專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)的排氣中含有NOx (氮氧化合物)等的有害物質(zhì)。為了降低這些有害物質(zhì)的排放，眾所周知的是在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中設(shè)置凈化排氣中的NOx的NOx催化劑。在該技術(shù)中，在設(shè)置例如吸藏還原型NOx催化劑的情況下，在已吸藏的NOx的量增加時(shí)、凈化能力下降，所以通過(guò)進(jìn)行燃料過(guò)量供給(rich spike )控制對(duì)吸藏還原型NOx催化劑供給還原劑，對(duì)已被該催化劑吸藏的NOx進(jìn)行還原釋放(下面，稱作"NOx還原處理，，。)。
此外，有時(shí)為了消除在NOx催化劑中吸藏了排氣中的SOx而導(dǎo)致凈化能力下降的SOx中毒，也使NOx催化劑的床溫上升并且對(duì)其供給還原劑(下面，稱作"SOx再生處理"。)。在該SOx再生處理中還原劑也用于使NOx催化劑的床溫上升。
另外，在內(nèi)燃機(jī)的排氣中含有以碳為主要成分的微粒物質(zhì)(PM:Particulate Matter )。為了防止這些微粒物質(zhì)向大氣擴(kuò)散，眾所周知的技術(shù)是在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中設(shè)置捕集微粒物質(zhì)的微粒過(guò)濾器(下面，稱作"過(guò)濾器"。)。
在該過(guò)濾器中，如果已捕集的孩i粒物質(zhì)的堆積量增加，則由于過(guò)濾器的堵塞，使排氣的背壓上升導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降，所以使過(guò)濾器的溫度上升而將已捕集的微粒物質(zhì)氧化清除(下面，稱作"PM再生處理"。)。此時(shí)為了使過(guò)濾器的溫度上升，有時(shí)會(huì)對(duì)過(guò)濾器供給作為還原劑的燃料。
與這樣的排氣凈化系統(tǒng)的技術(shù)相關(guān)聯(lián)，例如日本特開2002-349236號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)是眾所周知的。即，在內(nèi)燃機(jī)的排氣管上設(shè)置NOx吸藏還原催化劑，在比NOx吸藏還原催化劑更靠排氣上游側(cè)的排氣管上設(shè)置能夠噴射還原劑的液體噴射嘴。另外，在比NOx吸藏還原催化劑更靠排氣下游側(cè)的排氣管上設(shè)置作為氧化催化劑而起作用的微粒過(guò)濾器。進(jìn)而，以繞過(guò)NOx吸藏還原催化劑的方式將旁通管連接于排氣管，并切換排氣調(diào)整閥以使得排氣流入NOx吸藏還原催化劑或者旁通管中的任意一方。而且，基于溫度傳感器的檢測(cè)輸出分別控制還原劑的噴射和排氣調(diào)整閥開度，所述溫度傳感器檢測(cè)比NOx吸藏還原催化劑更靠排氣上游側(cè)的排氣管內(nèi)的排氣溫度。
在該技術(shù)中，在排氣溫度未滿預(yù)定值的情況下，停止還原劑的噴射，切換排氣調(diào)整岡以使得排氣流入NOx吸藏還原催化劑并且不流入旁通管。由此，排氣中的NOx被催化劑吸藏，排氣中的HC (碳?xì)寤衔?通過(guò)催化劑所擔(dān)載的貴金屬的氧化作用而被氧化。在排氣溫度為預(yù)定值以上的情況下，調(diào)整排氣調(diào)整以使得大部分排氣流入旁通管并且使一部分排氣流過(guò)催化劑，同時(shí)從液體噴射嘴噴射還原劑。由此，催化劑入口的排氣的空氣過(guò)剩率下降，并且已被催化劑吸藏的NOx與上述HC等反應(yīng)而成為N2、C02、 H20而從催化劑中被^^;故。另外，由于還原劑的噴射所生成的HC等的一部分通過(guò)催化劑而由過(guò)濾器捕集。在噴射還原劑時(shí)，大部分的排氣流入旁通管，空氣過(guò)剩率高的排氣流入過(guò)濾器，所以已被該過(guò)濾器捕集的HC等通過(guò)過(guò)濾器所擔(dān)載的活性金屬的氧化作用而被氧化、燃燒。
根據(jù)該技術(shù)，能夠高效地降低排氣所含的NOx以及微粒的排放量，并且能夠防止從液體噴射嘴向排氣管噴射的還原劑在氣化的狀態(tài)下被釋放到大氣中。
另外，眾所周知如日本特開2005-248765號(hào)^^艮所記載，為了防止NOx催化劑的熱劣化，設(shè)置在PM再生中使NOx催化劑繞過(guò)的路徑，使排氣氣體完全繞過(guò)NOx催化劑，由此減輕對(duì)NOx催化劑的熱負(fù)荷。
但是，在上述的第一種技術(shù)中，液體噴射嘴被配置在排氣管中比與旁通管分支的分支部更靠下游側(cè)的部位，所以在要對(duì)過(guò)濾器供給還原劑時(shí)，就必須使還原劑通過(guò)NOx催化劑。另外，在上述的第二種技術(shù)中，為了使排氣氣體完全繞開NOx催化劑，就必須在排氣管與旁通管的雙方上設(shè)置排氣調(diào)整閥，或者在分支部設(shè)置三通閥。由此，可能使系統(tǒng)變得復(fù)雜、妨礙削減成本。
另外，難以個(gè)別地控制流入上游側(cè)的排氣凈化裝置與下游側(cè)的排氣凈化裝置的排氣中的還原劑濃度。
另夕卜，作為與排氣凈化裝置關(guān)聯(lián)的其他技術(shù)，有日本特開2000-265827號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)。在該技術(shù)中，包括配置在排氣歧管正下方的排氣通路中的排氣凈化用催化劑，繞過(guò)排氣凈化用催化劑的旁通通路，檢測(cè)排氣的溫度的傳感器，和限制排氣向排氣凈化用催化劑的流入的排氣控制閥。而且，控制器在應(yīng)該使排氣凈化用催化劑升溫的條件成立時(shí)緩和由排氣控制閥進(jìn)行的限制，使向排氣凈化用催化劑流入的排氣量增加。由此，不使運(yùn)轉(zhuǎn)性能、燃料經(jīng)濟(jì)性惡化地使催化劑溫度上升。
另外，還有日本特開2003-013730號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)。在該技術(shù)中，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，在微粒過(guò)濾器中擔(dān)載有NOx催化劑，排氣通路中的氧化催化劑的上游的部分與在位于該氧化催化劑的下游且在微粒過(guò)濾器的上游的部分通過(guò)旁通通路連接，在旁通通路上設(shè)有供給NOx還原劑的還原劑供給機(jī)構(gòu)，在旁通通路的所述氧化催化劑的上游的分支部，設(shè)有與氧化催化劑的溫度相對(duì)應(yīng)地切換排氣向氧化催化劑側(cè)的流通和向旁通通路的流通的切換閥。
另外，還有日本特開平11-062567號(hào)公報(bào)所記栽的技術(shù)。在該技術(shù)中，包括NOx轉(zhuǎn)化催化劑，其被配置在發(fā)動(dòng)機(jī)的主排出管線上，NOx轉(zhuǎn)化系數(shù)為一定系數(shù)以下，并具有各種溫度范圍；包含捕集機(jī)構(gòu)的旁通管線，旁通狀地連接于主排出管線，該捕集機(jī)構(gòu)配置在該催化劑的上游部分、捕捉并轉(zhuǎn)化NOx后將其排出；旁通管線，其用于在轉(zhuǎn)化催化劑具有預(yù)定值以下的轉(zhuǎn)化系數(shù)時(shí)使捕集機(jī)構(gòu)能夠捕捉NOx，捕集機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)化同時(shí)釋放NOx;和調(diào)節(jié)主排出管線之間的氣體量的閥。
另外，還有日本特開平5-231140號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)。該技術(shù)，是將
6在稀空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)凈化NOx的稀空燃比NOx催化劑配設(shè)在比在理論配比(所供燃料的完全燃燒所需的理論上的必要最小空氣量與燃料的質(zhì)量比)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生作用的三元催化劑更靠排氣路上游側(cè)的部位的排氣凈化裝置，其中在所述排氣通路上形成有能夠使在各運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)排出的排氣氣體G的一部分迂回(繞過(guò))上述稀空燃比NOx催化劑而直接流入所述三元催化劑的旁通通路。
另夕卜，還有日本特開2005-256714號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)。在該技術(shù)中，在排氣凈化部件中的PM堆積量PMsm為判定值A(chǔ)以下時(shí)，作為燃料添加的形態(tài)，執(zhí)行由燃耗(burnup)控制進(jìn)行的間歇添加。另一方面，在排氣凈化部件中的PM堆積量PMsm比判定值A(chǔ)大時(shí)，作為燃料添加的形態(tài)，執(zhí)行由PM再生控制進(jìn)行的連續(xù)添加。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、個(gè)別地控制流入串聯(lián)地設(shè)置在排氣通路上的上游側(cè)的排氣凈化裝置與下游側(cè)的排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在用于達(dá)成上述目的的本發(fā)明中，以下面幾點(diǎn)為主要的特征。即，包括在排氣通路上串聯(lián)地設(shè)置的2個(gè)排氣凈化裝置，繞過(guò)上游側(cè)的排氣凈化裝置的旁通通路，設(shè)置在旁通通路或者排氣通路中的向旁通通路分支的分支部的下游側(cè)的排氣控制閥，和設(shè)置在比所述分支部更靠上游側(cè)的部位的還原劑供給機(jī)構(gòu)。而且，從還原劑供給機(jī)構(gòu)斷續(xù)地供給還原劑使排氣的還原劑濃度周期性變化，使排氣控制閥相對(duì)于還原劑濃度的變化以預(yù)定的定時(shí)周期性開關(guān)，由此將所供給的還原劑分為被導(dǎo)入上游側(cè)的排氣凈化裝置的和經(jīng)由旁通通路,皮導(dǎo)入下游側(cè)的排氣凈化裝置的。
更詳細(xì)地說(shuō)，其特征在于，包括第一排氣凈化裝置，其被設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通路，對(duì)通過(guò)所述排氣通路的排氣進(jìn)行凈化；
第二排氣凈化裝置，其被設(shè)置于所述排氣通路上的所述第一排氣凈化裝置的下游，對(duì)通過(guò)所述排氣通路上的所述第 一排氣凈化裝置的下游側(cè)的排氣進(jìn)行凈化；
旁通通路，其從所述排氣通路上的所述第一排氣凈化裝置的上游側(cè)分支，并且，在位于所述排氣通路上的所述第一排氣凈化裝置的下游側(cè)且在所述笫二排氣凈化裝置的上游側(cè)的部分與所述排氣通洛t流，使通過(guò)所述排氣通路的排氣繞過(guò)所述第一排氣凈化裝置；
排氣控制閥，其被設(shè)置于在所述排氣通路上的向所述旁通通路分支的分支部與所述第一排氣凈化裝置之間的部分、或者所述旁通通路，能夠切換排氣的通過(guò)和切斷；和
還原劑供給機(jī)構(gòu)，其相比所述分支部在上游側(cè)，對(duì)通過(guò)所述排氣通路的排氣供給還原劑；
從所述還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)所述排氣斷續(xù)地供給還原劑使通過(guò)所述排氣通路的排氣中的還原劑濃度周期性變化，并且周期性開關(guān)所述排氣控制閥，
從而控制流入所述笫一排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度與通過(guò)所述旁通通路的排氣的還原劑濃度。
即在本發(fā)明中，通過(guò)從還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)排氣斷續(xù)地供給還原劑，使旁通通路從排氣通路分支的分支部的還原劑濃度周期性變化。另外，周期性開關(guān)在排氣通路或者旁通通路上設(shè)置的排氣控制閥。而且，控制與所述還原劑濃度的周期性變化相對(duì)的排氣控制閥的開關(guān)定時(shí)。
換言之，通過(guò)控制所述分支部的還原劑濃度的變化周期中的還原劑濃度高的時(shí)期、與排氣控制閥的開度周期中的排氣控制閥打開的時(shí)期重合的期間，來(lái)控制在一定期間內(nèi)通過(guò)排氣控制閥的還原劑量。由此，個(gè)別地控制流入第一排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度、與經(jīng)由旁通通路直接流入第二排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度。
由此，能夠以單一的還原劑供給機(jī)構(gòu)與單一的排氣控制閥的組合這樣簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、且通過(guò)簡(jiǎn)單的控制，以高自由度控制流入第一排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度與經(jīng)由旁通通路直接流入第二排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度。其結(jié)果，能夠以高自由度個(gè)別地實(shí)施第一排氣凈化裝置與第二排氣凈化裝置的升溫控制、在內(nèi)部已蓄積的凈化物質(zhì)的清除控制。
另外，在本發(fā)明中，也可以使所述排氣控制閥的開關(guān)定時(shí)與所述排 氣通路中的所述旁通通路的分支部中的所述還原劑濃度的變化同步，從而 控制流入所述上游側(cè)排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度與通過(guò)所述旁通通 路的排氣的還原劑濃度。
即，〗吏排氣通路與旁通通路的分支部中的還原劑濃度的變化的周期與 排氣控制閥的開關(guān)的周期大致相同，調(diào)整各自的相位，從而將從還原劑供 給機(jī)構(gòu)供給的還原劑分為被導(dǎo)入上游側(cè)的第 一排氣凈化裝置的和經(jīng)由旁通 通路被導(dǎo)入下游側(cè)的第二排氣凈化裝置的。這樣一來(lái)，能夠僅通過(guò)調(diào)整各 自的周期性變化的相位，來(lái)控制所述分支部的還原劑濃度的變化周期中的 還原劑濃度高的時(shí)期、與排氣控制閥的開度周期中的排氣控制閥打開的時(shí) 期重合的期間，能夠控制在一定期間內(nèi)通過(guò)排氣控制閥的還原劑量。其結(jié) 果，能夠以高自由度更有效地控制流入所述上游側(cè)排氣凈化裝置的排氣的 還原劑濃度與通過(guò)所述旁通通路的排氣的還原劑濃度。
另外，在本發(fā)明中，也可以所述排氣控制閥祐Li殳置于所述旁通通路； 所述第二排氣凈化裝置包含具有氧化功能的催化劑；使所述排氣控制閥關(guān) 閉的時(shí)期、與由所述還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)排氣供給的還原劑通過(guò)所述分支部 而使該分支部中的排氣的還原劑濃度升高的時(shí)期同步。
即，在排氣控制閥被設(shè)置于旁通通路、第二排氣凈化裝置包含具有氧 化功能的催化劑的結(jié)構(gòu)中，在從還原劑供給機(jī)構(gòu)供給的還原劑通過(guò)從排氣 通路向旁通通路分支的分支部的期間內(nèi)，排氣控制閥關(guān)閉，還原劑濃度高 的排氣優(yōu)先流入第一排氣凈化裝置。
由此，能夠以更筒單的控制使流入第一排氣凈化裝置的排氣的還原劑 濃度升高(例如能夠增大燃料過(guò)量供給)，能夠使還原劑M于整個(gè)第一 排氣凈化裝置。另外， 一般來(lái)說(shuō)，如果使流入第一排氣凈化裝置的排氣的 還原劑濃度升高，則穿過(guò)第一排氣凈化裝置的還原劑的量會(huì)增加，但根據(jù) 本發(fā)明，能夠從旁通通路對(duì)第一排氣凈化裝置的下游側(cè)的排氣通路供給高 氧濃度的排氣，所以能夠在第二排氣凈化裝置中將穿過(guò)的還原劑充分氧化。由此，能夠更可靠地抑制還原劑被排放至車外。
另外，在本發(fā)明中，也可以排氣控制閥^f皮i殳置于旁通通路；使排氣 控制閥打開的時(shí)期、與由還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)排氣供給的還原劑通過(guò)分支部 而使該分支部中的排氣的還原劑濃度升高的時(shí)期同步。
即，在排氣控制閥被設(shè)置在旁通通路上的結(jié)構(gòu)中，在從還原劑供給機(jī) 構(gòu)供給的還原劑通過(guò)所述分支部時(shí)排氣控制閥打開，使還原劑濃度高的排 氣經(jīng)由旁通通路優(yōu)先流入第二排氣凈化裝置。由此，在例如向第二排氣凈 化裝置導(dǎo)入還原劑而升溫時(shí)，能夠抑制在第一排氣凈化裝置中消耗還原劑、 由于在第 一排氣凈化裝置中消耗還原劑而使第 一排氣凈化裝置過(guò)度升溫。
另外，在本發(fā)明中，也可以將由還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還原劑的斷 續(xù)供給的周期，設(shè)為基于所述排氣控制閥的機(jī)械響應(yīng)性的臨界開關(guān)周期以 上。
在本發(fā)明中，相對(duì)于排氣中的還原劑濃度的周期性變化控制排氣控制 閥的開關(guān)定時(shí)，如果此時(shí)由還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還原劑的供給周期相對(duì) 于排氣控制閥的機(jī)械響應(yīng)性極短，則難以相對(duì)于排氣中的還原劑濃度的周 期性變化、高精度地控制排氣控制閥的開關(guān)定時(shí)。
因此，在本發(fā)明中，也可以將由還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還原劑的斷 續(xù)供給的周期，設(shè)為基于排氣控制閥的機(jī)械響應(yīng)性的臨界開關(guān)周期以上。 這里，臨界開關(guān)周期是這樣的周期在由還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還原劑的 斷續(xù)供給的周期比其(該臨界開關(guān)周期)短時(shí)，難以相對(duì)于排氣中的還原 劑濃度的周期性變化、高精度地控制排氣控制閥的開關(guān)定時(shí)。例如，可以 設(shè)為與排氣控制閥的開度變化有關(guān)的波形能夠維持矩形波的最短的周期。
這樣一來(lái)，能夠通過(guò)排氣控制閥的開關(guān)，更可靠地將從還原劑供給機(jī) 構(gòu)供給的還原劑分為被導(dǎo)入上游側(cè)的第 一排氣凈化裝置的和經(jīng)由旁通通路 被導(dǎo)入下游側(cè)的第二排氣凈化裝置的。此時(shí)，也可以將與由還原劑供給 機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還原劑的斷續(xù)供給有關(guān)的燃料過(guò)量供給時(shí)間設(shè)為例如1秒以上 且5秒、以下。
這里，所謂燃料過(guò)量供給，表示從還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)排氣斷續(xù)地供給還原劑時(shí)的峰值狀的還原劑供給波形。即，通過(guò)燃料過(guò)量供給，形成還原
劑濃度的變化周期中的還原劑濃度高的時(shí)期。該燃料過(guò)量供給包含從還 原劑供給機(jī)構(gòu)連續(xù)地供給還原劑而形成的情況，和從還原劑供給機(jī)構(gòu)以更 細(xì)的脈沖狀供給還原劑而形成的情況。
另外，在本發(fā)明中，也可以第二排氣凈化裝置被配置于搭載有內(nèi)燃 機(jī)的車輛的地板下。
這里，在一般的車輛中，在第一排氣凈化裝置被配置在歧管式催化轉(zhuǎn) 化器(催化劑一體型岐管)位置的情況下，第二排氣凈化裝置被配置于車 輛的地板下的情況居多。在這樣的情況下，第二排氣凈化裝置的熱量容易 為大氣所奪取，所以第二排氣凈化裝置的溫度更容易下降。因此，通過(guò)對(duì) 這樣的結(jié)構(gòu)應(yīng)用本發(fā)明，能夠更有效地起到本發(fā)明的效果。即，根據(jù)本發(fā) 明，能夠以更高的自由度個(gè)別地控制流入第一排氣凈化裝置與第二排氣凈 化裝置的排氣的還原劑濃度，所以能夠更可靠地抑制第二排氣凈化裝置的 溫度下降。
另外，在本發(fā)明中，也可以所述第一排氣凈化裝置包含具有氧化功 能的催化劑；在流入所述第二排氣凈化裝置的排氣的溫度為預(yù)定值以下的 情況下，禁止所述排氣控制閥的周期性開關(guān)而關(guān)閉該排氣控制閥，將從所 述還原劑供給機(jī)構(gòu)供給的還原劑導(dǎo)入所述第一排氣凈化裝置而使所述第一 排氣凈化裝置升溫。
即，在流入第二排氣凈化裝置的排氣的溫度低的情況下，第二排氣凈 化裝置的溫度不能充分地上升，在該狀態(tài)下對(duì)第二排氣凈化裝置中導(dǎo)入多 少還原劑都不能充分地發(fā)生催化劑反應(yīng)。其結(jié)果，會(huì)有第二排氣凈化裝置 的催化劑反而被冷卻而失去活性狀態(tài)，或者由于所導(dǎo)入的還原劑而產(chǎn)生堵 塞的情況。
因此，在本發(fā)明中，在流入第二排氣凈化裝置的排氣的溫度為預(yù)定值 以下的情況下，禁止將還原劑經(jīng)由旁通通路直接導(dǎo)入第二排氣凈化裝置， 必須將還原劑優(yōu)先導(dǎo)入第一排氣凈化裝置。這樣一來(lái)，能夠首先將第一排 氣凈化裝置充分地升溫，也能夠使流入第二排氣凈化裝置的排氣的溫度上
ii升。
這里，所謂預(yù)定值是作為閾值的排氣溫度，在流入第二排氣凈化裝置 的排氣的溫度為該溫度以下的情況下，可以判斷為即使對(duì)第二排氣凈化裝
置供給還原劑也難以使催化劑反應(yīng)發(fā)生。另外，在這樣的情況下，也可以 在將所述排氣控制閥關(guān)閉而使所述第 一排氣凈化裝置升溫時(shí)，與進(jìn)行該排 氣控制閥的周期性開關(guān)時(shí)相比較，使與由所述還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還原 劑的斷續(xù)供給有關(guān)的燃料過(guò)量供給時(shí)間變短。
即，在當(dāng)流入第二排氣凈化裝置的排氣的溫度為預(yù)定值以下時(shí)將還原 劑優(yōu)先導(dǎo)入第一排氣凈化裝置的情況下，還原劑的導(dǎo)入的目的是使第一排 氣凈化裝置的下游側(cè)的排氣的溫度上升。因此，在這樣的情況下，優(yōu)選 以盡可能短的周期對(duì)第一排氣凈化裝置連續(xù)地供給穩(wěn)定量的還原劑。另一 方面，在流入第二排氣凈化裝置的排氣的溫度比預(yù)定值高、使排氣控制閥 開關(guān)而將還原劑導(dǎo)入第二排氣凈化裝置的情況下，進(jìn)行例如PM再生等的 將已在第二排氣凈化裝置中積蓄的凈化物質(zhì)清除的控制的情況居多。因此， 在這樣的情況下，為了使還原劑到達(dá)整個(gè)第二排氣凈化裝置，優(yōu)選增大 由 一次燃料過(guò)量供給使還原劑濃度上升的量。
因此，在本發(fā)明中，在將排氣控制閥關(guān)閉而^f吏第一排氣凈化裝置升溫 時(shí)，與進(jìn)行排氣控制閥的周期性開關(guān)時(shí)相比較，使與由還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn) 行的還原劑的斷續(xù)供給有關(guān)的燃料過(guò)量供給時(shí)間變短。
這樣一來(lái)，在使第一排氣凈化裝置的溫度上升時(shí)，能夠更有效地使第 一排氣凈化裝置升溫，在進(jìn)行第二排氣凈化裝置的凈化能力的再生處理的 情況下，能夠更可靠地^f吏還原劑M到整個(gè)第二排氣凈化裝置。
另外，用于解決本發(fā)明中的課題的方案在可能的范圍內(nèi)能夠組合使用。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的內(nèi)燃機(jī)、其排氣系統(tǒng)以及控制系統(tǒng) 的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖2表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的燃料添加與切換閥的開關(guān)的定時(shí)的時(shí)間圖的第1例。
圖3表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的燃料添加與切換閥的開關(guān)的定時(shí)的時(shí) 間圖的第2例。
圖4表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的燃料添加與切換閥的開關(guān)的定時(shí)的時(shí) 間圖的第3例。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例2中的DPNR溫度控制程序的流程圖。 圖6表示本發(fā)明的實(shí)施例2中的燃料添加與切換閥的開關(guān)的定時(shí)的時(shí) 間圖的第1例。
圖7表示本發(fā)明的實(shí)施例2中的燃料添加與切換閥的開關(guān)的定時(shí)的時(shí) 間圖的第2例。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖例示性地對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例1
圖1是表示本實(shí)施例1中的內(nèi)燃機(jī)、其排氣系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的概略 結(jié)構(gòu)的圖。圖l所示的內(nèi)燃機(jī)l是柴油機(jī)。另外，在圖l中省略了內(nèi)燃機(jī) 1的內(nèi)部及其進(jìn)氣系統(tǒng)。
在圖1中，在內(nèi)燃機(jī)1上連接有從內(nèi)燃機(jī)1排放的排氣流通的排氣管 5，該排氣管5在下游連接有未圖示的消聲器。另外，在排氣管5的中途， 配置有凈化排氣中的NOx的吸藏還原型NOx催化劑(下面，簡(jiǎn)稱為"NSR"。) 10。而且，在排氣管5中的NSR10的下游側(cè)，配置有在捕集排氣中的孩吏粒 物質(zhì)的過(guò)濾器中擔(dān)載有吸藏還原型NOx催化劑的DPNRll。
另外，在NSR10的上游的分支部5a，從排氣管5分支出旁通管6。而 且，在旁通管6上具備切換閥15，該切換閥15進(jìn)行切換使來(lái)自內(nèi)燃機(jī)1 的排氣通過(guò)旁通管6或者被切斷。另外，旁通管6在NSR10與DPNR11 之間的部分與排氣管5合流。
這里，通過(guò)使切換閥15工作而保持原樣地使來(lái)自內(nèi)燃機(jī)1的排氣通過(guò) 排氣管5，能夠使排氣通過(guò)NSRIO以及DPNRll雙方。同樣地，通過(guò)使來(lái)自內(nèi)燃機(jī)1的排氣通過(guò)旁通管6，能夠使排氣繞過(guò)NSR10而僅通過(guò) DPNRll。
另外，在排氣管5中的NSR10的上游側(cè)配置有燃料添加閥14，在 NSRIO的NOx還原處理、SOx中毒再生處理時(shí)、DPNRll的NOx還原處 理、SOx中毒再生處理、PM再生處理時(shí)，該燃料添加閥14對(duì)排氣中添加 作為還原劑的燃料。在上文中，NSRIO相當(dāng)于第一排氣凈化裝置，DPNRll 相當(dāng)于第二排氣凈化裝置。另外，切換閥15相當(dāng)于排氣控制閥，燃料添加 閥14相當(dāng)于還原劑供給機(jī)構(gòu)。
在如上所述那樣構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)1及其排氣系統(tǒng)中，合并設(shè)置有用于控 制該內(nèi)燃機(jī)1及其排氣系統(tǒng)的電子控制單元(ECU: Electronic Control Unit) 20。該ECU20是這樣的單元除根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、駕駛者 的要求控制內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等之外，還進(jìn)行與內(nèi)燃機(jī)1的包含NSR10、 DPNRll的排氣凈化系統(tǒng)有關(guān)的控制。
在ECU20上經(jīng)由電氣配線連接有未圖示的空氣流量計(jì)、曲柄位置傳 感器、加速位置傳感器等與內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制有關(guān)的傳感器類設(shè) 備，輸出信號(hào)被輸入ECU20。另一方面，在ECU20上，除經(jīng)由電氣配線 連接有內(nèi)燃機(jī)l內(nèi)的未圖示的燃料噴射閥等以外，還經(jīng)由電氣配線連接有 本實(shí)施例中的切換閥15、燃料添加閥14等，它們由ECU20控制。
另外，在ECU20中包括CPU、 ROM、 RAM等，在ROM中存儲(chǔ)有 用于進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)l的各種控制的程序、存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)的圖。將在下面說(shuō)明的 本實(shí)施例中的DPNR溫度控制程序也 是存儲(chǔ)在ECU20內(nèi)的ROM中的程 序之一。
這里，對(duì)于在上述的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行NSR10的NOx還原處理的情況進(jìn)行 考慮。在這樣的情況下，將切換岡15關(guān)閉而從燃料添加閥14對(duì)排氣添加 燃料，但如果要使燃料^t到整個(gè)NSR10，則燃料添加量要增加，會(huì)使大 量燃料穿過(guò)NSR10。進(jìn)而，排氣中的氧的大部分由NSR10中的催化劑反 應(yīng)消耗，所以會(huì)有難以使已穿過(guò)的燃料在DPNRll中充分氧化的情況。于 是，會(huì)有下述可能已穿過(guò)NSR10的燃料沒有被氧化也穿過(guò)了 DPNRll，被釋放到車外。接下來(lái)，對(duì)于在上述的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行DPNRll的PM再生處理或者NOx 還原處理的情況進(jìn)行考慮。在這樣的情況下，將切換閥15打開而從燃料添 加閥14對(duì)排氣添加燃料，于是，使空燃比與對(duì)DPNR11供給的排氣相同 的排氣流入NSRIO。因此，為了使DPNR11升溫，也要對(duì)NSR10供給大 量的燃料，有可能使NSR10過(guò)度升溫。為了消除這些不良情況，有必要導(dǎo)入能夠調(diào)整通過(guò)排氣管5與旁通管 6的排氣的比例的三通閥，或者在排氣管5與旁通管6上配置獨(dú)立的燃料 添加閥等，這都可能導(dǎo)致部件個(gè)數(shù)、成本的增大。因此，在本實(shí)施例中，進(jìn)行下述的控制從燃料添加閥14斷續(xù)地添加 燃料，使旁通管6上的切換閥15的開關(guān)與從燃料添加閥14添加的燃料到 達(dá)分支部5a的時(shí)間同步。首先第1,對(duì)于在NSR10的NOx還原處理時(shí)實(shí)施上述控制的情況進(jìn)行 說(shuō)明。圖2是表示這樣的情況下的來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加定時(shí)與切 換閥15的開關(guān)定時(shí)的關(guān)系的時(shí)間圖。在這樣的情況下，如圖2所示，使來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加的周 期與切換閥15的打開周期大致相同。而且，控制兩者的相位，使得在來(lái)自 燃料添加閥14的燃料添加結(jié)束時(shí)將切換閥15打開，在來(lái)自燃料添加閥14 的燃料添加開始時(shí)將切換閥15關(guān)閉。由此，設(shè)為在來(lái)自燃料添加閥14的 燃料添加停止的期間排氣能夠通過(guò)旁通通路6的狀態(tài)。另外，在本實(shí)施例 中，燃料添加閥14與分支部5a距離短，所以使得從燃料添加閥14對(duì)排氣 添加燃料的時(shí)間點(diǎn)與所添加的燃料到達(dá)分支部5a的時(shí)間點(diǎn)相同。根據(jù)該控制，在從燃料添加閥14添加的燃料被導(dǎo)入NSR10時(shí)，排氣 的流量減少，能夠充分地確保被導(dǎo)入NSRIO的燃料的反應(yīng)時(shí)間，并且能夠 使穿過(guò)的燃料減少。其結(jié)果，能夠使NSRIO中的NOx凈化率上升，降低 NOx還原處理中的燃料消耗率。另外，能夠減少由排氣帶走的熱量，能夠 降低用于NSR10的活化、升溫的燃料消耗率。但是，在為了進(jìn)行NOx還原處理而使作為還原劑的燃料分散到整個(gè)15的下游側(cè)的排氣 的氧濃度低的情況下，有時(shí)難以在下游側(cè)的DPNRll中充分地消耗穿過(guò) NSR10的燃料。相對(duì)于此，在本實(shí)施例中，能夠在來(lái)自燃料添加閥14的 燃料添加的結(jié)束后，經(jīng)由旁通管6將氧濃度高的排氣導(dǎo)入位于NSR10與 DPNRll之間的排氣管5，所以能夠更可靠地在DPNRll中消耗穿過(guò) NSR10的燃料。另外，在切換閥15的打開期間通過(guò)了旁通管6的NOx能 夠在DPNRll中凈化。接下來(lái)，對(duì)于執(zhí)行DPNRll的PM再生處理的情況進(jìn)行說(shuō)明。在圖3 中表示時(shí)間圖，該時(shí)間圖表示這樣的情況下的來(lái)自燃料添加閥14的燃料添 加定時(shí)與切換閥15的開關(guān)定時(shí)的關(guān)系。在這樣的情況下，如圖3所示，與圖2相同地，使來(lái)自燃料添加閥14 的燃料添加的周期與切換閥15的打開周期大致相同。而且，控制兩者的相 位，使得在來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加開始時(shí)將切換閥15打開，在來(lái) 自燃料添加閥14的燃料添加結(jié)束時(shí)將切換閥15關(guān)閉。由此，設(shè)為在進(jìn)行 來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加的期間排氣能夠通過(guò)旁通通路6的狀態(tài)。另 夕卜，在這里也一樣，使得從燃料添加閥14對(duì)排氣添加燃料的時(shí)間點(diǎn)與所添 加的燃料到達(dá)分支部5a的時(shí)間點(diǎn)相同。此時(shí)，在開始從燃料添加閥14向排氣添加燃料的時(shí)間點(diǎn)將旁通管6 的切換閥15打開。這樣一來(lái)，能夠?qū)娜剂咸砑娱y14添加的燃料，經(jīng)由 旁通管6導(dǎo)入DPNR11。另一方面，在結(jié)^v燃料添加閥14向排氣添加燃 料的時(shí)間點(diǎn)將旁通管6的切換閥15關(guān)閉。這樣一來(lái)，能夠使空燃比高的排 氣優(yōu)先流入NSRIO。由此，在DPNRll的PM再生處理等時(shí)，也能夠抑制 NSR10的溫度上升，能夠抑制NSR10的過(guò)度升溫。另外，即使通過(guò)旁通 管6的排氣本身是低溫，通過(guò)了 NSR10的排氣的溫度也會(huì)上升，所以能夠 容易地使DPNRll的溫度上升。這樣，通過(guò)從燃料添加閥14斷續(xù)地實(shí)施燃料添加，與燃料添加的定時(shí)同步地開關(guān)切換閥15，能夠個(gè)別地控制流入NSRIO以及DPNRll的排氣 的空燃比，能夠以高自由度適當(dāng)?shù)貙?shí)施NSR10以及DPNR11的凈化性能 的再生處理。另外，在上述的實(shí)施例中，燃料添加閥14與分支部5a距離短，所以 使得從燃料添加閥14對(duì)排氣添加燃料的時(shí)間點(diǎn)與所添加的燃料到達(dá)分支 部5a的時(shí)間點(diǎn)相同，但例如在燃料添加閥14與分支部5a 3巨離長(zhǎng)等的情況 下，也可以將所添加的燃料到達(dá)分支部5a的時(shí)間點(diǎn)設(shè)為相對(duì)于從燃料添加 閥14對(duì)排氣添加燃料的時(shí)間點(diǎn)經(jīng)過(guò)了延遲時(shí)間At的時(shí)間點(diǎn)。該At可以 設(shè)為不變的恒定值，也可以根據(jù)與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的關(guān)系從圖中逐一讀出。在這 樣的情況下，使得圖2以及圖3中的切換閥開關(guān)定時(shí)延遲At。另夕卜，在想將從燃料添加閥14對(duì)排氣添加的燃料以更適當(dāng)?shù)谋壤峙?并導(dǎo)入NSR10與DPNR11時(shí)也可以進(jìn)行下述這樣的控制。即，即使在使 從燃料添加閥14對(duì)排氣添加燃料的時(shí)間點(diǎn)與所添加的燃料到達(dá)分支部5a 的時(shí)間點(diǎn)相同的情況下，也如圖4所示，使來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加 的周期與切換閥15的打開周期大致相同，適當(dāng)調(diào)整兩者的相位。這樣一來(lái)， 能夠在實(shí)施燃料添加而切換閥15關(guān)閉的期間內(nèi)將添加燃料導(dǎo)入NSR10, 并且在實(shí)施燃料添加而切換閥15打開的期間內(nèi)將添加燃料經(jīng)由旁通管6 導(dǎo)入DPNRll。由此，能夠以更高的自由度個(gè)別地控制流入NSR10與 DPNR11的排氣的空燃比。另夕卜，在從圖2到圖4中已說(shuō)明的與來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加定 時(shí)和切換閥15的開關(guān)定時(shí)有關(guān)的控制，相當(dāng)于從還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)排氣并且周期性開關(guān)排氣控制閥，控制與還原劑濃度的周期性變化相對(duì)的所述 排氣控制閥的開關(guān)定時(shí)；并且，相當(dāng)于4吏排氣控制閥的開關(guān)定時(shí)與所述分 支部中的排氣的還原劑濃度的變化同步。另外，在從圖2到圖4中已說(shuō)明的來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加的周 期，在使其與切換閥15的開關(guān)定時(shí)同步的基礎(chǔ)上，優(yōu)選根據(jù)切換閥15 的機(jī)械響應(yīng)性而確定。即，由于如果來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加的周期變得比基于切換閥15的機(jī)械響應(yīng)性的臨界的周期短，則會(huì)有下述可能 與切換閥15的開關(guān)有關(guān)的波形不能維持矩形波，不能正確地控制流入 NSR10與DPNR11的排氣的空燃比。例如，也可以將與來(lái)自燃料添加閥 14的燃料添加有關(guān)的矩形波的寬度(燃料過(guò)量供給時(shí)間)設(shè)為1秒到5秒 左右。而且，也可以將與該燃料添加有關(guān)的周期設(shè)為燃料過(guò)量供給時(shí)間的 兩倍以上。另外，上述的臨界的周期相當(dāng)于本實(shí)施例中的臨界開關(guān)周期。另外，在上述的實(shí)施例中，對(duì)于作為第一排氣凈化裝置使用NSRIO、 作為第二排氣凈化裝置使用DPNR11的排氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行了說(shuō)明，但第一 排氣凈化裝置與第二排氣凈化裝置的組合并不限定于此。在使用了例如圖2所示的控制的排氣凈化系統(tǒng)中，第一排氣凈化裝置 也可以是DPNR，第二排氣凈化裝置也可以是NSR、氧化催化劑CCo、三 元催化劑等。另外，圖2所示的控制也可以應(yīng)用于進(jìn)行作為第一排氣凈化 裝置的NSR的SOx中毒恢復(fù)處理、作為第一排氣凈化裝置的DPNR的SOx 中毒恢復(fù)處理、PM再生處理的情況。另外，在使用了例如圖3所示的控 制的排氣凈化系統(tǒng)中，第一排氣凈化裝置也可以是DPNR、氧化催化劑 CCo、三元催化劑等，第二排氣凈化裝置也可以是NSR、捕集微粒物質(zhì)的 過(guò)濾器、過(guò)濾器與氧化催化劑CCo的組合等。另外，圖3所示的控制也可 以應(yīng)用于進(jìn)行作為笫二排氣凈化裝置的NSR的SOx中毒恢復(fù)處理、NOx 還原處理、作為第二排氣凈化裝置的DPNR的SOx中毒恢復(fù)處理、PM再 生處理、NOx還原處理的情況。實(shí)施例2接著，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，對(duì)于下述的 例子進(jìn)行說(shuō)明在實(shí)施例1中已說(shuō)明的結(jié)構(gòu)中，在流入DPNRll的排氣的 溫度為低溫的情況下，不實(shí)施切換閥15的斷續(xù)的開關(guān)控制，而優(yōu)先對(duì) NSR10供給還原劑使排氣升溫。本實(shí)施例中的內(nèi)燃機(jī)及其排氣系統(tǒng)與圖1所示的相同。這里，對(duì)于下 述情況進(jìn)行考慮使來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加的周期與切換閥15的 打開周期大致相同，控制兩者的相位使得在來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加開始時(shí)將切換閥15打開。在例如從由燃料添加閥14進(jìn)行的燃料添加的初期開始執(zhí)行這樣的控 制的情況下，NSR10的床溫難以上升，結(jié)果是不能使流入DPNRll的排氣 充分地升溫，而將燃料直接導(dǎo)入DPNRll。這樣一來(lái)，存在下述可能在 DPNRll的前端面發(fā)生由燃料導(dǎo)致的堵塞，或者發(fā)生DPNRll的升溫受到 妨礙而使活性溫度下降等不良情況。因此，在本實(shí)施例中，獲取流入DPNRll的排氣的溫度，在該溫度比 闊值低的情況下，不進(jìn)行周期性開關(guān)切換閥15的控制，而將切換閥15關(guān) 閉，將從燃料添加閥14添加的燃料優(yōu)先導(dǎo)入NSR10。在圖5中，表示本實(shí)施例中的DPNR溫度控制程序。本程序是在ECU20 內(nèi)的ROM中所存儲(chǔ)的程序，在內(nèi)燃機(jī)l的工作中每隔預(yù)定期間由ECU20 執(zhí)行。在執(zhí)行本程序時(shí)，首先，在S101中判定是否處于DPNRll的升溫控 制中。這里所謂升溫控制是指PM再生處理、SOx中毒恢復(fù)處理等、對(duì) DPNRll添加作為還原劑的燃料而使DPNRll的床溫上升的控制。這里， 在判定為不處于DPNRll的升溫控制中時(shí)，則暫時(shí)結(jié)束本程序。另一方面， 在判定為處于DPNRll的升溫控制中時(shí)，則ii^S102。在S102中，導(dǎo)出DPNR前目標(biāo)排氣溫度T0。該DPNR前目標(biāo)排氣溫 度TO是這樣的閾值在流入DPNRll的排氣的溫度為該TO以下時(shí)，如 果進(jìn)行使來(lái)自燃料添加岡14的燃料添加的開始與切換閥15的打開同步的 控制，則判斷為存在產(chǎn)生由DPNRll的燃料所引起的堵塞、失活的可能性。 該DPNR前目標(biāo)排氣溫度TO,可以從ROM讀取導(dǎo)出不變的恒定值(例 如250 300。C),也可以從圖中讀取導(dǎo)出與升溫控制的種類、凈化物質(zhì)的 堆積量相對(duì)應(yīng)的值。在S102的處理結(jié)束后進(jìn)入S103。在S103中，實(shí)施作為對(duì)于DPNRll的通常的升溫控制的燃料添加， 并使切換閥15的關(guān)閉狀態(tài)繼續(xù)。具體地說(shuō)，繼續(xù)進(jìn)行來(lái)自燃料添加閥14 的燃料添加的周期為1秒以下左右的燃料過(guò)量供給控制。在S103的處理結(jié) 束后進(jìn)入S104。在S104中，判定在該時(shí)間點(diǎn);陂導(dǎo)入DPNR11的排氣的溫度是否比 DPNR前目標(biāo)排氣溫度TO高。在該時(shí)間點(diǎn)被導(dǎo)入DPNR11的排氣的溫度 可以通過(guò)未圖示的傳感器檢測(cè)，也可以根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或者吸入空氣量等推 定。這里，在判定為被導(dǎo)入DPNRll的排氣的溫度比DPNR前目標(biāo)排氣溫 度T0高的情況下，程序ii^S105。另一方面，在判定為被導(dǎo)入DPNRll 的排氣的溫度為DPNR前目標(biāo)排氣溫度TO以下的情況下，程序進(jìn)入S106。
在S105中，執(zhí)行下述的控制使來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加的周 期與切換閥15的打開周期大致相同，在來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加開 始的時(shí)刻將切換閥15打開。
在S106中，繼續(xù)在S103中實(shí)施的那樣的作為對(duì)于DPNR11的通常的 升溫控制的燃料添加、與切換閥15的關(guān)閉狀態(tài)。在S105或者S106的處 理結(jié)束時(shí)，暫時(shí)結(jié)束本考呈序。
如上所^兌明，在本實(shí)施例中，與流入DPNRll的排氣的溫度相對(duì)應(yīng)， 將下述兩種控制分開使用其一為，進(jìn)行作為對(duì)于DPNR11的通常的升溫 控制的燃料添加并且繼續(xù)切換閥15的關(guān)閉狀態(tài)的控制；另一為，使來(lái)自燃 料添加閥14的燃料添加的周期與切換閥15的打開周期大致相同，在來(lái)自 燃料添加閥14的燃料添加開始的時(shí)刻將切換閥15打開的控制。
據(jù)此，在流入DPNRll的排氣為充分高溫時(shí)，通過(guò)^f吏來(lái)自燃料添加閥 14的添加燃料優(yōu)先通過(guò)旁通管6，能夠邊使DPNR11升溫邊抑制上游的 NSR10的過(guò)度升溫。另一方面，在流入DPNRll的排氣為低溫的情況下， 通過(guò)積極使來(lái)自燃料添加閥14的添加燃料通過(guò)NSRIO，能夠使排氣的溫 度上升，促進(jìn)DPNRll的升溫，抑制由DPNR11的燃料引起的堵塞、失活。
這里，也可以將上述的DPNR溫度控制程序的S103以及S106中的進(jìn) 行通常的燃料添加時(shí)的周期設(shè)為1秒以下，將燃料過(guò)量供給時(shí)間設(shè)為0.5 秒以下。這樣一來(lái)，能夠更穩(wěn)定地對(duì)NSR10供給燃料，能夠更高效地使 NSR10以及來(lái)自NSR10的排氣的溫度上升。另一方面，也可以將進(jìn)行與 S105有關(guān)的燃料添加時(shí)的周期設(shè)為5~10秒左右，將燃料過(guò)量供給時(shí)間設(shè) 為2~4秒左右。這樣一來(lái)，能夠增大由一次燃料過(guò)量供給所引起的空燃比的降低量，使燃料容易地到達(dá)整個(gè)DPNRll。因此，對(duì)于整個(gè)DPNR11能 夠更可靠地進(jìn)行PM再生處理或者SOx中毒恢復(fù)處理。
另外，在上述的DPNR溫度控制程序的S103中，在該時(shí)間點(diǎn)，在上 次的^#呈序的執(zhí)行時(shí)在S105中執(zhí)行的控制仍繼續(xù)的情況下，也可以仍繼續(xù) 該控制而ii7vS104。這樣一來(lái)，在被導(dǎo)入DPNRll的排氣的溫度比DPNR 前目標(biāo)排氣溫度TO高的狀態(tài)持續(xù)的情況下，能夠不中斷地繼續(xù)進(jìn)行下述 的控制使來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加的周期與切換閥15的打開周期 大致相同，在來(lái)自燃料添加閥14的燃料添加開始的時(shí)刻將切換閥15打開。
另外，在圖6中，對(duì)于實(shí)施作為對(duì)于DPNRll的通常的升溫控制的燃 料添加并使切換閥15的關(guān)閉狀態(tài)繼續(xù)的情況下的、燃料添加定時(shí)與切換閥 15的開度進(jìn)行表示。另外，在圖7中，對(duì)于進(jìn)行使來(lái)自燃料添加閥14的 燃料添加的周期與切換閥15的打開周期大致相同并在來(lái)自燃料添加閥14 的燃料添加開始的時(shí)刻將切換閥15打開的控制的情況下的、燃料添加定時(shí) 與切換閥15的開度進(jìn)行表示。
另外，在本實(shí)施例中，圖1所示的內(nèi)燃機(jī)1的排氣系統(tǒng)，也可以將 NSR10配置在歧管式催化轉(zhuǎn)化器位置，將DPNRll配置于地板下。在這樣 配置的排氣系統(tǒng)中，配置于地板下的DPNR11的熱量容易為大氣所奪取， 由于溫度下降而容易發(fā)生燃料堵塞、失活。因此，如果在這樣的結(jié)構(gòu)的內(nèi) 燃機(jī)l的排氣系統(tǒng)中應(yīng)用上述的控制，則能夠更有效地促進(jìn)DPNRll的升 溫，更有效地抑制DPNR11的由燃料引起的堵塞、失活。
另外，在上述的實(shí)施例中，在旁通管6上配置有切換閥15，但只要在 本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，切換閥15的配置場(chǎng)所并不限定于旁通管6。 例如，也可以將切換閥15配置在排氣管5中的分支部5a與NSR10之間， 從燃料添加閥14斷續(xù)地添加燃料，并且控制切換閥15的開關(guān)定時(shí)。通過(guò) 該控制來(lái)控制流入NSR10的排氣的空燃比與流入DPNR11的排氣的空燃 比，這一控制本身也在本發(fā)明的^L術(shù)思想的范圍內(nèi)。
另外，在本實(shí)施例中，對(duì)于作為第一排氣凈化裝置使用NSRIO、作為 第二排氣凈化裝置使用DPNR11的排氣凈化系統(tǒng)也進(jìn)行了說(shuō)明，但第一排氣凈化裝置與第二排氣凈化裝置的組合并不限定于此。
在應(yīng)用了例如圖5所示的流程的排氣凈化系統(tǒng)中，第一排氣凈化裝置也可以是DPNR、氧化催化劑CCo、三元催化劑等，第二排氣凈化裝置也可以是NSR、捕集微粒物質(zhì)的過(guò)濾器、過(guò)濾器與氧化催化劑CCo的組合等。第一排氣凈化裝置具有導(dǎo)入燃料而使排氣溫度上升的功能，所以優(yōu)選具有氧化功能。
另外，本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)中的第一排氣凈化裝置、第二排氣凈化裝置可以是與各種催化劑、過(guò)濾器等的組合有關(guān)的排氣凈化裝置。
另外，在上述的實(shí)施例中，對(duì)于作為還原劑對(duì)排氣添加燃料的燃料添加閥14起到還原劑供給機(jī)構(gòu)的功能的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于作為還原劑使用燃料以外的液體、例如尿素水的排氣凈化系統(tǒng)。
產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性
根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，個(gè)別地控制流入串聯(lián)地設(shè)置于排氣通路的上游側(cè)的排氣凈化裝置與下游側(cè)的排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度。
2權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，包括第一排氣凈化裝置，其被設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通路，對(duì)通過(guò)所述排氣通路的排氣進(jìn)行凈化；第二排氣凈化裝置，其被設(shè)置于所述排氣通路上的所述第一排氣凈化裝置的下游，對(duì)通過(guò)所述排氣通路上的所述第一排氣凈化裝置的下游側(cè)的排氣進(jìn)行凈化；旁通通路，其從所述排氣通路上的所述第一排氣凈化裝置的上游側(cè)分支，并且，在位于所述排氣通路上的所述第一排氣凈化裝置的下游側(cè)且在所述第二排氣凈化裝置的上游側(cè)的部分與所述排氣通路合流，使通過(guò)所述排氣通路的排氣繞過(guò)所述第一排氣凈化裝置；排氣控制閥，其被設(shè)置于在所述排氣通路上的向所述旁通通路分支的分支部與所述第一排氣凈化裝置之間的部分或者所述旁通通路，能夠切換排氣的通過(guò)和切斷；和還原劑供給機(jī)構(gòu)，其相比所述分支部在上游側(cè)，對(duì)通過(guò)所述排氣通路的排氣供給還原劑；從所述還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)所述排氣斷續(xù)地供給還原劑使通過(guò)所述排氣通路的排氣中的還原劑濃度周期性變化，并且周期性開關(guān)所述排氣控制閥，控制與所述還原劑濃度的周期性變化相對(duì)的所述排氣控制閥的開關(guān)定時(shí)，從而控制流入所述第一排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度與通過(guò)所述旁通通路的排氣的還原劑濃度。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于變化同步，從而控制流入所述第一排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度與通 過(guò)所述旁通通路的排氣的還原劑濃度。
3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于 所述排氣控制閥被設(shè)置于所述旁通通路；所述第二排氣凈化裝置包含具有氧化功能的催化劑；使所述排氣控制閥關(guān)閉的時(shí)期、與由所述還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)排氣供給 的還原劑通過(guò)所述分支部而使該分支部中的排氣的還原劑濃度升高的時(shí)期 同步。
4. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于 所述排氣控制閥被設(shè)置于所述旁通通路；使所述排氣控制閥打開的時(shí)期、與由所述還原劑供給機(jī)構(gòu)對(duì)排氣供給 的還原劑通過(guò)所述分支部而使該分支部中的排氣的還原劑濃度升高的時(shí)期 同步。
5. 如權(quán)利要求1 ~4中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特 征在于將由所述還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還原劑的斷續(xù)供給的周期，設(shè)為基于 所述排氣控制閥的機(jī)械響應(yīng)性的臨界開關(guān)周期以上。
6. 如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于與由所述還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還原劑的斷續(xù)供給有關(guān)的燃料過(guò)量供 給時(shí)間為1秒以上且5秒以下。
7. 如權(quán)利要求1 ~ 6中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特 征在于所述第二排氣凈化裝置被配置于搭載有所述內(nèi)燃機(jī)的車輛的地板下。
8. 如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于 所述第 一排氣凈化裝置包含具有氧化功能的催化劑； 在流入所述第二排氣凈化裝置的排氣的溫度為預(yù)定值以下的情況下，禁止所述排氣控制閥的周期性開關(guān)而關(guān)閉該排氣控制閥，將從所述還原劑 供給機(jī)構(gòu)供給的還原劑導(dǎo)入所述第 一排氣凈化裝置而使所述第 一排氣凈化 裝置升溫。
9. 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于 在關(guān)閉所述排氣控制閥而使所述第一排氣凈化裝置升溫時(shí)，與進(jìn)行該排氣控制閥的周期性開關(guān)時(shí)相比較，使與由所述還原劑供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行的還 原劑的斷續(xù)供給有關(guān)的燃料過(guò)量供給時(shí)間變短。
全文摘要
提供一種能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、個(gè)別地控制流入串聯(lián)地設(shè)置于排氣通路上的上游側(cè)的排氣凈化裝置與下游側(cè)的排氣凈化裝置的排氣的還原劑濃度的技術(shù)。包括串聯(lián)地設(shè)置于排氣通路的2個(gè)排氣凈化裝置，繞過(guò)上游側(cè)的排氣凈化裝置的旁通通路，設(shè)置于旁通通路的排氣控制閥，和相比分支部設(shè)置于上游側(cè)的還原劑供給機(jī)構(gòu)。而且，從還原劑供給機(jī)構(gòu)斷續(xù)地供給還原劑而使排氣的還原劑濃度周期性變化，使排氣控制閥相對(duì)于還原劑濃度的變化以預(yù)定的定時(shí)周期性開關(guān)。由此，將所供給的還原劑分為被導(dǎo)入上游側(cè)的排氣凈化裝置的和經(jīng)由旁通通路被導(dǎo)入下游側(cè)的排氣凈化裝置的。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101657616SQ20088001149
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者井上三樹男, 森島彰紀(jì), 青山太郎 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社