專利名稱：柴油發(fā)動機催化器硫中毒的消除的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及消除NOx捕集催化器的硫中毒，該催化器捕集柴油發(fā)動機排放的氮氧化物(NOx)。
背景技術：
日本專利局1992年發(fā)表的JP06-272541A，揭示了一種排氣凈化裝置，其中使用了一個捕集柴油發(fā)動機排氣中顆粒物的柴油機顆粒物過濾器(DPF)，和一個捕集排氣中氮氧化物的NOx捕集催化器。
NOx捕集催化器也捕集柴油機燃料中的硫氧化物(SOx)。這被稱之為硫中毒。一旦發(fā)生硫中毒，催化器的NOx捕集能力就下降。
在現(xiàn)有技術中，NOx捕集催化器捕集下來的NOx首先被還原，接著，DPF燃燒捕集下來的顆粒物，然后增加排氣中的還原劑濃度以便消除硫中毒。
發(fā)明概述當排氣中的還原劑濃度增加時，排放大量顆粒物。因此，當花費長時間用于消除硫中毒時，等到消除完硫中毒時大量顆粒物聚集在DPF中。
一般，柴油機在貧氧氣氛中運轉。如果在硫中毒消除以后，則當空燃比回復到正常運轉的貧氧氣氛時，大量顆粒物聚集在DPF中，出現(xiàn)一個問題。具體來講，如果這時排氣的溫度高于顆粒物的自燃溫度，則被DPF捕集的顆粒物迅速燃燒。結果，當DPF的溫度超出較好性能的范圍時，DPF的粒子捕集性能就下降。
因此本發(fā)明的一個目的是消除NOx催化器的硫中毒，與此同時預防顆粒物聚集在DPF中。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種柴油機的排氣凈化裝置，所述裝置包括一種催化器，該催化器捕集排氣中的氮氧化物，但是當受到排氣中的硫氧化物的毒害時該催化器捕集氮氧化物的性能下降，其中通過接觸一種對應于小空燃比的排氣，消除使催化器中毒的硫氧化物；一個過濾器，該過濾器捕集排氣中的顆粒物，并且通過接觸一種對應于大空燃比的排氣而燃燒捕集到的顆粒物；一個空燃比調整機構，該空燃比調整機構使發(fā)動機排氣成分在對應于那種小空燃比的排氣成分和對應于那種大空燃比的排氣成分之間變化；一個傳感器，該傳感器探測過濾器的顆粒物捕集量；和一個可編程序的控制器。
將控制器編程序，以便控制空燃比調整機構，使發(fā)動機的排氣成分對應于那種小空燃比的工作狀況；確認當排氣成分對應于那種小空燃比狀況時，過濾器的顆粒物捕集量是否已經(jīng)達到一個預定的量；控制調整機構，以便當顆粒物捕集量在排氣成分對應于一種小空燃比的工作狀況期間達到預定量時，使發(fā)動機排氣成分對應于那種大空燃比的工作狀況；確認顆粒物捕集量當排氣成分對應于大空燃比的工作狀況期間是否已經(jīng)達到了一個預定的下降狀態(tài)；及控制調整機構，以便當顆粒物捕集量在排氣成分對應于大空燃比的工作狀況期間達到一個預定的下降狀態(tài)時，使發(fā)動機排氣成分對應于那種小空燃比的工作狀況。
本發(fā)明也提供一種用于控制柴油機排氣凈化裝置的方法。凈化裝置包括一種催化器，該催化器捕集排氣中的氮氧化物，但是當受到排氣中的硫氧化物的毒害時該催化器捕集氮氧化物的性能會下降，其中通過接觸一種對應于小空燃比的排氣，消除使催化器中毒的硫氧化物；一個過濾器，該過濾器捕集排氣中的顆粒物，并且通過接觸一種對應于大空燃比的排氣而燃燒捕集到的顆粒物；及一個空燃比調整機構，該空燃比調整機構使發(fā)動機排氣成分在一種對應于小空燃比的排氣成分和一種對應于大空燃比的排氣成分之間變化。
本發(fā)明的方法包括確認過濾器的顆粒物捕集量；控制空燃比調整機構，使發(fā)動機的排氣成分對應于那種小空燃比的工作狀況；確認當排氣成分對應于那種小空燃比的工作狀況時過濾器的顆粒物捕集量是否達到一個預定的量；控制調整機構，以便當顆粒物捕集量在排氣成分對應于一種小空燃比的工作狀況期間達到預定量時，使發(fā)動機排氣成分對應于那種大空燃比的工作狀況；確認當排氣成分對應于大空燃比的工作狀況期間顆粒物捕集量是否達到一個預定的下降狀態(tài)；及控制調整機構，以便當顆粒物捕集量在排氣成分對應于大空燃比的工作狀況期間達到一個預定的下降狀態(tài)時，使發(fā)動機排氣成分對應于一種小空燃比的工作狀況。
本發(fā)明的細節(jié)以及其它特點和優(yōu)點在余下的說明中陳述和附圖中顯示。
對附圖的簡要說明

圖1是按照本發(fā)明的柴油發(fā)動機排氣凈化裝置原理圖。
圖2是描述硫中毒消除程序的程序方框圖，該程序由一個按照本發(fā)明的控制器執(zhí)行。
圖3是描述一個空燃比控制子程序的程序方框圖，該子程序由按照本發(fā)明的控制器執(zhí)行。
圖4是描述一個空燃比控制子程序的程序方框圖，該子程序用于由控制器執(zhí)行再生DPF。
圖5A-5E是時基圖，該時基圖描述一個過量空氣系數(shù)(λ)、一個硫中毒量和一個顆粒物聚集量由于執(zhí)行硫中毒消除程序而發(fā)生的變化。
圖6類似圖1，但是顯示本發(fā)明的第二實施例。
圖7類似圖1，但是顯示本發(fā)明的第三實施例。
圖8A-8E是時間圖，該時基圖描述過量空氣系數(shù)(λ)、硫中毒量和顆粒物聚集量在與本發(fā)明的第五實施例相應的硫中毒消除控制期間發(fā)生的變化。
圖9A-9E是時間圖，該時基圖描述過量空氣系數(shù)(λ)、硫中毒量和顆粒物聚集量在與本發(fā)明的第六實施例相應的硫中毒消除控制期間發(fā)生的變化。
對優(yōu)選實施例的說明參看附圖中的圖1，一臺車用柴油發(fā)動機40由于一種空氣和柴油機燃料的氣態(tài)混合物燃燒而運轉，上述空氣從進氣管21通過節(jié)流閥41吸入，和柴油燃料從燃油噴射器44噴射。燃料通過一個共軌燃油系統(tǒng)供給燃油噴射器44。
由燃燒產(chǎn)生的排氣通過排氣管22排放。一部分排氣通過排氣再循環(huán)(EGR)通道23再循環(huán)到進氣管21。
一種排氣凈化裝置1被安裝在排氣管22的中途。
排氣凈化裝置1包括一種捕集排氣中氮氧化物(NOx)的NOx捕集催化器10，和一個柴油機顆粒過濾器(DPF)20。
NOx捕集催化器10裝有一種捕集NOx的NOx捕集劑。作為NOx捕集劑，可以使用鋇(Ba)，鎂(Mg)或者銫(Cs)。由于捕集劑的作用，NOx捕集催化器10捕集對應于一種大空燃比的排氣中所含的NOx。在NOx捕集催化器10的催化作用下，捕集的NOx被對應于一種小空燃比的排氣中所含的還原劑成分還原，并且被排出。
NOx捕集催化器10，不但捕集排氣中的NOx，而且如上所述捕集SOx(硫氧化物)。當硫氧化物聚集在NOx捕集催化器10中時，NOx捕集能力下降。那種狀態(tài)稱之為硫中毒。為了消除硫中毒，必須增加排氣中所含的還原劑組分。為了這個目的，必須讓排氣成分與一種小空燃比的排氣成分一致。
DPF20安裝在NOx捕集催化器10的下游。DPF20包含一個多孔陶瓷過濾器。DPF20捕集排氣中的顆粒物。被捕集的顆粒物由于排氣溫度的上升而燃燒，并且從DPF20中除去。在下面的描述中，把升高廢氣溫度來燃燒DPF20捕集的顆粒物稱之為DPF20的再生。DPF20的再生利用由大空燃比的空氣-燃料混合物的燃燒產(chǎn)生的高溫排氣實施。
NOx捕集催化器10的硫中毒的消除，和DPF20的再生，雙雙通過控制正在燃燒的空氣-燃料混合物的空燃比來實施?？諝?燃料混合物的空燃比由通過進氣節(jié)流閥41吸入的空氣量和燃料噴射器44噴射的燃料量確定。進氣節(jié)流閥41的開口和燃料噴射器44噴射的燃料量根據(jù)控制器50的輸出信號改變。
控制器50包含一臺微電腦，微電腦包含一個中央處理器(CPU)，只讀存儲器(ROM)，隨機存取存儲器(RAM)，和輸入/輸出(I/O)接口?？刂破鬟€可以包括幾臺微電腦。
控制器50是根據(jù)需要的負荷，即，例如，根據(jù)汽車上裝備的加油踏板下降量的大小確定燃料噴射器44噴射的燃料量。在發(fā)動機40正常運轉的情況下，控制器50通過根據(jù)燃料噴射量增大或者減小進氣節(jié)流閥41的開口，將正在燃燒的空氣-燃料混合物的空燃比維持在一個預定的大空燃比狀態(tài)。
控制器50，通過控制空燃比到一個預定的小空燃比，消除NOx捕集催化器10的硫中毒。但是，在消除硫中毒期間，當微粒聚集量達到一定程度時，控制器50有時也會控制空燃比到大空燃比來實行DPF20的再生，從而防止因為消除硫中毒而增加在DPF20的顆粒物聚集量。當DPF20的顆粒物聚集量由于DPF20再生的結果而減少時，空燃比被重新控制到一個預定的小空燃比，并繼續(xù)消除NOx捕集催化器10的硫中毒。
為了實行上述空燃比的控制，將來自各個傳感器的探測信號輸入到控制器50。
這些傳感器包括一個差壓傳感器31，該差壓傳感器探測在DPF的入口處和出口處排氣的壓力差；一個λ傳感器32，該傳感器通過探測排氣在NOx捕集催化器10的入口處的氧氣濃度來探測空氣-燃料混合物的過量空氣系數(shù)(λ)；一個溫度傳感器33，該溫度傳感器探測DPF20的入口溫度；一個溫度傳感器34，該溫度傳感器34探測DPF20的出口溫度。
下面，將參看圖2說明一個由控制器50執(zhí)行的硫中毒消除程序。
這個程序總是在柴油機運行期間執(zhí)行。具體來講，當控制器50終止這個程序時，接著的程序執(zhí)行步驟立即或者在經(jīng)過預定的時間間隔以后開始。
首先，在步驟S1，控制器50確認是否需要消除NOx捕集催化器10的硫中毒。這個確認不是靠直接探測NOx捕集催化器10的硫中毒量，而是基于運行數(shù)據(jù)，比如車輛的行駛距離，燃料消耗和最后一次消除硫中毒以后的行駛時間作出。如果確認不需要消除NOx捕集催化器10的硫中毒，該程序就被終止，沒有進一步的處理。
當確認需要消除NOx捕集催化器10的硫中毒時，控制器50實施步驟S2和進一步步驟的處理。
在步驟S2，為了消除硫中毒，控制器50通過使用圖3所示的子程序實行空燃比控制。
參看圖3，在步驟S21，控制器50確認由λ傳感器32探測到的空氣-燃料混合物的過量空氣系數(shù)λ是否等于或者小于1.0。如果空燃比的過量空氣系數(shù)λ等于或者小于1.0，它意味著該空燃比等于或者小于理論空燃比。
如果，作為這次確認的結果，過量空氣系數(shù)λ不是等于或者小于1.0，即，該空燃比的混合氣是燃料貧乏，控制器50，在步驟S22，減小過量空氣系數(shù)λ。這通過將進氣節(jié)流閥41的開口減小一個固定的量做到。在完成了步驟S22的處理以后，控制器50重復步驟S21的確認過程。這樣，控制器50重復步驟S21和S22的處理，直到過量空氣系數(shù)λ變得等于或者小于1.0。
當過量空氣系數(shù)λ變得等于或者小于1.0時，控制器50實施步驟S23的處理。
在步驟S23，控制器50確認過量空氣系數(shù)λ是否大于0.95。當，作為這個確認的結果，過量空氣系數(shù)λ不是大于0.95的時候，控制器50就在步驟S24中增加過量空氣系數(shù)λ。這通過加大進氣節(jié)流閥41的開口一個固定的量做到。在步驟S24的處理以后，控制器50重復步驟S23的確認過程。從此以后，控制器重復步驟S23和S24的處理，直到過量空氣系數(shù)λ超過0.95。
在步驟S23中，當過量空氣系數(shù)λ變得大于0.95時，控制器50就終止這個子程序。
由于執(zhí)行這個子程序，把過量空氣系數(shù)λ控制在小于1.0和大于0.95之間。
再次參看圖2，在步驟S2中把過量空氣系數(shù)λ控制在小于1.0和大于0.95之間以后，控制器50在步驟S3中確認DPF20是否需要再生。這個確認通過將差壓傳感器31在DPF20的入口處和出口處探測到的壓力差與第一個預定值進行比較實施。
聚集在DPF20的顆粒物對于排氣的流動是一個障礙，導致排氣能量的壓力損失。結果，在DPF20的入口和出口之間的壓差增加。當這個壓差超過第一預定值的時候，控制器50決定DPF20需要再生。
這個第一預定值是一個數(shù)值，該數(shù)值是大于步驟S1的確認結果第一次肯定時的壓力差的預定量，即，大于為了消除硫中毒而空燃比控制開始時的壓力差。
當在步驟S3中確認不需要再生DPF20時，控制器50重復步驟S2和S3的處理，直到需要再生DPF20時為止。換句話來講，直到在步驟S3中決定需要再生DPF20時為止，空氣-燃料混合物的過量空氣系數(shù)λ具有的數(shù)值在小于1.0和大于0.95之間，對應于小空燃比。
結果，在NOx捕集催化器10中收集到的硫氧化物(SOx)被氧化，方式是通過小空燃比而增加在排氣中的還原劑成分，就發(fā)生了消除NOx捕集催化器10的硫中毒。
另一方面，當排氣中的還原劑濃度增加時，顆粒物生成量也增加。
結果，在步驟S3，當確認需要再生DPF20時，控制器50為了再生DPF20，在步驟S4，使用圖4所示的子程序實行空燃比控制。
參看圖4，控制器50，首先在步驟S41，確認過量空氣系數(shù)λ是否大于1.05。
如果過量空氣系數(shù)λ不是大于1.05，則在步驟S42，增加過量空氣系數(shù)λ。這個處理通過增加進氣節(jié)流閥41的開口一個固定的量來實行。在步驟S42處理以后，控制器50重復確認步驟S41。就這樣，控制器50重復處理步驟S41和S42直到過量空氣系數(shù)λ大于1.05。
當過量空氣系數(shù)λ變得大于1.05的時候，控制器50實行步驟S43的處理。
在步驟S43，控制器50確認過量空氣系數(shù)λ是否小于1.1。
如果過量空氣系數(shù)λ不是小于1.1，則控制器50，在步驟S44，減少過量空氣系數(shù)λ。這種處理通過減小進氣節(jié)流閥41的開口一個固定的量來實行。在步驟S44處理以后，控制器50重復確認步驟S43。
這樣，控制器50重復處理步驟S43和S44直到過量空氣系數(shù)λ小于1.1。
當過量空氣系數(shù)λ在步驟S43中變得小于1.1的時候，控制器50就終止該子程序。
由于執(zhí)行這個子程序，過量空氣系數(shù)λ被控制在大于1.5和小于1.1之間。
再次參看圖2，在步驟S4中過量空氣系數(shù)λ被控制在大于1.05和小于1.1之間以后，控制器50在步驟S5中確認DPF20的再生是否完成。這通過將壓力差傳感器31探測到的DPF20的入口和出口之間壓力差和第二個預定值進行比較做到。
當DPF20的顆粒物燃燒并且從DPF20中排除時，DPF20的排氣流動阻力減小，而排氣能量的損失也減少。結果，DPF20的入口和出口之間的壓力差減小。當這個壓力差下降到低于第二個預定值時，控制器50確認DPF20的再生已經(jīng)完成。這第二個預定值，設定為等于步驟S1的確認結果第一次肯定的時候的壓力差，即，等于為了消除硫中毒而控制空燃比開始時的壓力差。
在這里，將描述設定第一個預定值和第二個預定值的基本概念。在這個程序期間實行DPF20的再生控制，其目的是為了防止因為NOx捕集催化器10的硫中毒消除控制而增加在DPF20的顆粒物聚集量。換句話來講，它與實際上使顆粒物的收集量變?yōu)榱愕腄PF20常規(guī)再生控制不同。
因此，在第一個預定量和第二個預定量之間的差值可能被設定得比常規(guī)再生控制期間的差值窄一些，在一個短的時間內一次燃燒一些顆粒物，避免了DPF20的過度溫升。
如果DPF20的再生在步驟S5沒有完成，則控制器重復處理步驟S4和S5。換句話來講，過量空氣系數(shù)λ被保持在大于1.05和小于1.1之間，即，對應于大空燃比。結果，由于大空燃比的氧氣促進微粒的燃燒，所以DPF20的再生持續(xù)進行。
如果在步驟S5確認DPF20的再生完成，則控制器50，在步驟S6，確認消除硫中毒是否完成。這個確認是通過確認從程序開始執(zhí)行為了消除硫中毒而控制空燃比的程序總的執(zhí)行時間，即，過量空氣系數(shù)λ在小于1.0和大于0.95之間的空燃比狀態(tài)的總的燃燒時間，是否達到了預定的時間實施。
如果消除硫中毒沒有完成，則控制器50重復步驟S2-S6的處理。當確認硫中毒的消除完成時，控制器50終止這個程序。
然后，參看圖5A-5E，將描述由于執(zhí)行上述程序而導致的過量空氣系數(shù)λ、硫中毒量和顆粒物質收集量的變化。
在時刻t11，如果步驟S1確認需要消除NOx捕集催化器10的硫中毒，則為了消除硫中毒而控制空燃比的步驟S2就開始了，發(fā)動機40的過量空氣系數(shù)λ將被控制在小空燃比的范圍0.95和1.0之間，如圖5C所示。結果，如圖5D所示硫中毒量下降，同時由于小空燃比的原因顆粒物的排放量增加，DPF20的顆粒物收集量也增加，如圖5E所示。
這里，圖5D和5E用百分數(shù)的形式分別表示了NOx捕集催化器10的硫中毒量和DPF20的顆粒物收集量。
關于硫中毒量，取確認硫中毒需要消除時的中毒量作為100％，而取當為了消除硫中毒而控制空燃比的總執(zhí)行時間達到了預定時間時的中毒量作為0％。
關于顆粒物收集量，取DPF20的顆粒物捕集能力飽和時的狀態(tài)作為100％，取DPF20還沒有收集顆粒物時的狀態(tài)作為0％。
在時刻t12，當顆粒物收集量達到上述第一個預定值的數(shù)值時，在步驟S3，確認需要再生DPF20。結果，為了再生DPF20，實行步驟S4的空燃比控制，并且發(fā)動機40的過量空氣系數(shù)λ被控制在大空燃比的范圍，過量空氣系數(shù)λ在1.05與1.1之間，如圖5C所示。
由于這個控制，促進了收集在DPF20顆粒物的燃燒，如圖5E所示，并實行DPF20的再生。在時刻t13，當收集在DPF20中的顆粒物量減少到對應于上述第二個預定值時，在步驟S5，確認再生DPF20完成。然后，在步驟S6，確認消除硫中毒是否已經(jīng)完成。
在時刻t13，如圖5D所示，硫中毒的消除沒有完成。因此，為了消除硫中毒，重復步驟S2的空燃比控制。
由于再生DPF20的空燃比控制，當收集在DPF20的顆粒物燃燒時，燃燒熱傳遞到NOx捕集催化器10，造成NOx捕集催化器10的溫度上升。在下一個為了消除硫中毒而實行空燃比控制的時段，NOx捕集催化器10的這個溫度上升當促進NOx捕集催化器10中的SOx的還原反應時有促進效應。
這樣，重復消除硫中毒的空燃比控制和再生DPF20的空燃比控制，硫中毒率變?yōu)榱?，如圖5D所示。
每當再生DPF20的空燃比控制結束時，控制器50，在步驟S6，確認是否消除硫中毒已經(jīng)完成。在時刻t14，當確認硫中毒消除已經(jīng)完成時，控制器50終止該程序。
圖5A，在從時刻t11到時刻t14進行硫中毒消除控制的這段時間對應于有效程序的執(zhí)行周期。在進行硫中毒消除的這段時間內，消除硫中毒的空燃比控制和再生DPF20的空燃比控制交替重復運行。
結果，在時刻t14，硫中毒完全消除，同時，在DPF20中的顆粒物收集量維持在與時刻t11基本上相同的水平上。由于這個控制過程，實行硫中毒消除沒有增加顆粒物收集量。
實施圖5B和5C所示再生DPF20的空燃比控制，以防DPF20因為如上所述消除硫中毒而造成顆粒物收集量增加。DPF20的常規(guī)再生控制通過一個獨立的程序實行。
然后，將參看圖6描述本發(fā)明的第二個實施例。
與本實施例相應的排氣凈化裝置包括一個燃料噴射器42，安裝在排氣管22上NOx捕集催化器10的上游。燃料噴射器42根據(jù)從控制器50得到的信號噴射燃料，跟燃料噴射器44的方法完全一樣；剩下的與排氣凈化裝置有關的硬件的結構特點，和在圖1所示的第一實施例的那些完全一樣。
如同第一個實施例，控制器50通過圖2所示的程序及圖3和4的子程序實行消除NOx捕集催化器10的硫中毒。
但是，在這個實施例中，在圖3的步驟S22和圖4的步驟S44中減少過量空氣系數(shù)λ的操作，通過由燃料噴射器42燃料噴射實行。通過向排氣噴射燃料，排氣中的還原劑成分增加，結果，得到了與空氣-燃料混合物中的過量空氣系數(shù)λ下降時成分相同的排氣。
同樣地，在圖3的步驟S24和圖4的步驟S42中增加過量空氣系數(shù)λ的操作，通過停止由燃料噴射器42噴射燃料實行。通過停止向排氣噴射燃料，排氣中的還原劑成分減少，結果，得到與空氣-燃料混合物中的過量空氣系數(shù)λ上升時成分相同的排氣。
在這個實施例中，通過直接向排氣噴射燃料，排氣的還原劑成分濃度可以更精確地控制。供給發(fā)動機40的空氣-燃料混合物的空燃比不變化，因此，NOx捕集催化器10的硫中毒消除控制，能夠在不影響發(fā)動機40的燃燒和沒有造成發(fā)動機40輸出扭矩任何起伏的情況下實行。
然后，將參看圖7描述本發(fā)明的第三實施例。
與本實施例相應的排氣凈化裝置包括一個排氣節(jié)流閥43，安裝在DPF20下游的排氣管22上；排氣節(jié)流閥43有一個開口，該開口能夠根據(jù)控制器50的信號改變大小。
當排氣節(jié)流閥43的開口減小時，排氣壓力增加，結果，EGR(排氣再循環(huán))率上升。當EGR率增加時，在發(fā)動機40的進氣量中新鮮空氣的比例減少，因此過量空氣系數(shù)λ也下降。
另一方面，如果排氣節(jié)流閥43的開口增大，排氣壓力就下降，結果，EGR率下降。當EGR率下降時，在發(fā)動機40的進氣量中新鮮空氣的比例上升，因此過量空氣系數(shù)λ也上升。
涉及排氣凈化裝置硬件的其余特點，和那些在圖1所示的第一個控制器50，通過重復圖2所示的程序和圖3和4的子程序，與第一個實施例一樣，實行消除NOx捕集催化器10的硫中毒。
但是，在圖3的步驟S22和圖4的步驟S44中減少過量空氣系數(shù)λ的操作，通過減小排氣節(jié)流閥43的開口實施。增加在圖3的步驟24和圖4的步驟S42中過量空氣系數(shù)λ的操作，通過增大排氣節(jié)流閥43的開口實施。
根據(jù)這個實施例，消除NOx捕集催化器10的硫中毒，能夠在不改變燃料噴射量的情況下實施。
然后，將描述本發(fā)明的第四實施例。
與這個發(fā)明相應的排氣凈化裝置的硬件結構和第一個實施例是一樣的，而且圖2所示的程序和圖3和4的子程序的實施和第一個實施例一樣。
但是，根據(jù)這個實施例，在常規(guī)燃燒的燃料噴射以后，通過燃料噴射器44實施一個后-噴射。減少在圖3的步驟S22和圖4的步驟S44中過量空氣系數(shù)λ的操作，通過增加后-噴射量來實施。增加在圖3的步驟S24和圖4的步驟S42中過量空氣系數(shù)λ的操作，通過減少后-噴射量實施。
這樣，通過增加或者減少后-噴射量來控制過量空氣系數(shù)λ，控制的靈敏度和精確度可以得到改善。
然后，將參看圖8A-8E描述本發(fā)明的第五實施例。
按照這個實施例的排氣凈化裝置的硬件結構和第一個實施例是一樣的。而且圖2所示的程序和圖3和4的子程序的實施和第一個實施例也一樣。
但是，根據(jù)這個實施例，在實行圖2的步驟S5的過程中，確認DPF20的再生是否完成了，是根據(jù)DPF20再生控制的延續(xù)時間，即，圖中的時刻t22到時刻t23之間這段時間，沒有涉及由壓力差傳感器3 1探測到的壓力差。當DPF20的再生控制的延續(xù)時間達到一個預定值時，控制器50確認DPF20的再生完成。
根據(jù)這個實施例，如果這個預定的時間設定得長，DPF20的顆粒物收集量可以被還原更大的量。在DPF20再生期間，發(fā)生NOx捕集催化器10的硫中毒，因此，優(yōu)選的是把消除全部硫中毒的延續(xù)時間，即，時刻t21到時刻t24之間這段時間設定得長。
然后，將參看圖9A-9E描述本發(fā)明的第六實施例。
與這個實施例相應的排氣凈化裝置的硬件結構和第一個實施例是一樣的，而且圖2所示的程序及圖3和4的子程序和第一個實施例也是一樣的。
但是，根據(jù)這個實施例，在圖2的步驟S3中實施的確認是否實施DPF20的再生和在步驟S5中實施的確認DPF20的再生是否完成，與第一實施例不同。
具體來講，在步驟S3中，當顆粒物收集率達到100％時，確認需要再生DPF20。當在步驟S5中，顆粒物收集率達到0％時，確認DPF20的再生完成。這些條件與第一個實施例中設定第一個預定值對應于100％和第二個預定值對應于0％是等效的。
當步驟S3和步驟S5的條件按照這個方法設定時，在從時刻t31到時刻t34這段時間的程序執(zhí)行期間，實現(xiàn)DPF再生的最低出現(xiàn)率。
結果，如圖9C所示，過量空氣系數(shù)λ的變化頻率與第一個實施例相比大大減少，因此，能夠減少硫中毒消除對發(fā)動機40運轉的影響。
專利申請2002-377232在日本的申請日為2002年12月26日，其內容包含在本文中作為參考。
雖然本發(fā)明在上面參照一些實施例作了說明，但本發(fā)明不限于上述這幾個實施例。在本發(fā)明專利權范圍內，本領域的技術人員將會想到上述實施例的改進和變化。
例如，涉及到增加/減少過量空氣系數(shù)λ的方法的第二至第四實施例，涉及到DPF20再生標準的第五和第六實施例，可以通過任意的組合實行。
權利要求
1.一種用于柴油發(fā)動機(40)的排氣的凈化裝置(1)，其包括一催化器，該催化器捕集排氣中氮氧化物，但是當受到排氣中的硫氧化物的毒害時該催化器降低氮氧化物的捕集性能，毒害催化器的硫氧化物通過與一對應于小空燃比的排氣接觸消除；一過濾器(20)，該過濾器捕集排氣中顆粒物，并且通過與一對應于大空燃比的排氣接觸而將捕集到的顆粒物燃燒；一空燃比調整機構(41，42，43，44)，該空燃比調整機構在對應于大空燃比的排氣成分和對應于小空燃比的排氣成分之間改變發(fā)動機(40)排氣成分；一可編程序的控制器(50)，控制器編程為控制空燃比調整機構(41，42，43，44)，使發(fā)動機(40)的排氣成分處于對應于小空燃比的狀態(tài)(S2)；確認過濾器(20)的顆粒物捕集量在排氣成分處于對應于小空燃比的狀態(tài)時是否已經(jīng)達到一個預定量(S3)；控制機構(41，42，43，44)，以便當顆粒物捕集量在排氣成分處于對應于小空燃比的狀態(tài)期間達到預定量時，使排氣成分處于對應于大空燃比的狀態(tài)(S4)；確認顆粒物捕集量在排氣成分處于對應于大空燃比的狀態(tài)期間是否已經(jīng)達到一個預定的減少狀態(tài)(S5)；和控制機構(41)，以便當顆粒物捕集量在排氣成分處于對應于大空燃比的狀態(tài)期間達到預定的下降狀態(tài)時，使排氣成分處于對應于小空燃比的狀態(tài)(S2)。
2.如權利要求1所述的凈化裝置(1)，其特征是該裝置還包括一個傳感器(31)，該傳感器探測過濾器(20)的進氣口和出氣口之間的壓力差，該壓力差數(shù)值代表過濾器(20)的顆粒物捕集量。
3.如權利要求1所述的凈化裝置(1)，其特征是排氣成分對應于小空燃比的狀態(tài)，與由空氣過剩系數(shù)λ在0.95至1.0之間的空氣-燃料混合物燃燒產(chǎn)生的排氣一致。
4.如權利要求1所述的凈化裝置(1)，其特征是排氣成分對應于大空燃比的狀態(tài)，與由空氣過剩系數(shù)λ在1.05至1.1之間的空氣-燃料混合物燃燒產(chǎn)生的排氣一致。
5.如權利要求1至4其中之一所述的凈化裝置(1)，其特征是空燃比調整機構(41，42，43，44)包括一個進氣節(jié)流閥(41)，該進氣節(jié)流閥(41)調節(jié)發(fā)動機(40)的吸入空氣量。
6.如權利要求1至4其中之一所述的凈化裝置(1)，其特征是空燃比調整機構(41，42，43，44)包括一個燃料噴射器(42)，該燃料噴射器(42)噴射燃料進入到發(fā)動機(40)的排氣中。
7.如權利要求1至4其中之一所述的凈化裝置(1)，其特征是發(fā)動機(40)包括一個排氣再循環(huán)通道(23)，該再循環(huán)通道(23)根據(jù)發(fā)動機(40)的一個排氣壓力將排氣的再循環(huán)部分進入吸入空氣中；和空燃比調整機構(41，42，43，44)，其包括排氣節(jié)流閥(43)，該排氣節(jié)流閥(43)調整排氣壓力。
8.如權利要求1至4其中之一所述的凈化裝置(1)，其特征是發(fā)動機(40)包括一個燃料噴射器(42)，該燃料噴射器(42)提供燃燒用的燃料；而空燃比調整機構(41，42，43，44)包括燃料噴射器(42)，所述燃料噴射器(42)設定為在供給燃料燃燒之后實施后-噴射。
9.如權利要求1至4其中之一所述的凈化裝置(1)，其特征是控制器(50)進一步編程，以確認當發(fā)動機(40)的排氣成分在處于對應于大空燃比的狀態(tài)持續(xù)了一段預定的時間時，顆粒物捕集量達到預定的減少狀態(tài)(S5)。
10.如權利要求1至4其中之一所述的凈化裝置(1)，其特征是預定量與顆粒物捕集量飽和的狀態(tài)一致；并且預定的減少狀態(tài)與顆粒物捕集量為零的狀態(tài)一致(S5)。
11.如權利要求1至4其中之一所述的凈化裝置(1)，其特征是預定的減少狀態(tài)與當控制器(50)第一次開始控制空燃比調整機構(41，42，43，44)以使發(fā)動機(40)的排氣成分處于對應于小空燃比的狀態(tài)時的壓力差一致。
12.一種柴油發(fā)動機(40)排氣的凈化裝置(1)的控制方法，裝置(1)包括一個催化器，該催化器捕集排氣中的氮氧化物，但是當受到排氣中的硫氧化物毒害時降低氮氧化物的捕集性能，其特征是使催化器中毒的硫氧化物通過接觸對應于小空燃比的排氣而消除；一個過濾器(20)，該過濾器捕集排氣中的顆粒物，并且通過接觸對應于大空燃比的排氣而將捕集到的顆粒物燃燒；一空-燃比調整機構(41，42，43，44)，該空-燃比調整機構在對應于大空燃比的排氣成分和對應于小空燃比的排氣成分之間改變發(fā)動機(40)排氣成分，該方法包括控制空燃比調整機構(41，42，43，44)，以使發(fā)動機(40)的排氣成分處于對應于小空燃比的狀態(tài)(S2)；確認過濾器(20)的顆粒物捕集量在排氣成分處于對應于小空燃比的狀態(tài)時是否已經(jīng)達到一個預定量(S3)；控制機構(41，42，43，44)，以便當顆粒物捕集量在排氣成分處于對應于小空燃比的工作狀態(tài)期間達到預定量時，使排氣成分處于對應于大空燃比的狀態(tài)(S4)；確認當排氣成分處于對應于大空燃比的狀態(tài)期間，顆粒物捕集量是否已經(jīng)達到一個預定的下降狀態(tài)(S5)；和控制機構(41)，以便當顆粒物捕集量在排氣成分處于對應于大空燃比的狀態(tài)期間已經(jīng)達到預定的下降狀態(tài)時，使排氣成分處于對應于小空燃比的狀態(tài)(S2)。
全文摘要
NOx催化器(10)捕集柴油發(fā)動機(40)排氣中的氮氧化物，而顆粒物用過濾器(20)捕集。NOx催化器(10)的硫中毒利用一種對應于小空燃比的排氣消除。在消除硫中毒期間，排氣成分根據(jù)顆粒物收集量的增加，改變到一種對應于大空燃比狀態(tài)，以致在過濾器(41)的顆粒物收集量不增加。結果，當由于聚集的顆粒物燃燒而微粒聚集量減少時，消除硫中毒再次用一種對應于小空燃比的排氣進行。
文檔編號F01N3/28GK1512043SQ20031012357
公開日2004年7月14日 申請日期2003年12月25日 優(yōu)先權日2002年12月26日
發(fā)明者田 宗廣, 田畑宗廣, 井上尊雄, 雄 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社