內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)及內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)及內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化方法，在車輛的行駛后的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，在由排氣通路中設(shè)置的廢氣的后處理裝置所具備的氧化催化劑產(chǎn)生的N02生成量變多的溫度區(qū)，能夠抑制向大氣的N02排出量。
【背景技術(shù)】
[0002]—般而言，車輛通過將燃料在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的動力經(jīng)由變速器等傳遞至車輪來進(jìn)行行駛，該燃燒所產(chǎn)生的廢氣中含有NOx(氮氧化物)、PM(Particulate Matter:微粒狀物質(zhì))等，因此，在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中設(shè)置廢氣的后處理裝置，在該后處理裝置擔(dān)載催化劑裝置，通過該催化劑裝置，對廢氣中含有的NOx、PM等進(jìn)行凈化處理。
[0003]作為該催化劑裝置，例如使用NOx吸附還原型催化劑(LNT:Lean NOx Trap)、選擇還原型NOx催化劑(SCR: Selective Catalytic Reduct1n)、柴油機(jī)微粒過濾器(DPF:Diesel Particulate Filter)。該凈化處理后的廢氣經(jīng)由消音器等排放到大氣中。
[0004]例如，如日本申請的特開2007-255345號公報所記載，該DPF是用過濾器捕集廢氣中的PM來進(jìn)行凈化，為了防止過濾器的堵塞，需要在達(dá)到捕集極限量之前使PM燃燒而將其除去。在廢氣的溫度為500°C以上等高溫時，PM會自然燃燒，但是，在廢氣的溫度為低溫時，向廢氣中供給燃料的未燃HC等，通過在DPF的前段等配置的氧化催化劑(D0C)使其燃燒，利用氧化反應(yīng)熱將流入DPF的廢氣升溫到600°C左右，由此，強(qiáng)制使PM燃燒。
[0005]在此，通過該氧化催化劑的氧化反應(yīng)功能，使廢氣中含有的N0被氧化為N02，但是根據(jù)該N0—N02活性和廢氣中含有的NOx的N0/N02平衡狀態(tài)，如圖5所示，由氧化催化劑生成的N02生成量在特定的溫度區(qū)變多(以下將該溫度區(qū)稱作“氧化催化劑活性溫度區(qū)”)。一般而言，該氧化催化劑活性溫度區(qū)約為200°C?500°C。
[0006]在氧化催化劑的溫度處于比氧化催化劑活性溫度區(qū)高的溫度區(qū)的情況下，根據(jù)廢氣中的N0/N02平衡狀態(tài)，N02的比例降低，并且，在氧化催化劑的溫度處于比氧化催化劑活性溫度區(qū)低的溫度區(qū)的情況下，氧化催化劑的N0—N02活性降低，NOx內(nèi)的N02的比例降低。
[0007]因此，在車輛行駛完高速公路之后在服務(wù)區(qū)等中使車輛以怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)停止的情況下，由于是車輛行駛后，因此，氧化催化劑的溫度多數(shù)情況下處于氧化催化劑活性溫度區(qū)，由氧化催化劑生成的N02生成量較多，因此，存在N02未耗盡而向大氣排出的可能性(參照圖4、圖6、圖7)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本申請的特開2007-255345號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)及內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化方法，在車輛行駛后的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，能夠減少由排氣通路的廢氣后處理裝置所具備的氧化催化劑生成的N02，能夠抑制N02向大氣的排出。
[0013]解決課題所采用的技術(shù)手段
[0014]用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)為，在具備EGR系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中設(shè)置有廢氣后處理裝置，該廢氣后處理裝置從上游側(cè)起依次具備氧化催化劑和DPF，其中，控制所述EGR系統(tǒng)的控制裝置構(gòu)成為，在所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從行駛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標(biāo)溫度處于與氧化催化劑活性溫度相關(guān)地預(yù)先設(shè)定的下限設(shè)定溫度和上限設(shè)定溫度之間的設(shè)定溫度區(qū)域、并且所述DPF的推測PM堆積量低于預(yù)先設(shè)定的再生開始閾值的情況下，將EGR控制中的EGR率的目標(biāo)值設(shè)為比所述內(nèi)燃機(jī)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的第1EGR率高的第2EGR率來進(jìn)行EGR控制。
[0015]在此，在作為催化劑指標(biāo)溫度而使用氧化催化劑的測定溫度的情況下，一般而言，由氧化催化劑生成的N02生成量變多的氧化催化劑活性溫度區(qū)為約200°C?約500°C，因此，相對于該催化劑指標(biāo)溫度的下限設(shè)定溫度被設(shè)定為該溫度的約200°C，上限設(shè)定溫度被設(shè)定為該溫度的約500°C。另外，一般很難直接測定催化劑溫度，因此，作為催化劑指標(biāo)溫度，多數(shù)情況下代替催化劑溫度而使用廢氣溫度，該情況下，考慮廢氣溫度的測定位置，在廢氣溫度(催化劑指標(biāo)溫度)處于設(shè)定溫度區(qū)域的情況下，通過使催化劑的溫度成為氧化催化劑活性溫度區(qū)的廢氣溫度，來設(shè)定下限設(shè)定溫度和上限設(shè)定溫度。
[0016]根據(jù)該構(gòu)成，在搭載有內(nèi)燃機(jī)的車輛的行駛后的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中，在氧化催化劑的催化劑溫度處于N02生成量變多的氧化催化劑活性溫度區(qū)、并且無需進(jìn)行DPF的再生處理、N 0 2向大氣中流出的可能性變高的情況下，按照比通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的第1E G R率高的第2EGR率來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，由此，能夠減少氣缸內(nèi)產(chǎn)生的NOx的量，能夠抑制氧化催化劑中的N02的生成量，能夠防止N02向大氣的排出。此外，根據(jù)該構(gòu)成，無需另外設(shè)置NOx減少催化劑(deNOx催化劑)等，因此能夠抑制成本。優(yōu)選為，該第1EGR率為20%?30%，第2EGR率為30%?50% ο
[0017]另外，雖然提高EGR率的目標(biāo)值會使從氣缸排出的廢氣內(nèi)含有的HC、C0的量增加，但是，由于氧化催化劑的溫度處于氧化催化劑活性溫度區(qū)，處于能夠?qū)C、C0進(jìn)行凈化處理的溫度區(qū)，因此，能夠抑制HC、C0向大氣中的排出量。
[0018]此外，在上述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)中，控制所述EGR系統(tǒng)的控制裝置構(gòu)成為，在所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從行駛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標(biāo)溫度為預(yù)先設(shè)定的第1設(shè)定溫度以上、并且所述DPF的推測PM堆積量為所述再生開始閾值以上的情況下，在將EGR控制中的EGR率的目標(biāo)值設(shè)為維持所述第1EGR率的狀態(tài)或者比所述第1EGR率低的狀態(tài)下，進(jìn)行所述DPF的再生控制，在之后所述催化劑指標(biāo)溫度變得比預(yù)先設(shè)定的所述第1設(shè)定溫度低的情況下，將EGR控制中的EGR率的目標(biāo)值設(shè)為比所述第1EGR率高來進(jìn)行所述DPF的再生控制。
[0019]在此，第1設(shè)定溫度針對利用N02時的DPF的可再生處理的溫度區(qū)域而設(shè)定。一般而言，若DPF的溫度未達(dá)到500°C?600°C以上，則DPF上堆積的PM不開始燃燒，但是由于N02對PM具有氧化能力，因此，若將N02利用于DPF的再生處理，則通過N02和PM的氧化還原反應(yīng)(N02被還原，PM被氧化)產(chǎn)生的熱而使DPF的溫度成為約280°C以上的話，就能夠使PM開始燃燒。因此，第1設(shè)定溫度例如設(shè)定為300°C。
[0020]通過設(shè)為這樣的構(gòu)成，在車輛的行駛后的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，在氧化催化劑的催化劑溫度處于氧化催化劑活性溫度區(qū)、并且需要進(jìn)行DPF的再生處理的情況下，使NOx排出量維持或者增加，從而能夠使由氧化催化劑生成的N02生成量維持或者增加，通過將該N02利用于下游側(cè)(后段)的DPF的再生處理，能夠使DPF上堆積的PM燃燒而減少，此外，通過N02的還原還能夠使N02減少。
[0021]此外，在催化劑指標(biāo)溫度變得比第1設(shè)定溫度低的情況下，控制為第2EGR率，由此，能夠減少氣缸內(nèi)產(chǎn)生的NOx的量，能夠抑制氧化催化劑生成N02的生成量，因此，能夠抑制N02向大氣的排出。
[0022]此外，在上述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)中，所述控制裝置構(gòu)成為，在所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從行駛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標(biāo)溫度變得比所述下限設(shè)定溫度低的情況下，進(jìn)行使EGR控制中的EGR率的目標(biāo)值返回為所述第1EGR率的控制，這樣，能夠起到下述效果。
[0023]根據(jù)該構(gòu)成，在從行駛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，在催化劑指標(biāo)溫度變得比下限設(shè)定溫度低的情況下，以通常運(yùn)轉(zhuǎn)的第1EGR率為目標(biāo)來進(jìn)行EGR控制，由此，使氣缸內(nèi)的EGR氣體的量返回為通常運(yùn)轉(zhuǎn)的量，能夠抑制氣缸內(nèi)的HC、C0的產(chǎn)生量的增加，能夠防止HC、C0的惡化。
[0024]此外，在上述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)中，在所述氧化催化劑使用了三元催化劑的情況下，所述控制裝置構(gòu)成為，在以使EGR控制中的EGR率的目標(biāo)值成為我所述第2EGR率的方式進(jìn)行控制時，進(jìn)行將所述第2EGR率設(shè)為使廢氣的空燃比狀態(tài)成為理論空燃比狀態(tài)的值的控制，這樣，將廢氣的空燃比設(shè)為理論空燃比狀態(tài)，通過三元催化劑的三元功能，提高對NOx，HC、CO的凈化性能，因此能夠?qū)崿F(xiàn)NOx、HC、C0的同時減少。
[0025]此外，用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化方法為，通過廢氣后處理裝置對廢氣進(jìn)行凈化，該廢氣后處理裝置設(shè)置于具備EGR系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中，從上游側(cè)起依次具備氧化催化劑和DPF，其中，在所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從行駛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標(biāo)溫度處于與氧化催化劑活性溫度相關(guān)地預(yù)先設(shè)定的下限設(shè)定溫度和上限設(shè)定溫度之間的設(shè)定溫度區(qū)域、并且所述DPF的推測PM堆積量低于預(yù)先設(shè)定的再生開始閾值的情況下，將EGR控制中的EGR率的目標(biāo)值設(shè)為比所述內(nèi)燃機(jī)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的第1EGR率高的第2EGR率來進(jìn)行EGR控制。
[0026]此外，在上述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化方法中，在所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從行駛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標(biāo)溫度為預(yù)先設(shè)定的第1設(shè)定溫度以上、并且所述DPF的推測PM堆積量為所述再生開始閾值以上的情況下，在將EGR控制中的EGR率的目標(biāo)值設(shè)為維持所述第1EGR率的狀態(tài)或者比所述第1EGR率低的狀態(tài)下，進(jìn)行所述DPF的再生控制，在之后所述催化劑指標(biāo)溫度變得比預(yù)先設(shè)定的所述第1設(shè)定溫度低的情況下，將EGR控制中的EGR率的目標(biāo)值設(shè)為比所述第1EGR率高來進(jìn)行所述DPF的再生控制。
[0027]此外，在上述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化方法中，在所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從行駛運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標(biāo)溫度變得比所述下限設(shè)定溫度低的情況下，進(jìn)行使EGR控制中的