專利名稱：排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于凈化發(fā)動機(jī)排氣的排氣凈化裝置，特別地，涉及具有NOx吸附催化劑的排氣凈化裝置。
技術(shù)背景已知一種排氣凈化裝置，其在發(fā)動機(jī)的排氣通路中設(shè)置在氧化 氣氛時吸附排氣中的NOx (氮氧化物)，在還原氣氛時釋放吸附的 前述NOx而進(jìn)行還原的NOx吸附催化劑，以凈化排氣中的NOx。另一方面，在燃料中或發(fā)動機(jī)的潤滑油中含有硫成分，該硫成 分會成為S0x (硫氧化物)而與發(fā)動機(jī)的排氣一起排出。該S0x按 照與N0x同樣的機(jī)理被N0x吸附催化劑吸附，隨著S0x吸附量的 增大而NOx的吸附能力降低，產(chǎn)生所謂的硫中毒。因此，為了該硫中毒的恢復(fù)即S凈化，已知下述方法間歇地 向排氣中供給HC(碳化氫)，在將NOx吸附催化劑升溫的同時使其 成為還原氣氛(以下稱為燃料過量供給(rich spike))，這種S凈 化的執(zhí)行例如如特開2004 — 25U72號公報(以下稱為專利文獻(xiàn)1) 等中公示。為了進(jìn)行該S凈化，需要將NOx吸附催化劑的溫度升高到例如 700。C左右的高溫，同時使NOx吸附催化劑成為還原氣氛，僅由燃 料過量供給進(jìn)行的HC供給，很難穩(wěn)定進(jìn)行該升溫與還原氣氛化。特 別地，在柴油發(fā)動機(jī)或稀薄燃燒發(fā)動機(jī)等中，排氣中含有大量氧，如 果開始S凈化而由燃料過量供給向排氣中提供HC，則HC將局部地 與排氣中的氧迅速反應(yīng)，出現(xiàn)NOx吸附催化劑過度升溫的問題。另外，如果為了防止這種升溫而抑制由燃料過量供給所供給的 HC的量，則將NOx吸附催化劑升溫到可以進(jìn)行S凈化的溫度需要 時間，S凈化的開始延遲，或者在S凈化開始后也不能使NOx吸附催化劑成為可以充分進(jìn)行S凈化的還原氣氛，出現(xiàn)S凈化耗費(fèi)時間 的問題。在專利文獻(xiàn)1的排氣凈化裝置中，在微粒過濾器中承載NOx吸附催化劑，在s凈化暫時中斷后重新開始的情況下，在為了使微粒 過濾器再生而升溫之后，繼續(xù)升溫而進(jìn)行s凈化。由此，在分步使NOx吸附催化劑升溫的情況下，也必須將排氣溫度升高到600°C左 右以再生微粒過濾器，如果在這種狀態(tài)下進(jìn)行用于S凈化的燃料過 量供給，則由燃料過量供給提供的HC在已達(dá)到高溫的催化劑上迅速 燃燒，導(dǎo)致過度升溫，同時很難在排氣中保持S凈化所需的適量的 HC。因此，在現(xiàn)有的排氣凈化裝置中，難以同時穩(wěn)定地進(jìn)行用于S 凈化的NOx吸附催化劑的升溫和還原氣氛化這兩者。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述課題提出的，其目的在于，提供一種排氣凈 化裝置，其不會發(fā)生NOx吸附催化劑的過度升溫，而可以穩(wěn)定高效 地進(jìn)行NOx吸附催化劑的硫中毒恢復(fù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的排氣凈化裝置，其具有NOx吸附催化劑，其設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通路中，在氧化氣氛 時吸附排氣中的NOx，在還原氣氛時釋放吸收的前述NOx而進(jìn)行還 原；HC供給單元，其向流入前述NOx吸附催化劑的排氣中供給HC; 以及控制單元，其通過由前述HC供給單元進(jìn)行HC供給而使前述 NOx吸附催化劑升溫，同時由前述HC供給單元利用燃料過量供給進(jìn) 行HC供給而使前述NOx吸附催化劑成為還原氣氛，由此迸行前述 NOx吸附催化劑的S凈化，其特征在于，前述控制單元通過控制前 述HC供給單元，在進(jìn)行使前述NOx吸附催化劑升溫到下述的第2 溫度所需的量的HC供給而將前述NOx吸附催化劑升溫后，緊接著 在進(jìn)行前述HC供給的同時在前述HC供給基礎(chǔ)上追加進(jìn)行前述燃料 過量供給，前述第2溫度是指，從作為為了前述S凈化所需的溫度 而預(yù)先設(shè)定的第1溫度中，減去由前述燃料過量供給引起的溫度升高的量之后的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化裝置，在開始由燃料過量供給進(jìn)行的
NOx吸附催化劑的S凈化之前，向流入NOx吸附催化劑中的排氣供 給使NOx吸附催化劑維持第2溫度所需的量的HC，前述第2溫度為， 從作為用于恢復(fù)硫中毒而預(yù)先確定的第1溫度中，減去用于使NOx 吸附催化劑成為還原氣氛的由燃料過量供給引起的溫度上升的量之 后的溫度。因此，即使在剛開始用于使NOx吸附催化劑成為還原氣 氛的HC供給之后，排氣中仍含有大量氧的狀態(tài)下，也因供給的HC 與氧的反應(yīng)，不會使NOx吸附催化劑過度升溫。
另外， 一邊繼續(xù)進(jìn)行使NOx吸附催化劑升溫到第2溫度所需的 量的HC供給， 一邊在該HC供給的基礎(chǔ)上追加用于使NOx吸附催 化劑成為還原氣體的燃料過量供給所需的HC而進(jìn)行S凈化，前述第 2溫度是指從前述第1溫度中減去用于使NOx吸附催化劑成為還原 氣氛的由燃料過量供給引起的溫度上升的量之后的溫度。因此，容易 在由燃料過量供給進(jìn)行的S凈化執(zhí)行過程中，將NOx吸附催化劑的 溫度維持在用于恢復(fù)硫中毒的溫度即前述第1溫度。


圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施方式涉及的排氣凈化裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是由圖1的排氣凈化裝置進(jìn)行的S凈化控制的流程圖。
圖3是表示在圖2的S凈化控制執(zhí)行時，HC供給量、流入NOx
吸附催化劑中的排氣的空氣過剩率、及NOx吸附催化劑的出口側(cè)排
氣溫度各自的隨時間變化的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是表示適用本發(fā)明的一個實(shí)施方式涉及的排氣凈化裝置的
4氣缸柴油發(fā)動機(jī)(以下稱為發(fā)動機(jī))的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)圖l說明
本發(fā)明涉及的排氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)。發(fā)動機(jī)1具有各個氣缸共用的高壓蓄壓室(以下稱為公共油軌) 2，由燃料噴射泵(未圖示)供給并存儲在公共油軌2中的高壓燃料即輕油，向設(shè)置在各個氣缸上的噴射器4供給，從各個噴射器4向各氣缸中噴射輕油。在進(jìn)氣通路6中設(shè)置渦輪增壓器8，從未圖示的空氣過濾器中吸 入的進(jìn)氣，從進(jìn)氣通路6向渦輪增壓器8的壓縮機(jī)8a流入，由壓縮 機(jī)8a增壓后的進(jìn)氣，經(jīng)由中間冷卻器IO及進(jìn)氣控制閥12導(dǎo)入進(jìn)氣 歧管14中。另外，在進(jìn)氣通路6的壓縮機(jī)8a的上游側(cè)，設(shè)置用于檢 測向發(fā)動機(jī)1的吸入空氣流量的進(jìn)氣流量傳感器16。另一方面，從發(fā)動機(jī)1的各個氣缸中排出排氣的排氣口 (未圖 示)，經(jīng)由排氣歧管18與排氣管(排氣通路)20連接。此外，在排 氣歧管18與進(jìn)氣歧管4之間，經(jīng)由EGR閥門22設(shè)置連通排氣歧管 18與進(jìn)氣歧管14的EGR通路24。排氣管20在經(jīng)過渦輪增壓器8的渦輪8b之后，經(jīng)由排氣節(jié)流 閥26與排氣后處理裝置28連接。另外，渦輪8b的旋轉(zhuǎn)軸與壓縮機(jī) 8a的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)，渦輪8b受到在排氣管20內(nèi)流動的排氣的作用而 驅(qū)動壓縮機(jī)8a。排氣后處理裝置28由上游側(cè)殼體30、以及利用連通路32與上 游側(cè)殼體30的下游側(cè)連通的下游側(cè)殼體34構(gòu)成。在上游側(cè)殼體30內(nèi)，收容NOx吸附催化劑36，同時在NOx吸 附催化劑36的下游側(cè)，收容微粒過濾器(以下稱為過濾器)38。該NOx吸附催化劑36具有下述功能在處于流入的排氣中的 氧濃度高的氧化氣氛中時，吸附排氣中的NOx，在處于流入的排氣 中的氧濃度低而在排氣中含有HC或CO (—氧化碳)等還原成分的 還原氣氛中時，釋放吸附的NOx，進(jìn)行還原。另外，過濾器38由蜂窩型的陶瓷載體構(gòu)成，并列設(shè)有多條連通 上游側(cè)與下游側(cè)的通路，并且使通路的上游側(cè)開口與下游側(cè)開口交互封閉，通過捕獲排氣中的微粒而凈化發(fā)動機(jī)1的排氣。NOx吸附催化劑36的NOx吸附量超過臨界量而未被吸附的排 氣中的NOx流入過濾器38，對被過濾器38捕捉而堆軹的微粒來說，作為氧化劑起作用。即，流入過濾器38中的NOx對微粒進(jìn)行氧化而 將其從過濾器38中去除，使得過濾器38連續(xù)再生，并且變成N2排 放到空氣中。
在上游側(cè)的殼體30內(nèi)，在NOx吸附催化劑36的下游側(cè)，設(shè)置 檢測NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc的排氣溫度傳感器40。 另外，在過濾器38的前后設(shè)置上游壓力傳感器42，其檢測過濾器 38上游側(cè)的排氣壓力；以及下游壓力傳感器44，其檢測過濾器38 下游側(cè)的排氣壓力。
在下游側(cè)殼體34內(nèi)收容后段氧化催化劑46。后段氧化催化劑 46具有氧化未被NOx吸附催化劑36凈化而殘留在排氣中的HC或 CO的功能。另外，后段氧化催化劑46具有下述功能在因后述的 過濾器38強(qiáng)制再生而由過濾器38吸附的HC，因溫度升高而脫離的 情況下，將該HC氧化，并且將因過濾器38的強(qiáng)制再生而微粒被燒 卻時產(chǎn)生的CO氧化，成為C02排放到空氣中等。
在排氣節(jié)流閥26與排氣后處理裝置28間的排氣管20中，設(shè)置 燃料添加閥(HC供給單元)48，其由燃料噴射泵(未圖示)供給燃 料而向排氣管20內(nèi)的排氣中噴射燃料。通過從該燃料添加閥48向流 入NOx吸附催化劑36中的排氣中噴射燃料，使得NOx吸附催化劑 36成為還原氣氛。由此，吸附在NOx吸附催化劑36中的NOx被釋 放而還原。
另外，在后述的過濾器38的強(qiáng)制再生時，為了進(jìn)行過濾器38 的升溫，進(jìn)行從燃料添加閥48向排氣中的燃料噴射。
ECU (控制單元)50是用于包括發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)控制在內(nèi)進(jìn)行 集中控制的控制裝置，其由CPU、存儲器、定時計(jì)數(shù)器等構(gòu)成，進(jìn) 行各種控制量的運(yùn)算，并根據(jù)該控制量進(jìn)行各種設(shè)備的控制。
在ECU50的輸入側(cè)，為了收集各種控制所需的信息，除了上述 的進(jìn)氣流量傳感器16、排氣溫度傳感器40、上游壓力傳感器42及下 游壓力傳感器44之外，還連接檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器52、以 及檢測加速器踏板的踏入量的加速器開度傳感器54等的各種傳感 器。另外，在ECU50的輸出側(cè)連接各種設(shè)備，包括根據(jù)運(yùn)算出的控制量進(jìn)行控制的各氣缸的噴射器4、進(jìn)氣控制閥12、 EGR閥22、排 氣節(jié)流閥26、及燃料添加閥48等。
由ECU 50進(jìn)行向發(fā)動機(jī)1的各氣缸的燃料供給量的運(yùn)算、以及 基于運(yùn)算出的燃料供給量控制從噴射器4的燃料供給。發(fā)動機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn) 所需的燃料供給量(主噴射量)，根據(jù)由轉(zhuǎn)速傳感器52檢測出的發(fā) 動機(jī)轉(zhuǎn)速和由加速器開度傳感器54檢測出的加速器開度，從預(yù)先存 儲的對應(yīng)圖中讀取而確定。向各氣缸供給的燃料的量，由噴射器4 的開閥時間調(diào)整，在與所確定的燃料量對應(yīng)的驅(qū)動時間，使各個噴射 器4開閥驅(qū)動，向各個氣缸進(jìn)行主噴射，由此供給發(fā)動機(jī)l運(yùn)轉(zhuǎn)所需 的燃料量。
另外，CEU50還進(jìn)行用于對過濾器38進(jìn)行強(qiáng)制再生的控制。堆 積在過濾器38中的微粒如前所述，利用與通過NOx吸附催化劑36 并流入過濾器38中的N02反應(yīng)而進(jìn)行連續(xù)再生，從而被氧化去除， 但僅通過這種連續(xù)再生，有時無法充分地氧化去除堆積的微粒。如果 繼續(xù)這種狀態(tài)，則微粒在過濾器38內(nèi)過量堆積，可能會引起過濾器 38堵塞，因此，根據(jù)過濾器38中的微粒的堆積狀況，適當(dāng)進(jìn)行過濾 器38的強(qiáng)制再生。
也就是說，如果根據(jù)上游壓力傳感器42及下游壓力傳感器44 或進(jìn)氣流量傳感器16的檢測值等，判斷過濾器38中的微粒堆積量達(dá) 到規(guī)定量，則開始強(qiáng)制再生的控制。
在該強(qiáng)制再生控制中，通過將進(jìn)氣控制閥12或排氣節(jié)流閥26 向關(guān)閉方向控制而使排氣溫度上升，同時由燃料噴射閥48向排氣中 噴射燃料，使過濾器38升溫到可以將微粒燒卻的溫度。也就是說， 由燃料添加閥48供給的HC到達(dá)NOx吸附催化劑36，利用NOx吸 附催化劑36上的HC的氧化反應(yīng)，溫度進(jìn)一步升高后的高溫排氣流 入過濾器38內(nèi)。堆積在過濾器38中的微粒，由此被達(dá)到高溫的排氣 燒卻，過濾器38被強(qiáng)制再生。
此外，ECU50也可以進(jìn)行用于適當(dāng)?shù)赜蒒Ox吸附催化劑36進(jìn) 行NOx凈化的控制。發(fā)動機(jī)l為柴油發(fā)動機(jī)，在大部分的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域 中，進(jìn)行稀薄燃燒而排氣中的氧濃度高，排氣中的NOx被NOx吸附催化劑36吸附。這樣，如果NOx吸附催化劑36吸附排氣中的NOx 的狀態(tài)長時間持續(xù)，則NOx吸附催化劑36的NOx吸附能力會飽和， 排氣中的NOx有可能不被NOx吸附催化劑36吸附而直接排放到空 氣中。為了防止這種NOx吸附能力的飽和，ECU 50控制燃料添加閥 48，例如通過每隔規(guī)定時間向排氣中噴射燃料而供給HC，使得NOx 吸附催化劑36成為還原氣氛，使吸附在NOx吸附催化劑36中的NOx 釋放而還原。在這樣構(gòu)成的排氣凈化裝置的發(fā)動機(jī)1中，在燃料中或發(fā)動機(jī)1 的潤滑油中含有硫成分，該硫成分會成為SOx而與排氣一起從發(fā)動 機(jī)1中排出。因?yàn)榕艢庵泻械腟Ox會因與NOx同樣的機(jī)理被NOx 吸附催化劑36吸附，所以隨著SOx吸附量的增加，NOx吸附催化劑 36的NOx吸附能量會下降，出現(xiàn)所謂的硫中毒。在放任該硫中毒的 情況下，由NOx吸附催化劑36進(jìn)行的NOx凈化的效率降低，排氣 中的NOx有可能不被NOx吸附催化劑36吸收而直接排放到大氣中。因此，在具有NOx吸附催化劑36的排氣凈化裝置中，要適當(dāng) 進(jìn)行該硫中毒的恢復(fù)，即所謂的S凈化。也就是說，根據(jù)發(fā)動機(jī)1 的燃料消耗量或運(yùn)轉(zhuǎn)時間等，推定NOx吸附催化劑36的SOx吸附 量，當(dāng)該推定SOx吸附量大于或等于規(guī)定值時，由ECU50進(jìn)行用于 S凈化的控制。在S凈化控制中，需要使NOx吸附催化劑36升溫到 700。C左右，同時使NOx吸附催化劑36成為還原氣氛。這種S凈化的控制程序，在根據(jù)未圖示的另外的是否需要S凈 化控制判斷程序，如前所述推定SOx吸附量大于或等于規(guī)定值而判 斷需要S凈化的時刻幵始，按照圖2所示的流程圖，以規(guī)定的控制 周期進(jìn)行。如果S凈化控制開始，則首先在步驟S2中判斷標(biāo)志Fl的值是 否為1。標(biāo)志F1是表示是否為了 S凈化而通過燃料過量供給進(jìn)行HC 供給的標(biāo)志，如果其值為1則允許燃料過量供給。標(biāo)志F1的初始值 為0，開始S凈化控制之后，在最初的控制周期內(nèi)處理進(jìn)入步驟S4。在步驟S4中，判斷標(biāo)志Fa的值是否為1。標(biāo)志Fa是表示后述的定時器A是否開始計(jì)數(shù)的標(biāo)志，如果其值為1則表示定時器A開 始計(jì)數(shù)。因?yàn)闃?biāo)志Fa的初始值為O，所以處理進(jìn)入步驟S6。
在步驟S6中開始定時器A的計(jì)數(shù)，在下一個步驟S8中，與定 時器A的計(jì)數(shù)開始配合而使標(biāo)志Fa的值為1 。
在下面的步驟S10中，判斷由排氣溫度傳感器40檢測出的NOx 吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc是否大于或等于規(guī)定溫度T2。
該規(guī)定溫度T2相當(dāng)于NOx吸附催化劑36的溫度為下述溫度時 的NOx吸附催化劑36出口側(cè)排氣溫度，上述溫度是指，從S凈化所 需的溫度(第1溫度)中，減去由后述的燃料過量供給進(jìn)行HC供給 時估算的溫度升高量后的溫度(第2溫度)。因此，在步驟S10中 判斷NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc大于或等于規(guī)定溫度 T2的情況下，判斷NOx吸附催化劑36的溫度大于或等于第2溫度。
另外，第1溫度為進(jìn)行S凈化所需的溫度，設(shè)定為比可以進(jìn)行 NOx吸附催化劑36的S凈化的下限溫度高數(shù)十。C，該第1溫度及第 2溫度，根據(jù)NOx吸附催化劑36或發(fā)動機(jī)1的特性，設(shè)定為適當(dāng)?shù)?值。在本實(shí)施方式中，例如使第1溫度為700°，使第2溫度為500。。
在根據(jù)由排氣溫度傳感器40檢測出的NOx吸附催化劑36的出 口側(cè)排氣溫度Tc與規(guī)定溫度T2的比較結(jié)果，在步驟S10中判斷NOx 吸附催化劑36的溫度未達(dá)到第2溫度的情況下，處理進(jìn)入步驟S12， 在判斷其大于或等于第2溫度的情況下，處理進(jìn)入步驟S14。
在步驟S12及步驟S14中，根據(jù)由轉(zhuǎn)速傳感器52檢測出的發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)速、由加速器開度傳感器54檢測出的加速踏板的踏入量等，開 閉控制燃料添加闊48，以使得向排氣中供給從預(yù)先存儲的對應(yīng)圖中 讀取的供給量的HC。此時的對應(yīng)圖中設(shè)定將第2吸附催化劑36升 溫到第2溫度所需的HC供給量，在處理進(jìn)入步驟S12的情況下，因 為NOx吸附催化劑36的溫度未到達(dá)第2溫度，所以使用HC供給量 設(shè)定得較多的增量對應(yīng)圖。另一方面，在處理進(jìn)入步驟S14的情況 下，因?yàn)镹Ox吸附催化劑36的溫度大于或等于第2溫度，所以使用 HC供給量設(shè)定得少的減量對應(yīng)圖。
然后，如果處理進(jìn)入步驟S16，則在步驟S16中判斷開始計(jì)數(shù)的定時器A的計(jì)數(shù)時間ta是否達(dá)到規(guī)定時間tl。在S凈化控制開始 初始階段計(jì)數(shù)時間ta未達(dá)到規(guī)定時間tl,由此結(jié)束本次控制周期。在下一個控制周期，因?yàn)闃?biāo)志F1的值仍然為0，所以處理從步 驟S2進(jìn)入步驟S4，因?yàn)闃?biāo)志Fa的值己經(jīng)是1，所以處理從步驟4 直接進(jìn)入步驟S10。在步驟SIO，如前所述，通過判斷NOx吸附催化劑36的出口側(cè) 排氣溫度Tc是否大于或等于規(guī)定溫度T2，判斷NOx吸附催化劑36 的溫度是否大于或等于第2溫度。然后，在判斷NOx吸附催化劑36的溫度未達(dá)到第2溫度的情 況下，在步驟S12中使用增量對應(yīng)圖進(jìn)行HC供給，在判斷NOx吸 附催化劑36的溫度大于或等于第2溫度的情況下，在步驟S14中使 用減量對應(yīng)圖進(jìn)行HC供給。由此，通過在每個控制周期重復(fù)進(jìn)行由步驟S12或步驟S14的 HC供給，使得NOx吸附催化劑36的溫度升高到第2溫度或其附近。在圖3中表示此時的來自燃料添加閥48的HC供給量、向NOx 吸附催化劑36供給的排氣的空氣過剩率、以及NOx吸附催化劑36 的出口側(cè)排氣溫度各自的隨時間變化的狀態(tài)。如果開始S凈化控制，則進(jìn)行圖2的步驟S12或步驟S14中的 HC供給，在某個期間，NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc未 達(dá)到規(guī)定溫度T2，進(jìn)行步驟S12中的使用增量對應(yīng)圖的HC供給。并且，在由于供給的HC在催化劑上被氧化而NOx吸附催化劑 36的溫度升高，NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc大于或等 于規(guī)定溫度T2的時刻，切換為步驟S14中的使用減量對應(yīng)圖的HC 供給，然后NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc每次穿過規(guī)定 溫度T2，都相互切換使用增量對應(yīng)圖的HC供給(步驟S12)與使用 減量對應(yīng)圖的HC供給(步驟S14)。通過這樣進(jìn)行HC供給，使得 NOx的出口側(cè)排氣溫度Tc維持在規(guī)定溫度T2前后。另外，此時流入NOx吸附催化劑36中的排氣的空氣過剩率， 通過由步驟S12或步驟S14進(jìn)行的HC供給，與控制開始前相比減少， 氧濃度降低，但其仍然處于氧化氣氛。這樣一邊使NOx吸附催化劑36維持在第2溫度左右， 一邊由 計(jì)時器A進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果在圖2的步驟S16中判斷定時器A的計(jì)數(shù) 時間ta大于或等于規(guī)定時間tl，則處理進(jìn)入步驟S18，在使標(biāo)志F1 的值為1之后，結(jié)束該控制周期。因此，在開始S凈化控制經(jīng)過一定時間tl的期間內(nèi)，利用步驟 S12或步驟SM，只進(jìn)行使NOx吸附催化劑36升高到第2溫度所需 的量的HC供給，而不由燃料過量供給進(jìn)行HC供給。在剛開始S凈化控制之后催化劑上的氧濃度提高，通過在步驟 S12或步驟S14中供給的HC與催化劑上的氧反應(yīng)，在NOx吸附催 化劑36上局部出現(xiàn)迅速的溫度升高，但因?yàn)榇藭r供給的HC為僅使 NOx吸附催化劑36升高到第2溫度的量，并未由燃料過量供給進(jìn)行 HC供給，所以不會造成在NOx吸附催化劑36上出現(xiàn)過度升溫程度 的溫度升高。另外，局部升高的溫度隨著時間的經(jīng)過而在NOx吸附催化劑36 整體上趨于均勻，規(guī)定時間U設(shè)定為可以確保該溫度均勻化所需的 時間。因此，如上所述，從開始S凈化控制到經(jīng)過規(guī)定時間U僅進(jìn) 行由歩驟S12或步驟S14的HC供給，而不進(jìn)行由燃料過量供給的 HC供給，由此在NOx吸附催化劑36升溫到第2溫度左右的同時， 局部升高的溫度在NOx吸附催化劑36整體上趨于均勻。在步驟S18中使Fl的值為1，在允許由燃料過量供給進(jìn)行HC 供給后的控制周期內(nèi)，處理從步驟S2進(jìn)入步驟S20。在步驟S20中，判斷標(biāo)志Fb的值是否為1。標(biāo)志Fb是表示后 述的定時器B是否開始計(jì)數(shù)的標(biāo)志，如果其值為1則表示定時器B 開始計(jì)數(shù)。因?yàn)闃?biāo)志Fb的初始值為0，所以處理進(jìn)入步驟S22。在步驟S22中，定時器B開始計(jì)數(shù)，在之后的步驟S24中，與 定時器B開始計(jì)數(shù)配合而使標(biāo)志Fb的值為1。在下面的步驟S26中，判斷由排氣溫度傳感器40檢測出的NOx 吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc是否大于或等于規(guī)定溫度丁l 。該規(guī)定溫度Tl相當(dāng)于NOx吸附催化劑36的溫度處于S凈化所 需的溫度即第1溫度時的NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度。因此，在步驟S26中判斷NOx吸附催化劑36出口側(cè)排氣溫度Tc大于 或等于規(guī)定溫度Tl的情況下，判斷NOx吸附催化劑36的溫度大于 或等于第1溫度。根據(jù)由排氣溫度傳感器40檢測出的NOx吸附催化劑36的出口 側(cè)排氣溫度Tc與規(guī)定溫度Tl的比較結(jié)果，在步驟S26中判斷NOx 吸附催化劑36的溫度未達(dá)到第1溫度的情況下，處理進(jìn)入步驟S28， 在判斷其大于或等于第1溫度的情況下，處理進(jìn)入步驟S30。在步驟S28及步驟S30中，根據(jù)由轉(zhuǎn)速傳感器52檢測出的發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)速、或由加速器開度傳感器54檢測出的加速踏板的踏入量等， 開閉控制燃料添加閥48，將從在前述步驟S12或步驟S14中使用的 對應(yīng)圖中讀取的供給量的HC向排氣中供給。此時，在處理進(jìn)入步驟 S28的情況下，因?yàn)镹Ox吸附催化劑36未達(dá)到第l溫度，所以使用 增量對應(yīng)圖。另一方面，在處理進(jìn)入步驟S30的情況下，因?yàn)镹Ox 吸附催化劑36的溫度大于或等于第1溫度，所以使用減量對應(yīng)圖。這樣，在步驟S28或步驟S30中進(jìn)行HC供給之后，在之后的 步驟S32中，由控制閥48進(jìn)行由燃料過量供給的HC供給。該燃料 過量供給以在由步驟S28或步驟S30的HC供給的基礎(chǔ)上追加的方 式，僅在預(yù)定的期間內(nèi)將燃料添加閥48開閥進(jìn)行HC供給，燃料過 量供給的間隔根據(jù)發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等而變更。因此，在本實(shí)施方式中，并不是在各個控制周期中每次都在步 驟S32中由燃料過量供給進(jìn)行HC供給，而是在該控制周期與進(jìn)行燃 料過量供給的時刻相當(dāng)?shù)那闆r下，由燃料過量供給進(jìn)行HC供給。因?yàn)槔貌襟ES28或步驟S30進(jìn)行為了使NOx吸附催化劑36 升高到第2溫度所需量的HC供給，所以如果在步驟S32中由燃料過 量供給進(jìn)行HC供給，則由供給的HC的氧化反應(yīng)，NOx吸附催化劑 36的溫度從第2溫度進(jìn)一步升高，同時NOx吸附催化劑36上成為 還原氣氛。然后進(jìn)入步驟S34,判斷在步驟S22中開始計(jì)數(shù)的定時器B的 計(jì)數(shù)時間tb是否大于或等于規(guī)定的時間t2。該規(guī)定時間tb設(shè)定為可 以通過進(jìn)行燃料過量供給使NOx吸附催化劑36的硫中毒充分恢復(fù)的時間，在定時器B的計(jì)數(shù)時間tb未達(dá)到規(guī)定時間t2的期間，在步驟S34的判斷之后，結(jié)束該控制周期。在之后的控制周期以后，因?yàn)闃?biāo)志F1的值為1，所以進(jìn)入步驟 S20，判斷標(biāo)志Fb的值是否為1。因?yàn)楫?dāng)開始定時器B的計(jì)數(shù)時，標(biāo) 志Fb在步驟S24中的值為1，所以，此時從步驟S20直接進(jìn)入步驟 S26進(jìn)行處理。在步驟S26中，如前所述，通過判斷NOx吸附催化劑36的出 口側(cè)排氣溫度Tc是否大于或等于規(guī)定溫度Tl，判斷NOx吸附催化 劑36的溫度是否大于或等于第1溫度。并且，在判斷NOx吸附催化劑36的溫度未達(dá)到第1溫度的情 況下，在步驟S28中使用增量對應(yīng)圖進(jìn)行HC供給，在判斷NOx吸 附催化劑36的溫度大于或等于第1溫度的情況下，在步驟S30中使 用減量對應(yīng)圖進(jìn)行HC供給。然后，在之后步驟S32中，由燃料過量供給進(jìn)行HC供給。由步驟S28或步驟S30供給的HC，根據(jù)在步驟S12或步驟S14 中使用的對應(yīng)圖設(shè)定供給量，如前所述，采用為了使NOx吸附催化 劑36的溫度升高到第2溫度所需的量。并且，因?yàn)樵摰?溫度是從 S凈化所需的溫度即第1溫度中，減去由燃料過量供給進(jìn)行HC供給 時估算的溫度升高量后的溫度，所以通過在步驟S28或步驟S30中 進(jìn)行HC供給，同時在步驟S32中由燃料過量供給進(jìn)行HC供給，NOx 吸附催化劑36的溫度被維持在S凈化所需的第1溫度左右。此時，NOx吸附催化劑36的溫度調(diào)整，如上所述，因?yàn)樵诠浪?由燃料過量供給使NOx吸附催化劑36的溫度升高的基礎(chǔ)上，通過切 換步驟S28中的根據(jù)增量對應(yīng)圖的HC供給，和步驟S30中的根據(jù)減 量對應(yīng)圖的HC供給來進(jìn)行，所以可以容易地將NOx吸附催化劑36 的溫度維持為第1溫度。在圖3中，表示此時的來自燃料添加閥的HC供給量、向NOx 吸附催化劑36供給的排氣的過剩率、以及NOx吸附催化劑36的出 口側(cè)排氣溫度各自的隨時間的變化狀態(tài)。在開始用于S凈化的控制之后，如果由計(jì)時器A進(jìn)行的計(jì)數(shù)時間ta大于或等于規(guī)定時間tl，則通過進(jìn)行圖2的流程圖中的步驟S28 或步驟S30中的HC供給、和步驟S32中由燃料過量供給進(jìn)行的HC 供給，NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度從規(guī)定溫度T2進(jìn)一步 升高。但是，在一定期間內(nèi)，NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度 Tc未達(dá)到規(guī)定溫度Tl，進(jìn)行步驟S28中的使用增量對應(yīng)圖的HC供 給。并且，在NOx吸附催化劑36的出口側(cè)溫度Tc大于或等于規(guī)定 溫度Tl的時刻，即NOx吸附催化劑36的溫度大于或等于第1溫度 的時刻，向步驟S30中使用減量對應(yīng)圖的HC供給切換，然后，每次 NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc穿過規(guī)定溫度Tl，即NOx 吸附催化劑36每次穿過第l溫度，則交互地進(jìn)行使用增量對應(yīng)圖的 HC供給(步驟S28)、和使用減量對應(yīng)圖的HC供給(步驟S30) 的切換。另外，此時，步驟S32中的由燃料過量供給進(jìn)行的HC供給， 以在步驟S28或步驟S30中的HC供給基礎(chǔ)上追加的方式進(jìn)行。通過 進(jìn)行這種HC供給，則NOx吸附催化劑36的出口側(cè)排氣溫度Tc維 持在規(guī)定溫度Tl左右，NOx吸附催化劑36的溫度維持在S凈化所 需的第1溫度左右。另外，此時，NOx吸附催化劑36的空氣過剩率，在進(jìn)行燃料過 量供給時，因由該燃料過量供給所供給的HC而暫時大量減少，氧濃 度降低而成為還原氣氛。由此，被NOx吸附催化劑36吸附的SOx 被釋放，使NOx吸附催化劑36的硫中毒恢復(fù)。這樣，利用步驟S32中的使用燃料過量供給進(jìn)行NOx吸附催化 劑36的S凈化，如果定時器B的計(jì)數(shù)時間大于或等于規(guī)定時間t2， 則處理進(jìn)入步驟S36，完成NOx吸附催化劑36的S凈化。在步驟 S36中，使在S凈化控制中使用的標(biāo)志F1、 Fa及Fb中的值都為O， 并且在步驟S28中，重置計(jì)時器A及定時器B，結(jié)束控制周期，同 時根據(jù)未圖示的是否需要S凈化判斷程序，結(jié)束該S凈化控制程序。如上所述，如果需要NOx吸附催化劑36的S凈化，則因?yàn)槠?并不立即由燃料過量供給進(jìn)行HC供給，而是首先利用來自燃料添加 閥48的HC供給，使得NOx吸附催化劑36升高到從S凈化所需的溫度即第1溫度中減去進(jìn)行由燃料過量供給的HC供給時估算的溫度升高量后的第2溫度，所以，即使是剛開始S凈化控制之后的氧濃 度很高的狀況，NOx吸附催化劑36也不會出現(xiàn)過度升溫程度的溫度 升高。另外，在剛開始用于使NOx吸附催化劑36成為還原氣氛的燃 料過量供給之后，不會出現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過第1溫度的溫度升高。并且，因?yàn)镹Ox吸附催化劑36不會出現(xiàn)過度升溫，所以不需 要如從用于S凈化的控制開始初期就進(jìn)行燃料過量供給的情況這樣， 抑制HC供給量，可以更快使得NOx吸附催化劑36成為可以執(zhí)行S 凈化的狀態(tài)。另外，即使在S凈化開始時由于催化劑上的氧而出現(xiàn)局部迅速 的溫度升高，也因?yàn)樵陂_始用于S凈化的控制后規(guī)定時間tl的期間 不進(jìn)行由燃料過量供給的HC供給，所以溫度將在整個NOx吸附催 化劑36上均勻化。通過該溫度均勻化，即使之后由燃料過量供給進(jìn) 行HC供給，NOx吸附催化劑36也不會過度升溫。并且，在開始由燃料過量供給進(jìn)行HC供給之后，繼續(xù)進(jìn)行使 NOx吸附催化劑36升高到第2溫度所需的量的HC供給，并以在該 HC供給基礎(chǔ)上追加的方式進(jìn)行由燃料過量供給的HC供給，因?yàn)樵?第2溫度是從S凈化所需溫度即第1溫度中，減去由燃料過量供給 進(jìn)行HC供給時估算的溫度升高量后的溫度，所以通過調(diào)整由燃料過 量供給追加的HC供給量之前的HC供給量，可以容易地將NOx吸 附催化劑36的溫度維持為S凈化所需的第1溫度。以上，結(jié)束對本發(fā)明的一個實(shí)施方式涉及的排氣凈化裝置的說 明，但本發(fā)明不限于前述實(shí)施方式。例如，在前述實(shí)施方式中，作為HC供給單元使用了燃料添加 閥48，但也可以不設(shè)置該燃料添加閥48，而是利用對發(fā)動機(jī)l的各 氣缸的主噴射之后的后噴射向排氣中供給HC。該情況下，設(shè)置在各 氣缸上的噴射器4相當(dāng)于本發(fā)明的HC供給單元。另外，在前述實(shí)施方式中，根據(jù)由排氣溫度傳感器40檢測出的 NO吸附催化劑36x的出口側(cè)排氣溫度Tc，判斷NOx吸附催化劑36 是否達(dá)到第1溫度或第2溫度，但也可以在NOx吸附催化劑36的載體上設(shè)置溫度傳感器，直接檢測NOx吸附催化劑36的溫度，還可以 檢測NOx吸附催化劑36的入口側(cè)排氣溫度，推定NOx吸附催化劑 36的溫度。但是，如前述的實(shí)施方式所述，在根據(jù)NOx吸附催化劑36出 口側(cè)排氣溫度Tc，判斷NOx吸附催化劑36的溫度的情況下，在不 易受NOx吸附催化劑36的入口部分或內(nèi)部的局部溫度的波動影響這 方面，優(yōu)于檢測其它位置的溫度的情況。另外，在前述實(shí)施方式中，當(dāng)根據(jù)發(fā)動機(jī)1的燃料消耗量或運(yùn) 轉(zhuǎn)時間等推定的NOx吸附催化劑36的SOx吸附量大于或等于規(guī)定 值時，開始用于S凈化的控制，但S凈化的控制開始條件不限于此， 例如，可以每隔發(fā)動機(jī)1的規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)時間開始S凈化控制，也可以 在NOx吸附催化劑36的下游側(cè)設(shè)置NOx傳感器，如果NOx傳感器 檢測出排氣中的NOx量大于或等于規(guī)定量，則開始S凈化控制。另外，對于用于S凈化的控制的結(jié)束條件來說，也并不限定于 前述實(shí)施方式所述的從開始由燃料過量供給進(jìn)行HC供給的經(jīng)過時 間。例如，該情況下，也可以根據(jù)設(shè)置在NOx吸附催化劑36的下游 側(cè)的NOx傳感器的檢測值，如果開始S凈化控制后的檢測值小于或 等于規(guī)定值，則認(rèn)為NOx吸附催化劑36的NOx凈化功能恢復(fù)，結(jié) 束用于S凈化的控制，也可以根據(jù)發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使從開始 由燃料過量供給進(jìn)行HC供給的經(jīng)過時間可變。另外，在前述實(shí)施方式中，將排氣后處理裝置28分為上游側(cè)殼 體30和下游側(cè)殼體34而構(gòu)成，但也可以用一個殼體構(gòu)成排氣后處理 裝置28。最后，前述實(shí)施方式將本發(fā)明應(yīng)用于柴油發(fā)動機(jī)的排氣凈化裝 置，但發(fā)動機(jī)形式不限于此，只要設(shè)有NOx吸附催化劑和用于向該 NOx吸附催化劑供給HC的HC供給單元的發(fā)動機(jī)，都可以使用。
權(quán)利要求
1.一種排氣凈化裝置，其具有NOx吸附催化劑，其設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通路中，在氧化氣氛時吸附排氣中的NOx，在還原氣氛時釋放吸收的前述NOx而進(jìn)行還原；HC供給單元，其向流入前述NOx吸附催化劑的排氣中供給HC；以及控制單元，其通過由前述HC供給單元進(jìn)行HC供給而使前述NOx吸附催化劑升溫，同時由前述HC供給單元利用燃料過量供給進(jìn)行HC供給而使前述NOx吸附催化劑成為還原氣氛，由此進(jìn)行前述NOx吸附催化劑的S凈化，其特征在于，前述控制單元通過控制前述HC供給單元，在進(jìn)行使前述NOx吸附催化劑升溫到下述的第2溫度所需的量的HC供給而將前述NOx吸附催化劑升溫后，緊接著在進(jìn)行前述HC供給的同時在前述HC供給基礎(chǔ)上追加進(jìn)行前述燃料過量供給，前述第2溫度是指，從作為為了前述S凈化所需的溫度而預(yù)先設(shè)定的第1溫度中，減去由前述燃料過量供給引起的溫度升高的量之后的溫度。
2. 如權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于， 前述控制單元，通過控制前述HC供給單元，在維持前述NOx吸附催化劑的溫度為前述第2溫度持續(xù)規(guī)定時間之后，通過前述燃料 過量供給而開始進(jìn)行S凈化。
3. 如權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于， 前述控制單元，在由前述HC供給單元進(jìn)行HC供給而使前述NOx吸附催化劑升溫到前述第2溫度時，在前述NOx吸附催化劑的 溫度大于或等于前述第2溫度的情況下，減少前述HC供給量。
4.如權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于， 前述控制單元，在由前述燃料過量供給進(jìn)行HC供給而使前述NOx吸附催化劑成為還原氣氛時，在前述NOx吸附催化劑溫度大于 或等于前述第1溫度的情況下，減少前述HC供給量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種排氣凈化裝置，其具有NOx吸附催化劑(36)；以及HC供給單元(48)，其向流入NOx吸附催化劑(36)的排氣中供給HC，通過控制HC供給單元(48)，在進(jìn)行使NOx吸附催化劑(36)維持為下述的第2溫度所需的量的HC供給而將NOx吸附催化劑升溫之后，開始由燃料過量供給進(jìn)行S凈化，之后在進(jìn)行前述HC供給的同時，在前述HC供給基礎(chǔ)上追加進(jìn)行燃料過量供給，前述第2溫度是指從作為NOx吸附催化劑(36)的S凈化所必需的溫度而預(yù)先確定的第1溫度中，減去由燃料過量供給引起的溫度升高的量。
文檔編號F01N3/36GK101228341SQ20068002691
公開日2008年7月23日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者村田峰啟, 武田好央, 近藤暢宏 申請人:三菱扶?？蛙囍晔綍?br>