CN105074149A - 内燃机的排气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种排气净化系统，其具有氧化催化剂与以包括过滤器以及选择还原型NOX催化剂的方式被形成的排气净化部，本发明在燃料成分被供给到排气中的情况下，在该被供给的燃料成分的一部分钻出至氧化催化剂的下游侧的预定条件成立时，以使由与该预定条件不成立的情况下的氨或氨的前驱体的供给量即非钻出时供给量相比而被增量的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨先于钻出燃料成分而到达排气净化部的方式，对该被增量了的氨或氨的前驱体的供给与该燃料成分的供给中的至少一方进行控制。由此，在具有过滤器与选择还原型NOX催化剂的内燃机的排气净化系统中，尽可能地抑制了由向排气供给的燃料成分所造成的对选择还原型NOX催化剂的NOX净化能力的影响。

Description

内燃机的排气净化系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化系统。
背景技术
一直以来，作为被设置在内燃机的排气通道中的排气净化装置，而开发有使对排气中的NOX进行选择还原的选择还原型NOX催化剂(以下，有时也称为“SCR催化剂”)负载在过滤器中的装置(例如，参照专利文献1)。过滤器对排气中的颗粒状物质(以下，称为“PM”)进行捕集。SCR催化剂将氨(NH3)作为还原剂来对排气中的NOX进行还原。以下，将负载了这种SCR催化剂的过滤器称为“SCRF”。在专利文献1所示的排气净化装置中，在SCRF的上游侧配置有氧化催化剂以及用于NOX净化的尿素添加阀。如此，由于通过作为排气净化装置而采用SCRF，从而能够在排气通道中在更上游侧处配置SCR催化剂，因此该SCR催化剂易于被排气的热量所加热，由此能够使SCR催化剂的预热性提高、使SCR催化剂的NOX净化率提高。
此外，即使是在内燃机的排气通道中单独配置过滤器与SCR催化剂的构成中，也配置有供给用于对NOX进行还原净化的还原剂的供给阀。在此，不管是采用SCRF结构，还是采用单独配置SCR催化剂与过滤器的结构，通过使氨吸附在SCR催化剂的预定的位置处，均将发挥由氨的还原作用实现的NOX净化。但是，在内燃机中，还存在为了排气升温等目的而向排气中供给燃料成分的情况，如果此时该燃料成分被吸附在SCR催化剂的该预定位置处时，则由SCR催化剂进行的NOX净化将难以有效地实施。因此，公开了一种在吸附于SCR催化剂上的燃料成分成为预定量以上时，强制性地使SCR催化剂升温从而去除所吸附的燃料成分的技术(例如，参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2007-501353号公报
专利文献2：日本特开2009-41437号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在内燃机的排气净化系统中，在具备对排气中的PM进行捕集的过滤器、和对排气中的NOX进行选择还原的选择还原型NOX催化剂的情况下，实施用于使流入到过滤器或选择还原型NOX催化剂中的排气温度上升的燃料成分的供给、和用于NOX净化的氨或氨的前驱体(以下，称为“氨等”)的供给。被供给到排气中的燃料成分，一般情况下会在被配置于过滤器的上游侧的氧化催化剂中被氧化从而使排气温度上升，由此能够实现预定的目的，例如氧化去除被下游侧的过滤器所捕集的PM或实现选择还原型NOX催化剂的温度维持等。另一方面，被供给到排气中的氨等，通过以氨的形式被吸附在选择还原型NOX催化剂的预定的位置处，从而能够实施NOX的还原净化。
在此，还存在以下情况，即，在被供给到排气中的燃料成分未被氧化催化剂氧化而钻出至其下游侧的情况下，燃料成分到达被配置在下游侧的选择还原型NOX催化剂，并被吸附在本来应该吸附氨的预定的位置处。在该情况下，由于在选择还原型NOX催化剂中阻碍了氨的吸附，因此如果该状态持续存在，则有可能使选择还原型NOX催化剂的NOX净化率降低。在本说明书中，将像这样的燃料成分未被氧化催化剂氧化而流出到其下游侧的情况表现为“燃料成分的钻出”，并且有时将该钻出的燃料成分仅称为“钻出燃料成分”。
本发明为鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于，在具有过滤器与选择还原型NOX催化剂的内燃机的排气净化系统中，尽可能地抑制由向排气供给的燃料成分造成的对选择还原型NOX催化剂的NOX净化能力的影响。
用于解决课题的方法
在本发明中，为了解决上述课题而着眼于，在具备排气净化部的内燃机的排气净化系统中的、用于NOX选择还原的氨到达排气净化部与燃料成分到达排气净化部的相关关系，其中，所述排气净化部具有选择还原型NOX催化剂与过滤器。即，本申请发明人发现，通过对被包含在排气净化部的选择还原型NOX催化剂中的氨的吸附时刻及其吸附量进行控制，从而能够减轻由钻出燃料成分造成的对选择还原型NOX催化剂的NOX净化能力的影响。
具体而言，本发明为一种内燃机的排气净化系统，具备：氧化催化剂，其被设置在内燃机的排气通道中，且具有氧化功能；燃料供给部，其经由向该氧化催化剂流入的排气而对所述氧化催化剂供给燃料成分；排气净化部，其以包括过滤器和选择还原型NOX催化剂的方式而被形成，其中，所述过滤器被设置在与所述氧化催化剂相比靠下游侧的排气通道中、且对排气中的颗粒状物质进行捕集，所述选择还原型NOX催化剂将氨作为还原剂而对排气中的NOX进行选择还原；还原剂供给部，其经由向该排气净化部流入的排气而对所述排气净化部供给氨或氨的前驱体；供给控制部，其在燃料成分通过所述燃料供给部而被供给的情况下，在该被供给的燃料成分的一部分钻出至所述氧化催化剂的下游侧的预定条件成立时，以使由与非钻出时供给量相比而被增量的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨先于通过该燃料供给部而被供给的燃料成分而到达所述排气净化部的方式，对该被增量了的氨或氨的前驱体的供给与该燃料成分的供给中的至少一方进行控制，其中，所述非钻出时供给量为，在该预定条件不成立的情况下，应当通过该还原剂供给部来供给的氨或氨的前驱体的供给量。
本发明所涉及的排气净化系统通过具备排气净化部，从而实施由选择还原型NOX催化剂进行的排气中的NOX净化、和由过滤器进行的排气中的PM的捕集。前者，通过利用由还原剂供给部向排气供给的作为还原剂的氨或其前驱体(以下，称为“氨等”)而使氨最终吸附在选择还原型NOX催化剂上，从而实施与NOX的选择还原反应。另一方面，后者，通过过滤器来捕集排气中的PM，从而抑制其向外部的排放。此外，在该排气净化系统中，根据用于使排气温度上升以实施被过滤器捕集的PM的氧化去除等目的，而实施由燃料供给部进行的燃料成分的供给。以此方式被供给的燃料成分，通过被氧化催化剂氧化，从而实现了排气温度的上升。
此处，根据排气净化系统被设置的条件，而存在被供给的燃料成分中的一部分未被氧化催化剂氧化的情况，该未被氧化的燃料成分有可能作为钻出燃料成分而随着排气的流动到达位于其下游侧的排气净化部。一般情况下，到达排气净化部的燃料成分与NOX还原用的氨相比，在选择还原型NOX催化剂中的吸附作用较强。因此，钻出燃料成分与氨相比优先被吸附在选择还原型NOX催化剂中，其结果为，存在阻碍由氨进行的NOX的还原净化的倾向。因此，如果通过燃料供给部而被供给的燃料成分钻出氧化催化剂，则有可能使选择还原型NOX催化剂的NOX净化率降低。
氧化催化剂中燃料成分的钻出会因与内燃机的运转状态相关的排气流量或向排气供给的燃料成分的量、或者与氧化催化剂中的氧化反应相关的该氧化催化剂的温度等各种主要因素而产生。因此，在本发明所涉及的内燃机的排气净化系统中，如果钻出氧化催化剂的燃料成分到达排气净化部，则优选为，考虑使该燃料成分被吸附在应该吸附氨的选择还原型NOX催化剂的预定的位置处，并且以使用于NOX净化的氨在钻出的该燃料成分到达排气净化部之前到达排气净化部的方式，通过供给控制部来对氨等的供给与燃料成分的供给中的至少一方实施控制。
详细而言，在产生燃料成分的钻出的预定条件成立时，即，假设当实施了由燃料供给部进行的燃料成分的供给时，在能够判断出该燃料成分钻出氧化催化剂的情况下，实施与由供给控制部进行的氨等的供给、燃料成分的供给相关的控制。此时，通过还原剂供给部而被供给的氨等的量，与预定条件不成立时，即，即使实施了由燃料供给部进行的燃料成分的供给也能够被判断为被供给于氧化催化剂的氧化反应而未钻出到下游侧的情况下的氨等的供给量相比而被增量。而且，以使因该被增量的氨等原因而到达选择还原型NOX催化剂的氨先于通过燃料供给部而被供给的燃料成分而到达排气净化部的方式，来执行由供给控制部实施的控制。即，由供给控制部实施控制的控制对象，可以为由还原剂供给部进行的供给，或者也可以为由燃料供给部进行的供给，而且，还可以将这两个供给作为对象。
以此方式，当供给控制部的控制被实施时，在能够判断出可能发生了燃料成分的钻出的情况下，由于与钻出燃料成分相比用于NOX还原的氨先到达排气净化部，因此氨优先被吸附在选择还原型NOX催化剂上。由此，能够尽可能地抑制由钻出燃料成分产生的阻碍吸附的影响。而且，如上文所述，由于在预定条件成立的情况下与不成立的情况相比，供给了被增量的氨等，因此能够使此时被吸附在选择还原型NOX催化剂中的氨量增加，由此之后能够尽可能地抑制由迟后到达排气净化部的燃料成分的吸附所造成的、阻碍氨吸附的影响。由此，能够以平衡的方式避免被吸附在选择还原型NOX催化剂中的氨量降低较大的情况。这可认为是，抑制了由钻出燃料成分造成的影响，并大大地有助于选择还原型NOX催化剂的NOX净化率的维持。
在此，在上述内燃机的排气净化系统中，可以为，所述排气净化部为，所述选择还原型NOX催化剂被负载在所述过滤器上而形成的NOX净化过滤器。在这种情况下，作为NOX净化过滤器的排气净化部，被形成为所谓SCRF。在这种NOX净化过滤器中，由于过滤器与选择还原型NOX催化剂实质上在空间中被配置在相同位置处，因此钻出燃料成分与用于NOX净化的氨在NOX净化过滤器中可以说是成为能够共存的状态。其结果为，在NOX净化过滤器中，由于燃料成分吸附在选择还原型NOX催化剂上，因此容易产生NOX净化过滤器的NOX净化率的降低。因此，通过上文所述的供给控制部的燃料成分与氨等的供给控制，从而能够有效地实现NOX净化过滤器的NOX净化率的维持。另外，本发明中的排气净化部的方式并未被限定于SCRF方式，例如也能够采用将过滤器与选择还原型NOX催化剂单独配置，且将过滤器配置在与选择还原型NOX催化剂相比靠上游侧的方式。
此外，在至上述为止的内燃机的排气净化系统中，可以为，所述供给控制部根据通过所述燃料供给部而被供给的燃料成分到达所述排气净化部所需的时间、和由通过所述还原剂供给部而被供给的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨到达该排气净化部所需的时间，而对该还原剂供给部的供给时刻与该燃料供给部的供给时刻中至少一方进行控制。即，如上文所述那样，在本申请发明中重要的是，在选择还原型NOX催化剂中，立足于使用于NOX净化的氨与钻出燃料成分相比先到达这一点，并考虑在该氨与该燃料成分分别被供给之后到达排气净化部的时间，而对还原剂供给部的供给时刻与燃料供给部的供给时刻进行控制。另外，氨与燃料成分各自到达排气净化部所需的时间，能够根据从各个供给部到排气净化部的排气通道的容积与每单位时间的排气量等而进行计算。
以此方式，在根据燃料成分以及氨的到达排气净化部的到达时间而实施供给控制部的控制的情况下，关于该供给控制部的控制能够例示出以下两个方式。第一，在上述内燃机的排气净化系统中，可以根据所述内燃机的运转状态，而周期性地实施由所述还原剂供给部进行的氨或氨的前驱体的供给。而且，在该情况下，可以采用如下结构，即，所述供给控制部，以使通过所述燃料供给部而被供给的燃料成分在第一到达时刻与第二到达时刻之间的预定时刻处到达至所述排气净化部的方式，对该还原剂供给的供给时刻与该燃料供给部的供给时刻中的至少一方进行控制，其中，所述第一到达时刻为，由在一个供给时刻处从所述还原剂供给部被供给的所述被增量的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨到达所述排气净化部的时刻，所述第二到达时刻为，由在该第一到达时刻之后从所述还原剂供给部被供给的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨到达该排气净化部的时刻。
在以此方式构成的内燃机的排气净化系统中，由燃料供给部实施的氨等的供给，根据从内燃机时时刻刻被排出的排气中所包含的NOX量而周期性地被实施。因此，在排气净化部的选择还原型NOX催化剂中，根据其供给周期而周期性地吸附有氨，而且氨用于NOX还原而被消耗。而且，在上述发明中，在由被增量的氨等所形成的用于NOX净化的氨到达选择还原型NOX催化剂的第一到达时刻之后，在下次氨到达的第二到达时刻之前的预定时刻，燃料成分到达选择还原型NOX催化剂。在该预定时刻处，由于在这之前由被增量的氨等所形成的用于NOX净化的氨已经被吸附在选择还原型NOX催化剂中，因此能够将被吸附在选择还原型NOX催化剂中的燃料成分的量抑制为较少，因此能够尽可能地抑制由钻出燃料成分造成的影响。
作为供给控制部的控制的方式，其次，根据所述内燃机的运转状态，而周期性地实施由所述还原剂供给部进行的氨或氨的前驱体的供给，或分多次实施由所述燃料供给部进行的燃料成分的供给。而且，在该情况下，可以采用如下结构，即，所述供给控制部以在由所述还原剂供给部实施的供给与由所述燃料供给部实施的供给被重复进行的期间内使所述被增量的氨或氨的前驱体从该还原剂供给部被供给，并且使由从该还原剂供给部被供给的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨与从该燃料供给部被供给的燃料成分交替到达所述排气净化部的方式，对该还原剂供给部的供给时刻与该燃料供给部的供给时刻中的至少一方进行控制。
在以此方式构成的内燃机的排气净化系统中，与第一方式相同周期性地实施氨等的供给，并且分成多次实施燃料成分的供给。而且，在两个供给以相同的时刻而被实施的情况下，在选择还原型NOX催化剂中，燃料成分与用于NOX净化的氨成为能够共存的状态。因此，在该两个供给重复进行的期间内，实施上述被增量的氨等的供给，并且以使用于NOX选择还原的氨与燃料成分交替到达排气净化部的方式实施供给控制部的控制。由此，能够尽可能地抑制由钻出燃料成分造成的影响。
在此，在至上述为止的内燃机的排气净化系统中，可以为，还具备钻出量计算部，其在所述预定条件成立的情况下，根据所述内燃机的运转状态、以及所述氧化催化剂的温度中的至少任意一个而对通过所述燃料供给部而被供给的燃料成分钻出至所述氧化催化剂的下游侧的钻出量进行计算。而且，所述供给控制部根据通过所述钻出量计算部而被计算出的燃料成分的所述钻出量来决定相对于所述非钻出时供给量的、氨或氨的前驱体的供给量的增量。通过这种结构，从而能够将用于抑制由钻出燃料成分造成的影响而被增量的氨等的供给量设为更适合的量，并且能够抑制氨等的浪费、或有效地减轻由钻出燃料成分造成的影响。
发明效果
根据本发明，在具有过滤器与选择还原型NOX催化剂的内燃机的排气净化系统中，能够尽可能地抑制由向排气供给的燃料成分所造成的对选择还原型NOX催化剂的NOX净化能力的影响。
附图说明
图1为表示本发明所涉及的内燃机的排气净化系统的概要结构的图。
图2为表示现有技术以及本申请发明所涉及的用于NOX净化的尿素水供给被实施时的氨吸附量的推移的图。
图3为用于对在本发明所涉及的内燃机的排气净化系统中被实施的尿素水供给以及燃料成分供给的各个供给时刻进行说明的图。
图4为在本发明所涉及的内燃机的排气净化系统中被实施的、伴随于尿素水供给的与NOX净化控制相关的流程图。
图5A为表示向氧化催化剂流入的排气流量与从中钻出的燃料成分的量之间的相关关系的图。
图5B为表示向排气中被供给的燃料成分的量与钻出氧化催化剂的燃料成分的量之间的相关关系的图。
图6为表示用于对在图4所示的NOX控制中被计算出的尿素水的增量的量进行计算的、钻出氧化催化剂的燃料成分的量与该增量的量之间的相关关系的图。
具体实施方式
在下文中，参照附图来对本发明的具体的实施方式进行说明。本实施例中所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别记载，则并不旨在将发明的技术范围仅限定于这些情况。
实施例1
根据附在本申请说明书中的附图来对本发明所涉及的内燃机的排气净化系统的实施例进行说明。图1为表示本实施例所涉及的内燃机的排气净化系统的概要结构的图，且还包含内燃机的一部分的进气系统。内燃机1为车辆驱动用的柴油发动机。但是，本发明所涉及的内燃机并不限定于柴油发动机，也可以为汽油发动机等。
内燃机1上连接有进气通道15以及排气通道2。在进气通道15中设置有空气流量计16以及节流阀17。空气流量计16对内燃机1的吸入空气量进行检测。节流阀17对内燃机1的吸入空气量进行调节。
此外，在排气通道2中设置有SCRF4，所述SCRF4以使将氨作为还原剂而对排气中的NOX进行选择还原的选择还原NOX催化剂(以下，仅称为“SCR催化剂”)负载在对排气中的颗粒状物质(PM)进行捕集的壁流型的过滤器上的方式而被形成。而且，为了生成在被负载于SCRF4上的SCR催化剂中作为还原剂而发挥作用的氨，而被贮留在尿素罐8中的、作为氨的前驱体的尿素水，通过位于SCRF4的上游侧的供给阀7而向排气中实施供给。从供给阀7被供给的尿素水通过排气中的热量而被加水分解，从而生成氨，当该氨到达SCRF4时，将被负载在该处的SCR催化剂所吸附。而且，发生氨与排气中的NOX的还原反应，从而实施NOX的净化。虽然在本实施例中，如上文所述从供给阀7供给有尿素水，但取而代之，也可以将氨或氨水直接供给到排气中。
在SCRF4的下游侧设置有用于对从SCRF4漏出的氨进行氧化的氧化催化剂(以下，称为“ASC催化剂”)5。此外，ASC催化剂5也可以为，通过组合氧化催化剂与以氨为还原剂而对排气中的NOX进行还原的SCR催化剂而构成的催化剂。在该情况下，例如可以通过使白金(Pt)等的贵金属负载在以氧化铝(Al2O3)或沸石等为材料的载体上从而形成氧化催化剂，并通过使铜(Cu)或铁(Fe)等的卑金属负载在以沸石为材料的载体上从而形成SCR催化剂。通过将ASC催化剂5设为这种结构的催化剂，从而能够使排气中的HC、CO、以及氨氧化，而且，还能够通过使氨的一部分氧化而生成NOX，并且利用剩余的氨来还原该被生成的NOX。
而且，在SCRF4以及供给阀7的上游侧设置有具有氧化功能的氧化催化剂3。而且，燃料供给阀6被配置在该氧化催化剂3的上游侧，所述燃料供给阀7能够经由向氧化催化剂3流入的排气而向氧化催化剂3供给内燃机1的燃料(燃料成分)。从燃料供给阀6向排气供给的燃料成分，通过氧化催化剂3而被氧化，从而能够使向位于下游的SCRF4流入的排气的温度升温。
而且，在氧化催化剂3的下游侧设置有对从氧化催化剂3流出的排气的温度进行检测的温度传感器9，在SCRF4的上游侧设置有对向SCRF4流入的排气中的NOX进行检测的NOX传感器10，在SCRF4的下游侧设置有对从SCRF4流出的排气中的NOX进行检测的NOX传感器11和对该排气温度进行检测的温度传感器12。而且，在内燃机1上同时设置有电子控制单元(ECU)20，该ECU20为对内燃机1的运转状态与排气净化系统等进行控制的单元。在ECU20上，除了上文所述的温度传感器9、12、NOX传感器10、11之外，还电连接有空气流量计16、曲轴位置传感器21以及加速器开度传感器22，并且各个传感器的检测值被传送到ECU20中。因此，ECU20能够掌握基于空气流量计的检测值的吸入空气量与基于此而计算出的排气流量、基于曲轴位置传感器21的检测的内燃机转速、或基于加速器开度传感器22的检测的内燃机负载等与内燃机1的运转状态相关的参数。
另外，虽然在本实施例中，向SCRF4流入的排气中的NOX能够通过NOX传感器10来检测，但被包含在从内燃机1排出的排气(被SCRF4净化前的排气，即向SCRF4流入的排气)中的NOX，由于与内燃机的运转状态具有关联性，因此也能够根据上述内燃机1的运转状态而进行推断。此外，ECU20能够根据温度传感器9或被设置在氧化催化剂3的上游侧的温度传感器(未图示)所检测出的排气温度，而对氧化催化剂3的温度进行推断，而且，还能够根据温度传感器12或被设置在SCRF4的上游侧的温度传感器(未图示)所检测出的排气温度，而对SCRF4以及ASC催化剂5的温度进行推断。
而且，ECU20根据以此方式被检测、被推断的排气中的NOX量(NOX浓度)，而向供给阀7发出指示，从而向排气中供给NOX的还原净化所需的量的尿素水。详细而言，通过以下的算式1而被决定的SCRF4的NOX净化率，从排气净化的观点来看，优选为，以收敛于预定的范围的方式对供给阀7的尿素水供给进行控制。
NOX净化率＝1-(NOX传感器11的检测值)/(NOX传感器10的检测值)…(算式1)
另外，在SCRF4未处于活性状态的情况下，由于无法有效地实施使用被供给的尿素水的NOX净化，因此供给阀7的尿素水供给将在所推断的SCRF4的温度成为该催化剂处于活性状态的预定温度以上的情况下被实施。
在以此方式构成的内燃机1的排气净化系统中，通过SCRF4来实施排气中的NOX净化以及PM去除。在此，在SCRF4中，被捕集的PM会逐渐堆积起来，当其堆积量超过某一程度的量时，将会影响内燃机1的运转。因此，这种情况下，通过ECU20来执行用于将堆积在SCRF4中的PM去除的过滤器再生处理。本实施例所涉及的过滤器再生处理为，从燃料供给阀6供给燃料成分，并使该燃料成分被氧化催化剂3氧化，并且通过该氧化热而使向SCRF4流入的排气温度上升。在过滤器再生处理的执行时，通过对从燃料供给阀6供给的燃料成分的供给量进行控制，从而能够使SCRF4的温度上升至能够促进PM的氧化的、预定的过滤器再生温度(例如，600～650℃)。其结果为，堆积在SCRF4上的PM被氧化去除，从而使SCRF4的PM捕集能力被再生。
在本实施例中，可以在前次的过滤器再生处理的执行结束之后，每经过预定时间而要求过滤器再生处理的执行，作为其他方法，也可以在搭载了内燃机1的车辆每行驶预定的行驶距离而要求过滤器再生处理的执行。此外，还可以在SCRF4中的PM堆积量每达到预定的堆积量而要求过滤器再生处理的执行。另外，SCRF4中的PM堆积量能够根据内燃机1中的燃料喷射量、向SCRF4流入的排气的流量、以及SCRF4的温度等的历史来进行推断。而且，在要求了过滤器再生处理的执行时，在氧化催化剂3的温度为预定的活性温度以上的情况下，执行过滤器再生处理(即，执行从燃料供给阀6实施的燃料成分的供给)。该预定的活性温度为，能够使从燃料供给阀6被供给的燃料成分在氧化催化剂3中氧化至某一程度的温度。该预定的活性温度为根据氧化催化剂3的种类以及结构而被规定的温度，且能够根据实验等而预先规定。
在此，虽然从燃料供给阀6向排气供给的燃料成分在理想情况下将为了排气升温而被氧化催化剂3氧化，但实际上还存在产生如下现象的情况，即，因向氧化催化剂3流入的排气流量、或被供给的燃料成分的量、氧化催化剂3的温度等的各种主要因素而未被供给给氧化催化剂3中的氧化反应，而是钻出氧化催化剂3并流入到下游侧的SCRF4中。根据图2来对该燃料成分的钻出现象与此时的SCRF4中的氨的吸附量的推移进行说明。图2表示在如下各个情况下的实施用于NOX净化的尿素水供给时的、SCRF4内的氨浓度推移、SCRF4中的氨吸附量的推移、SCRF4内的燃料成分浓度的推移，其中，图2(a)为实施现有技术的NOX净化且未产生燃料成分的钻出的情况，图2(b)为实施现有技术的NOX净化且产生了燃料成分的钻出的情况，图2(c)为实施本申请发明的NOX净化且产生了燃料成分的钻出的情况。另外，在图2所示的示例中，尿素水根据排气中的NOX浓度而从供给阀7被周期性地供给。
观察图2(a)从而能够理解为，对应于周期性被供给的尿素水，SCRF4内的氨浓度也周期性地增减，并且SCRF4的氨吸附量也周期性地增减。这是因为，周期性地到达SCRF4的氨被负载在SCRF4中的SCR催化剂所吸附，并且使排气中的NOX发生还原作用从而使被吸附的氨被消耗。在此，当因向氧化催化剂3流入的排气流量较多等理由，而使从燃料供给阀6被供给的燃料成分钻出氧化催化剂3时，如图2(b)所示，钻出燃料成分会到达SCRF4。将此时实施了现有技术的尿素水供给的情况下的、SCRF4的氨吸附量的推移图示在图2(b)中。
至钻出燃料成分到达SCRF4为止，以与图2(a)所示的情况相同的方式，根据周期性的尿素水的供给而反复实施箭头标记a1所表示的吸附量的增加与箭头标记c1所表示的吸附氨的消耗。此时的SCRF4中的氨吸附量处于图2(b)中以Lv1所表示的水平。在此，当钻出燃料成分到达SCRF4时，燃料成分将被吸附在SCRF4所负载的SCR催化剂的本来应该吸附氨的位置(以下，称为“预定位置”)处。因此，即使实施了供给阀6的尿素水供给，由该尿素水生成的氨也无法有效地吸附在SCR催化剂的预定位置处，其结果为，仅产生图2(b)中箭头标记a2所表示的程度的吸附量的增加，即受到所吸附的燃料成分的影响而仅产生少于箭头标记a1所表示的吸附量的增加的、箭头标记a2所表示的吸附量的增加。之后，再次重复实施箭头标记c2所表示的吸附氨的消耗和由周期性的尿素水供给实现的吸附量的增加。其结果为，在图2(b)所示的情况下，在钻出燃料成分到达SCRF4之后，SCRF4中的氨吸附量降低为低于上述Lv1所表示的水平的、Lv2所表示的水平。这意味着，以平衡的方式被吸附在SCRF4中的氨量降低，从而成为了导致SCRF4的NOX净化率的降低的主要原因。
因此，在本申请发明的NOX净化中，即使钻出燃料成分到达SCRF4，也将以尽可能不降低平衡性地被吸附在SCRF4上的氨量的方式，对尿素水供给实施控制。关于其详细内容，将根据图2(c)来进行说明。首先，至钻出燃料成分到达SCRF4为止，以与图2(a)、(b)所示的情况相同的方式，根据周期性的尿素水的供给而反复实施箭头标记a3所表示的吸附量的增加和箭头标记c3所表示的吸附氨的消耗。此时的SCRF4中的氨吸附量处于图2(c)中以Lv1所表示的水平。在此，在钻出燃料成分即将到达SCRF4之前，周期性地被供给的尿素水的量被增量。因此，该时间点的SCRF4内的氨浓度与之前的氨浓度相比而变高，而且，SCRF4的氨吸附量也增加与箭头标记a4所表示的量相对应的量。该箭头标记a4所表示的吸附量的增加量与之前的吸附量的增加量(例如，以箭头标记a3所表示的吸附量的增加量)相比而变多。因此，如图2(c)所示，虽然是暂时情况，但SCRF4的氨吸附量成为了超过Lv1所表示的水平的状态。
而且，之后，SCRF4在为了排气中的NOX的还原净化而使被吸附的氨被消耗了对应于箭头标记c4所表示的量的状态下，迎来钻出燃料成分的到达。以此方式，在本申请发明所涉及的NOX净化控制中，在钻出燃料成分到达SCRF4之前，供给与未产生燃料成分的钻出的情况下的尿素水的供给量、即用于实现相当于箭头标记a3的吸附量的增加的尿素水供给量相比而被增量的尿素水。另外，关于该尿素水的增量的量的详细内容将在后文中进行叙述。此外，在本申请说明书中，以下将该被增量而被供给的尿素水所生成的、可以说是被增量的氨称为“增量氨”(例如，箭头标记a4所表示的氨)，并且将除此以外的由未被增量而被供给的尿素水所生成的氨称为“通常氨”(例如，箭头标记a3所表示的氨)。因此，增量氨被吸附在SCR催化剂的预定位置处，经过了该状态，燃料成分被吸附向预定位置。在此，由于当燃料成分到达SCRF4时其被吸附在SCR催化剂的预定位置处，因此即使之后实施了供给阀6的尿素水供给，由该尿素水生成的氨也无法有效地被吸附在SCR催化剂的预定位置处，其结果为，以与图2(b)相同的方式，仅产生图2(c)的箭头标记a5所表示的程度的吸附量的增加，即受到所吸附的燃料成分的影响而仅产生少于箭头标记a3所表示的吸附量的增加的、箭头标记a5所表示的吸附量的增加。
但是，在本申请发明的NOX净化中，由于在钻出燃料成分到达SCRF4之前，对SCRF4的氨吸附量进行增量，因此即使氨吸附量如上述那样受到所吸附的燃料成分的影响而减少，钻出燃料成分到达后的氨吸附量也能够被维持在与到达前的氨吸附量的水平相同程度的水平(Lv1所表示的水平)上。其结果为，即使再次重复实施箭头标记c5所表示的吸附氨的消耗和由周期性的尿素水供给实现的吸附量的增加，平衡性的氨吸附量也大致被维持在Lv1所表示的水平上，因此能够避免因钻出燃料成分所引起的SCRF4的NOX净化率的降低。
如此，根据本申请发明的NOX净化，能够减轻钻出燃料成分的影响。另一方面，为了适当地发挥该效果，而需要如上述那样使增量氨在钻出燃料成分到达SCRF4之前到达SCRF4。因此，根据图3来对用于使这样的向SCRF4的氨供给成为可能的尿素水供给进行说明。图3为以使横轴的时间轴一致的方式排列表示如下内容的图，其中，(a)表示从ECU20向供给阀7发出的尿素水供给指令、(b)表示SCRF4内的氨浓度推移、(c)表示SCRF4中的氨吸附量的推移、(d)表示SCRF4内的燃料成分浓度的推移、(e)表示从ECU20向燃料供给阀6发出的燃料成分供给指令。另外，图3中的(b)、(c)、(d)的记载内容与图2(c)所表示的记载内容实质上相同。
在此，在本申请发明的NOX净化中重要的部分为，使增量氨在钻出燃料成分到达SCRF4之前到达SCRF4。另外，在图3中，钻出燃料成分到达SCRF4的到达时刻以t12来表示，增量氨到达SCRF4的到达时刻以t22来表示。此外，在实施周期性的尿素水的供给过程中，在增量氨之后到达SCRF4的通常氨的到达时刻以t23来表示。
而且，在本实施例中，以使钻出燃料成分的到达时刻t12成为增量氨的到达时刻t22与通常氨的到达时刻t23的大致中间的方式，来对从供给阀7的尿素水的供给时刻(即，从ECU20向供给阀7发出的供给指令的开始时刻)与从燃料供给阀6的燃料成分的供给时刻(即，从ECU20向燃料供给阀6发出的供给指令的开始时刻)之间的相关关系实施调节。而且，在该调节中，还考虑了从燃料供给阀6被供给的燃料成分的一部分作为钻出燃料成分而到达SCRF4所需的时间(以下，称为“燃料成分到达时间”)Δt1和从供给阀7被供给的尿素水作为氨而到达SCRF4所需的时间(以下，称为“氨到达时间”)Δt2。
例如，燃料成分到达时间Δt1能够根据以下的算式2来进行计算。
Δt1＝(从燃料供给阀6至SCRF4为止的容积)/((空气流量计16的检测值+单位时间的燃料喷射量)×气体密度)…(算式2)
此外，氨到达时间Δt2能够根据以下算式3来进行计算。
Δt2＝(从供给阀6至SCRF4为止的容积)/((空气流量计16的检测值+单位时间的燃料喷射量)×气体密度)…(算式3)
在上述算式2以及算式3中，(空气流量计16的检测值+单位时间的燃料喷射量)×气体密度)的含义为，每单位时间的排气量。
而且，在假定燃料成分钻出的情况下，为了使该钻出燃料成分在时刻t12到达SCRF4，而只需在与时刻t12相比早Δt1的时刻t11处，以使燃料成分从燃料供给阀6被供给的方式从ECU20发出供给指令即可。此外，为了使增量氨在时刻t22到达SCRF4，而只需在与时刻t22相比早Δt2的时刻t21处，以使尿素水从供给阀7被供给的方式从ECU20发出供给指令即可。另外，在图3中，由于与增量氨相对应的尿素水供给指令(具有脉冲宽度W2的指令)和与通常氨相对应的尿素水供给指令(具有脉冲宽度W1的指令)相比尿素水的供给量较多，因此具有W2＞W1的关系。在此，图3所示的供给指令的时刻、向SCRF4钻出的钻出燃料成分或氨的到达时刻的相关关系为一个示例，并且能够根据流过排气通道2的排气流量等的各个条件、或用于NOX净化的尿素水供给条件(供给量或供给频率等)而变动。
接下来，根据图4来对用于实施至上述为止的本申请发明的NOX净化的控制进行说明。图4所示的NOX净化控制，通过执行被存储在ECU20中的控制程序而被实施。首先，在S101中，对是否需要进行燃料供给阀6的燃料成分的供给进行判断。例如，也可以在考虑是否为实施在SCRF4中的PM堆积量变多时被实施的上述过滤器再生处理的定时的条件下，实施S101的判断处理。在该情况下，如果为实施过滤器再生处理的情况，则将判断为需要进行燃料成分的供给。此外，即使是像实施了过滤器再生处理的情况这样在SCRF4上并未堆积较多的PM，但为了尽可能地防止SCRF4的堵塞而间歇性地使排气温度升温的情况下，通过该判断处理也将被判断为需要进行燃料成分的供给。当在S101中作出肯定判断时将进入S102，而当作出否定判断时则将结束本控制。
接下来，在S102中，在立足于被判断为需要燃料供给的情况下，而实施该燃料供给所需的供给条件的计算。例如，在为了过滤器再生处理而实施燃料成分的供给的情况下，根据堆积在SCRF4上的PM量而对燃料成分的供给量进行计算。此外，根据该被计算出的燃料成分的供给量而对燃料供给阀6的喷射次数(喷射频率)进行调节，以使从燃料供给阀6被喷射的燃料成分适当地分散在排气中。当S102的处理结束时，将进入S103。
在S103中，对钻出的预定条件是否成立进行判断，所述钻出的预定条件为，在供给了由S102计算出的供给条件下所供给的燃料成分时，该燃料成分的一部分未被氧化催化剂3氧化，而作为钻出燃料成分而向下游侧流出。氧化催化剂5中的燃料成分的氧化反应具有依赖于氧化催化剂3中的燃料成分与氧之间的反应机会的倾向。因此，例如，也可以根据如图5A所示的、向氧化催化剂3流入的排气流量与燃料成分的钻出量之间的相关关系来对该预定条件的成立与否进行判断。在如图5A中用线L1所表示的那样的、排气流量较小的情况下，为了确保氧化催化剂3中的燃料成分的氧化反应的机会，而可以无视钻出量。但是，可以认为，当排气流量增加得超过阈值时，随着其增加钻出量将变多。
此外，可以认为，燃料成分的供给量也是与上述反应机会相关的参数。因此，例如，也可以根据如图5B所示的、燃料成分的供给量与燃料成分的钻出量的相关关系来对该预定条件的成立与否进行判断。在如图5B中用线L2所表示的、燃料成分的供给量较小的情况下，为了确保氧化催化剂3中的燃料成分的氧化反应的机会，而可以无视钻出量。但是，可以认为，当燃料成分的供给量增加得超过阈值时，未被充分地供给于氧化反应，随着其增加钻出量将变多。另外，关于预定条件的成立的判断，可以综合地考虑上述的排气流量以及燃料成分的供给量，而且，也可以考虑其中任意一方。而且，由于作为能够影响燃料成分的氧化效率的参数也考虑到了氧化催化剂3的温度，因此也可以在考虑了氧化催化剂3的温度的条件下实施与预定条件的成立相关的判断。当在S103中作出肯定判断时将进入S104，而当作出否定判断时则将结束本控制。
在S104中，对供给阀7的尿素水的供给条件进行计算。例如，以使利用NOX传感器10、11并根据算式1而计算出的NOX净化率收敛于预定的净化率的范围内的方式，对用于供给NOX的还原净化所需的氨的尿素水量进行计算。此时，也对用于生成图2、图3中说明了的增量氨而需要的尿素水的增量的量进行计算。具体而言，在立足于增量氨是用于减轻上文所述的由钻出氧化催化剂3的燃料成分造成的影响的物质的情况下，根据在S103的判断处理时所利用的燃料成分的钻出量而对尿素水的增量的量进行计算。具体而言，如图6所示，随着燃料成分的钻出量变多，尿素水的增量的量也增大。此外，除了尿素水的供给量之外，也对尿素水向排气供给的频率，即一次尿素水供给与下一次尿素水供给之间的间隔实施调节。当S104的处理结束时，将进入S105。
接下来，在S105中，根据算式2以及算式3而对燃料成分到达时间Δt1与氨到达时间Δt2进行计算。之后，在S106中，根据由S102以及S104所计算出的燃料成分的供给条件与尿素水的供给条件、以及由S105计算出的各个到达时间Δt1、Δt2，而以使燃料成分的供给时刻与尿素水的供给时刻的相关关系像图3所示那样，即以使钻出燃料成分在增量氨与下一个通常氨到达SCRF4的到达时刻之间(例如，两者的大致中间)的时刻到达SCRF4的方式，对尿素水供给指令以及燃料成分供给指令的定时实施调节。在以此方式对尿素水供给指令以及燃料成分供给指令的定时进行调节的情况下，存在根据内燃机的运转状态而能够实施调节的余量被限制了的情况。例如，在被SCRF4捕集的PM急剧增加并需要迅速地实施过滤器再生处理的情况下，可以在将燃料成分供给指令的时刻设定为最适于过滤器再生处理的时刻的基础上，以使增量氨先于在该过滤器再生处理中所生成的钻出燃料成分而到达SCRF4的方式，来决定尿素水供给指令的时刻。反之，在因预定的理由而需要将尿素水供给指令的时刻设为特定的时刻的情况下，可以以与通过该尿素水供给指令而到达SCRF4的增量氨相比钻出燃料成分不会先到达SCRF4的方式，来决定燃料成分供给指令的时刻。当S106的处理结束时，将再次重复实施本控制。
如此，根据本控制，即使在钻出燃料成分到达SCRF4的情况下，也能够在其之前使增加氨吸附在被负载于SCRF4的SCR催化剂上，因此能够尽可能地减轻由钻出燃料成分造成的对SCR催化剂的氨吸附量的影响。
＜改变例1＞
虽然在上述实施例中，与增量氨相对应的尿素水供给以及钻出燃料成分到达SCRF4分别为一次(参照图3)，但在钻出燃料成分的到达量较多的情况下，也可以多次连续地实施与增量氨相对应的尿素水供给。此外，在过滤器再生处理中根据应该氧化去除的PM量而分多次实施燃料成分的供给的情况下，且在被判断为对应于各个供给而产生了燃料成分的钻出的情况下，只需根据上述实施例所示的本申请发明的技术思想而以使增量氨与钻出燃料成分交替到达SCRF4的方式来决定各尿素水供给的时刻以及各燃料成分供给的时刻即可。
＜改变例2＞
在图1所示的内燃机的排气净化系统中，在排气通道2中配置有SCRF4，在SCRF4中对PM进行捕集的过滤器与用于NOX净化的SCR催化剂可以说是一体形成。代替这种SCRF4的方式，也可以单独配置过滤器与SCR催化剂，并分别通过单独配置的过滤器与SCR催化剂而实施PM捕集以及NOX净化。在这种情况下，该过滤器被配置在氧化催化剂3与供给阀7之间的排气通道中，而SCR催化剂被配置在供给阀7的下游侧。即使在这种改变例所涉及的方式中，也能够通过实施上文所述的NOX净化控制，从而尽可能地减轻钻出燃料成分的影响，并实现适当的NOX净化。
符号说明
1、内燃机；
2、排气通道；
3、氧化催化剂；
4、选择还原型NOX催化剂(SCR催化剂)；
5、ASC催化剂；
6、燃料供给阀；
7、供给阀；
9、12、温度传感器；
10、11、NOX传感器；
20、ECU；
21、曲轴位置传感器；
22、加速器开度传感器。

Claims (6)

1.一种内燃机的排气净化系统，具备：
氧化催化剂，其被设置在内燃机的排气通道中，且具有氧化功能；
燃料供给部，其经由向该氧化催化剂流入的排气而对所述氧化催化剂供给燃料成分；
排气净化部，其以包括过滤器和选择还原型NOX催化剂的方式而被形成，其中，所述过滤器被设置在与所述氧化催化剂相比靠下游侧的排气通道中、且对排气中的颗粒状物质进行捕集，所述选择还原型NOX催化剂将氨作为还原剂而对排气中的NOX进行选择还原；
还原剂供给部，其经由向该排气净化部流入的排气而对所述排气净化部供给氨或氨的前驱体；
供给控制部，其在燃料成分通过所述燃料供给部而被供给的情况下，在该被供给的燃料成分的一部分钻出至所述氧化催化剂的下游侧的预定条件成立时，以使由与非钻出时供给量相比而被增量的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨先于通过该燃料供给部而被供给的燃料成分而到达所述排气净化部的方式，对该被增量了的氨或氨的前驱体的供给与该燃料成分的供给中的至少一方进行控制，其中，所述非钻出时供给量为，在该预定条件不成立的情况下，应当通过该还原剂供给部来供给的氨或氨的前驱体的供给量。
2.如权利要求1所述的排气净化系统，其中，
所述排气净化部为，所述选择还原型NOX催化剂被负载在所述过滤器上而形成的NOX净化过滤器。
3.如权利要求1或权利要求2所述的内燃机的排气净化系统，其中，
所述供给控制部根据通过所述燃料供给部而被供给的燃料成分到达所述排气净化部所需的时间、和由通过所述还原剂供给部而被供给的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨到达该排气净化部所需的时间，而对该还原剂供给部的供给时刻与该燃料供给部的供给时刻中的至少一方进行控制。
4.权利要求3所述的内燃机的排气净化系统，其中，
由所述还原剂供给部实施的氨或氨的前驱体的供给根据所述内燃机的运转状态而被周期性地进行，
所述供给控制部，以使通过所述燃料供给部而被供给的燃料成分在第一到达时刻与第二到达时刻之间的预定时刻处到达至所述排气净化部的方式，对该还原剂供给部的供给时刻与该燃料供给部的供给时刻中的至少一方进行控制，其中，所述第一到达时刻为，由在一个供给时刻处从所述还原剂供给部被供给的所述被增量的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨到达所述排气净化部的时刻，所述第二到达时刻为，由在该第一到达时刻之后从所述还原剂供给部被供给的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨到达该排气净化部的时刻。
5.如权利要求3所述的内燃机的排气净化系统，其中，
由所述还原剂供给部实施的氨或氨的前驱体的供给根据所述内燃机的运转状态而被周期性地进行，
由所述燃料供给部实施的燃料成分的供给被分成多次进行，
所述供给控制部以在由所述还原剂供给部实施的供给与由所述燃料供给部实施的供给被重复进行的期间内使所述被增量的氨或氨的前驱体从该还原剂供给部被供给，并且使由从该还原剂供给部被供给的氨或氨的前驱体所形成的用于NOX选择还原的氨与从该燃料供给部被供给的燃料成分交替到达所述排气净化部的方式，对该还原剂供给部的供给时刻与该燃料供给部的供给时刻中的至少一方进行控制。
6.如权利要求1至权利要求5中的任一项所述的内燃机的排气净化系统，其中，
还具备钻出量计算部，其在所述预定条件成立的情况下，根据所述内燃机的运转状态、以及所述氧化催化剂的温度中的至少任意一个而对通过所述燃料供给部而被供给的燃料成分钻出至所述氧化催化剂的下游侧的钻出量进行计算，
所述供给控制部根据通过所述钻出量计算部而被计算出的燃料成分的所述钻出量来决定相对于所述非钻出时供给量的、氨或氨的前驱体的供给量的增量。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6121974B2 (ja) * 2014-11-04 2017-04-26 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2016102424A (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP6187519B2 (ja) * 2015-03-25 2017-08-30 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置
WO2017023766A1 (en) * 2015-08-03 2017-02-09 Cummins Emission Solutions Inc. Sensor configuration for aftertreatment system including scr on filter
US11073067B2 (en) 2019-01-10 2021-07-27 Deere & Company Exhaust gas treatment system and method with reductant injection and close-coupled treatment element

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040098973A1 (en) * 2002-11-21 2004-05-27 Tennison Paul Joseph Exhaust gas aftertreatment systems
CN101384800A (zh) * 2006-03-06 2009-03-11 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN101600864A (zh) * 2007-08-08 2009-12-09 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN101600862A (zh) * 2007-03-19 2009-12-09 丰田自动车株式会社 压缩点火式内燃机的排气净化装置
CN101631936A (zh) * 2007-03-01 2010-01-20 丰田自动车株式会社 内燃机废气净化装置
CN101809255A (zh) * 2007-09-28 2010-08-18 戴姆勒股份公司 用于在具有稀燃运行的内燃机的机动车辆中降低二氧化氮排放的方法
JP2013002314A (ja) * 2011-06-14 2013-01-07 Hino Motors Ltd 排気浄化装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7229597B2 (en) 2003-08-05 2007-06-12 Basfd Catalysts Llc Catalyzed SCR filter and emission treatment system
CN101680331B (zh) * 2008-03-04 2012-06-27 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
US8904760B2 (en) * 2009-06-17 2014-12-09 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment system including an HC-SCR and two-way catalyst and method of using the same
JP2011001875A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Isuzu Motors Ltd 排気浄化装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040098973A1 (en) * 2002-11-21 2004-05-27 Tennison Paul Joseph Exhaust gas aftertreatment systems
CN101384800A (zh) * 2006-03-06 2009-03-11 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN101631936A (zh) * 2007-03-01 2010-01-20 丰田自动车株式会社 内燃机废气净化装置
CN101600862A (zh) * 2007-03-19 2009-12-09 丰田自动车株式会社 压缩点火式内燃机的排气净化装置
CN101600864A (zh) * 2007-08-08 2009-12-09 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN101809255A (zh) * 2007-09-28 2010-08-18 戴姆勒股份公司 用于在具有稀燃运行的内燃机的机动车辆中降低二氧化氮排放的方法
JP2013002314A (ja) * 2011-06-14 2013-01-07 Hino Motors Ltd 排気浄化装置

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