專利名稱：內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于具有設于排氣通路內(nèi)的吸附還原型NOx催化劑 的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)及排氣凈化方法。
背景技術(shù)：
一種內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)具有設于排氣通路內(nèi)的吸附還原型NOx 催化劑(適當時簡稱為"NOx催化劑")。NOx催化劑在氧化氣氛下吸附 排氣中的NOx并在還原氣氛下還原所吸附的NOx。
然而，這種NOx催化劑像吸附NOx—樣也吸附SOx。所以，在具有 NOx催化劑的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)中，執(zhí)行所謂的SOx中毒恢復控制來 還原吸附于NOx催化劑中的SOx。在SOx中毒恢復控制期間，進入NOx 催化劑的排氣的排氣空燃比，即包含于進入NOx催化劑的排氣中的空氣和 包含于相同排氣中的在NOx催化劑中用作還原劑的燃料成分之間的比率， 被減小至使得能夠進行SOx還原反應的目標排氣空燃比，并且NOx催化 劑的溫度被升高至使得能夠進行SOx還原反應的目標溫度。
曰本專利申請?zhí)亻_No. 2002-155724 (JP-A-2002-155724 )公開了 一種 通過控制由后噴射噴射的燃料量和/或控制由設于NOx催化劑上游的燃料 添加閥添加的燃料量來控制排氣空燃比的技術(shù)。另外，日本專利申請?zhí)亻_ No. 2001-280125( JP-A-2001-280125 )和日本專利申請?zhí)亻_No. 2003-120373 (JP-A-2003-120373)也被作為參考文獻進行了研究。然而，這些相關(guān)技 術(shù)中都沒有特別地指出最小化可能會由SOx中毒恢復控制引起的燃料經(jīng)濟 性下降的必要。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述內(nèi)容，本發(fā)明提供了一種用于將可能會在由在排氣通路內(nèi)
設有NOx催化劑的內(nèi)燃機排氣凈化系統(tǒng)執(zhí)行的SOx中毒恢復控制期間引 起的燃料經(jīng)濟性下降最小化的技術(shù)。
為了達到該目的，本發(fā)明的一方面涉及一種內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)， 該排氣凈化系統(tǒng)具有發(fā)動機空燃比控制裝置和燃料添加裝置，該發(fā)動4幾空 燃比控制裝置控制從內(nèi)燃機排出的排氣的排氣空燃比，該燃料添加裝置設 于排氣通路內(nèi)NOx催化劑的上游并向排氣中添加燃料。當在SOx中毒恢 復控制期間逐漸形成使得能夠進行SOx還原反應的狀態(tài)時，該排氣凈化系 統(tǒng)利用發(fā)動機空燃比控制裝置控制從內(nèi)燃機排出的排氣的排氣空燃比，并 控制從燃料添加裝置添加的燃料量，以便最'J、化在內(nèi)燃機中噴射的燃料量 和由燃料添加裝置添加的燃料量的總和。
更具體地，上述排氣凈化系統(tǒng)為用于內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，其具有 吸附還原型NOx催化劑，所述吸附還原型NOx催化劑設于所述內(nèi)燃機的 排氣通路內(nèi)；發(fā)動機空燃比控制裝置，所述發(fā)動機空燃比控制裝置通過控
動機排出氣體空燃比)，所述出發(fā)動機排氣空燃比為從所述內(nèi)燃機排出的 排氣中所包含的空氣與包含于相同排氣中且在所述吸附還原型NOx催化 劑處用作還原劑的燃料成分之間的比率；燃料添加裝置，所述燃料添加裝 置設于所述排氣通路內(nèi)所述吸附還原型NOx催化劑的上游，并向排氣中添 加燃料；以及SOx中毒恢復控制裝置，所述SOx中毒恢復控制裝置執(zhí)行 用于還原所述吸附還原型NOx催化劑中所吸附的SOx的SOx中毒恢復控 制，在所述SOx中毒恢復控制中，由所述發(fā)動機空燃比控制裝置控制所述 出發(fā)動機排氣空燃比并從所述燃料添加裝置向排氣中添加燃料，使得進催 化劑排氣空燃比減小至使得能夠發(fā)生SOx還原反應的目標排氣空燃比并4吏 得所述吸附還原型NOx催化劑的溫度升高至使得能夠發(fā)生SOx還原反應 的目標溫度，所述進催化劑排氣空燃比為進入所述吸附還原型NOx催化劑 的排氣中所包含的空氣與包含于相同排氣中且在所迷吸附還原型NOx催化劑處用作還原劑的燃料成分之間的比率。該排氣凈化系統(tǒng)的特征在于， 當將所述進催化劑排氣空燃比減小至所述目標排氣空燃比且將所述吸附還
原型NOx催化劑的溫度升高至所述目標溫度時，所述SOx中毒恢復控制 裝置利用所述發(fā)動機空燃比控制裝置控制所述出發(fā)動機排氣空燃比，并控 制從所述燃料添加裝置添加的燃料量，以使在所述內(nèi)燃機中噴射的燃料的 量和從所述燃料添加裝置添加的燃料的量之和最小。
本發(fā)明的另 一方面涉及一種內(nèi)燃機的排氣凈化方法，所述內(nèi)燃機具有 吸附還原型NOx催化劑和燃料添加裝置，該吸附還原型NOx催化劑吸附 NOx并利用還原劑還原所吸附的NOx,該燃料添加裝置設于排氣通路內(nèi)吸 附還原型NOx催化劑的上游，并向排氣中添加燃料。該排氣凈化方法的特 征在于，當將進催化劑排氣空燃比減小至使得能夠發(fā)生SOx還原反應的目 標排氣空燃比且將所述吸附還原型NOx催化劑的溫度升高至使得能夠發(fā) 生SOx還原反應的目標溫度時，控制出發(fā)動機排氣空燃比和從所述燃料添 加裝置添加的燃料量，以使在所述內(nèi)燃機中噴射的燃料的量和從所述燃料 添加裝置添加的燃料量之和最小，所述進催化劑排氣空燃比為進入所述吸 附還原型NOx催化劑的排氣中所包含的空氣與包含于相同排氣中且在所 述吸附還原型NOx催化劑處用作還原劑的燃料成分之間的比率，所述出發(fā)
排氣中且在所述吸附還原型NOx催化劑處用作還原劑的燃料成分之間的 比率。
根據(jù)上述排氣凈化系統(tǒng)和方法，SOx中毒恢復控制期間引起的燃料經(jīng) 濟性下降能夠被最小化。
本發(fā)明的上述排氣凈化系統(tǒng)和方法可以為當將所述進催化劑排氣空 燃比減小至所述目標排氣空燃比時，所述出發(fā)動機排氣空燃比被減小至包 含于從所述內(nèi)燃機排出的排氣中且在所述吸附還原型NOx催化劑處不作 為還原劑的燃料成分(適當時將稱為"非還原性燃料成分")的量達到上 限值時的水平，并且補償將所述進催化劑排氣空燃比減小至所述目標排氣 空燃比所要求的燃料量的缺少所需量的燃料被從所述燃料添加裝置添加至所述排氣中。
在通過減小要在內(nèi)燃機內(nèi)燃燒的氣體的空燃比來減小所述出發(fā)動機排 氣空燃比的情況下，如果要在內(nèi)燃機內(nèi)燃燒的氣體的空燃比被過度減小， 則使得燃料難以在內(nèi)燃機中充分燃燒。在這種情況下，從內(nèi)燃機排出的非 還原性燃料成分(即未充分燃燒的燃料)的量增加。隨著轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁€原性 燃料成分的這種燃料的百分比的增加，為了減小出發(fā)動機排氣空燃比，即
為了增大在NOx催化劑處用作還原劑的燃料的量，在內(nèi)燃機中噴射的燃料 的量需要增大。
為了與之相適應，在上述排氣凈化系統(tǒng)和方法中，通過減小要在所述 內(nèi)燃機內(nèi)燃燒的氣體的空燃比來減小所述出發(fā)動機排氣空燃比，直至所述 非還原性燃料成分的量達到其上限值，然后，補償將所述進催化劑排氣空 燃比減小至所述目標排氣空燃比所要求的燃料量的缺少所需量的燃料被從 所述燃料添加裝置添加至所述排氣中。
所述非還原性燃料成分的上限值是閾值，該閾值被用于判定用于進一 步減小所述進催化劑排氣空燃比的燃料是否能夠通過由從所述燃料添加裝 置向排氣中添加燃料來實現(xiàn)所述減小而被節(jié)約，或通過由減小要在所述內(nèi) 燃機內(nèi)燃燒的氣體的空燃比從而減小所述出發(fā)動機排氣空燃比來實現(xiàn)所述 減小而被節(jié)約。即，如果非還原性燃料成分的量大于所述上P艮值，則引起 所述進催化劑排氣空燃比的給定減小所需要的燃料量被認為是，當通過從 所述燃料添加裝置向排氣中添加燃料來實現(xiàn)所述進催化劑排氣空燃比的相 同減小量時比當通過減小要在所述內(nèi)燃機中燃燒的氣體的空燃比從而減小
更小。
一 '、 … '、 5廠
如此，在使在內(nèi)燃機中噴射的燃料量和從燃料添加裝置添加的燃料量
之和最小化的同時，進催化劑排氣空燃比能夠被減小至目標排氣空燃比。 此外，本發(fā)明的上述排氣凈化系統(tǒng)和方法可以為如果在所述進催化
劑排氣空燃比已被減小至所述目標排氣空燃比后所述吸附還原型NOx催
化劑的溫度仍低于所述目標溫度，則從所述燃料添加裝置添加的燃料量增大，使得所述吸附還原型NOx催化劑的溫度升高至所述目標溫度。
隨著從燃料添加裝置噴射的燃料量的增大，在NOx催化劑處被氧化的 燃料的量也增大，從而NOx催化劑的溫度升高。
然而，如果如上所述從燃料添加裝置添加的燃料量增大，則進催化劑 排氣空燃比減小至低于目標排氣空燃比。為了應對這些，所述出發(fā)動機排 氣空燃比可以增大與從所述燃料添加裝置添加的燃料量的增加相對應的 量，使得所述進催化劑排氣空燃比等于所述目標排氣空燃比。
如此，在使在內(nèi)燃機中噴射的燃料量和從燃料添加裝置添加的燃料量 之和最小化的同時，進催化劑排氣空燃比能夠被減小至目標排氣空燃比。
如上所述，本發(fā)明能夠最小化在由在排氣通路內(nèi)設有NOx催化劑的內(nèi) 燃機排氣凈化系統(tǒng)執(zhí)行的SOx中毒恢復控制期間引起的燃料經(jīng)濟性的下 降。
附閨說明
通過結(jié)合附圖閱讀以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細說明，將能更好 地理解本發(fā)明的特征、優(yōu)點及技術(shù)和工業(yè)重要性，附圖中


圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的內(nèi)燃機及其進氣系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖2是示出在示例性實施例中執(zhí)行的SOx中毒恢復控制的例程的流程
具體實施例方式
在以下說明和附圖中，將參照示例性實施例更詳細地說明本發(fā)明。 首先，將說明根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的內(nèi)燃機及其進氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 的概要。圖1示意性地示出了本示例性實施例中的內(nèi)燃機1及其進氣系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃機1是用于車輛的柴油發(fā)動機。內(nèi)燃機1具有四個氣釭2。 在各氣缸2內(nèi)設有燃料噴射閥3。燃料噴射閥3直接向各氣缸2內(nèi)噴射燃 料。進氣歧管5和排氣歧管7與內(nèi)燃機1相連接。進氣通路4的一端與進 氣歧管5相連接，排氣通路6的一端與排氣歧管7相連接。
渦輪增壓器(增壓裝置)8的壓氣機8a設于進氣通路4內(nèi)。渦輪增壓 器8的渦輪8b設于排氣通路6內(nèi)。在進氣通路4內(nèi)壓氣機8a的上游設有 節(jié)氣門16。
在排氣通路6內(nèi)渦輪8b的上游設有燃料添加閥17。燃料添加閥17用 于向排氣中添加燃料。在排氣通路6內(nèi)渦輪8b的下游設有NOx催化劑9。 此外，在排氣通路6內(nèi)NOx催化劑9的上游設有用于檢測排氣的排氣空燃 比的空燃比傳感器14。在排氣通路6內(nèi)NOx催化劑9的下游設有用于檢 測排氣溫度的溫度傳感器15。注意，"排氣空燃比"表示排氣中所包含的 空氣和包含于相同排氣中且在NOx催化劑9處用作還原劑的燃料成分之間 的比率。
此外，此示例性實施例中的內(nèi)燃機1的進氣系統(tǒng)配設有將排氣作為 EGR氣體分配至進氣系統(tǒng)的EGR裝置11。 EGR裝置11具有一端與排氣 歧管7相連接而另一端與進氣歧管5相連接的EGR通路12。 EGR氣體經(jīng) 由EGR通路12從排氣歧管7被分配至進氣歧管5。此外，在EGR通路 12內(nèi)設有用于控制被分配至進氣歧管5的EGR氣體量的EGR閥13。
內(nèi)燃機1設有電子控制單元(ECU) 10?？杖急葌鞲衅?4和溫度傳 感器15與ECU10電連接，且ECU10接收來自這些傳感器的信號。ECU 10基于由溫度傳感器15測得的值來估計NOx催化劑9的溫度。
燃料噴射閥3、節(jié)氣門16、燃料添加閥17和EGR閥13均與ECU 10 電連接，并且ECU10控制這些閥。
然后，將說明在此示例實施例中執(zhí)行的SOx中毒恢復控制。在內(nèi)燃機 1中，執(zhí)行SOx中毒恢復控制來還原吸附于NOx催化劑9中的SOx。在 SOx中毒恢復控制期間，有必要將進入NOx催化劑9中的排氣(以下稱為 "進催化劑排氣")的空燃比減小至使得能夠進行SOx還原反應的目標排 氣空燃比，并將NOx催化劑9的溫度降低至使得能夠進行SOx還原反應 的目標溫度?？梢酝ㄟ^減小在內(nèi)燃機l的各氣缸2內(nèi)燃燒的氣體的空燃比，來減小 從內(nèi)燃機l排出的排氣(以下稱為"出發(fā)動機排氣")的排氣空燃比。因 而，可以通過減小在各氣缸2內(nèi)燃燒的氣體的空燃比來減小進催化劑排氣 的排氣空燃比。
例如，可以通過以下方式減小出發(fā)動才7L排氣的排氣空燃比:(l)通過 減小節(jié)氣門16的開度來減小進氣量；(2)通過增大EGR閥13的開度來 增大EGR氣體量；(3)延遲各燃料噴射閥3的燃料噴射定時并增大燃料 噴射量；(4)減小主噴射量并在晚于主燃料噴射且所噴射的主燃料正在燃 燒的時刻執(zhí)行后噴射。在此示例實施例中，通過實施這些方法(1)至(4) 之一或者通過將其中的兩者或多者相結(jié)合而實施，來減小出發(fā)動機排氣的 排氣空燃比。
假定在從前述方法(1)至(4)中選擇一種或幾種方法實施期間，從 各燃料噴射閥3噴射的燃料能夠在氣釭2內(nèi)充分燃燒以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，則即使 當利用前述方法(1)至(4)減小出發(fā)動機排氣的排氣空燃比時也能夠維 持燃料經(jīng)濟性。
然而，事實上，在從上述方法(1)至(4)中選擇一種或幾種方法實 施期間，如果出發(fā)動機排氣的排氣空燃比被過度減小，則從燃料噴射閥3 噴射的燃料不能夠在氣缸2內(nèi)充分燃燒，這增大了從內(nèi)燃機l中排出的煙 氣(smoke)的量。由于該煙氣不會在NOx催化劑9處用作還原劑，因此 隨著從燃料噴射閥3噴射后轉(zhuǎn)變?yōu)檫@種煙氣的燃料的百分比的增大，為了 減小出發(fā)動機排氣的排氣空燃比(即為了增大在NOx催化劑9處用作還原 劑的燃料的量)，需要增大從燃料噴射閥3噴射的燃料量。在此示例實施 例中，前述煙氣對應于"非還原性燃料成分"。
同時，減小進催化劑排氣的排氣空燃比的另 一個選擇是從燃料添加岡 17向排氣中添加燃料。盡管不會被用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從燃料添加閥17噴射 的燃料也不會轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔狻?br> 因此，為了將進催化劑排氣的排氣空燃比減小至目標排氣空燃比，且 將NOx催化劑9的溫度升高至目標溫度，在此示例實施例的SOx中毒恢復控制中，出發(fā)動機排氣的排氣空燃比被減小，且控制從燃料添加閥17 添加的燃料的量，以使從燃料噴射閥3噴射的燃料量和從燃料添加閥17 添加的燃料量之和最小。
以下，將參照圖2中所示的流程圖說明在此示例實施例中執(zhí)行的SOx 中毒恢復控制的例程。此控制例程預存于ECU 10中，并在內(nèi)燃機l運轉(zhuǎn) 期間在預定的時間間隔處重復執(zhí)行。
在此控制例程中，在步驟101中，ECU 10首先判定執(zhí)行SOx中毒恢 復控制的條件當前是否成立。該條件為，例如，從上次執(zhí)行SOx中毒恢復 控制起已經(jīng)經(jīng)過了預定的時間。如果在步驟101中作出肯定判定，則ECU 10進行至步驟102。如果作出否定判定，貝'JECU IO完成控制例程的當前 的循環(huán)。
在步驟102中，ECU 10計算出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re的下限值 Relimit。當使用方法(1)至(4)中選擇的一種或幾種方法減小排氣空燃 比Re時，使用下P艮值Rdimit。下限值Relimit對應于從內(nèi)燃機1排出的 煙氣量達到其上限值時的排氣空燃比。該上限值是用于判定用于進一步減 小進催化劑排氣的排氣空燃比Rin的燃料是否可以通過從燃料添加閥17 向排氣中添加燃料來實現(xiàn)該減小或通過減小將在內(nèi)燃機1中燃燒的氣體的 空燃比從而減小出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re來實現(xiàn)該減小而被節(jié)約的 閾值。即，如果煙氣量大于所述上限值，則對于帶來進催化劑排氣的排氣 空燃比Rin的給定減小量所需要的燃料量而言，當通過從燃料添加閥17 向排氣中添加燃料來實現(xiàn)排氣空燃比Rin的相同減小量時所需要的燃料量 與當通過減小將在內(nèi)燃機1內(nèi)燃燒的氣體的空燃比從而減小出發(fā)動機排氣 的排氣空燃比Re來實現(xiàn)排氣空燃比Rin的相同減小量時所需要的燃料量 更小。
根據(jù)內(nèi)燃機l的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在前述方法(1)至(4)中選擇用于減小 出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re的方法。根據(jù)內(nèi)燃機1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)設定排 氣空燃比Re的下限值Rdimit。
在步驟102后，ECU 10進行至步驟103，并判定下限值Relimit是否大于目標排氣空燃比Rt。如果在步驟103中作出了肯定判定，則ECU 10 進行至步驟104。如果在步驟103中作出了否定判定，則意味著僅通過將 出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re減小至目標排氣空燃比Rt，就能夠?qū)⑦M催 化劑排氣的排氣空燃比Rin減小至目標排氣空燃比Rt。在這種情況下，ECU 10進行至步驟112。
另一方面，在步驟104中，ECU10計算燃料不足量Qfd,即在將出發(fā) 動機排氣的排氣空燃比Re減小至下限值Rdimit后，進一步將進催化劑排 氣的排氣空燃比Rin減小至目標排氣空燃比Rt所額外需要的燃料量。
然后，ECU10進行至步驟105，并使用從前述方法(1)至(4)中選 擇的一種或幾種方法將出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re減小至下限值 Relimit。
然后，ECU 10進行至步驟106,并控制燃料添加閥17向排氣中添加 與燃料不足量Qfd相應的量的燃料，從而使得進催化劑排氣的排氣空燃比 Rin等于目標排氣空燃比Rt。
然后，ECU 10進行至步驟107，并判定NOx催化劑9的溫度Tc當前 是否低于目標溫度Tt。如果在步驟107中作出肯定判定，則ECU10進行 至步驟108。如果在步驟108中作出否定判定，則意味著進催化劑排氣的 排氣空燃比Rin當前等于目標排氣空燃比Rt，且NOx催化劑9的溫度Tc 等于或高于目標溫度Tt，即，吸附于NOx催化劑9中的SOx的還原反應 能夠發(fā)生。因此，在這種情況下，ECU10結(jié)束控制例程的當前循環(huán)。
另 一方面，在步驟108中，ECU 10增大從燃料添加閥17添加的燃料 量。因而，在NOx催化劑9處被氧化的燃料的量增大，所以通過燃料的氧 化而產(chǎn)生的氧化熱量增大，從而NOx催化劑的溫度升高。
然后，ECU 10進行至步驟109，并判定NOx催化劑9的溫度Tc是否 已經(jīng)變?yōu)榈扔诨蚋哂谀繕藴囟萒t。如果在步驟109中作出肯定判定，則 ECU 10進行至步驟110。如果在步驟109中作出否定判定，則ECU10返 回至步驟108,并進一步增大從燃料添加閥17添加的燃料量。
在步驟110中，ECU 10計算減小量ARin，即由于從燃料添加閥17添加的燃料量的增大而引起的進催化劑排氣的排氣空燃比Rin減小的量。
然后，ECUlO進行至步驟lll,并執(zhí)行將出發(fā)動機排氣的排氣空燃比 Re增大與所算出的減小量ARin相應的量的控制。用這種方法，使得NOx 催化劑9的溫度Tc等于或高于目標溫度Tt,且使得進催化劑排氣的排氣 空燃比Rin等于目標排氣空燃比Rt，即逐漸形成吸附于NOx催化劑9中 的SOx的還原反應能夠發(fā)生的狀態(tài)。在步驟lll后，ECU IO結(jié)束控制例 程的當前循環(huán)。
另一方面，在步驟112中，ECU IO使用從前述方法(1)至(4)中 選擇的一種或幾種方法將出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re減小至目標排氣 空燃比Rt。然后，ECU 10進行至步驟107和步驟108。在步驟108中， ECU IO控制燃料添加閥17向排氣中添加燃料，然后，ECU IO進行至步 驟紙
如此，當將進催化劑排氣的排氣空燃比Rin減小至目標排氣空燃比Rt， 并將NOx催化劑9的溫度Tc升高至目標溫度Tt時，上述控制例程最小 化了從燃料噴射閥3噴射的燃料量和從燃料添加閥17添加的燃料量之和。
因此，根據(jù)此示例實施例，能夠最小化可能會由SOx中毒恢復控制導 致的燃料經(jīng)濟性的下降。
在上述示例實施例中，從發(fā)動機排出的煙氣被描述為"非還原性燃料 成分，，的例子。然而，如果從燃料噴射閥3噴射的燃料在氣缸2內(nèi)未充分 燃燒，則未燃燃料可能會轉(zhuǎn)化為碳煙(炭黑，soot)。像上述煙氣一樣， 碳煙在NOx催化劑9處不用作還原劑。因此，在上述SOx中毒恢復控制 中，可以將出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re的下P艮值Relimit設定為碳煙量 達到其上限值時的值。與上述煙氣量的上限值一樣，碳煙量的上限值是用 于判定用于進一步減小進催化劑排氣的排氣空燃比Rin的燃料是否可以通 過從燃料添加閥17向排氣中添加燃料來實現(xiàn)該減小或通過減小將在內(nèi)燃 機1中燃燒的氣體的空燃比從而減小出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re來實 現(xiàn)該減小而被節(jié)約的閾值。即，如果碳煙量大于上限值，則對于帶來進催 化劑排氣的排氣空燃比Rin的給定減小量所需要的燃料量而言，當通過從燃料添加閥17向排氣中添加燃料來實現(xiàn)了排氣空燃比Rin的相同減小量時 所需要的燃料量與當通過減小將在內(nèi)燃機l內(nèi)燃燒的氣體的空燃比從而減 小出發(fā)動機排氣的排氣空燃比Re來實現(xiàn)排氣空燃比Rin的相同減小量時 所需要的燃料量相比更小。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，包括吸附還原型NOx催化劑，所述吸附還原型NOx催化劑設于所述內(nèi)燃機的排氣通路內(nèi)，且吸附NOx并利用還原劑還原所吸附的NOx；發(fā)動機空燃比控制裝置，所述發(fā)動機空燃比控制裝置通過控制要在所述內(nèi)燃機中燃燒的氣體的空燃比來控制出發(fā)動機排氣空燃比，所述出發(fā)動機排氣空燃比為從所述內(nèi)燃機排出的排氣中所包含的空氣與包含于相同排氣中且在所述吸附還原型NOx催化劑處用作還原劑的燃料成分之間的比率；燃料添加裝置，所述燃料添加裝置設于所述排氣通路內(nèi)所述吸附還原型NOx催化劑的上游，并向排氣中添加燃料；SOx中毒恢復控制裝置，所述SOx中毒恢復控制裝置執(zhí)行用于還原所述吸附還原型NOx催化劑中所吸附的SOx的SOx中毒恢復控制，在所述SOx中毒恢復控制中，由所述發(fā)動機空燃比控制裝置控制所述出發(fā)動機排氣空燃比并從所述燃料添加裝置向排氣中添加燃料，使得進催化劑排氣空燃比減小至使得能夠發(fā)生SOx還原反應的目標排氣空燃比并使得所述吸附還原型NOx催化劑的溫度升高至使得能夠發(fā)生SOx還原反應的目標溫度，所述進催化劑排氣空燃比為進入所述吸附還原型NOx催化劑的排氣中所包含的空氣與包含于相同排氣中且在所述吸附還原型NOx催化劑處用作還原劑的燃料成分之間的比率，所述排氣凈化系統(tǒng)的特征在于當將所述進催化劑排氣空燃比減小至所述目標排氣空燃比且將所述吸附還原型NOx催化劑的溫度升高至所述目標溫度時，所述SOx中毒恢復控制裝置利用所述發(fā)動機空燃比控制裝置控制所述出發(fā)動機排氣空燃比，并控制從所述燃料添加裝置添加的燃料的量，以使在所述內(nèi)燃機中噴射的燃料的量和從所述燃料添加裝置添加的燃料的量之和最小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于當將所述進催化劑排氣空燃比減小至所述目標排氣空燃比時，所述SOx中毒恢復控制裝置將所述出發(fā)動機排氣空燃比減小至包含于從所述內(nèi)燃機排出的排氣中且在所述吸附還原型NOx催化劑處不作為還原劑的燃料成分的量達到上限值時的水平，并且所述SOx中毒恢復控制裝置控制所述燃料添加裝置，以向排氣中添加補償將所述進催化劑排氣空燃比減小至所述目標排氣空燃比所要求的燃料量的短缺所需量的燃料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于如果在所述進催化劑排氣空燃比已被減小至所述目標排氣空燃比后所述吸附還原型NOx催化劑的溫度仍低于所述目標溫度，則所述SOx中毒恢復控制裝置增大從所述燃料添加裝置添加的燃料的量，使得所述吸附還原型NOx催化劑的溫度升高至所述目標溫度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于當將所述進催化劑排氣空燃比控制至所述目標排氣空燃比時，所述SOx中毒恢復控制裝置利用所述發(fā)動機空燃比控制裝置使所述出發(fā)動機排氣空燃比增大與所述進催化劑排氣空燃比由于從所述燃料添加裝置添加的燃料的量增大而已減小的量相對應的量。
5. —種內(nèi)燃機的排氣凈化方法，所述內(nèi)燃機包括吸附還原型NOx催化劑，所述吸附還原型NOx催化劑設于所述內(nèi)燃機的排氣通路內(nèi)，且吸附NOx并利用還原劑還原所吸附的NOx;和燃料添加裝置，所述燃料添加裝置設于所述排氣通路內(nèi)所述吸附還原型NOx催化劑的上游，并向排氣中添加燃料，所述排氣凈化方法的特征在于當將進催化劑排氣空燃比減小至使得能夠發(fā)生SOx還原反應的目標排氣空燃比且將所述吸附還原型NOx催化劑的溫度升高至使得能夠發(fā)生SOx還原反應的目標溫度時，控制出發(fā)動機排氣空燃比和從所述燃料添加裝置添加的燃料的量，以使在所述內(nèi)燃機中噴射的燃料的量和從所述燃料添加裝置添加的燃料的量之和最小，所述進催化劑排氣空燃比為進入所述吸附還原型NOx催化劑的排氣中所包含的空氣與包含于相同排氣中且在同排氣中且在所述吸附還原型NOx催化劑處用作還原劑的燃料成分之間的比率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的排氣凈化方法，其特征在于當將所述進催化劑排氣空燃比減小至所述目標排氣空燃比時，使所述出發(fā)動機排氣空燃比減小至包含于從所述內(nèi)燃機排出的排氣中且在所述吸附還原型NOx催化劑處不作為還原劑的燃料成分的量達到上限值時的水平，并且從所述燃料添加裝置向排氣中添加補償將所述進催化劑排氣空燃比減小至所述目標排氣空燃比所要求的燃料量的短缺所需量的燃料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣凈化方法，其特征在于如果在所述進催化劑排氣空燃比已被減小至所述目標排氣空燃比后所述吸附還原型NOx催化劑的溫度仍低于所述目標溫度，則增大從所述燃料添加裝置添加的燃料的量，使得所述吸附還原型NOx催化劑的溫度升高至所述目標溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的排氣凈化方法，其特征在于當將所述進催化劑排氣空燃比控制至所述目標排氣空燃比時，使所述裝置添加的燃料的量增大而已減小的量相對應的量。
全文摘要
發(fā)動機空燃比控制裝置被設置成通過控制要在內(nèi)燃機(1)中燃燒的氣體的空燃比來控制排氣空燃比，即從內(nèi)燃機(1)排出的排氣中所包含的空氣與相同排氣中所包含的且在NOx催化劑處用作還原劑的燃料成分之間的比率。燃料添加裝置(17)設于排氣通路內(nèi)NOx催化劑(9)的上游，以向排氣中添加燃料。在SOx中毒恢復期間，當發(fā)展使得能夠進行SOx還原反應的狀態(tài)時，控制從內(nèi)燃機排出的排氣的排氣空燃比和從燃料添加閥(17)添加的燃料的量，以最小化在內(nèi)燃機中噴射的燃料量和從燃料添加裝置添加的燃料量之和。
文檔編號F02D41/02GK101506501SQ200780030973
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月30日
發(fā)明者吉田耕平, 淺沼孝充, 西岡寬真 申請人:豐田自動車株式會社