專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，詳細(xì)地說，涉及設(shè)置于附帶可變排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的廢氣通路內(nèi)，并且通過供給還原劑來凈化廢氣的廢氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
目前，已知為了收集從柴油機(jī)等的內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中的微粒(粒狀物)并降低NOX量，而在內(nèi)燃機(jī)的廢氣通路中設(shè)置有廢氣凈化裝置。
作為收集微粒的廢氣凈化裝置，具備柴油機(jī)微粒濾清器(DPFDieselParticulate Filter)的裝置正在開發(fā)，作為降低NOX(氮氧化合物)量的廢氣凈化裝置，具備NOX還原催化劑及NOX吸附還原催化劑的DeNOX催化劑裝置正在開發(fā)。
另外，近年來，限制廢氣更加嚴(yán)格，為了適應(yīng)這些要求，而提出了將DPF與DeNOX催化劑串聯(lián)組合的廢氣凈化裝置(例如專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)這樣的廢氣凈化裝置，例如可在上流側(cè)的前段通過DPF收集微粒，在其下流側(cè)的后段通過DeNOX催化劑減少NOX，從而能夠使廢氣的凈化性進(jìn)一步加提高。
但是，用NOX還原催化劑時(shí)，為了使其與廢氣發(fā)生反應(yīng)，而從廢氣通路的上流側(cè)供給還原劑。該還原劑有時(shí)也通過高壓噴射微?；?霧化)成霧狀而供給，但通過與空氣混合使其微?；那闆r較多。還有，在通過與空氣混合的微?；?，在附帶排氣渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，將增壓機(jī)側(cè)的部分增壓空氣送到還原劑噴霧裝置，并由該空氣使其微?；@種情況已被提出(例如專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特開2000-199423號公報(bào)(圖1等)專利文獻(xiàn)2特開平7-102949號公報(bào)(圖1等)
但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)2，由于排氣渦輪增壓器的增壓機(jī)側(cè)與還原劑噴霧裝置只是通過空氣取出通路簡單地連通，因此，如發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)載區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，在通過排氣渦輪增壓器的增壓比較低且空氣流量也少的狀態(tài)下，存在不能充分地向還原劑噴射裝置送出空氣，還原劑難以微?；也荒芰己玫剡M(jìn)行NOX還原劑的反應(yīng)的問題。并且，因?yàn)橥ǔＴ谠鰤旱偷臓顟B(tài)下，廢氣溫度也低、隨之NOX還原催化劑溫度也低，所以反應(yīng)更加難以進(jìn)行。
另外，在低負(fù)載區(qū)域，由于僅僅送給還原劑噴射裝置側(cè)很少的增壓空氣，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒空氣不足，微粒及未燃燃料有可能增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其能夠使還原劑良好地微?；⑶夷軌蚩煽康卮_保燃燒空氣。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，具備對所述內(nèi)燃機(jī)增壓的可變排氣渦輪增壓器、設(shè)于所述內(nèi)燃機(jī)的廢氣通路的NOX還原催化劑、利用所述可變排氣渦輪增壓器的增壓機(jī)側(cè)的增壓將還原劑向所述NOX還原催化劑噴霧的還原劑噴霧裝置、檢測所述內(nèi)燃機(jī)負(fù)載的負(fù)載檢測裝置、及基于所述負(fù)載檢測裝置的檢測結(jié)果來控制所述可變排氣渦輪增壓器的噴嘴開度的控制裝置，所述開度控制裝置控制所述增壓而使所述還原劑微?；?。
如此根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榭刂瓶勺兣艢鉁u輪增壓器用的噴嘴開度的開度控制裝置也用于還原劑噴霧，所以內(nèi)燃機(jī)在低轉(zhuǎn)速區(qū)域或低負(fù)載區(qū)域，即使在通常增壓不能提高的情況下，也可以通過控制可變排氣渦輪增壓器的開度而得到適于還原劑噴霧的規(guī)定值以上的的增壓，從而能夠用此時(shí)的部分增壓空氣確保還原劑微?；?br> 另外，由于通過提高增壓而使供給內(nèi)燃機(jī)的燃燒空氣增加，所以能夠進(jìn)行良好的燃燒并且抑制微粒的生成及未燃燃料的排出。
即，本發(fā)明中，為使還原劑噴霧而積極地控制可變排氣渦輪增壓器的噴嘴開度，而并非現(xiàn)有的利用增壓機(jī)側(cè)的部分增壓空氣使還原劑噴霧的構(gòu)成與現(xiàn)有的可變排氣渦輪增壓器的構(gòu)成的簡單組合。
在本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為所述開度控制裝置具有存儲所述催化劑開始起作用的基準(zhǔn)負(fù)載的基準(zhǔn)負(fù)載存儲裝置、判定通過所述負(fù)載檢測裝置檢測到的負(fù)載是否為基準(zhǔn)負(fù)載以上的負(fù)載判定裝置、及根據(jù)所述負(fù)載判定裝置的判定結(jié)果進(jìn)行控制開度的生成與指令的控制開度指令裝置，所述控制開度指令裝置，通過由所述控制開度指令控制噴嘴開度將所述增壓維持在規(guī)定值以上。
根據(jù)該本發(fā)明，通過進(jìn)行根據(jù)檢測值判定的反饋控制，即使對于隨著外界氣溫的變化及常年變化等，內(nèi)燃機(jī)及催化劑的特性變化，也能夠在穩(wěn)定的精度下進(jìn)行還原劑的噴霧。
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，優(yōu)選具備檢測所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測裝置、存儲有規(guī)定的轉(zhuǎn)速的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速存儲裝置、判定由所述轉(zhuǎn)速檢測裝置檢測出的轉(zhuǎn)速是否超過所述規(guī)定的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速判定裝置、當(dāng)被判定在規(guī)定的轉(zhuǎn)速以下時(shí)就限制所述負(fù)載判定裝置及所述控制開度指令裝置的動(dòng)作的動(dòng)作限制裝置。
根據(jù)該本發(fā)明，通過用轉(zhuǎn)速作為還原劑噴霧的參數(shù)，在本來廢氣溫度就低且催化劑不能良好地動(dòng)作的低轉(zhuǎn)速區(qū)域，例如在低速空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，因?yàn)槟軌蛲ㄟ^增大噴嘴開度來抑制增壓降低并且使還原劑噴霧停止，所以，與只用負(fù)載的情況相比，能夠更有效地使用還原劑。
在本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，所述開度控制裝置具備存儲有使所述內(nèi)燃機(jī)的負(fù)載與該負(fù)載的控制開度指令對應(yīng)的開度控制圖案的開度控制圖案存儲裝置、根據(jù)所述開度控制圖案及所述負(fù)載檢測裝置的檢測結(jié)果進(jìn)行控制開度的生成及指令的控制開度指令裝置，所述開度控制圖案是在所述催化劑開始作用的基準(zhǔn)負(fù)載附近區(qū)域取極小值，且將所述增壓維持在規(guī)定值以上的圖案。
根據(jù)該本發(fā)明，通過進(jìn)行基于被存儲的開度控制圖案的前饋(feedforward)控制，從而對于負(fù)載及轉(zhuǎn)速等的急劇的變動(dòng)，也能夠高速地進(jìn)行響應(yīng)性的對應(yīng)。
在本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，所述開度控制圖案裝置具有對應(yīng)所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的多個(gè)開度控制圖案，并具備檢測所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測裝置及選擇對應(yīng)檢測出的轉(zhuǎn)速開度控制圖案的圖案選擇裝置。
如此根據(jù)本發(fā)明，通過用轉(zhuǎn)速作為還原劑噴霧的參數(shù)，在本來廢氣溫度低且催化劑不能良好動(dòng)作的低轉(zhuǎn)速區(qū)域，例如在低速空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，因?yàn)槟軌蛟龃髧娮扉_度同時(shí)降低抑制增壓并且使還原劑噴霧停止，所以與只用負(fù)載的情況相比，能夠更有效地使用還原劑。
本發(fā)明的廢氣凈化裝置，其在所述內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置的基礎(chǔ)上，優(yōu)選所述規(guī)定的轉(zhuǎn)速為額定輸出轉(zhuǎn)速的40％以上。
如此根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)在低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即在廢氣溫度低且催化劑也不能充分加熱而為低溫，催化劑難以動(dòng)作的狀態(tài)下，通過設(shè)定規(guī)定負(fù)載與規(guī)定轉(zhuǎn)速的下限值來抑制在催化劑不能動(dòng)作的時(shí)期的還原劑的噴霧，從而消除還原劑的浪費(fèi)。
在本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，所述負(fù)載檢測裝置檢測所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量，所述基準(zhǔn)負(fù)載為所述內(nèi)燃機(jī)輸出額定輸出轉(zhuǎn)矩的20％以上的轉(zhuǎn)矩時(shí)的燃料噴射量。
如此根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)在低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即在廢氣溫度低且催化劑也不能充分加熱而為低溫，催化劑難以動(dòng)作的狀態(tài)下，通過設(shè)定規(guī)定負(fù)載與規(guī)定轉(zhuǎn)速的下限值來抑制在催化劑不能動(dòng)作的時(shí)期的還原劑的噴霧，從而消除還原劑的浪費(fèi)。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，所述NOX還原催化劑為尿素脫硝催化劑，所述還原劑為尿素水。
如此根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)橛媚蛩孛撓醮呋瘎┳鳛镹OX還原催化劑、用尿素水作為還原劑，所以，廢氣中所含的NOX與通過噴霧的尿素水的分解而得到氨同時(shí)與催化劑接觸，高效率地變換為無害的氮?dú)狻?br> 本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，通過輸送增壓空氣的空氣取出通路將所述可變排氣渦輪增壓器的增壓機(jī)的出口側(cè)與所述還原劑噴霧裝置連通，并在該空氣取出通路上設(shè)置了止回閥及/或開閉閥。
如此根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵诳諝馊〕鐾飞显O(shè)有止回閥及/或開閉閥，所以即使在可變排氣渦輪增壓器的增壓機(jī)側(cè)的增壓比廢氣的壓力更低，也能夠通過關(guān)閉所述閥而防止廢氣逆流。
另外，尤其如果設(shè)置開閉閥，則即使在內(nèi)燃機(jī)在規(guī)定負(fù)載以上及規(guī)定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，也能夠通過操作開閉閥按照意圖停止向增壓空氣的還原劑噴霧裝置側(cè)供給。例如，在冬季外界氣溫低等情況下，由于在NOX還原催化劑被加熱需要時(shí)間，或NOX還原催化劑不能被充分加熱，空氣的供給(還原劑的供給)會使NOX還原催化劑的溫度顯著下降的情況下，NOX還原催化劑會被廢氣切實(shí)地加熱，在此過程中，能夠停止空氣的供給，防止還原劑的浪費(fèi)。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，在所述增壓機(jī)的出口側(cè)與所述開閉閥之間的空氣取出通路上設(shè)有空氣罐，并且在所述增壓機(jī)的出口側(cè)與該空氣罐之間的空氣取出通路上設(shè)有壓力控制閥。
如此根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵O(shè)有空氣罐，所以，通過在該空氣罐內(nèi)儲存增壓空氣，使空氣罐作為蓄壓器起作用，從而對還原劑噴霧確保穩(wěn)定的壓力。另外，能夠抑制供給空氣的壓力變動(dòng)(脈動(dòng))，在這一點(diǎn)也能以穩(wěn)定的壓力噴霧。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，所述增壓達(dá)到規(guī)定值以上，即達(dá)到0.05MPa(0.5bar)以上。
在此，所說的“規(guī)定值以上的增壓”是指還原劑能夠微?；脑鰤嚎諝獾膲毫?。
如此根據(jù)本發(fā)明，通過限定噴霧還原劑時(shí)的增壓，可實(shí)現(xiàn)良好的噴霧狀態(tài)。
在本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，所述開度控制裝置通過由所述控制開度指令控制噴嘴開度，從所述基準(zhǔn)負(fù)載附近區(qū)域?qū)⑺鲈鰤壕S持在基本穩(wěn)定的狀態(tài)。
如此根據(jù)本發(fā)明，例如在低轉(zhuǎn)速區(qū)域及低負(fù)載區(qū)域，在NOX還原催化劑的溫度難以上升的特定的區(qū)域內(nèi)，將增壓維持一定并抑制部分增壓空氣過剩的供給還原劑噴霧用。由此，能夠防止供給的空氣使NOX還原催化劑的溫度進(jìn)一步降低，因此，能夠更加切實(shí)地抑制還原劑的浪費(fèi)，且NOX還原催化劑能夠良好地動(dòng)作。
在本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，優(yōu)選為，所述開度控制裝置，在達(dá)到所述基準(zhǔn)負(fù)載附近區(qū)域之前的期間內(nèi)，首先將所述噴嘴開度抑制在暫時(shí)閉合側(cè)，此后控制在打開側(cè)，由此在所述基準(zhǔn)負(fù)載以上的特定負(fù)載區(qū)域?qū)⑺鲈鰤壕S持在規(guī)定值以上。
如此根據(jù)本發(fā)明，能夠促進(jìn)專有的低負(fù)載區(qū)域的還原劑的微?；?，但根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成，因?yàn)閷娮斓拈_度抑制在暫時(shí)閉合側(cè)，此后控制在打開側(cè)而得到規(guī)定值以上的增壓，所以，進(jìn)一步在此后的中高轉(zhuǎn)速區(qū)域及中高負(fù)載區(qū)域，能夠再次抑制在閉合側(cè)而使增壓緩緩上升。


圖1是表示搭載有本發(fā)明第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的內(nèi)燃機(jī)回轉(zhuǎn)的模式圖；圖2是表示所述第一實(shí)施方式的控制器的構(gòu)造的框圖；圖3是用于說明所述第一實(shí)施方式的噴嘴開度控制的流程圖；圖4是用于說明所述第一實(shí)施方式的效果范圍的線圖；圖5是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的控制器的構(gòu)造的框圖；圖6是用于說明所述第二實(shí)施方式的噴嘴開度控制的關(guān)系圖；圖7是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的模式圖；圖8是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的模式圖。
圖中1柴油機(jī)(內(nèi)燃機(jī))、2可變排氣渦輪增壓器、2A增壓機(jī)、5廢氣通路、10廢氣凈化裝置、11尿素脫硝催化劑(NOX還原催化劑)、12還原劑噴霧裝置、14A空氣取出通路、14B止回閥、14C開閉閥、14D空氣罐、14E壓力控制閥、15A、15B控制器(開度控制裝置)、4A燃料噴射裝置(負(fù)載檢測裝置)、16、增壓傳感器(負(fù)載檢測裝置)、17排氣溫度傳感器(負(fù)載檢測裝置)、18內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(負(fù)載檢測裝置)、19渦輪轉(zhuǎn)速傳感器(負(fù)載檢測裝置)、151基準(zhǔn)負(fù)載存儲裝置、152基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速存儲裝置、153開度控制圖案存儲裝置、154負(fù)載判定裝置、155控制開度指令裝置、156圖案選擇裝置、157轉(zhuǎn)速判定裝置、158動(dòng)作限制裝置、P增壓。
具體實(shí)施例方式
下面，按照

本發(fā)明的各實(shí)施方式。另外，在后面敘述的第二實(shí)施方式之后，對再次說到的與第一實(shí)施方式相同的構(gòu)成的構(gòu)件賦予其相同的符號，且將第二實(shí)施方式之后的詳細(xì)說明省略或簡化。
第一實(shí)施方式〔1-1〕整體構(gòu)成圖1是表示搭載有本發(fā)明第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置10的柴油機(jī)(內(nèi)燃機(jī))轉(zhuǎn)一周的模式圖。
柴油機(jī)(下面簡稱作發(fā)動(dòng)機(jī))1具備可變排氣渦輪增壓器2。來自可變排氣渦輪增壓器2的增壓機(jī)2A側(cè)的增壓空氣通過后冷卻器(after cooler)3供給到發(fā)動(dòng)機(jī)主體4，來自發(fā)動(dòng)機(jī)主體4的廢氣被可變排氣渦輪增壓器2的壓縮機(jī)2B旋轉(zhuǎn)后通過廢氣通路5排出。
還有，在本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)1中設(shè)置有EGR(Exhaust GasRecirculation)裝置6，通過從排氣歧管返回到進(jìn)氣歧管的廢氣的一部分抑制燃燒室內(nèi)氧的濃度，緩慢地進(jìn)行燃燒而使燃燒溫度降低，由此，可使高溫燃燒時(shí)生成的NOX減少。該EGR裝置6即所謂的冷卻(cooled)EGR，其具有通過專用的散熱器6A冷卻EGR氣體，從而使燃燒溫度進(jìn)一步降低的構(gòu)成。另外，圖中的符號“7”是用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)主體4的散熱器。
如此在本實(shí)施方式中，廢氣凈化裝置10具備所述可變排氣渦輪增壓器2、尿素脫硝催化劑(NOX還原催化劑)11、還原劑噴霧裝置12、還原劑供給裝置13、空氣供給裝置14、集中控制這些裝置的控制器(開度控制裝置)15A以及DPF。
在此，尿素脫硝催化劑(NOX還原催化劑)11設(shè)于廢氣通路5中。還原劑噴霧裝置12對尿素脫硝催化劑11進(jìn)行尿素水(還原劑)噴霧。還原劑供給裝置13對還原劑噴霧裝置12供給尿素水。空氣供給裝置14從進(jìn)氣通路8取出一部分增壓空氣供給到還原劑噴霧裝置12。而且，控制器(開度控制裝置)15A集中控制這些裝置。另外，未被圖示的DPF配置在還原劑噴霧裝置12的上流。
可變排氣渦輪增壓器2省略了詳細(xì)的圖示及說明，其構(gòu)成為，具備通過電能或油壓、空壓等流體的能量驅(qū)動(dòng)的促動(dòng)器2C，由該促動(dòng)器2C驅(qū)動(dòng)噴嘴閥而調(diào)整噴嘴的開度，該開度控制通過控制器15A進(jìn)行控制。
尿素脫硝催化劑11由沸石、釩等賤金屬組成，從作為還原劑的尿素水得到的氨與廢氣中的NOX進(jìn)行反應(yīng)，將NOX分解并凈化為氮和氧。
還原劑噴霧裝置12，例如可采用2流體型的噴射噴嘴。即2重管構(gòu)造的噴嘴，其利用從中心側(cè)噴出的增壓空氣的負(fù)壓從外側(cè)吸出尿素水，并將尿素水進(jìn)行霧狀微?；瘒婌F。但是，只要能使尿素水微?；瘒婌F即可，其構(gòu)造可以是任意的。
還原劑供給裝置13的其構(gòu)造為使用設(shè)置于還原劑供給通路13A的泵13B將尿素水從儲存罐13C供給到還原劑噴霧裝置12，在還原劑供給通路13A中設(shè)置有電磁式的開閉閥13D。開閉閥13D的開閉及泵13B的驅(qū)動(dòng)由控制器15A控制。
空氣供給裝置14的構(gòu)造為通過將進(jìn)氣通路8與還原劑噴霧裝置12連通的空氣取出通路14A，將從可變排氣渦輪增壓器2的增壓機(jī)出口側(cè)供給的部分增壓空氣供給到還原劑噴霧裝置12，在空氣取出通路14A的上流測設(shè)置有防止廢氣逆流的止回閥14B，在其下流測設(shè)置有能夠根據(jù)需要進(jìn)行開閉的電磁式開閉閥14C。開閉閥14C的開閉也由控制器15A控制。
在發(fā)動(dòng)機(jī)主體4上設(shè)置有燃料噴射裝置4A，且燃料噴射量信號從該燃料噴射裝置4A輸出。在發(fā)動(dòng)機(jī)主體4的進(jìn)氣通路上設(shè)置有增壓傳感器16，并且增壓信號能夠從該增壓傳感器16輸出。在廢氣通路5上設(shè)置有排氣溫度傳感器17，并且從該排氣溫度傳感器17輸出排氣溫度信號。
在此，燃料噴射裝置4A、增壓傳感器16、排氣溫度傳感器17具有作為本發(fā)明的負(fù)載檢測裝置的功能，將分別檢測到的燃料噴射信號、增壓信號、排氣溫度信號作為負(fù)載分別輸出到控制器15A。
在發(fā)動(dòng)機(jī)主體4上設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器18，且從該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器18輸出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號。在所述可變排氣渦輪增壓器2上設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感器19，且從該轉(zhuǎn)速傳感器19輸出渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號。
在此，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器18、渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器19具有作為本發(fā)明的轉(zhuǎn)速檢測裝置的功能，將分別檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號、渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號作為轉(zhuǎn)速分別輸出到控制器15A。
〔1-2〕控制器的構(gòu)造下面，參照圖2說明通過控制器15A控制可變排氣渦輪增壓器2的噴嘴開度的構(gòu)造。
控制器15A含有CPU(微處理機(jī))或任意的控制電路而構(gòu)成，作為本發(fā)明的開度控制裝置，基于來自負(fù)載檢測裝置(燃料噴射裝置4A、增壓傳感器16、排氣溫度傳感器17)及轉(zhuǎn)速檢測裝置(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器18、渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器19)輸出的信號，控制噴嘴開度調(diào)整用的促動(dòng)器2C、泵13B、開閉閥13D、14C。
作為開度控制裝置的控制器15A的構(gòu)成為具備基準(zhǔn)負(fù)載存儲裝置151、負(fù)載判定裝置154、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速存儲裝置152、轉(zhuǎn)速判定裝置157、控制開度指令裝置155、及動(dòng)作限制裝置158。
另外，作為控制這些裝置的參數(shù)有由未圖示的溫度傳感器等檢測的尿素脫硝催化劑11的溫度及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度、由液面?zhèn)鞲衅鞯葯z測出的儲存罐13內(nèi)的尿素水的殘余量等。
還有，控制器15A通常是控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃料噴射量等的大規(guī)模的裝置，但在此只對尿素水噴霧用作必要的說明。
在基準(zhǔn)負(fù)載存儲裝置151中，存儲有相當(dāng)于催化劑11開始起作用的基準(zhǔn)負(fù)載的燃料噴射量、排氣溫度以及在還原劑噴射裝置12中的適合還原劑微?；脑鰤?。
相當(dāng)于本實(shí)施例的基準(zhǔn)負(fù)載的燃料噴射量是柴油機(jī)1輸出額定輸出轉(zhuǎn)矩的20％以上的轉(zhuǎn)矩時(shí)的燃料噴射量。
負(fù)載判定裝置154進(jìn)行由所述負(fù)載檢測裝置(燃料噴射裝置4A、增壓傳感器16、排氣溫度傳感器17)檢測到的負(fù)載是否為所述基準(zhǔn)負(fù)載以上的判定。由此，判定催化劑11是否在能夠開始起作用的狀態(tài)、在還原劑噴霧裝置12中是否已獲得還原劑能夠微?；膰婌F壓。
在本實(shí)施例中，成為增壓的判定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的增壓P是適于能夠使尿素水微?；淖畹蛪毫χ狄陨希?.05MPa(0.5bar)以上。
還有，在判斷由所述轉(zhuǎn)速檢測裝置(渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器19)檢測到的渦輪增壓器轉(zhuǎn)速超過規(guī)定的容許值時(shí)，形成增加噴嘴開度的指令。
在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速存儲裝置152中存儲有規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N1。
另外，本實(shí)施例中的規(guī)定的轉(zhuǎn)速N1為發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)速Nr的40％以上。
轉(zhuǎn)速判定裝置157進(jìn)行由所述轉(zhuǎn)速檢測裝置(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器18)檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否為規(guī)定的轉(zhuǎn)速N1以上的判定。由此，可判定催化劑11是否在能夠開始起作用的狀態(tài)。
控制開度指令裝置155根據(jù)所述負(fù)載判定裝置154的判定結(jié)果決定開度的增減，而且，生成最終的控制開度并且向噴嘴開度調(diào)整用的促動(dòng)器2C輸出開度控制指令。還根據(jù)需要向泵13B、開閉閥13D、14C輸出控制指令。
動(dòng)作限制裝置158，其在被判定為規(guī)定的轉(zhuǎn)速N1以下時(shí)，限定所述負(fù)載判定裝置154及所述控制開度指令裝置155的動(dòng)作，并進(jìn)行以后的處理。
〔1-3〕控制器的作用下面，基于圖3所示的流程圖說明所述構(gòu)成的控制器的作用。
如以上構(gòu)成的廢氣凈化裝置10中，控制器15A根據(jù)負(fù)載的變動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制噴嘴開度，從而獲得還原劑能夠微?；囊?guī)定增壓。
(1)控制器15A在讀取存儲于附設(shè)的ROM(Read Only Memory)的可變排氣渦輪增壓器的開度映像后(處理S1)，取得從轉(zhuǎn)速檢測裝置(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器18)輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及從負(fù)載檢測裝置(燃料噴射裝置4A)輸出的燃料噴射量(處理S2)。
(2)其后，控制器15A從圖2未圖示的可變排氣渦輪增壓器開度映像選出對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及燃料噴射量的開度值，進(jìn)行作為噴嘴開度的初始設(shè)定(處理S3)。
另外，在后面所述的負(fù)載判定裝置154判定為增壓大于規(guī)定值P、同時(shí)，控制器15A判定為噴嘴開度低于初始規(guī)定值時(shí)，該初始規(guī)定值成為最終的噴嘴開度。
(3)此外，控制器15A取得從負(fù)載檢測裝置(增壓傳感器16、排氣溫度傳感器17)輸出的增壓及排氣溫度(處理4)。
(4)轉(zhuǎn)速判定裝置157判定從轉(zhuǎn)速檢測裝置(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器18)輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否大于規(guī)定的轉(zhuǎn)速N1(處理S5)。
此時(shí)，判定為規(guī)定的轉(zhuǎn)速以下的動(dòng)作限制裝置158由于不進(jìn)行以后的處理，從而限制負(fù)載判定裝置154及控制開度指令裝置155的動(dòng)作。(處理5)。
(5)負(fù)載判定裝置154判定從負(fù)載檢測裝置(燃料噴射裝置4A)輸出的燃料噴射量是否大于存儲于基準(zhǔn)負(fù)載存儲裝置151中的基準(zhǔn)負(fù)載T1(處理S6)。
另外，負(fù)載判定裝置154判定從負(fù)載檢測裝置(排氣溫度傳感器17)輸出的排氣溫度是否為規(guī)定值以上(處理S7)。
(6)控制器15A進(jìn)行可變排氣渦輪增壓器2的噴嘴開度的面積是否為最小的判定(處理S8)。另外，控制器15A進(jìn)行從轉(zhuǎn)速檢測裝置(渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器19)輸出的轉(zhuǎn)速是否為容許值以下的判定(處理S9)。
并且，這些作用是為了保護(hù)可變排氣渦輪增壓器，是一直以來就進(jìn)行著的處理。
(7)負(fù)載判定裝置154進(jìn)行從負(fù)載檢測裝置(增壓傳感器16)輸出的增壓是否大于規(guī)定值P的判定(處理S10)。
(8)控制器15A進(jìn)行噴嘴開度是否低于由處理S3設(shè)定的初始規(guī)定值的判定。(處理S11)。
(9)負(fù)載判定裝置154進(jìn)行從負(fù)載檢測裝置(增壓傳感器16)輸出的增壓是否大于在規(guī)定值P上增加任意值α后的值的判定(處理S12)。
(10)控制開度指令裝置155基于所述的處理結(jié)果而決定噴嘴開度的減少(處理S13)、噴嘴開度的增加(處理S14)、或按照可變排氣渦輪增壓器開度的映像的設(shè)定，從而生成最終的控制開度。而且，控制開度指令裝置155向噴嘴開度調(diào)整用的促動(dòng)器2C輸出開度控制指令。并根據(jù)需要向泵13B、開閉閥13D、14C輸出控制指令。
具體而言，首先，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在N1從無負(fù)載的狀態(tài)到負(fù)載達(dá)到T1的期間(由處理S5及S6判定)，控制器15A按照可變排氣渦輪增壓器2的開度映像決定噴嘴開度(處理S3)。進(jìn)一步，當(dāng)負(fù)載在T1或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到N1為止，將開閉閥13D、14C關(guān)閉，且遮斷增壓空氣及尿素水向還原劑噴霧裝置12側(cè)的供給，從而可防止尿素水的浪費(fèi)。
當(dāng)負(fù)載超過T1、同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過N1之后，負(fù)載判定裝置154判定增壓在規(guī)定值P以下時(shí)(處理S10)，控制開度指令裝置155進(jìn)行指令，將可變排氣渦輪增壓器2的噴嘴開度控制在閉合側(cè)(處理S13)，從而使增壓提高到P的值。而且，通過噴嘴開度在閉合側(cè)動(dòng)作，增壓空氣增加空燃比變大，從而燃燒空氣增加。
其后，隨著負(fù)載的上升，當(dāng)負(fù)載判定裝置154判定增壓大于在P值上增加任意值α后的值時(shí)(處理S10)，控制開度指令裝置155進(jìn)行指令，將噴嘴開度控制在打開側(cè)(處理S14)。通過這樣重復(fù)進(jìn)行，使增壓維持在約為P的穩(wěn)定值。另外，也可以超過增壓P得到更大的增壓，進(jìn)一步促進(jìn)尿素水的微?；谟纱怂偷竭€原劑噴霧裝置12側(cè)的空氣流量增加到需要以上時(shí)，由于更換的尿素脫硝催化劑11的溫度有下降的可能性，所以，本實(shí)施方式中將其維持大致穩(wěn)定。而且，根據(jù)噴嘴開度，空燃比慢慢地變小，與通?？刂频那闆r相比，噴嘴開度可能關(guān)閉，所以也能夠得到充足的燃燒空氣。
而且，在超過被可變排氣渦輪增壓器2的開度映像定義的初始開度的開度區(qū)域(超過負(fù)載T2的區(qū)域)，即使進(jìn)行通常的噴嘴開度的控制，尿素脫硝催化劑11的溫度也會通過廢氣而充分升高。因此，當(dāng)控制器15A判定噴嘴開度低于初始規(guī)定值時(shí)(處理S11)，控制開度指令裝置155返回用于對噴嘴開度進(jìn)行可變排氣渦輪增壓器2本來的控制，即從低負(fù)載區(qū)域到高負(fù)載區(qū)域能夠連續(xù)平穩(wěn)的產(chǎn)生輸出，并且用于消除延時(shí)的控制。即，從T1到此的區(qū)域相當(dāng)于本發(fā)明中的特定的負(fù)載區(qū)域。
(1-4)本實(shí)施方式的效果根據(jù)所述本實(shí)施方式，有以下的效果。
(1)廢氣凈化裝置10中的控制器15A因?yàn)橐苍趪婌F尿素水時(shí)控制可變排氣渦輪增壓器2的噴嘴開度，所以，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)處于T1～T2低負(fù)載區(qū)域通常增壓不能提高的情況下，也能夠通過將可變排氣渦輪增壓器2的噴嘴開度控制在與目前相比可能關(guān)閉的狀態(tài)，得到適于尿素水噴霧的增壓P，從而能夠用此時(shí)的部分增壓空氣確保尿素水微粒化。
另外，通過將增壓提升到P，能夠增加向發(fā)動(dòng)機(jī)1供給的燃燒空氣，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的燃燒，并能夠抑制微粒的生成及未燃燃料的排出。
(2)在廢氣的溫度低、尿素脫硝催化劑11不能被充分加熱而難以動(dòng)作的低負(fù)載區(qū)域，即負(fù)載低于下降到額定轉(zhuǎn)矩Tr的20％的T1的區(qū)域，或發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低于N1的低速區(qū)域，通過閉合開閉閥13D、14C等而遮斷增壓空氣，由于不能進(jìn)行尿素水的噴霧，從而能夠防止在尿素脫硝催化劑11不能動(dòng)作的時(shí)期尿素水的浪費(fèi)。
圖4是表示發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載與轉(zhuǎn)速的關(guān)系的轉(zhuǎn)矩線圖。在該圖中，斜線部分表示控制器15A不被用于尿素水的噴霧的情況，也就是說，在可變排氣渦輪增壓器2的噴嘴開度按以往狀態(tài)控制時(shí)尿素水能夠良好的噴霧的區(qū)域。對此，如網(wǎng)格部分所示，即使在現(xiàn)有的增壓低而不能良好的噴霧的低負(fù)載區(qū)域，也能夠通過控制噴嘴開度提高增壓，可靠地進(jìn)行尿素水的噴霧。
(3)由于使用尿素脫硝催化劑11作為NOX還原催化劑，使用尿素水作為還原劑，因此，廢氣中含有的NOX與噴霧的尿素水分解得到氨同時(shí)與催化劑接觸，可高效的變換為無害的氮?dú)狻?br> (4)由于在連通增壓機(jī)2A和還原劑噴霧裝置12的空氣取出通路14A中設(shè)置有止回閥14B和開閉閥14C，因此，即使可變排氣渦輪增壓器2的增壓機(jī)2A側(cè)的增壓低于廢氣的壓力，也能夠防止廢氣逆流。
(5)尤其是由于設(shè)有開閉閥14C，因此，即使在以規(guī)定的負(fù)載T1以上驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)1的情況下，也能夠通過操作開閉閥14C按照意圖停止增壓空氣向還原劑噴霧裝置12側(cè)的供給。因而，在冬季外界氣溫低等情況下，尿素脫硝催化劑11被加熱需要時(shí)間，或尿素脫硝催化劑11不能被充分加熱，因空氣的供給(尿素水的供給)而使尿素脫硝催化劑11的溫度顯著下降，此時(shí)，可在尿素脫硝催化劑11被廢氣可靠地加熱之前，停止空氣的供給，從而可防止還原劑的浪費(fèi)。
(6)本實(shí)施例中，由于噴霧尿素水時(shí)的增壓規(guī)定在0.05MPa(0.5bar)以上，因此可實(shí)現(xiàn)良好的噴霧狀態(tài)。
(7)在控制增壓時(shí)，如T1～T2之間的低負(fù)載區(qū)域，在尿素脫硝催化劑11的溫度難以上升的特定區(qū)域內(nèi)，由于將增壓維持在大致穩(wěn)定的P值，因此可防止部分增壓空氣向尿素水噴霧用過剩供給。由此，可防止由供給的空氣使尿素脫硝催化劑11的溫度更加下降，從而能夠更可靠地抑制尿素水的浪費(fèi)，同時(shí)能夠使尿素脫硝催化劑11可靠地動(dòng)作。
(8)在T1～T2之間的低負(fù)載區(qū)域，能夠促進(jìn)尿素水的微?；?，但此時(shí)，從無負(fù)荷狀態(tài)到T1，將噴嘴開度暫時(shí)控制閉合側(cè)，到T1～T2為止，控制在打開側(cè)，得到增壓P，因此，在超過T2的中高負(fù)載區(qū)域，能夠再次控制在閉合側(cè)，而使增壓緩緩上升，從而可發(fā)揮可變排氣渦輪增壓器2的本來的特性。
第二實(shí)施方式其次，說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。還有，在以下的說明中，有關(guān)與已經(jīng)說明的部分相同的部分，賦予其相同的符號并省略或作簡略說明。
所述的第一實(shí)施方式中，進(jìn)行反饋控制，根據(jù)燃燒噴射量、增壓、排氣溫度等負(fù)載及發(fā)動(dòng)機(jī)及可變排氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速的檢測結(jié)果，采取調(diào)節(jié)噴嘴開度的控制方法。
與此相對，第二實(shí)施方式中，不通過反饋控制，而是根據(jù)燃料噴射量及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，用開度控制圖案存儲裝置153中存儲的開度控制圖案唯一地控制開度，即進(jìn)行所謂的前饋控制，這一點(diǎn)與第一實(shí)施例不同。
首先，用圖5對本實(shí)施例控制器15B的構(gòu)造作簡單說明。
開度控制裝置15B其構(gòu)成為，具有開度控制圖案存儲裝置153、圖案選擇裝置156、控制開度指令裝置155。
開度控制圖案存儲裝置153在催化劑開始起作用的基準(zhǔn)負(fù)載附近區(qū)域取得最小值，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速存儲多個(gè)將增壓維持于規(guī)定的值P以上的開度控制圖案。
圖案選擇裝置156從開度控制圖案存儲裝置153中存儲的多個(gè)開度控制圖案中，進(jìn)行對應(yīng)于燃料噴射裝置輸出的燃料噴射量及檢測出的轉(zhuǎn)速的圖案的選擇。
控制開度指令裝置155基于通過所述圖案選擇裝置156選擇的開度控制圖案進(jìn)行控制開度的生成及指令。
接著，使用圖6對存儲于開度控制圖案存儲裝置153中的開度控制圖案的特征進(jìn)行說明。
具體來說，首先，從無負(fù)載狀態(tài)到負(fù)載達(dá)到T1的期間內(nèi)，與用點(diǎn)劃線表示的現(xiàn)有的控制(不考慮尿素水噴霧的控制)相比，可存儲將可變排氣渦輪增壓器2的噴嘴開度控制于閉合側(cè)的噴嘴開度。由此，增壓很快上升到P值。此時(shí)，噴嘴開度向閉合側(cè)動(dòng)作，增壓空氣增加且空燃比增大，從而燃燒空氣增加。進(jìn)而到負(fù)載達(dá)到T1為止，開閉閥13D、14C關(guān)閉，從而防止尿素水白白地滴出。
此后，在負(fù)載達(dá)到T1～T2為止，即該期間的低負(fù)載區(qū)域存儲有將噴嘴開度控制在打開側(cè)，即基準(zhǔn)負(fù)載T1的附近區(qū)域以取最小值的噴嘴開度。由此，將該期間的增壓維持在大約為P的穩(wěn)定狀態(tài)。T1～T2區(qū)域相當(dāng)于本發(fā)明的特定的負(fù)載區(qū)域，這一點(diǎn)也與本實(shí)施例是一樣的。而且，在T1～T2期間，空燃比逐漸地減小，與通常的控制情況相比，由于噴嘴開度可能閉合，因此仍能得到充分的燃燒空氣。
而且，在超過T2的負(fù)載區(qū)域，即使進(jìn)行通常的噴嘴開度的控制(在點(diǎn)劃線延長線上的控制)，在增壓超過P之外，也可以通過廢氣充分地提高催化劑的溫度，因此，用于可變排氣渦輪增壓器的本來目的的噴嘴開度也被存儲起來。
另外，具有所述的特點(diǎn)的開度控制圖案根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速準(zhǔn)備有多個(gè)。
在本實(shí)施例中，得到所述的效果(1)～(8)，另外，由于通過預(yù)先控制提高控制響應(yīng)性，因此，對于負(fù)載及轉(zhuǎn)速等的急劇變動(dòng)也能夠快速響應(yīng)。但是，伴隨外界氣溫的變化及經(jīng)年變化等，對于內(nèi)燃機(jī)及催化劑的特性變化，可能得不到第一實(shí)施方式那樣的穩(wěn)定的效果。
第三實(shí)施方式在圖7表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的廢氣凈化裝置10。在本實(shí)施方式中，在空氣取出通路14A上，在增壓機(jī)2A出口側(cè)與開閉閥14C之間設(shè)有空氣罐14D，且在該空氣罐14D與增壓機(jī)2A出口側(cè)之間設(shè)有并非止回閥的壓力控制閥14E，這一點(diǎn)與第一實(shí)施方式不同。其它的構(gòu)成及控制方法與第一實(shí)施方式相同。
而且，本實(shí)施方式的空氣罐14D作為貯藏用于向還原劑噴霧裝置12供給的空氣壓的蓄壓器起作用。另外，壓力控制閥14E，在空氣罐14D的蓄壓達(dá)到規(guī)定以上時(shí)，就開放在其上流側(cè)的空氣取出通路14A，使從增壓機(jī)2A側(cè)輸送的空氣脫出，實(shí)現(xiàn)空氣罐14D等的保護(hù)。
在如上所述的本實(shí)施方式中，由于為與第一實(shí)施方式同樣的構(gòu)成，因此同樣能夠得到所述(1)～(8)的效果。而且還有以下效果。
(9)因?yàn)樵诳諝馊〕鐾?4A中設(shè)置有起蓄壓器作用的空氣罐14D，所以通過在該空氣罐14D內(nèi)貯存空氣壓，從而對于使尿素水噴霧來說，能夠確保穩(wěn)定的壓力。還有，通過空氣罐14D能夠使空氣供給裝置14內(nèi)的空氣的壓力變動(dòng)(脈動(dòng))有效地衰減，在該點(diǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的壓力的噴霧。
還有，因?yàn)樵诳諝夤?4D的上流側(cè)設(shè)有壓力控制閥14E，所以，能夠防止包括空氣罐14D內(nèi)的空氣取出通路14A內(nèi)的壓力過量地上升，并能夠?qū)崿F(xiàn)空氣供給裝置14系統(tǒng)內(nèi)的保護(hù)。
第四實(shí)施方式在圖8所示的本發(fā)明的第四實(shí)施方式中，只有在空氣取出通路14A上設(shè)有止回閥14B這一點(diǎn)與第一實(shí)施方式不同。因而，在本實(shí)施方式中在簡化空氣供給裝置的構(gòu)造之外，可不需要由控制器15A控制的開閉閥14C(圖1)的控制，其它的構(gòu)成及控制方法與第一實(shí)施方式相同。
在如上所述構(gòu)成中，難以得到所述(5)的效果，但能夠同樣得到其它的效果，而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
另外，本發(fā)明不限定于所述實(shí)施方式，包含可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的其它構(gòu)成等，如下所示的變形等也屬于本發(fā)明。
例如在所述實(shí)施方式中，負(fù)載在T1～T2之間將增壓P控制到大致穩(wěn)定在0.05MPa(0.5bar)，但并不限于此，增壓也可以超過0.05MPa(0.5bar)。但是，在T1～T2的低負(fù)載區(qū)域，由于廢氣溫度也低、尿素脫硝催化劑11的動(dòng)作也比較遲鈍，所以，在此大幅增大增壓P時(shí)，供給的空氣量增加，尿素脫硝催化劑11的溫度可能進(jìn)一步降低，且噴霧的尿素水不間斷。因此，即使在大于增壓P的情況下，抑制其過大也應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎，優(yōu)選抑制在0.1MPa(1bar)左右。
在T1～T2低負(fù)載區(qū)域，增壓P是一定的，但也可以使增壓P在0.05～0.1MPa(0.5～1bar)范圍內(nèi)線性變動(dòng)。
還有，在所述實(shí)施方式中，使用以尿素水為還原劑的尿素脫硝催化劑11，但除此之外，也可以使用以燃料等炭化氫(HC)為還原劑的DeNOX催化劑及NOX吸納還原催化劑等。
此處的負(fù)載是指發(fā)動(dòng)機(jī)要求的滿負(fù)載或與之有相關(guān)關(guān)系的負(fù)載，不一定是關(guān)于力的負(fù)載。
另外，代替所述實(shí)施方式，例如也可以用扭矩測量器的計(jì)測值作為負(fù)載。
在所述第一實(shí)施方式中，存在基準(zhǔn)負(fù)載存儲裝置151及基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速存儲裝置152作為存儲裝置，存在負(fù)載判定裝置154及轉(zhuǎn)速判定裝置157作為判定裝置，但也可以具備具有對應(yīng)于所述轉(zhuǎn)速的多個(gè)基準(zhǔn)負(fù)載的負(fù)載存儲裝置、及具有對應(yīng)于檢測到的轉(zhuǎn)速的基準(zhǔn)負(fù)載的基準(zhǔn)負(fù)載選擇裝置。
另外，不用轉(zhuǎn)速而只用負(fù)載也可以進(jìn)行來自可變排氣渦輪增壓器的開度映像的初期開度設(shè)定及之后的判定。
在所述第二實(shí)施方式中，只進(jìn)行通過開度控制圖案唯一控制開度的前饋控制，但也可以將使用除此以外檢測到的負(fù)載等的反饋控制組合使用。
用于實(shí)施本發(fā)明的最佳構(gòu)成、方法等通過以上的敘述公開，但本發(fā)明不限于此。即本發(fā)明主要對特定的實(shí)施方式特別進(jìn)行圖示且進(jìn)行說明，但在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想及目的的范圍內(nèi)，對于以上所述實(shí)施方式，從業(yè)者可對形狀、數(shù)量及其它詳細(xì)構(gòu)成加以各種各樣的變形。
因此，所述公開的限定形狀、數(shù)量等的記載是為容易地理解本發(fā)明而例示的記載，不限定本發(fā)明，因此，除形狀、數(shù)量等一部分限定或全部限定以外的所用部件名稱的記載，也屬于本發(fā)明。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的廢氣凈化裝置可適用于包括貨車、公共汽車等的機(jī)動(dòng)車、工程機(jī)械的各種工業(yè)機(jī)械等具備附帶可變排氣渦輪增壓器的所有發(fā)動(dòng)機(jī)。尤其是適用于工程機(jī)械及機(jī)動(dòng)車時(shí)，對環(huán)境改善大有幫助。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，具有對所述內(nèi)燃機(jī)增壓的可變排氣渦輪增壓器；設(shè)置于所述內(nèi)燃機(jī)的廢氣通路的NOx還原催化劑；還原劑噴霧裝置，其利用所述可變排氣渦輪增壓器的增壓機(jī)側(cè)的增壓將還原劑向所述NOx還原催化劑噴霧；檢測所述內(nèi)燃機(jī)負(fù)載的負(fù)載檢測裝置；開度控制裝置，其基于所述負(fù)載檢測裝置的檢測結(jié)果來控制所述可變排氣渦輪增壓器的噴嘴開度，并且，所述開度控制裝置通過控制所述增壓而使所述還原劑微?；?br> 2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述開度控制裝置具有基準(zhǔn)負(fù)載存儲裝置，其存儲有所述催化劑開始起作用的基準(zhǔn)負(fù)載；負(fù)載判定裝置，其判定由所述負(fù)載檢測裝置檢測出的負(fù)載是否在所述基準(zhǔn)負(fù)載以上；控制開度指令裝置，其根據(jù)所述負(fù)載判定裝置的判定結(jié)果進(jìn)行控制開度的生成及指令，并且，所述控制開度指令裝置通過由所述控制開度指令控制噴嘴開度，從而將所述增壓維持在規(guī)定值以上。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，具有檢測所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測裝置；存儲有規(guī)定的轉(zhuǎn)速的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速存儲裝置；轉(zhuǎn)速判定裝置，其判定由所述轉(zhuǎn)速檢測裝置檢測出的轉(zhuǎn)速是否超過所述規(guī)定的轉(zhuǎn)速；動(dòng)作限制裝置，當(dāng)判定為在規(guī)定的轉(zhuǎn)速以下時(shí)，其限制所述負(fù)載判定裝置及所述控制開度指令裝置的動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述開度控制裝置具有開度控制圖案存儲裝置，其存儲有使所述內(nèi)燃機(jī)的負(fù)載與該負(fù)載的控制開度指令對應(yīng)的開度控制圖案；控制開度指令裝置，其根據(jù)所述開度控制圖案及所述負(fù)載檢測裝置的檢測結(jié)果進(jìn)行控制開度的生成及指令，并且，所述開度控制圖案是在所述催化劑開始起作用的基準(zhǔn)負(fù)載附近區(qū)域取極小值，且將所述增壓維持在規(guī)定值以上的圖案。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述開度控制圖案存儲裝置具有對應(yīng)于所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的多個(gè)開度控制圖案，并具有檢測所述內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測裝置；及選擇對應(yīng)檢測出的轉(zhuǎn)速的開度控制圖案的圖案選擇裝置。
6.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述規(guī)定轉(zhuǎn)速為額定輸出轉(zhuǎn)速的40％以上。
7.如權(quán)利要求3～6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述負(fù)載檢測裝置檢測所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量，所述基準(zhǔn)負(fù)載為所述內(nèi)燃機(jī)輸出額定輸出轉(zhuǎn)矩的20％以上的轉(zhuǎn)矩時(shí)的燃料噴射量。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述NOx還原催化劑為尿素脫硝催化劑，所述還原劑為尿素水。
9.如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，通過輸送增壓空氣的空氣取出通路連通所述可變排氣渦輪增壓器的增壓機(jī)的出口側(cè)與所述還原劑噴霧裝置，在該空氣取出通路上設(shè)有止回閥及/或開閉閥。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，在所述增壓機(jī)的出口側(cè)與所述開閉閥之間的空氣取出通路上設(shè)有空氣罐，在所述增壓機(jī)的出口側(cè)與該空氣罐之間的空氣取出通路上設(shè)有壓力控制閥。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述增壓為固定值以上，即為0.05MPa以上。
12.如權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述開度控制裝置通過由所述控制開度指令控制噴嘴開度，從所述基準(zhǔn)負(fù)載附近區(qū)域?qū)⑺鲈鰤壕S持為大致一定。
13.如權(quán)利要求1～12中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化裝置，其特征在于，所述開度控制裝置，在達(dá)到所述基準(zhǔn)負(fù)載附近區(qū)域之前的期間內(nèi)，首先將所述噴嘴開度暫時(shí)控制在閉合側(cè)，之后控制在打開側(cè)，由此在所述基準(zhǔn)負(fù)載以上的特定負(fù)載區(qū)域?qū)⑺鲈鰤壕S持在規(guī)定值以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，能夠使還原劑微?；己茫瑫r(shí)能夠確保燃燒空氣。廢氣凈化裝置中的控制器也對尿素水的噴霧用控制可變排氣渦輪增壓器的噴嘴的開度，因此，在內(nèi)燃機(jī)在T1～T2低負(fù)載區(qū)域，即使在通常沒有增壓的情況下，也可以通過將可變排氣渦輪增壓器的噴嘴開度控制在與通常(點(diǎn)劃線)相比可能閉合，得到適于尿素水的噴霧的增壓P，并且能夠通過此時(shí)的部分增壓空氣將尿素水可靠地微?；?。還有，由于將增壓提升到P，從而供給內(nèi)燃機(jī)的燃燒空氣增加，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的燃燒并且可以控制微粒的生成及未燃燃料的排出。
文檔編號F02B37/24GK1938499SQ200580010318
公開日2007年3月28日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者西山利彥, 佐藤浩樹 申請人:株式會社小松制作所