內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]技術(shù)領(lǐng)域中已知一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括排氣凈化催化劑和碳?xì)浠衔锕┙o閥，并且使用第一NOx移除方法和第二NOx移除方法，其中，排氣凈化催化劑被布置在發(fā)動機(jī)排氣通道中，碳?xì)浠衔锕┙o閥被布置在發(fā)動機(jī)排氣通道中、排氣凈化催化劑的上游處，在排氣凈化催化劑的廢氣流動表面上攜帶有貴金屬催化劑，在貴金屬催化劑周圍形成有堿性層，第一 NOx移除方法通過還原中間體來還原廢氣中所包含的NOx，還原中間體被保持在所述堿性層上且通過在預(yù)定范圍的周期內(nèi)從碳?xì)浠衔锕┙o閥注入碳?xì)浠衔锒a(chǎn)生，，在第二 NOx移除方法中，使得流入所述排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比在比上述預(yù)定范圍更長的周期內(nèi)為濃，以使得當(dāng)廢氣的空燃比為稀時(shí)存儲在排氣凈化催化劑中的NOx從排氣凈化催化劑中釋放并被還原(例如，參見PTL 1)。
[0003]引用列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]PTL 1.日本專利N0.4868096

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]在該內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)在使用第二NOx移除方法的情況下從排氣凈化催化劑中釋放所存儲的NOx時(shí)，通過在燃燒室中生成濃空燃比燃燒氣體來使得流入排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比為濃。另一方面，在該內(nèi)燃機(jī)中，在NOx被存儲在排氣凈化催化劑中的狀態(tài)下，如果NOx移除方法從第二NOx移除方法切換至第一NOx移除方法，則存在下述問題:當(dāng)使用第一NOx移除方法時(shí)，NOx凈化率下降。另外，在NOx被存儲在排氣凈化催化劑中的狀態(tài)下，如果NOx移除方法從第二 NOx移除方法切換至第一 NOx移除方法，則存在下述問題:如果在開始第一NOx移除方法之后排氣凈化催化劑的溫度升高，則NOx在沒有被還原的情況下從排氣凈化催化劑中被釋放。因此，在該內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)NOx移除方法從第二NOx移除方法切換至第一NOx移除方法時(shí)，使得存儲在排氣凈化催化劑中的NOx從排氣凈化催化劑中被釋放，并且此時(shí)，使得流入排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比為濃。
[0008]然而，在該內(nèi)燃機(jī)中，使得此時(shí)廢氣的空燃比的濃度在一定程度上小于當(dāng)使用第二 NOx移除方法時(shí)用于釋放NOx的廢氣的空燃比的濃度。因此，此時(shí)，為了使得NOx完全地被釋放，與當(dāng)使用第二 NOx移除方法的情況下釋放NOx時(shí)的方式，都需要足夠的時(shí)間。然而，當(dāng)使用第二NOx移除方法時(shí)，使得燃燒室能夠生成濃空燃比的燃燒氣體的發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)是受限制的。因此，當(dāng)NOx移除方法從第二NOx移除方法切換至第一NOx移除方法時(shí)，有時(shí)候不能獲得足夠的時(shí)間來使存儲在排氣凈化催化劑中的NOx被釋放。因此，在該內(nèi)燃機(jī)中，存在下述問題:當(dāng)NOx移除方法從第二NOx移除方法切換至第一NOx移除方法時(shí)，有時(shí)候不再能夠從排氣凈化催化劑中充分地釋放所存儲的NOx。
[0009]問題的解決方案
[0010]為了解決該問題，根據(jù)本發(fā)明，提供有一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，該內(nèi)燃機(jī)包括:被布置在發(fā)動機(jī)排氣通道中的排氣凈化催化劑以及被布置在所述發(fā)動機(jī)排氣通道中、所述排氣凈化催化劑的上游的碳?xì)浠衔锕┙o閥，在所述排氣凈化催化劑的廢氣流動表面上攜帶有貴金屬催化劑，在所述貴金屬催化劑周圍形成堿性層，并且使用第一 NOx移除方法和第二 NOx移除方法，所述第一 NOx移除方法通過還原中間體來還原所述廢氣中所包含的NOx，所述還原中間體被保持在所述堿性層上且通過在預(yù)定范圍的周期內(nèi)從所述碳?xì)浠衔锕┙o閥注入碳?xì)浠衔锒a(chǎn)生，在所述第二 NOx移除方法中，使得流入所述排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比在比所述預(yù)定范圍更長的周期內(nèi)為濃，以使得當(dāng)所述廢氣的空燃比為稀時(shí)存儲在所述排氣凈化催化劑中的NOx從所述排氣凈化催化劑中釋放并被還原，其中，當(dāng)在使用所述第二 NOx移除方法的情況下從所述排氣凈化催化劑中釋放所存儲的NOx時(shí)，通過在燃燒室中生成濃空燃比燃燒氣體來使得流入所述排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比為第一目標(biāo)濃空燃比，并且當(dāng)NOx移除方法從所述第二 NOx移除方法切換至所述第一 NOx移除方法時(shí)，通過在所述燃燒室中生成濃空燃比燃燒氣體來使得流入所述排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比為小于所述第一目標(biāo)濃空燃比的第二目標(biāo)濃空燃比。
[0011]有益技術(shù)效果
[0012]當(dāng)NOx移除方法從第二NOx移除方法切換至第一NOx移除方法時(shí)，由于使得流入排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比為小于第一目標(biāo)濃空燃比的第二目標(biāo)濃空燃比，即注入燃燒室的燃料的注入量增大，所以即使當(dāng)僅能夠在短時(shí)間內(nèi)在燃燒室中生成濃空燃比的燃燒氣體時(shí)，也能夠從排氣凈化催化劑中完全地釋放所存儲的NOx。
【附圖說明】
[0013]圖1是壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的總體視圖；
[0014]圖2是示意性示出催化劑載體的表面部分的視圖；
[0015]圖3是用于闡述排氣凈化催化劑中的氧化反應(yīng)的視圖；
[0016]圖4是示出流入排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比的變化的視圖；
[0017]圖5是示出NOx凈化率R1的視圖；
[0018]圖6A和圖6B是用于闡述排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的視圖；
[0019]圖7A和圖7B是用于闡述排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的視圖；
[0020]圖8是示出流入排氣凈化催化劑中的廢氣的空燃比的變化的視圖；
[0021]圖9是示出NOx凈化率R2的視圖；
[0022]圖10是示出碳?xì)浠衔餄舛鹊恼駝又芷讦撑cNOx凈化率R1之間的關(guān)系的視圖；
[0023]圖11A和圖11B是示出碳?xì)浠衔锏鹊淖⑷肓康膱D的視圖；
[0024]圖12是示出NOx釋放控制的視圖；
[0025]圖13是示出所排放的NOx量Ν0ΧΑ的圖的視圖；
[0026]圖14是示出燃料噴射定時(shí)的視圖；
[0027]圖15是示出用于生成濃的燃燒氣體的噴射量WR的圖的視圖；
[0028]圖16是示出濃空燃比的燃燒氣體可以在燃燒室中生成的發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的視圖；
[0029]圖17是示出當(dāng)NOx移除方法從第二NOx移除方法切換至第一 NOx移除方法時(shí)流入排氣凈化催化劑等中的廢氣的空燃比的變化的視圖；
[0030]圖18是示出當(dāng)NOx移除方法從第二NOx移除方法切換至第一 NOx移除方法時(shí)流入排氣凈化催化劑等中的廢氣的空燃比的變化的視圖；
[0031 ]圖19是示出當(dāng)NOx移除方法從第二 NOx移除方法切換至第一 NOx移除方法時(shí)流入排氣凈化催化劑等中的廢氣的空燃比的變化的視圖；
[0032]圖20是闡述第二目標(biāo)濃空燃比的變化的視圖；
[0033]圖21是用于進(jìn)行NOx凈化控制的流程圖；
[0034]圖22是用于進(jìn)行NOx釋放控制的流程圖；
[0035]圖23是用于進(jìn)行NOx釋放控制的另一種實(shí)施方式的流程圖；以及
[0036]圖24是用于進(jìn)行NOx釋放控制的再一種實(shí)施方式的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1是壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的總體視圖。
[0038]參照圖1，1指示發(fā)動機(jī)本體，2指示每個(gè)氣缸的燃燒室，3指示用于向每個(gè)燃燒室2噴射燃料的電控燃料噴射器，4指示進(jìn)氣歧管，以及5指示排氣歧管。進(jìn)氣歧管4通過進(jìn)氣管6與排氣渦輪增壓器7的壓縮機(jī)7a的出口連通，而壓縮機(jī)7a的進(jìn)口通過進(jìn)氣量檢測器8與空氣過濾器9連接。在進(jìn)氣管6內(nèi)部，布置有由致動器驅(qū)動的節(jié)流閥10。在進(jìn)氣管6周圍，布置有用于對流經(jīng)進(jìn)氣管6的內(nèi)部的進(jìn)氣進(jìn)行冷卻的冷卻裝置11。在圖1所示的實(shí)施方式中，發(fā)動機(jī)冷卻水被引導(dǎo)至冷卻裝置11的內(nèi)部，其中，冷卻水用于冷卻進(jìn)氣。
[0039]另一方面，排氣歧管5與排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪機(jī)7b的進(jìn)口連通，并且排氣渦輪機(jī)7b的出口通過排氣管12與排氣凈化催化劑13的進(jìn)口連通。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，該排氣凈化催化劑13包括NOx存儲催化劑13。排氣凈化催化劑13的出口與粒子過濾器14連通，并且在排氣凈化催化劑13的上游處的排氣管12內(nèi)部布置有碳?xì)浠衔锕┙o閥15，用于供給用作壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的燃料的、包括柴油或其他燃料的碳?xì)浠衔铩Ｔ趫D1所示的實(shí)施方式中，將柴油用作從碳?xì)浠衔锕┙o閥15供給的碳?xì)浠衔铩Ｗ⒁?，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其中燃料在稀空燃比的情況下燃燒的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)。在這種情況下，從碳?xì)浠衔锕┙o閥15供給用作火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的燃料的、包括汽油或其他燃料的碳?xì)浠衔铩?br>[0040]另一方面，排氣歧管5和進(jìn)氣歧管4通過廢氣再循環(huán)(在下文中稱為“EGR”)通道16彼此連接。在EGR通道16內(nèi)，布置有電控EGR控制閥17。另外，在EGR通道16周圍，布置有用于冷卻流經(jīng)EGR通道16內(nèi)部的EGR氣體的冷卻裝置18。在圖1所示的實(shí)施方式中，發(fā)動機(jī)冷卻水被引導(dǎo)至冷卻裝置18的內(nèi)部，其中，發(fā)動機(jī)冷卻水用于冷卻EGR氣體。另一方面，每個(gè)燃料噴射器3通過燃料供給管19與共軌(common rail)20連通。該共軌20通過電控可變放電燃料栗21與油箱22連通。存儲在油箱22內(nèi)部的燃料通過燃料栗21供給至共軌20的內(nèi)部。被供給至共軌21的內(nèi)部的燃料通過每個(gè)燃料供給管19被供給至燃料噴射器3。
[0041]電子控制單元30包括數(shù)字計(jì)算機(jī)，數(shù)字計(jì)算機(jī)設(shè)置有通過雙向總線31彼此連接的ROM(只讀存儲器)32、RAM(隨機(jī)存取存儲器)33、CPU(微處理器)34、輸入端口 35和輸出端口36。在排氣凈化催化劑13的下游處，布置有用于檢測從排氣凈化催化劑13流出的廢氣的溫度的溫度傳感器