CN1973121A

CN1973121A - 排气排放控制系统的净化能力恢复方法

Info

Publication number: CN1973121A
Application number: CNA2005800210333A
Authority: CN
Inventors: 利冈俊祐; 新美国明
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: CN100451314C

Abstract

当用作还原剂的燃料被供给到NO_X或SO_X在其上被还原的NO_X催化剂时，流过排气通道的排气的流量改变，并且当排气在不同流量下流动时燃料在多个定时(ΔT1、ΔT2)下被供给到流过排气通道的排气中。

Description

排气排放控制系统的净化能力恢复方法

技术领域

本发明涉及内燃机的排气排放控制系统和所述排气排放控制系统的净化能力恢复(再生)方法。

背景技术

从内燃机中排出的排气(废气)包含有害物质，即，NO_X。通常，在内燃机的排气系统中装有NO_X催化剂。在使用吸留(包藏，occlusion)/还原型NO_X催化剂的情况中，所吸留的NO_X量增加得越多，NO_X催化剂的排气净化能力变得越低。因此，用作还原剂的燃料被供应到吸留/还原型NO_X催化剂中以便于通过还原释放已被吸留在NO_X催化剂中的NO_X。在下文中前述方法将被称作“NO_X还原方法”。还公知的是，由于NO_X催化剂吸留包含在排气中的SO_X，因此可能受到S毒化，导致劣化的排气净化能力。用作还原剂的燃料被供应到NO_X催化剂中以消除S中毒。在下文中前述方法将被称作“S中毒消除方法”。

如果在向其供应用作还原剂的燃料时引入到NO_X催化剂中的排气的流量(流率)不适当的话，可能存在一部分供应的燃料不能充分用在NO_X催化剂的氧化的情况。这可能无法执行NO_X还原方法和S中毒消除方法(在下文中总称之为NO_X催化剂恢复方法)，或者恶化燃料效率。

JP-A-2003-74328的出版物公开了对于NO_X催化剂恢复方法来说有效地使用作为还原剂供应的燃料的技术，其中在排气排放控制系统(包括排气催化剂系统诸如NO_X催化剂，以及其控制系统)中装有两种NO_X催化剂，并且通过能够改变排气通道横截面积的阀将流过那两种NO_X催化剂中之一的排气的流量控制为预定值，以便于将用作还原剂的燃料供应到排气通道中的NO_X催化剂，其中排气的流量被控制。在NO_X催化剂恢复方法下可有效地使用如此供应的燃料。

然而，在前述技术中，用作还原剂的全部量燃料不能被供应到包含其下游部分的NO_X催化剂。这使得难于有效地执行NO_X催化剂恢复方法，尤其是当NO_X催化剂在排气的流动方向上基本较长，或者串连地装有多种NO_X催化剂时。

发明内容

本发明的一个目的是提供装有NO_X催化剂的排气排放控制系统，在所述系统中可有效地执行NO_X还原方法和S中毒消除方法。

在根据本发明一个方面的排气排放控制系统中，流过排气通道的排气的流量被改变，以便于在排气以不同流量流动时的定时下将还原剂供应到流过排气通道的排气中，从而在还原剂供应于其上的NO_X催化剂上还原NO_X或SO_X。

更具体地说，在本发明一个方面的内燃机的排气排放控制系统中，所述排气排放控制系统包括：其一端连接于所述内燃机的排气通道，从所述内燃机排出的排气流过所述排气通道；排气流量控制单元，该排气流量控制单元控制流过所述排气通道的排气的流量；装在所述排气通道中用于净化包含在所述排气中的NO_X的NO_X催化剂；以及还原剂供应装置，该还原剂供应装置用于在其中所述排气的空气/燃料比临时达到浓状态(richstate)的浓峰值(rich spike)控制下通过还原剂的至少一次排放动作将所述还原剂供应到流过所述排气通道的排气；当所述还原剂被供应到NO_X催化剂、在所述NO_X催化剂上NO_X和SO_X中的一种被还原时，所述排气流量控制单元改变流过所述排气通道的排气的流量。在所述排气的流量改变期间，从所述还原剂供应装置在所述排气以不同流量流动的多个定时供应所述还原剂。

在还原剂供应到装在排气通道中的NO_X催化剂的情况中，已从还原剂供应装置中供应的一部分还原剂可能在与排气接触时被氧化。因此，这样的催化剂不能用于NO_X催化剂恢复方法。排气通道中排气的流量越高，不能用于NO_X催化剂恢复方法的还原剂与从还原剂供应装置中供应的还原剂的量之间的比率越增大。因此，最好减小流过排气通道的排气的流量，以提高NO_X催化剂恢复方法下的燃料效率。

从还原剂供应装置中供应的还原剂可由排气在足以将还原剂分配到NO_X催化剂下游侧的高流量下携带。如果流过排气通道的排气的流量较低的话，从还原剂供应装置中供应的还原剂不能被分布在NO_X催化剂的整个区域(整体)上。

根据本发明的该方面，当在还原剂供应于其上的NO_X催化剂上还原NO_X或SO_X时，流过排气通道的排气的流量由排气流量控制单元改变。在被改变期间，当排气在不同流量下流动时，还原剂在多个定时下从还原剂供应装置中被供应到排气中。

这使得可将还原剂供应到排气通道中处于在不同流量下多种排气状态下的排气中，防止还原剂不均匀地分布到NO_X催化剂的特定部分。因此，还原剂可均匀地分布在NO_X催化剂的整个区域上。

还原剂排出动作是指从还原剂供应装置中排出燃料的动作，包括从还原剂供应装置中的燃料喷射。

在如上述构成的系统中，可根据NO_X和SO_X中的一种在其上被还原的所述NO_X催化剂的一部分(位置)，来确定用于从所述还原剂供应装置中供应所述还原剂的定时，并且根据NO_X和SO_X中的一种在其上被还原的所述NO_X催化剂的所述一部分所要求的还原程度(还原量)，来确定从所述还原剂供应装置供应的所述还原剂的量。

已从还原剂供应装置中供应的还原剂由较高流量下的排气携带以分布到NO_X催化剂的下游侧。同时，由较低流量下的排气携带的还原剂分布到NO_X催化剂的上游侧。

在还原剂分布于其上的NO_X催化剂的部分与在向排气供应还原剂时流过排气通道的排气的流量之间存在高度相关性。假定在排气流量控制单元的控制下排气流量相对于时间的改变是预定的，如果还原剂在流过排气通道的排气的流量变为与要求NO_X或SO_X在其上还原的NO_X催化剂的部分相对应的数值时的定时下从还原剂供应装置供应的话，还原剂可优先地分布到要求NO_X或SO_X在其上还原的NO_X催化剂的该部分上。

在存在要求NO_X或SO_X在其上被还原的NO_X催化剂的多个部分或较广范围的情况下，可在流过排气通道的排气的流量与要求NO_X或SO_X在其上被还原的NO_X催化剂的所述多个部分或较广范围相对应的多个定时下，从还原剂供应装置中供应还原剂。

还原剂可优选分布到NO_X催化剂的较广范围中以及可优选到达要求NO_X或SO_X在其上被还原的NO_X催化剂的多个部分，因此可有效地执行NO_X还原方法(还原处理)或S中毒消除方法。

在从还原剂供应装置中供应还原剂的每个定时下，根据要求NO_X或SO_X在NO_X催化剂上还原的程度确定还原剂的量。这使得可在要求NO_X或SO_X在其上还原的NO_X催化剂的部分处充分地执行NO_X还原方法或S中毒消除方法。根据所要求的还原程度确定的还原剂的量可被设为与足以执行对于NO_X或SO_X的所要求还原处理的还原剂的量相对应的数值，或可被设为与包含预定极限的还原剂的较大量相对应的数值。

可使用储存有装有内燃机的车辆的行驶距离(其为在完成了前次NO_X还原方法或S中毒消除方法时获得的)、在其上执行NO_X还原方法或S中毒消除方法的NO_X催化剂的位置、以及参考NO_X催化剂中温度分布的趋势所要求的还原程度(已在前次循环中获得)之间相互关系的图，根据要求NO_X或SO_X在NO_X催化剂上还原的要求还原程度，来确定从还原剂供应装置中供应的还原剂的量。也就是说，可通过查阅所述图读出符合车辆的行驶距离的数值而获得分布位置所要求的从还原剂供应装置中供应的还原剂的量。

可参考储存有用于从还原剂供应装置中供应还原剂的定时与将从中供应的还原剂的量的相互关系的图以及诸如进气量、排气温度、催化温度、内燃机的阀驱动速度等参数，来确定用于从还原剂供应装置中供应还原剂的各个定时、以及将从中供应的还原剂的量。由于用于供应还原剂的定时、以及将从还原剂供应装置中供应的还原剂的量易受进气量、排气温度、催化温度、内燃机的阀驱动速度等影响，因此可作出所述确定。

在如上述构成的系统中，所述NO_X催化剂可形成为由多种NO_X催化剂构成的一组催化剂，并且为所述多种NO_X催化剂中的至少一种确定NO_X和SO_X中的一种在其上被还原的所述NO_X催化剂的一部分(在所述NO_X催化剂上还原NO_X和SO_X的一部分)。

在排气通道中串连地提供多种NO_X催化剂的情况下，只有这组NO_X催化剂的一部分可被确定为要求NO_X或SO_X在其上还原的NO_X催化剂的所述部分。这使得可通过优先地将还原剂供应到要求进行还原的NO_X催化剂的部分而满足还原所述部分的需要。

在如上述构成的系统中，所述排气通道在中途被分成为两个分支通道；所述排气流量控制单元控制流过这两个分支通道的排气的流量；所述两个分支通道中的每一个都分别装有至少一种NO_X催化剂；所述还原剂供应装置分别设在所述NO_X催化剂上游的所述两个分支通道的一部分处；当所述还原剂被供应到所述NO_X催化剂以还原其上的NO_X和SO_X中的一种时，所述排气流量控制单元将这两个分支通道的一个分支通道的排气的流量减小到大致为零值，所述一个分支通道中装有具有要被还原的NO_X和SO_X中的一种的NO_X催化剂。从所述还原剂供应装置供应所述还原剂的定时被确定为：使得当流过这两个分支通道中的一个分支通道的排气的流量变成大致为零值时，使得从所述还原剂供应装置供应的还原剂分散到达NO_X或SO_X中的一种在其上被还原的所述NO_X催化剂的一部分，其中所述一个分支通道中装有具有要被还原的NO_X和SO_X中的一种的NO_X催化剂。

在上述结构中，内燃机的排气通道在中途被分成为两个分支通道，每个都装有NO_X催化剂和包括还原剂供应装置的排气排放控制系统。设在那两个分支通道中的每种NO_X催化剂独立地经历NO_X还原方法或S中毒消除方法，以防止NO_X还原方法或S中毒消除方法的执行在内燃机的运行状态上造成影响。当还原剂供应到NO_X催化剂以还原其上的NO_X或SO_X时，排气流量控制单元将流过这两个分支通道的一个(该分支通道中装有具有要求被还原的NO_X或SO_X的NO_X催化剂)的排气的流量减小到基本为零。

之后在排气流量控制单元起动时已根据发动机的运行状态确定的排气的流量改变为基本为零。在流量改变的过程中，还原剂从还原剂供应装置中被供应到流过装有需要被还原的NO_X催化剂的分支通道的排气中。所供应的还原剂由排气朝向分支通道的下游侧携带，在排气的流量基本变为零的时刻下停止。在还原剂停止流动的位置处的NO_X或SO_X被还原。

由还原剂供应装置供应还原剂的定时被如此确定，即，使得在流过装有具有需要被还原的NO_X或SO_X的NO_X催化剂的分支通道的排气的流量基本变为零时，还原剂到达要求NO_X和SO_X在其上还原的NO_X催化剂的位置处。这可确保通过执行简单的控制方法将还原剂供应到要求NO_X和SO_X在其上还原的NO_X催化剂的位置处。因此可在NO_X催化剂的期望位置处执行NO_X还原方法或S中毒消除方法。

在根据本发明该方面的排气排放控制系统中，排气通道被分成为两个分支通道，每个分支通道都分别装有NO_X催化剂和还原剂供应装置。在执行NO_X催化剂恢复方法时，执行排气流量逆反控制。在排气流量逆反控制下，其中流过那两个分支通道中之一的排气的流量高于流过另一个分支通道的排气的流量的状态，被改变为其中排气的较高流量减小而排气的较低流量增加的状态。此时，可从还原剂供应装置中供应还原剂。

更具体地说，在用于内燃机的排气排放控制系统中，该排气排放控制系统包括：其一端连接于所述内燃机的排气通道，所述排气通道在中途被分成为两个分支通道，供从所述内燃机排出的排气流过；排气流量控制单元，该排气流量控制单元控制流过这两个分支通道的排气的流量；为这两个分支通道中的每个提供的至少一种NO_X催化剂，该NO_X催化剂用于净化排气的NO_X；以及设在所述NO_X催化剂上游的两个分支通道的每个中的还原剂供应装置，该还原剂供应装置用于将还原剂供应到流过这两个分支通道的排气中。在如上述构成的系统中，当所述还原剂被供应到NO_X和SO_X中的一种在其上被还原的NO_X催化剂时，所述排气流量控制单元执行排气流量逆反控制，其中从这两个分支通道中的一个分支通道中排气的流量高于另一个分支通道中排气的流量的状态改变为这两个分支通道中的一个分支通道中排气的较高流量降低并且所述另一个分支通道中排气的流量增加的状态。在所述排气流量逆反控制下，所述还原剂从要求将还原剂供应于其上的NO_X催化剂上游的还原剂供应装置中被供应。

在以与前述排气通道中相同的方式将还原剂供应到设在每个分支通道中的情况中，已从还原剂供应装置中供应的一部分还原剂与排气相接触并且在没有用于NO_X还原方法的情况下被氧化。每个分支通道中排气的流量变得越高，没有用于NO_X还原方法的还原剂与从还原剂供应装置中供应的还原剂的比率就越增大。因此，为了提高NO_X还原方法下的燃料效率，应减小流过各个分支通道的排气的流量。

此时，从还原剂供应装置中供应的还原剂由高流量排气携带以便于到达NO_X催化剂的下游侧。如果每个分支通道中排气的流量都较低的话，从还原剂供应装置中供应的还原剂可能不能够分布在NO_X催化剂的整个区域上。

在如上述构成的系统中，所述排气通道在中途被分成为两个分支通道，并且所述排气流量控制单元控制流过这两个分支通道的排气的流量；这两个分支通道中的每一个都分别装有至少一种NO_X催化剂(11a、11b)；所述还原剂供应装置设在NO_X催化剂上游的这两个分支通道的每个之中。当所述还原剂被供应到NO_X和SO_X中的一种在其上被还原的NO_X催化剂时，所述排气流量控制单元执行排气流量逆反控制，其中从这两个分支通道中的一个分支通道中排气的流量高于另一个分支通道中排气的流量的状态改变为这两个分支通道中的所述一个分支通道中排气的较高流量降低并且所述另一个分支通道中排气的流量增加的状态。

在如上述构成的系统中，流过一个分支通道的排气的较高流量减小以处于较低状态。而流过另一个分支通道的排气的较低流量增加以处于较高状态。

这使得可在较高流量和较低流量下的排气的两种状态中将还原剂供应到NO_X催化剂。在排气的较高流量的情况中，还原剂可分布在NO_X催化剂的整个区域上。而在排气的较低流量的情况中，可抑制NO_X催化剂恢复方法下还原剂消耗效率的恶化。

在执行排气流量逆反控制时，当流过那两个分支通道中的一个分支通道中排气的流量高于流过另一个分支通道中排气的流量时，分支通道中较高流量下的排气流量最好更高。在减小流过分支通道的排气的较高流量之后，被降低的流量下的排气流量最好更低。也就是说，应尽可能大地形成流过分支通道的排气的流量中的改变。

排气流量中的较大改变使得可从还原剂供应装置向NO_X催化剂供应还原剂，以增加在排气流量逆反控制下对于用于供应还原剂的定时的自由度。

如果发动机的运行状态保持恒定的话，那两个分支通道中排气的各个流量的合计基本上是恒定的。因此，一个分支通道中排气流量中的较大改变显示出另一个分支通道中排气流量中的较大改变。

在上述结构的系统中，在所述排气流量逆反控制下，所述排气流量控制单元，将其中这两个分支通道中排气的总流量与这两个分支通道中的一个分支通道中排气的流量的比率取最大值而总流量与另一个分支通道中排气的流量的比率取最小值的状态，改变为其中使得取所述最大值的比率最小化而使得取所述最小值的比率最大化的状态。

在如上述构成的系统中，当还原剂供应到各个分支通道中时，排气的流量可从最大值改变为最小值或从最小值改变为最大值，从而使得排气流量中的改变最大化。因此可进一步增加在排气流量逆反控制下对于用于供应还原剂的定时的自由度。这可将还原剂分布在NO_X催化剂的整个区域上以及抑制NO_X催化剂恢复方法下在消耗还原剂的效率上的退化。

在如上述构成的系统中，所述排气流量控制单元包括在这两个分支通道的每个之中的排气流量控制阀；在所述排气流量逆反控制下，所述排气流量控制单元可构成为，将其中这两个分支通道中的一个分支通道中的排气流量控制阀完全打开并且另一个分支通道中的排气流量控制阀完全关闭的状态，改变为其中已完全打开的排气流量控制阀被完全关闭并且已完全关闭的排气流量控制阀被完全打开的状态。

在如上述构成的系统中，其中流过这两个分支通道中之一的排气的流量与流过这两个分支通道的排气的流量的总和的比率最大、并且流过另一个分支通道的排气的流量与流量的总和的比率最小的状态，可改变为其中最大流量逆反为最小流量并且最小流量逆反为最大流量的状态。

在如上述构成的系统中，所述还原剂可从这两个分支通道中的每一个还原剂供应装置供应到还原剂供应装置下游的NO_X催化剂以还原NO_X催化剂上的NO_X和SO_X中的一种。因此可同时在这两个分支通道的每个中执行NO_X还原方法。

在如上述构成的系统中，排气流量控制单元可构成得在预定期间重复地执行排气流量逆反控制。也就是说，在执行了排气流量逆反控制的一次循环的期间内还未完成NO_X催化剂恢复方法的情况中，重复执行排气流量逆反控制直到NO_X催化剂恢复处理结束。或者在排气流量逆反控制下还原剂可从还原剂供应装置中被供应到要求还原剂被供应到其上的NO_X催化剂上游的部分中。这可确保完成NO_X催化剂恢复方法/处理。

在如上述构成的系统中，在所述排气流量逆反控制下，每个分支通道中的还原剂供应装置随着所述分支通道中的排气流量的减小而减少从所述还原剂供应装置中供应的还原剂量，以及随着所述分支通道中的判排气流量的减少而增加从所述还原剂供应装置中供应的还原剂量。

在流过各个分支通道的排气的流量较高的情况下，用于NO_X催化剂恢复方法的还原剂量与已从还原剂供应装置中供应的还原剂量的比率较小。在更高流量下供应于排气的还原剂易于分布到远离NO_X催化剂下游侧的位置。因此，当分支通道中排气的流量减小时从还原剂供应装置中供应的还原剂量减少。也就是说，排气的流量变得越高，从还原剂供应装置中供应的还原剂量就增加得越大。这使得可将还原剂分布在NO_X催化剂的整个区域上。因此，可有效地执行NO_X催化剂恢复方法。

依照本发明的该方面，在排气排放控制系统的净化能力恢复方法中，该排气排放控制系统包括其一端连接于内燃机并且从所述内燃机中排出的排气通过其中流动的排气通道、以及设在所述排气通道中的NO_X催化剂、以及用于在其中排气的空气/燃料比临时达到浓状态的浓峰值控制下通过至少一次还原剂排放动作将还原剂供应到流过排气通道的排气中的还原剂供应装置，该方法的特征是包括以下步骤：当还原剂被供应到NO_X催化剂时改变流过所述排气通道的排气的流量，其中，在NO_X催化剂上NO_X和SO_X中的一种被还原；以及在排气的流量改变期间在排气以不同流量流动时的多个定时，将还原剂供应到NO_X催化剂上游的部分。

根据用于排气排放控制系统的前述方法，可在排气以不同流量流过排气通道的多个定时下将还原剂供应到排气，排气通道装有具有要被还原的NO_X或SO_X的NO_X催化剂，同时抑制还原剂对于NO_X催化剂特定部分的不均匀分布。因此还原剂可被均匀地分布在NO_X催化剂的整个区域上。

在上述方法中，从还原剂供应装置供应所述还原剂的多个定时包括：第一定时，在该第一定时流过所述排气通道的排气的流量变为预定第一流量；以及第二定时，在该第二定时流过所述排气通道的排气的流量变为预定第二流量。当流过所述排气通道的排气的流量变为所述预定第一：流量时，预定第一还原量的还原剂被供应到流过所述排气通道的排气。当流过所述排气通道的排气的流量变为预定第二流量时，预定第二还原量的还原剂被供应到流过所述排气通道的排气。可根据要求在其上还原NO_X和SO_X中一种的NO_X催化剂的一部分确定排气的第一和第二流量；以及根据要求在其上还原NO_X和SO_X中一种的NO_X催化剂的一部分所需的还原程度确定第一和第二还原剂量。

分别根据要求在其上还原NO_X或SO_X的NO_X催化剂的所述一部分确定第一和第二排气流量中的每个。也就是说，通过实验将那些第一和第二排气流量预定为最佳值，以使得所供应的还原剂分别被分布到要求在其上还原NO_X或SO_X的NO_X催化剂的两个部分上。根据NO_X催化剂上这两个部分处的NO_X或SO_X的还原程度确定第一和第二还原剂量。

在上述方法中，检测或估计流过排气通道的排气流量。当所检测或估计的排气流量变为第一排气流量时，供应与第一还原剂量相对应的量的还原剂。当所得到的排气流量变为第二排气流量时，供应与第二还原剂量相对应的还原剂量。在这样一种简单控制下，可分别供应与具有要求被还原的NO_X或SO_X的NO_X催化剂的相应两个部分处所需的值相对应的量的每种还原剂。这使得可进一步有效地对NO_X催化剂执行NO_X还原方法或S中毒消除方法。

在前述情况中，根据要求在NO_X催化剂上还原的NO_X或SO_X的还原程度确定第一和第二还原剂量。更具体地说，考虑NO_X催化剂的温度分布趋势，在完成前述NO_X还原方法或S中毒消除方法之后获得的包括发动机的车辆的行驶距离、要求被还原的NO_X催化剂的部分和所需的还原剂的量之间的关系被储存在图中，基于所述图可获得与行驶距离相应的各个部分所需的还原剂量。

在上述方法中，具有诸如进气量、排气温度、催化温度以及发动机的阀驱动速度等参数的第一/第二排气流量和第一/第二还原剂量的关系储存在图中。可通过查阅所述图读出与参数相对应的数值来确定第一/第二排气流量和第一/第二还原剂量。

在上述方法中，NO_X催化剂由多种NO_X催化剂构成的一组催化剂形成，并且为所述多种NO_X催化剂中的至少一种确定要求NO_X或SO_X在其上被还原的所述NO_X催化剂的一部分。

在要求连续/串连布置的多种NO_X催化剂的特定部分使NO_X或SO_X被还原的情况中，可优先地将还原剂供应到NO_X催化剂的所述特定部分。

根据本发明的另一个方面，在包括中途分成两个分支通道的排气通道的排气排放控制系统的净化能力恢复方法中，当所述还原剂供应到NO_X和SO_X中的一种在其上被还原的所述NO_X催化剂时，从所述内燃机中排出的排气以全流量流过这两个分支通道中的一个分支通道的状态改变为从所述内燃机中排出的排气以全流量流过另一个分支通道的状态。可从要求将还原剂供应于其上的NO_X催化剂上游供应所述还原剂。

该方法可将还原剂供应到相应分支通道中的NO_X催化剂，其中，排气在高流量和低流量下流过所述分支通道。因此在排气在高流量下流过的分支通道中，还原剂可分布在NO_X催化剂的整个区域中，在排气在低流量下流过的分支通道中，可抑制NO_X催化剂恢复方法下消耗还原剂的效率的恶化。

包含在前述系统中的各种单元或装置可任意地组合。

根据本发明的装有NO_X催化剂的排气排放控制系统使得可有效地执行NO_X还原方法或S中毒消除方法。

附图说明

从以下结合附图作出的优选实施例的详细描述中可明白本发明的前述和其他目的、特征和优点，其中相似的附图标记用于表示相似的元件，其中：

图1是示出了根据本发明的内燃机、排气系统和控制系统的示意图；

图2是示出了相关技术的第一阀的动作、第一燃料供应阀的动作、以及流到第一过滤器中的排气量的时间图；

图3是示出了本发明第一实施例中的第一阀的动作、第一燃料供应阀的动作、以及流到第一过滤器中的排气的流量的时间图；

图4A到4C示意性地示出了根据本发明第二实施例的第一过滤器的每种结构；

图5是示出了本发明第二实施例中的第一阀的动作、第一燃料供应阀的动作、以及流到第一过滤器中的排气的流量的时间图；

图6是时间图，示出了根据本发明第三实施例在NO_X还原方法下各排气流量控制阀的动作，在流过各个分支通道的排气的相应流量上获得的改变、以及各个燃料供应阀的动作；

图7是示出了根据本发明第三实施例的NO_X还原方法的控制例程的流程图；以及

图8是时间图，示出了根据本发明第四实施例在NO_X还原方法下各排气流量控制阀的动作，在流过各个分支通道的排气的相应流量上获得的改变、以及各个燃料供应阀的动作。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述针对本发明实施例的说明。

第一实施例

图1是根据第一实施例的内燃机以及排气系统和控制系统的结构的示意图。图1中所示的内燃机1是柴油机。在图1中，省略了内燃机1的内部结构和进气系统。

参照图1，内燃机1连接于排气管5，从内燃机1中排出的排气流过排气管5。用于净化包含在排气中的颗粒物质(例如，烟灰)和NO_X的排气净化单元10设在排气管5的中途。排气净化单元10上游的排气管5的部分和排气净化单元10下游的排气管5的部分分别称作第一排气管5a和第二排气管5b。在排气净化单元10中，第一排气管5a分别被分成为第一分支通道10a和第二分支通道10b。第一分支通道10a和第二分支通道10b在下游侧处连接在一起以形成第二排气管5b。第一分支通道10a装有第一过滤器11a，该第一过滤器11a俘获包含在排气中的颗粒物质(例如，烟灰)并进一步吸留排气中的NO_X以使其被还原。与第一分支通道10a一样，第二分支通道10b装有第二过滤器11b。在本实施例中，第一排气管5a、第一分支通道10a、第二分支通道10b和第二排气管5b构成排气通道。

通过在多孔基材料制成的壁流类型(wall flow)的颗粒过滤器上携带吸留/还原型NO_X催化剂而分别形成第一和第二过滤器11a和11b。吸留/还原型NO_X催化剂不必非携带在用于形成第一和第二过滤器11a和11b的特定过滤器上。第一和第二过滤器11a和11b中的每种都可由其上未携有吸留/还原型NO_X催化剂的颗粒过滤器，以及与之连续布置的吸留/还原型NO_X催化剂构成。应该理解的是，催化剂不局限于吸留/还原型NO_X催化剂，而是也可形成为任意类型的NO_X催化剂。

第一过滤器11a下游的第一分支通道10a的一部分装有用于控制流过第一分支通道10a的排气的流量的第一阀12a。同样地，第二过滤器11b下游的第二分支通道10b的一部分装有第二阀12b。在本实施例中第一阀12a和第二阀12b中的每个都形成为排气流量控制阀。

参照图1，第一过滤器11a上游的第一分支通道10a的一部分装有用于在对于第一过滤器11a的NO_X催化剂恢复方法下将作为还原剂的燃料供应到排气的第一燃料供应阀14a。同样地，第二过滤器11b上游的第二分支通道10b的一部分装有第二燃料供应阀14b。在本实施例中第一燃料供应阀14a和第二燃料供应阀14b中的每个都形成为还原剂供应装置。

如上述构成的内燃机1和设在其中的排气系统包括用于控制内燃机1和排气系统的电子控制单元(ECU)35。ECU35是响应于驾驶员等的要求控制发动机1的运行条件、运行状态以及发动机1的排气净化部分10的运行的单元。

ECU35电连接于用于控制发动机1的运行状态的各种传感器，例如，曲轴位置传感器、加速器位置传感器等(未示出)。那些传感器的输出信号被输入到ECU35。同时，ECU35分别电连接于发动机1中的燃料喷射阀等(未示出)、以及第一和第二阀12a、12b及第一和第二燃料供应阀14a、14b，以使它们由ECU35控制。第一和第二阀12a、12b和ECU35构成本实施例中的排气流量控制单元。

ECU35包括CPU、ROM、RAM等。ROM储存用于对发动机1执行各种控制例程的程序和包含数据的图。ECU35的ROM中储存的程序还包括用于NO_X还原方法、S中毒消除方法(将省略其解释)等的例程，NO_X还原方法用于还原吸留在第一和第二过滤器11a和11b中的NO_X以使其被释放。

将参照图2结合第一阀12a、第一燃料供应阀14a的动作以及流入第一过滤器11a中的排气流量中的每一变化描述发动机1的排气系统中用于NO_X还原方法的普通控制例程的一个实例。图2是时间图，示出了相对于以时间作为水平轴的第一阀12a、第一燃料供应阀14a的动作以及流入第一过滤器11a中的排气流量。

在执行应用于第一过滤器11a的NO_X还原方法的情况下，ECU35向第一阀12a发出完全关闭指令、以及向第二阀12b发出完全打开指令。基本上流过第一排气管5a的所有排气都被导引流入第二分支通道10b。因此，如图2中所示的，在向第一阀12a发出完全关闭指令之后，流过第一NO_X催化剂11a的排气流量基本降低为零。

在向第一阀12a发出完全关闭指令之后经过了预定延迟时间ΔT时，用作还原剂的燃料从第一燃料供应阀14a中被供应到排气中。将延迟时间ΔT确定得使得在降低流入到第一过滤器11a中的排气的流量的过程中，从第一燃料供应阀14a供应到排气中的燃料由排气携带到下游侧，并且当燃料到达第一过滤器11a时由于排气的流量基本变为零，因此用作还原剂的燃料分布在第一过滤器11a中。

在还原剂分布在第一过滤器11a中时，第一过滤器11a上携带的NO_X被还原。在经过了预定时间之后，ECU35解除对第一阀12a的完全关闭指令和对第二阀12b的完全打开指令。之后流到第一过滤器11a的排气的流量开始增加到等于执行NO_X还原方法之前的数值。

当第一阀12a处于完全关闭状态并且流入到第一过滤器11a中的排气的流量基本上变为零时，解除第一阀12a的完全关闭状态。从第一阀12a的完全关闭状态的解除直到流入第一过滤器11a中的排气的流量开始增加所花费的期间将被称作“流动停止期间”。

在发动机1的运行状态、第一阀12a的阀关闭速度和延迟时间ΔT中存在变化的情况下，当流到第一过滤器11a的排气的流量基本变为零时，从第一燃料供应阀14a中供应的燃料会被不均匀地分布到第一过滤器11a的某一部分，而不是被均匀地分布到第一过滤器11a中。例如，如果延迟时间ΔT太短的话，在流动停止期间之前从第一燃料供应阀14a中供应的燃料分布的距离就变得较长。因此，在流动停止期间燃料被不均匀地分布到第一过滤器11a的下游侧。而如果延迟时间ΔT太长的话，在流动停止期间之前从第一燃料供应阀14a中供应的燃料分布的距离就变得较短。因此，燃料被不均匀地分布到第一过滤器11a的上游侧。这可导致不能充分地还原吸留在第一过滤器11a整个区域上的NO_X。

在本实施例中，执行两次从第一燃料供应阀14a中的燃料供应。更具体地说，在对第一阀12a发出完全关闭指令时当流到第一过滤器11a的排气的流量基本减小为零时，在排气以不同流量流入到第一过滤器11a中时的定时执行两次从第一燃料供应阀14a的燃料供应。

图3是示出了第一阀12a和第一燃料供应阀14a的动作、以及流到第一过滤器11a中的排气的流量的时间图。参照图3，在从对第一阀12a发出完全关闭指令开始经过了预定第一延迟时间ΔT1时执行从第一燃料供应阀14a的第一次燃料供应。在经过了预定第二延迟时间ΔT2时进一步执行第二次燃料供应。

通过实验预定第一延迟时间ΔT1，以使得当流到第一过滤器11a的排气的流量基本减小为零时，所供应的燃料分布到第一过滤器11a的下游侧。同样地，通过实验预定第二延迟时间ΔT2，以使得当流到第一过滤器11a的排气的流量基本减小为零时，所供应的燃料分布到第一过滤器11a的上游侧。

第一和第二延迟时间ΔT1和ΔT2易于受进气量、排气温度、催化温度、以及发动机1的阀驱动速度等的影响。这是由于随着进气量增加，对于相同延迟期间来说第一分支通道10a的进气量增加。随着排气温度或催化温度增加，所供应燃料的分布速度增加，以及随着阀驱动速度增加，第一分支通道10a的进气量减少。因此，可参阅储存了延迟时间与诸如进气量、排气温度、催化温度、以及发动机1的阀驱动速度等参数之间关系的图确定第一和第二延迟时间ΔT1和ΔT2。

在燃料供应动作的一次循环中可通过一次排出动作从第一燃料供应阀14a供应燃料。或者可通过顺序地执行的多次排出动作供应燃料。

本实施例被构成得对于从对第一阀12a发出完全关闭指令直到流到第一过滤器11a的排气的流量基本变为零的期间来说两次供应燃料。也就是说，在从发出完全关闭指令开始经过了第一延迟时间ΔT1时第一次供应燃料，以及在经过了第二延迟时间ΔT2时第二次供应燃料。

因此燃料可供应到第一过滤器11a的上游侧和下游侧，因此均匀地将燃料分布在第一过滤器11a的整个区域上。

第二实施例

下面将描述本发明的第二实施例。除本实施例的第一和第二过滤器的每种结构与图1中所示的不同以外，第二实施例的排气排放控制系统基本上与图1中所示的相同。

图4A到4C示出了根据本发明第二实施例的第一过滤器21a的每种结构。图5是示出了第一阀12a的动作、从第一燃料供应阀14a中供应的燃料的流量、以及流到第一过滤器21a中的排气的流量的时间图。因为第二过滤器21b具有与第一过滤器21a相同的结构，因此在图4A到4C中未示出第二过滤器21b。图4A示出了第二实施例的第一类型的第一过滤器21a。在该类型中，吸留/还原型NO_X催化剂(在下文中称之为上游侧NO_X催化剂)210a、过滤器部分210b、以及吸留/还原型NO_X催化剂(在下文中称之为下游侧NO_X催化剂)210c串连地布置在一个壳体中。第一过滤器部分210b是由多孔基材料构成的壁流型颗粒过滤器，其上未携有NO_X催化剂。

在对第一过滤器21a执行NO_X还原方法的情况下，由第一燃料供应阀14a两次供应燃料，如在图5的时间图(在该示例中关于第一燃料供应阀14a的动作的时间图与图3中所示的相同)中从第一燃料供应阀供应的燃料量(A)所指示的。第一延迟时间ΔT1和第二延迟时间ΔT2是通过实验预定的数值，以使得对于从对第一阀12a发出完全关闭指令到流到第一过滤器11a的排气的流量基本变为零的期间来说，流到第一过滤器21a的排气的流量分别变为预定第一和第二排气流量F1和F2。

通过实验将第一排气流量F1预定为排气的流量，以使得当流到第一过滤器21a的排气的流量基本变为零时从第一燃料供应阀14a中供应的燃料被分布到第一过滤器21a的下游侧NO_X催化剂210c。

同样地，通过实验预定第二排气流量F2，以使得当流到第一过滤器11a的排气的流量基本变为零时从第一燃料供应阀14a中供应的燃料到达上游侧NO_X催化剂210a。

对于从对第一阀12a发出完全关闭指令到流到第一过滤器21a的排气的流量基本变为零的期间来说，在从发出完全关闭指令后开始经过了第一延迟时间ΔT1和第二延迟时间ΔT2时，第一燃料供应阀14a供应燃料以使其被加入到流过第一分支通道10a的排气中。因此燃料可选择性地被供应到上游侧NO_X催化剂210a或下游侧NO_X催化剂210c。换句话说，这可避免燃料向不要求经历NO_X还原方法的过滤器部分210b的不必要供应。

这可提高NO_X还原方法的还原效率，从而在确保对于要求经历NO_X还原方法的部分执行NO_X还原方法的同时提高燃料效率。

下面将参照图4B描述本实施例的第二类型的第一过滤器21a。在该类型中，假定第一过滤器21a的下游侧NO_X催化剂210c的能力大于上游侧NO_X催化剂210a的能力。在该示例中，对于下游侧NO_X催化剂210c所要求的还原量(还原程度)高于对于上游侧NO_X催化剂210a所要求的还原量。

在前述示例中，第一延迟时间ΔT1中从第一燃料供应阀14a供应的燃料流量增加得大于第二延迟时间ΔT2中从第一燃料供应阀14a供应的燃料流量，以使得第一和第二延迟时间中从第一燃料供应阀14a供应的各燃料流量分别满足下游侧NO_X催化剂210c和上游侧NO_X催化剂210a所要求的还原量，如在图5的时间图中从第一燃料供应阀14a中供应的燃料的流量(B)和(C)所指示的。

这可分别根据每个上游侧NO_X催化剂210a和下游侧NO_X催化剂210c的部分和能力在延迟时间下执行还原剂的量的燃料供应。因此可避免由于不必要的燃料供应所导致的燃料效率上的恶化，从而可确保相对于多种NO_X催化剂执行NO_X还原方法。

在第一燃料供应阀14a在单次循环中供应燃料的情况下，当从第一燃料供应阀14a中供应的燃料的流量改变时，在单次循环中供应燃料的期间增加了，也就是说，第一还原剂供应阀14a的阀打开期间增加了。从第一燃料供应阀14a中供应的燃料的流量的时间图在图5中示为(B)。在通过第一燃料供应阀14a的多次动作执行燃料供应的情况下，多次燃料供应动作的密度增加了，也就是说，可减少燃料供应动作之间的时间间隔。从第一燃料供应阀14a中供应的燃料的流量的时间图在图5中示为(C)。

下面将参照图4C描述本实施例的第三类型的第一过滤器21a。第一和第二类型的第一过滤器21a都具有这样一种结构，其中多种NO_X催化剂和过滤器部分串连地布置在一个壳体中。在该类型的结构中，第一过滤器21a是由上游侧NO_X催化剂210a、过滤器部分210b、以及下游侧NO_X催化剂210c构成的，它们中的每种都储存在相应的壳体中并与第一分支通道10a相连。

应用于第二类型的第一过滤器21a的相同燃料供应控制可应用于第三类型的第一过滤器21a。这使得可根据每个上游侧NO_X催化剂210a和下游侧NO_X催化剂210c的部分和能力在延迟时间下执行还原剂的量的燃料供应动作。因此可避免由于不必要的燃料供应所导致的燃料效率上的恶化，从而可相对于多种NO_X催化剂执行NO_X还原方法或S中毒消除方法。

第二实施例中第一延迟时间ΔT1、第二延迟时间ΔT2和各个延迟时间所需的燃料供应量易于受进气量、排气温度、催化温度、以及发动机1的阀驱动速度等的影响。因此，可通过参阅储存了延迟时间或燃料供应量与诸如进气量、排气温度、催化温度、以及发动机1的阀驱动速度等参数之间关系的图读出第一延迟时间ΔT1、第二延迟时间ΔT2和各个延迟时间所需的燃料供应量。

在第一和第二实施例中，供应两次燃料，也就是说，在从对于第一阀12a发出完全关闭指令到流到第一过滤器11a的排气的流量基本变为零的期间来说，在从发出完全关闭指令后开始经过了第一延迟时间ΔT1时和经过了第二延迟时间ΔT2时供应燃料。燃料供应的频率不局限于所述的两次。在第一实施例中第一过滤器11a的长度较长的情况下，或者在第二实施例中第一过滤器11a由串连布置的更多的NO_X催化剂和过滤器构成的情况下，可两次或多次执行燃料供应。

在第一和第二实施例中，第一延迟时间ΔT1和第二延迟时间ΔT2是预定的或从预定图中读出的。可在每次执行NO_X还原方法时更新所述预定值或图。例如，在完成了对于第一过滤器的NO_X还原方法时由NO_X检测器检测流过第一过滤器的排气的NO_X的净化率。之后如果NO_X净化率较低的话，就判定第一延迟时间ΔT1和第二延迟时间ΔT2偏离适当值的范围，从而更新这些数值或图。在这种情况中，可根据NO_X净化率中的改变确定第一延迟时间ΔT1和第二延迟时间ΔT2的调节，即，延迟或提前所述时间，所述改变是在延迟或提前所述时间的更新之后检测出的。

这使得可使用适当的第一延迟时间ΔT1和第二延迟时间ΔT2的数值，允许有效且可靠地执行NO_X还原方法。

在第一和第二实施例中，在向第一阀12a发出完全关闭指令以及向第二阀12b发出完全打开指令之后，第一过滤器11a、21a经历NO_X还原方法处理。在向第一阀12a发出完全打开指令以及向第二阀12b发出完全关闭指令之后，可在NO_X还原方法下对于第二过滤器11b、21b执行相同的控制。因此对于第二过滤器11b、21b可以有效且可靠地执行NO_X还原方法。应该理解的是，与第一过滤器11a、21a经历NO_X还原方法的情况相同，相同的控制可应用于第二过滤器12b、21b。

在第一和第二实施例中，对第一过滤器11a、21a执行NO_X还原方法。相同的控制可在对第一过滤器11a、21a或第二过滤器11b、21b执行S中毒消除方法时应用。

第三实施例

在下文中将描述在NO_X还原方法下根据本发明第三实施例的排气排放控制系统中的控制例程。图6是时间图，示出了在NO_X还原方法下各排气流量控制阀的动作，在排气流量控制阀动作时各个分支通道中的排气流量的改变、以及各个燃料供应阀的动作。图6中的时间图的水平轴表示时间。

参照6，在执行NO_X还原方法时，首先在时刻t1，第一阀12a完全关闭，并且第二阀12b完全打开。之后第一分支通道10a中的排气流量急剧降低到基本为零。已流过第一分支通道10a的排气被引导流过第二分支通道10b。因此流过第二分支通道10b的排气的流量增加得基本达到在该时刻发动机的运行状态下的最大值。流过第一和第二分支通道10a、10b的排气的流量合计基本上由发动机1的运行状态限定。因此，第一分支通道10a中的排气流量与流过第一和第二分支通道10a、10b的排气的流量合计的比率最小化。第二分支通道10b中的排气流量与流过那两个分支通道的排气的流量合计的比率最大化。

在第一和第二分支通道10a、10b中的排气的流量都稳定化的时刻t2，第一阀12a完全打开，并且第二阀12b完全关闭。之后在基本为最大流量下流过第二分支通道10b的几乎所有排气都被引入到第一分支通道10a中。因此第一分支通道10a中排气的流量从基本为零急剧增加至基本为最大值。相反第二分支通道10b中排气的流量从基本为最大值急剧减小至基本为零。

在从出现排气流量的急剧变化的时刻t2到急剧变化基本停止的时刻t3期间，第一和第二燃料供应阀14a、14b被打开以使得用作还原剂的燃料被加到分别流过第一和第二分支通道10a、10b的排气中。之后在第一和第二分支通道10a、10b中的排气流量再次稳定的时刻t4，第一阀12a再次完全关闭，并且第二阀12b完全打开。因此在基本为最大流量下流过第一分支通道10a的几乎所有排气都被引入到第二分支通道10b中。因此第二分支通道10b中排气的流量从基本为零急剧增加至基本为最大值。相反第一分支通道10a中排气的流量从基本为最大值急剧减小至基本为零。

在从出现排气流量的急剧变化的时刻t4到排气流量的急剧变化基本停止的时刻t5期间，第一和第二燃料供应阀14a、14b被打开以使得用作还原剂的燃料被加到第一和第二分支通道10a、10b中的排气中。

在本实施例中，在执行NO_X还原方法时，第一阀12a完全关闭，并且第二阀12b完全打开，以使得第一分支通道10a中的排气流量基本变为零，并且使得第二分支通道10b中的排气流量基本变为最大值。在前述状态中，第一阀12a完全打开，并且第二阀12b完全关闭，以使得第一分支通道10a中的排气流量从基本为零增加到基本为最大值，并且使得第二分支通道10b中的排气流量从基本为最大值急剧减小至基本为零。

在如上所述的在各个分支通道中排气流量改变的过程中，燃料作为还原剂分别从第一和第二燃料供应阀14a、14b被供应。这使得可将在其中排气的流量大约为最大值的时刻下加入的燃料分布到第一和第二过滤器11a、11b的下游部分。当燃料在排气流量减小的定时被加入时，例如，流量变为最大值的一半或更小，燃料与排气(排气难以通过氧化而被消耗)相接触。因此，燃料可有效地分布到第一和第二过滤器11a、11b的上游部分。

这使得可将供自第一和第二燃料供应阀14a、14b的燃料分布在第一和第二过滤器11a、11b的整个区域上以及减少通过氧化不必要地消耗的燃料，从而提高燃料效率。

在图6的时间图中所示的NO_X还原方法下，其中从发动机中排出的所有排气被排气流量控制单元引入到两个分支通道中之一的状态改变为其中从发动机中排出的所有排气被引入到另一个分支通道中，并且用作还原剂的燃料被还原剂供应装置供应到燃料供应于其上的NO_X催化剂的上游。

下面将参照图7详细描述本实施例中的NO_X还原方法。图7是示出了用于根据本实施例的NO_X还原方法的控制例程的流程图。该例程是储存在ECU35的ROM中的程序，在发动机1的运行期间在预定时间间隔下执行。

在控制例程开始时，在S101，判定是否已满足用于开始NO_X还原方法的条件。当车辆的行驶距离或车辆从前次NO_X还原方法的终止开始算起的行驶期间超过预定值时，所述条件可被确定为已满足。或者当已检测的过滤器下游的排气的NO_X浓度超过预定值时，所述条件可被确定为已满足。如果在S101中获得否定结果的话，也就是说，如果确定用于开始NO_X还原方法的条件还未满足的话，控制例程结束。同时如果在S101中获得肯定结果的话，也就是说，如果确定条件已满足的话，方法前进到S102。

在S102中，获得了发动机1的运行状态。更具体地说，发动机速度可从曲柄位置传感器(未示出)获得，或者发动机载荷可从加速器位置传感器(未示出)的输出信号获得。之后该方法从S102前进到S103。

在103中，在执行排气流量逆反控制(稍后描述)时，读出用于分别逆反第一阀12a和第二阀12b的开度所需的基准时间dt1、dt3，以用于从第一和第二燃料供应阀14a、14b供应燃料所需的基准时间dt2。获得这些基准时间是用于根据发动机1的运行状态来处理逆反第一阀12a和第二阀12b的开度所需的时间的变化、以及从第一和第二燃料供应阀14a、14b供应燃料所需的时间的变化，其中所述发动机1的运行状态影响从其排出的排气的流量。发动机1的运行状态与基准时间dt1、dt2和dt3之间的关系已被预先地储存为图的形式。可从图中读出与发动机1的运行状态相对应的基准时间dt1、dt2和dt3。

在S104中，第一阀12a完全关闭，并且第二阀12b完全打开。这可将第一分支通道10a中的排气流量急剧降低到基本为零。同时第二分支通道10b中的排气流量急剧增加到基本为最大值。执行步骤104的定时对应于图6的时间图中的时刻t1。在S104中，启动用于计算时刻t1后经过的时间的计时器。

该方法前进到S105，在S105判定时刻t1后经过的时间tp1是否等于或长于基准时间dt1。将基准时间dt1设为S103中读出的数值，基于基准时间dt1使第一阀12a和第二阀12b的开度逆反(颠倒)。可将其设为在S104中执行第一阀12a和第二阀12b的控制之后第一和第二分支通道10a、10b中的排气流动稳定化所耗费的期间。基准时间dt1对应于图6的时间图中所示的从时刻t1到时刻t2的时间长度。如果确定经过的时间tp1是短于基准时间dt1的话，方法返回到S105，在S105判定经过的时间tp1是否等于或长于基准时间dt1。将连续执行S105直到判定经过的时间tp1等于或长于基准时间dt1。如果在S105确定经过的时间tp1等于或长于基准时间dt1的话，方法前进到S106。

在S106，使第一阀12a和第二阀12b的开度逆反，也就是说，第一阀12a完全打开，并且第二阀12b完全关闭。因此，流过第一分支通道10a的排气的流量从基本为零急剧增加到基本为最大值。S106中控制的执行对应于本实施例中的排气流量逆反控制。开始执行S106的定时对应于图6的时间图中所示的时刻t2。在S106的方法下，启动用于计算时刻t2后经过的时间的计时器。之后方法前进到S107。

在S107中，燃料分别从第一和第二燃料供应阀14a、14b供应到流过第一和第二分支通道10a、10b中的排气中。从第一燃料供应阀14a中供应的燃料由较低流量下的排气携带以到达第一过滤器11a处。在这种情况中，通过与排气相接触而氧化的燃料消耗率较小，从而导致燃料对第一过滤器11a的有效供应。之后流过第一分支通道10a的排气的流量急剧增加。因此增加了直到其到达第一过滤器11a处之前通过氧化消耗的燃料量。这可确保将燃料分布到第一过滤器11a的下游部分，尽管效率降低了。

另一方面，从第二燃料供应阀14b中供应的燃料由较高流量的排气携带。直到其到达第二过滤器11b处之前通过氧化消耗的燃料量变大了。这可确保将燃料分布到第二过滤器11b的下游部分，尽管效率降低了。之后流过第二分支通道10b的排气流量急剧降低。这可减小通过与排气相接触而氧化的燃料消耗率，从而有效地将燃料供应到第二过滤器11b。

之后该方法前进到S108，在S108判定时刻t2后经过的时间tp2是否等于或长于基准时间dt2。将基准时间dt2设为参考值，基于基准时间dt2停止从第一和第二燃料供应阀14a、14b的燃料供应。也就是说，将基准时间dt2设为直到第一和第二分支通道10a、10b中的排气流量的急剧改变基本停止时所耗费的期间。基准时间dt2对应于图6时间图中所示的从时刻t2到时刻t3的期间。如果确定经过的时间tp2是短于基准时间dt2的话，方法返回到S108，在S108判定从时刻t2经过的时间是否等于或长于基准时间dt2。将连续执行S108直到判定从时刻t2经过的时间tp2等于或长于基准时间dt2。另一方面，如果确定经过的时间tp2等于或长于基准时间dt2的话，方法前进到S109。

在S109，停止从第一和第二燃料供应阀14a、14b的燃料供应。并且方法前进到S110。

在步骤S110，判定时刻t2后经过的时间tp2是否等于或长于基准时间dt3。将基准时间dt3设为从第一和第二阀12a、12b的动作控制到其打开/关闭状态的逆反所耗费的参考期间。可将其设为在执行排气流量逆反控制后第一和第二分支通道10a、10b中的排气流量稳定化所耗费的期间。基准时间dt3对应于图6时间图中所示的从时刻t2到时刻t4的期间。基准时间dt3被认为是基准时间dt1的几乎两倍。

如果确定经过的时间tp2是短于基准时间dt3的话，方法返回到S110，在S110判定从时刻t2经过的时间tp2是否等于或长于基准时间dt3。将连续执行前述判定直到判定从时刻t2经过的时间tp2等于或长于基准时间dt3。另一方面，如果在S110确定经过的时间tp2等于或长于基准时间dt3的话，方法前进到S111。

在S111，判定是否已满足用于终止NO_X还原方法的条件。当排气流量逆反控制方法的执行频率或从第一和第二燃料供应阀14a、14b的燃料供应所耗费期间的合计值超过预定值时，用于终止NO_X还原方法的所述条件可被确定为已满足。当执行NO_X还原方法所耗费的时间超过预定值时，所述条件可被确定为已满足。或者当已检测的过滤器下游部分处的排气的NO_X浓度等于或低于预定值时，所述条件可被确定为已满足。如果确定用于终止NO_X还原方法的条件已满足的话，该例程结束。另一方面，如果确定用于终止NO_X还原方法的条件还未满足的话，方法返回到S106，在S106再次执行排气流量逆反控制。

假定当排气流量逆反控制执行了两次时认为满足了用于终止NO_X还原方法的条件，该例程将在图6时间图中所示的时刻图t5终止。假定当执行NO_X还原方法所耗费的时间已超过了预定时间时认为满足了所述条件，排气流量逆反控制将重复地执行预定期间。

在如上所述的实施例中，在排气流量逆反控制下，在流过第一和第二分支通道10a、10b中的排气流量急剧改变的期间(即，在时刻t2和t3或时刻t4和t5之间)中，连续进行从第一和第二燃料供应阀14a、14b的燃料供应。不必在时刻t2和t3或时刻t4和t5之间的整个期间连续地供应燃料，也可为在前述期间的一部分供应燃料。或者可多次执行短时间的燃料供应。这使得可允许用作还原剂的燃料容易地由排气携带，导致改善的燃料可分散性。另外，不仅可在时刻t2和t3或时刻t4和t5之间的期间供应燃料，而且还在包括时刻t2和t3或时刻t4和t5的期间的更长期间供应燃料，以提供本发明的效果。

在本实施例中，在每次执行排气流量逆反控制时可从第一和第二燃料供应阀14a、14b两者中供应用作还原剂的燃料。然而，可从第一和第二燃料供应阀14a、14b的一个中执行燃料供应。

在本实施例中，在每次执行排气流量逆反控制时，第一和第二阀12a、12b的运行状态分别从完全打开状态改变为完全关闭状态或从完全关闭状态改变为完全打开状态。在排气流量逆反控制下，不必非在完全关闭状态改变和完全打开状态之间控制各排气流量控制阀的状态。可在中间阶段(例如在开度较大的状态和开度较小的状态)之间控制排气流量控制阀。

在本实施例中，每个分支通道都装有过滤器。可任意设定装在分支通道中的过滤器的数量。也就是说，串连布置的多个过滤器可设在每个分支通道中。在这种情况中，在排气的流量近似为最大值的定时下从燃料供应阀中供应燃料，以使得用作还原剂的燃料可到达串连布置的那些过滤器的下游侧。

排气流量控制装置包括分别设在相应分支通道中的第一和第二阀12a、12b。例如，可通过在第一排气管5a和第一/第二分支通道10a、10b之间的接合点处提供一个控制阀而构成排气流量控制装置，所述排气流量控制装置能够控制流过第一排气管5a的排气流量与分别被引入到第一和第二分支通道10a、10b中的排气流量的比率。

第四实施例

下面将描述本发明的第四实施例。在该实施例中，在流过第一和第二分支通道10a、10b中的排气流量急剧改变的期间中，在排气流量逆反控制下，通过排气的流量改变从第一和第二燃料供应阀14a、14b中供应的各个燃料量。

图8是时间图，分别示出了在NO_X还原方法下各个排气流量控制阀的动作，伴随排气流量控制阀的动作在流过各个分支通道的排气的相应流量上的改变、以及流量控制阀的动作。图8中所示时间图的水平轴表示时间。由于各个排气流量控制阀的动作与图6时间图中所示的相同，因此将省略其描述。图8中的时间图示出了第一和第二燃料供应阀14a、14b的动作控制的特征。

更具体地说，在时刻t2，第一阀12a完全打开，并且第二阀12b完全关闭。之后第一分支通道10a中排气的流量从基本为零急剧增加至基本为最大值。伴随流量中的前述增加，执行控制以使得从第一燃料供应阀14a中供应的燃料量增加。

对于时刻t2和t3之间的期间，通过以脉冲式(pulse-wise)打开和关闭第一燃料供应阀14a而执行控制以逐渐增加阀打开期间。因此对于排气的流量较高的期间可供应更多的燃料。即使通过与排气相接触而氧化所消耗的燃料量增加了，充足的燃料量可分布到第一过滤器11a的下游部分，从而将燃料供应到第一过滤器11a的整个面积上。对于排气的流量较低的期间来说，供应的燃料量较少。当通过与排气相接触而氧化所消耗的燃料量较少时，可在无需供应过多量燃料的情况下提高燃料效率。

同时，对于时刻t2和t3之间的期间，通过以脉冲方式打开和关闭第二燃料供应阀14b而执行控制以逐渐减小阀打开期间。对于排气的流量较高的期间可向排气供应更多的燃料。即使通过与排气相接触而氧化所消耗的燃料量增加了，充足的燃料量可分布到第二过滤器11b的下游部分，从而将燃料供应到第二过滤器11b的整个面积上。对于排气的流量较低的期间来说，供应的燃料量较少。当通过与排气相接触而氧化所消耗的燃料量较少时，可在无需供应过多量燃料的情况下提高燃料效率。

对于时刻t4和t5之间的期间，第一和第二燃料供应阀14a、14b的动作被逆反，并执行与以上所述相同的控制。对于图8时间图的时刻t2和t3之间的期间，分别在5次脉冲中执行从第一和第二燃料供应阀14a、14b中的燃料供应。所述脉冲的数量不局限于5，而是可设为任意值，只要其等于或大于2。

在前述描述中，内燃机1为柴油机。然而，其也可为汽油机。

在本实施例中，第一和第二过滤器11a、11b经历NO_X还原方法(包括S中毒消除方法)。相同的控制可应用于PM恢复方法(用于恢复俘获颗粒物质的能力的方法)以便于增加各相应过滤器的温度。在这种情况中，用作还原剂的燃料可供应到设在过滤器上游的氧化催化剂而不是NO_X催化剂。

在本实施例中，用作还原剂的燃料被供应到吸留/还原型NO_X催化剂中以便于执行NO_X还原方法。然而，本发明可应用于选择还原型NO_X催化系统，在该还原型NO_X催化系统中用作还原剂的尿素水溶液(ureic water)被供应到排气通道中还原包含在排气中的NO_X。

Claims

1.一种用于内燃机的排气排放控制系统，其特征在于，包括；

其一端连接于所述内燃机的排气通道，从所述内燃机排出的排气流过所述排气通道；

排气流量控制单元，该排气流量控制单元控制流过所述排气通道的排气的流量；

装在所述排气通道中用于净化包含在所述排气中的NO_x的NO_x催化剂；以及

还原剂供应装置，该还原剂供应装置用于在所述排气的空气/燃料比临时达到浓状态的浓峰值控制下通过还原剂的至少一次排放动作将所述还原剂供应到流过所述排气通道的排气；

其中，当所述还原剂被供应到NO_x催化剂、在所述NO_x催化剂上NO_x和SO_x中的一种被还原时，所述排气流量控制单元改变流过所述排气通道的排气的流量，在所述排气的流量改变期间，所述还原剂供应装置在所述排气以不同流量流动的多个定时供应所述还原剂。

2.根据权利要求1所述的排气排放控制系统，根据NO_x和SO_x中的一种在其上被还原的所述NO_x催化剂的一部分，来确定用于从所述还原剂供应装置中供应所述还原剂的定时，并且根据NO_x和SO_x中的一种在其上被还原的所述NO_x催化剂的所述一部分所要求的还原程度，来确定从所述还原剂供应装置供应的所述还原剂的量。

3.根据权利要求2所述的排气排放控制系统，其特征在于，所述NO_x催化剂包括由多种NO_x催化剂构成的一组催化剂，并且为所述多种NO_x催化剂中的至少一种确定NO_x和SO_x中的一种在其上被还原的所述NO_x催化剂的一部分。

4.根据权利要求2或3所述的排气排放控制系统，其特征在于，

所述排气通道在中途被分成为两个分支通道；

所述排气流量控制单元控制流过这两个分支通道的排气的流量；

所述两个分支通道中的每一个都分别装有至少一种NO_x催化剂；

所述还原剂供应装置分别设在所述NO_x催化剂上游的所述两个分支通道的各自的一部分处；

当所述还原剂被供应到所述NO_x催化剂以还原其上的NO_x和SO_x中的一种时，所述排气流量控制单元将这两个分支通道中的一个分支通道的排气的流量减小到大致为零值，所述一个分支通道中装有具有要被还原的NO_x和SO_x中的一种的NO_x催化剂；并且

从所述还原剂供应装置供应所述还原剂的定时被确定为：使得当流过这两个分支通道中的一个分支通道的排气的流量变成大致为零值时，使得从所述还原剂供应装置供应的还原剂到达NO_x或SO_x中的一种在其上被还原的所述NO_x催化剂的一部分，所述一个分支通道中装有具有要被还原的NO_x和SO_x中的一种的NO_x催化剂。

5.一种用于内燃机的排气排放控制系统，其特征在于，包括：

其一端连接于所述内燃机的排气通道，所述排气通道在中途被分成为两个分支通道，供从所述内燃机排出的排气流过；

排气流量控制单元，该排气流量控制单元控制流过这两个分支通道的排气的流量；为这两个分支通道中的每个提供的至少一种NO_x催化剂，该NO_x催化剂用于净化排气的NO_x；以及

设在所述NO_x催化剂上游的两个分支通道的每个中的还原剂供应装置，该还原剂供应装置用于将还原剂供应到流过这两个分支通道的排气中；

其中，当所述还原剂被供应到NO_x和SO_x中的一种在其上被还原的NO_x催化剂时，所述排气流量控制单元执行排气流量逆反控制，其中从这两个分支通道中的一个分支通道中排气的流量高于另一个分支通道中排气的流量的状态改变为这两个分支通道中的一个分支通道中排气的较高流量降低并且所述另一个分支通道中排气的流量增加的状态，并且在所述排气流量逆反控制下，所述还原剂从要求将还原剂供应于其上的NO_x催化剂上游的还原剂供应装置中被供应。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的排气排放控制系统，其特征在于：

所述排气通道在中途被分成为两个分支通道，并且所述排气流量控制单元控制流过这两个分支通道中的每一个分支通道的排气的流量；

这两个分支通道中的每一个都分别装有至少一种NO_x催化剂；

所述还原剂供应装置设在NO_x催化剂上游的这两个分支通道的每个之中；

当所述还原剂被供应到NO_x和SO_x中的一种在其上被还原的NO_x催化剂时，所述排气流量控制单元执行排气流量逆反控制，其中从这两个分支通道中的一个分支通道中排气的流量高于另一个分支通道中排气的流量的状态改变为这两个分支通道中的所述一个分支通道中排气的较高流量降低并且所述另一个分支通道中排气的流量增加的状态；

在所述排气流量逆反控制下，所述还原剂从要求将还原剂供应于其上的NO_x催化剂上游的还原剂供应装置中被供应。

7.根据权利要求5和6所述的排气排放控制系统，其特征在于：

在所述排气流量逆反控制下，所述排气流量控制单元，将其中这两个分支通道中排气的总流量与这两个分支通道中的一个分支通道中排气的流量的比率取最大值而总流量与另一个分支通道中排气的流量的比率取最小值的状态，改变为其中使得取所述最大值的比率最小化而使得取所述最小值的比率最大化的状态。

8.根据权利要求7所述的排气排放控制系统，其特征在于：所述排气流量控制单元包括在这两个分支通道的每个之中的排气流量控制阀；在所述排气流量逆反控制下，所述排气流量控制单元，将其中这两个分支通道中的一个分支通道中的排气流量控制阀完全打开并且另一个分支通道中的排气流量控制阀完全关闭的状态，改变为其中已完全打开的排气流量控制阀被完全关闭并且已完全关闭的排气流量控制阀被完全打开的状态。

9.根据权利要求5至8中任意一项所述的排气排放控制系统，其特征在于：所述还原剂从这两个分支通道中的每一个还原剂供应装置供应到还原剂供应装置下游的NO_x催化剂以还原NO_x催化剂上的NO_x和SO_x中的一种。

10.根据权利要求5至9中任意一项所述的排气排放控制系统，其特征在于：所述排气流量控制单元在预定期间重复地执行排气流量逆反控制，并且在所述排气流量逆反控制下，还原剂从还原剂供应装置被供应到要求还原剂被供应到其上的NO_x催化剂上游的一部分。

11.根据权利要求5至10中任意一项所述的排气排放控制系统，其特征在于：在所述排气流量逆反控制下，每个分支通道中的还原剂供应装置随着所述分支通道中的排气流量的减小而减少从所述还原剂供应装置中供应的还原剂量，以及随着所述分支通道中的排气流量的增加而增加从所述还原剂供应装置中供应的还原剂量。

12.一种排气排放控制系统的净化能力恢复方法，所述排气排放控制系统包括其一端连接于内燃机并且从所述内燃机中排出的排气通过其中流动的排气通道、以及设在所述排气通道中用于净化包含在所述排气中的NO_x的NO_x催化剂，该方法的特征是包括以下步骤：

当还原剂被供应到NO_x催化剂时改变流过所述排气通道的排气的流量，其中，在NO_x催化剂上NO_x和SO_x中的一种被还原；以及

在排气的流量改变期间在排气以不同流量流动时的多个定时，在其中排气的空气/燃料比临时达到浓状态的浓峰值控制下，通过所述还原剂的至少一次排放动作将所述还原剂供应到流过所述排气通道的排气中。

13.根据权利要求12所述的净化能力恢复方法，其特征在于，所述还原剂被供应到流过所述排气通道的排气中的多个定时包括两个定时：第一定时，在该第一定时流过所述排气通道的排气的流量变为预定第一流量，所述排气通道设有要求还原剂被供应于其上的NO_x催化剂；以及第二定时，在该第二定时流过所述排气通道的排气的流量变为预定第二流量，所述排气通道设有要求还原剂被供应于其上的NO_x催化剂；

当流过设有要求还原剂被供应于其上的NO_x催化剂的所述排气通道的排气的流量变为所述预定第一流量时，预定第一还原量的还原剂被供应到流过所述排气通道的排气；

当流过设有要求还原剂被供应于其上的NO_x催化剂的所述排气通道的排气的流量变为预定第二流量时，预定第二还原量的还原剂被供应到流过所述排气通道的排气；

根据要求在其上还原NO_x和SO_x中一种的NO_x催化剂的一部分确定排气的第一和第二流量；以及

根据要求在其上还原NO_x和SO_x中一种的NO_x催化剂的一部分所需的还原程度确定第一和第二还原剂量。

14.根据权利要求13所述的净化能力恢复方法，其特征在于，所述NO_x催化剂包括由多种NO_x催化剂构成的一组催化剂，并且为所述多种NO_x催化剂中的至少一种确定要求NO_x或SO_x在其上被还原的所述NO_x催化剂的一部分。

15.根据权利要求12至14中任意一项所述的净化能力恢复方法，其特征在于，所述排气通道在中途被分成为两个分支通道；所述方法的特征在于还包括以下步骤：

当所述还原剂供应到NO_x和SO_x中的一种在其上被还原的所述NO_x催化剂时，从所述内燃机中排出的排气以全流量流过这两个分支通道中的一个分支通道的状态改变为从所述内燃机中排出的排气以全流量流过另一个分支通道的状态；并且

从要求将还原剂供应于其上的NO_x催化剂上游供应所述还原剂。

16.根据权利要求15所述的净化能力恢复方法，其特征在于，还包括以下步骤：

随着流过被供应还原剂的所述两个分支通道中一个分支通道的排气流量的减小，减小供应到流过所述一个分支通道的排气的还原剂的量；

随着流过所述两个分支通道中一个分支通道的排气流量的增加，增加供应到流过所述一个分支通道的排气的还原剂的量。

17.一种排气排放控制系统的净化能力恢复方法，所述排气排放控制系统包括：其一端连接于内燃机的排气通道，所述排气通道在中途被分成为两个排气通道，从所述内燃机中排出的排气流过所述分支通道；以及设在所述两个分支通道的每个中用于净化包含在排气中的NO_x的NO_x催化剂，该方法的特征是包括以下步骤：

当所述还原剂被供应到NO_x和SO_x中的一种在其上被还原的NO_x催化剂时，执行排气流量逆反控制，其中从这两个分支通道中的一个分支通道中排气的流量高于另一个分支通道中排气的流量的状态改变为这两个分支通道中的一个分支通道中排气的较高流量降低并且所述另一个分支通道中排气的流量增加的状态，并且

在所述排气流量逆反控制下，从要求将还原剂供应于其上的NO_x催化剂上游供应所述还原剂。