專利名稱：內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，特別涉及具備NOx吸留還原催化劑和NOx選擇還原催化劑的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，例如日本特開2009-97469號公報所公開，已知具備SCR(選擇還原型NOx催化劑)的排氣凈化系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，向排氣通路的下游分別配置TWC (3元催化劑)、NSR(吸留還原型NOx催化劑)以及SCR (選擇還原型NOx催化劑)。NSR具有當(dāng)流入的排氣的空燃比為稀時吸留排氣中的NOx、流入的排氣的空燃比為理論空燃比或濃、并且在還原劑的存在下將吸留的NOx還原的功能。另外，SCR具有接受作為還原劑的NH3的供給、將吹過NSR的下游的NOx選擇性地還原的功能。以NH3為還原劑的SCR的NOx還原反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在越低溫環(huán)境下越容易進行。 因此，在上述現(xiàn)有系統(tǒng)中，通過溫度控制機構(gòu)控制SCR的溫度在規(guī)定的基準(zhǔn)溫度以下。由此在SCR中維持適合進行NOx還原反應(yīng)的狀態(tài)，所以能夠提高基于SCR的NOx凈化率。專利文獻1 日本特開2009-97469號公報專利文獻2 日本特開2007-9810號公報專利文獻3 日本特開2009-90273號公報專利文獻4 日本特開2008-27973 號公報

發(fā)明內(nèi)容
上述現(xiàn)有系統(tǒng)中，從促進SCR中的還原反應(yīng)的進行的觀點考慮，將該SCR的溫度控制在規(guī)定的基準(zhǔn)溫度以下。但是，如果在低溫環(huán)境下持續(xù)使用SCR，則發(fā)生硫中毒而使還原性能降低的問題。因此，單從促進還原反應(yīng)進行的觀點考慮，進行SCR的溫度控制的上述現(xiàn)有系統(tǒng)中，無法防止硫中毒所導(dǎo)致的SCR的還原性能降低，希望改善。該發(fā)明是為了解決上述課題而提出的，目的在于提供一種內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，在具備SCR的內(nèi)燃機中，通過使由SCR中毒導(dǎo)致的性能降低有效地恢復(fù)，能夠抑制排放劣化。第1發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，提供一種能夠進行稀燃運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，具備配置于上述內(nèi)燃機的排氣通路的NOx吸留還原催化劑(以下稱為NSR催化劑)，配置于上述NSR催化劑的下游的NOx選擇還原催化劑(以下稱為SCR)，檢測上述SCR的硫中毒的中毒檢測機構(gòu)，和通過上述中毒檢測機構(gòu)檢測出上述SCR的硫中毒時使該SCR的床溫升溫的升溫機構(gòu)。另外，第2發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中，上述內(nèi)燃機具有多個汽缸組，
上述升溫機構(gòu)包含汽缸列控制機構(gòu)，該汽缸列控制機構(gòu)運行使一方汽缸組為濃空燃比、使另一汽缸組為稀或理論空燃比的汽缸列控制，當(dāng)檢測出上述SCR的硫中毒、并且從上述汽缸列控制的前一次運行開始的行駛距離比規(guī)定距離長時，運行上述汽缸列控制機構(gòu)。另外，第3發(fā)明的特征在于，在第2發(fā)明中，上述升溫機構(gòu)還包含理論空燃比控制機構(gòu)，該理論空燃比控制機構(gòu)運行將上述內(nèi)燃機的空燃比由稀空燃比切換為理論空燃比而進行運轉(zhuǎn)的理論空燃比控制，當(dāng)檢測到上述SCR的硫中毒、并且上述行駛距離在上述規(guī)定距離以下、而且上述內(nèi)燃機的內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速大于規(guī)定轉(zhuǎn)速時，運行上述理論空燃比控制機構(gòu)。另外，第4發(fā)明的特征在于，在第3發(fā)明中，上述升溫機構(gòu)還包含燃料過量供給控制機構(gòu)，該燃料過量供給控制機構(gòu)運行將上述內(nèi)燃機的空燃比暫時控制為濃空燃比的燃料過量供給控制，當(dāng)檢測到上述SCR的硫中毒、并且上述行駛距離在上述規(guī)定距離以下、而且上述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速在規(guī)定轉(zhuǎn)速以下時，使上述燃料過量供給機構(gòu)的運行頻率增加。另外，第5發(fā)明的特征在于，在第1 第4中的任一發(fā)明中，進一步具備停止機構(gòu)，該停止機構(gòu)在上述SCR的床溫達到規(guī)定的溫度時停止運行該升溫機構(gòu)。另外，第6發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中，還具備判定上述SCR中的PM蓄積量是否達到規(guī)定量的判定機構(gòu)，用于向上述SCR供給2次空氣的2次空氣供給機構(gòu)；當(dāng)檢測到上述SCR的硫中毒、并且上述PM蓄積量達到規(guī)定量時，上述升溫機構(gòu)驅(qū)動上述2次空氣供給機構(gòu)。另外，第7發(fā)明的特征在于，在第6發(fā)明中，還具備配置于上述SCR的下游側(cè)的壓力傳感器，上述判定機構(gòu)當(dāng)上述壓力傳感器的檢測值大于規(guī)定值時判定PM蓄積量達到規(guī)定量。根據(jù)第1發(fā)明，當(dāng)檢測到NOx選擇還原催化劑(SCR)的硫中毒時，運行用于使該 SCR的床溫上升的處理。SCR內(nèi)的硫成分隨著床溫的上升而脫離。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠使SCR的硫中毒恢復(fù)，可以有效地抑制由SCR的還原性能降低所導(dǎo)致的排放劣化。根據(jù)第2發(fā)明，在檢測到SCR的硫中毒的情況下，當(dāng)從前一次汽缸列控制的運行開始的行駛距離比規(guī)定距離長時運行汽缸列控制。如果運行汽缸列控制，則濃空燃比的廢氣被導(dǎo)入NSR催化劑，使該NSR催化劑的床溫上升。由此，吸附于該NSR催化劑的硫被有效地清除。另外，NSR催化劑的床溫上升也使配置于該NSR催化劑下游的SCR的床溫上升。因此，根據(jù)本發(fā)明，在NSR催化劑的硫清除時刻也能同時進行SCR的硫清除。根據(jù)第3發(fā)明，在檢測到SCR的硫中毒的情況下，當(dāng)從前一次汽缸列控制的運行開始的行駛距離在規(guī)定距離以下、并且、內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速比規(guī)定轉(zhuǎn)速大時，運行理論空燃比控制。 如果在規(guī)定轉(zhuǎn)速以上的區(qū)域進行理論空燃比運轉(zhuǎn)，則從與稀運轉(zhuǎn)時相比催化劑容量小量化、燃油效率提高方面考慮而優(yōu)選。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過在不運行汽缸列控制的區(qū)域運行該理論空燃比控制，能夠?qū)崿F(xiàn)催化劑容量的小量化和燃油效率提高，并且使SCR有效地由硫中毒中恢復(fù)。根據(jù)第4發(fā)明，在檢測到SCR的硫中毒的情況下，當(dāng)從前一次汽缸列控制的運行開始的行駛距離在規(guī)定距離以下、并且、內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速在規(guī)定轉(zhuǎn)速以下時，使燃料過量供給控制的運行頻率增加。如果燃料過量供給的運行頻率增加，則向該SCR流入的廢氣的溫度上升。 因此，根據(jù)本發(fā)明，在不運行汽缸列控制以及理論空燃比控制的區(qū)域，能夠使SCR有效地從硫中毒中恢復(fù)。根據(jù)第5發(fā)明，當(dāng)SCR達到規(guī)定的床溫時，完成升溫機構(gòu)的運行。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過使該升溫機構(gòu)在必要以上運行，能夠有效地避免導(dǎo)致燃油效率劣化、排放劣化的事態(tài)。根據(jù)第6發(fā)明，在檢測到SCR的硫中毒的情況下，SCR中的PM蓄積量達到規(guī)定量時，2次空氣被供給到該SCR。蓄積在SCR內(nèi)的PM在稀氣氛下良好地燃燒。因此，根據(jù)本發(fā)明，因為能夠使蓄積在SCR內(nèi)的規(guī)定量的PM在稀氣氛下良好地燃燒，所以能夠有效地使該 SCR的床溫升溫。根據(jù)第7發(fā)明，在通過壓力傳感器檢測出的SCR的背壓大于規(guī)定值時，判定在該 SCR蓄積有規(guī)定量的PM。SCR中的PM蓄積量越多，該SCR的背壓越大。因此，根據(jù)本發(fā)明， 能夠基于該SCR的背壓，有效地判定SCR中的PM蓄積量。


圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式1的構(gòu)成的圖。圖2是表示相對于硫中毒量的NOx的凈化降低比例的圖。圖3是表示SCR的床溫和脫離硫量的關(guān)系的圖。圖4是用于對汽缸列控制進行說明的圖。圖5是用于說明燃料過量供給控制的頻率和NSR催化劑16的升溫的關(guān)系的圖。圖6是表示在本發(fā)明的實施方式1中運行的例程的流程圖。圖7是用于說明本發(fā)明的實施方式2的構(gòu)成的圖。圖8是表示在本實施方式2的系統(tǒng)中運行的例程的流程圖。圖9是表示相對于!^e含量(wt % )的NOx凈化率η NOx (% )的圖。圖10是表示SCR18中的！^含量(wt% )和該SCR18的硫附著難度(％ )的關(guān)系的圖。
具體實施例方式以下基于附圖對該發(fā)明的幾個實施方式進行說明。應(yīng)予說明，對各圖中共通的要素使用同一符號并省略重復(fù)說明。另外，本發(fā)明不限定于以下的實施方式。實施方式1.[實施方式1的構(gòu)成]圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式1的構(gòu)成的圖。如圖1所示，本實施方式的系統(tǒng)具備內(nèi)燃機10。內(nèi)燃機10被構(gòu)成為具備右汽缸列101以及左汽缸列102的V型汽油內(nèi)燃機。屬于右汽缸列101的汽缸組連通于排氣通路121。另外，屬于左汽缸列102的汽缸組連通于排氣通路122。排氣通路121以及122在下游合流后連通于排氣通路123的一端。以下，不特別區(qū)分排氣通路121、122以及123時，將其簡稱為“排氣通路12”。在排氣通路121以及122分別配置有作為三元催化劑的啟動催化劑(以下稱為 “SC”) 141以及142。另外，在位于SC14的下游側(cè)的排氣通路123配置有NOx吸留還原催化劑(以下稱為“NSR催化劑”)16。進而，在排氣通路123中的NSR催化劑16的下游側(cè)配置有NOx選擇還原催化劑(以下稱為“SCR”)18。以下在不特別區(qū)分SC141以及142時，將其簡稱為“SC14”。內(nèi)燃機10在空燃比為濃時容易排出HC以及CO。另外，在空燃比為稀時容易排出 NOx0 SC14在稀氣氛中邊吸附氧(O2)邊還原NOx (凈化為隊)。另一方面，在濃氣氛中，邊放出氧邊將HC以及CO氧化(凈化為壓0、0)2)。另外，在濃氣氛中，廢氣中所含的氮與氫反應(yīng)而生成氨(NH3)。NSR催化劑16在稀氣氛下吸留廢氣中所含的NOx。另外，NSR催化劑16將濃氣氛下吸留的NOx放出。濃氣氛下放出的NOx被HC、CO還原。此時，與SC14的情況同樣地在 NSR16中也生成NH3。SCR18具有吸留SC14以及NSR催化劑16在濃氣氛下生成的NH3、在稀氣氛下以NH3 為還原劑將廢氣中的NOx選擇性地還原的功能。利用SCR18，能夠有效地阻止吹過NSR催化劑16下游的NH3以及NOx釋放到大氣中的事態(tài)。圖1所示的系統(tǒng)在排氣通路121、122中的SC141、142的上游側(cè)分別具備空燃比 (A/F)傳感器20。A/F傳感器20能夠檢測內(nèi)燃機10的排氣空燃比。另外，圖1所示的系統(tǒng)在排氣通路123中的NSR催化劑16的上游側(cè)的位置、以及、NSR催化劑16的下游側(cè)且 SCR18的上游側(cè)的位置具備氧(O2)傳感器22、24。O2傳感器22J4是產(chǎn)生對應(yīng)于廢氣中的氧濃度的信號的傳感器。進而，在排氣通路12中的SCR18的下游側(cè)配置有NOx傳感器26。 NOx傳感器對廢氣中的NOx以及NH3反應(yīng)產(chǎn)生對應(yīng)于它們的濃度的信號。因此，根據(jù)NOx傳感器沈，在濃氣氛下檢測SCR18的下游中的NH3濃度，另外，在稀氣氛下檢測SCR18的下游中的NOx濃度。本實施方式的系統(tǒng)如圖1所示具備ECU (Electronic Control Unit，電子控制單元)30。燃料噴射裝置(無圖示)等各種作動器連接于ECU30的輸出部。除了上述A/F傳感器20、O2傳感器22、24以及NOx傳感器沈以外，用于檢測內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)條件以及運轉(zhuǎn)狀態(tài)的各種傳感器類連接于E⑶30的輸入部。E⑶30能夠基于輸入的各種信息控制圖1 所示的系統(tǒng)的狀態(tài)。[實施方式1的工作](NSR催化劑I6的功能)首先，說明NSR催化劑16的功能。E⑶30通常使內(nèi)燃機10以稀空燃比運轉(zhuǎn)(稀運轉(zhuǎn))。稀運轉(zhuǎn)中，與HC、C0等還原劑相比，NOx等氧化劑大量地排出。因此，即使使用三元催化劑將該廢氣凈化，也因還原劑不足而不能將全部的NOx凈化。因此，本實施方式1的系統(tǒng)在排氣通路123內(nèi)具備NSR催化劑16。NSR催化劑16具有將NOx以Ba(NO3)2等硝酸鹽的形式進行吸留的功能。因此，根據(jù)本實施方式1的系統(tǒng)，即使是稀運轉(zhuǎn)中，也能夠有效地抑制該NOx釋放到大氣中的事態(tài)。但是，NSR催化劑16的NOx吸留性能隨著吸留量增加而降低。因此，如果稀運轉(zhuǎn)長時間繼續(xù)，則導(dǎo)致沒有被吸留的NOx吹過該催化劑下游。因此，在本實施方式1的系統(tǒng)中，運行使吸留于NSR催化劑16的NOx定期脫離進行處理的燃料過量供給控制。更具體而言，在NSR催化劑16的吸留性能降低的規(guī)定時刻，使內(nèi)燃機10的排氣空燃比暫時為濃(例如A/F=12)。在燃料過量供給運行中的廢氣內(nèi)大量包含HC、C0、H2等還原劑。因此，如果這些還原劑被導(dǎo)入NSR催化劑16內(nèi)，則作為硝酸鹽被吸留的NOx還原至NO而從堿上脫離。 脫離的NOx在NSR催化劑16內(nèi)的催化劑上凈化成隊等而進行處理。通過像這樣在稀運轉(zhuǎn)中運行燃料過量供給，能夠?qū)ξ粲贜SR催化劑16的NOx進行脫離處理，所以能夠有效地恢復(fù)NOx吸留性能。(SCR18 的功能)接著，對SCR18的功能進行說明。如上所述，通過燃料過量供給的運行能夠使NSR 催化劑16的NOx吸留性能有效地恢復(fù)。但是，如果運行燃料過量供給，則導(dǎo)致從該NSR催化劑16脫離的NOx的一部分吹過下游。另外，如上所述，也存在在燃料過量供給的運行前吹過NSR催化劑16的下游的NOx。如果上述吹過的NOx直接釋放到大氣中，則導(dǎo)致排放劣化。因此，本實施方式1的系統(tǒng)具備用于處理吹過NSR催化劑16的下游側(cè)的NOx的 SCR18。如上所述，SCR18將SC14以及NSR催化劑16在濃氣氛下生成的NH3吸留在其內(nèi)部。 因此，利用SCR18能夠?qū)⒋颠^NSR催化劑16的下游的NOx用NH3選擇性地還原而凈化。由此，能夠有效地阻止NOx被釋放到大氣中使得排放劣化的事態(tài)。另外，根據(jù)本申請的發(fā)明人的見解，通過使SCR18的床溫為500°C以下、優(yōu)選300°C 左右，能夠使該SCR18中的還原反應(yīng)活潑地進行。因此，在本實施方式1的系統(tǒng)中，對其配置進行調(diào)整以使SCR18的床溫為300°C左右。由此，能夠有效地抑制NOx釋放到SCR18的下游的事態(tài)。[本實施方式1的特征的工作](SCR18的硫中毒現(xiàn)象)接著，參照圖2以及圖3對SCR18的硫中毒現(xiàn)象進行說明。如上所述，SCR18配置于其床溫達到300°C左右的位置。由此，能夠使該SCR18中的NOx的還原反應(yīng)活潑化。但是，另一方面，對于SCR18在低溫環(huán)境下的使用，由硫?qū)е碌闹卸驹龃蟪蔀閱栴}。圖2是表示相對于硫中毒量的NOx的凈化降低比例的圖。如該圖所示，硫中毒量越增大，凈化比例越降低。如果像這樣在SCR18發(fā)生硫中毒，則導(dǎo)致凈化性能降低。因此， 為了使SCR18的凈化性能恢復(fù)，需要將該SCR內(nèi)的硫除去的硫清除處理。本申請的發(fā)明人研究SCR的床溫和脫離硫量的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硫脫離所需的條件。圖3是表示SCR的床溫和脫離硫量的關(guān)系的圖。如該圖所示，硫成分由SCR的脫離是從SCR床溫為190°C左右微量地開始，從380 390°C床溫開始急劇增加。認為這是因為在 SCR中幾乎沒有堿性位點，沒有像NSR催化劑那樣硫成分發(fā)生化學(xué)吸附。進而，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)只要不滿足在濃氣氛下并且床溫為700°C的條件，就與硫成分沒有脫離的NSR催化劑不同，在SCR中即使是稀氣氛、理論空燃比氣氛也沒有問題地脫離。因此，SCR只要符合380°C床溫的1個條件，就能夠使硫成分有效地脫離。作為使SCR18的床溫上升的方法，可以考慮利用汽缸列控制、理論空燃比控制或燃料過量供給控制。因此，在本實施方式1的系統(tǒng)中，檢測出在SCR18中的硫中毒時，通過運行這些控制中的任一種，使SCR18的床溫上升至規(guī)定的脫離溫度(380°C左右)。但是，因為上述控制均是使內(nèi)燃機10的空燃比從稀向濃方向變化的控制，所以過度的實施可能導(dǎo)致燃油效率劣化、排放劣化。因此，在本實施方式1的系統(tǒng)中，在把握上述控制的特征的基礎(chǔ)上，從燃油效率、排放以及硫清除性能的觀點考慮，選擇并運行最適合現(xiàn)在的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制。以下詳細說明各控制的利用。(汽缸列控制的利用)首先，參照圖4，對在本實施方式1的系統(tǒng)中運行利用汽缸列控制的SCR18的硫清除的方法進行說明。汽缸列控制是在進行NSR催化劑16的硫清除時運行的控制，以每規(guī)定行駛距離(例如每3000km)的頻率運行。圖4是用于對汽缸列控制進行說明的圖。如該圖所示，如果在稀燃運轉(zhuǎn)中汽缸列控制的運行條件成立，則ECU30將一方的汽缸組(圖中左汽缸列101的汽缸組)的空燃比控制為濃。由此，在排氣通路121流通濃氣體，在排氣通路 122流通稀氣體，這些氣體在排氣通路123合流。合流后達到理論空燃比 微濃的廢氣被導(dǎo)入NSR催化劑16內(nèi)，利用與NOx等的放熱反應(yīng)而放熱至700°C左右。由此，NSR催化劑16 因為700°C床溫并且濃氣氛下的條件成立，所以能有效地進行硫清除。汽缸列控制運行時，NSR催化劑16的下游的SCR18的床溫也上升至550°C以上。 因此，如果在檢測到SCR18的硫中毒時，使該汽缸列控制運行，則能夠在NSR催化劑16的硫清除的同時有效地運行SCR18的硫清除。但是，汽缸列控制如上所述是通常每3000km左右的行駛距離進行的控制，過度運行導(dǎo)致嚴重的燃油效率劣化、排放劣化。因此，在本實施方式1的系統(tǒng)中，對應(yīng)于檢測出 SCR18的硫中毒時的行駛距離，判定是否運行汽缸列控制。更具體而言，檢測出SCR18的硫中毒時，從前一次汽缸列控制開始的行駛距離在通常的行駛距離(3000km)附近的范圍內(nèi)、 例如-200km的范圍內(nèi)時，提前運行該汽缸列控制。運行汽缸列控制時，與NSR催化劑16的硫清除同時也運行SCR18的硫清除。因此，與另外單獨運行SCR18的硫清除時相比，能夠抑制燃油效率以及排放的劣化。(理論空燃比控制的利用)接著對在本實施方式1的系統(tǒng)中運行利用理論空燃比控制的SCR18的硫清除的方法進行說明。如上所述，從能夠在NSR催化劑16的硫清除的同時進行SCR的硫清除方面考慮，優(yōu)選汽缸列控制。但是，因為該汽缸列控制是基本上每3000km左右的行駛距離進行的控制，所以未必能夠在檢測出SCR18的硫中毒時始終運行。因此，當(dāng)SCR18的硫中毒進行而催化劑性能降低時，可能導(dǎo)致NOx被釋放到SCR18的下游，使得排放劣化。此處，在內(nèi)燃機10中為加速模式的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，即例如內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為2500rpm以上、轉(zhuǎn)矩為400Nm以上的運轉(zhuǎn)區(qū)域中，運行從稀燃運轉(zhuǎn)切換到理論空燃比運轉(zhuǎn)的理論空燃比控制。由此，與對全部運轉(zhuǎn)區(qū)域進行稀燃運轉(zhuǎn)時相比，能夠?qū)崿F(xiàn)燃油效率的提高和催化劑容量的小量化。如果理論空燃比控制運行，則因為理論空燃比氣體中所含的還原劑在NSR催化劑 16內(nèi)供化學(xué)反應(yīng)，所以在該NSR催化劑16中廢氣溫度上升。因此，也可根據(jù)理論空燃比控制的運行頻率，使SCR18的床溫升溫至能夠硫清除的溫度(380 390°C )。因此，在本實施方式1的系統(tǒng)中，在沒有運行上述汽缸列控制的區(qū)域中檢測出 SCR18的硫中毒時，較低地設(shè)定作為理論空燃比控制的運行條件之一的轉(zhuǎn)速的閾值。更具體而言，在考慮SCR18的床溫的上升度、燃油效率劣化度等的基礎(chǔ)上，將閾值設(shè)定為規(guī)定值(例如2300rpm以上)。由此，因為在沒有運行汽缸列控制的區(qū)域能夠提高該理論空燃比控制的運行頻率，所以能夠極力控制排放、燃油效率的劣化，并且運行SCR18的硫清除。(燃料過量供給控制利用)接下來參照圖5對在本實施方式1的系統(tǒng)中運行利用燃料過量供給控制的SCR18 的硫清除的方法進行說明。如上所述，燃料過量供給控制是在NSR催化劑16的吸留性能降低的規(guī)定時刻使內(nèi)燃機10的排氣空燃比暫時為濃空燃比的控制。由此，能夠?qū)⑽粼贜SR 催化劑16內(nèi)的NOx有效地凈化。此處，如果運行燃料過量供給控制，則通過NSR催化劑16 內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)使得該NSR催化劑16的床溫上升。圖5是用于說明燃料過量供給控制的頻率和NSR催化劑16的升溫的關(guān)系的圖。如該圖所示，可知燃料過量供給的頻率越高，NSR催化劑16的床溫越上升。因此，也能夠根據(jù)燃料過量供給控制的運行頻率，使配置于下游的 SCR18的床溫升溫至能夠硫清除的溫度(380 390°C )。因此，在本實施方式1的系統(tǒng)中，在沒有運行上述汽缸列控制以及理論空燃比控制的區(qū)域檢測出SCR18的硫中毒時，使燃料過量供給控制的運行頻率增加。另外，綜合考慮燃油效率劣化度、排放劣化度以及SCR18的床溫的上升度等而決定該頻率的增加量。由此， 即使在沒有運行上述汽缸列控制以及理論空燃比控制的區(qū)域中，也能夠極力抑制排氣、燃油效率劣化，并且運行SCR18的硫清除。[實施方式1中的具體處理]接下來參照圖6對本實施方式中運行的處理的具體內(nèi)容進行說明。圖6是E⑶30 運行SCR18的硫清除的例程的流程圖。應(yīng)予說明，圖6的例程在內(nèi)燃機10的稀燃運轉(zhuǎn)中重復(fù)運行。在圖6所示的例程中，首先判定SCR18的硫中毒是否進行(步驟100)。此處，具體而言，判定NOx傳感器沈是否檢測出NOx或NH3。結(jié)果在確認NOx傳感器沈沒有檢測出 NOx或NH3時，判斷為SCR18的催化劑功能尚未降低、即SCR18的硫中毒沒有進行，并重復(fù)運行該步驟。另一方面，在上述步驟100中，確認了 NOx傳感器沈檢測出NOx或NH3時，判斷為 SCR18的催化劑功能降低、即SCR18硫中毒，進入下一步驟，判定用于提前運行汽缸列控制的條件是否成立(步驟10 。此處，具體而言，判定從前一次汽缸列控制的運行開始的行駛距離是否為達到汽缸列控制的運行距離附近的規(guī)定距離、即是否為相對于運行距離3000km 為-200km的范圍內(nèi)的距離。當(dāng)上述步驟102的結(jié)果確認了行駛距離為規(guī)定距離的范圍內(nèi)時，判斷為提前運行汽缸列控制的條件成立，進入下一個步驟，運行汽缸列控制(步驟104)。此處，具體而言，使右汽缸列101以及左汽缸列102中的任一汽缸組以濃空燃比運轉(zhuǎn)。在上述步驟102中，確認行駛距離不在規(guī)定距離的范圍內(nèi)時，判斷為提前運行汽缸列控制的條件不成立，進入下一個步驟，判斷內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否為加速模式(步驟106)。此處，具體而言，判定內(nèi)燃機10的內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速是否為2500rpm附近的規(guī)定轉(zhuǎn)速、即是否為相對于2500rpm為-200rpm的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速。其結(jié)果，確認內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為規(guī)定轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)時，進入下一個步驟，運行降低閾值的理論空燃比控制(步驟108)。此處，具體而言，作為理論空燃比控制的運行條件之一的內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的閾值從2500rpm降至2300rpm。另一方面，在上述步驟106中，確認內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速不在規(guī)定轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)時，進入下一個步驟，運行提高運行頻率的燃料過量供給控制(步驟110)。運行上述步驟104中的汽缸列控制、上述步驟108中的理論空燃比控制或上述步驟110的燃料過量供給控制后，該運行中的控制繼續(xù)一定期間(步驟11 。此處，具體而言，由上述步驟100中檢測出的NOx傳感器沈的檢測信號推定SCR18的凈化率劣化度?；谕贫ǖ牧踊群同F(xiàn)在的空氣量演算這些控制的繼續(xù)期間。接著，判定SCR18的床溫是否超過390°C (步驟114)。其結(jié)果，在判斷床溫尚未達到390°C時，判斷為SCR18的硫清除不充分，從上述步驟102開始再次運行本例程。另一方面，上述步驟114中，判斷為床溫尚未達到390°C時，判斷為SCR18的硫清除完成，本例程迅速完成。如上述說明所述，根據(jù)本實施方式1的系統(tǒng)，在檢測出SCR18的硫中毒時，運行用于使該SCR18的床溫升溫至390°C的控制。由此，能夠有效地進行該SCR18的硫清除。另外，根據(jù)本實施方式1的系統(tǒng)，在使SCR18的床溫升溫時，可以基于內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)選擇運行能夠抑制排放劣化、燃油效率劣化的最佳控制。由此，能夠最大限度地抑制SCR18的硫清除時的排放劣化、燃油效率劣化。在上述實施方式1中，基于NOx傳感器沈的輸出信號檢測SCR18的硫中毒狀態(tài)， 但硫中毒的檢測方法不限定于此。即，可以基于距離硫清除的時間、廢氣量、空燃比以及SCR 的床溫等信息推定SCR18的硫吸附量。應(yīng)予說明，在上述實施方式1中，NSR催化劑16相當(dāng)于上述第1發(fā)明中的“NSR催化劑”，SCR18相當(dāng)于上述第1發(fā)明中的“SCR”，N0x傳感器沈相當(dāng)于上述第1發(fā)明中的“硫中毒檢測機構(gòu)”。另外，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟104、108或110的處理，從而實現(xiàn)上述第1發(fā)明中的“升溫機構(gòu)”。另外，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟104的處理，從而實現(xiàn)上述第2發(fā)明中的“汽缸列控制機構(gòu)”。并且，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟108的處理，由此實現(xiàn)上述第3發(fā)明中的“理論空燃比控制機構(gòu)”。另外，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟110的處理，由此實現(xiàn)上述第4發(fā)明中的“燃料過量供給控制機構(gòu)”。并且，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟114的處理，由此實現(xiàn)上述第5發(fā)明中的“停止機構(gòu)”。實施方式2.[實施方式2的特征]接下來參照圖7以及圖8對于本發(fā)明的實施方式2進行說明。本實施方式2可以通過使用圖7所示的系統(tǒng)運行后述圖8所示的例程而實現(xiàn)。圖7是表示用于說明實施方式2的構(gòu)成的圖。應(yīng)予說明，在圖7所示的系統(tǒng)中，與圖1所示的系統(tǒng)共通的要素使用同一符號并省略重復(fù)的說明。如圖7所示，在本實施方式的系統(tǒng)中，在排氣通路123中的SCR18的上游側(cè)且在NSR催化劑16的下游側(cè)配置2次空氣噴射裝置32。2次空氣噴射裝置可以向SCR18的上游側(cè)的排氣通路123噴射2次空氣。另夕卜，在排氣通路123中的SCR18的下游側(cè)配置用于檢測該SCR18的背壓的壓力傳感器28。SCR18的催化劑成分幾乎全量由沸石構(gòu)成。因此，該SCR18具有容易捕捉廢氣中所含的PM的性質(zhì)。因此，在本實施方式2的系統(tǒng)中，通過使補充到該SCR18內(nèi)的PM燃燒，使該SCR18的床溫升溫而進行硫清除。根據(jù)本申請的發(fā)明人的見解，關(guān)于PM的燃燒，連續(xù)燃燒時在理論空燃比氣氛下的燃燒良好，但對于蓄積的PM的燃燒，稀氣氛下的燃燒變得良好。因此，在本實施方式2的系統(tǒng)中，使蓄積在SCR18內(nèi)的PM燃燒時，從2次空氣噴射裝置32噴射2次空氣。由此，可以 HSCRlS內(nèi)為稀氣氛，所以能夠使PM燃燒活化而使SCR18的床溫有效地上升。由此，能夠?qū)π罘e在SCR18內(nèi)的PM進行處理并且有效地運行硫清除。[實施方式2中的具體處理]接下來參照圖8對在本實施方式中運行的處理的具體內(nèi)容進行說明。圖8是表示在本實施方式2的系統(tǒng)中運行的例程的流程圖。在圖8所示的例程中，首先判定是否進行SCR18的硫中毒(步驟200)。此處，具體而言，運行與上述步驟100同樣的處理。其結(jié)果，在確認NOx傳感器沈沒有檢測到NOx或 NH3時，判斷為SCR18的催化劑功能尚未降低、即SCR18的硫中毒沒有進行，并重復(fù)運行該步
馬聚ο另一方面，在上述步驟200中，確認NOx傳感器沈檢測出NOx或NH3時，判斷為 SCR18的催化劑功能降低、即SCR18的硫中毒進行，進入下一個步驟，判定在SCR內(nèi)是否蓄積規(guī)定量的PM(步驟202)。此處，具體而言，判定通過壓力傳感器28檢測出的SCR18的背壓是否大于規(guī)定值。其結(jié)果，在確認背壓>規(guī)定值不成立時，判斷為在SCR18內(nèi)沒有蓄積只使該SCR18的床溫升溫至規(guī)定溫度的PM，從上述步驟200開始再次運行例程。另一方面，在上述步驟202中，確認背壓>規(guī)定值成立時，判斷為在SCR18內(nèi)蓄積相當(dāng)量的PM，進入下一個步驟，判定現(xiàn)在的內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)條件是否需要轉(zhuǎn)矩(步驟 204)。其結(jié)果，在判定為內(nèi)燃機10需要轉(zhuǎn)矩時，判斷為需要優(yōu)先轉(zhuǎn)矩，并進入下一個步驟， 導(dǎo)入2次空氣(步驟206)。此處，具體而言，驅(qū)動2次空氣噴射裝置32，在SCR18的上游的排氣通路123噴射2次空氣。被導(dǎo)入排氣通路123的2次空氣被導(dǎo)入下游的SCR18內(nèi)。 SCR18內(nèi)通過PM的燃燒使得床溫上升，由此進行硫清除。另一方面，在判定為內(nèi)燃機10不需要轉(zhuǎn)矩時，判斷為不需要優(yōu)先轉(zhuǎn)矩，并進入下一個步驟，運行點火延遲控制(步驟208)。此處，具體而言，點火時期被延遲，排氣溫度上升。由此SCR18的床溫上升而進行硫清除。在圖8所示的例程中，上述步驟206或207之后判定SCR18的背壓是否降低至低于規(guī)定值(步驟210)。其結(jié)果，確認背壓<規(guī)定值不成立時，判斷為硫清除沒有完成，并從上述步驟200開始再次運行例程。另一方面，在上述步驟210中，確認背壓<規(guī)定值成立時， 判斷為硫清除完成，并迅速終結(jié)本例程。如以上說明所述，根據(jù)本實施方式2的系統(tǒng)，使捕捉到SCR18內(nèi)的PM在稀氣氛下有效地燃燒，從而能夠使該SCR18的床溫有效地升溫。由此，能夠有效地運行SCR18的硫清除。但是，在上述實施方式1中，基于通過壓力傳感器觀檢測出的SCR18的背壓，判定該SCR18中的PM蓄積量是否達到規(guī)定量，但PM蓄積量的判定方法不限定于此。S卩，可以基于距離硫清除的時間、廢氣量、空燃比等信息，推定并判定SCR18中的PM蓄積量。應(yīng)予說明，上述實施方式2中，E⑶30運行上述步驟202的處理，從而實現(xiàn)上述第6發(fā)明中的“判定機構(gòu)”，通過運行上述步驟206的處理，實現(xiàn)上述第6發(fā)明中的“升溫機構(gòu)”。實施方式3.[實施方式3的特征]接下來參照圖9以及10說明本發(fā)明的實施方式3。根據(jù)本申請的發(fā)明人的見解， 包含作為賤金屬的1 的SCR18能夠高效率地吸留NH3。認為這是因為！^系沸石SCR18難以發(fā)生被吸留的NH3再次恢復(fù)為NOx的可逆反應(yīng)。因此，本申請的發(fā)明人著眼于SCR18中的狗含量的重量百分比(wt%)和NOx凈化率ηΝ0Χ(%)的關(guān)系進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在它們之間存在規(guī)定的相關(guān)關(guān)系。圖9是表示相對于!^e含量(wt% )的NOx凈化率ηΝ0χ(% )的圖。如該圖所示， Fe含量(wt% )越高，NOx凈化率ηΝ0Χ(% )越高。特別是在作為SCR的工作溫度的300 附近，F(xiàn)e含量)在1以上時顯示非常高的NOx凈化率。另一方面，本申請的發(fā)明人著眼于SCR18中所含的賤金屬狗的重量百分比 (wt% )和該SCR18的硫中毒量之間的關(guān)系進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在它們之間存在規(guī)定的相關(guān)關(guān)系。圖10是表示SCR18中的！^含量(wt% )和該SCR18的硫附著難度(％ )的關(guān)系的圖。應(yīng)予說明，硫附著難度(％)以硫完全沒有附著的情況為100%進行表示。如該圖所示Je含量(wt%)越低，硫附著難度(％)越為高值(％)。這表示SCR18中的!^e含量 (wt% )越低，硫越難附著。總之，SCR18的！^含量(wt% )從NOx凈化率的觀點考慮越高越理想，從硫中毒量的觀點考慮越低越理想。因此，在本實施方式3中，考慮SCR18的使用溫度區(qū)域、硫中毒的難度以及NOx凈化率決定!^e含量(wt% )。由此，能夠同時實現(xiàn)SCR18中的NOx凈化性能的確保和硫中毒的抑制。符號的說明10內(nèi)燃機(發(fā)動機)12排氣通路14啟動催化劑(SC) 16 NOx吸留還原催化劑(NSR催化劑)18 NOx選擇還原催化劑(SCR)20 A/F 傳感器22 O2 傳感器24 O2 傳感器26 NOx 傳感器28壓力傳感器30 ECU (Electronic Control Unit，電子控制單元)32 2次空氣噴射裝置
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，該內(nèi)燃機能夠進行稀燃運轉(zhuǎn)，該內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)的其特征在于，具備配置于所述內(nèi)燃機的排氣通路的NOx吸留還原催化劑，以下稱為NSR催化劑， 配置于所述NSR催化劑的下游的NOx選擇還原催化劑，以下稱為SCR， 檢測所述SCR的硫中毒的中毒檢測機構(gòu)，和通過所述中毒檢測機構(gòu)檢測出所述SCR的硫中毒時使該SCR的床溫升溫的升溫機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于， 所述內(nèi)燃機具有多個汽缸組，所述升溫機構(gòu)包含汽缸列控制機構(gòu)，該汽缸列控制機構(gòu)運行使一方汽缸組為濃空燃比、使另一方汽缸組為稀或理論空燃比的汽缸列控制，當(dāng)檢測到所述SCR的硫中毒、并且從所述汽缸列控制的前一次運行開始的行駛距離比規(guī)定距離長時，運行所述汽缸列控制機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述升溫機構(gòu)還包含理論空燃比控制機構(gòu)，該理論空燃比控制機構(gòu)運行將所述內(nèi)燃機的空燃比由稀空燃比切換為理論空燃比而進行運轉(zhuǎn)的理論空燃比控制，當(dāng)檢測到所述SCR的硫中毒、并且所述行駛距離在所述規(guī)定距離以下、而且所述內(nèi)燃機的內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速大于規(guī)定轉(zhuǎn)速時，運行所述理論空燃比控制機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述升溫機構(gòu)還包含燃料過量供給控制機構(gòu)，該燃料過量供給控制機構(gòu)運行將所述內(nèi)燃機的空燃比暫時控制為濃空燃比的燃料過量供給控制，當(dāng)檢測到所述SCR的硫中毒、并且所述行駛距離在所述規(guī)定距離以下、而且所述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速在規(guī)定轉(zhuǎn)速以下時，使所述燃料過量供給機構(gòu)的運行頻率增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項所述的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，進一步具備停止機構(gòu)，該停止機構(gòu)在所述SCR的床溫達到規(guī)定的溫度時停止運行該升溫機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，還具備 判定所述SCR中的PM蓄積量是否達到規(guī)定量的判定機構(gòu)，用于向所述SCR供給2次空氣的2次空氣供給機構(gòu)；當(dāng)檢測到所述SCR的硫中毒、并且所述PM蓄積量達到規(guī)定量時，所述升溫機構(gòu)驅(qū)動所述2次空氣供給機構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，還具備配置于所述SCR 的下游側(cè)的壓力傳感器，所述判定機構(gòu)當(dāng)所述壓力傳感器的檢測值大于規(guī)定值時判定PM蓄積量達到規(guī)定量。
全文摘要
提供一種內(nèi)燃機的排氣凈化系統(tǒng)，在具備NSR催化劑和SCR的內(nèi)燃機中，通過使由SCR中毒導(dǎo)致的性能降低有效地恢復(fù)，能夠抑制排放劣化。能稀燃運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機10的排氣凈化系統(tǒng)，具備配置于內(nèi)燃機10的排氣通路12的NSR催化劑16、配置于NSR催化劑16的下游的SCR18、檢測SCR18的硫中毒的中毒檢測機構(gòu)、和通過中毒檢測機構(gòu)檢測出SCR18的硫中毒時使該SCR18的床溫升溫的升溫機構(gòu)。作為升溫機構(gòu)，具有汽缸列控制、理論空燃比控制以及燃料過量供給控制，選擇對應(yīng)于內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)狀態(tài)運行的控制。
文檔編號F01N3/08GK102575547SQ20098016203
公開日2012年7月11日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者櫻井健治 申請人:豐田自動車株式會社