專利名稱:廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及對(duì)由內(nèi)燃機(jī)排出的氮氧化物進(jìn)行還原的廢氣凈化裝置。
背景技術(shù):
由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等內(nèi)燃機(jī)排出的氣體(即廢氣)中含有氮氧化物(NOx)、粒子狀物質(zhì)(PM)。特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī),由于是在氧過(guò)剩的狀態(tài)下使燃料燃燒, 因此在廢氣中含有大量氮氧化物(NOx)、粒子狀物質(zhì)(PM)。為此,在內(nèi)燃機(jī)的排氣管中設(shè)置有用于減少粒子狀物質(zhì)的裝置、以及用于減少氮氧化物的裝置。作為所述用于減少氮氧化物的裝置,該裝置向引導(dǎo)廢氣的排氣管中噴射尿素,在排氣管內(nèi)通過(guò)尿素來(lái)生成氨,并使生成的氨與廢氣中的氮氧化物反應(yīng),從氮氧化物中除去氧使其還原為氮,從而減少?gòu)U氣中的氮氧化物。例如,在專利文獻(xiàn)1中記載了如下廢氣凈化系統(tǒng)在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上,從上游按照如下順序設(shè)置有DPF裝置、選擇性催化還原型催化裝置。另外,在專利文獻(xiàn)1中記載了如下裝置在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),根據(jù)通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采用的NOx排出圖(map)計(jì)算出NOx排出量,在 DPF裝置強(qiáng)制再生時(shí),根據(jù)強(qiáng)制再生時(shí)采用的NOx排出量圖計(jì)算出NOx排出量,并計(jì)算出對(duì)應(yīng)于該計(jì)算出的NOx排出量的氨系水溶液的供給量,從而向選擇性催化還原型催化裝置的上游側(cè)的廢氣中供給氨水溶液,并使其量達(dá)到上述計(jì)算出的供給量。另外,在專利文獻(xiàn)2中,針對(duì)脫硝裝置記載了如下脫硝方法,其中,該脫硝裝置不用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的廢氣進(jìn)行處理,而是針對(duì)垃圾焚燒爐等燃燒工廠排出的廢氣的脫硝裝置, 所述脫硝控制方法為對(duì)處理前氣體的NOx濃度、處理后的廢氣中的氨濃度、廢氣的NOx濃度、以及廢氣的流量進(jìn)行測(cè)定,根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算出處理前的NOx流量、處置后的NOx濃度、 脫硝設(shè)備中的脫硝率的實(shí)際結(jié)果、以及處理后的廢氣中的氨濃度,并算出已計(jì)算得到的各數(shù)值與目標(biāo)值之間的偏差,根據(jù)該偏差計(jì)算出補(bǔ)正量,基于算出的補(bǔ)正量的至少一種來(lái)計(jì)算出補(bǔ)正NOx流量,從而根據(jù)算出的補(bǔ)正的正量來(lái)對(duì)注入到處理前的廢氣中的氨的流量進(jìn)行控制。另外,作為用于減少氮氧化物的裝置,還有下述裝置使氮氧化物吸留在氮氧化物吸留還原催化劑中,每隔特定的間隔向筒內(nèi)或配管中噴射輕油,使輕油部分氧化以生成一氧化碳和氫,并利用生成的一氧化碳和氫將吸留在吸留催化劑中的氮氧化物還原?,F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-1M849號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2005-169331號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題在此,就使用氮氧化物吸留還原催化劑(以下稱為“N0X吸留催化劑”)的廢氣凈化裝置而言,由于在NOx吸留催化劑的氮氧化物吸留量方面存在極限,因此如上所述,需要每隔特定的間隔進(jìn)行還原處理。進(jìn)行該還原處理的時(shí)機(jī)可以按照下述方法來(lái)計(jì)算基于顯示發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、廢氣的溫度及廢氣中的氮氧化物濃度之間相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)圖來(lái)進(jìn)行計(jì)算。利用基于數(shù)據(jù)圖計(jì)算出的氮氧化物的排出量,可以在達(dá)到該NOx吸留催化劑的吸留量的極限值之前進(jìn)行還原處理。但是,隨著催化劑溫度的變化,NOx吸留催化劑能夠吸留的氮氧化物的量會(huì)發(fā)生變化。為此,在非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),準(zhǔn)確地把握催化劑能夠吸留的量是較為困難的。另外,由于在使用中NOx吸留催化劑會(huì)發(fā)生劣化,因此催化劑能夠吸留的量無(wú)法經(jīng)常保持恒定。因此,即使基于數(shù)據(jù)圖對(duì)還原處理的時(shí)機(jī)進(jìn)行控制,仍然具有以下問(wèn)題在非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、溫度劇烈變化、發(fā)生催化劑的劣化等時(shí),無(wú)法進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。在此,在NOx吸留催化劑的還原處理時(shí),如果過(guò)量地投入還原劑(例如輕油),則還原會(huì)過(guò)度進(jìn)行而導(dǎo)致產(chǎn)生氨。為此,如果在NOx吸留催化劑未吸留NOx的狀態(tài)下進(jìn)行還原處理,則會(huì)產(chǎn)生氨。因此,會(huì)存在如下問(wèn)題無(wú)法準(zhǔn)確地把握NOxK留催化劑的吸留量,從而導(dǎo)致進(jìn)行了必要的還原處理以上的NOx吸留催化劑的還原處理。本發(fā)明是針對(duì)上述問(wèn)題而進(jìn)行的,其目的在于提供一種廢氣凈化裝置,該裝置可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行吸留催化劑的還原處理,可以抑制氮氧化物及氨漏出到下游側(cè),并且,可以有效地減少?gòu)U氣中的氮氧化物。解決問(wèn)題的方法為了解決上述問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)目的,本發(fā)明提出了一種廢氣凈化裝置,其是對(duì)由內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中所含有的氮氧化物進(jìn)行還原的廢氣凈化裝置,其特征在于,該廢氣凈化裝置具備對(duì)由上述內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣進(jìn)行引導(dǎo)的排氣配管;設(shè)置在上述廢氣的流動(dòng)方向上的上述內(nèi)燃機(jī)的下游側(cè)的催化單元,該催化單元具備吸留上述廢氣中含有的氮氧化物的氮氧化物吸留還原催化劑、及設(shè)置在上述排氣配管的內(nèi)部的用于將上述氮氧化物吸留還原催化劑支撐在上述排氣配管內(nèi)部的支撐機(jī)構(gòu);向上述排氣配管內(nèi)的上述催化單元中噴射還原劑的還原劑噴射單元;設(shè)置在上述廢氣的流動(dòng)方向上的上述催化單元的下游側(cè)的濃度測(cè)定單元,其對(duì)通過(guò)上述氮氧化物吸留還原催化劑之后的上述廢氣的氮氧化物濃度進(jìn)行測(cè)定;以及基于由上述濃度測(cè)定單元測(cè)定的氮氧化物濃度來(lái)對(duì)是否從上述還原劑噴射單元噴射上述還原劑進(jìn)行控制的控制單元。這樣一來(lái),由于利用濃度檢測(cè)單元對(duì)氮氧化物的濃度進(jìn)行測(cè)定,并基于測(cè)定結(jié)果來(lái)對(duì)還原劑的噴射進(jìn)行控制,因此可以適當(dāng)?shù)貦z測(cè)出進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)。由此,可以抑制在廢氣凈化裝置中生成氨,并且可以減少?gòu)U氣中的氮氧化物。另外,還可以減少還原處理的次數(shù)。在此,在上述廢氣凈化裝置中,優(yōu)選上述濃度測(cè)定單元連續(xù)地對(duì)作為上述氮氧化物濃度的一氧化氮濃度進(jìn)行測(cè)定。由此,通過(guò)連續(xù)對(duì)一氧化氮進(jìn)行測(cè)定,可以更適當(dāng)?shù)貦z測(cè)出進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)。另外,優(yōu)選該廢氣凈化裝置具有對(duì)上述氮氧化物吸留還原催化劑的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度檢測(cè)單元,上述控制單元保存由上述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)到的溫度履歷數(shù)據(jù),并基于上述溫度履歷數(shù)據(jù)和上述氮氧化物濃度來(lái)計(jì)算出從上述還原劑噴射單元噴射的燃料的量, 并從上述還原劑噴射單元噴射計(jì)算出的量的燃料。
這樣一來(lái),通過(guò)獲得溫度履歷數(shù)據(jù),可以進(jìn)一步對(duì)進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)和噴射的還原劑的量進(jìn)行適當(dāng)?shù)貦z測(cè),從而可以進(jìn)一步減少氮氧化物。另外,優(yōu)選當(dāng)上述濃度測(cè)定單元測(cè)定的上述氮氧化物濃度高于規(guī)定值時(shí),上述控制單元控制從上述還原劑噴射單元噴射上述還原劑。這樣一來(lái),通過(guò)設(shè)定規(guī)定值,可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行還原操作。另外,優(yōu)選該廢氣凈化裝置具有氨濃度測(cè)定單元,該氨濃度測(cè)定單元設(shè)置在上述廢氣的流動(dòng)方向上的上述催化單元的下游側(cè),用于對(duì)通過(guò)上述氮氧化物吸留還原催化劑之后的上述廢氣的氨濃度進(jìn)行測(cè)定,上述控制單元基于由上述氨濃度測(cè)定單元測(cè)定的氨濃度來(lái)對(duì)噴射的還原劑的量進(jìn)行控制。這樣一來(lái),通過(guò)還測(cè)定氨濃度,可以進(jìn)一步適當(dāng)?shù)赜?jì)算出噴射的還原劑的量。另外,優(yōu)選基于檢測(cè)得到的上述氮氧化物濃度和上述氨濃度,計(jì)算出上述氮氧化物吸留還原催化劑的吸留性能隨時(shí)間的劣化情況,并基于計(jì)算的結(jié)果,由上述控制單元控制還原劑的噴射時(shí)機(jī)和噴射量。這樣一來(lái),通過(guò)考慮氮氧化物吸留還原催化劑的吸留性能隨時(shí)間的劣化情況,可以進(jìn)一步適當(dāng)?shù)赜?jì)算出還原劑的噴射時(shí)機(jī)和噴射量,從而不易生成氨,并且能夠進(jìn)一步減少氮氧化物。另外,優(yōu)選該廢氣凈化裝置具有SCR催化單元,該SCR催化單元設(shè)置在上述廢氣的流動(dòng)方向上的上述催化單元的下游側(cè),并且具備用于促進(jìn)上述氮氧化物與氨的反應(yīng)的 SCR催化劑、以及設(shè)置在上述排氣配管內(nèi)部的用于將上述SCR催化劑支撐在上述排氣配管內(nèi)部的支撐機(jī)構(gòu)。這樣一來(lái),通過(guò)設(shè)置SCR催化單元,即使在氨漏出的情況下,也能夠使氨和氮氧化物進(jìn)行反應(yīng),從而可以減少氨或除去氨。另外,優(yōu)選該廢氣凈化裝置具有處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元,該處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元設(shè)定在上述廢氣的流動(dòng)方向上的上述SCR催化單元的下游側(cè),用于對(duì)通過(guò)上述SCR催化劑之后的廢氣的氮氧化物濃度進(jìn)行測(cè)定,上述控制單元還基于由上述處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元測(cè)定的氮氧化物濃度,對(duì)由上述還原劑噴射單元實(shí)施的還原劑的噴射進(jìn)行控制。通過(guò)設(shè)定處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元,可以檢測(cè)無(wú)法經(jīng)SCR催化單元處理的氮氧化物,并且基于該檢測(cè)值進(jìn)行控制,從而可以進(jìn)一步抑制氮氧化物的排出。另外,優(yōu)選該廢氣凈化裝置具有處理后氨濃度測(cè)定單元,該處理后氨濃度測(cè)定單元設(shè)置在上述廢氣的流動(dòng)方向上的上述SCR催化單元的下游側(cè),用于對(duì)通過(guò)上述SCR催化劑之后的廢氣的氨濃度進(jìn)行測(cè)定,上述控制單元還基于由上述處理后氨濃度測(cè)定單元測(cè)定的氨濃度來(lái)對(duì)由上述還原劑噴射單元實(shí)施的還原劑的噴射進(jìn)行控制。通過(guò)設(shè)置處理后氨濃度測(cè)定單元,可以檢測(cè)無(wú)法經(jīng)SCR催化單元處理的氨,并基于該檢測(cè)值進(jìn)行控制,從而可以進(jìn)一步抑制氨的排出。發(fā)明的效果本發(fā)明涉及的廢氣凈化裝置可以適當(dāng)?shù)貦z測(cè)出在氮氧化物吸留還原催化劑中進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī),從而可以抑制氮氧化物及氨漏出到下游側(cè),并且可以實(shí)現(xiàn)有效地減少?gòu)U氣中的氮氧化物這樣的效果。
圖1是示出具有本發(fā)明的廢氣凈化裝置的車輛的一個(gè)實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出圖1所示的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用廢氣凈化裝置的濃度測(cè)定單元的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是示出NOx吸留催化劑的NOx吸留量和溫度之間關(guān)系的一例的曲線圖。圖4是示出NOx吸留催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率和溫度之間關(guān)系的一例的曲線圖。圖5是示出具有廢氣凈化裝置的車輛的其它實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)的框圖。符號(hào)說(shuō)明10、50 車輛12柴油發(fā)動(dòng)機(jī)14排氣配管16、52廢氣凈化裝置18氧化催化劑22燃料噴射單元24燃料槽26 NOx吸留催化單元28濃度測(cè)定單元30、62 控制單元40 測(cè)定單元主體42 光纖44測(cè)定元件46 受光部54 SCR催化單元56氨濃度測(cè)定單元58處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元60處理后氨濃度測(cè)定單元
具體實(shí)施例方式下面,基于附圖對(duì)本發(fā)明涉及的廢氣凈化裝置的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是,本發(fā)明并不限定于該實(shí)施方式。此外,在下述實(shí)施方式中,以安裝有廢氣凈化裝置的內(nèi)燃機(jī)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、并以具有內(nèi)燃機(jī)的裝置為具有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明,但內(nèi)燃機(jī)并不限定于上述范圍,可以用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等各種內(nèi)燃機(jī)。另外, 具有內(nèi)燃機(jī)的裝置也不限定于車輛,可以作為船舶、發(fā)電機(jī)等各種裝置的內(nèi)燃機(jī)使用。圖1是示出具有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的一個(gè)實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)的框圖,所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中安裝有本發(fā)明的廢氣凈化裝置,圖2是示出如圖1所示的廢氣凈化裝置的濃度測(cè)定單元的概略結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示,車輛10具有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12、引導(dǎo)由柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 12排出的廢氣的排氣配管14、以及對(duì)流經(jīng)排氣配管14內(nèi)的廢氣進(jìn)行凈化的廢氣凈化裝置16。需要說(shuō)明的是,車輛10除圖中所示的結(jié)構(gòu)之外,還具有車輪、車體、操作部、變速器等車輛必須的各種部件。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12是以輕油、重油等作為燃料、并使燃料燃燒而獲取動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)。 排氣配管14的一個(gè)端部與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12連接,以引導(dǎo)由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12排出的廢氣。廢氣凈化裝置16具有氧化催化劑18、燃料噴射單元22、燃料槽M、氮氧化物吸留還原催化單元(以下稱為"NOxK留催化單元”) 、濃度測(cè)定單元觀、以及控制單元30, 該廢氣凈化裝置16設(shè)置在廢氣的排氣路徑中,即設(shè)置在排氣配管14的內(nèi)部或與排氣配管 14連接設(shè)置。氧化催化劑18是設(shè)置在廢氣的排氣路徑中的鉬等催化劑,具體來(lái)說(shuō),該氧化催化劑18設(shè)置在排氣配管14的、在廢氣的流動(dòng)方向上的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣口的下游側(cè)部分的內(nèi)部。利用氧化催化劑18將通過(guò)排氣配管14的內(nèi)部,并通過(guò)了氧化催化劑18的廢氣中的部分PM(顆粒物質(zhì)(Particulate Matter),粒子狀物質(zhì))除去。在此,PM是由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的大氣污染物質(zhì),是固體碳粒子、由高分子構(gòu)成的未燃燒的烴(可溶性烴S0F、可溶有機(jī)成分(Soluble Organic Fraction))、以及燃料中含有的硫氧化而生成的硫酸鹽等的混合物。另外,氧化催化劑18將流經(jīng)排氣配管14的廢氣中所含的一氧化氮氧化成二氧化氮。燃料噴射單元22是向排氣配管14內(nèi)噴射燃料的噴射裝置,其在排氣配管14的氧化催化劑18的下游側(cè)部分設(shè)置有噴射口。燃料噴射單元22由噴射口向排氣配管14的內(nèi)部噴射作為還原劑的燃料。燃料槽M是用于儲(chǔ)存燃料的槽,并向燃料噴射單元22供給燃料。在燃料槽M上設(shè)置有用于從供給外部燃料的裝置補(bǔ)充燃料的補(bǔ)給口,根據(jù)需要通過(guò)該補(bǔ)給口補(bǔ)給燃料。需要說(shuō)明的是,對(duì)于燃料槽M而言,可以設(shè)置僅向燃料噴射單元22供給燃料的燃料槽,也可以使用向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12供給燃料的燃料槽。也就是說(shuō),可以由燃料槽 24向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12和燃料噴射單元22供給燃料。NOx吸留催化單元沈具備吸留氮氧化物的NOx吸留催化劑、以及設(shè)置在排氣配管 14的燃料噴射單元22的下游側(cè)部分內(nèi)部的用于支撐該NOx吸留催化劑的支撐機(jī)構(gòu)。NOx吸留催化單元沈?qū)⑼ㄟ^(guò)NOx吸留催化單元沈之后的廢氣中含有的氮氧化物吸留在NOx吸留催化劑中。這樣一來(lái),使廢氣通過(guò)NOx吸留催化單元沈,由此可以減少或除去氮氧化物。在此,NOx吸留催化劑可以使用在以往的三元催化劑中加入了作為NOxK留材料的堿性物質(zhì)后得到的催化劑,例如,可以使用在蜂窩型載體上包覆氧化鋁,并負(fù)載有鉬(Pt)、銠(1 )及各種堿金屬、堿土金屬、稀土金屬類氧化物的催化劑。另外,支撐機(jī)構(gòu)設(shè)置在排氣配管14的內(nèi)部,并形成使廢氣通過(guò)的孔,其表面支撐有SCR催化劑。需要說(shuō)明的是,支撐機(jī)構(gòu)只要可以將NOx吸留催化劑支撐在排氣配管14中即可,例如可以為框體。濃度測(cè)定單元觀設(shè)置在廢氣的排氣路徑中的NOx吸留催化單元沈下游側(cè)的排氣配管14中,用于對(duì)通過(guò)NOx吸留催化單元沈之后的廢氣中的氮氧化物的濃度進(jìn)行測(cè)定。如圖2所示,濃度測(cè)定單元觀具有測(cè)定單元主體40、光纖42、測(cè)定元件44以及受光部46。 在此,在本實(shí)施方式中,以利用濃度測(cè)定單元觀對(duì)氮氧化物中的一氧化氮的濃度進(jìn)行測(cè)定的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。測(cè)定單元主體40具有發(fā)出一氧化氮所吸收的波長(zhǎng)域的激光的發(fā)光單元、由信號(hào)計(jì)算出一氧化氮的濃度的運(yùn)算單元,測(cè)定單元主體40向光纖42輸出激光,受光部46接受受光的信號(hào)。光纖42引導(dǎo)由測(cè)定單元主體40輸出的激光,并使其入射到測(cè)定元件44中。測(cè)定元件44設(shè)置在排氣配管14的一部分上,其具有入射部和輸出部,其中,所述入射部使由光纖42射出的光入射到測(cè)定元件44的內(nèi)部,所述輸出部輸出通過(guò)了測(cè)定元件 44的指定路徑的激光。受光部46接受通過(guò)測(cè)定元件44的內(nèi)部、并由輸出部輸出的激光,以接受的激光強(qiáng)度作為受光信號(hào)輸出到測(cè)定單元主體40中。濃度測(cè)定單元觀具有上述結(jié)構(gòu),由測(cè)定單元主體40輸出的激光,在由光纖42通過(guò)測(cè)定元件44內(nèi)的指定路徑之后,由輸出部輸出。此時(shí),如果測(cè)定元件44內(nèi)的廢氣中含有一氧化氮,則通過(guò)測(cè)定元件44的激光被吸收。因此,就激光而言,根據(jù)廢氣中的一氧化氮濃度,到達(dá)輸出部的激光的輸出發(fā)生變化。受光部46將由輸出部輸出的激光轉(zhuǎn)換為受光信號(hào),并輸出到測(cè)定單元主體40中。在測(cè)定單元主體40中,對(duì)輸出的激光的強(qiáng)度和由受光信號(hào)計(jì)算出的強(qiáng)度進(jìn)行比較,并利用其減少的比例計(jì)算出在測(cè)定元件44內(nèi)流動(dòng)的廢氣中的一氧化氮濃度。這樣一來(lái),濃度測(cè)定單元觀使用TDLAS方式(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy 可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法),基于輸出的激光強(qiáng)度和由受光部46檢測(cè)出的受光信號(hào),計(jì)算出和/或測(cè)定出在測(cè)定元件44內(nèi)的指定位置處,即通過(guò)測(cè)定位置的廢氣中的一氧化氮濃度。另外,本實(shí)施方式的濃度測(cè)定單元觀可以連續(xù)計(jì)算出和 /或測(cè)定出一氧化氮的濃度。需要說(shuō)明的是,測(cè)定元件44可以僅入射部和輸出部由透過(guò)光的材料形成,也可以是整個(gè)測(cè)定元件44均由透過(guò)光的材料形成。另外,在測(cè)定元件44內(nèi)至少設(shè)置2枚光學(xué)鏡, 可以使從入射部入射的激光經(jīng)光學(xué)鏡多重反射后,再?gòu)妮敵霾枯敵?。通過(guò)這樣使激光多重反射,可以使激光通過(guò)測(cè)定元件44內(nèi)的更多區(qū)域。由此,可以減少在測(cè)定元件44內(nèi)流動(dòng)的廢氣的濃度分布的影響,從而準(zhǔn)確地檢測(cè)出濃度??刂茊卧?0基于濃度測(cè)定單元觀的檢測(cè)結(jié)果,通過(guò)PID控制對(duì)由燃料噴射單元 22噴射燃料的時(shí)機(jī)及噴射量進(jìn)行控制。具體來(lái)說(shuō),如果一氧化氮濃度高于基準(zhǔn)值,則NOx吸留催化單元沈吸留有一定量以上的NOx,判定其處于無(wú)法吸留新的NOx的狀態(tài),從而由燃料噴射單元22噴射燃料。另外,控制單元30基于一氧化氮濃度的變化率及到目前為止的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,來(lái)控制噴射量。車輛10具有如上所述的結(jié)構(gòu)。對(duì)于車輛10而言,當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12被驅(qū)動(dòng)時(shí),會(huì)排出含氮氧化物的廢氣。由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12排出的廢氣通過(guò)排氣配管14,到達(dá)氧化催化劑18。在氧化催化劑18的作用下, 到達(dá)氧化催化劑18的廢氣中所含有的一氧化氮被氧化而成為二氧化氮。這樣一來(lái),經(jīng)氧化催化劑18氧化的廢氣進(jìn)一步通過(guò)排氣配管14,到達(dá)NOx吸留催化單元26。到達(dá)NOx吸留催化單元沈的廢氣中所含有的氮氧化物被NOx吸留催化單元沈吸留。因此,利用NOx吸留催化單元沈?qū)⒑械牡趸锏靡詼p少、除去之后的廢氣進(jìn)一步通過(guò)排氣配管14,并利用濃度測(cè)定單元觀測(cè)定一氧化氮的濃度,然后被排出到大氣中。需要說(shuō)明的是,濃度測(cè)定單元 28將廢氣中的一氧化氮濃度的測(cè)定結(jié)果輸送給控制單元30。這樣一來(lái),NOx吸留催化單元沈持續(xù)吸留通過(guò)的廢氣中所含有的氮氧化物。其中, NOx吸留催化單元沈中的NOxK留催化劑在氮氧化物(NOx)的吸留量方面存在極限,當(dāng)吸留一定量(吸留量的極限)的氮氧化物后,將不能再吸留氮氧化物。因此,如果NOxK留催化劑的氮氧化物吸留量超過(guò)極限,則通過(guò)NOx吸留催化單元沈,被排出的廢氣中的氮氧化物濃
度升高??刂茊卧?0基于由濃度測(cè)定單元觀測(cè)定的一氧化氮的濃度來(lái)對(duì)NOx吸留催化單元26的NOxK留催化劑的吸留量是否到達(dá)極限值進(jìn)行判定,如果判定為達(dá)到極限值,則進(jìn)行NOxK留催化劑的還原處理。在此,是否達(dá)到極限值可以通過(guò)一氧化氮濃度是否高于基準(zhǔn)值來(lái)進(jìn)行判定。下面,針對(duì)還原處理進(jìn)行說(shuō)明。首先,控制單元30通過(guò)燃料噴射單元22向排氣配管14中噴射燃料。噴射到排氣配管14中的燃料在排氣配管14內(nèi)被部分氧化,從而生成一氧化碳、氫及烴。生成的一氧化碳、氫及烴與被NOx吸留催化劑吸留的氮氧化物(NO、 NO2)進(jìn)行反應(yīng),一氧化碳(CO)轉(zhuǎn)化為二氧化碳(CO2)、氫(H2)轉(zhuǎn)化為水(H2O)、烴轉(zhuǎn)化為水 (H2O)和二氧化碳(CO2)、氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮(N2),從而從NOxK留催化劑中除去氮氧化物。這樣一來(lái),對(duì)于車輛10及廢氣凈化裝置16而言,在基于由濃度測(cè)定單元觀測(cè)定的一氧化氮的濃度決定的時(shí)機(jī),例如當(dāng)一氧化氮的濃度高于基準(zhǔn)值時(shí),進(jìn)行NOx吸留催化劑的還原處理,由此可以除去吸留在NOx吸留催化劑中的氮氧化物,使得NOx吸留催化單元沈可以再次吸留廢氣中的氮氧化物。如上所述,車輛10及廢氣凈化裝置16通過(guò)定期進(jìn)行還原處理,可以使廢氣中含有的氮氧化物適當(dāng)?shù)匚粼贜OxK留催化劑中。即,可以抑制廢氣中含有的氮氧化物無(wú)法被NOx吸留催化劑吸留的情況。另外,如本實(shí)施方式所示,通過(guò)基于由濃度測(cè)定單元觀測(cè)定的一氧化氮的濃度來(lái)決定進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī),即使在運(yùn)轉(zhuǎn)條件復(fù)雜化、或NOx吸留催化劑的能力降低、或溫度急劇變化的情況下,也可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行NOx吸留催化劑的還原處理。在此,圖3是示出NOx吸留催化劑的NOx吸留量和溫度之間關(guān)系的一例的曲線圖。 例如,如圖3所示,NOx吸留催化劑的氮氧化物吸留量隨溫度而發(fā)生明顯變化。但是,準(zhǔn)確地檢測(cè)溫度、適當(dāng)?shù)赜?jì)算出吸留量的極限值是較為困難的。為此,預(yù)先基于算出的數(shù)據(jù)圖來(lái)判斷氮氧化物的吸留量和其極限值的情況下,為了不超過(guò)極限值,需要設(shè)定比實(shí)際的極限值低的值。即,為了實(shí)現(xiàn)即使在由于NOx吸留催化劑的能力降低、溫度與最適溫度之間產(chǎn)生偏差而導(dǎo)致吸留量的極限值下降的情況下,也可以防止氮氧化物的漏出,必須設(shè)定為比實(shí)際的極限值低的值。另外,由于難以準(zhǔn)確地計(jì)算出NOx的吸留率和NOx的產(chǎn)生量,因此還存在計(jì)算出的吸留量與實(shí)際吸留量為不同的數(shù)值的可能性。如果該偏差變大,則會(huì)過(guò)量噴射燃料(還原劑),導(dǎo)致還原處理過(guò)度進(jìn)行,由此可能會(huì)產(chǎn)生氨(NH3)。與此相對(duì),由于車輛10及廢氣凈化裝置16基于由濃度測(cè)定單元觀測(cè)定的結(jié)果來(lái)檢測(cè)還原的時(shí)機(jī),因此能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出吸留量的極限值,而不依賴于運(yùn)轉(zhuǎn)條件、NOx吸留催化劑的性能、溫度環(huán)境,從而可以適當(dāng)?shù)鼗謴?fù)NOx吸留催化劑的吸留能力。另外,由于能夠準(zhǔn)確地把握吸留量的極限值,因此即使在還原處理時(shí)噴射了更多的燃料,也可以切實(shí)地使吸留的氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)。這樣一來(lái),可以邊抑制氨的產(chǎn)生,邊還原更多的氮氧化物。由此,可以進(jìn)一步減少進(jìn)行還原處理的次數(shù)。另外,由于能夠準(zhǔn)確地把握吸留量的極限值,因此可以更為準(zhǔn)確地計(jì)算出燃料的噴射量,即使在過(guò)量噴射燃料而使氮氧化物的還原過(guò)度進(jìn)行的情況下,也可以抑制氨的產(chǎn)生。另外,可以僅通過(guò)氮氧化物濃度來(lái)控制還原處理的時(shí)機(jī),由于僅設(shè)置1個(gè)傳感器即可, 因此可以簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)。其中,優(yōu)選廢氣凈化裝置邊進(jìn)行溫度管理邊進(jìn)行還原處理。在此,溫度管理可以利用加熱器和冷卻風(fēng)扇等溫度調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行。圖4是示出NOx吸留催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率和溫度之間關(guān)系的一例的曲線圖。如圖4所示,NOx吸留催化劑的NOx的轉(zhuǎn)化率隨溫度而發(fā)生變化。因此,通過(guò)邊進(jìn)行溫度管理邊進(jìn)行還原處理,可以有效地還原NOx吸留催化劑。另外, 通過(guò)使溫度穩(wěn)定,可以有效地利用供給的燃料,從而能夠減少未反應(yīng)的物質(zhì)。另外,可以使控制單元30基于加速器的打開程度、速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度等運(yùn)轉(zhuǎn)條件來(lái)計(jì)算出進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)的估算值和燃料的噴射量的估算值。具體來(lái)說(shuō),可以使用顯示運(yùn)轉(zhuǎn)條件與一氧化氮排出量之間關(guān)系的數(shù)據(jù)圖,由運(yùn)轉(zhuǎn)條件計(jì)算出一氧化氮的產(chǎn)生量,從而計(jì)算出進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)的估算值、燃料噴射量的估算值。通過(guò)利用運(yùn)轉(zhuǎn)條件計(jì)算出進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)的估算值,能夠簡(jiǎn)單地計(jì)算出進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)。另外,在氮氧化物的濃度不規(guī)則地瞬間上升的情況下,可以防止進(jìn)行還原處理。另外,通過(guò)計(jì)算出燃料的噴射量的估算值,可以進(jìn)一步提高燃料噴射量的計(jì)算精度。即,能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算出噴射量。由此,能夠更為切實(shí)地抑制燃料過(guò)度噴射的情況。需要說(shuō)明的是,在不計(jì)算出估算值的情況下,則不再需要對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)條件進(jìn)行檢測(cè),可以減少測(cè)定單元,從而能夠使廢氣凈化裝置的裝置結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。另外,由于不需要根據(jù)條件計(jì)算出基準(zhǔn)值,因此控制變得簡(jiǎn)單。此外,優(yōu)選廢氣凈化裝置16設(shè)置用于捕集廢氣中含有的粒子狀物質(zhì)的過(guò)濾器。通過(guò)設(shè)置氧化催化劑、以及用于捕集粒子狀物質(zhì)的過(guò)濾器,可以對(duì)廢氣中含有的粒子狀物質(zhì) (PM.Particulate Matter)進(jìn)行捕集。需要說(shuō)明的是,由于可以捕集粒子狀物質(zhì),并且進(jìn)一步使氮氧化物統(tǒng)一為二氧化氮、使處理容易進(jìn)行,因此優(yōu)選如本實(shí)施方式那樣,設(shè)置氧化催化劑,但不是必須設(shè)置氧化催化劑。需要說(shuō)明的是,在廢氣凈化裝置16中,作為濃度測(cè)定單元觀,由于可以連續(xù)地對(duì)一氧化氮進(jìn)行測(cè)定,并且不檢測(cè)氮氧化物,因此,通過(guò)輸出一氧化氮吸收的波長(zhǎng)域的激光、 并對(duì)激光的吸收比例進(jìn)行檢測(cè)的TDLAS方式來(lái)測(cè)定一氧化氮的濃度,但并不限定于此。在本發(fā)明中,可以使用能夠測(cè)定廢氣中的一氧化氮濃度的各種測(cè)定單元,例如,可以在測(cè)定位置設(shè)置分支管,使部分廢氣還流經(jīng)分支管,并對(duì)流經(jīng)分支管的廢氣的一氧化氮濃度進(jìn)行測(cè)定。需要說(shuō)明的是,通過(guò)使用TDLAS方式,可以準(zhǔn)確地測(cè)定一氧化氮的濃度,而不會(huì)受到氨等的干擾。需要說(shuō)明的是,作為利用濃度測(cè)定單元觀檢測(cè)的氮氧化物,僅檢測(cè)了一氧化氮, 但本發(fā)明并不限定于上述形式,也可以僅檢測(cè)二氧化氮,還可以檢測(cè)一氧化氮和二氧化氮兩者。僅檢測(cè)一氧化氮、僅檢測(cè)二氧化氮、檢測(cè)一氧化氮和二氧化氮兩者中的任何形式,均可以適當(dāng)?shù)貙?duì)廢氣中的氮氧化物濃度進(jìn)行測(cè)定,并可以基于測(cè)定值計(jì)算出進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)。使用濃度測(cè)定單元觀、通過(guò)TDLAS方式對(duì)一氧化氮和二氧化氮兩者進(jìn)行檢測(cè)時(shí),可以設(shè)置兩個(gè)傳感器來(lái)測(cè)定,也可以通過(guò)例如用1個(gè)傳感器射出兩個(gè)波長(zhǎng)域的光,從而通過(guò)1個(gè)傳感器對(duì)兩者的濃度進(jìn)行測(cè)定。另外,在廢氣凈化裝置16中僅設(shè)置濃度測(cè)定單元28,由通過(guò)NOx吸留催化單元沈之后的廢氣中的氮氧化物(一氧化氮)濃度來(lái)控制燃料噴射單元22,但本發(fā)明并不限于上述形式。下面,參照?qǐng)D5,對(duì)本發(fā)明的廢氣凈化裝置的其它實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖5是示出具有廢氣凈化裝置的車輛的其它實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)的框圖。需要說(shuō)明的是,圖5所示的車輛50,除廢氣凈化裝置52的部分結(jié)構(gòu)以外,其它結(jié)構(gòu)與車輛10相同,因此省略了對(duì)于同樣結(jié)構(gòu)要素的說(shuō)明,下面,對(duì)車輛50所特有的部分重點(diǎn)地進(jìn)行說(shuō)明。圖 5所述的車輛50具有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12、排氣配管14、及廢氣凈化裝置52。廢氣凈化裝置52 具有氧化催化劑18、燃料噴射單元22、燃料槽Μ、Ν0χ吸留催化單元沈、濃度測(cè)定單元28、 SCR催化單元M、氨濃度測(cè)定單元56、處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58、處理后氨濃度測(cè)定單元60及控制單元62。由于氧化催化劑18、燃料噴射單元22、燃料槽24、NOx吸留催化單元26及濃度測(cè)定單元觀與上述的廢氣凈化裝置16的各部分具有相同的結(jié)構(gòu),因此省略對(duì)其詳細(xì)的說(shuō)明。需要說(shuō)明的是,濃度測(cè)定單元觀設(shè)置在NOx吸留催化單元沈和SCR催化單元M之間。SCR催化單元M具備SCR催化劑和對(duì)該SCR催化劑進(jìn)行支撐的支撐機(jī)構(gòu),其中所述SCR催化劑是捕集氨,促進(jìn)氨和氮氧化物之間的反應(yīng)的尿素選擇性還原催化劑,所述支撐機(jī)構(gòu)設(shè)置在排氣配管14的NOx吸留催化單元沈的下游側(cè)部分的內(nèi)部。其中,可以使用沸石系催化劑作為SCR催化劑。另外,支撐機(jī)構(gòu)設(shè)置在排氣配管14內(nèi)部,并形成使廢氣通過(guò)的孔,其表面支撐有SCR催化劑。需要說(shuō)明的是,支撐機(jī)構(gòu)只要可以將SCR催化劑支撐在排氣配管14中即可,例如可以為框體。SCR催化單元M具有上述結(jié)構(gòu),氮氧化物被NOx吸留催化單元沈吸留之后的廢氣經(jīng)過(guò)排氣配管14被供給到SCR催化單元M中。在供給的廢氣中含有氨的情況下,SCR催化單元M對(duì)廢氣含有的氨進(jìn)行捕集。在此,氨混入到在NOx吸留催化單元沈中過(guò)量供給燃料時(shí)等所產(chǎn)生的廢氣中。另外,在由排氣配管14供給的廢氣中殘留有氮氧化物的情況下, SCR催化單元M使廢氣中含有的氮氧化物與捕集到的氨反應(yīng),從氮氧化物中除去氧,將其還原成氮。具體來(lái)說(shuō),通過(guò)下述化學(xué)反應(yīng),對(duì)氮氧化物進(jìn)行還原。4NH3+4N0+02 — 4N2+6H204NH3+2N02+02 — 3N2+6H20氨濃度測(cè)定單元56設(shè)置在廢氣的排氣路徑中的NOx吸留催化單元沈的下游側(cè), 并且設(shè)置在SCR催化單元M的上游側(cè)的排氣配管14上,其對(duì)由NOx吸留催化單元沈排出的廢氣中的氨濃度進(jìn)行測(cè)定。氨濃度測(cè)定單元56與濃度測(cè)定單元觀同樣,具有測(cè)定單元主體、光纖、測(cè)定元件及受光部。由于利用氨濃度測(cè)定單元56的氨濃度的測(cè)定方法與濃度測(cè)定單元觀相同,因此省略對(duì)其的說(shuō)明。氨濃度測(cè)定單元56連續(xù)地對(duì)通過(guò)NOx吸留催化單元沈之后的廢氣中含有的氨濃度進(jìn)行測(cè)定,并將測(cè)定結(jié)果輸送給控制單元62。處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58設(shè)置在廢氣的排氣路徑上的SCR催化單元M下游側(cè)的排氣配管14上,其對(duì)通過(guò)SCR催化單元M之后的廢氣中的氮氧化物濃度進(jìn)行測(cè)定。 處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58可以使用與濃度測(cè)定單元觀結(jié)構(gòu)相同的傳感器。處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58連續(xù)地對(duì)通過(guò)SCR催化單元M之后的廢氣中含有的氮氧化物濃度進(jìn)行測(cè)定,并將測(cè)定結(jié)果輸送給控制單元62。處理后氨濃度測(cè)定單元60設(shè)置在廢氣的排氣路徑上的SCR催化單元M下游側(cè)的排氣配管14上,其對(duì)通過(guò)SCR催化單元M之后的廢氣中的氨濃度進(jìn)行測(cè)定。處理后氨濃度測(cè)定單元60可以使用與氨濃度測(cè)定單元56結(jié)構(gòu)相同的傳感器。處理后氨濃度測(cè)定單元 60連續(xù)地對(duì)通過(guò)SCR催化單元討之后的廢氣中含有的氨濃度進(jìn)行測(cè)定,并將測(cè)定結(jié)果輸送給控制單元62。控制單元62基于由濃度測(cè)定單元觀、氨濃度測(cè)定單元56、處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58及處理后氨濃度測(cè)定單元60輸送的測(cè)定結(jié)果,對(duì)由燃料噴射單元22實(shí)施的燃料的噴射的時(shí)機(jī)、即還原處理的時(shí)機(jī)和噴射的燃料的量進(jìn)行控制。車輛50及廢氣凈化裝置52 基本上具有上述結(jié)構(gòu)。如上所述,控制單元62基本上基于濃度測(cè)定單元28的測(cè)定值來(lái)對(duì)還原處理的時(shí)機(jī)和噴射的燃料的量進(jìn)行計(jì)算。這里,如果噴射的燃料的量相對(duì)于NOx吸留催化劑吸留的氮氧化物增多,則會(huì)產(chǎn)生氨,但通過(guò)利用氨濃度測(cè)定單元56對(duì)廢氣中含有的氨的濃度進(jìn)行測(cè)定,可以檢測(cè)氨的產(chǎn)生。如果控制單元62測(cè)定到氨,則判定燃料的噴射量過(guò)量,從而減少燃料的噴射量。這樣一來(lái),通過(guò)利用氨濃度測(cè)定單元56對(duì)氨濃度進(jìn)行測(cè)定,可以對(duì)NOx吸留催化單元沈的能力下降等導(dǎo)致的吸留量的降低進(jìn)行檢測(cè),從而更準(zhǔn)確地對(duì)燃料的噴射量進(jìn)行控制,可以在不過(guò)量供給燃料的情況下,抑制氨的排出。另外,通過(guò)設(shè)置SCR催化單元54,即使在由于NOx吸留催化單元沈而導(dǎo)致生成氨的情況下,也可以利用SCR催化單元M來(lái)捕集氨,從而抑制氨排出到廢氣凈化裝置的外部。此外,優(yōu)選控制單元62基于濃度測(cè)定單元觀和氨濃度測(cè)定單元56的測(cè)定結(jié)果來(lái)計(jì)算出NOx吸留催化單元66的NOx吸留催化劑的性能變化。S卩,控制單元62基于進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)和還原時(shí)排出的氨的量等,計(jì)算出吸留的氮氧化物的量,由此可以計(jì)算出NOxK 留催化劑的性能變化,例如計(jì)算出隨時(shí)間的劣化程度等。這樣一來(lái),通過(guò)計(jì)算出NOx吸留催化劑的性能變化,可以更適當(dāng)?shù)赜?jì)算出還原處理的時(shí)機(jī)和燃料的噴射量。此外,如果氨濃度測(cè)定單元56檢測(cè)到由NOx吸留催化單元沈排出氨,則控制單元 62計(jì)算出排出的氨的累積量,控制還原處理的時(shí)機(jī),使得從NOx吸留催化單元沈排出與氨的排出量相當(dāng)?shù)牡趸?。具體來(lái)說(shuō),推遲還原處理的時(shí)機(jī)、即使超過(guò)NOx吸留催化單元沈的極限值,也在一定時(shí)間不進(jìn)行還原處置。由此,廢氣中含有的氮氧化物不會(huì)被NOx吸留催化單元沈吸留,而是供給到SCR催化單元M中,可以使被SCR催化單元M捕集的氨與氮氧化物反應(yīng),從而能夠?qū)背ァS纱?,可以進(jìn)一步抑制從廢氣凈化裝置排出氨及氮氧化物。此外,如果通過(guò)處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58檢測(cè)到廢氣中含有氮氧化物,則通過(guò)控制單元62使得由燃料噴射單元22噴射出更多的燃料。在此,通過(guò)利用處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58對(duì)廢氣中的氮氧化物進(jìn)行檢測(cè),可以對(duì)SCR催化單元M中是否捕集有氨進(jìn)行檢測(cè)。然后,如果通過(guò)處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58檢測(cè)到廢氣中含有氮氧化物,則通過(guò)由燃料噴射單元22噴射出更多的燃料,可以使SCR催化單元M形成捕集有氨的狀態(tài)。這樣一來(lái),通過(guò)使SCR催化單元M為捕集有氨的狀態(tài),即使是無(wú)法利用NOx吸留催化單元沈捕集氮氧化物的情況下,也可以利用SCR催化單元M進(jìn)行捕集,從而可以抑制氮氧化物由廢氣凈化裝置52排出到外部。另外,如果通過(guò)處理后氨濃度測(cè)定單元60檢測(cè)到廢氣中含有氨,則控制單元62將還原處理的時(shí)機(jī)推遲一定時(shí)間,使得氮氧化物從NOx吸留催化單元沈排出。在此,通過(guò)利用處理后氨濃度測(cè)定單元60對(duì)氨進(jìn)行檢測(cè),可以對(duì)SCR催化單元M是否捕集了極限以上的氨進(jìn)行判定。如果通過(guò)處理后氨濃度測(cè)定單元60檢測(cè)到廢氣中含有氨,則控制單元62通過(guò)將還原處理的時(shí)機(jī)推遲一定時(shí)間,可以使一定量的氮氧化物從NOx吸留催化單元沈排出。 由此,可以還原由SCR催化單元M捕集的氨,從而可以抑制氨從SCR催化單元M排出。在此,由于車輛50及廢氣凈化裝置52可以獲得上述各種效果,因此設(shè)置了 SCR催化單元M、氨濃度測(cè)定單元56、處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58及處理后氨濃度測(cè)定單元60,但是僅設(shè)置這些中的一部分的結(jié)構(gòu)也可以獲得一定的效果。需要說(shuō)明的是,在設(shè)置有處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元58、處理后氨濃度測(cè)定單元60及SCR催化單元M的情況下,可以獲得上述效果。另外,優(yōu)選廢氣凈化裝置52設(shè)置用于檢測(cè)NOx吸留催化劑溫度的溫度檢測(cè)單元, 并且還利用由溫度檢測(cè)單元檢測(cè)的NOx吸留催化劑的溫度,對(duì)進(jìn)行還原處理的時(shí)機(jī)、燃料的噴射量進(jìn)行控制。如上所述,由于NOx吸留催化劑的性能會(huì)隨著溫度而發(fā)生變化,因此通過(guò)檢測(cè)溫度,并使用其溫度履歷來(lái)計(jì)算噴射量,可以更適當(dāng)?shù)赜?jì)算出噴射量,從而可以使用所必須的最小限度的噴射量。由此,可以邊抑制從廢氣凈化裝置排出的氨和氮氧化物,邊適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行控制。另外,在上述實(shí)施方式中,均是以具有對(duì)氮氧化物的濃度進(jìn)行測(cè)定的濃度測(cè)定單元觀的廢氣凈化裝置為例進(jìn)行說(shuō)明的,但也可以為如下結(jié)構(gòu)不設(shè)置濃度測(cè)定單元觀,而僅設(shè)置圖5的氨濃度測(cè)定單元56。這樣一來(lái),在僅設(shè)置氨濃度測(cè)定單元56的情況下,雖然無(wú)法適當(dāng)?shù)赜?jì)算出還原處置(即燃料噴射)的時(shí)機(jī),但可以抑制燃料的過(guò)量噴射,并可以抑制氨的排出。需要說(shuō)明的是,作為由燃料噴射單元噴射的燃料,只要是可以還原氮氧化物的液體即可,可以使用甲醇、丙烯、煤油、輕油等。另外,對(duì)于燃料也沒(méi)有限定,只要是可以還原氮氧化物的還原劑即可。工業(yè)實(shí)用性如上所述,本發(fā)明涉及的廢氣凈化裝置對(duì)于凈化由內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣是有用的, 特別適合用于對(duì)車輛中安裝的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣進(jìn)行凈化。
權(quán)利要求
1.一種廢氣凈化裝置,其是對(duì)由內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中含有的氮氧化物進(jìn)行還原的廢氣凈化裝置,該裝置具備排氣配管,其對(duì)由所述內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣進(jìn)行引導(dǎo);催化單元,其設(shè)置在所述廢氣的流動(dòng)方向上的所述內(nèi)燃機(jī)的下游側(cè),該催化單元具備 吸留所述廢氣中含有的氮氧化物的氮氧化物吸留還原催化劑、以及設(shè)置在所述排氣配管內(nèi)部的將所述氮氧化物吸留還原催化劑支撐在所述排氣配管內(nèi)部的支撐機(jī)構(gòu);還原劑噴射單元,其向所述排氣配管內(nèi)的所述催化單元噴射還原劑;濃度測(cè)定單元,其設(shè)置在所述廢氣的流動(dòng)方向上的所述催化單元的下游側(cè),該濃度測(cè)定單元對(duì)通過(guò)所述氮氧化物吸留還原催化劑之后的所述廢氣的氮氧化物濃度進(jìn)行測(cè)定;以及控制單元,其基于所述濃度測(cè)定單元測(cè)定的氮氧化物濃度來(lái)對(duì)是否從所述還原劑噴射單元噴射所述還原劑進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置,其中,所述濃度測(cè)定單元連續(xù)地對(duì)作為所述氮氧化物濃度的一氧化氮濃度進(jìn)行測(cè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廢氣凈化裝置,其還具有對(duì)所述氮氧化物吸留還原催化劑的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度檢測(cè)單元,所述控制單元保存由所述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)出的溫度履歷數(shù)據(jù),并基于所述溫度履歷數(shù)據(jù)和所述氮氧化物濃度計(jì)算出從所述還原劑噴射單元噴射的燃料的量,再?gòu)乃鲞€原劑噴射單元噴射計(jì)算出的量的燃料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的廢氣凈化裝置,其中,在所述濃度測(cè)定單元測(cè)定的所述氮氧化物濃度高于規(guī)定值時(shí),所述控制單元控制從所述還原劑噴射單元噴射所述還原劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的廢氣凈化裝置,其還具有氨濃度測(cè)定單元,該氨濃度測(cè)定單元設(shè)置在所述廢氣的流動(dòng)方向上的所述催化單元的下游側(cè),對(duì)通過(guò)所述氮氧化物吸留還原催化劑之后的所述廢氣的氨濃度進(jìn)行測(cè)定,所述控制單元基于由所述氨濃度測(cè)定單元測(cè)定的氨濃度來(lái)對(duì)噴射的還原劑的量進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢氣凈化裝置,其中,所述控制單元基于檢測(cè)出的所述氮氧化物濃度和所述氨濃度來(lái)計(jì)算出所述氮氧化物吸留還原催化劑的吸留性能隨時(shí)間的劣化情況,并基于計(jì)算的結(jié)果來(lái)控制還原劑的噴射時(shí)機(jī)和噴射量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的廢氣凈化裝置,其還具有SCR催化單元,該SCR 催化單元設(shè)置在所述廢氣的流動(dòng)方向上的所述催化單元的下游側(cè),并且具備用于促進(jìn)所述氮氧化物與氨的反應(yīng)的SCR催化劑、以及設(shè)置在所述排氣配管內(nèi)部的將所述SCR催化劑支撐在所述排氣配管內(nèi)部的支撐機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置,其還具有處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元,該處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元設(shè)置在所述廢氣流動(dòng)方向上的所述SCR催化單元的下游側(cè), 對(duì)通過(guò)所述SCR催化劑之后的廢氣的氮氧化物濃度進(jìn)行測(cè)定,所述控制單元還基于由所述處理后氮氧化物濃度測(cè)定單元測(cè)定的氮氧化物濃度來(lái)對(duì)由所述還原劑噴射單元實(shí)施的還原劑的噴射進(jìn)行控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的廢氣凈化裝置,其還具有處理后氨濃度測(cè)定單元,該處理后氨濃度測(cè)定單元設(shè)置在所述廢氣的流動(dòng)方向上的所述SCR催化單元的下游側(cè),對(duì)通過(guò)所述SCR催化劑之后的廢氣的氨濃度進(jìn)行測(cè)定,所述控制單元還基于由所述處理后氨濃度測(cè)定單元測(cè)定的氨濃度來(lái)對(duì)由所述還原劑噴射單元實(shí)施的還原劑的噴射進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以有效減少?gòu)U氣中的氮氧化物的廢氣凈化裝置。本發(fā)明的廢氣凈化裝置具有對(duì)由內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣進(jìn)行引導(dǎo)的排氣配管;設(shè)置在廢氣的流動(dòng)方向上的內(nèi)燃機(jī)的下游側(cè)的催化單元,該催化單元具備吸留廢氣中含有的氮氧化物的氮氧化物吸留還原催化劑、及設(shè)置在排氣配管的內(nèi)部的將氮氧化物吸留還原催化劑支撐在排氣配管內(nèi)部的支撐機(jī)構(gòu);向排氣配管內(nèi)的催化單元噴射還原劑的還原劑噴射單元;設(shè)置在廢氣的流動(dòng)方向上的催化單元的下游側(cè)的濃度測(cè)定單元,其對(duì)通過(guò)氮氧化物吸留還原催化劑之后的廢氣的氮氧化物濃度進(jìn)行測(cè)定;以及,基于由濃度測(cè)定單元測(cè)定的氮氧化物濃度來(lái)對(duì)是否從還原劑噴射單元噴射還原劑進(jìn)行控制的控制單元。
文檔編號(hào)B01D53/94GK102301104SQ20108000603
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日
發(fā)明者上野大司, 加藤英治, 団野實(shí), 氏原裕子, 淺海慎一郎, 牟田研二, 田浦昌純, 勝木將利, 藤永隆, 青木直志 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社