專利名稱：廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法以及廢氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在內(nèi)燃機的排氣通路中具備對廢氣進行凈化的廢氣凈化裝 置的廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法以及廢氣凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來對汽車的廢氣限制日益嚴(yán)格，僅靠發(fā)動機方面的技術(shù)開發(fā)已經(jīng) 不能滿足要求。利用后處理裝置對廢氣進行凈化己變得不可或缺。因此， 對于用來從柴油機和一部分汽油機等內(nèi)燃機和各種燃燒裝置的廢氣中還原
除去NOx(氮氧化物)的NOx催化劑、用來除去這些廢氣中的粒子狀物質(zhì) (顆粒物質(zhì)，以下稱作PM)的發(fā)動機顆粒過濾裝置(以下稱作DPF裝置)， 進行了各種研究并提出了各種方案。
其中，作為NOx凈化催化劑，提出了 NOx吸藏還原型催化劑和NOx
直接還原型催化劑等。
載持有NOx吸藏還原型催化劑的NOx吸藏還原型催化劑裝置通過載 持具有氧化功能的貴金屬催化劑、和堿金屬等具有NOx吸藏功能的NOx 吸藏材料而構(gòu)成，由此，根據(jù)廢氣中的氧濃度不同而發(fā)揮NOx吸藏和NOx 放出、凈化兩種功能。
也就是說，在流入到NOx吸藏還原型催化劑裝置的廢氣的空燃比為稀 (lean)狀態(tài)的情況下，廢氣中的一氧化氮被貴金屬催化劑氧化而變?yōu)槎?化氮，該二氧化氮被NOx吸藏材料以硝酸鹽的形式吸藏。另一方面，在廢 氣的空燃比為濃(rich)狀態(tài)的情況下，硝酸鹽從NOx吸藏材料中分解而 放出N02，并且，該N02借助貴金屬催化劑的催化劑作用而被廢氣中的未 燃燒碳化氫和一氧化碳等還原為氮。因此，如果NOx吸藏材料的NOx吸 藏能力接近飽和，則要進行NOx再生控制，使得廢氣中的空燃比變?yōu)闈獾?狀態(tài)，以恢復(fù)NOx吸藏能力。
另外，載持有NOx直接還原型催化劑的NOx直接還原型催化劑裝置
5通過在P型沸石等載體上載持作為催化劑成分的銠和鈀等金屬而構(gòu)成，對
NOx進行直接還原。在進行該還原時，氧被吸附到作為催化劑的活性物質(zhì) 的金屬上，從而NOx還原性能惡化。因此，為了恢復(fù)NOx還原性能，進 行通過使廢氣的空燃比變?yōu)闈獾臓顟B(tài)而恢復(fù)NOx還原性能恢復(fù)用的NOx 再生控制，對催化劑的活性物質(zhì)進行再生而使其活性化。
在這些具備NOx凈化催化劑裝置的廢氣凈化系統(tǒng)中，進行該空燃比濃 控制的NOx再生裝置通常被控制成，當(dāng)NOx吸藏量、NOx凈化率、稀空 燃比持續(xù)時間等一個條件達到預(yù)先設(shè)定的閾值時，自動開始再生。
于是，如果是柴油機等，則不進行NOx再生控制的通常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的 燃燒是氧過多狀態(tài)下的稀空燃比狀態(tài)。因此，為了利用該NOx再生控制來 獲得濃空燃比狀態(tài)，需要進行NOx再生用的空燃比濃控制，或者減少吸氣 量，或者增加燃料量，或者同時采取兩種措施。
在該減少吸氣量的吸氣系統(tǒng)空燃比濃控制中，有增加EGR量、廢氣節(jié) 流、和吸氣節(jié)流等方法。另外，在增加燃料量的燃料系統(tǒng)空燃比濃控制中， 有壓力缸內(nèi)(筒內(nèi))噴射中的后噴射、和排氣管內(nèi)直接噴射等方法，該排 氣管內(nèi)直接噴射是指，通過直接向排氣管噴射輕油等燃料，而向流入到NOx 凈化催化劑裝置中的廢氣中供給HC、 CO等還原劑。
該排氣管內(nèi)直接噴射與后噴射相比有不會對發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)造成影響 的優(yōu)點。使用該排氣管內(nèi)直接噴射的內(nèi)燃機廢氣凈化裝置和內(nèi)燃機的廢氣 凈化系統(tǒng)例如已在日本特開2003 — 269155號公報和日本特開2004 — 346798號公報中提出。
但是，在進行NOx再生控制時，就從稀空燃比狀態(tài)切換到濃空燃比狀 態(tài)的排氣管內(nèi)直接噴射而言，即使開始了從還原劑噴射裝置向排氣管內(nèi)噴 射還原劑，如果進行的是定量噴射，則由于還原劑噴射裝置的特性的原因， 也不會瞬間達到目標(biāo)供給量。也就是說，會產(chǎn)生響應(yīng)的時間延遲。因此， 如圖4所示，不能使廢氣中的空燃比狀態(tài)(空氣過剩率入)瞬間達到濃空 燃比狀態(tài)，而是如圖4的A所示那樣，空燃比緩慢變化。
結(jié)果，在再生控制的初期由于廢氣中存在著氧，所以供給的還原劑會 被NOx吸藏還原型催化劑的催化金屬的催化劑作用氧化而被消耗掉。結(jié)果， 不能將從NOx吸藏還原型催化劑放出的NOx充分還原。于是，在該NOx再生時，特別是在再生初期，NOx的放出量較多，所 以如圖4的B所示那樣，NOx在NOx吸藏還原型催化劑裝置的下游側(cè)會 大量地放出(泄漏、7 7°))，盡管這是暫時的，但還會有NOx凈化性 能惡化的問題。另外，由于供給的還原劑的消耗量變少，所以還原劑的氧 化所產(chǎn)生的放熱不充分，從而NOx吸藏還原型催化劑的升溫緩慢，還會產(chǎn) 生催化劑的活性化較慢的問題。
然后，如圖4的C所示那樣，還原劑量變多而變成極濃空燃比狀態(tài)， 即使在NOx放出結(jié)束之后仍向廢氣中供給與未被還原的NOx對應(yīng)的量的 還原劑。因此，如圖4的D所示那樣，還原劑流出到NOx吸藏還原型催化 劑裝置的下游側(cè)，產(chǎn)生HC、 CO泄漏的問題。另外，由于供給了對NOx 的還原沒有貢獻的還原劑，所以會導(dǎo)致燃料消耗率的惡化。
該還原劑供給的問題，不僅存在于僅有NOx吸藏還原型催化劑裝置的 廢氣凈化系統(tǒng)中，在NOx吸藏還原型催化劑裝置的上游側(cè)配置有氧化催化 劑的廢氣凈化系統(tǒng)等中也會產(chǎn)生。
本發(fā)明人鑒于這些狀況進行了實驗和模擬計算等，結(jié)果得到下述發(fā)現(xiàn)。
在NOx再生時，如圖3所示，在再生初期，使流入NOx吸藏還原型 催化劑裝置的廢氣中的還原劑濃度迅速達到以空氣過剩率換算為0.70 0.90左右的高濃度(E、 F)，然后設(shè)成以空氣過剩率換算為0.80 1.00左右 的低濃度(G)。由此，能夠如圖3的H所示，減小再生初期的NOx吸藏 還原型催化劑裝置下游側(cè)的NOx濃度的峰值。另外，NOx吸藏還原型催化 劑裝置的下游側(cè)的HC濃度和CO濃度在再生初期也有小的峰值(1)，但可 以消除結(jié)束時的峰值。
另一方面，還提出了下述廢氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)在捕集廢氣中的PM 的DPF裝置中具備載持NOx吸藏還原型催化劑的催化劑載持DPF裝置 (CSF)、和其下游側(cè)的NOx吸藏還原型催化劑裝置。
在該廢氣凈化系統(tǒng)中，為了避免DPF的過度堵塞，在捕集的PM的堆 積量超過規(guī)定的判定值時，進行PM再生控制。在該PM再生控制中，在 流入到催化劑載持DPF裝置的廢氣溫度為低溫的情況下，升溫而使所載持 的催化劑活性化，并且，從還原劑噴射裝置向廢氣中供給燃料等還原劑。 利用載持催化劑的催化劑作用氧化該還原劑，利用該氧化熱來使催化劑載持DPF裝置升溫到PM燃燒開始溫度以上，燃燒除去PM。
在現(xiàn)有的系統(tǒng)的，為了使PM再燃燒，首先，利用后噴射等將供給廢 氣溫度升溫到設(shè)置于上游側(cè)的氧化催化劑的活性化溫度，然后，向氧化催 化劑供給燃料，將廢氣升溫到PM再燃燒溫度也就是60(TC左右。由此，使 PM燃燒。
這種情況下，由于是使向催化劑供給的所有廢氣都升溫到60(TC，所以 有燃料消耗率惡化的大問題。另外，由于PM燃燒是局部燃燒，所以在廢 氣的平均溫度達到60(TC的高溫的情況下，局部的溫度將達到800'C左右， 有導(dǎo)致載持催化劑的早期劣化的問題。
而且，如前所述，由于頻繁的PM再生會導(dǎo)致燃料消耗率的極大惡化， 所以是在有相當(dāng)量的PM積存在過濾器內(nèi)之后才進行PM再生燃燒。因此， 局部溫度將變?yōu)楦邷囟龋?，由于PM的積存，排出壓力上升，有進 一步導(dǎo)致燃料消耗率惡化的問題。
對于該DPF裝置，本發(fā)明人也進行了實驗和模擬計算等。結(jié)果發(fā)現(xiàn) 如果在不設(shè)置過濾器上游的氧化催化劑的情況下進行PM再生控制，則通 過不進行導(dǎo)致燃料消耗率惡化的全部廢氣升溫，而在PM積存初期的少量 PM積存時進行下述那樣的PM再生，能夠解決上述問題。
在PM再生控制中，如圖6所示，PM積存量越小，則PM再生速度越 快。也就是說，PM燃燒中，PM積存量越小，燃燒速度越快，越能在短時 間內(nèi)消耗PM，相反，PM積存量變多，則燃燒速度將大幅下降從而燃燒難 以進行。鑒于此，在PM積存初期的PM少量積存時進行PM再生。例如， 優(yōu)選每進行5至6次NOx再生，進行一次PM再生控制。
因此，在該PM再生控制中，不是使全部廢氣升溫，故而燃料消耗率 的惡化較少，而且，由于是在由PM積存引起的排出壓力上升較小的初期 進行PM再生，所以能夠防止燃料消耗率增加。
另外，在該PM再生控制中，直接向廢氣中添加燃料，向催化劑載持 DPF裝置(CSF)供給作為還原劑的HC。這種情況下，在PM再生控制的 初期，是以空氣過剩率換算為1.5 5.0的燃料較少的稀空燃比狀態(tài)。然后， 變成以空氣過剩率換算為1.0 0.9的濃空燃比狀態(tài)。然后，再次變成以空 氣過剩率換算為1.5 5.0的燃料較少的稀空燃比狀態(tài)。由此，即便在PM再生中，也能防止NOx放出，同時還能凈化HC、 CO，在不使廢氣過度升 溫的情況下完成PM的迅速燃燒。因此，能夠防止燃料消耗率的惡化和催 化劑的劣化。
在該最初的稀空燃比狀態(tài)下，如果HC吸附在催化劑載持DPF裝置的 氧化催化劑表面上，則由于有足夠的氧，所以能夠使少量的積存PM點燃。 通過該點燃，僅氧化催化劑表面局部升溫。由于該升溫，吸藏在催化劑中 的放出。借助該N02， PM燃燒，N02變成NO。該放出的NO被下游側(cè) 的NOx吸藏還原型催化劑吸藏，從而防止其向大氣中放出。
通過在其后使燃料變濃而設(shè)成濃空燃比狀態(tài)，使配置在下游側(cè)的NOx 吸藏還原型催化劑中吸藏的NO放出并且利用氧化催化劑進行還原凈化。 在該還原中未使用(過剩)的HC、 CO被NOx吸藏還原型催化劑下游側(cè)的 三元催化劑或者氧化催化劑氧化而凈化，或是被吸附而得到凈化。另外， 同時向NOx吸藏還原型催化劑的下游側(cè)流出的NOx (泄漏NOx)也得到 凈化。并且，通過再次設(shè)成燃料較少的稀空燃比狀態(tài)，得到更高的HC、 CO凈化活性。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，在進行這些廢氣凈化裝置的再生而供給還原催 化劑時，并沒有為了應(yīng)對再生時廢氣凈化裝置的狀態(tài)的時間性變化而隨時 間改變流入到廢氣凈化裝置中的廢氣中的還原劑濃度。因此，希望進行合 適的控制。
專利文獻l:日本特開2003—269155號公報 專利文獻2:日本特開2004—346798號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述觀點，為了解決上述問題而作出的。其目的在于提 供一種廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法以及廢氣凈化系統(tǒng)，該再生控制是用 于恢復(fù)廢氣凈化裝置的凈化能力的控制，其中，能夠進行與再生時廢氣凈 化裝置的狀態(tài)的時間性變化相對應(yīng)的再生控制，能以適當(dāng)量向廢氣凈化裝 置供給還原劑從而高效地恢復(fù)凈化能力，并且能夠防止還原劑向廢氣凈化 裝置下游側(cè)流出。
用于實現(xiàn)上述目的的廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法是廢氣凈化系統(tǒng)的控制方法，該廢氣凈化系統(tǒng)在內(nèi)燃機的排氣通路中配置廢氣凈化裝置，在 上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)設(shè)置向廢氣中供給還原劑的還原劑供給裝置， 并且具備控制裝置，在進行用來恢復(fù)上述廢氣凈化裝置的凈化能力的再生 時，該控制裝置進行從上述還原劑供給裝置向流入到上述廢氣凈化裝置的 廢氣中供給還原劑的還原劑供給控制，該廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法的 特征在于，在進行上述廢氣凈化裝置的再生而供給還原劑時，對應(yīng)于再生 時廢氣凈化裝置的狀態(tài)的時間性變化而隨時間改變流入到上述廢氣凈化裝 置的廢氣中的還原劑濃度。
根據(jù)該方法，在進行用來恢復(fù)廢氣凈化裝置的凈化能力的再生時，能 夠始終以適當(dāng)?shù)牧抗┙o還原劑從而控制廢氣中的還原劑濃度，能高效地恢 復(fù)凈化能力。另外，能夠防止還原劑向廢氣凈化裝置的下游側(cè)流出。
另外，在上述廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法中，其特征在于，上述廢 氣凈化裝置是載持NOX吸藏還原型催化劑的廢氣凈化裝置，在進行該廢氣
凈化裝置的NOx再生而供給還原劑時，在再生初期的0.01s 0.50s期間， 使流入到上述廢氣凈化裝置的廢氣中的還原劑濃度達到以空氣過剩率換算 為0.70 0.80的高濃度，并以規(guī)定時間維持以空氣過剩率換算為0.70 0.90 的高濃度，在其后的規(guī)定時間的期間，設(shè)成以空氣過剩率換算為0.80 1.00 的低濃度，然后停止還原劑的供給。
在廢氣凈化裝置是NOx吸藏還原型催化劑裝置的情況下，在進行NOx 再生的濃空燃比控制時，在再生初期，由于NOx的放出量多而需要消耗催 化劑表面的吸附02，所以需要迅速消耗并還原該02的消耗和放出的NOx， 從而需要在再生初期迅速達到高濃度。另一方面，其后NOx的放出量變少， 大致為恒定的量，所以需要設(shè)成低濃度。
所謂的迅速，是指NOx的再生控制時間每次例如為2s (秒) 5s (秒) 左右。在瞬間，例如0.01 0.50s左右的期間，達到以空氣過剩率換算為 0.70 0.80的最高濃度。該最高濃度和以空氣過剩率換算為0.70 0.90 (更 優(yōu)選的范圍是以空氣過剩率換算為0.75 0.85)的高濃度維持0.10s 2.5s 左右的期間。然后，在0.203 4.03的期間內(nèi)維持以空氣過剩率換算為0.80 1.00 (更優(yōu)選的范圍是0.90 1.00)的低濃度，之后停止還原劑的供給。
另外，如果以占再生控制期間的比例來描述優(yōu)選例子，則再生控制期間的1% 5%的期間內(nèi)達到最高濃度，高濃度維持時間占再生控制期間的
20% 40%，低濃度維持期間占再生控制期間的40% 60%，從低濃度向 稀空燃比狀態(tài)恢復(fù)的期間為再生控制期間的剩余時間(15% 40%)。
該廢氣中的還原劑濃度的時間性變化例如可通過進行下述控制實現(xiàn) 在還原劑供給裝置中使用容量大的燃料添加閥，在再生控制的各個期間， 利用占空比控制等改變噴射量。
另外，在廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法中，其特征在于，上述廢棄凈 化系統(tǒng)具備載持NOx吸藏還原型催化劑的催化劑載持DPF裝置、和配置 在該催化劑載持DPF裝置的下游側(cè)的NOx吸藏還原型催化劑裝置，在進 行上述廢氣凈化裝置的PM再生而供給還原劑時，在再生初期的規(guī)定時間 的期間，使流入到上述廢氣凈化裝置的廢氣中的還原劑濃度達到以空氣過 剩率換算為1.5 5.0的低濃度，其后的規(guī)定時間的期間設(shè)成以空氣過剩率 換算為0.90 1.00的高濃度，在其后的規(guī)定時間的期間，設(shè)成以空氣過剩 率換算為1.5 5.0的低濃度，然后停止還原劑的供給。
在該再生中，PM再生控制的期間每次例如為10s 240s左右(通常為 2 3分鐘)。在再生初期的1.0 60.0s左右的期間里，達到以空氣過剩率換 算為1.5 5.0 (更優(yōu)選的范圍是1.10 2.0)的低濃度。該低濃度維持3.0 60.0s左右的期間。然后，在3.0 60.0s左右的期間內(nèi)維持以空氣過剩率換 算為0.90 1.00 (更優(yōu)選的范圍是0.95 1.00)的高濃度。進而，在3.0 60.0s左右的期間內(nèi)維持以空氣過剩率換算為5.0 1.5的低濃度，然后停止 還原劑的供給。
另外，如果以占再生控制期間的比例來描述優(yōu)選例子，則再生控制期 間的10% 25%的期間內(nèi)設(shè)成低濃度。并且，再生初期的低濃度維持期間 占再生控制期間的30% 50%，高濃度維持時間占再生控制期間的30% 50%，再生結(jié)束時的低濃度維持期間為再生控制期間的剩余時間(15% 30%)。
利用該方法，能夠始終以適當(dāng)?shù)牧抗┙o還原劑，控制廢氣中的還原劑 濃度，能高效地恢復(fù)凈化能力，而且能夠防止還原劑向廢氣凈化裝置下游 側(cè)流出。
另外，在難以使用能夠?qū)崿F(xiàn)噴射量的短時間內(nèi)變化的燃料添加閥作為還原劑供給裝置的情況下，使用定量噴射等形式的燃料添加閥。由此，在 下述廢氣凈化系統(tǒng)中，能在再生初期迅速地將流入到上述廢氣凈化裝置的 廢氣中的還原劑濃度設(shè)成高濃度，然后設(shè)成低濃度。
該廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法特征在于，該廢棄凈化系統(tǒng)在內(nèi)燃機 的排氣通路中配置廢氣凈化裝置，在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)設(shè)置還原 劑供給裝置，并且具備控制裝置，在進行用來恢復(fù)上述廢氣凈化裝置的凈 化能力的再生控制時，該控制裝置進行從上述還原劑供給裝置向流入到上 述廢氣凈化裝置的廢氣中供給還原劑的還原劑供給控制，該廢氣凈化系統(tǒng) 的再生控制方法的特征在于，在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)分支上述排氣 通路，設(shè)置第1分支排氣通路和第2分支排氣通路并使它們在上述廢氣凈 化裝置的上游側(cè)合流，在上述第1分支排氣通路中配置上述還原劑供給裝 置，并且設(shè)置控制上述第1分支排氣通路的廢氣流的流路控制機構(gòu)，上述
廢氣凈化裝置載持NOx吸藏還原型催化劑，在進行該NOx吸藏還原型催 化劑的NOx再生而供給還原劑時，利用上述流路控制機構(gòu)，停止上述第l 分支排氣通路中的廢氣流，在從上述還原劑供給裝置向上述第1分支排氣 通路內(nèi)的廢氣中供給還原劑之后，維持該還原劑的供給，同時利用上述流 路控制機構(gòu)，使上述第1分支排氣通路的廢氣流動，并且停止上述第2分 支排氣通路的廢氣流，然后在以規(guī)定時間進行還原劑的供給之后停止。
或者，該廢棄凈化系統(tǒng)在內(nèi)燃機的排氣通路中配置廢氣凈化裝置，在 上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)設(shè)置還原劑供給裝置，并且具備控制裝置，在 進行用來恢復(fù)上述廢氣凈化裝置的凈化能力的再生控制時，該控制裝置進 行從上述還原劑供給裝置向流入到上述廢氣凈化裝置的廢氣中供給還原劑 的還原劑供給控制，其特征在于，在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)分支上述 排氣通路，設(shè)置第1分支排氣通路和第2分支排氣通路并使它們在上述廢 氣凈化裝置的上游側(cè)合流，在上述第1分支排氣通路中配置上述還原劑供 給裝置，并且設(shè)置控制上述第1分支排氣通路的廢氣流的流路控制機構(gòu)， 上述廢氣凈化裝置載持NOx吸藏還原型催化劑，上述控制裝置在進行該 NOx吸藏還原型催化劑的NOx再生而供給還原劑時，利用上述流路控制機 構(gòu)，停止上述第1分支排氣通路中的廢氣流，在從上述還原劑供給裝置向 上述第1分支排氣通路內(nèi)的廢氣中供給還原劑之后，維持該還原劑的供給，同時利用上述流路控制機構(gòu)，使上述第1分支排氣通路的廢氣流動，并且 停止上述第2分支排氣通路的廢氣流，然后在以規(guī)定時間進行還原劑的供 給之后停止。
根據(jù)這些廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法以及該廢氣凈化系統(tǒng)，在再生
時使廢氣流流向第2分支排氣通路側(cè)，停止第1分支排氣通路的廢氣流，
在該狀態(tài)下，將還原劑供給到滯留在第1分支排氣通路中的廢氣中。因此， 即使在使用從噴射開始起慢慢增加所供給的還原劑量的燃料添加閥的情況 下，滯留在第1分支排氣通路內(nèi)的末端側(cè)的廢氣的還原劑濃度也較高，而 其后側(cè)的廢氣的還原劑濃度較低。
因此，如果之后恢復(fù)第1分支排氣通路的廢氣流動，則高濃度的廢氣
會首先流入到NOx吸藏還原型催化劑裝置，然后低濃度的廢氣流入到NOx 吸藏還原型催化劑裝置中。
因此，通過設(shè)置第2分支排氣通路和流路控制機構(gòu)，即使使用響應(yīng)性 差的燃料添加閥，在進行廢氣凈化裝置的NOx再生時，也可以在再生初期 使流入到NOx吸藏還原型催化劑裝置中的廢氣中的還原劑濃度迅速達到高 濃度，然后設(shè)成低濃度。
并且，優(yōu)選地，在進行NOx吸藏還原型催化劑的NOx再生而供給還 原劑時，在再生初期的0.01s至0.50s期間，將流入到廢氣凈化裝置的廢氣 中的還原劑濃度設(shè)為以空氣過剩率換算為0.70 0.80的高濃度，并以規(guī)定 時間維持以空氣過剩率換算為0.70 0.90的高濃度。在其后的規(guī)定時間的 期間，設(shè)成以空氣過剩率換算為0.80 1.00的低濃度，然后停止還原劑的 供給。由此，能夠始終以適當(dāng)?shù)牧抗┙o還原劑，將廢氣中的還原劑濃度維 持在合適水平。因此，能夠高效恢復(fù)凈化能力，而且能夠防止還原劑向廢 氣凈化裝置下游側(cè)流出。
另外，可以應(yīng)用于上述廢氣凈化裝置從上游側(cè)起依次具有載持NOx吸 藏還原型催化劑的催化劑載持DPF裝置、NOx吸藏還原型催化劑裝置、載 持氧化催化劑或三元催化劑的催化劑裝置而成的情況，能夠獲得很好的效 果。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法以及廢氣凈化系統(tǒng)，在用于恢復(fù)廢氣凈化裝置的凈化能力的再生控制中，能隨時間改變流入到廢氣 凈化裝置中的廢氣的還原劑濃度，進行考慮了再生的機理和再生時廢氣凈 化裝置狀態(tài)的時間性變化的再生控制，所以能夠高效恢復(fù)凈化能力，并且 能夠防止還原劑向廢氣凈化裝置的下游側(cè)流出。


圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本發(fā)明第2實施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。 圖3是示意性表示本發(fā)明的NOx再生控制時的、流入到廢氣凈化裝置
中的空氣過剩率的時間性變化和流出的廢氣中的NOx濃度、HC濃度、CO
濃度的圖。
圖4是示意性表示現(xiàn)有技術(shù)的NOx再生控制中的、流入到廢氣凈化裝 置中的空氣過剩率的時間性變化和流出的廢氣中的NOx濃度、HC濃度、 CO濃度的圖。
圖5是示意性表示本發(fā)明的PM再生控制中的、流入到廢氣凈化裝置 中的空氣過剩率的時間性變化和流出的廢氣中的NOx濃度、DPF載持催化 劑表面溫度、DPF入口廢氣溫度的圖。
圖6是表示PM積存量和PM再生速度的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
以下，對本發(fā)明實施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法以及廢氣凈 化系統(tǒng)，以具有載持NOx吸藏還原型催化劑的DPF裝置以及NOx吸藏還 原型催化劑裝置的廢氣凈化裝置為例，參照附圖進行說明。
這里所說的廢氣的濃空燃比狀態(tài)，是指流入到廢氣凈化裝置中的廢氣 中供給的空氣量和燃料量之比接近于理論空燃比的狀態(tài)(理論空燃比狀態(tài)) 或燃料量比理論空燃比多的濃燃燒比的狀態(tài)。
下面對本發(fā)明第1實施方式進行說明。圖1表示該第1實施方式的廢 氣凈化系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)。在該廢氣凈化系統(tǒng)1中，在發(fā)動機(內(nèi)燃機)E的 排氣通路3中配置廢氣凈化裝置20。
該廢氣凈化裝置20從上游側(cè)起依次具有載持NOx吸藏還原型催化劑
14的催化劑載持DPF裝置21、 NOx吸藏還原型催化劑裝置22、載持氧化催 化劑或三元催化劑的催化劑裝置23。
催化劑載持DPF21通過在整體蜂窩型壁流式過濾器的局部載持由催化 劑金屬和NOx吸藏材料(NOx吸藏物質(zhì))構(gòu)成的NOx吸藏還原型催化劑 而構(gòu)成。該過濾器通過將多孔質(zhì)陶瓷的蜂窩小室的入口和出口交替地密封 而構(gòu)成。作為催化劑金屬，有鉑、鈀等，作為NOx吸藏材料，有鈀等。
在該催化劑載持DPF21中，利用多孔質(zhì)陶瓷的壁面捕集廢氣中的PM (粒子狀物質(zhì))。與此同時，利用所載持的NOx吸藏還原型催化劑，在氧 濃度高的廢氣的空燃比稀的狀態(tài)下，廢氣中的NOx由NOx吸藏材料吸藏。 另外，在氧濃度低或者為零的廢氣的空燃比濃的狀態(tài)下，放出所吸藏的 NOx，并且利用催化劑金屬的催化劑作用還原所放出的NOx。由此，防止 NOx向大氣流出。
NOx吸藏還原型催化劑裝置22通過在整體催化劑上設(shè)置氧化鋁、氧化 鈦等催化劑涂覆層，并在該催化劑涂覆層上載持NOx吸藏還原型催化劑而 構(gòu)成。該整體催化劑由異性石、碳化硅、極薄板不銹鋼等形成。該整體催 化劑的構(gòu)造材料的載持體具有多個小室，而且，設(shè)置在該小室的內(nèi)壁上的 催化劑涂覆層具有大的表面積，提高了與廢氣的接觸效率。
該NOx吸藏還原型催化劑裝置22凈化沒有被催化劑載持DPF21凈化 的NOx。特別是，該裝置22起到如下所述的大作用對進行催化劑載持 DPF21的PM再生時從升溫后的催化劑載持DPF21的催化劑表面放出的 NOx進行凈化，防止NOx向廢氣凈化裝置20的下游側(cè)流出。
催化劑裝置23在蜂窩狀載體的表面上設(shè)置催化劑涂覆層，在該催化劑 涂覆層上載持三元催化劑等而形成。該載體由異性石或者耐熱鋼形成，催 化劑涂覆層由活性氧化鋁等形成。另外，三元催化劑由薄、鈀、銠等貴金 屬構(gòu)成的氧化催化劑等形成。該催化劑裝置23用于將從NOx吸藏還原型 催化劑裝置22流出的HC、 CO等氧化而使得這些成分不會向大氣中放出。
另外，為了在空燃比濃控制中進行排氣管內(nèi)直接噴射，在廢氣凈化裝 置20的上游側(cè)的排氣通路3中，設(shè)置HC供給閥(燃料添加閥還原劑供 給裝置)17。該HC供給閥17供給包含作為NOx的還原劑的碳化氫(HC) 的輕油等燃料F。該HC供給閥17用來將從燃料箱13利用泵14升壓后的發(fā)動機E的燃料(還原劑)F直接噴射到排氣通路3中，將流入到廢氣凈 化裝置20中的廢氣G的空燃比設(shè)成濃的狀態(tài)，是用來利用排氣管內(nèi)直接噴 射進行空燃比濃控制的機構(gòu)。
另外，在該第1實施方式中，該HC供給閥17由比較大容量的燃料添 加闊形成，該閥能夠利用占空比控制等在短時間內(nèi)改變?nèi)剂蠂娚淞俊?br> 另外，在吸氣通路2中，配置有空氣清潔器5、測定吸氣量的空氣流量 傳感器(MAF傳感器)6、渦輪增壓器7也就是壓縮機、用來調(diào)節(jié)吸氣量 的吸氣節(jié)流閥8。另外，在廢氣凈化裝置20上游側(cè)的排氣通路3中配置有 還原劑供給裝置的燃料添加閥17，在EGR通路4中配置有EGR冷卻器11 和調(diào)整EGR量的EGR閥12。
另外，為了監(jiān)視催化劑載持DPF裝置21的堵塞狀態(tài)，在連接廢氣凈 化裝置20的上游側(cè)和下游側(cè)的導(dǎo)管中設(shè)置有壓差傳感器31。而且，為了檢 測廢氣的溫度，在催化劑載持DPF裝置21的上游側(cè)配置第1溫度傳感器 32，在催化劑載持DPF裝置21的下游側(cè)設(shè)置第2溫度傳感器33，進而， 在催化劑裝置23的下游側(cè)配置第3溫度傳感器34。
而且，為了進行空燃比控制，在廢氣凈化裝置20的上游側(cè)配置第1氧 濃度傳感器35，在廢氣凈化裝置20的下游側(cè)配置第2氧濃度傳感器36。 進而，為了檢測NOx凈化率，在廢氣凈化裝置20的上游側(cè)配置第1N0x 濃度傳感器37，在下游側(cè)配置第2NOx濃度傳感器38。
另外，設(shè)置有進行發(fā)動機E運轉(zhuǎn)的全盤控制并且進行PM再生控制和 NOx再生控制和硫磺排出控制的控制裝置(ECU:發(fā)動機控制單元)30。 利用該PM再生控制，燃燒除去堆積在催化劑載持DPF裝置21上的PM。 利用該NOx再生控制，恢復(fù)NOx吸藏還原型催化劑裝置22的NOx凈化 能力。利用硫磺排出裝置，使NOx吸藏還原型催化劑裝置22從硫磺中毒 狀態(tài)恢復(fù)。
向該控制裝置30中輸入壓差傳感器31、第1至第3溫度傳感器32、 33、 34、第1以及第2氧濃度傳感器35、 36、第1以及第2NOx濃度傳感 器37、 38等的檢測值。從該控制裝置30輸出對發(fā)動機E的吸氣節(jié)流閥8、 EGR閥12、共軌15上連接的燃料噴射用共軌電子控制燃料噴射裝置的燃 料噴射閥16等進行控制的信號。在該NOx凈化系統(tǒng)l中，空氣A通過吸氣通路2的空氣凈化器5、空 氣流量傳感器6。然后，空氣A被渦輪增壓器7也就是壓縮機壓縮而升壓。 之后，空氣A的量被吸氣節(jié)流閥8調(diào)整后經(jīng)吸氣歧管進入壓力缸內(nèi)。然后， 在壓力缸內(nèi)產(chǎn)生的廢氣G從廢氣歧管排出到排氣通路3中，驅(qū)動渦輪增壓 器7的渦輪。之后，廢氣G通過廢氣凈化裝置20而變?yōu)閮艋蟮膹U氣Gc， 再通過未圖示的消聲器排出到大氣之中。另外，廢氣G的一部分作為EGR 氣體Ge而通過EGR通路4的EGR冷卻器11 ，其量受到EGR閥12的調(diào) 節(jié)而再循環(huán)到吸氣歧管中。
在該具備載持著NOx吸藏還原型催化劑的催化劑載持DPF21和NOx 吸藏還原型催化劑裝置22的廢氣凈化系統(tǒng)1中，通過裝入到發(fā)動機E的控 制裝置30中的催化劑再生控制機構(gòu)，在NOx吸藏推定積存量達到與NOx 吸藏飽和量相關(guān)的規(guī)定極限量(判定量)時，進行NOx再生控制，將廢氣 G的空燃比設(shè)成濃的狀態(tài)，放出吸收的NOx。利用貴金屬催化劑來使該放 出的NOx還原。通過該再生處理，恢復(fù)NOx吸藏能力。
另外，在本發(fā)明中，在進行廢氣凈化裝置20的NOx吸藏還原型催化 劑的NOx再生時，進行利用占空比控制等改變HC供給閥17的噴射量的 控制，從而對應(yīng)于再生的機理的時間性變化，來隨時間改變流入到廢氣凈 化裝置20中的廢氣中的還原劑濃度。由此，在再生初期迅速達到規(guī)定范圍 內(nèi)的高濃度，然后設(shè)成規(guī)定范圍內(nèi)的低濃度。使該低濃度維持預(yù)先確定的 時間的期間，或者維持到從NOx再生狀態(tài)的監(jiān)視得到的結(jié)束時間，然后關(guān) 閉HC供給閥17，結(jié)束還原劑向廢氣中的供給。
更具體地說，如圖3所示，例如，在每次2s (秒) 5s的NOx再生 控制期間，例如在0.01s 0.50s的期間Tl內(nèi)，為0.70 0.80的最高濃度入 max，該最高濃度入max和以空氣過剩率換算為0.70 0.90 (更優(yōu)選的范圍 是0.75 0.85)的高濃度維持0.10s 2.5s的期間T2。然后，在0.20s 4.0s 的期間T3內(nèi)維持空氣過剩率換算為0.80 1，00 (更優(yōu)選的范圍是0.90 1.00)的低濃度，然后停止還原劑的供給。
或者，如果按照占再生控制期間的比例來說，則再生控制期間的1% 5%的期間Tl中達到最高濃度。而高濃度維持期間T2為再生控制期間的 20% 40%，低濃度維持期間T3為再生控制期間的40% 60%，從低濃度向稀狀態(tài)恢復(fù)的期間T4為再生控制期間的剩余時間(15% 40%)。另 夕卜，高濃度以空氣過剩率換算為0.70 0.90 (更優(yōu)選的范圍是0.75 0.85)， 低濃度以空氣過剩率換算為0.80 1.00 (更優(yōu)選的范圍是0.卯 1.00)。
將與這各個控制期間及還原劑濃度對應(yīng)的HC供給閥17的控制數(shù)據(jù)作 為映像數(shù)據(jù)存儲到控制裝置30中。該映像數(shù)據(jù)預(yù)先通過實驗和模擬計算等 求得。在NOx再生控制中，通過參照這些映像數(shù)據(jù)，能夠容易地實現(xiàn)各控 制期間和還原劑濃度的控制。
即，在廢氣凈化裝置20的NOx吸藏還原型催化劑的NOx再生的情況 下，在進行NOx再生的空燃比濃控制時，再生初期NOx的放出量較多， 所以需要迅速還原該放出的NOx。因此，在再生初期迅速達到高濃度。然 后，NOx放出量變少，并達到大致恒定的量，所以設(shè)成低濃度。通過進行 該NOx再生控制，能夠始終以適當(dāng)?shù)牧抗┙o還原劑，將廢氣中的還原劑濃 度維持在最佳水平。結(jié)果，能夠高效地恢復(fù)凈化能力，而且能夠防止還原 劑向廢氣凈化裝置下游側(cè)流出。
另外，在具備該催化劑載持DPF裝置21的廢氣凈化系統(tǒng)1中，借助 裝入在發(fā)動機E的控制裝置30中的PM再生控制機構(gòu)，在利用由壓差傳感 器31檢測到的壓差推定的PM的推定累積量達到與DPF的堵塞量相關(guān)的 規(guī)定界限量(判定量)時，進行PM再生控制。在該PM再生控制中，根 據(jù)需要使流入到催化劑載持DPF裝置21中的廢氣升溫到催化劑活性溫度 以上，并且供給還原劑，將催化劑載持DPF裝置21升溫到PM燃燒開始 溫度以上。通過該升溫，燃燒除去所捕集的PM，恢復(fù)PM捕集能力。
另外，在本發(fā)明中，在進行廢氣凈化裝置20的PM再生時，進行利用 占空比控制等改變HC供給閥17的噴射量的控制。由此，對應(yīng)于再生的機 理的時間性變化來隨時間改變流入到廢氣凈化裝置20中的廢氣中的還原劑 濃度。在再生初期設(shè)為規(guī)定范圍內(nèi)的低濃度，然后設(shè)成規(guī)定范圍內(nèi)的高濃 度，在再生結(jié)束時設(shè)成規(guī)定范圍內(nèi)的低濃度。然后，關(guān)閉HC供給閥17， 結(jié)束還原劑向廢氣中的供給。
更具體地說，如圖5所示，在每次10s 240s的PM再生控制期間中， 例如在1.0s 60.0s的期間T5內(nèi)為以空氣過剩率換算為1.5 5.0的低濃度， 在3.0s 60.0s的期間T6中維持該低濃度。然后，在3.0s 60.0s的期間T7中維持以空氣過剩率換算為0.90 1.00的高濃度。進而，在3.0s 60.0s的 期間T8內(nèi)維持以空氣過剩率換算為1.50 5.0的低濃度，然后停止還原劑 的供給。
或者，根據(jù)占再生控制期間的比例，在再生控制期間的10% 25%的 期間T5內(nèi)為低濃度。而且，再生初期的低濃度維持期間T6占再生控制期 間的30% 50%，高濃度維持期間T7占再生控制期間的30% 50%，再 生結(jié)束時的低濃度維持期間(T8+T9)為再生控制期間的其余時間(15% 30% )o
該高濃度維持期間T6是隨PM的燃燒除去程度變化的值。因此，該 T6優(yōu)選在利用壓差傳感器31監(jiān)視PM的燃燒除去狀態(tài)、換言之過濾器堵 塞的恢復(fù)狀態(tài)的同時，適當(dāng)?shù)刂匦略O(shè)定。
另外，再生初期的低濃度以空氣過剩率換算為1.5 5.0，中間的高濃度 以空氣過剩率換算為0.90 1.00，再生結(jié)束時的濃度以空氣過剩率換算為 1.5 5.0。
將與這各個控制期間以及還原劑濃度對應(yīng)的HC供給閥17的控制數(shù)據(jù) 以映像數(shù)據(jù)的形式存儲在控制裝置30中。該映像數(shù)據(jù)預(yù)先通過實驗和模擬 計算等求得。在NOx再生控制中通過參照這些映像數(shù)據(jù)，能夠容易地實現(xiàn) 各控制期間和還原劑濃度的控制。
艮口，在廢氣凈化裝置20的催化劑載持DPF裝置21的PM再生的情況 下，在進行PM再生的廢氣升溫控制時，在再生初期，需要作為點火源而 供給還原劑，使其與氧化催化劑反應(yīng)，來使氧化催化劑的表面溫度上升。 因此，為了使得點火容易進行，需要一定程度的氧，所以將還原劑設(shè)為低 濃度。然后，利用催化劑載持DPF裝置21的升溫，從催化劑載持DPF裝 置21的NOx催化劑放出大量的N02。因此，需要利用還原劑還原該N02， 所以增加還原劑的供給而成為高濃度。另外，利用此時放出的N02來使PM 燃燒。進而，在PM再生控制結(jié)束時，從催化劑載持DPF裝置放出的NOx 的量減少。因此，需要減少廢氣中的還原劑，所以將還原劑設(shè)為低濃度。
利用該PM再生控制，始終以合適的量供給還原劑而將廢氣中的還原 劑濃度維持在最佳水平。由此，能夠高效地恢復(fù)凈化能力，另外，能夠防 止還原劑向廢氣凈化裝置的下游側(cè)流出。下面對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。該第2實施方式的廢氣凈化 系統(tǒng)1A的結(jié)構(gòu)表示在圖2中。該廢氣凈化系統(tǒng)1A幾乎與第1實施方式的 廢氣凈化系統(tǒng)l是相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但在以下幾點上不同。
在第2實施方式中，在廢氣凈化裝置20的上游側(cè)將排氣通路3分支而 設(shè)置第1分支排氣通路3A和第2分支排氣通路3B，使它們在廢氣凈化裝 置20的上游側(cè)合流。在該第1分支排氣通路3A中設(shè)置HC供給閥(燃料 添加閥還原劑供給裝置)17A。
該第2實施方式的HC供給閥17A不必如第1實施方式的HC供給閥 17那樣，不必由能通過占空比控制等在短時間內(nèi)改變?nèi)剂蠂娚淞康谋容^大 容量的燃料添加閥構(gòu)成，而也可以由進行定量噴射的燃料添加閥和響應(yīng)性 差的燃料添加閥構(gòu)成。
另外，設(shè)置有控制該第1分支排氣通路3A的廢氣流動的第1開閉閥(流 路控制機構(gòu))18A、控制第2分支排氣通路3B的廢氣流動的第2開閉閥(流 路控制機構(gòu))19A。另外，如果代替第1開閉閥18A和第2開閉閥19A而 設(shè)置切換第1分支排氣通路3A和第2分支排氣通路3B的三通閥等切換閥 (流路控制機構(gòu)未圖示)，則能夠減少閥的數(shù)量。
根據(jù)該第2實施方式的廢氣凈化系統(tǒng)1A，在進行廢氣凈化裝置20的 NOx吸藏還原型催化劑的NOx再生時，與第1實施方式的廢氣凈化系統(tǒng)1 同樣，使流入到廢氣凈化裝置20中的廢氣中的還原劑濃度與再生的機理的 時間性變化也就是廢氣凈化裝置20的狀態(tài)的時間性變化相對應(yīng)地隨時間變 化，在再生初期迅速達到高濃度，然后設(shè)成低濃度。
但是，并不是如第1實施方式那樣使HC供給閥17的噴射量隨時間變 化，而是如下面所述，組合進行HC供給閥17A的開閉控制和第1開閉閥 18A、第2開閉閥19A的開閉控制。另夕卜，在HC供給閥17A能夠通過占 空比控制等改變噴射量的情況下，其噴射量的變化也一并利用。
在進行廢氣凈化裝置20的NOx再生時，利用第1開閉閥18A的關(guān)閉， 停止第1分支排氣通路3A中的廢氣流動，并且，利用第2開閉閥19A的 打開來開通第2分支排氣通路3B而使廢氣流動。在關(guān)閉該第1開閉閥18A 之后，打開HC供給閥17A而開始還原劑(燃料)F的排氣管內(nèi)直接噴射。 該排氣管內(nèi)直接噴射進行規(guī)定的時間。然后，繼續(xù)進行排氣管內(nèi)直接噴射而維持還原劑的供給，同時打開開
閉閥18A，使廢氣在第1分支排氣通路3A中流動。與此同時，關(guān)閉開閉閥 19A，進行停止第2分支排氣通路3B的廢氣流動的控制。
在維持這一狀態(tài)的同時，進行排氣管內(nèi)直接噴射預(yù)先確定的時間，或 者直到根據(jù)NOx再生狀態(tài)的監(jiān)視獲得的結(jié)束時間。即，進行規(guī)定時間的還 原劑供給。
然后，關(guān)閉HC供給閥17A而停止排氣管內(nèi)直接噴射。通過該停止， 流入到廢氣凈化裝置20中的廢氣中的還原劑濃度慢慢減少，返回到NOx 再生之前的狀態(tài)。
該開閉閥19A關(guān)閉后進行排氣管內(nèi)直接噴射的規(guī)定時間，是預(yù)先通過 實驗或計算模擬等得到的、獲得合適的廢氣濃度分布的時間。將該時間以 映像數(shù)據(jù)等形式存儲在控制裝置30中。通過在進行NOx再生控制時參照 該映像數(shù)據(jù)，能夠?qū)㈥P(guān)閉第1開閉閥18A時第1分支排氣通路3A的廢氣 中的還原劑濃度在前端側(cè)設(shè)成規(guī)定范圍內(nèi)的高濃度，在后側(cè)設(shè)成規(guī)定范圍 內(nèi)的低濃度。
結(jié)果，通過打開第1開閉閥18A而使具有規(guī)定濃度分布的廢氣流入到 廢氣凈化裝置20中，能夠與第1實施方式的NOx再生控制同樣地，在進 行NOx吸藏還原型催化劑的NOx再生而供給還原劑時，將流入到廢氣凈 化裝置20中的廢氣中的還原劑濃度如下所述般設(shè)定。在再生初期的0.01s 0.50s期間，設(shè)成以空氣過剩率換算為0.70 0.80的高濃度，以規(guī)定的時間 維持以空氣過剩率換算為0.70 0.90的高濃度。在之后的規(guī)定時間的期間， 設(shè)成以空氣過剩率換算為0.80 1.00的低濃度。然后，停止還原劑的供給。 因此，能夠在再生初期迅速達到高濃度，然后設(shè)成低濃度，如此這樣實現(xiàn) 廢氣中的濃度的時間性變化。
根據(jù)該控制，在進行廢氣凈化裝置20的NOx再生時，能夠使流入到 廢氣凈化裝置20中的廢氣中的還原劑濃度對應(yīng)于再生的機理的時間性變 化。因此，能夠高效地恢復(fù)NOx凈化能力，并且能防止還原劑F向廢氣凈 化裝置20下游側(cè)的流出。
另外，在第2實施方式中，也可以設(shè)成不設(shè)置第2開閉閥19A的結(jié)構(gòu)。 這種情況下，設(shè)置第1分支排氣通路3A和第2分支排氣通路3B，以便廢氣的大部分不是流到第2分支排氣通路3B中，而是流到第1分支排氣通路
3A中。這種結(jié)構(gòu)可以通過下述方式容易地形成利用現(xiàn)有的排氣通路3構(gòu) 成第1分支排氣通路，利用從該排氣通路3分支來的旁通通路形成第2分 支排氣通路3B。
這種情況下，在進行廢氣凈化裝置20的NOx再生時，關(guān)閉第1開閉 閥18A而停止第1分支排氣通路3A中的廢氣流動，而使廢氣流過始終開 通著的第2分支排氣通路3B。在關(guān)閉該第1開閉閥18A之后，使用HC供 給閥17A開始還原劑F的排氣管內(nèi)直接噴射。該排氣管內(nèi)直接噴射進行規(guī) 定的時間。
然后，打開第1開閉閥18A而使第1分支排氣通路3A的廢氣流動。 此時，始終開通著的第2分支排氣通路3B中也有廢氣流動，但廢氣的大部 分流過第1分支排氣通路3A，由于這樣構(gòu)成，所以在再生初期，流入到廢 氣凈化裝置20中的廢氣中的還原劑濃度迅速變?yōu)楦邼舛?，然后變?yōu)榈蜐舛取?br> 產(chǎn)業(yè)實用性
具有上述優(yōu)異效果的本發(fā)明的廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法以及廢氣 凈化系統(tǒng)可以有效地應(yīng)用于車載內(nèi)燃機等許多內(nèi)燃機的廢氣凈化系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、 一種廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法，是下述廢氣凈化系統(tǒng)的控制方 法，該廢氣凈化系統(tǒng)在內(nèi)燃機的排氣通路中配置廢氣凈化裝置，在上述廢 氣凈化裝置的上游側(cè)設(shè)置向廢氣中供給還原劑的還原劑供給裝置，并且具 備控制裝置，在進行用來恢復(fù)上述廢氣凈化裝置的凈化能力的再生時，該 控制裝置進行從上述還原劑供給裝置向流入到上述廢氣凈化裝置的廢氣中 供給還原劑的還原劑供給控制，該廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法的特征在 于，在進行上述廢氣凈化裝置的再生而供給還原劑時，對應(yīng)于再生時廢氣 凈化裝置的狀態(tài)的時間性變化而隨時間改變流入到上述廢氣凈化裝置的廢 氣中的還原劑濃度。
2、 如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法，其特征在于， 上述廢氣凈化裝置是載持NOx吸藏還原型催化劑的廢氣凈化裝置，在進行 該廢氣凈化裝置的NOx再生而供給還原劑時，在再生初期的0.01s 0.50s 期間，使流入到上述廢氣凈化裝置的廢氣中的還原劑濃度達到以空氣過剩 率換算為0.70 0.80的高濃度，并以規(guī)定時間維持以空氣過剩率換算為 0.70 0.90的高濃度，在其后的規(guī)定時間的期間，設(shè)成以空氣過剩率換算為 0.80 1.00的低濃度，然后停止還原劑的供給。
3、 如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法，其特征在于， 上述廢棄凈化系統(tǒng)具備載持NOx吸藏還原型催化劑的催化劑載持DPF裝 置、和配置在該催化劑載持DPF裝置的下游側(cè)的NOx吸藏還原型催化劑 裝置，在進行上述廢氣凈化裝置的PM再生而供給還原劑時，在再生初期 的規(guī)定時間的期間，使流入到上述廢氣凈化裝置的廢氣中的還原劑濃度達 到以空氣過剩率換算為1.5 5.0的低濃度，其后的規(guī)定時間的期間設(shè)成以 空氣過剩率換算為0.卯 1.00的高濃度，在其后的規(guī)定時間的期間，設(shè)成 以空氣過剩率換算為1.5 5.0的低濃度，然后停止還原劑的供給。
4、 一種廢氣凈化系統(tǒng)的再生控制方法，該廢棄凈化系統(tǒng)在內(nèi)燃機的排 氣通路中配置廢氣凈化裝置，在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)設(shè)置還原劑供 給裝置，并且具備控制裝置，在進行用來恢復(fù)上述廢氣凈化裝置的凈化能力的再生控制時，該控制裝置進行從上述還原劑供給裝置向流入到上述廢 氣凈化裝置的廢氣中供給還原劑的還原劑供給控制，該廢氣凈化系統(tǒng)的再 生控制方法的特征在于，在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)分支上述排氣通路，設(shè)置第1分支排氣通路和第2分支排氣通路并使它們在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)合流，在 上述第1分支排氣通路中配置上述還原劑供給裝置，并且設(shè)置控制上述第1 分支排氣通路的廢氣流的流路控制機構(gòu)，上述廢氣凈化裝置載持NOx吸藏還原型催化劑，在進行該NOx吸藏還原型催化劑的NOx再生而供給還原劑時，利用 上述流路控制機構(gòu)，停止上述第1分支排氣通路中的廢氣流，在從上述還 原劑供給裝置向上述第1分支排氣通路內(nèi)的廢氣中供給還原劑之后，維持 該還原劑的供給，同時利用上述流路控制機構(gòu)，使上述第1分支排氣通路 的廢氣流動，并且停止上述第2分支排氣通路的廢氣流，然后在以規(guī)定時 間進行還原劑的供給之后停止。
5、 一種廢氣凈化系統(tǒng)，該廢棄凈化系統(tǒng)在內(nèi)燃機的排氣通路中配置廢 氣凈化裝置，在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)設(shè)置還原劑供給裝置，并且具 備控制裝置，在進行用來恢復(fù)上述廢氣凈化裝置的凈化能力的再生控制時， 該控制裝置進行從上述還原劑供給裝置向流入到上述廢氣凈化裝置的廢氣 中供給還原劑的還原劑供給控制，其特征在于，在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)分支上述排氣通路，設(shè)置第1分支排氣 通路和第2分支排氣通路并使它們在上述廢氣凈化裝置的上游側(cè)合流，在 上述第1分支排氣通路中配置上述還原劑供給裝置，并且設(shè)置控制上述第1 分支排氣通路的廢氣流的流路控制機構(gòu)，上述廢氣凈化裝置載持NOx吸藏還原型催化劑，上述控制裝置在進行該NOx吸藏還原型催化劑的NOx再生而供給還 原劑時，利用上述流路控制機構(gòu)，停止上述第l分支排氣通路中的廢氣流， 在從上述還原劑供給裝置向上述第1分支排氣通路內(nèi)的廢氣中供給還原劑 之后，維持該還原劑的供給，同時利用上述流路控制機構(gòu)，使上述第1分 支排氣通路的廢氣流動，并且停止上述第2分支排氣通路的廢氣流，然后 在以規(guī)定時間進行還原劑的供給之后停止。
6、如權(quán)利要求5所述的廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，上述廢氣凈化裝 置從上游側(cè)起依次具有載持NOx吸藏還原型催化劑的催化劑載持DPF裝 置、NOx吸藏還原型催化劑裝置、載持氧化催化劑或三元催化劑的催化劑 裝置而成。
全文摘要
廢氣凈化系統(tǒng)(1)在內(nèi)燃機(E)的排氣通路(3)中從上游側(cè)起依次配置還原劑供給裝置(17)和廢氣凈化裝置(20)，并具備控制裝置，該控制裝置進行將用來恢復(fù)上述廢氣凈化裝置(20)的凈化能力的還原劑(F)供給到廢氣(G)中的還原劑供給控制，在該系統(tǒng)中，進行上述廢氣凈化裝置(20)的再生時，隨時間改變流入到上述廢氣凈化裝置(20)的廢氣(G)中的還原劑濃度。由此，在用來恢復(fù)廢氣凈化裝置(20)的凈化能力的再生控制中，進行考慮了再生的機理的時間性變化的還原劑供給控制，以適當(dāng)?shù)牧抗┙o還原劑(F)而高效地恢復(fù)凈化能力。另外，與此同時，能夠防止還原劑(F)向廢氣凈化裝置(20)的下游側(cè)流出。
文檔編號F01N3/28GK101313132SQ20068004358
公開日2008年11月26日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者我部正志, 長岡大治 申請人:五十鈴自動車株式會社