專利名稱：排氣排放控制系統(tǒng)的凈化能力恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣排放控制系統(tǒng)和所述排氣排放控制系統(tǒng)的凈化能力恢復(fù)(再生)方法。
背景技術(shù)：
從內(nèi)燃機(jī)中排出的排氣(廢氣)包含有害物質(zhì)，即，NOX。通常，在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中裝有NOX催化劑。在使用吸留(包藏，occlusion)/還原型NOX催化劑的情況中，所吸留的NOX量增加得越多，NOX催化劑的排氣凈化能力變得越低。因此，用作還原劑的燃料被供應(yīng)到吸留/還原型NOX催化劑中以便于通過還原釋放已被吸留在NOX催化劑中的NOX。在下文中前述方法將被稱作“NOX還原方法”。還公知的是，由于NOX催化劑吸留包含在排氣中的SOX，因此可能受到S毒化，導(dǎo)致劣化的排氣凈化能力。用作還原劑的燃料被供應(yīng)到NOX催化劑中以消除S中毒。在下文中前述方法將被稱作“S中毒消除方法”。
如果在向其供應(yīng)用作還原劑的燃料時(shí)引入到NOX催化劑中的排氣的流量(流率)不適當(dāng)?shù)脑挘赡艽嬖谝徊糠止?yīng)的燃料不能充分用在NOX催化劑的氧化的情況。這可能無法執(zhí)行NOX還原方法和S中毒消除方法(在下文中總稱之為NOX催化劑恢復(fù)方法)，或者惡化燃料效率。
JP-A-2003-74328的出版物公開了對(duì)于NOX催化劑恢復(fù)方法來說有效地使用作為還原劑供應(yīng)的燃料的技術(shù)，其中在排氣排放控制系統(tǒng)(包括排氣催化劑系統(tǒng)諸如NOX催化劑，以及其控制系統(tǒng))中裝有兩種NOX催化劑，并且通過能夠改變排氣通道橫截面積的閥將流過那兩種NOX催化劑中之一的排氣的流量控制為預(yù)定值，以便于將用作還原劑的燃料供應(yīng)到排氣通道中的NOX催化劑，其中排氣的流量被控制。在NOX催化劑恢復(fù)方法下可有效地使用如此供應(yīng)的燃料。
然而，在前述技術(shù)中，用作還原劑的全部量燃料不能被供應(yīng)到包含其下游部分的NOX催化劑。這使得難于有效地執(zhí)行NOX催化劑恢復(fù)方法，尤其是當(dāng)NOX催化劑在排氣的流動(dòng)方向上基本較長，或者串連地裝有多種NOX催化劑時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供裝有NOX催化劑的排氣排放控制系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中可有效地執(zhí)行NOX還原方法和S中毒消除方法。
在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的排氣排放控制系統(tǒng)中，流過排氣通道的排氣的流量被改變，以便于在排氣以不同流量流動(dòng)時(shí)的定時(shí)下將還原劑供應(yīng)到流過排氣通道的排氣中，從而在還原劑供應(yīng)于其上的NOX催化劑上還原NOX或SOX。
更具體地說，在本發(fā)明一個(gè)方面的內(nèi)燃機(jī)的排氣排放控制系統(tǒng)中，所述排氣排放控制系統(tǒng)包括其一端連接于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道，從所述內(nèi)燃機(jī)排出的排氣流過所述排氣通道；排氣流量控制單元，該排氣流量控制單元控制流過所述排氣通道的排氣的流量；裝在所述排氣通道中用于凈化包含在所述排氣中的NOX的NOX催化劑；以及還原劑供應(yīng)裝置，該還原劑供應(yīng)裝置用于在其中所述排氣的空氣/燃料比臨時(shí)達(dá)到濃狀態(tài)(richstate)的濃峰值(rich spike)控制下通過還原劑的至少一次排放動(dòng)作將所述還原劑供應(yīng)到流過所述排氣通道的排氣；當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到NOX催化劑、在所述NOX催化劑上NOX和SOX中的一種被還原時(shí)，所述排氣流量控制單元改變流過所述排氣通道的排氣的流量。在所述排氣的流量改變期間，從所述還原劑供應(yīng)裝置在所述排氣以不同流量流動(dòng)的多個(gè)定時(shí)供應(yīng)所述還原劑。
在還原劑供應(yīng)到裝在排氣通道中的NOX催化劑的情況中，已從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的一部分還原劑可能在與排氣接觸時(shí)被氧化。因此，這樣的催化劑不能用于NOX催化劑恢復(fù)方法。排氣通道中排氣的流量越高，不能用于NOX催化劑恢復(fù)方法的還原劑與從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑的量之間的比率越增大。因此，最好減小流過排氣通道的排氣的流量，以提高NOX催化劑恢復(fù)方法下的燃料效率。
從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑可由排氣在足以將還原劑分配到NOX催化劑下游側(cè)的高流量下攜帶。如果流過排氣通道的排氣的流量較低的話，從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑不能被分布在NOX催化劑的整個(gè)區(qū)域(整體)上。
根據(jù)本發(fā)明的該方面，當(dāng)在還原劑供應(yīng)于其上的NOX催化劑上還原NOX或SOX時(shí)，流過排氣通道的排氣的流量由排氣流量控制單元改變。在被改變期間，當(dāng)排氣在不同流量下流動(dòng)時(shí)，還原劑在多個(gè)定時(shí)下從還原劑供應(yīng)裝置中被供應(yīng)到排氣中。
這使得可將還原劑供應(yīng)到排氣通道中處于在不同流量下多種排氣狀態(tài)下的排氣中，防止還原劑不均勻地分布到NOX催化劑的特定部分。因此，還原劑可均勻地分布在NOX催化劑的整個(gè)區(qū)域上。
還原劑排出動(dòng)作是指從還原劑供應(yīng)裝置中排出燃料的動(dòng)作，包括從還原劑供應(yīng)裝置中的燃料噴射。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，可根據(jù)NOX和SOX中的一種在其上被還原的所述NOX催化劑的一部分(位置)，來確定用于從所述還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)所述還原劑的定時(shí)，并且根據(jù)NOX和SOX中的一種在其上被還原的所述NOX催化劑的所述一部分所要求的還原程度(還原量)，來確定從所述還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)的所述還原劑的量。
已從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑由較高流量下的排氣攜帶以分布到NOX催化劑的下游側(cè)。同時(shí)，由較低流量下的排氣攜帶的還原劑分布到NOX催化劑的上游側(cè)。
在還原劑分布于其上的NOX催化劑的部分與在向排氣供應(yīng)還原劑時(shí)流過排氣通道的排氣的流量之間存在高度相關(guān)性。假定在排氣流量控制單元的控制下排氣流量相對(duì)于時(shí)間的改變是預(yù)定的，如果還原劑在流過排氣通道的排氣的流量變?yōu)榕c要求NOX或SOX在其上還原的NOX催化劑的部分相對(duì)應(yīng)的數(shù)值時(shí)的定時(shí)下從還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)的話，還原劑可優(yōu)先地分布到要求NOX或SOX在其上還原的NOX催化劑的該部分上。
在存在要求NOX或SOX在其上被還原的NOX催化劑的多個(gè)部分或較廣范圍的情況下，可在流過排氣通道的排氣的流量與要求NOX或SOX在其上被還原的NOX催化劑的所述多個(gè)部分或較廣范圍相對(duì)應(yīng)的多個(gè)定時(shí)下，從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)還原劑。
還原劑可優(yōu)選分布到NOX催化劑的較廣范圍中以及可優(yōu)選到達(dá)要求NOX或SOX在其上被還原的NOX催化劑的多個(gè)部分，因此可有效地執(zhí)行NOX還原方法(還原處理)或S中毒消除方法。
在從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)還原劑的每個(gè)定時(shí)下，根據(jù)要求NOX或SOX在NOX催化劑上還原的程度確定還原劑的量。這使得可在要求NOX或SOX在其上還原的NOX催化劑的部分處充分地執(zhí)行NOX還原方法或S中毒消除方法。根據(jù)所要求的還原程度確定的還原劑的量可被設(shè)為與足以執(zhí)行對(duì)于NOX或SOX的所要求還原處理的還原劑的量相對(duì)應(yīng)的數(shù)值，或可被設(shè)為與包含預(yù)定極限的還原劑的較大量相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。
可使用儲(chǔ)存有裝有內(nèi)燃機(jī)的車輛的行駛距離(其為在完成了前次NOX還原方法或S中毒消除方法時(shí)獲得的)、在其上執(zhí)行NOX還原方法或S中毒消除方法的NOX催化劑的位置、以及參考NOX催化劑中溫度分布的趨勢所要求的還原程度(已在前次循環(huán)中獲得)之間相互關(guān)系的圖，根據(jù)要求NOX或SOX在NOX催化劑上還原的要求還原程度，來確定從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑的量。也就是說，可通過查閱所述圖讀出符合車輛的行駛距離的數(shù)值而獲得分布位置所要求的從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑的量。
可參考儲(chǔ)存有用于從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)還原劑的定時(shí)與將從中供應(yīng)的還原劑的量的相互關(guān)系的圖以及諸如進(jìn)氣量、排氣溫度、催化溫度、內(nèi)燃機(jī)的閥驅(qū)動(dòng)速度等參數(shù)，來確定用于從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)還原劑的各個(gè)定時(shí)、以及將從中供應(yīng)的還原劑的量。由于用于供應(yīng)還原劑的定時(shí)、以及將從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑的量易受進(jìn)氣量、排氣溫度、催化溫度、內(nèi)燃機(jī)的閥驅(qū)動(dòng)速度等影響，因此可作出所述確定。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，所述NOX催化劑可形成為由多種NOX催化劑構(gòu)成的一組催化劑，并且為所述多種NOX催化劑中的至少一種確定NOX和SOX中的一種在其上被還原的所述NOX催化劑的一部分(在所述NOX催化劑上還原NOX和SOX的一部分)。
在排氣通道中串連地提供多種NOX催化劑的情況下，只有這組NOX催化劑的一部分可被確定為要求NOX或SOX在其上還原的NOX催化劑的所述部分。這使得可通過優(yōu)先地將還原劑供應(yīng)到要求進(jìn)行還原的NOX催化劑的部分而滿足還原所述部分的需要。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，所述排氣通道在中途被分成為兩個(gè)分支通道；所述排氣流量控制單元控制流過這兩個(gè)分支通道的排氣的流量；所述兩個(gè)分支通道中的每一個(gè)都分別裝有至少一種NOX催化劑；所述還原劑供應(yīng)裝置分別設(shè)在所述NOX催化劑上游的所述兩個(gè)分支通道的一部分處；當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到所述NOX催化劑以還原其上的NOX和SOX中的一種時(shí)，所述排氣流量控制單元將這兩個(gè)分支通道的一個(gè)分支通道的排氣的流量減小到大致為零值，所述一個(gè)分支通道中裝有具有要被還原的NOX和SOX中的一種的NOX催化劑。從所述還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)所述還原劑的定時(shí)被確定為使得當(dāng)流過這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道的排氣的流量變成大致為零值時(shí)，使得從所述還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)的還原劑分散到達(dá)NOX或SOX中的一種在其上被還原的所述NOX催化劑的一部分，其中所述一個(gè)分支通道中裝有具有要被還原的NOX和SOX中的一種的NOX催化劑。
在上述結(jié)構(gòu)中，內(nèi)燃機(jī)的排氣通道在中途被分成為兩個(gè)分支通道，每個(gè)都裝有NOX催化劑和包括還原劑供應(yīng)裝置的排氣排放控制系統(tǒng)。設(shè)在那兩個(gè)分支通道中的每種NOX催化劑獨(dú)立地經(jīng)歷NOX還原方法或S中毒消除方法，以防止NOX還原方法或S中毒消除方法的執(zhí)行在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)上造成影響。當(dāng)還原劑供應(yīng)到NOX催化劑以還原其上的NOX或SOX時(shí)，排氣流量控制單元將流過這兩個(gè)分支通道的一個(gè)(該分支通道中裝有具有要求被還原的NOX或SOX的NOX催化劑)的排氣的流量減小到基本為零。
之后在排氣流量控制單元起動(dòng)時(shí)已根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)確定的排氣的流量改變?yōu)榛緸榱?。在流量改變的過程中，還原劑從還原劑供應(yīng)裝置中被供應(yīng)到流過裝有需要被還原的NOX催化劑的分支通道的排氣中。所供應(yīng)的還原劑由排氣朝向分支通道的下游側(cè)攜帶，在排氣的流量基本變?yōu)榱愕臅r(shí)刻下停止。在還原劑停止流動(dòng)的位置處的NOX或SOX被還原。
由還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)還原劑的定時(shí)被如此確定，即，使得在流過裝有具有需要被還原的NOX或SOX的NOX催化劑的分支通道的排氣的流量基本變?yōu)榱銜r(shí)，還原劑到達(dá)要求NOX和SOX在其上還原的NOX催化劑的位置處。這可確保通過執(zhí)行簡單的控制方法將還原劑供應(yīng)到要求NOX和SOX在其上還原的NOX催化劑的位置處。因此可在NOX催化劑的期望位置處執(zhí)行NOX還原方法或S中毒消除方法。
在根據(jù)本發(fā)明該方面的排氣排放控制系統(tǒng)中，排氣通道被分成為兩個(gè)分支通道，每個(gè)分支通道都分別裝有NOX催化劑和還原劑供應(yīng)裝置。在執(zhí)行NOX催化劑恢復(fù)方法時(shí)，執(zhí)行排氣流量逆反控制。在排氣流量逆反控制下，其中流過那兩個(gè)分支通道中之一的排氣的流量高于流過另一個(gè)分支通道的排氣的流量的狀態(tài)，被改變?yōu)槠渲信艢獾妮^高流量減小而排氣的較低流量增加的狀態(tài)。此時(shí)，可從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)還原劑。
更具體地說，在用于內(nèi)燃機(jī)的排氣排放控制系統(tǒng)中，該排氣排放控制系統(tǒng)包括其一端連接于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道，所述排氣通道在中途被分成為兩個(gè)分支通道，供從所述內(nèi)燃機(jī)排出的排氣流過；排氣流量控制單元，該排氣流量控制單元控制流過這兩個(gè)分支通道的排氣的流量；為這兩個(gè)分支通道中的每個(gè)提供的至少一種NOX催化劑，該NOX催化劑用于凈化排氣的NOX；以及設(shè)在所述NOX催化劑上游的兩個(gè)分支通道的每個(gè)中的還原劑供應(yīng)裝置，該還原劑供應(yīng)裝置用于將還原劑供應(yīng)到流過這兩個(gè)分支通道的排氣中。在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到NOX和SOX中的一種在其上被還原的NOX催化劑時(shí)，所述排氣流量控制單元執(zhí)行排氣流量逆反控制，其中從這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的流量高于另一個(gè)分支通道中排氣的流量的狀態(tài)改變?yōu)檫@兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的較高流量降低并且所述另一個(gè)分支通道中排氣的流量增加的狀態(tài)。在所述排氣流量逆反控制下，所述還原劑從要求將還原劑供應(yīng)于其上的NOX催化劑上游的還原劑供應(yīng)裝置中被供應(yīng)。
在以與前述排氣通道中相同的方式將還原劑供應(yīng)到設(shè)在每個(gè)分支通道中的情況中，已從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的一部分還原劑與排氣相接觸并且在沒有用于NOX還原方法的情況下被氧化。每個(gè)分支通道中排氣的流量變得越高，沒有用于NOX還原方法的還原劑與從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑的比率就越增大。因此，為了提高NOX還原方法下的燃料效率，應(yīng)減小流過各個(gè)分支通道的排氣的流量。
此時(shí)，從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑由高流量排氣攜帶以便于到達(dá)NOX催化劑的下游側(cè)。如果每個(gè)分支通道中排氣的流量都較低的話，從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑可能不能夠分布在NOX催化劑的整個(gè)區(qū)域上。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，所述排氣通道在中途被分成為兩個(gè)分支通道，并且所述排氣流量控制單元控制流過這兩個(gè)分支通道的排氣的流量；這兩個(gè)分支通道中的每一個(gè)都分別裝有至少一種NOX催化劑(11a、11b)；所述還原劑供應(yīng)裝置設(shè)在NOX催化劑上游的這兩個(gè)分支通道的每個(gè)之中。當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到NOX和SOX中的一種在其上被還原的NOX催化劑時(shí)，所述排氣流量控制單元執(zhí)行排氣流量逆反控制，其中從這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的流量高于另一個(gè)分支通道中排氣的流量的狀態(tài)改變?yōu)檫@兩個(gè)分支通道中的所述一個(gè)分支通道中排氣的較高流量降低并且所述另一個(gè)分支通道中排氣的流量增加的狀態(tài)。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，流過一個(gè)分支通道的排氣的較高流量減小以處于較低狀態(tài)。而流過另一個(gè)分支通道的排氣的較低流量增加以處于較高狀態(tài)。
這使得可在較高流量和較低流量下的排氣的兩種狀態(tài)中將還原劑供應(yīng)到NOX催化劑。在排氣的較高流量的情況中，還原劑可分布在NOX催化劑的整個(gè)區(qū)域上。而在排氣的較低流量的情況中，可抑制NOX催化劑恢復(fù)方法下還原劑消耗效率的惡化。
在執(zhí)行排氣流量逆反控制時(shí)，當(dāng)流過那兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的流量高于流過另一個(gè)分支通道中排氣的流量時(shí)，分支通道中較高流量下的排氣流量最好更高。在減小流過分支通道的排氣的較高流量之后，被降低的流量下的排氣流量最好更低。也就是說，應(yīng)盡可能大地形成流過分支通道的排氣的流量中的改變。
排氣流量中的較大改變使得可從還原劑供應(yīng)裝置向NOX催化劑供應(yīng)還原劑，以增加在排氣流量逆反控制下對(duì)于用于供應(yīng)還原劑的定時(shí)的自由度。
如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)保持恒定的話，那兩個(gè)分支通道中排氣的各個(gè)流量的合計(jì)基本上是恒定的。因此，一個(gè)分支通道中排氣流量中的較大改變顯示出另一個(gè)分支通道中排氣流量中的較大改變。
在上述結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，在所述排氣流量逆反控制下，所述排氣流量控制單元，將其中這兩個(gè)分支通道中排氣的總流量與這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的流量的比率取最大值而總流量與另一個(gè)分支通道中排氣的流量的比率取最小值的狀態(tài)，改變?yōu)槠渲惺沟萌∷鲎畲笾档谋嚷首钚』沟萌∷鲎钚≈档谋嚷首畲蠡臓顟B(tài)。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，當(dāng)還原劑供應(yīng)到各個(gè)分支通道中時(shí)，排氣的流量可從最大值改變?yōu)樽钚≈祷驈淖钚≈蹈淖優(yōu)樽畲笾?，從而使得排氣流量中的改變最大化。因此可進(jìn)一步增加在排氣流量逆反控制下對(duì)于用于供應(yīng)還原劑的定時(shí)的自由度。這可將還原劑分布在NOX催化劑的整個(gè)區(qū)域上以及抑制NOX催化劑恢復(fù)方法下在消耗還原劑的效率上的退化。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，所述排氣流量控制單元包括在這兩個(gè)分支通道的每個(gè)之中的排氣流量控制閥；在所述排氣流量逆反控制下，所述排氣流量控制單元可構(gòu)成為，將其中這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中的排氣流量控制閥完全打開并且另一個(gè)分支通道中的排氣流量控制閥完全關(guān)閉的狀態(tài)，改變?yōu)槠渲幸淹耆蜷_的排氣流量控制閥被完全關(guān)閉并且已完全關(guān)閉的排氣流量控制閥被完全打開的狀態(tài)。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，其中流過這兩個(gè)分支通道中之一的排氣的流量與流過這兩個(gè)分支通道的排氣的流量的總和的比率最大、并且流過另一個(gè)分支通道的排氣的流量與流量的總和的比率最小的狀態(tài)，可改變?yōu)槠渲凶畲罅髁磕娣礊樽钚×髁坎⑶易钚×髁磕娣礊樽畲罅髁康臓顟B(tài)。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，所述還原劑可從這兩個(gè)分支通道中的每一個(gè)還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)到還原劑供應(yīng)裝置下游的NOX催化劑以還原NOX催化劑上的NOX和SOX中的一種。因此可同時(shí)在這兩個(gè)分支通道的每個(gè)中執(zhí)行NOX還原方法。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，排氣流量控制單元可構(gòu)成得在預(yù)定期間重復(fù)地執(zhí)行排氣流量逆反控制。也就是說，在執(zhí)行了排氣流量逆反控制的一次循環(huán)的期間內(nèi)還未完成NOX催化劑恢復(fù)方法的情況中，重復(fù)執(zhí)行排氣流量逆反控制直到NOX催化劑恢復(fù)處理結(jié)束?；蛘咴谂艢饬髁磕娣纯刂葡逻€原劑可從還原劑供應(yīng)裝置中被供應(yīng)到要求還原劑被供應(yīng)到其上的NOX催化劑上游的部分中。這可確保完成NOX催化劑恢復(fù)方法/處理。
在如上述構(gòu)成的系統(tǒng)中，在所述排氣流量逆反控制下，每個(gè)分支通道中的還原劑供應(yīng)裝置隨著所述分支通道中的排氣流量的減小而減少從所述還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑量，以及隨著所述分支通道中的判排氣流量的減少而增加從所述還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑量。
在流過各個(gè)分支通道的排氣的流量較高的情況下，用于NOX催化劑恢復(fù)方法的還原劑量與已從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑量的比率較小。在更高流量下供應(yīng)于排氣的還原劑易于分布到遠(yuǎn)離NOX催化劑下游側(cè)的位置。因此，當(dāng)分支通道中排氣的流量減小時(shí)從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑量減少。也就是說，排氣的流量變得越高，從還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑量就增加得越大。這使得可將還原劑分布在NOX催化劑的整個(gè)區(qū)域上。因此，可有效地執(zhí)行NOX催化劑恢復(fù)方法。
依照本發(fā)明的該方面，在排氣排放控制系統(tǒng)的凈化能力恢復(fù)方法中，該排氣排放控制系統(tǒng)包括其一端連接于內(nèi)燃機(jī)并且從所述內(nèi)燃機(jī)中排出的排氣通過其中流動(dòng)的排氣通道、以及設(shè)在所述排氣通道中的NOX催化劑、以及用于在其中排氣的空氣/燃料比臨時(shí)達(dá)到濃狀態(tài)的濃峰值控制下通過至少一次還原劑排放動(dòng)作將還原劑供應(yīng)到流過排氣通道的排氣中的還原劑供應(yīng)裝置，該方法的特征是包括以下步驟當(dāng)還原劑被供應(yīng)到NOX催化劑時(shí)改變流過所述排氣通道的排氣的流量，其中，在NOX催化劑上NOX和SOX中的一種被還原；以及在排氣的流量改變期間在排氣以不同流量流動(dòng)時(shí)的多個(gè)定時(shí)，將還原劑供應(yīng)到NOX催化劑上游的部分。
根據(jù)用于排氣排放控制系統(tǒng)的前述方法，可在排氣以不同流量流過排氣通道的多個(gè)定時(shí)下將還原劑供應(yīng)到排氣，排氣通道裝有具有要被還原的NOX或SOX的NOX催化劑，同時(shí)抑制還原劑對(duì)于NOX催化劑特定部分的不均勻分布。因此還原劑可被均勻地分布在NOX催化劑的整個(gè)區(qū)域上。
在上述方法中，從還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)所述還原劑的多個(gè)定時(shí)包括第一定時(shí)，在該第一定時(shí)流過所述排氣通道的排氣的流量變?yōu)轭A(yù)定第一流量；以及第二定時(shí)，在該第二定時(shí)流過所述排氣通道的排氣的流量變?yōu)轭A(yù)定第二流量。當(dāng)流過所述排氣通道的排氣的流量變?yōu)樗鲱A(yù)定第一流量時(shí)，預(yù)定第一還原量的還原劑被供應(yīng)到流過所述排氣通道的排氣。當(dāng)流過所述排氣通道的排氣的流量變?yōu)轭A(yù)定第二流量時(shí)，預(yù)定第二還原量的還原劑被供應(yīng)到流過所述排氣通道的排氣?？筛鶕?jù)要求在其上還原NOX和SOX中一種的NOX催化劑的一部分確定排氣的第一和第二流量；以及根據(jù)要求在其上還原NOX和SOX中一種的NOX催化劑的一部分所需的還原程度確定第一和第二還原劑量。
分別根據(jù)要求在其上還原NOX或SOX的NOX催化劑的所述一部分確定第一和第二排氣流量中的每個(gè)。也就是說，通過實(shí)驗(yàn)將那些第一和第二排氣流量預(yù)定為最佳值，以使得所供應(yīng)的還原劑分別被分布到要求在其上還原NOX或SOX的NOX催化劑的兩個(gè)部分上。根據(jù)NOX催化劑上這兩個(gè)部分處的NOX或SOX的還原程度確定第一和第二還原劑量。
在上述方法中，檢測或估計(jì)流過排氣通道的排氣流量。當(dāng)所檢測或估計(jì)的排氣流量變?yōu)榈谝慌艢饬髁繒r(shí)，供應(yīng)與第一還原劑量相對(duì)應(yīng)的量的還原劑。當(dāng)所得到的排氣流量變?yōu)榈诙艢饬髁繒r(shí)，供應(yīng)與第二還原劑量相對(duì)應(yīng)的還原劑量。在這樣一種簡單控制下，可分別供應(yīng)與具有要求被還原的NOX或SOX的NOX催化劑的相應(yīng)兩個(gè)部分處所需的值相對(duì)應(yīng)的量的每種還原劑。這使得可進(jìn)一步有效地對(duì)NOX催化劑執(zhí)行NOX還原方法或S中毒消除方法。
在前述情況中，根據(jù)要求在NOX催化劑上還原的NOX或SOX的還原程度確定第一和第二還原劑量。更具體地說，考慮NOX催化劑的溫度分布趨勢，在完成前述NOX還原方法或S中毒消除方法之后獲得的包括發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的行駛距離、要求被還原的NOX催化劑的部分和所需的還原劑的量之間的關(guān)系被儲(chǔ)存在圖中，基于所述圖可獲得與行駛距離相應(yīng)的各個(gè)部分所需的還原劑量。
在上述方法中，具有諸如進(jìn)氣量、排氣溫度、催化溫度以及發(fā)動(dòng)機(jī)的閥驅(qū)動(dòng)速度等參數(shù)的第一/第二排氣流量和第一/第二還原劑量的關(guān)系儲(chǔ)存在圖中?？赏ㄟ^查閱所述圖讀出與參數(shù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)值來確定第一/第二排氣流量和第一/第二還原劑量。
在上述方法中，NOX催化劑由多種NOX催化劑構(gòu)成的一組催化劑形成，并且為所述多種NOX催化劑中的至少一種確定要求NOX或SOX在其上被還原的所述NOX催化劑的一部分。
在要求連續(xù)/串連布置的多種NOX催化劑的特定部分使NOX或SOX被還原的情況中，可優(yōu)先地將還原劑供應(yīng)到NOX催化劑的所述特定部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在包括中途分成兩個(gè)分支通道的排氣通道的排氣排放控制系統(tǒng)的凈化能力恢復(fù)方法中，當(dāng)所述還原劑供應(yīng)到NOX和SOX中的一種在其上被還原的所述NOX催化劑時(shí)，從所述內(nèi)燃機(jī)中排出的排氣以全流量流過這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道的狀態(tài)改變?yōu)閺乃鰞?nèi)燃機(jī)中排出的排氣以全流量流過另一個(gè)分支通道的狀態(tài)?？蓮囊髮⑦€原劑供應(yīng)于其上的NOX催化劑上游供應(yīng)所述還原劑。
該方法可將還原劑供應(yīng)到相應(yīng)分支通道中的NOX催化劑，其中，排氣在高流量和低流量下流過所述分支通道。因此在排氣在高流量下流過的分支通道中，還原劑可分布在NOX催化劑的整個(gè)區(qū)域中，在排氣在低流量下流過的分支通道中，可抑制NOX催化劑恢復(fù)方法下消耗還原劑的效率的惡化。
包含在前述系統(tǒng)中的各種單元或裝置可任意地組合。
根據(jù)本發(fā)明的裝有NOX催化劑的排氣排放控制系統(tǒng)使得可有效地執(zhí)行NOX還原方法或S中毒消除方法。


從以下結(jié)合附圖作出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中可明白本發(fā)明的前述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中相似的附圖標(biāo)記用于表示相似的元件，其中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)、排氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出了相關(guān)技術(shù)的第一閥的動(dòng)作、第一燃料供應(yīng)閥的動(dòng)作、以及流到第一過濾器中的排氣量的時(shí)間圖；圖3是示出了本發(fā)明第一實(shí)施例中的第一閥的動(dòng)作、第一燃料供應(yīng)閥的動(dòng)作、以及流到第一過濾器中的排氣的流量的時(shí)間圖；圖4A到4C示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的第一過濾器的每種結(jié)構(gòu)；圖5是示出了本發(fā)明第二實(shí)施例中的第一閥的動(dòng)作、第一燃料供應(yīng)閥的動(dòng)作、以及流到第一過濾器中的排氣的流量的時(shí)間圖；圖6是時(shí)間圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例在NOX還原方法下各排氣流量控制閥的動(dòng)作，在流過各個(gè)分支通道的排氣的相應(yīng)流量上獲得的改變、以及各個(gè)燃料供應(yīng)閥的動(dòng)作；圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的NOX還原方法的控制例程的流程圖；以及圖8是時(shí)間圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例在NOX還原方法下各排氣流量控制閥的動(dòng)作，在流過各個(gè)分支通道的排氣的相應(yīng)流量上獲得的改變、以及各個(gè)燃料供應(yīng)閥的動(dòng)作。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述針對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說明。
第一實(shí)施例圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)以及排氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖1中所示的內(nèi)燃機(jī)1是柴油機(jī)。在圖1中，省略了內(nèi)燃機(jī)1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和進(jìn)氣系統(tǒng)。
參照?qǐng)D1，內(nèi)燃機(jī)1連接于排氣管5，從內(nèi)燃機(jī)1中排出的排氣流過排氣管5。用于凈化包含在排氣中的顆粒物質(zhì)(例如，煙灰)和NOX的排氣凈化單元10設(shè)在排氣管5的中途。排氣凈化單元10上游的排氣管5的部分和排氣凈化單元10下游的排氣管5的部分分別稱作第一排氣管5a和第二排氣管5b。在排氣凈化單元10中，第一排氣管5a分別被分成為第一分支通道10a和第二分支通道10b。第一分支通道10a和第二分支通道10b在下游側(cè)處連接在一起以形成第二排氣管5b。第一分支通道10a裝有第一過濾器11a，該第一過濾器11a俘獲包含在排氣中的顆粒物質(zhì)(例如，煙灰)并進(jìn)一步吸留排氣中的NOX以使其被還原。與第一分支通道10a一樣，第二分支通道10b裝有第二過濾器11b。在本實(shí)施例中，第一排氣管5a、第一分支通道10a、第二分支通道10b和第二排氣管5b構(gòu)成排氣通道。
通過在多孔基材料制成的壁流類型(wall flow)的顆粒過濾器上攜帶吸留/還原型NOX催化劑而分別形成第一和第二過濾器11a和11b。吸留/還原型NOX催化劑不必非攜帶在用于形成第一和第二過濾器11a和11b的特定過濾器上。第一和第二過濾器11a和11b中的每種都可由其上未攜有吸留/還原型NOX催化劑的顆粒過濾器，以及與之連續(xù)布置的吸留/還原型NOX催化劑構(gòu)成。應(yīng)該理解的是，催化劑不局限于吸留/還原型NOX催化劑，而是也可形成為任意類型的NOX催化劑。
第一過濾器11a下游的第一分支通道10a的一部分裝有用于控制流過第一分支通道10a的排氣的流量的第一閥12a。同樣地，第二過濾器11b下游的第二分支通道10b的一部分裝有第二閥12b。在本實(shí)施例中第一閥12a和第二閥12b中的每個(gè)都形成為排氣流量控制閥。
參照?qǐng)D1，第一過濾器11a上游的第一分支通道10a的一部分裝有用于在對(duì)于第一過濾器11a的NOX催化劑恢復(fù)方法下將作為還原劑的燃料供應(yīng)到排氣的第一燃料供應(yīng)閥14a。同樣地，第二過濾器11b上游的第二分支通道10b的一部分裝有第二燃料供應(yīng)閥14b。在本實(shí)施例中第一燃料供應(yīng)閥14a和第二燃料供應(yīng)閥14b中的每個(gè)都形成為還原劑供應(yīng)裝置。
如上述構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)1和設(shè)在其中的排氣系統(tǒng)包括用于控制內(nèi)燃機(jī)1和排氣系統(tǒng)的電子控制單元(ECU)35。ECU35是響應(yīng)于駕駛員等的要求控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行條件、運(yùn)行狀態(tài)以及發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣凈化部分10的運(yùn)行的單元。
ECU35電連接于用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)的各種傳感器，例如，曲軸位置傳感器、加速器位置傳感器等(未示出)。那些傳感器的輸出信號(hào)被輸入到ECU35。同時(shí)，ECU35分別電連接于發(fā)動(dòng)機(jī)1中的燃料噴射閥等(未示出)、以及第一和第二閥12a、12b及第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b，以使它們由ECU35控制。第一和第二閥12a、12b和ECU35構(gòu)成本實(shí)施例中的排氣流量控制單元。
ECU35包括CPU、ROM、RAM等。ROM儲(chǔ)存用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1執(zhí)行各種控制例程的程序和包含數(shù)據(jù)的圖。ECU35的ROM中儲(chǔ)存的程序還包括用于NOX還原方法、S中毒消除方法(將省略其解釋)等的例程，NOX還原方法用于還原吸留在第一和第二過濾器11a和11b中的NOX以使其被釋放。
將參照?qǐng)D2結(jié)合第一閥12a、第一燃料供應(yīng)閥14a的動(dòng)作以及流入第一過濾器11a中的排氣流量中的每一變化描述發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣系統(tǒng)中用于NOX還原方法的普通控制例程的一個(gè)實(shí)例。圖2是時(shí)間圖，示出了相對(duì)于以時(shí)間作為水平軸的第一閥12a、第一燃料供應(yīng)閥14a的動(dòng)作以及流入第一過濾器11a中的排氣流量。
在執(zhí)行應(yīng)用于第一過濾器11a的NOX還原方法的情況下，ECU35向第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令、以及向第二閥12b發(fā)出完全打開指令?；旧狭鬟^第一排氣管5a的所有排氣都被導(dǎo)引流入第二分支通道10b。因此，如圖2中所示的，在向第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令之后，流過第一NOX催化劑11a的排氣流量基本降低為零。
在向第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令之后經(jīng)過了預(yù)定延遲時(shí)間ΔT時(shí)，用作還原劑的燃料從第一燃料供應(yīng)閥14a中被供應(yīng)到排氣中。將延遲時(shí)間ΔT確定得使得在降低流入到第一過濾器11a中的排氣的流量的過程中，從第一燃料供應(yīng)閥14a供應(yīng)到排氣中的燃料由排氣攜帶到下游側(cè)，并且當(dāng)燃料到達(dá)第一過濾器11a時(shí)由于排氣的流量基本變?yōu)榱悖虼擞米鬟€原劑的燃料分布在第一過濾器11a中。
在還原劑分布在第一過濾器11a中時(shí)，第一過濾器11a上攜帶的NOX被還原。在經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間之后，ECU35解除對(duì)第一閥12a的完全關(guān)閉指令和對(duì)第二閥12b的完全打開指令。之后流到第一過濾器11a的排氣的流量開始增加到等于執(zhí)行NOX還原方法之前的數(shù)值。
當(dāng)?shù)谝婚y12a處于完全關(guān)閉狀態(tài)并且流入到第一過濾器11a中的排氣的流量基本上變?yōu)榱銜r(shí)，解除第一閥12a的完全關(guān)閉狀態(tài)。從第一閥12a的完全關(guān)閉狀態(tài)的解除直到流入第一過濾器11a中的排氣的流量開始增加所花費(fèi)的期間將被稱作“流動(dòng)停止期間”。
在發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)、第一閥12a的閥關(guān)閉速度和延遲時(shí)間ΔT中存在變化的情況下，當(dāng)流到第一過濾器11a的排氣的流量基本變?yōu)榱銜r(shí)，從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料會(huì)被不均勻地分布到第一過濾器11a的某一部分，而不是被均勻地分布到第一過濾器11a中。例如，如果延遲時(shí)間ΔT太短的話，在流動(dòng)停止期間之前從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料分布的距離就變得較長。因此，在流動(dòng)停止期間燃料被不均勻地分布到第一過濾器11a的下游側(cè)。而如果延遲時(shí)間ΔT太長的話，在流動(dòng)停止期間之前從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料分布的距離就變得較短。因此，燃料被不均勻地分布到第一過濾器11a的上游側(cè)。這可導(dǎo)致不能充分地還原吸留在第一過濾器11a整個(gè)區(qū)域上的NOX。
在本實(shí)施例中，執(zhí)行兩次從第一燃料供應(yīng)閥14a中的燃料供應(yīng)。更具體地說，在對(duì)第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令時(shí)當(dāng)流到第一過濾器11a的排氣的流量基本減小為零時(shí)，在排氣以不同流量流入到第一過濾器11a中時(shí)的定時(shí)執(zhí)行兩次從第一燃料供應(yīng)閥14a的燃料供應(yīng)。
圖3是示出了第一閥12a和第一燃料供應(yīng)閥14a的動(dòng)作、以及流到第一過濾器11a中的排氣的流量的時(shí)間圖。參照?qǐng)D3，在從對(duì)第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令開始經(jīng)過了預(yù)定第一延遲時(shí)間ΔT1時(shí)執(zhí)行從第一燃料供應(yīng)閥14a的第一次燃料供應(yīng)。在經(jīng)過了預(yù)定第二延遲時(shí)間ΔT2時(shí)進(jìn)一步執(zhí)行第二次燃料供應(yīng)。
通過實(shí)驗(yàn)預(yù)定第一延遲時(shí)間ΔT1，以使得當(dāng)流到第一過濾器11a的排氣的流量基本減小為零時(shí)，所供應(yīng)的燃料分布到第一過濾器11a的下游側(cè)。同樣地，通過實(shí)驗(yàn)預(yù)定第二延遲時(shí)間ΔT2，以使得當(dāng)流到第一過濾器11a的排氣的流量基本減小為零時(shí)，所供應(yīng)的燃料分布到第一過濾器11a的上游側(cè)。
第一和第二延遲時(shí)間ΔT1和ΔT2易于受進(jìn)氣量、排氣溫度、催化溫度、以及發(fā)動(dòng)機(jī)1的閥驅(qū)動(dòng)速度等的影響。這是由于隨著進(jìn)氣量增加，對(duì)于相同延遲期間來說第一分支通道10a的進(jìn)氣量增加。隨著排氣溫度或催化溫度增加，所供應(yīng)燃料的分布速度增加，以及隨著閥驅(qū)動(dòng)速度增加，第一分支通道10a的進(jìn)氣量減少。因此，可參閱儲(chǔ)存了延遲時(shí)間與諸如進(jìn)氣量、排氣溫度、催化溫度、以及發(fā)動(dòng)機(jī)1的閥驅(qū)動(dòng)速度等參數(shù)之間關(guān)系的圖確定第一和第二延遲時(shí)間ΔT1和ΔT2。
在燃料供應(yīng)動(dòng)作的一次循環(huán)中可通過一次排出動(dòng)作從第一燃料供應(yīng)閥14a供應(yīng)燃料?；蛘呖赏ㄟ^順序地執(zhí)行的多次排出動(dòng)作供應(yīng)燃料。
本實(shí)施例被構(gòu)成得對(duì)于從對(duì)第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令直到流到第一過濾器11a的排氣的流量基本變?yōu)榱愕钠陂g來說兩次供應(yīng)燃料。也就是說，在從發(fā)出完全關(guān)閉指令開始經(jīng)過了第一延遲時(shí)間ΔT1時(shí)第一次供應(yīng)燃料，以及在經(jīng)過了第二延遲時(shí)間ΔT2時(shí)第二次供應(yīng)燃料。
因此燃料可供應(yīng)到第一過濾器11a的上游側(cè)和下游側(cè)，因此均勻地將燃料分布在第一過濾器11a的整個(gè)區(qū)域上。
第二實(shí)施例下面將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。除本實(shí)施例的第一和第二過濾器的每種結(jié)構(gòu)與圖1中所示的不同以外，第二實(shí)施例的排氣排放控制系統(tǒng)基本上與圖1中所示的相同。
圖4A到4C示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的第一過濾器21a的每種結(jié)構(gòu)。圖5是示出了第一閥12a的動(dòng)作、從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料的流量、以及流到第一過濾器21a中的排氣的流量的時(shí)間圖。因?yàn)榈诙^濾器21b具有與第一過濾器21a相同的結(jié)構(gòu)，因此在圖4A到4C中未示出第二過濾器21b。圖4A示出了第二實(shí)施例的第一類型的第一過濾器21a。在該類型中，吸留/還原型NOX催化劑(在下文中稱之為上游側(cè)NOX催化劑)210a、過濾器部分210b、以及吸留/還原型NOX催化劑(在下文中稱之為下游側(cè)NOX催化劑)210c串連地布置在一個(gè)殼體中。第一過濾器部分210b是由多孔基材料構(gòu)成的壁流型顆粒過濾器，其上未攜有NOX催化劑。
在對(duì)第一過濾器21a執(zhí)行NOX還原方法的情況下，由第一燃料供應(yīng)閥14a兩次供應(yīng)燃料，如在圖5的時(shí)間圖(在該示例中關(guān)于第一燃料供應(yīng)閥14a的動(dòng)作的時(shí)間圖與圖3中所示的相同)中從第一燃料供應(yīng)閥供應(yīng)的燃料量(A)所指示的。第一延遲時(shí)間ΔT1和第二延遲時(shí)間ΔT2是通過實(shí)驗(yàn)預(yù)定的數(shù)值，以使得對(duì)于從對(duì)第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令到流到第一過濾器11a的排氣的流量基本變?yōu)榱愕钠陂g來說，流到第一過濾器21a的排氣的流量分別變?yōu)轭A(yù)定第一和第二排氣流量F1和F2。
通過實(shí)驗(yàn)將第一排氣流量F1預(yù)定為排氣的流量，以使得當(dāng)流到第一過濾器21a的排氣的流量基本變?yōu)榱銜r(shí)從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料被分布到第一過濾器21a的下游側(cè)NOX催化劑210c。
同樣地，通過實(shí)驗(yàn)預(yù)定第二排氣流量F2，以使得當(dāng)流到第一過濾器11a的排氣的流量基本變?yōu)榱銜r(shí)從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料到達(dá)上游側(cè)NOX催化劑210a。
對(duì)于從對(duì)第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令到流到第一過濾器21a的排氣的流量基本變?yōu)榱愕钠陂g來說，在從發(fā)出完全關(guān)閉指令后開始經(jīng)過了第一延遲時(shí)間ΔT1和第二延遲時(shí)間ΔT2時(shí)，第一燃料供應(yīng)閥14a供應(yīng)燃料以使其被加入到流過第一分支通道10a的排氣中。因此燃料可選擇性地被供應(yīng)到上游側(cè)NOX催化劑210a或下游側(cè)NOX催化劑210c。換句話說，這可避免燃料向不要求經(jīng)歷NOX還原方法的過濾器部分210b的不必要供應(yīng)。
這可提高NOX還原方法的還原效率，從而在確保對(duì)于要求經(jīng)歷NOX還原方法的部分執(zhí)行NOX還原方法的同時(shí)提高燃料效率。
下面將參照?qǐng)D4B描述本實(shí)施例的第二類型的第一過濾器21a。在該類型中，假定第一過濾器21a的下游側(cè)NOX催化劑210c的能力大于上游側(cè)NOX催化劑210a的能力。在該示例中，對(duì)于下游側(cè)NOX催化劑210c所要求的還原量(還原程度)高于對(duì)于上游側(cè)NOX催化劑210a所要求的還原量。
在前述示例中，第一延遲時(shí)間ΔT1中從第一燃料供應(yīng)閥14a供應(yīng)的燃料流量增加得大于第二延遲時(shí)間ΔT2中從第一燃料供應(yīng)閥14a供應(yīng)的燃料流量，以使得第一和第二延遲時(shí)間中從第一燃料供應(yīng)閥14a供應(yīng)的各燃料流量分別滿足下游側(cè)NOX催化劑210c和上游側(cè)NOX催化劑210a所要求的還原量，如在圖5的時(shí)間圖中從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料的流量(B)和(C)所指示的。
這可分別根據(jù)每個(gè)上游側(cè)NOX催化劑210a和下游側(cè)NOX催化劑210c的部分和能力在延遲時(shí)間下執(zhí)行還原劑的量的燃料供應(yīng)。因此可避免由于不必要的燃料供應(yīng)所導(dǎo)致的燃料效率上的惡化，從而可確保相對(duì)于多種NOX催化劑執(zhí)行NOX還原方法。
在第一燃料供應(yīng)閥14a在單次循環(huán)中供應(yīng)燃料的情況下，當(dāng)從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料的流量改變時(shí)，在單次循環(huán)中供應(yīng)燃料的期間增加了，也就是說，第一還原劑供應(yīng)閥14a的閥打開期間增加了。從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料的流量的時(shí)間圖在圖5中示為(B)。在通過第一燃料供應(yīng)閥14a的多次動(dòng)作執(zhí)行燃料供應(yīng)的情況下，多次燃料供應(yīng)動(dòng)作的密度增加了，也就是說，可減少燃料供應(yīng)動(dòng)作之間的時(shí)間間隔。從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料的流量的時(shí)間圖在圖5中示為(C)。
下面將參照?qǐng)D4C描述本實(shí)施例的第三類型的第一過濾器21a。第一和第二類型的第一過濾器21a都具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中多種NOX催化劑和過濾器部分串連地布置在一個(gè)殼體中。在該類型的結(jié)構(gòu)中，第一過濾器21a是由上游側(cè)NOX催化劑210a、過濾器部分210b、以及下游側(cè)NOX催化劑210c構(gòu)成的，它們中的每種都儲(chǔ)存在相應(yīng)的殼體中并與第一分支通道10a相連。
應(yīng)用于第二類型的第一過濾器21a的相同燃料供應(yīng)控制可應(yīng)用于第三類型的第一過濾器21a。這使得可根據(jù)每個(gè)上游側(cè)NOX催化劑210a和下游側(cè)NOX催化劑210c的部分和能力在延遲時(shí)間下執(zhí)行還原劑的量的燃料供應(yīng)動(dòng)作。因此可避免由于不必要的燃料供應(yīng)所導(dǎo)致的燃料效率上的惡化，從而可相對(duì)于多種NOX催化劑執(zhí)行NOX還原方法或S中毒消除方法。
第二實(shí)施例中第一延遲時(shí)間ΔT1、第二延遲時(shí)間ΔT2和各個(gè)延遲時(shí)間所需的燃料供應(yīng)量易于受進(jìn)氣量、排氣溫度、催化溫度、以及發(fā)動(dòng)機(jī)1的閥驅(qū)動(dòng)速度等的影響。因此，可通過參閱儲(chǔ)存了延遲時(shí)間或燃料供應(yīng)量與諸如進(jìn)氣量、排氣溫度、催化溫度、以及發(fā)動(dòng)機(jī)1的閥驅(qū)動(dòng)速度等參數(shù)之間關(guān)系的圖讀出第一延遲時(shí)間ΔT1、第二延遲時(shí)間ΔT2和各個(gè)延遲時(shí)間所需的燃料供應(yīng)量。
在第一和第二實(shí)施例中，供應(yīng)兩次燃料，也就是說，在從對(duì)于第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令到流到第一過濾器11a的排氣的流量基本變?yōu)榱愕钠陂g來說，在從發(fā)出完全關(guān)閉指令后開始經(jīng)過了第一延遲時(shí)間ΔT1時(shí)和經(jīng)過了第二延遲時(shí)間ΔT2時(shí)供應(yīng)燃料。燃料供應(yīng)的頻率不局限于所述的兩次。在第一實(shí)施例中第一過濾器11a的長度較長的情況下，或者在第二實(shí)施例中第一過濾器11a由串連布置的更多的NOX催化劑和過濾器構(gòu)成的情況下，可兩次或多次執(zhí)行燃料供應(yīng)。
在第一和第二實(shí)施例中，第一延遲時(shí)間ΔT1和第二延遲時(shí)間ΔT2是預(yù)定的或從預(yù)定圖中讀出的?？稍诿看螆?zhí)行NOX還原方法時(shí)更新所述預(yù)定值或圖。例如，在完成了對(duì)于第一過濾器的NOX還原方法時(shí)由NOX檢測器檢測流過第一過濾器的排氣的NOX的凈化率。之后如果NOX凈化率較低的話，就判定第一延遲時(shí)間ΔT1和第二延遲時(shí)間ΔT2偏離適當(dāng)值的范圍，從而更新這些數(shù)值或圖。在這種情況中，可根據(jù)NOX凈化率中的改變確定第一延遲時(shí)間ΔT1和第二延遲時(shí)間ΔT2的調(diào)節(jié)，即，延遲或提前所述時(shí)間，所述改變是在延遲或提前所述時(shí)間的更新之后檢測出的。
這使得可使用適當(dāng)?shù)牡谝谎舆t時(shí)間ΔT1和第二延遲時(shí)間ΔT2的數(shù)值，允許有效且可靠地執(zhí)行NOX還原方法。
在第一和第二實(shí)施例中，在向第一閥12a發(fā)出完全關(guān)閉指令以及向第二閥12b發(fā)出完全打開指令之后，第一過濾器11a、21a經(jīng)歷NOX還原方法處理。在向第一閥12a發(fā)出完全打開指令以及向第二閥12b發(fā)出完全關(guān)閉指令之后，可在NOX還原方法下對(duì)于第二過濾器11b、21b執(zhí)行相同的控制。因此對(duì)于第二過濾器11b、21b可以有效且可靠地執(zhí)行NOX還原方法。應(yīng)該理解的是，與第一過濾器11a、21a經(jīng)歷NOX還原方法的情況相同，相同的控制可應(yīng)用于第二過濾器12b、21b。
在第一和第二實(shí)施例中，對(duì)第一過濾器11a、21a執(zhí)行NOX還原方法。相同的控制可在對(duì)第一過濾器11a、21a或第二過濾器11b、21b執(zhí)行S中毒消除方法時(shí)應(yīng)用。
第三實(shí)施例在下文中將描述在NOX還原方法下根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的排氣排放控制系統(tǒng)中的控制例程。圖6是時(shí)間圖，示出了在NOX還原方法下各排氣流量控制閥的動(dòng)作，在排氣流量控制閥動(dòng)作時(shí)各個(gè)分支通道中的排氣流量的改變、以及各個(gè)燃料供應(yīng)閥的動(dòng)作。圖6中的時(shí)間圖的水平軸表示時(shí)間。
參照6，在執(zhí)行NOX還原方法時(shí)，首先在時(shí)刻t1，第一閥12a完全關(guān)閉，并且第二閥12b完全打開。之后第一分支通道10a中的排氣流量急劇降低到基本為零。已流過第一分支通道10a的排氣被引導(dǎo)流過第二分支通道10b。因此流過第二分支通道10b的排氣的流量增加得基本達(dá)到在該時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)下的最大值。流過第一和第二分支通道10a、10b的排氣的流量合計(jì)基本上由發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)限定。因此，第一分支通道10a中的排氣流量與流過第一和第二分支通道10a、10b的排氣的流量合計(jì)的比率最小化。第二分支通道10b中的排氣流量與流過那兩個(gè)分支通道的排氣的流量合計(jì)的比率最大化。
在第一和第二分支通道10a、10b中的排氣的流量都穩(wěn)定化的時(shí)刻t2，第一閥12a完全打開，并且第二閥12b完全關(guān)閉。之后在基本為最大流量下流過第二分支通道10b的幾乎所有排氣都被引入到第一分支通道10a中。因此第一分支通道10a中排氣的流量從基本為零急劇增加至基本為最大值。相反第二分支通道10b中排氣的流量從基本為最大值急劇減小至基本為零。
在從出現(xiàn)排氣流量的急劇變化的時(shí)刻t2到急劇變化基本停止的時(shí)刻t3期間，第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b被打開以使得用作還原劑的燃料被加到分別流過第一和第二分支通道10a、10b的排氣中。之后在第一和第二分支通道10a、10b中的排氣流量再次穩(wěn)定的時(shí)刻t4，第一閥12a再次完全關(guān)閉，并且第二閥12b完全打開。因此在基本為最大流量下流過第一分支通道10a的幾乎所有排氣都被引入到第二分支通道10b中。因此第二分支通道10b中排氣的流量從基本為零急劇增加至基本為最大值。相反第一分支通道10a中排氣的流量從基本為最大值急劇減小至基本為零。
在從出現(xiàn)排氣流量的急劇變化的時(shí)刻t4到排氣流量的急劇變化基本停止的時(shí)刻t5期間，第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b被打開以使得用作還原劑的燃料被加到第一和第二分支通道10a、10b中的排氣中。
在本實(shí)施例中，在執(zhí)行NOX還原方法時(shí)，第一閥12a完全關(guān)閉，并且第二閥12b完全打開，以使得第一分支通道10a中的排氣流量基本變?yōu)榱悖⑶沂沟玫诙种ǖ?0b中的排氣流量基本變?yōu)樽畲笾?。在前述狀態(tài)中，第一閥12a完全打開，并且第二閥12b完全關(guān)閉，以使得第一分支通道10a中的排氣流量從基本為零增加到基本為最大值，并且使得第二分支通道10b中的排氣流量從基本為最大值急劇減小至基本為零。
在如上所述的在各個(gè)分支通道中排氣流量改變的過程中，燃料作為還原劑分別從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b被供應(yīng)。這使得可將在其中排氣的流量大約為最大值的時(shí)刻下加入的燃料分布到第一和第二過濾器11a、11b的下游部分。當(dāng)燃料在排氣流量減小的定時(shí)被加入時(shí)，例如，流量變?yōu)樽畲笾档囊话牖蚋?，燃料與排氣(排氣難以通過氧化而被消耗)相接觸。因此，燃料可有效地分布到第一和第二過濾器11a、11b的上游部分。
這使得可將供自第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b的燃料分布在第一和第二過濾器11a、11b的整個(gè)區(qū)域上以及減少通過氧化不必要地消耗的燃料，從而提高燃料效率。
在圖6的時(shí)間圖中所示的NOX還原方法下，其中從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出的所有排氣被排氣流量控制單元引入到兩個(gè)分支通道中之一的狀態(tài)改變?yōu)槠渲袕陌l(fā)動(dòng)機(jī)中排出的所有排氣被引入到另一個(gè)分支通道中，并且用作還原劑的燃料被還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)到燃料供應(yīng)于其上的NOX催化劑的上游。
下面將參照?qǐng)D7詳細(xì)描述本實(shí)施例中的NOX還原方法。圖7是示出了用于根據(jù)本實(shí)施例的NOX還原方法的控制例程的流程圖。該例程是儲(chǔ)存在ECU35的ROM中的程序，在發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行期間在預(yù)定時(shí)間間隔下執(zhí)行。
在控制例程開始時(shí)，在S101，判定是否已滿足用于開始NOX還原方法的條件。當(dāng)車輛的行駛距離或車輛從前次NOX還原方法的終止開始算起的行駛期間超過預(yù)定值時(shí)，所述條件可被確定為已滿足?；蛘弋?dāng)已檢測的過濾器下游的排氣的NOX濃度超過預(yù)定值時(shí)，所述條件可被確定為已滿足。如果在S101中獲得否定結(jié)果的話，也就是說，如果確定用于開始NOX還原方法的條件還未滿足的話，控制例程結(jié)束。同時(shí)如果在S101中獲得肯定結(jié)果的話，也就是說，如果確定條件已滿足的話，方法前進(jìn)到S102。
在S102中，獲得了發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)。更具體地說，發(fā)動(dòng)機(jī)速度可從曲柄位置傳感器(未示出)獲得，或者發(fā)動(dòng)機(jī)載荷可從加速器位置傳感器(未示出)的輸出信號(hào)獲得。之后該方法從S102前進(jìn)到S103。
在103中，在執(zhí)行排氣流量逆反控制(稍后描述)時(shí)，讀出用于分別逆反第一閥12a和第二閥12b的開度所需的基準(zhǔn)時(shí)間dt1、dt3，以用于從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b供應(yīng)燃料所需的基準(zhǔn)時(shí)間dt2。獲得這些基準(zhǔn)時(shí)間是用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)來處理逆反第一閥12a和第二閥12b的開度所需的時(shí)間的變化、以及從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b供應(yīng)燃料所需的時(shí)間的變化，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)影響從其排出的排氣的流量。發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)與基準(zhǔn)時(shí)間dt1、dt2和dt3之間的關(guān)系已被預(yù)先地儲(chǔ)存為圖的形式?？蓮膱D中讀出與發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)時(shí)間dt1、dt2和dt3。
在S104中，第一閥12a完全關(guān)閉，并且第二閥12b完全打開。這可將第一分支通道10a中的排氣流量急劇降低到基本為零。同時(shí)第二分支通道10b中的排氣流量急劇增加到基本為最大值。執(zhí)行步驟104的定時(shí)對(duì)應(yīng)于圖6的時(shí)間圖中的時(shí)刻t1。在S104中，啟動(dòng)用于計(jì)算時(shí)刻t1后經(jīng)過的時(shí)間的計(jì)時(shí)器。
該方法前進(jìn)到S105，在S105判定時(shí)刻t1后經(jīng)過的時(shí)間tp1是否等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt1。將基準(zhǔn)時(shí)間dt1設(shè)為S103中讀出的數(shù)值，基于基準(zhǔn)時(shí)間dt1使第一閥12a和第二閥12b的開度逆反(顛倒)。可將其設(shè)為在S104中執(zhí)行第一閥12a和第二閥12b的控制之后第一和第二分支通道10a、10b中的排氣流動(dòng)穩(wěn)定化所耗費(fèi)的期間?；鶞?zhǔn)時(shí)間dt1對(duì)應(yīng)于圖6的時(shí)間圖中所示的從時(shí)刻t1到時(shí)刻t2的時(shí)間長度。如果確定經(jīng)過的時(shí)間tp1是短于基準(zhǔn)時(shí)間dt1的話，方法返回到S105，在S105判定經(jīng)過的時(shí)間tp1是否等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt1。將連續(xù)執(zhí)行S105直到判定經(jīng)過的時(shí)間tp1等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt1。如果在S105確定經(jīng)過的時(shí)間tp1等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt1的話，方法前進(jìn)到S106。
在S106，使第一閥12a和第二閥12b的開度逆反，也就是說，第一閥12a完全打開，并且第二閥12b完全關(guān)閉。因此，流過第一分支通道10a的排氣的流量從基本為零急劇增加到基本為最大值。S106中控制的執(zhí)行對(duì)應(yīng)于本實(shí)施例中的排氣流量逆反控制。開始執(zhí)行S106的定時(shí)對(duì)應(yīng)于圖6的時(shí)間圖中所示的時(shí)刻t2。在S106的方法下，啟動(dòng)用于計(jì)算時(shí)刻t2后經(jīng)過的時(shí)間的計(jì)時(shí)器。之后方法前進(jìn)到S107。
在S107中，燃料分別從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b供應(yīng)到流過第一和第二分支通道10a、10b中的排氣中。從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料由較低流量下的排氣攜帶以到達(dá)第一過濾器11a處。在這種情況中，通過與排氣相接觸而氧化的燃料消耗率較小，從而導(dǎo)致燃料對(duì)第一過濾器11a的有效供應(yīng)。之后流過第一分支通道10a的排氣的流量急劇增加。因此增加了直到其到達(dá)第一過濾器11a處之前通過氧化消耗的燃料量。這可確保將燃料分布到第一過濾器11a的下游部分，盡管效率降低了。
另一方面，從第二燃料供應(yīng)閥14b中供應(yīng)的燃料由較高流量的排氣攜帶。直到其到達(dá)第二過濾器11b處之前通過氧化消耗的燃料量變大了。這可確保將燃料分布到第二過濾器11b的下游部分，盡管效率降低了。之后流過第二分支通道10b的排氣流量急劇降低。這可減小通過與排氣相接觸而氧化的燃料消耗率，從而有效地將燃料供應(yīng)到第二過濾器11b。
之后該方法前進(jìn)到S108，在S108判定時(shí)刻t2后經(jīng)過的時(shí)間tp2是否等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt2。將基準(zhǔn)時(shí)間dt2設(shè)為參考值，基于基準(zhǔn)時(shí)間dt2停止從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b的燃料供應(yīng)。也就是說，將基準(zhǔn)時(shí)間dt2設(shè)為直到第一和第二分支通道10a、10b中的排氣流量的急劇改變基本停止時(shí)所耗費(fèi)的期間?；鶞?zhǔn)時(shí)間dt2對(duì)應(yīng)于圖6時(shí)間圖中所示的從時(shí)刻t2到時(shí)刻t3的期間。如果確定經(jīng)過的時(shí)間tp2是短于基準(zhǔn)時(shí)間dt2的話，方法返回到S108，在S108判定從時(shí)刻t2經(jīng)過的時(shí)間是否等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt2。將連續(xù)執(zhí)行S108直到判定從時(shí)刻t2經(jīng)過的時(shí)間tp2等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt2。另一方面，如果確定經(jīng)過的時(shí)間tp2等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt2的話，方法前進(jìn)到S109。
在S109，停止從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b的燃料供應(yīng)。并且方法前進(jìn)到S110。
在步驟S110，判定時(shí)刻t2后經(jīng)過的時(shí)間tp2是否等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt3。將基準(zhǔn)時(shí)間dt3設(shè)為從第一和第二閥12a、12b的動(dòng)作控制到其打開/關(guān)閉狀態(tài)的逆反所耗費(fèi)的參考期間。可將其設(shè)為在執(zhí)行排氣流量逆反控制后第一和第二分支通道10a、10b中的排氣流量穩(wěn)定化所耗費(fèi)的期間?；鶞?zhǔn)時(shí)間dt3對(duì)應(yīng)于圖6時(shí)間圖中所示的從時(shí)刻t2到時(shí)刻t4的期間。基準(zhǔn)時(shí)間dt3被認(rèn)為是基準(zhǔn)時(shí)間dt1的幾乎兩倍。
如果確定經(jīng)過的時(shí)間tp2是短于基準(zhǔn)時(shí)間dt3的話，方法返回到S110，在S110判定從時(shí)刻t2經(jīng)過的時(shí)間tp2是否等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt3。將連續(xù)執(zhí)行前述判定直到判定從時(shí)刻t2經(jīng)過的時(shí)間tp2等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt3。另一方面，如果在S110確定經(jīng)過的時(shí)間tp2等于或長于基準(zhǔn)時(shí)間dt3的話，方法前進(jìn)到S111。
在S111，判定是否已滿足用于終止NOX還原方法的條件。當(dāng)排氣流量逆反控制方法的執(zhí)行頻率或從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b的燃料供應(yīng)所耗費(fèi)期間的合計(jì)值超過預(yù)定值時(shí)，用于終止NOX還原方法的所述條件可被確定為已滿足。當(dāng)執(zhí)行NOX還原方法所耗費(fèi)的時(shí)間超過預(yù)定值時(shí)，所述條件可被確定為已滿足。或者當(dāng)已檢測的過濾器下游部分處的排氣的NOX濃度等于或低于預(yù)定值時(shí)，所述條件可被確定為已滿足。如果確定用于終止NOX還原方法的條件已滿足的話，該例程結(jié)束。另一方面，如果確定用于終止NOX還原方法的條件還未滿足的話，方法返回到S106，在S106再次執(zhí)行排氣流量逆反控制。
假定當(dāng)排氣流量逆反控制執(zhí)行了兩次時(shí)認(rèn)為滿足了用于終止NOX還原方法的條件，該例程將在圖6時(shí)間圖中所示的時(shí)刻圖t5終止。假定當(dāng)執(zhí)行NOX還原方法所耗費(fèi)的時(shí)間已超過了預(yù)定時(shí)間時(shí)認(rèn)為滿足了所述條件，排氣流量逆反控制將重復(fù)地執(zhí)行預(yù)定期間。
在如上所述的實(shí)施例中，在排氣流量逆反控制下，在流過第一和第二分支通道10a、10b中的排氣流量急劇改變的期間(即，在時(shí)刻t2和t3或時(shí)刻t4和t5之間)中，連續(xù)進(jìn)行從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b的燃料供應(yīng)。不必在時(shí)刻t2和t3或時(shí)刻t4和t5之間的整個(gè)期間連續(xù)地供應(yīng)燃料，也可為在前述期間的一部分供應(yīng)燃料?；蛘呖啥啻螆?zhí)行短時(shí)間的燃料供應(yīng)。這使得可允許用作還原劑的燃料容易地由排氣攜帶，導(dǎo)致改善的燃料可分散性。另外，不僅可在時(shí)刻t2和t3或時(shí)刻t4和t5之間的期間供應(yīng)燃料，而且還在包括時(shí)刻t2和t3或時(shí)刻t4和t5的期間的更長期間供應(yīng)燃料，以提供本發(fā)明的效果。
在本實(shí)施例中，在每次執(zhí)行排氣流量逆反控制時(shí)可從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b兩者中供應(yīng)用作還原劑的燃料。然而，可從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b的一個(gè)中執(zhí)行燃料供應(yīng)。
在本實(shí)施例中，在每次執(zhí)行排氣流量逆反控制時(shí)，第一和第二閥12a、12b的運(yùn)行狀態(tài)分別從完全打開狀態(tài)改變?yōu)橥耆P(guān)閉狀態(tài)或從完全關(guān)閉狀態(tài)改變?yōu)橥耆蜷_狀態(tài)。在排氣流量逆反控制下，不必非在完全關(guān)閉狀態(tài)改變和完全打開狀態(tài)之間控制各排氣流量控制閥的狀態(tài)?？稍谥虚g階段(例如在開度較大的狀態(tài)和開度較小的狀態(tài))之間控制排氣流量控制閥。
在本實(shí)施例中，每個(gè)分支通道都裝有過濾器?？扇我庠O(shè)定裝在分支通道中的過濾器的數(shù)量。也就是說，串連布置的多個(gè)過濾器可設(shè)在每個(gè)分支通道中。在這種情況中，在排氣的流量近似為最大值的定時(shí)下從燃料供應(yīng)閥中供應(yīng)燃料，以使得用作還原劑的燃料可到達(dá)串連布置的那些過濾器的下游側(cè)。
排氣流量控制裝置包括分別設(shè)在相應(yīng)分支通道中的第一和第二閥12a、12b。例如，可通過在第一排氣管5a和第一/第二分支通道10a、10b之間的接合點(diǎn)處提供一個(gè)控制閥而構(gòu)成排氣流量控制裝置，所述排氣流量控制裝置能夠控制流過第一排氣管5a的排氣流量與分別被引入到第一和第二分支通道10a、10b中的排氣流量的比率。
第四實(shí)施例下面將描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。在該實(shí)施例中，在流過第一和第二分支通道10a、10b中的排氣流量急劇改變的期間中，在排氣流量逆反控制下，通過排氣的流量改變從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b中供應(yīng)的各個(gè)燃料量。
圖8是時(shí)間圖，分別示出了在NOX還原方法下各個(gè)排氣流量控制閥的動(dòng)作，伴隨排氣流量控制閥的動(dòng)作在流過各個(gè)分支通道的排氣的相應(yīng)流量上的改變、以及流量控制閥的動(dòng)作。圖8中所示時(shí)間圖的水平軸表示時(shí)間。由于各個(gè)排氣流量控制閥的動(dòng)作與圖6時(shí)間圖中所示的相同，因此將省略其描述。圖8中的時(shí)間圖示出了第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b的動(dòng)作控制的特征。
更具體地說，在時(shí)刻t2，第一閥12a完全打開，并且第二閥12b完全關(guān)閉。之后第一分支通道10a中排氣的流量從基本為零急劇增加至基本為最大值。伴隨流量中的前述增加，執(zhí)行控制以使得從第一燃料供應(yīng)閥14a中供應(yīng)的燃料量增加。
對(duì)于時(shí)刻t2和t3之間的期間，通過以脈沖式(pulse-wise)打開和關(guān)閉第一燃料供應(yīng)閥14a而執(zhí)行控制以逐漸增加閥打開期間。因此對(duì)于排氣的流量較高的期間可供應(yīng)更多的燃料。即使通過與排氣相接觸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過濾器11a的下游部分，從而將燃料供應(yīng)到第一過濾器11a的整個(gè)面積上。對(duì)于排氣的流量較低的期間來說，供應(yīng)的燃料量較少。當(dāng)通過與排氣相接觸而氧化所消耗的燃料量較少時(shí)，可在無需供應(yīng)過多量燃料的情況下提高燃料效率。
同時(shí)，對(duì)于時(shí)刻t2和t3之間的期間，通過以脈沖方式打開和關(guān)閉第二燃料供應(yīng)閥14b而執(zhí)行控制以逐漸減小閥打開期間。對(duì)于排氣的流量較高的期間可向排氣供應(yīng)更多的燃料。即使通過與排氣相接觸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過濾器11b的下游部分，從而將燃料供應(yīng)到第二過濾器11b的整個(gè)面積上。對(duì)于排氣的流量較低的期間來說，供應(yīng)的燃料量較少。當(dāng)通過與排氣相接觸而氧化所消耗的燃料量較少時(shí)，可在無需供應(yīng)過多量燃料的情況下提高燃料效率。
對(duì)于時(shí)刻t4和t5之間的期間，第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b的動(dòng)作被逆反，并執(zhí)行與以上所述相同的控制。對(duì)于圖8時(shí)間圖的時(shí)刻t2和t3之間的期間，分別在5次脈沖中執(zhí)行從第一和第二燃料供應(yīng)閥14a、14b中的燃料供應(yīng)。所述脈沖的數(shù)量不局限于5，而是可設(shè)為任意值，只要其等于或大于2。
在前述描述中，內(nèi)燃機(jī)1為柴油機(jī)。然而，其也可為汽油機(jī)。
在本實(shí)施例中，第一和第二過濾器11a、11b經(jīng)歷NOX還原方法(包括S中毒消除方法)。相同的控制可應(yīng)用于PM恢復(fù)方法(用于恢復(fù)俘獲顆粒物質(zhì)的能力的方法)以便于增加各相應(yīng)過濾器的溫度。在這種情況中，用作還原劑的燃料可供應(yīng)到設(shè)在過濾器上游的氧化催化劑而不是NOX催化劑。
在本實(shí)施例中，用作還原劑的燃料被供應(yīng)到吸留/還原型NOX催化劑中以便于執(zhí)行NOX還原方法。然而，本發(fā)明可應(yīng)用于選擇還原型NOX催化系統(tǒng)，在該還原型NOX催化系統(tǒng)中用作還原劑的尿素水溶液(ureic water)被供應(yīng)到排氣通道中還原包含在排氣中的NOX。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于，包括；其一端連接于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道，從所述內(nèi)燃機(jī)排出的排氣流過所述排氣通道；排氣流量控制單元，該排氣流量控制單元控制流過所述排氣通道的排氣的流量；裝在所述排氣通道中用于凈化包含在所述排氣中的NOx的NOx催化劑；以及還原劑供應(yīng)裝置，該還原劑供應(yīng)裝置用于在所述排氣的空氣/燃料比臨時(shí)達(dá)到濃狀態(tài)的濃峰值控制下通過還原劑的至少一次排放動(dòng)作將所述還原劑供應(yīng)到流過所述排氣通道的排氣；其中，當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到NOx催化劑、在所述NOx催化劑上NOx和SOx中的一種被還原時(shí)，所述排氣流量控制單元改變流過所述排氣通道的排氣的流量，在所述排氣的流量改變期間，所述還原劑供應(yīng)裝置在所述排氣以不同流量流動(dòng)的多個(gè)定時(shí)供應(yīng)所述還原劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣排放控制系統(tǒng)，根據(jù)NOx和SOx中的一種在其上被還原的所述NOx催化劑的一部分，來確定用于從所述還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)所述還原劑的定時(shí)，并且根據(jù)NOx和SOx中的一種在其上被還原的所述NOx催化劑的所述一部分所要求的還原程度，來確定從所述還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)的所述還原劑的量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述NOx催化劑包括由多種NOx催化劑構(gòu)成的一組催化劑，并且為所述多種NOx催化劑中的至少一種確定NOx和SOx中的一種在其上被還原的所述NOx催化劑的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣通道在中途被分成為兩個(gè)分支通道；所述排氣流量控制單元控制流過這兩個(gè)分支通道的排氣的流量；所述兩個(gè)分支通道中的每一個(gè)都分別裝有至少一種NOx催化劑；所述還原劑供應(yīng)裝置分別設(shè)在所述NOx催化劑上游的所述兩個(gè)分支通道的各自的一部分處；當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到所述NOx催化劑以還原其上的NOx和SOx中的一種時(shí)，所述排氣流量控制單元將這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道的排氣的流量減小到大致為零值，所述一個(gè)分支通道中裝有具有要被還原的NOx和SOx中的一種的NOx催化劑；并且從所述還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)所述還原劑的定時(shí)被確定為使得當(dāng)流過這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道的排氣的流量變成大致為零值時(shí)，使得從所述還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)的還原劑到達(dá)NOx或SOx中的一種在其上被還原的所述NOx催化劑的一部分，所述一個(gè)分支通道中裝有具有要被還原的NOx和SOx中的一種的NOx催化劑。
5.一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于，包括其一端連接于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通道，所述排氣通道在中途被分成為兩個(gè)分支通道，供從所述內(nèi)燃機(jī)排出的排氣流過；排氣流量控制單元，該排氣流量控制單元控制流過這兩個(gè)分支通道的排氣的流量；為這兩個(gè)分支通道中的每個(gè)提供的至少一種NOx催化劑，該NOx催化劑用于凈化排氣的NOx；以及設(shè)在所述NOx催化劑上游的兩個(gè)分支通道的每個(gè)中的還原劑供應(yīng)裝置，該還原劑供應(yīng)裝置用于將還原劑供應(yīng)到流過這兩個(gè)分支通道的排氣中；其中，當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到NOx和SOx中的一種在其上被還原的NOx催化劑時(shí)，所述排氣流量控制單元執(zhí)行排氣流量逆反控制，其中從這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的流量高于另一個(gè)分支通道中排氣的流量的狀態(tài)改變?yōu)檫@兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的較高流量降低并且所述另一個(gè)分支通道中排氣的流量增加的狀態(tài)，并且在所述排氣流量逆反控制下，所述還原劑從要求將還原劑供應(yīng)于其上的NOx催化劑上游的還原劑供應(yīng)裝置中被供應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于所述排氣通道在中途被分成為兩個(gè)分支通道，并且所述排氣流量控制單元控制流過這兩個(gè)分支通道中的每一個(gè)分支通道的排氣的流量；這兩個(gè)分支通道中的每一個(gè)都分別裝有至少一種NOx催化劑；所述還原劑供應(yīng)裝置設(shè)在NOx催化劑上游的這兩個(gè)分支通道的每個(gè)之中；當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到NOx和SOx中的一種在其上被還原的NOx催化劑時(shí)，所述排氣流量控制單元執(zhí)行排氣流量逆反控制，其中從這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的流量高于另一個(gè)分支通道中排氣的流量的狀態(tài)改變?yōu)檫@兩個(gè)分支通道中的所述一個(gè)分支通道中排氣的較高流量降低并且所述另一個(gè)分支通道中排氣的流量增加的狀態(tài)；在所述排氣流量逆反控制下，所述還原劑從要求將還原劑供應(yīng)于其上的NOx催化劑上游的還原劑供應(yīng)裝置中被供應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于在所述排氣流量逆反控制下，所述排氣流量控制單元，將其中這兩個(gè)分支通道中排氣的總流量與這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的流量的比率取最大值而總流量與另一個(gè)分支通道中排氣的流量的比率取最小值的狀態(tài)，改變?yōu)槠渲惺沟萌∷鲎畲笾档谋嚷首钚』沟萌∷鲎钚≈档谋嚷首畲蠡臓顟B(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于所述排氣流量控制單元包括在這兩個(gè)分支通道的每個(gè)之中的排氣流量控制閥；在所述排氣流量逆反控制下，所述排氣流量控制單元，將其中這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中的排氣流量控制閥完全打開并且另一個(gè)分支通道中的排氣流量控制閥完全關(guān)閉的狀態(tài)，改變?yōu)槠渲幸淹耆蜷_的排氣流量控制閥被完全關(guān)閉并且已完全關(guān)閉的排氣流量控制閥被完全打開的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任意一項(xiàng)所述的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于所述還原劑從這兩個(gè)分支通道中的每一個(gè)還原劑供應(yīng)裝置供應(yīng)到還原劑供應(yīng)裝置下游的NOx催化劑以還原NOx催化劑上的NOx和SOx中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任意一項(xiàng)所述的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于所述排氣流量控制單元在預(yù)定期間重復(fù)地執(zhí)行排氣流量逆反控制，并且在所述排氣流量逆反控制下，還原劑從還原劑供應(yīng)裝置被供應(yīng)到要求還原劑被供應(yīng)到其上的NOx催化劑上游的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任意一項(xiàng)所述的排氣排放控制系統(tǒng)，其特征在于在所述排氣流量逆反控制下，每個(gè)分支通道中的還原劑供應(yīng)裝置隨著所述分支通道中的排氣流量的減小而減少從所述還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑量，以及隨著所述分支通道中的排氣流量的增加而增加從所述還原劑供應(yīng)裝置中供應(yīng)的還原劑量。
12.一種排氣排放控制系統(tǒng)的凈化能力恢復(fù)方法，所述排氣排放控制系統(tǒng)包括其一端連接于內(nèi)燃機(jī)并且從所述內(nèi)燃機(jī)中排出的排氣通過其中流動(dòng)的排氣通道、以及設(shè)在所述排氣通道中用于凈化包含在所述排氣中的NOx的NOx催化劑，該方法的特征是包括以下步驟當(dāng)還原劑被供應(yīng)到NOx催化劑時(shí)改變流過所述排氣通道的排氣的流量，其中，在NOx催化劑上NOx和SOx中的一種被還原；以及在排氣的流量改變期間在排氣以不同流量流動(dòng)時(shí)的多個(gè)定時(shí)，在其中排氣的空氣/燃料比臨時(shí)達(dá)到濃狀態(tài)的濃峰值控制下，通過所述還原劑的至少一次排放動(dòng)作將所述還原劑供應(yīng)到流過所述排氣通道的排氣中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的凈化能力恢復(fù)方法，其特征在于，所述還原劑被供應(yīng)到流過所述排氣通道的排氣中的多個(gè)定時(shí)包括兩個(gè)定時(shí)第一定時(shí)，在該第一定時(shí)流過所述排氣通道的排氣的流量變?yōu)轭A(yù)定第一流量，所述排氣通道設(shè)有要求還原劑被供應(yīng)于其上的NOx催化劑；以及第二定時(shí)，在該第二定時(shí)流過所述排氣通道的排氣的流量變?yōu)轭A(yù)定第二流量，所述排氣通道設(shè)有要求還原劑被供應(yīng)于其上的NOx催化劑；當(dāng)流過設(shè)有要求還原劑被供應(yīng)于其上的NOx催化劑的所述排氣通道的排氣的流量變?yōu)樗鲱A(yù)定第一流量時(shí)，預(yù)定第一還原量的還原劑被供應(yīng)到流過所述排氣通道的排氣；當(dāng)流過設(shè)有要求還原劑被供應(yīng)于其上的NOx催化劑的所述排氣通道的排氣的流量變?yōu)轭A(yù)定第二流量時(shí)，預(yù)定第二還原量的還原劑被供應(yīng)到流過所述排氣通道的排氣；根據(jù)要求在其上還原NOx和SOx中一種的NOx催化劑的一部分確定排氣的第一和第二流量；以及根據(jù)要求在其上還原NOx和SOx中一種的NOx催化劑的一部分所需的還原程度確定第一和第二還原劑量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的凈化能力恢復(fù)方法，其特征在于，所述NOx催化劑包括由多種NOx催化劑構(gòu)成的一組催化劑，并且為所述多種NOx催化劑中的至少一種確定要求NOx或SOx在其上被還原的所述NOx催化劑的一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任意一項(xiàng)所述的凈化能力恢復(fù)方法，其特征在于，所述排氣通道在中途被分成為兩個(gè)分支通道；所述方法的特征在于還包括以下步驟當(dāng)所述還原劑供應(yīng)到NOx和SOx中的一種在其上被還原的所述NOx催化劑時(shí)，從所述內(nèi)燃機(jī)中排出的排氣以全流量流過這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道的狀態(tài)改變?yōu)閺乃鰞?nèi)燃機(jī)中排出的排氣以全流量流過另一個(gè)分支通道的狀態(tài)；并且從要求將還原劑供應(yīng)于其上的NOx催化劑上游供應(yīng)所述還原劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的凈化能力恢復(fù)方法，其特征在于，還包括以下步驟隨著流過被供應(yīng)還原劑的所述兩個(gè)分支通道中一個(gè)分支通道的排氣流量的減小，減小供應(yīng)到流過所述一個(gè)分支通道的排氣的還原劑的量；隨著流過所述兩個(gè)分支通道中一個(gè)分支通道的排氣流量的增加，增加供應(yīng)到流過所述一個(gè)分支通道的排氣的還原劑的量。
17.一種排氣排放控制系統(tǒng)的凈化能力恢復(fù)方法，所述排氣排放控制系統(tǒng)包括其一端連接于內(nèi)燃機(jī)的排氣通道，所述排氣通道在中途被分成為兩個(gè)排氣通道，從所述內(nèi)燃機(jī)中排出的排氣流過所述分支通道；以及設(shè)在所述兩個(gè)分支通道的每個(gè)中用于凈化包含在排氣中的NOx的NOx催化劑，該方法的特征是包括以下步驟當(dāng)所述還原劑被供應(yīng)到NOx和SOx中的一種在其上被還原的NOx催化劑時(shí)，執(zhí)行排氣流量逆反控制，其中從這兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的流量高于另一個(gè)分支通道中排氣的流量的狀態(tài)改變?yōu)檫@兩個(gè)分支通道中的一個(gè)分支通道中排氣的較高流量降低并且所述另一個(gè)分支通道中排氣的流量增加的狀態(tài)，并且在所述排氣流量逆反控制下，從要求將還原劑供應(yīng)于其上的NOx催化劑上游供應(yīng)所述還原劑。
全文摘要
當(dāng)用作還原劑的燃料被供給到NO
文檔編號(hào)F01N3/20GK1973121SQ200580021033
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月24日
發(fā)明者利岡俊祐, 新美國明 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社