內燃機的排氣淨化系統的製作方法

2023-06-03 01:54:56 1

專利名稱：內燃機的排氣淨化系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的排氣淨化系統，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燃機的排氣淨化系統。
背景技術：
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)的排氣淨化系統。該系統中，向排氣通路的下遊分別配置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、並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的下遊的NOx選擇性地還原的功能。以NH3為還原劑的SCR的NOx還原反應為放熱反應，在越低溫環境下越容易進行。 因此，在上述現有系統中，通過溫度控制機構控制SCR的溫度在規定的基準溫度以下。由此在SCR中維持適合進行NOx還原反應的狀態，所以能夠提高基於SCR的NOx淨化率。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

發明內容
上述現有系統中，從促進SCR中的還原反應的進行的觀點考慮，將該SCR的溫度控制在規定的基準溫度以下。但是，如果在低溫環境下持續使用SCR，則發生硫中毒而使還原性能降低的問題。因此，單從促進還原反應進行的觀點考慮，進行SCR的溫度控制的上述現有系統中，無法防止硫中毒所導致的SCR的還原性能降低，希望改善。該發明是為了解決上述課題而提出的，目的在於提供一種內燃機的排氣淨化系統，在具備SCR的內燃機中，通過使由SCR中毒導致的性能降低有效地恢復，能夠抑制排放劣化。第1發明為了實現上述目的，提供一種能夠進行稀燃運轉的內燃機的排氣淨化系統，其特徵在於，具備配置於上述內燃機的排氣通路的NOx吸留還原催化劑(以下稱為NSR催化劑)，配置於上述NSR催化劑的下遊的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，和通過上述中毒檢測機構檢測出上述SCR的硫中毒時使該SCR的床溫升溫的升溫機構。另外，第2發明的特徵在於，在第1發明中，上述內燃機具有多個汽缸組，
上述升溫機構包含汽缸列控制機構，該汽缸列控制機構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，當檢測出上述SCR的硫中毒、並且從上述汽缸列控制的前一次運行開始的行駛距離比規定距離長時，運行上述汽缸列控制機構。另外，第3發明的特徵在於，在第2發明中，上述升溫機構還包含理論空燃比控制機構，該理論空燃比控制機構運行將上述內燃機的空燃比由稀空燃比切換為理論空燃比而進行運轉的理論空燃比控制，當檢測到上述SCR的硫中毒、並且上述行駛距離在上述規定距離以下、而且上述內燃機的內燃機轉速大於規定轉速時，運行上述理論空燃比控制機構。另外，第4發明的特徵在於，在第3發明中，上述升溫機構還包含燃料過量供給控制機構，該燃料過量供給控制機構運行將上述內燃機的空燃比暫時控制為濃空燃比的燃料過量供給控制，當檢測到上述SCR的硫中毒、並且上述行駛距離在上述規定距離以下、而且上述內燃機轉速在規定轉速以下時，使上述燃料過量供給機構的運行頻率增加。另外，第5發明的特徵在於，在第1 第4中的任一發明中，進一步具備停止機構，該停止機構在上述SCR的床溫達到規定的溫度時停止運行該升溫機構。另外，第6發明的特徵在於，在第1發明中，還具備判定上述SCR中的PM蓄積量是否達到規定量的判定機構，用於向上述SCR供給2次空氣的2次空氣供給機構；當檢測到上述SCR的硫中毒、並且上述PM蓄積量達到規定量時，上述升溫機構驅動上述2次空氣供給機構。另外，第7發明的特徵在於，在第6發明中，還具備配置於上述SCR的下遊側的壓力傳感器，上述判定機構當上述壓力傳感器的檢測值大於規定值時判定PM蓄積量達到規定量。根據第1發明，當檢測到NOx選擇還原催化劑(SCR)的硫中毒時，運行用於使該 SCR的床溫上升的處理。SCR內的硫成分隨著床溫的上升而脫離。因此，根據本發明，能夠使SCR的硫中毒恢復，可以有效地抑制由SCR的還原性能降低所導致的排放劣化。根據第2發明，在檢測到SCR的硫中毒的情況下，當從前一次汽缸列控制的運行開始的行駛距離比規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入NSR催化劑，使該NSR催化劑的床溫上升。由此，吸附於該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於該NSR催化劑下遊的SCR的床溫上升。因此，根據本發明，在NSR催化劑的硫清除時刻也能同時進行SCR的硫清除。根據第3發明，在檢測到SCR的硫中毒的情況下，當從前一次汽缸列控制的運行開始的行駛距離在規定距離以下、並且、內燃機轉速比規定轉速大時，運行理論空燃比控制。 如果在規定轉速以上的區域進行理論空燃比運轉，則從與稀運轉時相比催化劑容量小量化、燃油效率提高方面考慮而優選。因此，根據本發明，通過在不運行汽缸列控制的區域運行該理論空燃比控制，能夠實現催化劑容量的小量化和燃油效率提高，並且使SCR有效地由硫中毒中恢復。根據第4發明，在檢測到SCR的硫中毒的情況下，當從前一次汽缸列控制的運行開始的行駛距離在規定距離以下、並且、內燃機轉速在規定轉速以下時，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，根據本發明，在不運行汽缸列控制以及理論空燃比控制的區域，能夠使SCR有效地從硫中毒中恢復。根據第5發明，當SCR達到規定的床溫時，完成升溫機構的運行。因此，根據本發明，通過使該升溫機構在必要以上運行，能夠有效地避免導致燃油效率劣化、排放劣化的事態。根據第6發明，在檢測到SCR的硫中毒的情況下，SCR中的PM蓄積量達到規定量時，2次空氣被供給到該SCR。蓄積在SCR內的PM在稀氣氛下良好地燃燒。因此，根據本發明，因為能夠使蓄積在SCR內的規定量的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。根據第7發明，在通過壓力傳感器檢測出的SCR的背壓大於規定值時，判定在該 SCR蓄積有規定量的PM。SCR中的PM蓄積量越多，該SCR的背壓越大。因此，根據本發明， 能夠基於該SCR的背壓，有效地判定SCR中的PM蓄積量。


圖1是用於說明本發明的實施方式1的構成的圖。圖2是表示相對於硫中毒量的NOx的淨化降低比例的圖。圖3是表示SCR的床溫和脫離硫量的關係的圖。圖4是用於對汽缸列控制進行說明的圖。圖5是用於說明燃料過量供給控制的頻率和NSR催化劑16的升溫的關係的圖。圖6是表示在本發明的實施方式1中運行的例程的流程圖。圖7是用於說明本發明的實施方式2的構成的圖。圖8是表示在本實施方式2的系統中運行的例程的流程圖。圖9是表示相對於!^e含量(wt % )的NOx淨化率η NOx (% )的圖。圖10是表示SCR18中的！^含量(wt% )和該SCR18的硫附著難度(％ )的關係的圖。
具體實施例方式以下基於附圖對該發明的幾個實施方式進行說明。應予說明，對各圖中共通的要素使用同一符號並省略重複說明。另外，本發明不限定於以下的實施方式。實施方式1.[實施方式1的構成]圖1是用於說明本發明的實施方式1的構成的圖。如圖1所示，本實施方式的系統具備內燃機10。內燃機10被構成為具備右汽缸列101以及左汽缸列102的V型汽油內燃機。屬於右汽缸列101的汽缸組連通於排氣通路121。另外，屬於左汽缸列102的汽缸組連通於排氣通路122。排氣通路121以及122在下遊合流後連通於排氣通路123的一端。以下，不特別區分排氣通路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，在位於SC14的下遊側的排氣通路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的下遊側配置有NOx選擇還原催化劑(以下稱為「SCR」)18。以下在不特別區分SC141以及142時，將其簡稱為「SC14」。內燃機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 (淨化為隊)。另一方面，在濃氣氛中，邊放出氧邊將HC以及CO氧化(淨化為壓0、0)2)。另外，在濃氣氛中，廢氣中所含的氮與氫反應而生成氨(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下遊的NH3以及NOx釋放到大氣中的事態。圖1所示的系統在排氣通路121、122中的SC141、142的上遊側分別具備空燃比 (A/F)傳感器20。A/F傳感器20能夠檢測內燃機10的排氣空燃比。另外，圖1所示的系統在排氣通路123中的NSR催化劑16的上遊側的位置、以及、NSR催化劑16的下遊側且 SCR18的上遊側的位置具備氧(O2)傳感器22、24。O2傳感器22J4是產生對應於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的下遊側配置有NOx傳感器26。 NOx傳感器對廢氣中的NOx以及NH3反應產生對應於它們的濃度的信號。因此，根據NOx傳感器沈，在濃氣氛下檢測SCR18的下遊中的NH3濃度，另外，在稀氣氛下檢測SCR18的下遊中的NOx濃度。本實施方式的系統如圖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)等各種作動器連接於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，用於檢測內燃機10的運轉條件以及運轉狀態的各種傳感器類連接於E⑶30的輸入部。E⑶30能夠基於輸入的各種信息控制圖1 所示的系統的狀態。[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通常使內燃機10以稀空燃比運轉(稀運轉)。稀運轉中，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淨化，也因還原劑不足而不能將全部的NOx淨化。因此，本實施方式1的系統在排氣通路123內具備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，根據本實施方式1的系統，即使是稀運轉中，也能夠有效地抑制該NOx釋放到大氣中的事態。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，如果稀運轉長時間繼續，則導致沒有被吸留的NOx吹過該催化劑下遊。因此，在本實施方式1的系統中，運行使吸留於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定時刻，使內燃機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大量包含HC、C0、H2等還原劑。因此，如果這些還原劑被導入NSR催化劑16內，則作為硝酸鹽被吸留的NOx還原至NO而從鹼上脫離。 脫離的NOx在NSR催化劑16內的催化劑上淨化成隊等而進行處理。通過像這樣在稀運轉中運行燃料過量供給，能夠對吸留於NSR催化劑16的NOx進行脫離處理，所以能夠有效地恢復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。但是，如果運行燃料過量供給，則導致從該NSR催化劑16脫離的NOx的一部分吹過下遊。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的下遊的NOx。如果上述吹過的NOx直接釋放到大氣中，則導致排放劣化。因此，本實施方式1的系統具備用於處理吹過NSR催化劑16的下遊側的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吸留在其內部。 因此，利用SCR18能夠將吹過NSR催化劑16的下遊的NOx用NH3選擇性地還原而淨化。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。另外，根據本申請的發明人的見解，通過使SCR18的床溫為500°C以下、優選300°C 左右，能夠使該SCR18中的還原反應活潑地進行。因此，在本實施方式1的系統中，對其配置進行調整以使SCR18的床溫為300°C左右。由此，能夠有效地抑制NOx釋放到SCR18的下遊的事態。[本實施方式1的特徵的工作](SCR18的硫中毒現象)接著，參照圖2以及圖3對SCR18的硫中毒現象進行說明。如上所述，SCR18配置於其床溫達到300°C左右的位置。由此，能夠使該SCR18中的NOx的還原反應活潑化。但是，另一方面，對於SCR18在低溫環境下的使用，由硫導致的中毒增大成為問題。圖2是表示相對於硫中毒量的NOx的淨化降低比例的圖。如該圖所示，硫中毒量越增大，淨化比例越降低。如果像這樣在SCR18發生硫中毒，則導致淨化性能降低。因此， 為了使SCR18的淨化性能恢復，需要將該SCR內的硫除去的硫清除處理。本申請的發明人研究SCR的床溫和脫離硫量的關係，結果發現硫脫離所需的條件。圖3是表示SCR的床溫和脫離硫量的關係的圖。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中幾乎沒有鹼性位點，沒有像NSR催化劑那樣硫成分發生化學吸附。進而，本申請的發明人發現只要不滿足在濃氣氛下並且床溫為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的床溫上升至規定的脫離溫度(380°C左右)。但是，因為上述控制均是使內燃機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致燃油效率劣化、排放劣化。因此，在本實施方式1的系統中，在把握上述控制的特徵的基礎上，從燃油效率、排放以及硫清除性能的觀點考慮，選擇並運行最適合現在的運轉狀態的控制。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，以每規定行駛距離(例如每3000km)的頻率運行。圖4是用於對汽缸列控制進行說明的圖。如該圖所示，如果在稀燃運轉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。合流後達到理論空燃比 微濃的廢氣被導入NSR催化劑16內，利用與NOx等的放熱反應而放熱至700°C左右。由此，NSR催化劑16 因為700°C床溫並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的下遊的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的系統中，對應於檢測出 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)附近的範圍內、 例如-200km的範圍內時，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SCR18的硫中毒進行而催化劑性能降低時，可能導致NOx被釋放到SCR18的下遊，使得排放劣化。此處，在內燃機10中為加速模式的運轉狀態時，即例如內燃機轉速為2500rpm以上、轉矩為400Nm以上的運轉區域中，運行從稀燃運轉切換到理論空燃比運轉的理論空燃比控制。由此，與對全部運轉區域進行稀燃運轉時相比，能夠實現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內供化學反應，所以在該NSR催化劑16中廢氣溫度上升。因此，也可根據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的系統中，在沒有運行上述汽缸列控制的區域中檢測出 SCR18的硫中毒時，較低地設定作為理論空燃比控制的運行條件之一的轉速的閾值。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上，將閾值設定為規定值(例如2300rpm以上)。由此，因為在沒有運行汽缸列控制的區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，並且運行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定時刻使內燃機10的排氣空燃比暫時為濃空燃比的控制。由此，能夠將吸留在NSR 催化劑16內的NOx有效地淨化。此處，如果運行燃料過量供給控制，則通過NSR催化劑16 內的化學反應使得該NSR催化劑16的床溫上升。圖5是用於說明燃料過量供給控制的頻率和NSR催化劑16的升溫的關係的圖。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，也能夠根據燃料過量供給控制的運行頻率，使配置於下遊的 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的系統中，在沒有運行上述汽缸列控制以及理論空燃比控制的區域檢測出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域中，也能夠極力抑制排氣、燃油效率劣化，並且運行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容進行說明。圖6是E⑶30 運行SCR18的硫清除的例程的流程圖。應予說明，圖6的例程在內燃機10的稀燃運轉中重複運行。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，並重複運行該步驟。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，判定用於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定距離、即是否為相對於運行距離3000km 為-200km的範圍內的距離。當上述步驟102的結果確認了行駛距離為規定距離的範圍內時，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。在上述步驟102中，確認行駛距離不在規定距離的範圍內時，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，判斷內燃機10的運轉狀態是否為加速模式(步驟106)。此處，具體而言，判定內燃機10的內燃機轉速是否為2500rpm附近的規定轉速、即是否為相對於2500rpm為-200rpm的範圍內的轉速。其結果，確認內燃機轉速為規定轉速的範圍內時，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燃機轉速的閾值從2500rpm降至2300rpm。另一方面，在上述步驟106中，確認內燃機轉速不在規定轉速的範圍內時，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後，該運行中的控制繼續一定期間(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的淨化率劣化度。基於推定的劣化度和現在的空氣量演算這些控制的繼續期間。接著，判定SCR18的床溫是否超過390°C (步驟114)。其結果，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，根據本實施方式1的系統，在檢測出SCR18的硫中毒時，運行用於使該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，根據本實施方式1的系統，在使SCR18的床溫升溫時，可以基於內燃機10的運轉狀態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，基於NOx傳感器沈的輸出信號檢測SCR18的硫中毒狀態， 但硫中毒的檢測方法不限定於此。即，可以基於距離硫清除的時間、廢氣量、空燃比以及SCR 的床溫等信息推定SCR18的硫吸附量。應予說明，在上述實施方式1中，NSR催化劑16相當於上述第1發明中的「NSR催化劑」，SCR18相當於上述第1發明中的「SCR」，N0x傳感器沈相當於上述第1發明中的「硫中毒檢測機構」。另外，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟104、108或110的處理，從而實現上述第1發明中的「升溫機構」。另外，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟104的處理，從而實現上述第2發明中的「汽缸列控制機構」。並且，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟108的處理，由此實現上述第3發明中的「理論空燃比控制機構」。另外，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟110的處理，由此實現上述第4發明中的「燃料過量供給控制機構」。並且，上述實施方式1中，E⑶30運行上述步驟114的處理，由此實現上述第5發明中的「停止機構」。實施方式2.[實施方式2的特徵]接下來參照圖7以及圖8對於本發明的實施方式2進行說明。本實施方式2可以通過使用圖7所示的系統運行後述圖8所示的例程而實現。圖7是表示用於說明實施方式2的構成的圖。應予說明，在圖7所示的系統中，與圖1所示的系統共通的要素使用同一符號並省略重複的說明。如圖7所示，在本實施方式的系統中，在排氣通路123中的SCR18的上遊側且在NSR催化劑16的下遊側配置2次空氣噴射裝置32。2次空氣噴射裝置可以向SCR18的上遊側的排氣通路123噴射2次空氣。另夕卜，在排氣通路123中的SCR18的下遊側配置用於檢測該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成。因此，該SCR18具有容易捕捉廢氣中所含的PM的性質。因此，在本實施方式2的系統中，通過使補充到該SCR18內的PM燃燒，使該SCR18的床溫升溫而進行硫清除。根據本申請的發明人的見解，關於PM的燃燒，連續燃燒時在理論空燃比氣氛下的燃燒良好，但對於蓄積的PM的燃燒，稀氣氛下的燃燒變得良好。因此，在本實施方式2的系統中，使蓄積在SCR18內的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，能夠對蓄積在SCR18內的PM進行處理並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容進行說明。圖8是表示在本實施方式2的系統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，並重複運行該步
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內是否蓄積規定量的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的背壓是否大於規定值。其結果，在確認背壓>規定值不成立時，判斷為在SCR18內沒有蓄積只使該SCR18的床溫升溫至規定溫度的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>規定值成立時，判斷為在SCR18內蓄積相當量的PM，進入下一個步驟，判定現在的內燃機10的運轉條件是否需要轉矩(步驟 204)。其結果，在判定為內燃機10需要轉矩時，判斷為需要優先轉矩，並進入下一個步驟， 導入2次空氣(步驟206)。此處，具體而言，驅動2次空氣噴射裝置32，在SCR18的上遊的排氣通路123噴射2次空氣。被導入排氣通路123的2次空氣被導入下遊的SCR18內。 SCR18內通過PM的燃燒使得床溫上升，由此進行硫清除。另一方面，在判定為內燃機10不需要轉矩時，判斷為不需要優先轉矩，並進入下一個步驟，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之後判定SCR18的背壓是否降低至低於規定值(步驟210)。其結果，確認背壓<規定值不成立時，判斷為硫清除沒有完成，並從上述步驟200開始再次運行例程。另一方面，在上述步驟210中，確認背壓<規定值成立時， 判斷為硫清除完成，並迅速終結本例程。如以上說明所述，根據本實施方式2的系統，使捕捉到SCR18內的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，基於通過壓力傳感器觀檢測出的SCR18的背壓，判定該SCR18中的PM蓄積量是否達到規定量，但PM蓄積量的判定方法不限定於此。S卩，可以基於距離硫清除的時間、廢氣量、空燃比等信息，推定並判定SCR18中的PM蓄積量。應予說明，上述實施方式2中，E⑶30運行上述步驟202的處理，從而實現上述第6發明中的「判定機構」，通過運行上述步驟206的處理，實現上述第6發明中的「升溫機構」。實施方式3.[實施方式3的特徵]接下來參照圖9以及10說明本發明的實施方式3。根據本申請的發明人的見解， 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難以發生被吸留的NH3再次恢復為NOx的可逆反應。因此，本申請的發明人著眼於SCR18中的狗含量的重量百分比(wt%)和NOx淨化率ηΝ0Χ(%)的關係進行實驗，結果發現在它們之間存在規定的相關關係。圖9是表示相對於!^e含量(wt% )的NOx淨化率ηΝ0χ(% )的圖。如該圖所示， Fe含量(wt% )越高，NOx淨化率ηΝ0Χ(% )越高。特別是在作為SCR的工作溫度的300 附近，Fe含量)在1以上時顯示非常高的NOx淨化率。另一方面，本申請的發明人著眼於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係進行實驗，結果發現在它們之間存在規定的相關關係。圖10是表示SCR18中的！^含量(wt% )和該SCR18的硫附著難度(％ )的關係的圖。應予說明，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淨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的使用溫度區域、硫中毒的難度以及NOx淨化率決定!^e含量(wt% )。由此，能夠同時實現SCR18中的NOx淨化性能的確保和硫中毒的抑制。符號的說明10內燃機(發動機)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
權利要求
1.一種內燃機的排氣淨化系統，該內燃機能夠進行稀燃運轉，該內燃機的排氣淨化系統的其特徵在於，具備配置於所述內燃機的排氣通路的NOx吸留還原催化劑，以下稱為NSR催化劑， 配置於所述NSR催化劑的下遊的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，和通過所述中毒檢測機構檢測出所述SCR的硫中毒時使該SCR的床溫升溫的升溫機構。
2.根據權利要求1所述的內燃機的排氣淨化系統，其特徵在於， 所述內燃機具有多個汽缸組，所述升溫機構包含汽缸列控制機構，該汽缸列控制機構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，當檢測到所述SCR的硫中毒、並且從所述汽缸列控制的前一次運行開始的行駛距離比規定距離長時，運行所述汽缸列控制機構。
3.根據權利要求2所述的內燃機的排氣淨化系統，其特徵在於，所述升溫機構還包含理論空燃比控制機構，該理論空燃比控制機構運行將所述內燃機的空燃比由稀空燃比切換為理論空燃比而進行運轉的理論空燃比控制，當檢測到所述SCR的硫中毒、並且所述行駛距離在所述規定距離以下、而且所述內燃機的內燃機轉速大於規定轉速時，運行所述理論空燃比控制機構。
4.根據權利要求3所述的內燃機的排氣淨化系統，其特徵在於，所述升溫機構還包含燃料過量供給控制機構，該燃料過量供給控制機構運行將所述內燃機的空燃比暫時控制為濃空燃比的燃料過量供給控制，當檢測到所述SCR的硫中毒、並且所述行駛距離在所述規定距離以下、而且所述內燃機轉速在規定轉速以下時，使所述燃料過量供給機構的運行頻率增加。
5.根據權利要求1 4中的任一項所述的內燃機的排氣淨化系統，其特徵在於，進一步具備停止機構，該停止機構在所述SCR的床溫達到規定的溫度時停止運行該升溫機構。
6.根據權利要求1所述的內燃機的排氣淨化系統，其特徵在於，還具備 判定所述SCR中的PM蓄積量是否達到規定量的判定機構，用於向所述SCR供給2次空氣的2次空氣供給機構；當檢測到所述SCR的硫中毒、並且所述PM蓄積量達到規定量時，所述升溫機構驅動所述2次空氣供給機構。
7.根據權利要求6所述的內燃機的排氣淨化系統，其特徵在於，還具備配置於所述SCR 的下遊側的壓力傳感器，所述判定機構當所述壓力傳感器的檢測值大於規定值時判定PM蓄積量達到規定量。
全文摘要
提供一種內燃機的排氣淨化系統，在具備NSR催化劑和SCR的內燃機中，通過使由SCR中毒導致的性能降低有效地恢復，能夠抑制排放劣化。能稀燃運轉的內燃機10的排氣淨化系統，具備配置於內燃機10的排氣通路12的NSR催化劑16、配置於NSR催化劑16的下遊的SCR18、檢測SCR18的硫中毒的中毒檢測機構、和通過中毒檢測機構檢測出SCR18的硫中毒時使該SCR18的床溫升溫的升溫機構。作為升溫機構，具有汽缸列控制、理論空燃比控制以及燃料過量供給控制，選擇對應於內燃機10的運轉狀態運行的控制。
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 優先權日2009年10月20日
發明者櫻井健治 申請人:豐田自動車株式會社