示出实施例1的控制流程的流程图。
图8是示出内燃机转速与排气温度以及添加剂的供给形态的关系的图。
图9是示出实施例1的内燃机的排气净化装置的简要结构的另一图。
图10是示出实施例2的内燃机的排气净化装置的简要结构的图。
图11是示出实施例2的内燃机的排气净化装置的简要结构的另一图。
图12是从排气通路的上游侧观察分散板的图。
图13是示出实施例3的控制流程的流程图。
标号说明：
1    内燃机
2    排气通路
3    催化剂
4    传感器
5    液体喷射阀
6    气体喷射阀
8    吸气通路
9    空气流量计
10   ECU
11   油门踏板
12   油门开度传感器
13   曲柄位置传感器
20   分散装置
21   分散板
51   液体罐
61   气体罐
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的内燃机的排气净化装置的具体实施方式。此外，以下的实施例能够尽可能组合。
图1是示出本实施例的内燃机的排气净化装置的简要结构的图。图1所示的内燃机1是具有四个气缸的水冷式四冲程柴油发动机。此外，以下的实施例同样能够适用于汽油发动机。
内燃机1连接有排气通路2。在排气通路2上，沿排气的流动方向从上游侧开始依次设有传感器4、液体喷射阀5、气体喷射阀6、催化剂3。此外，也可以在气体喷射阀6的下游侧设置液体喷射阀5，还可以将液体喷射阀5和气体喷射阀6设置在相同位置。
另外，传感器4是检测排气状态的部件，例如检测排气中的特定的成分的浓度。传感器4能够列举有例如空燃比传感器、氧浓度传感器、HC传感器或NOx传感器。而且，也可以是例如检测排气温度的温度传感器。
液体喷射阀5喷射液体的还原剂或氧化剂等添加剂。而且，气体喷射阀6喷射气体的还原剂或氧化剂等添加剂。从液体喷射阀5和气体喷射阀6喷射的添加剂可以是相同种类的添加剂，也可以是不同种类的添加剂。添加剂例如能够使用来自氨的化合物。由氨得到的化合物能够列举有尿素水、尿素、氨、滴定管、氰尿酸、异氰酸或胺化合物。而且，添加剂也能够使用燃料(HC)。添加剂使用何种根据催化剂3的种类决定。并且，添加剂在催化剂3上进行反应。
催化剂3能够列举有例如吸收还原型NOx催化剂、选择还原型NOx催化剂、氧化催化剂或三元催化剂。而且，也可以设置微粒过滤器，其担载所述催化剂或在上游具备催化剂，并捕集PM。
液体喷射阀5上连接有存储液体添加剂的液体罐51。液体罐51中内置有喷出添加剂的泵，该泵朝液体喷射阀5供给液体添加剂。此外，也可以将液体添加剂蓄积在添加剂的供给通路上。而且，在气体喷射阀6上连接有积存或储藏气体添加剂的气体罐61。此外，气体罐61也可以在将添加剂吸收在催化剂等中的状态下蓄积该添加剂。而且，也可以将气体添加剂蓄积在添加剂的供给通路上。气体罐61中内置有喷出添加剂的泵，该泵朝气体喷射阀6供给气体添加剂。此外，在本实施例中，液体喷射阀5及液体罐51相当于本发明中的液体供给装置。而且，在本实施例中，气体喷射阀6及气体罐61相当于本发明中的气体供给装置。
另外，内燃机1上连接有吸气通路8。在吸气通路8的中途安装有空气流量计9，该空气流量计9输出与流过该吸气通路8的吸气的量相对应的信号。通过该空气流量计9测定内燃机1的吸入空气量。
在如上所述构成的内燃机1中同时设置有用于控制该内燃机1的电子控制单元即ECU10。该ECU10根据内燃机1的运转条件或驾驶员的要求而控制内燃机1的运转状态。
在ECU10上，除上述传感器之外，经由电气配线连接有油门开度传感器12及曲柄位置传感器13，向ECU10输入所述各种传感器的输出信号，该油门开度传感器12输出与驾驶员踏入油门踏板11的量相对应的电信号并能够检测出内燃机负载，该曲柄位置传感器13检测内燃机转速。另一方面，在ECU10上经由电气配线连接有液体喷射阀5及气体喷射阀6，并通过该ECU10控制液体喷射阀5及气体喷射阀6。并且，在本实施例中，传感器4、空气流量计9、油门开度传感器12、或曲柄位置传感器13相当于本发明中的检测装置。
此外，在本实施例中，以传感器4为NOx传感器，液体喷射阀5为添加尿素水的部件，气体喷射阀6为添加氨气的部件，催化剂3为选择还原型NOx催化剂，从而进行说明。于是，从液体喷射阀5添加的尿素水利用排气的热量水解而成为氨(NH3)，其一部分或全部向催化剂3供给。该氨选择性地使NOx还原。并且，向催化剂3供给氨或预先吸附，在NOx通过催化剂3时使该NOx还原。
为了使催化剂3预先吸附氨，间歇性地添加添加剂。例如通过传感器4检测NOx浓度，根据该NOx浓度和吸入空气量，算出NOx量。为了根据该NOx量而减少吸附于催化剂3的氨量，在吸附于催化剂3的氨量达到规定量以下时，供给添加剂。此外，也可以使供给添加剂的间隔恒定，根据通过传感器4得到的NOx浓度来决定添加剂的量。
然而，液体添加剂(尿素水)与气体添加剂(氨气)相比，具有如下特征：在排气的温度低时或空间速度(SV)低的区域中，由于水解花费时间，或者添加剂附着于催化剂3或排气通路2的壁面上，因此净化率低或反应速度慢。
在此，图2是示出催化剂3的温度与排气的净化率的关系的图。净化率表示由该催化剂3净化的NOx的量相对于流入催化剂3的NOx的量的比例。在图2中，实线表示气体添加剂的情况，虚线表示液体添加剂的情况。
如图2所示，对于气体添加剂中，从催化剂3的温度低时开始即显示出高净化率，相对于此，对于液体添加剂，若催化剂3的温度不高到某种程度则净化率不高。即，在催化剂3的温度低时，即使供给尿素水，转换成氨的比例也低，因此净化率低。因此，在催化剂3的温度低时，供给气体添加剂与供给液体添加剂相比，净化率较高。另一方面，在催化剂3的温度高时，与供给气体添加剂相比，供给液体添加剂净化率较高。
另外，图3是示出净化率的推移的时间图。实线示出SV比较低的情况，虚线示出SV比较高的情况。观察图3可知，低SV的情况与高SV的情况相比，净化率升高需要时间。
然而，气体添加剂(氨气)与液体添加剂(尿素水)相比，具有在内燃机1的过渡运转时净化率低的特征。这是由于在通过催化剂3的排气的量增加的状态下气体添加剂容易通过催化剂3。
在此，图4是示出在内燃机1的过渡运转时吸入空气量的变化率与净化率的关系的图。实线表示气体添加剂的情况，虚线表示液体添加剂的情况。吸入空气量是每单位时间吸入到内燃机1中的空气量。并且，吸入空气量的变化率(Ga/θ)是吸入空气量的每单位时间的变化量。此外，由于吸入空气量与排气的量相关，因此取代通过催化剂3的排气的量而使用吸入空气量。吸入空气量的变化率越大，加速的程度就越大。
如图4所示，液体添加剂即使吸入空气量的变化率升高也能够维持高净化率。另一方面，气体添加剂随着吸入空气量的变化率升高而净化率暂时升高。但是在吸入空气量的变化率超过某值时，净化率开始下降。此时，吸入空气量的变化率越高，气体添加剂越容易通过催化剂3。而且，在吸入空气量增加的状态下供给气体添加剂时，由于供给的添加剂的体积过大，因此难以供给添加剂。
这样，对于液体添加剂和气体添加剂，既有长处也有短处，因此在本实施例中，考虑这些而进行添加剂的供给。因此，在本实施例中，能够从液体喷射阀5和气体喷射阀6分别同时或错开时间添加添加剂。而且，也可以仅从任一方添加添加剂。并且，根据内燃机1的运转状态，调节液体添加剂和气体添加剂的量。对此，也可以根据内燃机1的运转状态，调节液体添加剂与气体添加剂的比例。而且，也可以根据催化剂3的状态对它们进行调节。
例如，在液体添加剂和气体添加剂中通过催化剂3的量(也可以是比例)不同时，供给通过量少的一方的添加剂。由此，能够抑制添加剂通过催化剂3，因此能够减少添加剂的消耗量。而且，能够提高NOx的净化率。而且，也可以例如在因内燃机1的运转状态而液体添加剂和气体添加剂中的净化率不同时，提高净化率较高的一方的比例。内燃机1的运转状态能够使用例如内燃机转速及内燃机负载。
另外，在本实施例中，在加速时那样的过渡运转时，提高液体添加剂的供给比例，降低气体添加剂的供给比例。此外，在过渡运转时，也可以仅供给液体添加剂。而且，当吸入空气量的变化率在阈值以上时，也可以仅供给液体添加剂。该阈值例如也可以是供给气体添加剂时的NOx净化率是否成为允许值的边界。而且，也可以取代吸入空气量的变化率，而使用油门开度和其持续时间、向内燃机1的燃烧室内供给的燃料量的增加部分、或要求转矩的增加量。这样，在气体添加剂容易通过催化剂3的运转状态下，提高液体添加剂的比例，或仅供给液体添加剂。此外，也可以在加速的程度越大时，越提高液体添加剂的供给比例。
此外，如图5所示，也可以在稳态运转时和过渡运转时调节每单位时间的添加剂的供给量。在此，图5是示出添加剂的供给量的推移的时间图。实线表示在过渡运转时仅供给液体添加剂的情况，虚线表示在稳态运转时供给液体添加剂及气体添加剂的情况。
在稳态运转时，减少供给添加剂时的每一次的供给量，并且缩短供给间隔。这种情况下，也可以总是供给一定量的添加剂。另一方面，在过渡运转时，增多供给添加剂时的每一次的供给量，并且延长供给间隔。对此，也可以增多供给添加剂时的每单位时间的供给量，并且延长供给间隔。此外，也可以通过提高液体添加剂的喷射压力，而增加每单位时间的供给量。这样，增多供给添加剂时的每一次的供给量时或增多每单位时间的供给量时，液体添加剂变得难以气化，因此吸附于催化剂3的添加剂的量增多。由此，能够抑制添加剂通过催化剂3，因此能够抑制NOx的净化率的下降。
另外，在内燃机1的稳态运转时，例如根据内燃机1的运转状态决定添加剂的供给形态。图6是示出内燃机转速与内燃机负载以及添加剂的供给形态的关系的图。内燃机负载也可以为油门开度、平均有效压力、轴转矩、或向内燃机1的燃烧室内的燃料喷射量。实线表示供给气体添加剂的区域和供给液体添加剂的区域的边界。而且，虚线表示排气的量(也可以是排气的压力)相等的范围。内燃机转速或内燃机负载越大，排气的量就越增加。并且，在相比实线内燃机转速低的一侧，供给气体添加剂。在相比实线内燃机转速高的一侧，供给液体添加剂。此外，图6所示的液体与气体的边界也可以通过实验等求出最优值。该边界也可以例如供给液体添加剂时的NOx净化率达到允许值以上的方式决定。
这样，在内燃机转速高时，与内燃机负载无关地仅供给液体添加剂。在内燃机转速低时，与内燃机负载无关地仅供给气体添加剂。在内燃机转速为中等程度时，根据内燃机负载决定是供给液体添加剂还是供给气体添加剂。而且，在内燃机转速为中等程度时，在负载高的情况下，供给液体添加剂，在负载低的情况下，供给气体添加剂。
另外，也可以基于图6所示的排气量，决定供给液体添加剂还是气体添加剂。即，在排气量比较多时，由于液体添加剂的净化率比气体添加剂高，因此仅供给液体添加剂。而且，在排气量比较少时，由于液体添加剂净化率变低，因此仅供给气体添加剂。并且，在排气量为中等程度时，根据内燃机转速或内燃机负载，决定是供给液体添加剂还是供给气体添加剂。
图7是示出本实施例的控制流程的流程图。本例行程序每隔规定的时间就通过ECU10执行。
在步骤S101中，算出添加剂的供给量。例如，通过传感器4检测NOx浓度，根据该NOx浓度和吸入空气量，算出排气中的NOx量。由于根据该NOx量吸附于催化剂3的氨量减少，因此供给补充该减少部分的量的添加剂。此外，也可以使添加剂的供给量为规定量，取而代之调节供给间隔。
在步骤S102中，判定供给添加剂的条件是否成立。例如，若催化剂3的温度未达到活性温度则无法净化NOx，因此判定为供给添加剂的条件不成立。而且，例如在吸附于催化剂3的氨量为规定量以下时，判定为供给添加剂的条件成立。在步骤S102中作出肯定判定时，向步骤S103前进，在作出否定判定时，不能供给添加剂，因此结束本例行程序。
在步骤S103中，判定是否仅供给液体添加剂。在内燃机1的加速时，判定为仅供给液体添加剂。另一方面，在内燃机1的稳态时，测定内燃机转速及内燃机负载并将该测定值代入图6所示的映射，从而进行判定。图6所示的映射预先通过实验等求出而存储在ECU10中。
在步骤S103中作出肯定判定时，向步骤S104前进，从液体喷射阀5供给液体添加剂。在步骤S103中作出否定判定时，向步骤S105前进，从气体喷射阀6供给气体添加剂。此外，在本实施例中，处理步骤S103的ECU10相当于本发明中的调节装置。
此外，在图6中，设置边界而供给液体添加剂和气体添加剂中的任一种添加剂，但也可以取而代之，设置供给液体添加剂和气体添加剂这两种添加剂的区域，在该区域中，内燃机转速或内燃机负载越高，液体添加剂的供给量的比例就越高，气体添加剂的供给量的比例就越低。
此外，也可以在排气的温度为阈值以上时，供给液体添加剂，在排气的温度小于阈值时，供给气体添加剂。该阈值例如为供给液体添加剂时的NOx净化率成为允许值以上的温度。
另外，也可以根据排气的温度，决定液体添加剂和气体添加剂的供给比例。图8是示出内燃机转速与排气的温度与添加剂的供给形态的关系的图。图8示出稳态运转的情况。实线表示供给气体添加剂的区域与供给液体添加剂的区域的边界。在相比实线内燃机转速低的一侧，供给气体添加剂。在相比实线内燃机转速高的一侧，供给液体添加剂。此外，图8所示的液体与气体的边界也可以通过实验等求出最优值。该边界例如也可以供给添加剂时的NOx净化率成为允许值以上的方式决定。
即，在内燃机转速高时，与排气的温度无关地仅供给液体添加剂。在内燃机转速低时，与排气的温度无关地仅供给气体添加剂。在内燃机转速为中等程度时，根据排气的温度决定是供给液体添加剂还是供给气体添加剂。并且，在内燃机转速为中等程度时，在排气的温度高的情况下，供给液体添加剂，在排气的温度低的情况下，供给气体添加剂。
此外，在图8中，设置边界而供给液体添加剂和气体添加剂中的任一种添加剂，但也可以取而代之，设置供给液体添加剂和气体添加剂这两种添加剂的区域，在该区域中，内燃机转速或排气温度越高，液体添加剂的供给量的比例就越高。排气的温度可以通过传感器4测定，也可以根据内燃机1的运转状态进行推测。而且，也可以取代排气的温度而使用催化剂3的温度。
图9是示出本实施例的内燃机的排气净化装置的简要结构的另一图。说明与图1的不同点。在图9所示的内燃机的排气净化装置中，在比液体喷射阀5靠下游侧且比气体喷射阀6靠上游侧具备用于使添加剂分散到更大范围的分散装置20。该分散装置20也可以设置在比液体喷射阀5靠上游侧。而且，分散装置20也可以设置在气体喷射阀6的下游侧。而且，液体喷射阀5和气体喷射阀6的位置也可以相反。
分散装置20只要是使排气的湍流增大或使排气回转的装置即可。例如，也可以将开设有多个孔的板相对于排气的流动垂直设置。
通过具备此种分散装置20，添加剂分散到排气中更大的范围中，因此能够相对于催化剂3均匀地供给添加剂。而且，能够促进液体添加剂的气化。
如以上说明所示，根据本实施例，能够基于内燃机1的运转状态等来调节液体添加剂的量和气体添加剂的量。即，能够根据预先确定的规则调节液体添加剂的量和气体添加剂的量。由此，能够提高催化剂3的排气的净化率或减少添加剂的供给量。而且，在如过渡运转时那样气体添加剂容易通过催化剂3的状态下供给液体添加剂，因此能够抑制添加剂通过催化剂3。而且，由于具备气体罐61，因此无需通过加热器等对液体或固体的添加剂进行加热而使其气化，因此能够减少能量的消耗量。由此，能够高效地向催化剂3供给添加剂。
实施例2
图10是示出本实施例的内燃机的排气净化装置的简要结构的图。说明与图1的不同点。在图10所示的内燃机的排气净化装置中，将液体喷射阀5和气体喷射阀6相对向设置。根据此种结构，从液体喷射阀5喷射的液体添加剂和从气体喷射阀6喷射的气体添加剂在排气通路2中碰撞。由此，两添加剂分散到排气中的更大范围，因此能够向催化剂3均匀地供给添加剂。此外，由于使两添加剂碰撞即可，因此也可以从液体喷射阀5与气体喷射阀6相对向的位置稍微偏离。
接下来，图11是示出本实施例的内燃机的排气净化装置的简要结构的另一图。说明与图10的不同点。在图11所示的内燃机的排气净化装置中，在液体喷射阀5与气体喷射阀6之间的排气通路2中具备使排气的流动产生湍流的分散板21。该分散板21使添加剂分散到排气中的较大范围。在此，图12是从排气通路2的上游侧观察分散板21的图。
分散板21是具有相对于排气的流动方向即排气通路2的中心轴方向倾斜的面的大致长方形的金属制的板。从排气通路2的上游侧观察时，分散板21的面积小于排气通路2的通路面积。分散板21的长度比排气通路2的直径长，宽度比排气通路2的直径小。并且，分散板21的长度方向相对于排气的流动方向倾斜，分散板21的宽度方向相对于排气的流动方向正交。分散板21的中心位于排气通路2的中心轴线上，分散板21的上游端和下游端分别与排气通路2的壁面焊接。在此，由于分散板21的宽度比排气通路2的直径小，因此能够使排气流过分散板21与排气通路2的壁面之间。
并且，在分散板21的朝向上游侧的面一侧安装液体喷射阀5。在分散板21的朝向下游侧的面一侧安装气体喷射阀6。此外，液体喷射阀5与气体喷射阀6的位置也可以相反。而且，分散板21可以是平面的板，也可以是波状板等。在分散板21上也可以开设多个孔，还可以担载催化剂。
如此设置分散板21时，排气流过分散板21的侧方。并且，在液体喷射阀5周围流过通过分散板21的侧方之前的排气，在气体喷射阀6周围流过通过分散板21的侧方之后的排气。
在此，由于通过在排气的流动中设置分散板21而在排气的流动中产生湍流，因此添加剂会分散到较大范围。此外，也可以通过使添加剂碰撞分散板21，来实现该添加剂的分散。并且，在本实施例中，分散板21相当于本发明中的“使添加剂碰撞的板”。
此外，从液体喷射阀5供给HC，从气体喷射阀6供给氨气时，两添加剂碰撞而进行混合，从而生成胺化合物。该胺化合物在催化剂3作用下的反应性高，因此能够进一步提高NOx的净化率。
如此，根据本实施例，由于将液体喷射阀5和气体喷射阀6相对向设置，因此通过使两添加剂碰撞，能够使添加剂更加分散。而且，从液体喷射阀5添加的添加剂和从气体喷射阀6添加的添加剂通过分散板21分散到排气中的更大范围，因此能够向催化剂3均匀地供给添加剂。此外，能够在排气通路2的狭窄范围内设置液体喷射阀5、气体喷射阀6、分散板21。
实施例3
在本实施例中，设定催化剂3由过滤器担载。由于其他装置与实施例1相同，因此省略说明。并且，在本实施例中，在过滤器的再生时，仅从气体喷射阀6添加添加剂。在催化剂3作用下使该添加剂反应，从而使过滤器的温度上升。于是，由过滤器捕集的PM被排气中含有的氧所氧化。假设若在过滤器的再生时添加液体添加剂，则液体添加剂有可能附着于排气通路2的壁面或催化剂3而固化。因此，在本实施例中，在过滤器的再生时，仅添加气体添加剂。此外，也可以在过滤器的再生时，与除此之外的时期相比，提高气体添加剂的比例，降低液体添加剂的比例。
图13是示出本实施例的控制流程的流程图。本例行程序每隔规定的时间就通过ECU10执行。
在步骤S201中，判定是否成为过滤器的再生时期。对于过滤器的再生，例如对由内燃机1的运转状态推测的PM的排出量进行累计，在该累计值达到阈值时进行。在步骤S201中作出肯定判定时，向步骤S202前进。另一方面，作出否定判定时，结束本例行程序，根据此时的运转状态等添加添加剂。
在步骤S202中，仅从气体喷射阀6添加添加剂而进行过滤器的再生。此时的添加剂的添加量例如也可以进行反馈控制以使过滤器的温度成为过滤器的再生最适合的温度。
另外，在除去吸附于催化剂3的添加剂时也可以仅添加气体添加剂。这种情况下，也可以不具备过滤器。例如，使催化剂3为选择还原型NOx催化剂时，使该催化剂3预先吸附氨。并且，在吸附于催化剂3的氨量小于规定量时供给添加剂，从而将该吸附于催化剂3的氨量保持为规定量。在此，通过ECU10推测吸附于催化剂3的氨量，但在例如吸附于催化剂3的氨的一部分固化时，NOx的净化变得困难。这种情况下，即使吸附于催化剂3的氨量被推测为规定量以上，NOx的净化率也下降。
因此，通过在规定的时期使催化剂3的温度上升，来完全除去该吸附于催化剂3的氨化合物。此时，若添加液体添加剂，则该液体添加剂有可能附着于排气通路2的壁面或催化剂3而固化。因此，本实施例中，在除去吸附于催化剂3的添加剂时，仅添加气体添加剂。这种情况下，在所述步骤S201中，判定是否成为使催化剂3的温度上升的时期。例如，经过规定的时间时，判定为成为使催化剂3的温度上升的时期。此外，也可以在除去吸附于催化剂3的添加剂时，与除此之外的时期相比，提高气体添加剂的比例，降低液体添加剂的比例。
如以上所说明，根据本实施例，在过滤器的再生时或除去吸附于催化剂3的添加剂时，仅添加气体添加剂或提高气体添加剂的比例，因此能够抑制液体添加剂附着于催化剂3而固化的情况。由此，能够减少添加剂的供给量，因此能够高效地向催化剂3供给添加剂。

Claims (10)

1.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备：
液体供给装置，蓄积液体添加剂并向内燃机的排气通路内供给液体添加剂；
气体供给装置，蓄积气体添加剂并向所述排气通路内供给气体添加剂；
催化剂，在比从所述液体供给装置及所述气体供给装置供给添加剂的部位靠下游侧的排气通路上设置，添加剂在所述催化剂上进行反应；以及
调节装置，根据预先确定的规则对从所述液体供给装置添加的液体添加剂的量和由所述气体供给装置添加的气体添加剂的量进行调节。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
具备检测装置，该检测装置对与通过所述催化剂的气体添加剂的量具有相关关系的物理量进行检测，
所述调节装置基于由所述检测装置检测的物理量来调节从所述液体供给装置添加的液体添加剂的量和由所述气体供给装置添加的气体添加剂的量。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
越是在由所述物理量表示的通过所述催化剂的气体添加剂的量多的区域，所述调节装置越是提高从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例而降低由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例。
4.根据权利要求2或3所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述检测装置检测内燃机的加速，
所述调节装置在内燃机的加速时，与稳态时相比，提高从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例而降低由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例。
5.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
在所述内燃机的加速时，与稳态时相比，增大添加添加剂时的每一次添加的量且延长添加的间隔。
6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述催化剂设置在捕集排气中的粒子状物质的过滤器的上游侧，或担载于该过滤器，
在进行所述过滤器的再生时，所述调节装置降低从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例而提高由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例。
7.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
为了使所述催化剂的温度上升到吸附于该催化剂的添加剂被除去的温度而添加添加剂时，所述调节装置降低从所述液体供给装置添加的液体添加剂的比例而提高由所述气体供给装置添加的气体添加剂的比例。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述气体供给装置具备将气体添加剂向排气中喷射的气体喷射阀而构成，所述液体供给装置具备将液体添加剂向排气中喷射的液体喷射阀而构成，将所述气体喷射阀和所述液体喷射阀相对向设置。
9.根据权利要求8所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
在所述气体喷射阀与所述液体喷射阀之间设置使添加剂碰撞的板。
10.根据权利要求8或9所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
从所述气体喷射阀喷射氨气，从所述液体喷射阀喷射HC。
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