專利名稱：廢氣凈化方法和廢氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及廢氣凈化方法和廢氣凈化系統(tǒng)，它是對柴油機等內(nèi)燃機的廢氣、進行由NOx吸收還原型催化劑產(chǎn)生的NOx凈化和由DPF產(chǎn)生的PM凈化。
背景技術(shù)：
由柴油機排放出的NOx(氮氧化物)和粒狀物PM(微粒物下面稱作PM)的排放出量與CO(一氧化碳)及HC(碳化氫)的等一同，其限制在逐年被強化起來，隨著限制的強化，僅靠改良發(fā)動機是無法適應限制值的，因而采用起安裝廢氣處理系統(tǒng)以減少從發(fā)動機排放出的這些物質(zhì)的技術(shù)。
而且，針對NOx開發(fā)了許多NOx凈化催化劑，并針對PM開發(fā)了稱為柴油機微粒濾清器(Diesel Particulate Filter下面稱作DPF)的濾清器。
該NOx凈化催化劑中有一種NOx吸收還原型催化劑。該NOx吸收還原型催化劑是在氧化鋁(Al2O3)等多孔質(zhì)的催化劑涂敷層中載持有NOx吸收材料，并由廢氣中的O2(氧)濃度而產(chǎn)生NOx吸收和NOx排放·凈化兩種功能。上述NOx吸收材料是由相對NOx具有氧化功能的白金(Pt)等的金屬催化劑、和鈉(Na)、鉀(K)、銫(Cs)等堿金屬；鈣(Ca)、鋇(Ba)等堿土類金屬；釔(Y)、鑭(La)等稀土類金屬中的一種或幾種組合而構(gòu)成的。
首先，如柴油機或稀薄燃燒汽油發(fā)動機等通常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)那樣、在廢氣中的O2濃度較高的廢氣條件(稀空燃比狀態(tài))下，借助催化劑金屬的氧化功能，由含在廢氣中的O2將被排放出的NO(一氧化氮)氧化而形成NO2(二氧化氮)，由于該NO2由NOx吸收材料以氯化物形態(tài)吸收，因而將廢氣凈化。
但是，在繼續(xù)進行該NOx的吸收過程時，鋇等的NOx吸收材料會變化成硝酸鹽、逐漸飽和而失去吸收NO2的功能。因此，改變發(fā)動機的運轉(zhuǎn)條件而進行過濃燃燒，并以低O2濃度、高CO濃度產(chǎn)生廢氣溫度高的廢氣(富油強化廢氣リツチスパイクガス)而供給催化劑。
該廢氣處在濃空燃比狀態(tài)下，吸收NO2并變化成硝酸鹽的NOx吸收材料將已吸收的NO2排放出、恢復成原來的鋇等。由于廢氣中不存在O2，因而上述被排放出的NO2將廢氣中的CO、HC、H2作為還原劑，在催化劑金屬上被還原并變換凈化成為N2、H2O和CO2。
但是，由于在使用NOx吸收還原型催化劑時，PM中的SOOT成分不能單獨燃燒，因而需要進行與DPF的組合、并需要NOx吸收還原型催化劑的NOx凈化功能和DPF的PM凈化功能的一體化。而且，為了凈化在DPF的再生中產(chǎn)生的NOx，需要兩者的組合(例如、參照專利文獻1)。
上述NOx吸收還原型催化劑，由于其存在的問題是燃料中的硫(硫磺成分)積蓄在催化劑中的NOx吸收材料上、而隨著運轉(zhuǎn)使NOx凈化率惡化，因而在適當時間、雖然因催化劑不同會有些差異，但必需使流入催化劑的廢氣成為大致高于600℃～650℃的高溫、且為濃混合比氣氛而進行硫凈化控制(脫硫控制)(例如、參照專利文獻2)。
在柴油機中，上述硫凈化控制是通過進氣節(jié)流和大量廢氣再循環(huán)(EGR)等將排氣量減少，而且進行后噴射和進行對排氣管的直接輕油添加，而形成濃混合比狀態(tài)，由催化劑的氧化活性反應熱使催化劑升溫，由此促進脫硫。
但是，在增加脫硫量而使催化劑的NOx吸收性能恢復的硫凈化中，存在如下所述的問題。
在濃的空燃比狀態(tài)下，由于廢氣中的氧濃度非常低，因而要使催化劑升溫到能進行脫硫的溫度就需要非常長的時間，而招致燃料費用的增加。而且，在脫硫量增加成濃混合比深的程度，而進行濃混合比狀態(tài)的運轉(zhuǎn)時，燃料費用顯著地增加，并且，出現(xiàn)的問題是產(chǎn)生大量的HC、CO等，而一部分被排放到大氣中的所謂HC、CO等泄漏的問題。
另外，即使在一個DPF上，為了燃燒去除PM，在使氧化型催化劑等與DPF進行組合的連續(xù)再生式DPF等被下工夫，使其在比較低的溫度下能將PM燃燒去除，但在排氣溫度持續(xù)處于較低狀態(tài)下、DPF的眼孔堵塞時，為了將被捕集的PM燃燒去除而進行進氣節(jié)流等廢氣升溫控制，臨時使廢氣變成高溫而將PM燃燒去除。
專利文獻1日本專利公開公報平9-53442號專利文獻2日本專利公開公報2000-192811號本發(fā)明的目的是提供一種廢氣凈化方法和廢氣凈化系統(tǒng)，它是用于使NOx吸收還原型催化劑的NOx凈化功能與由DPF的PM凈化功能組合的廢氣凈化系統(tǒng)中，能防止燃料費用增加、及能防止NOx、HC、CO向大氣排放，同時能對積蓄于NOx吸收還原型催化劑的硫有效地進行凈化。

發(fā)明內(nèi)容
用于達到上述目的的廢氣凈化方法，其用于廢氣凈化系統(tǒng)，該廢氣凈化系統(tǒng)是用于對內(nèi)燃機的廢氣進行由NOx吸收還原型催化劑的NOx凈化和由DPF的PM凈化，其設有控制裝置，該控制裝置具有NOx催化劑的再生開始判斷機構(gòu)、NOx催化劑的再生控制機構(gòu)、硫凈化開始判斷機構(gòu)、硫凈化控制機構(gòu)、PM積蓄量計算機構(gòu)、DPF再生開始判斷機構(gòu)和DPF再生控制機構(gòu)，所述廢氣凈化方法的特征在于判定是否需要進行上述NOx吸收還原型催化劑的硫凈化，在判定為需要進行硫凈化時，再判定被捕集于上述DPF的PM積蓄量是否超過預定的判定值，在超過時進行DPF再生控制，然后進行硫凈化控制。
用于達到上述目的的廢氣凈化系統(tǒng)，廢氣凈化系統(tǒng)，它是對內(nèi)燃機的廢氣進行由NOx吸收還原型催化劑的NOx凈化和由DPF的PM凈化，其設有控制裝置，該控制裝置具有NOx催化劑的再生開始判斷機構(gòu)、NOx催化劑的再生控制機構(gòu)、硫凈化開始判斷機構(gòu)、硫凈化控制機構(gòu)、PM積蓄量計算機構(gòu)、DPF再生開始判斷機構(gòu)和DPF再生控制機構(gòu)，其特征在于，上述控制裝置，判定是否需要進行上述NOx吸收還原型催化劑的硫凈化，在判定為需要進行硫凈化時，再判定被捕集于上述DPF的PM積蓄量是否超過預定的判定值，在超過時進行DPF再生控制，然后進行硫凈化控制。
雖然是否需要進行上述NOx吸收還原型催化劑的硫凈化，可以通過根據(jù)燃料消費量和含在燃料中的硫量而計算出的硫積蓄量是否超過預定的判定值等進行判定，但還可以用其他的判定方法。
并且，被捕集于DPF的PM積蓄量是否超過預定的判定值的判定，是根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的經(jīng)過并參照PM產(chǎn)生圖表等而計算出PM產(chǎn)生量，也可通過對該PM產(chǎn)生量進行累計計算而算出PM積蓄量，還可以使用從DPF的前后差壓推斷出的PM積蓄量，也可以用不是直接表示PM積蓄量的物理量與基準值進行比較。本發(fā)明包含了這樣的情況，例如、即通過將DPF的前后差壓與預定的判定值進行比較，由此間接地判定PM積蓄量是否超過預定的判定值的情況等。
并且，作為本發(fā)明的廢氣凈化系統(tǒng)，DPF可以由只由濾清器構(gòu)成的DPF、由上游側(cè)的氧化型催化劑和下游側(cè)的DPF構(gòu)成的連續(xù)再生式DPF、由載持有氧化型催化劑的附帶催化劑DPF構(gòu)成的連續(xù)再生式DPF、由載持有氧化型催化劑和PM氧化型催化劑這兩者的附帶催化劑DPF構(gòu)成的連續(xù)再生式DPF等構(gòu)成。
而且，上述的由上游側(cè)的氧化型催化劑和下游側(cè)的DPF構(gòu)成的連續(xù)再生式DPF是被稱為CRT(Continuously Regenerating Trap)型DPF的連續(xù)再生式DPF，用該上游側(cè)的氧化型催化劑將廢氣中的NO氧化成NO2，由于該NO2與O2相比能量壘小，因而用低的溫度就能將被捕集于DPF的PM氧化去除。
并且，由載持有氧化型催化劑的DPF構(gòu)成的連續(xù)再生式DPF是用NO的氧化所產(chǎn)生的NO2使積蓄在DPF上的PM氧化的，由載持有氧化型催化劑和PM氧化型催化劑的DPF構(gòu)成的連續(xù)再生式DPF是于DPF載持有氧化型催化劑和PM氧化型催化劑，并將積蓄于DPF的PM從低溫開始用O2直接催化燃燒、且進行連續(xù)再生的。
另外，作為上述的廢氣凈化系統(tǒng)，上述廢氣凈化系統(tǒng)可以是下述兩種系統(tǒng)中的任意一種，即、在內(nèi)燃機的排氣通路上設有NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器和連續(xù)再生式DPF的廢氣凈化系統(tǒng)，或者是設置著具有DPF的連續(xù)再生式DPF的廢氣凈化系統(tǒng)，該DPF是載持有NOx吸收還原型催化劑的。
特別是，當使附帶催化劑的DPF載持有NOx吸收還原型催化劑而進行一體化時，能同時凈化PM和NOx。即，在稀薄燃燒廢氣處于稀空然比狀態(tài)時，用催化劑的NOx吸收材料吸收Nox，通過該NOx吸收時產(chǎn)生的活性氧氣(O*)和廢氣中的O2將PM氧化，并在由NOx吸收能力再生用的理論空燃比燃燒或過濃空燃比燃燒、使廢氣處于濃空燃比狀態(tài)時，Nox被從NOx吸收材料排放出而被還原，而且，即使在廢氣中的O2是較少的狀態(tài)時，由NOx還原時產(chǎn)生的活性氧氣(O*)，在催化劑內(nèi)將PM進行氧化。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于使NOx吸收還原型催化劑和附帶催化劑的DPF成為一體化，因而就能使系統(tǒng)小型化、及結(jié)構(gòu)簡化。
而且，由于在DPF和NOx吸收還原型催化劑為分體的情況下，即使將DPF設置在NOx吸收還原型催化劑的下游側(cè)，在用于除去DPF的PM而廢氣升溫之后，進行NOx吸收還原型催化劑的硫凈化，因而能達到由廢氣升溫而帶來燃料費用減少的效果，但在將DPF配設在NOx吸收還原型催化劑的上游側(cè)時，由于在DPF被捕集到的PM的燃燒產(chǎn)生的發(fā)熱效果也可被使用于進行NOx吸收還原型催化劑的硫凈化用的廢氣升溫，因而能起到使燃料費用進一步減少的效果。因此，在DPF和NOx吸收還原型催化劑是分體的情況下，最好將DPF配置在NOx吸收還原型催化劑的上游側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化方法和廢氣凈化系統(tǒng)，由于其是先進行DPF的再生控制，之后進行NOx吸收還原型催化劑的硫凈化，因而可以利用在進行強制燃燒被捕集的PM的DPF再生控制時的排氣溫度、和NOx吸收還原型催化劑的溫度上升，而進行NOx吸收還原型催化劑的硫凈化。因此能減少有關NOx吸收還原型催化劑的升溫的時間和燃料費用、并能防止燃料費用的增加及向大氣中的排放NOx、HC、CO，同時能有效地進行硫凈化。


圖1是表示本發(fā)明實施例的廢氣凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本發(fā)明第1實施例的廢氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本發(fā)明第2實施例的廢氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示本發(fā)明第3實施例的廢氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示本發(fā)明實施例的廢氣凈化系統(tǒng)的控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示本發(fā)明實施例的廢氣凈化方法的硫凈化用控制流程的一個例子的圖。
圖7是表示用本發(fā)明實施例的廢氣凈化方法的硫凈化用控制流程的實施例的空氣過剩率、DPF的前后差壓、DPF的溫度、NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器的溫度的時間序列圖。
具體實施例方式
下面，參照著附圖來說明本發(fā)明實施例的廢氣凈化方法和廢氣凈化系統(tǒng)。
圖1表示本實施例的廢氣凈化系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)。該廢氣凈化系統(tǒng)1是在發(fā)動機(內(nèi)燃機)E的排氣通路20中設有廢氣凈化裝置40A而構(gòu)成的，上述廢氣凈化裝置40A是從上游側(cè)開始、按照順序配設著氧化型催化劑(DOC)41a、DPF41b和NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器(コンバ一タ)42。由該上游側(cè)氧化型催化劑41a和下游側(cè)的DPF41b構(gòu)成連續(xù)再生式DPF41。
該氧化型催化劑41a由整體型催化劑形成，該催化劑是由堇青石(cordierite)、SiC、或不銹鋼(スランレス)結(jié)構(gòu)材形成的，具有多個多角形小室。在該小室的內(nèi)壁上設有能增加表面積的催化劑涂敷層，在這大的表面上載持有白金或釩等催化金屬而使其產(chǎn)生催化功能。由此，利用氧化反應()就能將廢氣中的NO變成NO2。
而且，DPF41b可由多孔質(zhì)陶瓷的蜂窩狀管道的入口和出口交替地封孔的整體蜂窩型間隔板壁式(ウオ一ルフロ一タイプ)濾清器、和將氧化鋁等的無機纖維隨機地進行疊層的毛氈式的濾清器等形成，將廢氣中的PM捕集。該捕集了的PM通過與上游的前級氧化型催化劑41a的組合，由氧化能力高的NO2被燃燒去除。
并且，NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42則是與氧化型催化劑41a同樣地由整體型催化劑形成；并被構(gòu)成為在氧化鋁、氧化鈦等載體上設有催化劑涂敷層，在該催化劑涂敷層上載持有白金等貴金屬氧化型催化劑和鋇等NOx吸收材料(NOx吸收物質(zhì))。
該NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42，在氧濃度高的廢氣狀態(tài)(稀空燃比狀態(tài))時，通過吸收廢氣中的NOx，凈化廢氣中的NOx；在氧濃度低或零的廢氣狀態(tài)(濃空燃比)時，將吸收的NOx排放出、并將排放出的NOx還原，由此防止NOx向大氣中流出。
在DPF41b的上游側(cè)和下游側(cè)分別設置著第1溫度傳感器51和第2溫度傳感器52；在NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42的前后、在圖1所示的廢氣凈化裝置40A的入口附近和出口附近、分別設置著第1廢氣濃度傳感器53和第2廢氣濃度傳感器54。該廢氣濃度傳感器53、54是與λ(空氣過剩率)傳感器、NOx濃度傳感器和O2濃度傳感器成一體化的傳感器。而且，為了推斷PM的堆積量，在與DPF41b的前后(圖1)、或與廢氣凈化裝置40A的前后相連接的導通管上設置著用于檢測DPF前后的排氣壓之差ΔP的差壓傳感器55。
而這些傳感器的輸出值被輸入到控制裝置(ECU發(fā)動機控制組件)50，該控制裝置進行發(fā)動機E的運轉(zhuǎn)全面的控制、還進行連續(xù)再生式DPF41的再生控制和NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42的NOx凈化能力的恢復控制，由該控制裝置50輸出的控制信號、對發(fā)動機E的燃料噴射用的共軌電子控制燃料噴射裝置、節(jié)流閥15和EGR閥32等進行控制。
而且，該控制裝置50、根據(jù)第1和第2廢氣濃度傳感器53、54的NOx濃度的檢測值CNOx1、CNOx2算出NOx凈化率RNOx(＝1.0-CNOx2/CNOx1)，并根據(jù)用差壓傳感器55檢測出的差壓ΔP等、推斷DPF41b的PM積蓄量。
在上述廢氣凈化系統(tǒng)1中，空氣A通過進氣通路10的空氣濾清器11、密集空氣流量(MAF)傳感器12、渦輪增壓器13的壓縮機13a、中間冷卻器14，由進氣節(jié)流閥15對它的量進行調(diào)整之后、從進氣歧管16進入汽缸內(nèi)。
而在汽缸內(nèi)產(chǎn)生的廢氣G從排氣總管21驅(qū)動排氣通路20的渦輪增壓器13的葉輪(タ一ビン)13b，通過廢氣凈化裝置40A而形成凈化了的廢氣Dc，通過圖中沒有表示的消音器而排放到大氣中。而廢氣G中的一部分作為EGR氣體、通過EGR通路30的EGR冷卻器31，由EGR閥32對它的量進行調(diào)整之后，在進氣總管16里進行再循環(huán)。
圖2表示廢氣凈化裝置40A的結(jié)構(gòu)，圖3和圖4表示其他的實施例的廢氣凈化裝置40B、40C的結(jié)構(gòu)。圖3的廢氣凈化裝置40B由氧化型催化劑41a和載持有NOx還原型催化劑的DPF43構(gòu)成；圖4的廢氣凈化裝置40C由附帶載持有NOx還原型催化劑的DPF44構(gòu)成。該附帶催化劑的DPF具有載持有氧化型催化劑的DPF以及載持有氧化型催化劑與PM氧化型催化劑的DPF。
該PM氧化型催化劑是鈰(Ce)的氧化物等，在載持有該PM氧化型催化劑和氧化型催化劑的催化劑載持的濾清器的情況下，在低溫區(qū)域(300℃～600℃程度)，通過使用催化劑載持濾清器的廢氣中的O2的反應(，等)對PM進行氧化；在高于由廢氣中的O2對PM進行燃燒的溫度的高溫區(qū)域(600℃程度以上)，由廢氣中的O2氧化PM。
此外，作為去掉上游側(cè)的氧化型催化劑的廢氣凈化裝置，還有由只不具有催化劑的濾清器的DPF、和NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的廢氣凈化裝置；由附帶載持有氧化型催化劑的催化劑的DPF和NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的廢氣凈化裝置；由載持有氧化型催化劑和PM氧化型催化劑這兩者的附帶催化劑DPF和NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的廢氣凈化裝置等。
總之，本發(fā)明的廢氣凈化裝置，只要是能對發(fā)動機的廢氣進行由NOx吸收還原型催化劑的NOx凈化和由DPF的PM凈化的就可以。
并且，廢氣凈化系統(tǒng)1的控制裝置是被組裝在發(fā)動機E的控制裝置50中的，并進行發(fā)動機E的運轉(zhuǎn)控制和廢氣凈化系統(tǒng)1的控制。該廢氣凈化系統(tǒng)1的控制裝置被構(gòu)成為設有廢氣凈化系統(tǒng)的控制機構(gòu)C1，而該廢氣凈化系統(tǒng)的控制機構(gòu)C1具有如圖5所示的廢氣成分檢測機構(gòu)C10、NOx吸收還原型催化劑的控制機構(gòu)C20、DPF的控制機構(gòu)C30等。
廢氣成分檢測機構(gòu)C10是檢測廢氣中的氧濃度和NOx濃度的機構(gòu)，由第1和第2廢氣濃度傳感器53、54等構(gòu)成。
NOx吸收還原型催化劑的控制機構(gòu)C20是進行NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42的再生、和硫凈化等控制的機構(gòu)，被構(gòu)成為具有NOx催化劑的再生開始判斷機構(gòu)C21、NOx催化劑的再生控制機構(gòu)C22、硫凈化開始判斷機構(gòu)C23、硫凈化控制機構(gòu)C24等。
該NOx吸收還原型催化劑的控制機構(gòu)C20，由Nox催化劑的再生開始判斷機構(gòu)C21、依據(jù)廢氣成分檢測機構(gòu)C10檢測的NOx濃度算出NOx凈化率RNOx，在該NOx凈化率RNOx低于預定的判定值時，判斷為開始進行NOx催化劑的再生；由NOx催化劑的再生控制機構(gòu)C22、并通過發(fā)動機E的燃料噴射控制中的后噴射和EGR控制、進氣節(jié)流控制等，使廢氣的狀態(tài)處于預定的濃空燃比狀態(tài)和預定的溫度范圍(也取決于催化劑，但大約是200℃～600℃)，使NOx凈化能力、即NOx吸收能力恢復，而進行NOx催化劑的再生。而且如下面對其詳細說明的那樣，由硫凈化開始判斷機構(gòu)C23、硫凈化控制機構(gòu)C24等進行硫凈化。
DPF的控制機構(gòu)C30被構(gòu)成為設有PM積蓄量計算機構(gòu)C31、DPF再生開始判斷機構(gòu)C32、DPF再生控制機構(gòu)C33等。
該DPF的控制機構(gòu)C30，由PM積蓄量計算機構(gòu)C31、根據(jù)差壓傳感器55檢測的差壓ΔP等算出DPF41b的PM積蓄量，由DPF再生開始判斷機構(gòu)C32判定DPF41b的眼孔堵塞狀態(tài)是否超過預定的眼孔堵塞狀態(tài)、PM積蓄量是否超過預定的判定值，在被判斷為是DPF的再生開始的情況下，由DPF再生控制機構(gòu)C33進行由后噴射或EGR控制等形成的排氣升溫、進行DPF41b的再生。
在上述的廢氣凈化系統(tǒng)1中，本發(fā)明的NOx吸收還原型催化劑的廢氣凈化方法是隨著如圖6所示的硫凈化用的控制流程而進行的。
圖6所示的控制流程是有關NOx吸收還原型催化劑的硫凈化的控制流程，并表示進行如下的控制，即、在進行有關NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42的NOx吸收能力的再生的控制流程、和DPF41b的再生控制流程等，并從廢氣凈化系統(tǒng)整體的控制流程開始、反復地詢問，并判斷是否需要硫凈化，如果需要，則在根據(jù)需要而進行DPF的再生控制之后、進行硫凈化控制。
一旦開始進行該控制流程，在步驟S10、根據(jù)燃料消費量和含在燃料中的硫量算出被吸收于催化劑42的硫量，將其累計而算出硫積蓄量Ssp。接著，在下一個步驟S11、由硫凈化開始判斷機構(gòu)C23判定是否需要進行硫凈化。在該判定，在硫積蓄量Ssp大于預定的臨界值Sso0時，判定為需要進行硫凈化。
而步驟S11的判定，在判定為不需要進行硫凈化的情況下，則結(jié)束該硫凈化用的控制流程并返回。而且，在判定為需要進行硫凈化時，則進行步驟S12。在該步驟S12，由PM積蓄量計算機構(gòu)C31，從差壓傳感器55檢測的差壓ΔP等算出DPF41b的積蓄量PMst。
在下一個步驟S13，判定該PM積蓄量PMst是否大于預定的判定值PMst0。該預定的判定值PMst0是與DPF41b的再生開始用的判定值不同的值，使積蓄于DPF41b的PM燃燒時，將流入NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42的廢氣的溫度上升和氧氣消耗設定為預計的值。
步驟13的判定，在判定為PM積蓄量PMst是在預定的判定值PMst0以下時，進行步驟S15；在判定為PM蓄積量PMst是大于預定的判定值PMst0的情況下，在步驟S14、由DPF再生控制機構(gòu)C33進行DPF再生用的廢氣升溫控制之后，進行步驟S15。
在步驟S14的DPF再生用的廢氣升溫控制，由發(fā)動機的燃料噴射進行后噴射、將EGR切斷，使排氣溫度上升，并將排氣溫度控制在PM自點火區(qū)域且進入到?jīng)]有異常燃燒的溫度區(qū)域(500℃程度)內(nèi)。由該溫度控制，對溫度傳感器52檢測出的溫度等進行監(jiān)控的同時，調(diào)整后(ポスト)噴射的燃料量，進行反饋控制。
由該排氣升溫，將積蓄于DPF41b的PM強制地燃燒而去除，并且由PM的燃燒熱，使DPF41b和廢氣和NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42的溫度上升時，能使通過DPF41b的廢氣中的氧濃度降低。
而且，在預定的時間(與判定PM積蓄量PMst的量的間隔有關的時間)期間、進行了該步驟S14的DPF再生控制之后，返回到步驟S12，直到PM積蓄量PMst變成預定的判定值PMst0以下時，反復進行步驟12～步驟14，當PM積蓄量PMst變成預定的判定值PMst0以下時，進行步驟S15。
在步驟S15，進行硫凈化控制。該硫凈化控制是對后噴射、進氣節(jié)流、EGR進行控制，并將由第2廢氣濃度傳感器54檢測出的氧濃度反饋控制成預定的氧濃度，使流入NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42的廢氣的空燃比是濃混合比狀態(tài)下進行。
并且，直到從第1和第2溫度傳感器51、52檢測的溫度和發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)以及預先輸入的脫硫量圖表等算出的脫硫量累計值，超過由步驟10算出的硫積蓄量Ssp或預定的臨界值Ssp0為止的期間，進行硫凈化控制，此后結(jié)束控制。當結(jié)束該步驟15的硫凈化控制時即進行返回。
由于在步驟S15，通過步驟S14的PM再生控制，預先將NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42升溫，因而能使NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42的溫度在短時間就達到脫硫溫度(雖然取決于催化劑，但大約是600℃～650℃以上)。而且由于用DPF41連續(xù)地進行PM燃燒而消耗了一定程度的氧氣，因而在發(fā)動機E的排氣歧管21之后，沒有必要形成完全的濃混合比狀態(tài)，空氣過剩率λ可以是1.02～1.05的低濃混合比狀態(tài)、可以使NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器42處于進行脫硫的濃混合比氣氛體中。
因此，由上述的硫凈化控制，能防止燃料費用的增加、和HC、CO向大氣的泄漏，并且能高效地進行硫凈化。而且在進行硫凈化的同時、能從NOx吸收材料將吸收的Nox排放出而恢復吸收能力，這時、被排放出的Nox通過氧化型催化劑的催化作用，由廢氣中的HC、CO等還原劑還原成H2O。
圖7是表示使用圖2所示的廢氣凈化裝置并根據(jù)圖6所示的控制流程而進行硫凈化時的空氣過剩率λ、DPF的前后差壓ΔP、DPF溫度(DPF的底座溫度)Td、催化溫度(NOx吸收還原型催化劑轉(zhuǎn)換器的底座溫度)Tn。
根據(jù)圖7，當進行DPF的再生控制而使空氣過剩率λ為1.0時，使DPF溫度Td、催化溫度Tn同時上升，并大致維持在一定溫度(約500℃)，但由于DPF的前后差壓ΔP逐漸降低，可知PM的燃燒在進行著。而且在ts時刻開始硫凈化控制，并通過進氣節(jié)流等使空氣過剩率λ進一步降低而處于濃混合比狀態(tài)時，使催化溫度Tn顯著地上升。由該催化劑溫度Tn的上升，能高效地將積蓄在NOx吸收還原型催化劑上的硫凈化。
權(quán)利要求
1.廢氣凈化方法，其用于廢氣凈化系統(tǒng)，該廢氣凈化系統(tǒng)是用于對內(nèi)燃機的廢氣進行由NOx吸收還原型催化劑的NOx凈化和由DPF的PM凈化，其設有控制裝置，該控制裝置具有NOx催化劑的再生開始判斷機構(gòu)、NOx催化劑的再生控制機構(gòu)、硫凈化開始判斷機構(gòu)、硫凈化控制機構(gòu)、PM積蓄量計算機構(gòu)、DPF再生開始判斷機構(gòu)和DPF再生控制機構(gòu)，所述廢氣凈化方法的特征在于判定是否需要進行上述NOx吸收還原型催化劑的硫凈化，在判定為需要進行硫凈化時，再判定被捕集于上述DPF的PM積蓄量是否超過預定的判定值，在超過時進行DPF再生控制，然后進行硫凈化控制。
2.廢氣凈化系統(tǒng)，它是對內(nèi)燃機的廢氣進行由NOx吸收還原型催化劑的NOx凈化和由DPF的PM凈化，其設有控制裝置，該控制裝置具有NOx催化劑的再生開始判斷機構(gòu)、NOx催化劑的再生控制機構(gòu)、硫凈化開始判斷機構(gòu)、硫凈化控制機構(gòu)、PM積蓄量計算機構(gòu)、DPF再生開始判斷機構(gòu)和DPF再生控制機構(gòu)，其特征在于，上述控制裝置，判定是否需要進行上述NOx吸收還原型催化劑的硫凈化，在判定為需要進行硫凈化時，再判定被捕集于上述DPF的PM積蓄量是否超過預定的判定值，在超過時進行DPF再生控制，然后進行硫凈化控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廢氣凈化方法和廢氣凈化系統(tǒng)，其組合NOx吸收還原型催化劑形成的NOx凈化功能和DPF形成的PM凈化功能，能防止燃料費用的增加及防止NOx、HC、CO向大氣中排放出，還能有效地對積蓄在NOx吸收還原型催化劑上的硫進行凈化。在對內(nèi)燃機的廢氣進行由NOx吸收還原型催化劑(42)的NOx凈化和由DPF(41)的PM凈化的廢氣凈化系統(tǒng)(1)中，判定是否需要進行上述NOx吸收還原型催化劑(42)的硫凈化，在判定為需要進行硫凈化時，再判定被捕集在上述DPF(41b)上的PM積蓄量(PMst)是否超過預定的判定值(Pst0)，在超過時進行DPF再生控制之后，進行硫凈化控制。
文檔編號B01D53/94GK1590727SQ20041006820
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者長岡大治, 我部正志 申請人:五十鈴自動車株式會社