CN105829688B - 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。所述内燃机的排气净化装置实施如下的过浓空燃比控制，所述过浓空燃比控制为，通过在将EGR率设为低于基础EGR率的状态的条件下于膨胀行程或排气行程中向气缸内喷射追加的燃料，从而将从燃烧室被排出的废气的空燃比临时性地保持为与理论空燃比相比而过浓的控制。所述内燃机的排气净化装置具备能够对重叠期间进行变更的可变气门正时机构。在结束过浓空燃比控制(ta2)时，在将EGR率(REGR)设为低于基础EGR率(REGRB)的状态下停止追加的燃料的喷射，且使重叠期间(OL)与基础重叠期间(OLB)相比而增大并进行保持，接着在经过了延迟期间(dt)时使EGR率以及重叠期间分别恢复到基础EGR率以及基础重叠期间。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。
背景技术
已知一种如下的内燃机的排气净化装置，所述内燃机的排气净化装置具备通过被配置在内燃机排气通道内的排气涡轮而对被配置在节气门上游的内燃机进气通道内的压缩机进行驱动的排气涡轮增压器，该内燃机的排气净化装置通过高压侧废气再循环通道而对排气涡轮上游的内燃机排气通道与节气门下游的内燃机进气通道进行连结并且在高压侧废气再循环通道内配置高压侧废气再循环控制阀，并且，通过低压侧废气再循环通道而对排气涡轮下游的内燃机排气通道与压缩机上游的内燃机进气通道进行连结并且在低压侧废气再循环通道内配置低压侧废气再循环控制阀，而且，该内燃机的排气净化系统实施如下的过浓空燃比控制，所述过浓空燃比控制为，通过在将废气再循环率设为较低的状态的条件下于膨胀行程或排气行程中向气缸内喷射追加的燃料，从而将从内燃机燃烧室被排出的废气的空燃比临时性地保持为与理论空燃比相比而过浓的控制。在该排气净化装置中，在开始过浓空燃比控制时，通过对来自高压侧废气再循环通道的废气再循环气体进行减量，从而使废气再循环率较低，并在结束过浓空燃比控制时，通过使来自高压侧废气再循环通道的废气再循环气体量恢复而使废气再循环率恢复。
然而，在实施过浓空燃比控制时从燃烧室被排出的废气的温度变得相当高。因此，当在结束过浓空燃比控制时立即使来自高压侧废气再循环通道的废气再循环气体量恢复时，有可能会使高温的废气大量地流入高压侧废气再循环通道内，进而有可能造成高压侧废气再循环通道或高压侧废气再循环控制阀因热量而损坏。
关于这一点，可以预见到，如果在实施过浓空燃比控制之后在一定时间持续地使来自高压侧废气再循环通道的废气再循环气体量减少，则可解决因热量而损坏的问题。然而，当废气再循环率被保持为较低时，有可能无法降低NOX的产生。
因此，已知一种如下的内燃机的排气净化装置，即，在结束过浓空燃比控制时对来自高压侧废气再循环通道的废气再循环气体进行减量并停止追加的燃料的喷射，且使来自低压侧废气再循环通道的废气再循环气体增量并进行保持，接着在经过了延迟时间之后，使来自高压侧废气再循环通道的废气再循环气体量以及来自低压侧废气再循环通道的废气再循环气体量恢复(参照专利文献1)。即，在过浓空燃比控制结束之后直至经过延迟时间为止，来自高压侧废气再循环通道的废气再循环气体被持续减量。此外，从低压侧废气再循环通道被供给的废气再循环气体的温度比较低。因此，可降低因热量而导致的破损的危险性。同时，由于来自低压侧废气再循环通道的废气再循环气体被增量，因此能够可靠地抑制NOX的产生。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-038803号公报
发明内容
发明所要解决的课题
另外，上述的因热量而导致的破损的问题也可能在不具备低压侧废气再循环通道以及低压侧废气再循环控制阀的内燃机中产生。然而，由于在专利文献1中，低压侧废气再循环通道以及低压侧废气再循环控制阀是必需的，因此无法将专利文献1的技术应用到不具备低压侧废气再循环通道以及低压侧废气再循环控制阀的内燃机中。此外，由于来自低压侧废气再循环通道的废气再循环气体供给的响应性较低，因此在刚刚结束过浓空燃比控制之后，有可能无法可靠地抑制NOX的产生。
本发明的目的在于，提供一种能够在抑制因热量而导致的破损产生的同时可靠地抑制NOX的产生的内燃机的排气净化装置。
用于解决课题的方法
根据本发明，提供了一种内燃机的排气净化装置，所述内燃机的排气净化装置通过废气再循环通道而对节气门下游的内燃机进气通道与内燃机排气通道进行连结，并且设置有对废气再循环通道内流通的再循环废气量进行控制的废气再循环控制阀，且实施过浓空燃比控制，所述过浓空燃比控制为，通过在将废气再循环率设为低于基础废气再循环率的状态下于膨胀行程或排气行程中向气缸内喷射追加的燃料，从而将从内燃机燃烧室被排出的废气的空燃比临时性地保持为与理论空燃比相比而过浓的控制，在所述内燃机的排气净化装置中，具备能够对进气门的开阀期间与排气门的开阀期间发生重叠的重叠期间进行变更的可变气门正时机构，并且，在结束过浓空燃比控制时，在将废气再循环率设为低于基础废气再循环率的状态下停止追加的燃料的喷射，且使重叠期间与基础重叠期间相比而增大并进行保持，接着在经过了预先规定的延迟期间时使废气再循环率以及重叠期间分别恢复到基础废气再循环率以及基础重叠期间。
发明的效果
能够在抑制因热量而导致的破损产生的同时可靠地抑制NOX的产生。
附图说明
图1为压燃式内燃机的整体图。
图2为以图解的方式图示了催化剂载体的表面部分的图。
图3为用于对排气净化催化剂中的氧化反应进行说明的图。
图4为表示向排气净化催化剂流入的流入废气的空燃比的变化的图。
图5为表示NOX净化率的图。
图6A及图6B为用于对排气净化催化剂中的氧化还原反应进行说明的图。
图7A及图7B为用于对排气净化催化剂中的氧化还原反应进行说明的图。
图8为表示向排气净化催化剂流入的流入废气的空燃比的变化的图。
图9为表示NOX净化率的图。
图10为表示碳氢化合物的喷射周期ΔT与NOX净化率的关系的图。
图11为表示碳氢化合物的喷射量的映射图。
图12为表示NOX释放控制的图。
图13为表示排出NOX量NOXA的映射图的图。
图14为表示燃料喷射正时的图。
图15为表示燃料供给量WR的映射图的图。
图16A及图16B为对重叠期间进行说明的曲线图。
图17为表示对过浓空燃比控制进行说明的时序图。
图18为用于实施NOX净化控制的流程图。
图19为用于执行由第二NOX净化方法实现的NOX净化作用的流程图。
具体实施方式
图1表示压燃式内燃机的整体图。
当参照图1时，1表示内燃机主体，2表示各气缸的燃烧室，3表示用于分别向各燃烧室2内喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀，4表示进气歧管，5表示排气歧管。进气歧管4经由进气管道6而与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连结，且压缩机7a的入口经由吸入空气量检测器8而与空气滤清器9连结。在进气管道6内设置有通过作动器而被驱动的节气门10，在进气管道6周围配置有用于对进气管道6内流通的吸入空气进行冷却的冷却装置11。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入至冷却装置11内，从而吸入空气通过内燃机冷却水而被冷却。
另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口连结，排气涡轮7b的出口经由排气管12a而与排气净化催化剂13的入口连结。在基于本发明的实施例中，该排气净化催化剂13由NOX吸留催化剂构成。排气净化催化剂13的出口经由排气管12b而与颗粒过滤器14连结。在排气净化催化剂13上游的排气管12a内配置有碳氢化合物供给阀15，所述碳氢化合物供给阀15用于供给作为压燃式内燃机的燃料而被使用的由轻油及其他燃料组成的碳氢化合物。在图1所示的实施例中，作为从碳氢化合物供给阀15被供给的碳氢化合物而使用了轻油。另外，本发明也能够应用于在过稀空燃比的条件下实施燃烧的火花点火式内燃机中。在该情况下，从碳氢化合物供给阀15供给作为火花点火式内燃机的燃料而使用的由汽油及其他燃料组成的碳氢化合物。
另一方面，排气歧管5与进气歧管4通过废气再循环(以下称为EGR)通道16而被相互连结，且在EGR通道16内配置有电子控制式EGR控制阀17。此外，在EGR通道16的周围配置有用于对EGR通道16内流通的EGR气体进行冷却的冷却装置18。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入至冷却装置18内，从而EGR气体通过内燃机冷却水而被冷却。各燃料喷射阀3经由燃料供给管19而与共轨20连结，该共轨20经由电子控制式的喷出量可变的燃料泵21而与燃料罐22连结。燃料罐22内所贮存的燃料通过燃料泵21而被供给到共轨20内，且被供给至共轨20内的燃料经由各燃料供给管19而被供给到燃料喷射阀3。
电子控制单元30由数字计算机组成，并具备通过双向总线31而被相互连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35以及输出端口36。在排气净化催化剂13下游的排气管12b上安装有用于对从排气净化催化剂13流出的废气的温度进行检测的温度传感器24。从排气净化催化剂13流出的废气的温度表示排气净化催化剂13的温度。此外，在颗粒物过滤器14上安装有用于对颗粒过滤器14的前后差压进行检测的差压传感器26。这些温度传感器24、差压传感器26以及吸入空气量检测器8的输出信号通过各自所对应的AD转换器37而被输入至输入端口35。此外，在加速踏板40上连接有产生与加速踏板40的踩踏量L成比例的输出电压的负载传感器41，负载传感器41的输出电压通过所对应的AD转换器37而被输入到输入端口35。而且，在输入端口35上连接有例如在曲轴每旋转15°时产生输出脉冲的曲轴转角传感器42。另一方面，输出端口36经由所对应的驱动电路38而与燃料喷射阀3、节气门10的驱动用作动器、碳氢化合物供给阀15、EGR控制阀17、燃料泵21以及可变气门正时机构43连接。
图2以图解的方式图示了被负载在图1所示的排气净化催化剂13的基体上的催化剂载体的表面部分。在该排气净化催化剂13中，如图2所示，例如在由氧化铝组成的催化剂载体50上负载有由铂Pt组成的贵金属催化剂51，并且在该催化剂载体50上形成有碱性层53，所述碱性层53包括选自钾K、钠Na、铯Cs这种碱金属、钡Ba、钙Ca这种碱土金属、镧系元素这种稀土类以及银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir这种可向NOX供给电子的金属中的至少一种。在该碱性层53内含有氧化铈CeO2，因此排气净化催化剂13具有储氧能力。此外，除了铂Pt之外，还能够使铑Rh或钯Pd负载在排气净化催化剂13的催化剂载体50上。另外，由于排气沿着催化剂载体50上流通，因此可以说，贵金属催化剂51被负载在排气净化催化剂13的排气流通表面上。此外，由于碱性层53的表面呈碱性，因此碱性层53的表面被称为碱性的废气流通表面部分54。
当从碳氢化合物供给阀15向废气中喷射碳氢化合物时，该碳氢化合物会在排气净化催化剂13中被重整。在本发明中，利用此时被重整了的碳氢化合物而在排气净化催化剂13中对NOX进行净化。图3以图解的方式图示了此时在排气净化催化剂13中所实施的重整作用。如图3所示，从碳氢化合物供给阀15被喷射出的碳氢化合物HC通过贵金属催化剂51而成为碳原子数较少的基团状的碳氢化合物HC。
图4图示了从碳氢化合物供给阀15供给的碳氢化合物的供给时刻与向排气净化催化剂13流入的流入废气的空燃比(A/F)in的变化。另外，由于该空燃比(A/F)in的变化依存于流入排气净化催化剂13的废气中的碳氢化合物的浓度变化，因此也可以说，图4所示的空燃比(A/F)in的变化表示碳氢化合物的浓度变化。然而，由于当碳氢化合物浓度升高时空燃比(A/F)in会变小，因此在图4中，空燃比(A/F)in越靠过浓侧，则碳氢化合物浓度越升高。
在图5中，针对排气净化催化剂13的各个催化剂温度TC而图示了通过使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度周期性地变化从而如图4所示那样使向排气净化催化剂13流入的流入废气的空燃比(A/F)in周期性地设为过浓时的排气净化催化剂13的NOX净化率。并且，经过长时间的关于NOX净化的研究，结果明确了如下内容，即，在使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度以预先规定的范围内的振幅以及预先规定的范围内的周期进行振动时，会如图5所示，即使在400℃以上的高温区域也能够获得极高的NOX净化率。
而且还明确了如下内容，即，此时含有氮及碳氢化合物的大量的还原性中间体被持续保持或吸附在碱性层53的表面上、即排气净化催化剂13的碱性废气流通表面部分54上，该还原性中间体在获得高NOX净化率方面发挥了核心作用。接下来，参照图6A及6B对此进行说明。另外，该图6A及6B以图解的方式图示了排气净化催化剂13的催化剂载体50的表面部分，在该图6A及6B中图示了被推断为在使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度以预先规定的范围内的振幅以及预先规定的范围内的周期进行振动时会产生的反应。
图6A图示了流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度较低时的情况，图6B图示了从碳氢化合物供给阀15供给碳氢化合物而将向排气净化催化剂13流入的流入废气的空燃比(A/F)in设为过浓时的情况、即流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度升高时的情况。
并且，由图4可知，流入排气净化催化剂13的废气的空燃比除了一瞬间之外均被维持在过稀，因此流入排气净化催化剂13的废气通常处于氧过剩的状态。此时，废气中所含有的NO的一部分会吸附在排气净化催化剂13上，废气中所含有的NO的一部分如图6A所示那样，会在铂51上被氧化而成为NO2，接着，该NO2会进一步被氧化而成为NO3。此外，NO2的一部分会成为NO2 -。因此，在铂Pt51上生成有NO2 -和NO3。由于附着在排气净化催化剂13上的NO及在铂Pt51上所生成的NO2 -和NO3活性较强，因此在下文中将这些NO、NO2 -以及NO3称为活性NOx *。
另一方面，当从碳氢化合物供给阀15供给碳氢化合物而将向排气净化催化剂13流入的流入废气的空燃比(A/F)in设为过浓时，该碳氢化合物将依次附着在排气净化催化剂13的整体上。这些所附着的碳氢化合物的大部分会依次与氧发生反应而燃烧，所附着的碳氢化合物的一部分会依次如图3所示那样在排气净化催化剂13内被重整而成为自由基。因此，如图6B所示，活性NOX *周围的碳氢化合物浓度升高。另外，在生成了活性NOX *之后，活性NOX *周围的氧浓度较高的状态持续固定时间以上时，活性NOX *会被氧化，并以硝酸根离子NO3 -的形式而被吸附在碱性层53内。然而，当在经过该固定时间之前活性NOX *周围的碳氢化合物浓度较高时，如图6B所示，活性NOX *会在铂51上与自由基状的碳氢化合物HC发生反应，由此生成还原性中间体。该还原性中间体会被附着或被吸附在碱性层53的表面上。
另外，认为此时最初生成的还原性中间体为硝基化合物R-NO2。当该硝基化合物R-NO2被生成时，会成为腈类化合物R-CN，但由于该腈类化合物R-CN在此状态下只能存续一瞬间，因此会立即成为异氰酸酯化合物R-NCO。当该异氰酸酯化合物R-NCO水解时，会成为胺类化合物R-NH2。然而在该情况下，认为被水解的是异氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因此认为，如图6B所示，被保持或吸附在碱性层53的表面上的还原性中间体的大部分为异氰酸酯化合物R-NCO以及胺类化合物R-NH2。
另一方面，如图6B所示，当所生成的还原性中间体的周围附着有碳氢化合物HC时，还原性中间体将受到碳氢化合物HC阻碍而不再继续发生反应。在该情况下，流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度降低，接着，附着在还原性中间体的周围的碳氢化合物被氧化而消失，由此当还原性中间体周围的氧浓度升高时，还原性中间体会与废气中的NOX、活性NOX *发生反应，或者与周围的氧发生反应，或者自身分解。由此，如图6A所示，还原性中间体R-NCO、R-NH2被转换为N2、CO2、H2O，如此使NOX被净化。
如此，在排气净化催化剂13中，通过使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度升高从而生成还原性中间体，并且在使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度降低之后，氧浓度升高时，还原性中间体会与废气中的NOX、活性NOX *、氧发生反应，或自体分解，由此使NOX被净化。即，为了通过排气净化催化剂13对NOX进行净化，则需要使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度周期性地进行变化。
当然，在该情况下，为了生成还原性中间体而需要将碳氢化合物的浓度提高至足够高的浓度，并且，为了使所生成的还原性中间体与排气中的NOX、活性NOX *、氧发生反应，或者使其自体分解，需要将碳氢化合物的浓度降低至足够低的浓度。即，需要使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度以预先规定的范围内的振幅进行振动。另外，在该情况下，在所生成的还原性中间体R-NCO、R-NH2与废气中的NOX、活性NOX *、氧发生反应，或自体分解之前，必须将这些还原性中间体保持在碱性层53上、即碱性废气流通表面部分54上，因此设置了碱性的废气流通表面部分54。
另一方面，当将碳氢化合物的供给周期延长时，在供给了碳氢化合物之后至下一次供给碳氢化合物的期间，氧浓度升高的期间会延长，因此活性NOX *不会生成还原性中间体而是以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。为了避免该情况而需要使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度以预先规定的范围内的周期进行振动。
因此，在基于本发明的实施例中，为了使废气中所含有的NOX与被重整了的碳氢化合物发生反应而生成含有氮以及碳氢化合物的还原性中间体R-NCO、R-NH2，而在排气净化催化剂13的排气流通表面上负载有贵金属催化剂51，并且，为了将所生成的还原性中间体R-NCO、R-NH2保持在排气净化催化剂13内，而在贵金属催化剂51周围形成碱性的废气流通表面部分54，被保持在碱性的废气流通表面部分54上的还原性中间体R-NCO、R-NH2被转换为N2、CO2、H2O，碳氢化合物浓度的振动周期被设为持续生成还原性中间体R-NCO、R-NH2所需的振动周期。顺便提及，在图4所示的示例中，喷射间隔被设为3秒。
当将碳氢化合物浓度的振动周期、即从碳氢化合物供给阀15喷射的碳氢化合物HC的喷射周期设为长于上述的预先规定的范围内的周期时，还原性中间体R-NCO、R-NH2会从碱性层53的表面上消失，此时，在铂Pt53上所生成的活性NOX *会如图7A所示那样以硝酸根离子NO3 -的形式扩散到碱性层53内而成为硝酸盐。即，此时废气中的NOX会以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。
另一方面，图7B图示了如此使NOX以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内时流入排气净化催化剂13内的废气的空燃比被设为理论空燃比或过浓空燃比的情况。在该情况下，由于废气中的氧浓度降低从而使反应向逆向(NO3 -→NO2)进行，如此被吸收到碱性层53内的硝酸盐会依次成为硝酸根离子NO3 -，并如图7B所示那样，以NO2的形式从碱性层53释放。接着，被释放的NO2通过废气中所含有的碳氢化合物HC以及CO而被还原。
图8图示了在碱性层53的NOX吸收能力即将饱和之前将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in临时性地设为过浓空燃比的情况。另外，在图8所示的示例中，该过浓空燃比控制的时间间隔为1分钟以上。在该情况下，在废气的空燃比(A/F)in为过稀时被吸收到碱性层53内的NOX在废气的空燃比(A/F)in被临时性地设为过浓时，从碱性层53被一举释放并被还原。因此在该情况下，碱性层53发挥了临时性地吸收NOX的吸收剂的作用。
另外，此时也存在碱性层53临时性地吸附NOx的情况，因此如果作为包含吸收以及吸附双方的用语而使用吸留这一用语时，则此时碱性层53起到用于临时性地吸留NOX的NOX吸留剂的作用。即，在该情况下，当将向内燃机进气通道、燃烧室2以及排气净化催化剂13上游的排气通道内被供给的空气以及燃料(碳氢化合物)之比称为废气的空燃比时，排气净化催化剂13作为在废气的空燃比为过稀时对NOX进行吸留、而在废气中的氧浓度降低时将所吸留的NOX释放的NOX吸留催化剂而发挥作用。
图9的实线表示以这样的方式使排气净化催化剂13作为NOX吸留催化剂而发挥作用时的NOX净化率。另外，图9的横轴表示排气净化催化剂13的催化剂温度TC。在以这样的方式使排气净化催化剂13作为NOX吸留催化剂而发挥作用的情况下，如图9中实线所示那样，在催化剂温度TC为300℃至400℃时将获得极高的NOX净化率，但当催化剂温度TC变成400℃以上的高温时，NOX净化率将降低。另外，在图9中，图5所示的NOX净化率也由虚线表示。
像这样在催化剂温度TC成为400℃以上时NOX净化率降低的原因在于，当催化剂温度TC成为400℃以上时，硝酸盐进行热分解而以NO2的形式从排气净化催化剂13被释放。即，只要以硝酸盐的形式对NOX进行吸留，就难以在催化剂温度TC较高时获得较高的NOX净化率。然而，在图4至图6B所示的新的NOX净化方法中，从图6A、6B可知，不会生成硝酸盐或者即使生成硝酸盐也是极微量，如此如图5所示，即使在催化剂温度TC较高时也可获得较高的NOX净化率。
在基于本发明的实施例中采用了如下方式，即，为了能够使用该新的NOX净化方法而对NOX进行净化，则将用于供给碳氢化合物的碳氢化合物供给阀15配置在内燃机排气通道内，并在碳氢化合物供给阀15下游的内燃机排气通道内配置排气净化催化剂13，且在排气净化催化剂13的废气流通表面上负载有贵金属催化剂51并且在贵金属催化剂51周围形成有碱性的废气流通表面部分54，排气净化催化剂13具有如下性质，即，当使流入排气净化催化剂13的碳氢化合物的浓度以预先规定的范围内的振幅以及预先规定的范围内的周期进行振动时对废气中所包含的NOX进行还原的性质，并且具有如下性质，即，在使碳氢化合物的浓度的振动周期长于该预先规定的范围时使废气中所包含的NOX的吸留量增大的性质，并在内燃机运转时从碳氢化合物供给阀15以预先规定的范围内的周期对碳氢化合物进行喷射，由此在排气净化催化剂13中对废气中所包含的NOX进行还原。
即，可以说图4至图6B所示的NOX净化方法为，在使用了负载贵金属催化剂且形成了可吸收NOX的碱性层的排气净化催化剂的情况下，以几乎不形成硝酸盐的方式对NOX进行净化的新的NOX净化方法。实际上，在使用了该新的NOX净化方法的情况下，与使排气净化催化剂13作为NOX吸留催化剂而发挥作用的情况相比，从碱性层53被检测出的硝酸盐为极微量。另外，在下文中，将该新的NOX净化方法称为第一NOX净化方法。
并且，如前文所述，当来自碳氢化合物供给阀15的碳氢化合物的喷射周期ΔT延长时，在喷射了碳氢化合物之后至下一次喷射碳氢化合物之间，活性NOX *周围的氧浓度升高的期间会延长。在该情况下，在图1所示的实施例中，当碳氢化合物的喷射周期ΔT长于5秒时，活性NOX *将开始以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内，因此如图10所示，当碳氢化合物浓度的振动周期ΔT长于5秒时，NOX净化率会降低。因此在图1所示的实施例中，需要将碳氢化合物的喷射周期ΔT设为5秒以下。
另一方面，在基于本发明的实施例中，当碳氢化合物的喷射周期ΔT成为大致0.3秒以下时，被喷射出的碳氢化合物将开始在排气净化催化剂13的排气流通表面上堆积，因此如图10所示，当碳氢化合物的喷射周期ΔT成为大致0.3秒以下时，NOX净化率会降低。因此在基于本发明的实施例中，碳氢化合物的喷射周期被设为0.3秒至5秒之间。
并且，在基于本发明的实施例中，以如下方式进行控制，即，通过使来自碳氢化合物供给阀15的碳氢化合物喷射量以及喷射正时发生变化从而使向排气净化催化剂13流入的流入废气的空燃比(A/F)in以及喷射周期ΔT成为对应于内燃机的运转状态的最佳值。在该情况下，在基于本发明的实施例中，在实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用时的最佳的碳氢化合物喷射量W，作为加速踏板40的踩踏量L以及内燃机转速N的函数而以如图11所示的映射图的形式被预先存储在ROM32内，此外，此时的最佳的碳氢化合物的喷射周期ΔT也作为加速踏板40的踩踏量L以及内燃机转速N的函数而以映射图的形式被预先存储在ROM32内。
接下来，参照图12至图15对将排气净化催化剂13作为NOX吸留催化剂而发挥作用的情况下的NOX净化方法进行具体说明。在下文中，将像这样使排气净化催化剂13作为NOX吸留催化剂而发挥作用的情况下的NOX净化方法称为第二NOX净化方法。
在该第二NOX净化方法中，如图12所示，在被吸留于碱性层53中的吸留NOX量ΣNOX超过预先规定的容许量MAX时，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in临时性地设为过浓空燃比。当废气的空燃比(A/F)in被设为过浓空燃比时，在废气的空燃比(A/F)in为过稀时，被吸留于碱性层53内的NOX从碱性层53被一举释放并被还原。由此，NOX被净化。
吸留NOX量ΣNOX例如根据从内燃机被排出的NOX量而被计算出。在基于本发明的实施例中，每单位时间从内燃机被排出的排出NOX量NOXA作为加速踏板40的踩踏量以及内燃机转速N的函数而以图13所示的映射图的形式被预先存储在ROM32内，并由该排出NOX量NOXA而计算出吸留NOX量ΣNOX。在该情况下，如前文所述，废气的空燃比(A/F)in被设为过浓空燃比的周期通常为1分钟以上。
在该第二NOX净化方法中，如图14所示，通过在从燃料喷射阀3向燃烧室2内喷射燃烧用燃料Q的基础上，再喷射追加的燃料WR，从而将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in设为过浓。另外，图14的横轴表示曲轴转角。该追加的燃料WR在虽然进行燃烧但尚未作为内燃机输出而体现的正时、即压缩上止点后且ATDC90°的稍前的时刻被喷射出。该燃料量WR作为加速踏板40的踩踏量L以及内燃机转速N的函数而以图15所示的映射图的形式被预先存储在ROM32内。
在基于本发明的实施例中，可选择性地实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用以及由第二NOX净化方法所实现的NOX净化作用。例如采用以下的方式来确定实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用和由第二NOX净化方法所实现的NOX净化作用中的哪一个。即，在实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用时的NOX净化率如图5所示那样当排气净化催化剂13的温度TC成为界限温度TX以下时开始急剧下降。与此相对，如图9所示，在实施由第二NOX净化方法所实现的NOX净化作用时的NOX净化率在排气净化催化剂13的温度TC降低时，会比较缓慢地下降。因此，在基于本发明的实施例中，在排气净化催化剂13的温度TC高于界限温度TX时，实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用，在排气净化催化剂13的温度TC低于界限温度TX时，实施由第二NOX净化方法所实现的NOX净化作用。
另外，可变气门正时机构43(图1)为，用于对进气门以及排气门同时打开的重叠期间进行变更的机构。在图16A所示的示例中，通过可变气门正时机构43而使排气门的闭阀正时提前，因此使重叠期间OL缩短。与此相对，在图16B所示的示例中，通过可变气门正时机构43而使排气门的闭阀正时延迟，因此使重叠期间OL延长。在其他的实施例中，对进气门的开阀正时进行控制以对重叠期间OL进行控制。并且在其他的实施例中，还对进气门的开阀正时以及排气门的闭阀正时进行控制以对重叠期间OL进行控制。
在重叠期间中，已燃气体从燃烧室2经由进气门li而逆流到进气歧管4。该已燃气体接着与新鲜气体一起被吸入、即被返回到燃烧室2内。其结果为，当重叠期间OL延长时，从进气歧管4返回到燃烧室2内的已燃气体的量增大，当重叠期间OL缩短时，从进气歧管4返回到燃烧室2内的已燃气体的量减少。
在图1所示的内燃机中，在未实施过浓空燃比控制(下文进行叙述)的通常控制时，以实际上的重叠期间OL与基础重叠期间OLB一致的方式对可变气门正时机构43进行控制。基础重叠期间OLB在内燃机运转状态下，例如作为内燃机负载以及内燃机转速的函数而预先以映射图的形式被存储在ROM32内。另外，基础重叠期间OLB为正值、零、负值中的任意一个。
另一方面，在将从EGR通道16而被供给至燃烧室2内的EGR气体量相对于被供给至燃烧室2内的总气体量之比称为EGR率时，在基于本发明的实施例中，未实施过浓空燃比控制(下文进行叙述)的通常控制时，以使实际上的EGR率与成为目标的基础EGR率REGRB一致的方式对EGR控制阀17的开度进行控制。基础EGR率REGRB在内燃机运转状态下，例如作为内燃机负载以及内燃机转速的函数而预先以映射图的形式被存储在ROM32内。
在基于本发明的实施例中，还在未实施过浓空燃比控制(下文进行叙述)的通常控制时，以使实际上的吸入空气量Ga与成为目标的基础吸入空气量GaB一致的方式对节气门开度进行控制。基础吸入空气量GaB在内燃机运转状态下，例如作为内燃机负载以及内燃机转速的函数而预先以映射图的形式被存储在ROM32内。
并且，在基于本发明的实施例中，如上文所述，在第二NOX净化方法中，为了将流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in设为过浓空燃比，而实施将从燃烧室2被排出的废气的空燃比临时性地保持为与理论空燃比相比而过浓的过浓空燃比控制。在该情况下，通过向燃烧室2内喷射追加的燃料WR，从而实施过浓空燃比控制。
接下来，参照图17对基于本发明的实施例的过浓空燃比控制进行进一步说明。
参照图17，当在时间ta1处发出应该开始过浓空燃比控制的信号时，吸入空气量Ga从基础吸入空气量GaB被减少到因过浓空燃比控制而减少了的吸入空气量GaR。此外，EGR率REGR从基础EGR率REGRB被降低到因过浓空燃比控制而降低了的EGR率REGRR。在此基础上，如图14所示，对追加的燃料WR进行喷射。其结果为，从燃烧室2被排出的废气的空燃比(A/F)in从作为过稀空燃比的基础空燃比被切换为过浓空燃比。因此，在基于本发明的实施例的过浓空燃比控制中，通过在将EGR率REGR设为低于基础EGR率REGRB的状态的条件下于膨胀行程或排气行程中向气缸内喷射追加的燃料，从而将从内燃机燃烧室2被排出的废气的空燃比(A/F)in临时性地被保持为与理论空燃比相比而过浓。
接下来，当在时间ta2处发出应该停止过浓空燃比控制的信号时，吸入空气量恢复到基础吸入空气量GaB，并停止追加的燃料喷射。因此，废气的空燃比(A/F)in恢复到基础空燃比，进而从燃烧室2被排出的废气的温度TEX降低。然而，在时间ta2处，EGR率REGR未恢复到基础EGR率REGRB，而被维持在降低了的EGR率REGRR。另一方面，在时间ta2处，重叠期间OL从基础重叠期间OLB延长至因过浓空燃比控制而增大了的重叠期间OLI。
接下来，当成为时间ta3时，即，当经过了预先规定的延迟时间dt时，重叠期间OL恢复到基础重叠期间OLB。此外，EGR率REGR恢复到基础EGR率REGRB。因此，在基于本发明的实施例中，在结束过浓空燃比控制时，在将EGR率REGR设为低于基础EGR率REGRB的状态下停止追加的燃料的喷射，且使重叠期间OL与基础重叠期间OLB相比而增大并进行保持，接着在经过了延迟期间dt时，使EGR率REGR以及重叠期间OL分别恢复到基础EGR率REGRB以及基础重叠期间OLB。
在结束过浓空燃比控制时实施这种控制的理由如下。即，在过浓空燃比控制中，通过追加的燃料的燃烧而使从燃烧室2被排出的废气的温度TEX变得相当高。因此，当在结束过浓空燃比控制时立即使EGR率REGR恢复到基础EGR率REGRB时，高温的EGR气体会大量地流入EGR通道16内，进而有可能造成EGR通道16或EGR控制阀17因热量而破损。
关于这一点，在基于本发明的实施例中，由于在结束过浓空燃比控制时使EGR率REGR维持为较低，因此阻止了高温的EGR气体大量地流入EGR通道16内的情况。因此，提高了EGR通道16及EGR控制阀17的耐久性。
此外，在EGR率REGR被维持为较低的期间，重叠期间OL被延长。其结果为，从燃烧室2逆流到进气歧管4并接着返回至燃烧室2内的已燃气体的量被增大。该已燃气体为惰性气体，能够发挥与EGR气体同样的作用。因此，即使EGR率REGR被维持为较低，也能够可靠地抑制NOX的产生。
在基于本发明的实施例中，对以使已燃气体增大EGR率REGR的减少量(REGRB-REGRR)的方式而被增大的重叠期间OLI进行设定。此外，上述的延迟时间dt被设定为，从EGR通道16被供给至燃烧室2内的EGR气体的温度变为低于容许温度而所需的时间。
图18为用于执行基于本发明的实施例的NOX净化控制的程序。该程序以每隔固定时间的中断的方式而被执行。
参照图18，首先在步骤100中，对实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用与由第二NOX净化方法所实现的NOX净化作用中的哪一个进行确定。接着在步骤101中，对是否应该实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用进行辨别。在应该实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用时，进入步骤102，并实施由第一NOX净化方法所实现的NOX净化作用。即，以根据内燃机的运转状态而被预先规定的喷射周期ΔT从碳氢化合物供给阀15对图11所示的喷射量W的碳氢化合物进行喷射。
在步骤101中应该执行由第二NOX净化方法所实现的NOX净化作用时，进入步骤103，并使实施由第二NOX净化方法所实现的NOX净化作用的程序被执行。该程序示于图19中。
图19表示执行由第二NOX净化方法所实现的NOX净化作用的程序。该程序在图18的步骤103中被执行。
参照图19，首先在步骤120中对吸留NOX量ΣNOX进行计算。即，根据图13所示的映射图来对每单位时间的排出NOX量NOXA进行计算，并通过对排出NOX量NOXA进行累计而计算出吸留NOX量ΣNOX。接着在步骤121中对吸留NOX量ΣNOX是否超过了容许值MAX进行辨别。在ΣNOX≤MAX时接着进入步骤122，并以使吸入空气量Ga成为基础吸入空气量GaB的方式对节气门开度进行控制，并以使EGR率REGR成为基础EGR率REGRB的方式对EGR控制阀17的开度进行控制。此外，停止追加的燃料的喷射。并且，以使重叠期间OL成为基础重叠期间OLB的方式对可变气门正时机构43进行控制。
当ΣNOX＞MAX时，从步骤121进入到步骤123，并以使吸入空气量Ga成为被减少了的吸入空气量GaR的方式对节气门开度进行控制，并以使EGR率REGR成为被降低了的EGR率REGRR的方式对EGR控制阀17的开度进行控制。此外，根据图15所示的映射图而对追加的燃料量WR进行计算，并实施追加的燃料的喷射。因此，过浓空燃比控制被开始实施。
接着在步骤124中对是否应结束过浓空燃比控制进行辨别。在基于本发明的实施例中，在从开始过浓空燃比控制之后经过了预先规定的时间时，可辨别为应该结束过浓空燃比控制。在不应该结束过浓空燃比控制时、即应该继续实施过浓空燃比控制时，从步骤124返回至步骤123。在应该结束过浓空燃比控制时，从步骤124进入到步骤125，并以使吸入空气量Ga成为基础吸入空气量GaB的方式对节气门开度进行控制，且停止追加的燃料喷射。因此，结束过浓空燃比控制。并且，以使重叠期间OL成为被增大了的重叠期间OLI的方式对可变气门正时机构43进行控制。
接着在步骤126中对过浓空燃比控制结束之后是否经过了延迟时间dt进行辨别。在经过延迟时间dt之前，均从步骤126返回至步骤125。当经过了延迟时间dt时，从步骤126进入到步骤127，并以使EGR率REGR成为基础EGR率REGRB的方式对EGR控制阀17的开度进行控制。此外，以使重叠期间OL成为基础重叠期间OLB的方式对可变气门正时机构43进行控制。并且，吸留NOX量ΣNOX被清零。
另外，作为其他的实施例，也可以在排气净化催化剂13上游的内燃机排气通道内配置用于使碳氢化合物重整的氧化催化剂。
符号说明
2 燃烧室；
4 进气歧管；
5 排气歧管；
13 排气净化催化剂；
15 碳氢化合物供给阀；
16 EGR通道；
17 EGR控制阀；
43 可变气门正时机构。

Claims (3)

1.一种内燃机的排气净化装置，其通过废气再循环通道而对节气门下游的内燃机进气通道与内燃机排气通道进行连结，并且设置有对废气再循环通道内流通的再循环废气量进行控制的废气再循环控制阀，且实施如下的过浓空燃比控制，所述过浓空燃比控制为，通过在将废气再循环率设为低于基础废气再循环率的状态的条件下于膨胀行程或排气行程中向气缸内喷射追加的燃料，从而将从内燃机燃烧室被排出的废气的空燃比临时性地保持为与理论空燃比相比而过浓的控制，
所述内燃机的排气净化装置的特征在于，
具备能够对进气门的开阀期间与排气门的开阀期间发生重叠的重叠期间进行变更的可变气门正时机构，并且，在结束过浓空燃比控制时，在将废气再循环率设为低于基础废气再循环率的状态下停止追加的燃料的喷射，且使重叠期间与基础重叠期间相比而增大并进行保持，接着在经过了预先规定的延迟期间时使废气再循环率以及重叠期间分别恢复到基础废气再循环率以及基础重叠期间，
在内燃机排气通道内配置排气净化催化剂且在排气净化催化剂上游的内燃机排气通道内配置碳氢化合物供给阀，在该排气净化催化剂的废气流通表面上负载有贵金属催化剂并且在该贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分，该排气净化催化剂具有如下性质，即，当使流入排气净化催化剂的碳氢化合物的浓度以预先规定的范围内的振幅以及预先规定的范围内的周期进行振动时对废气中所包含的NOX进行还原的性质，并且具有如下性质，即，在使该碳氢化合物的浓度的振动周期长于该预先规定的范围时使废气中所包含的NOX的吸留量增大的性质，所述内燃机的排气净化装置选择性地使用第一NOX净化方法以及第二NOX净化方法，其中，所述第一NOX净化方法为，通过以该预先规定范围内的周期从碳氢化合物供给阀喷射碳氢化合物从而对废气中所包含的NOX进行净化的方法，所述第二NOX净化方法为，通过以与该预先规定的范围相比而较长的周期将流入排气净化催化剂的废气的空燃比设为过浓从而从排气净化催化剂中释放吸留NOX而对NOX进行净化的方法。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在第二NOX净化方法中，为了将流入排气净化催化剂的废气的空燃比设为过浓从而实施过浓空燃比控制。
3.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在排气净化催化剂的温度高于界限温度时使用第一NOX净化方法，而在排气净化催化剂的温度低于界限温度时使用第二NOX净化方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6252450B2 (ja) * 2014-11-28 2017-12-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6589938B2 (ja) * 2017-06-02 2019-10-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP6493488B1 (ja) * 2017-11-10 2019-04-03 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1181800A (zh) * 1996-03-08 1998-05-13 三菱自动车工业株式会社 缸内喷射内燃机的控制系统
EP1136682A2 (en) * 2000-03-21 2001-09-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine having variable valve control system and NOx catalyst
JP2008038803A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
JP2008513285A (ja) * 2004-09-17 2008-05-01 イートン コーポレーション クリーンな動力システム
CN101978142A (zh) * 2008-04-11 2011-02-16 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN103348102A (zh) * 2011-02-10 2013-10-09 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN103348103A (zh) * 2012-01-30 2013-10-09 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011001893A (ja) 2009-06-19 2011-01-06 Denso Corp 排気浄化システム
EP2460995B1 (en) * 2010-03-23 2016-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification device for an internal combustion engine
JP5067511B2 (ja) * 2010-08-30 2012-11-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
ES2629430T3 (es) * 2010-12-24 2017-08-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sistema de purificación de gases de escape para motor de combustión interna
WO2012108062A1 (ja) * 2011-02-08 2012-08-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1181800A (zh) * 1996-03-08 1998-05-13 三菱自动车工业株式会社 缸内喷射内燃机的控制系统
EP1136682A2 (en) * 2000-03-21 2001-09-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine having variable valve control system and NOx catalyst
JP2008513285A (ja) * 2004-09-17 2008-05-01 イートン コーポレーション クリーンな動力システム
JP2008038803A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
CN101978142A (zh) * 2008-04-11 2011-02-16 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN103348102A (zh) * 2011-02-10 2013-10-09 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN103348103A (zh) * 2012-01-30 2013-10-09 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

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