廢氣凈化系統(tǒng)以及廢氣凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢氣凈化系統(tǒng)以及廢氣凈化方法，在具備通過空燃比濃控制使催化劑的凈化能力恢復(fù)的催化劑裝置的廢氣凈化系統(tǒng)中，能夠兼顧對HC及NOx的泄漏量進(jìn)行抑制和使低溫時的催化劑溫度上升。
【背景技術(shù)】
[0002]—般情況下，車輛通過將在內(nèi)燃機(jī)中使燃料燃燒而產(chǎn)生的動力經(jīng)由變速器等傳遞至車輪來行駛，但是在通過該燃燒而產(chǎn)生的廢氣中含有Ν0χ(氮氧化物)、PM (ParticulateMatter:粒子狀物質(zhì))等，因此不直接放出到大氣中，而在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上設(shè)置廢氣的后處理裝置，在該后處理裝置中設(shè)置載持有催化劑的催化劑裝置，通過該催化劑裝置對廢氣所含有的NOx、PM等進(jìn)行凈化處理。作為用于對該NOx進(jìn)行凈化的催化劑裝置，例如使用NOx吸藏還原型催化劑(LNT:Lean NOx Trap)、選擇還原型NOx催化劑(SCR-SelectiveCatalytic Reduct1n)。
[0003]該NOx吸藏還原型催化劑裝置為，在車輛的通常行駛時、即廢氣的空燃比處于稀狀態(tài)時，將廢氣所含有的N0氧化為N02而吸藏，在該吸藏的NOx量接近吸藏極限時，進(jìn)行通過使廢氣的空燃比成為濃狀態(tài)來使吸藏的NOx量放出并且對所放出的NOx進(jìn)行還原的空燃比濃控制。
[0004]在該空燃比濃控制中，為了使廢氣的空燃比成為濃狀態(tài)，而在缸內(nèi)燃料噴射中進(jìn)行后噴射，或者從設(shè)置于排氣通路的燃料噴射裝置朝廢氣中直接噴射燃料。由此，使廢氣中的HC量暫時增加，并且通過廢氣中的氧使該HC燃燒，使廢氣成為濃狀態(tài)。
[0005]在該NOx吸藏還原型催化劑裝置中，根據(jù)催化劑溫度，能夠吸藏的NOx的量變化，在低溫以及高溫時NOx的能夠吸藏量降低。因此，例如，當(dāng)在加速時等廢氣成為高溫、催化劑溫度上升時，NOx的能夠吸藏量降低，因此存在如下問題:產(chǎn)生從NOx吸藏還原型催化劑裝置放出N0x、NOx被直接放出到大氣中的NOx泄漏，NOx凈化率降低。
[0006]為了消除該問題，在NOx吸藏還原型催化劑裝置的下游側(cè)設(shè)置NOx傳感器來檢測NOx的凈化率的惡化，當(dāng)為了防止凈化率的惡化而頻繁地進(jìn)行濃還原時，廢氣的溫度會進(jìn)一步變高，催化劑溫度上升，因此產(chǎn)生NOx的能夠吸藏量進(jìn)一步減少、NOx的泄漏量增加這樣的問題。
[0007]此外，當(dāng)頻繁地進(jìn)行空燃比濃控制時，還產(chǎn)生如下問題:與添加至廢氣中的HC的氧化還原反應(yīng)的速度相比，HC的供給量增加，產(chǎn)生HC未被完全處理而放出到大氣中的HC泄漏。
[0008]與此相關(guān)聯(lián)，例如，如日本申請的特開2009-270446號公報所記載的那樣，提出有如下的廢氣凈化方法以及廢氣凈化系統(tǒng):在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上，在NOx吸藏還原型催化劑的下游側(cè)具備對廢氣中的HC進(jìn)行吸附的HC吸附材料，在進(jìn)行NOx再生控制時，在將HC吸附材料的溫度作為指標(biāo)的指標(biāo)溫度為第1判定溫度以下時，通過空氣過剩率換算將廢氣的空燃比設(shè)為0.8?1.1，在第1判定溫度與第2判定溫度之間時設(shè)為1.0?1.1，在第2判定溫度以上時設(shè)為0.8?1.1，由此實(shí)現(xiàn)HC朝大氣中的流出的改善。
[0009]另一方面，作為對于這些問題的對策，與空燃比濃控制相關(guān)而定義NOx吸藏還原型催化劑裝置的溫度的閾值Tc，在該閾值Tc以下時禁止空燃比濃控制。通常，以NOx吸藏還原型催化劑的催化劑活化溫度(熄燈溫度)Ta為基準(zhǔn)來設(shè)定該閾值Tc。
[0010]但是，作為空燃比濃控制的另一個目的，在NOx吸藏還原型催化劑的催化劑溫度T為比催化劑活化溫度Ta(也基于催化劑，但例如為180°C程度)低的溫度的情況下，催化劑的反應(yīng)速度較慢、NOx的凈化性能較差，因此有時每次稍微地進(jìn)行空燃比濃控制而使催化劑溫度T升溫。
[0011]因而，當(dāng)將閾值的溫度Tc如圖5所示的閾值線Lxa(也基于催化劑，但例如為190°C程度)那樣設(shè)定得較低時，在雖然催化劑溫度T較低但HC排出量較少、因此想要進(jìn)行用于使催化劑溫度T上升的空燃比濃控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(R2)中能夠進(jìn)行空燃比濃控制，但另一方面，在由于催化劑溫度T較低、HC排出量增加而想要禁止空燃比濃控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(R1)中變得不能夠禁止空燃比濃控制。
[0012]此外，當(dāng)將該閾值的溫度Tc如圖6所示的閾值線Lxb(也基于催化劑，但例如為220°C程度)那樣設(shè)定得較高時，在由于催化劑溫度T較低、HC排出量增加而想要禁止空燃比濃控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(R1)中能夠禁止空燃比濃控制，但另一方面，在雖然催化劑溫度T較低但HC排出量較少、因此想要進(jìn)行用于使催化劑溫度T上升的空燃比濃控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(R2)中變得不能夠進(jìn)行空燃比濃控制。
[0013]S卩，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中，存在由于催化劑溫度較低、HC排出量增加而想要禁止空燃比濃控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(R1)、以及雖然催化劑溫度較低但HC排出量較少、因此想要進(jìn)行用于使催化劑溫度上升的濃控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(R2)，但在僅基于催化劑溫度T的判定來進(jìn)行空燃比濃控制的允許以及禁止時，存在無法兼顧這兩者的問題。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)1:日本申請的特開2009-270446號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的課題
[0018]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供廢氣凈化系統(tǒng)以及廢氣凈化方法，在具備通過空燃比濃控制使催化劑的凈化能力恢復(fù)的催化劑裝置的廢氣凈化系統(tǒng)中，能夠兼顧對HC以及NOx的泄漏量進(jìn)行抑制以及使低溫時的催化劑溫度上升。
[0019]用于解決課題的手段
[0020]用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的廢氣凈化系統(tǒng)構(gòu)成為，在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上具備通過空燃比濃控制使催化劑的凈化能力恢復(fù)的催化劑裝置、以及進(jìn)行上述空燃比濃控制的控制裝置，上述控制裝置為，設(shè)置允許實(shí)施上述空燃比濃控制的濃控制允許區(qū)域、以及禁止實(shí)施上述空燃比濃控制的濃控制禁止區(qū)域，并且作為用于進(jìn)行是上述濃控制允許區(qū)域還是上述濃控制禁止區(qū)域的判斷的判定用的參數(shù)，不僅將上述催化劑裝置的催化劑溫度而且將上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量用作為參數(shù)，將上述濃控制禁止區(qū)域設(shè)為上述催化劑裝置的催化劑溫度比預(yù)先設(shè)定的下限催化劑溫度低或者上述進(jìn)氣量比預(yù)先設(shè)定的上限進(jìn)氣量大的區(qū)域，并且將上述下限催化劑溫度設(shè)定為比催化劑活化溫度低的溫度。
[0021]根據(jù)該構(gòu)成，根據(jù)催化劑裝置的催化劑溫度和內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量來進(jìn)行空燃比濃控制的允許和禁止，因此通過將由于催化劑溫度較低、HC排出量增加而想要禁止空燃比濃控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)為進(jìn)氣量比預(yù)先設(shè)定的上限進(jìn)氣量大的區(qū)域，由此能夠進(jìn)入到濃控制禁止區(qū)域，此外，對于雖然催化劑溫度較低但HC排出量較少、因此想要進(jìn)行用于使催化劑溫度上升的濃控制的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，通過將下限催化劑溫度設(shè)定為比催化劑活化溫度低的溫度，由此能夠進(jìn)入到濃控制允許區(qū)域。
[0022]另外，該下限催化劑溫度雖然也基于催化劑，但優(yōu)選設(shè)定為比催化劑活化溫度低20°C?30°C程度的溫度，實(shí)際上通過實(shí)驗等來設(shè)定。
[0023]因而，能夠適當(dāng)?shù)卦试S或者禁止空燃比濃控制，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行催化劑裝置的再生處理，能夠兼顧對進(jìn)行使催化劑裝置的催化劑的凈化能力恢復(fù)的空燃比濃控制時的HC以及NOx的泄漏量進(jìn)行抑制、以及使低溫時的催化劑溫度上升。而且，由于僅進(jìn)行控制參數(shù)和控制用映射的簡單變更，無需另行追加裝置，因此能夠防止