專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)的排氣中含有NOx等有害物質(zhì)。為了減少這些有害物質(zhì)的排出，已知有 在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中設(shè)置凈化排氣中的NOx的NOx催化劑的做法。該技術(shù)中，例如在設(shè) 置儲存還原型NOx催化劑的情況下，如果所吸留的NOx的量增加則凈化能力就會降低，因此 通過進(jìn)行燃料過量供給(rich spike)控制而向儲存還原型NOx催化劑供給還原劑，將吸留 在該催化劑中的NOx還原放出。 另外，為了消除在儲存還原型NOx催化劑中吸留排氣中的SOx而凈化能力降低的 SOx中毒，也有進(jìn)行如下的處理的情況，即，使儲存還原型NOx催化劑的床溫上升到能夠?qū)?現(xiàn)SOx的放出的溫度，并且供給還原劑而將儲存還原型NOx催化劑設(shè)為濃氣氛(以下將該 處理稱作"SOx再生處理"。)。在該SOx再生處理中，還原劑也用于使儲存還原型NOx催化 劑的床溫上升。 在進(jìn)行上述SOx再生處理的情況下，需要如上所述地向儲存還原型NOx催化劑供 給還原劑，將儲存還原型NOx催化劑設(shè)為理論空燃比或在它以下的濃氣氛，并且使儲存還 原型NOx催化劑的溫度上升到對于SOx的還原放出來說足夠的高溫。 該情況下，由于需要將導(dǎo)入儲存還原型NOx催化劑的排氣的空燃比、和儲存還原 型NOx催化劑的溫度兩者控制為最佳，因此提出過交替地進(jìn)行將排氣的空燃比設(shè)為理論空 燃比或濃的控制、和將儲存還原型NOx催化劑的溫度維持為高溫的控制的技術(shù)(例如參照 專利文獻(xiàn)1。)。 另外，作為向儲存還原型NOx催化劑供給還原劑的方法，眾所周知的是，例如可以 將利用內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的副噴射的技術(shù)、在排氣通道的儲存還原型NOx催化劑的上游具備還 原劑添加閥而向通過排氣通道的排氣中添加還原劑的技術(shù)適當(dāng)?shù)亟M合(例如參照專利文 獻(xiàn)2或3。)。 例如，作為儲存還原型NOx催化劑的SOx再生處理中的控制的一例，可以舉出交替 地進(jìn)行將內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃料以濃空燃比進(jìn)行的濃燃燒和將氣缸內(nèi)燃燒以稀空燃比進(jìn)行的 稀燃燒的控制。該控制中，具備用與氣缸內(nèi)燃燒時的空燃比控制不同的方法向排氣供給燃 料的燃料供給機(jī)構(gòu)。此外，在進(jìn)行稀燃燒的稀燃期間，從該燃料供給機(jī)構(gòu)向排氣供給燃料而 使之在儲存還原型NOx催化劑中反應(yīng)，將其溫度維持為可以實(shí)現(xiàn)SOx的還原放出的高溫。另 外，在進(jìn)行濃燃燒的濃燃期間，將儲存還原型NOx催化劑設(shè)為濃氣氛而使SOx還原放出。
但是，上述的控制中，雖然在稀燃期間儲存還原型NOx催化劑的溫度被維持為能 夠?qū)崿F(xiàn)SOx的還原放出的高溫，然而由于導(dǎo)入催化劑的排氣的空燃比為稀，因此無法進(jìn)行 SOx的還原放出。即，在稀燃期間中并不進(jìn)行SOx的還原放出，而僅在濃燃期間中進(jìn)行SOx 的還原放出。這樣，儲存還原型NOx催化劑的SOx再生處理的處理時間就會延長，從而有時 會有耗油量惡化或催化劑熱劣化成為問題的情況。
專利文獻(xiàn)1 :日本特開2004-068700號公報
專利文獻(xiàn)2 :日本特開2003-120373號公報
專利文獻(xiàn)3 :日本特開2002-155724號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種技術(shù)，其在通過交替地進(jìn)行以濃空燃比進(jìn)行內(nèi)燃機(jī) 氣缸內(nèi)燃燒的濃燃燒和以稀空燃比進(jìn)行氣缸內(nèi)燃燒的稀燃燒，而將儲存還原型NOx催化劑 的空燃比及溫度設(shè)為可以還原放出SOx的狀態(tài)的SOx再生處理中，可以在更短期間內(nèi)完成 從儲存還原型NOx催化劑中還原放出SOx。 用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明以如下的排氣凈化系統(tǒng)作為對象，S卩，通過交替地進(jìn) 行內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的濃燃燒和稀燃燒，來進(jìn)行儲存還原型NOx催化劑(以下也簡稱為"NOx催 化劑"。)的SOx再生處理，并且具備用與氣缸內(nèi)燃燒時的空燃比控制不同的方法向排氣供 給燃料的燃料供給機(jī)構(gòu)。此外，在進(jìn)行稀燃燒的稀燃期間，從燃料供給機(jī)構(gòu)向排氣供給燃料 而將NOx催化劑的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的還原放出的高溫，在進(jìn)行濃燃燒的濃燃期間， 將NOx催化劑設(shè)為濃氣氛而使SOx還原放出。此外，本發(fā)明中，最大的特征在于，在稀燃期 間中，也通過利用來自燃料供給機(jī)構(gòu)的燃料供給將排氣的空燃比設(shè)為理論空燃比或比它低 的濃空燃比，來還原放出SOx。 更具體來說，提供如下的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，具備 儲存還原型NOx催化劑，其設(shè)于來自內(nèi)燃機(jī)的排氣所通過的排氣通道中，將上述
排氣中的NOx凈化； 濃燃燒機(jī)構(gòu)，其進(jìn)行濃燃燒，該濃燃燒是內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃燒時的空燃比為濃空燃 比的燃燒； 稀燃燒機(jī)構(gòu)，其進(jìn)行稀燃燒，該稀燃燒是內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃燒時的空燃比為稀空燃 比的燃燒；以及 燃料供給機(jī)構(gòu)，其向上述排氣中供給燃料，該燃料是除了供所述氣缸內(nèi)燃燒的燃 料外另行供給的燃料， 在進(jìn)行上述儲存還原型NOx催化劑的SOx再生處理時，交替地進(jìn)行利用上述濃燃 燒機(jī)構(gòu)的濃燃燒、和利用上述稀燃燒機(jī)構(gòu)的稀燃燒，在進(jìn)行上述濃燃燒的濃燃期間中，將上 述儲存還原型NOx催化劑設(shè)為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的放出還原的濃氣氛，并且在進(jìn)行上述稀燃燒 的稀燃期間中，通過利用上述燃料供給機(jī)構(gòu)向上述排氣中供給燃料，將上述儲存還原型NOx 催化劑的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的放出還原的溫度， 在上述稀燃期間中，也利用由上述燃料供給機(jī)構(gòu)向上述排氣中供給的燃料，將上 述儲存還原型NOx催化劑設(shè)為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的放出還原的濃氣氛。 這里，在針對NOx催化劑進(jìn)行的SOx再生處理中，需要使NOx催化劑升溫到能夠?qū)?br> 現(xiàn)SOx的放出還原的溫度，并且將NOx催化劑中設(shè)為濃氣氛。在成為本發(fā)明的前提的技術(shù)
中，交替地設(shè)置將內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃燒設(shè)為濃燃燒的濃燃期間和將氣缸內(nèi)燃燒設(shè)為稀燃燒的
稀燃期間，此外，在稀燃期間中，利用燃料供給機(jī)構(gòu)另行向排氣供給燃料。 S卩，在稀燃期間中利用向NOx催化劑供給的燃料使催化劑溫度上升，維持為能夠
實(shí)現(xiàn)SOx的還原放出的高溫，并且在濃燃期間中通過將NOx催化劑中設(shè)為濃氣氛而將SOx還原放出。 像這樣，在成為本發(fā)明的前提的技術(shù)中，稀燃期間是用于將NOx催化劑維持為足 夠高溫的期間，該期間中并不進(jìn)行S0x的還原放出。然而，實(shí)際上在S0x被還原放出的濃燃 期間中N0x催化劑的溫度反而有降低的傾向，因此很難無限制地將濃燃期間設(shè)定得較長。 該情況在S0x再生處理中會對縮短直至完成S0x的還原放出的時間造成妨礙，從而有可能 成為S0x再生處理中的耗油量惡化、N0x催化劑熱劣化的原因。 所以，本發(fā)明中，在稀燃期間中利用燃料供給機(jī)構(gòu)向排氣供給燃料而使N0x催化
劑升溫，此外還利用所供給的燃料使排氣的空燃比變濃，將N0x催化劑設(shè)為濃氣氛。 由此，就可以在濃燃期間和稀燃期間兩者中將N0x催化劑設(shè)為濃氣氛，從而能夠
將S0x還原放出。所以，在SOx再生處理中就可以縮短直至完成S0x的還原放出的時間。其
結(jié)果是，可以改善SOx再生處理中的耗油量，還可以抑制NOx催化劑的熱劣化。而且，本發(fā)
明中，當(dāng)然濃燃期間和稀燃期間既可以是相同長度，也可以是不同長度。 另外，本發(fā)明中，也可以將上述燃料供給機(jī)構(gòu)設(shè)于上述排氣通道中的上述NOx催
化劑的上游側(cè)，設(shè)為向通過上述排氣通道的排氣中添加燃料的燃料添加閥。 這里，作為在稀燃期間中向排氣供給燃料的機(jī)構(gòu)，除了設(shè)置燃料添加閥以外，例如
還可以舉出除了氣缸內(nèi)的主噴射以外還進(jìn)行副噴射的副噴射機(jī)構(gòu)。但是，在利用副噴射機(jī)
構(gòu)將燃料向排氣供給的情況下，由于噴射到氣缸內(nèi)的燃料量增加，因此有可能在氣缸內(nèi)壁
面產(chǎn)生所謂的機(jī)油稀釋。另外，在內(nèi)燃機(jī)具有排氣再循環(huán)(EGR)裝置的情況下，由副噴射機(jī)
構(gòu)進(jìn)行了副噴射的燃料繞進(jìn)EGR通道中，有可能使構(gòu)成EGR裝置的各部件劣化。 與此相對，在利用設(shè)于排氣通道中的燃料添加閥向排氣供給燃料的情況下，不會
有產(chǎn)生此種不佳狀況的情況，可以在稀燃期間中將N0x催化劑的溫度維持為高溫，并且可
以將NOx催化劑設(shè)為濃氣氛。 另外，本發(fā)明中，也可以基于為了將NOx催化劑的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的放出 還原的溫度所必需的熱量來決定上述稀燃期間的長度。 S卩，由于在稀燃期間中，從燃料供給機(jī)構(gòu)向排氣中供給燃料，因此會有如下的關(guān) 系，即，稀燃期間越長，則可以將N0x催化劑的溫度維持為越高的溫度。這時，如果稀燃期間 過長而使N0x催化劑的溫度達(dá)到過高的溫度，則有可能產(chǎn)生催化劑的熱劣化或熔損。另一 方面，如果稀燃期間過短，則有時會有難以使N0x催化劑的溫度上升到能夠?qū)崿F(xiàn)S0x的還原 放出的溫度的情況。此外，本發(fā)明中，通過從燃料供給機(jī)構(gòu)向排氣中供給燃料，而將N0x催 化劑設(shè)為濃氣氛。即，本發(fā)明中，由于還將由燃料供給機(jī)構(gòu)供給的燃料用于排氣的空燃比控 制中，因此相對于稀燃期間中的燃料供給量(供給率)的自由度不一定高。
所以，本發(fā)明中，基于為了將N0x催化劑的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)S0x的還原放出的 溫度所必需的熱量來決定稀燃期間的長度。這樣的話，就可以在不產(chǎn)生熱劣化或熔損的范 圍內(nèi)，將N0x催化劑的溫度維持為適合S0x的還原放出的溫度。
而且，本發(fā)明的用于解決問題的方法可以盡可能地組合使用。 本發(fā)明中，在通過交替地進(jìn)行以濃空燃比進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃燒的濃燃燒和以稀 空燃比進(jìn)行氣缸內(nèi)燃燒的稀燃燒，而將儲存還原型NOx催化劑的空燃比及溫度設(shè)為能夠?qū)?現(xiàn)S0x的還原放出的狀態(tài)的S0x再生處理中，能夠在更短時間內(nèi)完成從儲存還原型N0x催 化劑中還原放出S0x。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)及其排氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的概略構(gòu)成的圖。
圖2是針對本發(fā)明實(shí)施例的S0x再生處理中的各參數(shù)的變化加以表示的曲線圖。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施例的SOx再生處理過程的流程圖。符號說明
1...內(nèi)燃機(jī)2...氣缸3...燃料噴射閥8...進(jìn)氣歧管9...進(jìn)氣管10...NSR14...燃料添加閥15...離心式增壓器15a...壓縮機(jī)殼體15b...渦輪殼體18...排氣歧管19...排氣管35...ECU
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，對用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式例示性地進(jìn)行詳細(xì)說明。
〈實(shí)施例1> 圖1是表示本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的概略構(gòu)成的圖。圖1所示的內(nèi)燃機(jī)1是具有4個 氣缸2的柴油機(jī)，在各個氣缸2中設(shè)有用于向氣缸內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥3。
在內(nèi)燃機(jī)1上連接有進(jìn)氣歧管8，該進(jìn)氣歧管8的上游側(cè)與進(jìn)氣管9連接。此外， 進(jìn)氣管9與離心式增壓器15的壓縮機(jī)殼體15a連接。另一方面，在內(nèi)燃機(jī)1上連接有排氣 歧管18，該排氣歧管18與上述離心式增壓器15的渦輪殼體15b連接。另外，該渦輪殼體 15b與排氣管19連接。該排氣管19在下游與未圖示的消聲器連接。 在排氣管19的中途，設(shè)有作為儲存還原型N0x催化劑的NSR10，其在排氣的氧濃度 高時吸留(吸收、吸附)排氣中的NOx，并且在排氣的氧濃度降低且存在還原劑時，將所吸留 著的N0x放出還原。另外，在排氣管19中的NSRIO的上游側(cè)，設(shè)有燃料添加閥14，其通過向 通過排氣管19的排氣中添加作為還原劑的燃料，而向NSR10供給燃料。
如上所述地構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)l中，并設(shè)有用于控制該內(nèi)燃機(jī)l的電子控制單元(ECU : Electronic Control Unit)35。該ECU35是根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)條件或駕駛者的要求來控 制內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等的單元。此外，還利用該ECU35來進(jìn)行有關(guān)NSR10的控制。
在ECU35上，介由電氣配線連接有未圖示的空氣流量計、加速踏板位置傳感器、曲 軸位置傳感器等傳感器類，它們的輸出信號被輸入ECU35。另一方面，在ECU35上，介由電氣 配線連接有燃料噴射閥3、燃料添加閥14等，由ECU35來控制。在ECU35中，具備CPU、R0M、RAM等，在ROM中，存儲有存放了用于進(jìn)行內(nèi)燃機(jī) 1的各種控制的程序、數(shù)據(jù)的映射圖。后述的本發(fā)明的S0x再生處理過程也是存儲于ECU35 的ROM中的程序之一。 下面，使用圖2，對本實(shí)施例的NSR10的S0x再生處理的控制進(jìn)行說明。本實(shí)施例 中，以各規(guī)定期間交替地進(jìn)行將氣缸2內(nèi)燃燒時的空燃比設(shè)為濃空燃比的濃燃燒和將燃燒 時的空燃比設(shè)為稀空燃比的稀燃燒。即，本實(shí)施例中，濃燃期間和稀燃期間成為控制的1個 循環(huán)，由濃燃期間和稀燃期間構(gòu)成的1個循環(huán)被周期性地反復(fù)進(jìn)行。另外，本實(shí)施例中，進(jìn) 行濃燃燒的濃燃期間被設(shè)定為比進(jìn)行稀燃燒的稀燃期間短。 該情況下，在濃燃期間中，由于為了降低空燃比而縮小吸入空氣量，因此導(dǎo)入NOx 催化劑10的排氣的溫度在一定的時間延遲后上升。此后，如果切換為稀燃期間，則由于吸 入空氣量增加，因此導(dǎo)入NSR10的排氣的溫度在一定的時間延遲后降低。
另外，如圖2從上方起第三段的曲線圖所示，在切換為稀燃期間、氣缸2內(nèi)燃燒時 的空燃比變?yōu)橄】杖急鹊那闆r下，本實(shí)施例中從燃料添加閥14向排氣中添加作為還原劑 的燃料。利用該操作，就可以向NSR10供給燃料而使之與氧反應(yīng)，可以使NSR10的溫度升高 到S0x再生處理所必需的溫度。 在圖2從上方起第四段的曲線圖中，表示出為了將S0x再生處理中的NSR10溫度 維持為還原放出S0x所必需的高溫的NSR10的需求發(fā)熱量的累計值、以及由來自燃料添加 閥14的燃料添加造成的NSRIO的實(shí)際發(fā)熱量的累計值的曲線圖。 如圖2從上方起第四段的曲線圖所示，在燃燒時的空燃比剛剛切換為濃后，需求 發(fā)熱量的累計值急劇地增加，其后需求發(fā)熱量的累計值進(jìn)一步緩慢地增加，直至稀燃期間 結(jié)束為止。在下一個循環(huán)中切換為濃燃期間時，需求發(fā)熱量的累計值被暫時地復(fù)位，又開始 新的需求發(fā)熱量的累計。 另一方面，NSRIO的實(shí)際發(fā)熱量的累計值在來自燃料添加閥14的燃料添加開始后 即開始增加，其后持續(xù)增加。此后，在NSRIO的實(shí)際發(fā)熱量的累計值達(dá)到與需求發(fā)熱量的累 計值相等的時刻，稀燃期間被結(jié)束，切換為下一個循環(huán)的濃燃期間。 即，在實(shí)際中獲得與為了將S0x再生處理中的NSR10溫度維持為還原放出S0x所 必需的高溫而必需的發(fā)熱量相等的發(fā)熱量的時刻，將燃燒A/F控制的1個循環(huán)結(jié)束，反復(fù)進(jìn) 行該循環(huán)。這樣，就可以更為可靠地將NSRIO的溫度維持為S0x的還原放出所必需的高溫。
另外，本實(shí)施例中，將在稀燃期間中從燃料添加閥14添加的燃料的量設(shè)為如下的 量，即，在稀燃期間中導(dǎo)入NSR10的排氣的空燃比變?yōu)榈陀诨瘜W(xué)計量值的濃空燃比。
S卩，即使在稀燃期間中從燃料添加閥14向排氣中添加燃料的情況下，在如圖2從 上方起第三段的曲線圖中用虛線表示的那樣，在燃料添加量少時，也會如圖2中最下段的 曲線圖中用虛線表示的那樣，形成導(dǎo)入NSRIO的排氣的空燃比在稀燃期間中高于化學(xué)計量 值的狀態(tài)。該情況下，在稀燃期間中僅進(jìn)行NSR10的溫度維持，不進(jìn)行S0x的還原放出。這 樣，由于僅在S0x的再生處理中的濃燃期間中將NSR10中的S0x還原放出，因此直至完成 S0x再生處理的期間變長，從而有可能使S0x再生處理的耗油量惡化、或產(chǎn)生NSR10的熱劣 化。 與此相對，本實(shí)施例中，如圖2從上方起第三段及最下段的曲線圖中用實(shí)線表示 的那樣，通過在稀燃期間中也利用燃料添加閥14向排氣中添加燃料，而將導(dǎo)入NSRIO的排
7氣的空燃比設(shè)為濃。所以，在稀燃期間中也可以將吸留在NSR10中的S0x放出還原。其結(jié) 果是，可以縮短SOx再生處理的期間，可以抑制S0x再生處理的耗油量惡化或NSR10的熱劣 化。 圖3中，表示本實(shí)施例的SOx再生處理過程。本過程是存儲于ECU35的ROM中的 程序，是在判斷為需要SOx再生處理的情況下被設(shè)為ON的SOx再生處理標(biāo)志的ON期間被 以各規(guī)定期間由ECU35反復(fù)進(jìn)行的過程。 進(jìn)行本過程時，首先，在SIOI中，判定是否處于濃燃燒的實(shí)施中。具體來說，既可 以通過讀入在濃燃燒實(shí)施中被設(shè)為ON的濃燃燒標(biāo)志的值來判定，也可以根據(jù)從ECU35向燃 料噴射閥3的指令值來判定。這里在判定為并非處于濃燃燒中的情況下即前進(jìn)到S106。另 一方面，在判定為處于濃燃燒中的情況下即前進(jìn)到S102。 在S102中，算出在該時刻，為了將NSR10維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx再生處理的溫度所 要求的發(fā)熱量的累計值(需求發(fā)熱量累計值)。更具體來說，在SOx再生處理中由濃燃期間 和稀燃期間構(gòu)成的1個循環(huán)期間，為了將NSR10維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx再生處理的溫度所必 需的需求燃料累計值Fr(g)可以利用下式算出。
Fr = Frf+(Tt-Tg) XGnsrXC......(1) 這里，F(xiàn)rf (g)是在進(jìn)行上次的本過程的S102時得到的需求燃料累計值Fr (g)的 值。Tt(°C )是SOx再生處理中的NSRlO的目標(biāo)溫度。Tg(°C )是在進(jìn)行S102的時刻導(dǎo)入 NSR10的排氣的溫度。Gnsr(g)是導(dǎo)入NSR10的排氣的流量。C(g/g°C )是床溫反應(yīng)系數(shù)， 是為了使lg的排氣的溫度升高rC而必需的燃料的量。S卩，本實(shí)施例中，對于為了將NSRIO 維持為能夠進(jìn)行SOx再生處理的溫度所必需的發(fā)熱量的累計值，以此時所要求的燃料量的 累計值來代用。S102的處理一結(jié)束，即前進(jìn)到S103。 在S103中，判定本次的濃燃燒的持續(xù)期間是否比預(yù)先確定的預(yù)定濃燃期間Pr更 長。這里，濃燃燒的持續(xù)期間是從開始本次的濃燃燒起到該時刻的實(shí)際經(jīng)過時間。另外，預(yù) 定濃燃期間Pr是作為應(yīng)當(dāng)使?jié)馊紵掷m(xù)的期間而預(yù)先利用實(shí)驗(yàn)確定的期間。對于該預(yù)定 濃燃期間Pr，由于在SOx再生處理中，在濃燃燒中，NSR10的溫度(并非導(dǎo)入NSR10的排氣 的溫度)反而有降低的傾向，因此是根據(jù)NSRIO的溫度維持的效率的觀點(diǎn)而決定的。
這里，在判定為濃燃燒的持續(xù)期間為預(yù)定濃燃期間Pr以下的情況下，可以判斷為 還不是應(yīng)當(dāng)結(jié)束濃燃燒的時期，因此前進(jìn)到S104。然而，在判定為濃燃燒的持續(xù)期間超過了 預(yù)定濃燃期間Pr的情況下，可以判斷為應(yīng)當(dāng)結(jié)束濃燃燒，因此前進(jìn)到S105。
在S104中，濃燃燒被繼續(xù)，并且濃燃燒的持續(xù)期間的計數(shù)器遞增，本過程暫時結(jié) 束。在S105中，濃燃燒被結(jié)束，轉(zhuǎn)變?yōu)橄∪紵?。S105的處理一結(jié)束，即前進(jìn)到S106。
在S106中，開始從燃料添加閥14向通過排氣管19的排氣中的燃料添加。此時，按 照使導(dǎo)入NSRIO的排氣的空燃比變?yōu)榈陀诶碚摽杖急鹊臐獾姆绞絹泶_定燃料添加量。S106 的處理一結(jié)束，即前進(jìn)到S107。 在S107中，算出實(shí)際在NSRIO中產(chǎn)生的發(fā)熱量的累計值。具體來說，導(dǎo)入NSRIO 的供給燃料累計值Ft(g)可以利用下式算出。
Ft = Ftf+AFt......(2) 這里，F(xiàn)tf (g)是進(jìn)行了上次的本過程的S107時得到的導(dǎo)入NSR10的供給燃料累 計值Ft的值。AFt(g)是從上次進(jìn)行本處理時到本次進(jìn)行本處理時期間由燃料添加閥14
8添加的燃料的量。S107的處理一結(jié)束，即前進(jìn)到S108。 在S108中，判定供給燃料累計值Ft是否超過需求燃料累計值Fr。這里，在判定為
供給燃料累計值Ft為需求燃料累計值Fr以下的情況下，則直接暫時結(jié)束本過程。然而，在
判定為供給燃料累計值Ft超過需求燃料累計值Fr的情況下，則前進(jìn)到S109。 在S109中，需求燃料累計值Fr和供給燃料累計值Ft的值被清零。S109的處理一
結(jié)束，即前進(jìn)到SllO。 在S110中，稀燃燒及來自燃料添加閥14的燃料添加被結(jié)束，開始濃燃燒。SI 10的 處理一結(jié)束，即前進(jìn)到Slll。 在Sill中，濃燃燒的持續(xù)計數(shù)器被清零。Sill的處理一結(jié)束，即暫時地結(jié)束本過 程。 如上說明所示，本實(shí)施例中反復(fù)進(jìn)行將內(nèi)燃機(jī)1的氣缸2的燃燒時的空燃比設(shè)為 濃空燃比的濃燃燒、和將氣缸2的燃燒時的空燃比設(shè)為稀空燃比的稀燃燒，在作為進(jìn)行稀 燃燒的期間的稀燃期間中進(jìn)行向排氣中的燃料添加，從而將NSR10的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn) S0x的還原放出的溫度。另外，由于在作為進(jìn)行濃燃燒的濃燃期間中，導(dǎo)入NSRIO的排氣的 空燃比也變?yōu)闈?，因此可以使吸留在NSR10中的SOx在濃燃期間中還原放出。
此外，本實(shí)施例中，將在稀燃期間中添加到排氣中的燃料量最佳化，不僅在作為進(jìn) 行濃燃燒的期間的濃燃期間中，而且在稀燃期間中也將導(dǎo)入NSR10的排氣的空燃比設(shè)為濃 空燃比。通過如此設(shè)置，就可以在稀燃期間和濃燃期間兩個期間中都實(shí)現(xiàn)SOx的還原放出。 其結(jié)果是，可以縮短SOx再生處理的處理時間，可以抑制SOx再生處理中的耗油量惡化或 NSR10的熱劣化。 另外，本實(shí)施例中，作為在稀燃期間中向排氣中供給燃料的機(jī)構(gòu)，采用了設(shè)于排氣 管19中的燃料添加閥14。這樣，就可以抑制例如像采用了內(nèi)燃機(jī)1的氣缸2中的副噴射的 情況那樣，向NSR10供給燃料時，在氣缸2內(nèi)產(chǎn)生機(jī)油稀釋、或燃料繞進(jìn)未圖示的EGR通道 的不佳狀況。 但是，即使作為在稀燃期間中向排氣中供給燃料的機(jī)構(gòu)，例如采用了內(nèi)燃機(jī)1的 氣缸2中的副噴射的情況下，也能夠充分地發(fā)揮如下的本發(fā)明的最大效果，S卩，可以縮短 S0x再生處理的處理時間，可以抑制S0x再生處理的耗油量惡化或NSR10的熱劣化。
另外，本實(shí)施例中，由于將稀燃期間的結(jié)束時期設(shè)為在NSR10中產(chǎn)生的發(fā)熱量的 累計值(向NSR10供給的燃料量的累計值Ft)超過需求發(fā)熱量累計值(需求燃料累計值 Fr)的時候，因此就可以將稀燃期間設(shè)為足以用于將NSRIO的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的還 原放出的溫度的期間。這樣，就可以利用簡單的控制可靠地將NSRIO的溫度維持為能夠?qū)?現(xiàn)S0x的還原放出的溫度。 另外，上述的SOx再生處理過程中，將為了將NSR10的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)還原 放出SOx的溫度而必需的熱量置換為必需的燃料量，將NSRIO的實(shí)際發(fā)熱的熱量置換為向 NSR10供給的燃料量，通過比較兩者，判斷稀燃期間的結(jié)束時期。但是，該置換的方式只是實(shí) 施本發(fā)明的一例，也可以利用其他的方法，導(dǎo)出為了將NSR10的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)S0x的 還原放出的溫度而必需的熱量、和NSR10的實(shí)際發(fā)熱的熱量。 另外，本發(fā)明中，也可以將稀燃期間的長度與NSR10的溫度(導(dǎo)入NSR10的排氣的 溫度)、內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的關(guān)系預(yù)先進(jìn)行映射圖化。這樣，也可以通過從上述映射圖中讀出與S0x再生處理的進(jìn)行中的NSR10的溫度以及內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測值對應(yīng)的稀 燃期間的長度，來決定稀燃期間的結(jié)束時期。利用該方法來決定稀燃期間的結(jié)束時期，也可 以充分地發(fā)揮如下的本發(fā)明的最大效果，即，可以縮短SOx再生處理的處理時間，可以抑制 S0x再生處理的耗油量惡化或NSR10的熱劣化。 而且，在上述的S0x再生處理過程中，進(jìn)行SI 10的處理的ECU35相當(dāng)于濃燃燒機(jī) 構(gòu)。另外，進(jìn)行S105的處理的ECU35相當(dāng)于稀燃燒機(jī)構(gòu)。另外，燃料添加閥14構(gòu)成燃料供 給機(jī)構(gòu)。 另外，雖然在上述的實(shí)施例中對將本發(fā)明應(yīng)用于柴油機(jī)的例子進(jìn)行了說明，然而 本發(fā)明也可以應(yīng)用于汽油機(jī)等其他燃燒方式的內(nèi)燃機(jī)中。另外，雖然在上述的實(shí)施例中，通 過在稀燃期間中從燃料添加閥14添加燃料，從而無論是在濃燃期間中還是在稀燃期間中 都將導(dǎo)入NSRIO的排氣的空燃比設(shè)為濃空燃比，然而也可以在稀燃期間中及濃燃期間中將 導(dǎo)入NSRIO的排氣的空燃比設(shè)為理論空燃比。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，具備儲存還原型NOx催化劑，其設(shè)于來自內(nèi)燃機(jī)的排氣所通過的排氣通道中，將所述排氣中的NOx凈化；濃燃燒機(jī)構(gòu)，其進(jìn)行濃燃燒，該濃燃燒是內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃燒時的空燃比為濃空燃比的燃燒；稀燃燒機(jī)構(gòu)，其進(jìn)行稀燃燒，該稀燃燒是內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃燒時的空燃比為稀空燃比的燃燒；以及燃料供給機(jī)構(gòu)，其向所述排氣中供給燃料，該燃料是除了供所述氣缸內(nèi)燃燒的燃料外另行供給的燃料，在進(jìn)行所述儲存還原型NOx催化劑的SOx再生處理時，交替地進(jìn)行利用所述濃燃燒機(jī)構(gòu)的濃燃燒和利用所述稀燃燒機(jī)構(gòu)的稀燃燒，在進(jìn)行所述濃燃燒的濃燃期間中，將所述儲存還原型NOx催化劑設(shè)為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的放出還原的濃氣氛，并且在進(jìn)行所述稀燃燒的稀燃期間中通過利用所述燃料供給機(jī)構(gòu)向所述排氣中供給燃料，將所述儲存還原型NOx催化劑的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的放出還原的溫度，在所述稀燃期間中，也利用由所述燃料供給機(jī)構(gòu)向所述排氣中供給的燃料，將所述儲存還原型NOx催化劑設(shè)為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的放出還原的濃氣氛。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料供給機(jī)構(gòu)是 設(shè)于所述排氣通道中的所述儲存還原型NOx催化劑的上游側(cè)、且向通過所述排氣通道的排 氣中添加燃料的燃料添加閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，基于為了將所述儲 存還原型NOx催化劑的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的還原放出的溫度所必需的熱量，來決定 所述稀燃期間的長度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種技術(shù)，其在通過交替地進(jìn)行以濃空燃比進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)燃燒的濃燃燒和以稀空燃比進(jìn)行氣缸內(nèi)燃燒的稀燃燒，而將儲存還原型NOx催化劑的空燃比及溫度設(shè)為可以還原放出SOx的狀態(tài)的SOx再生處理中，可以在更短期間內(nèi)完成從儲存還原型NOx催化劑中的SOx的還原放出。在進(jìn)行稀燃燒的稀燃期間中，通過從設(shè)于排氣管中的燃料供給閥向排氣中供給燃料，而將儲存還原型NOx催化劑的溫度維持為能夠?qū)崿F(xiàn)SOx的還原放出的高溫。另外，在進(jìn)行濃燃燒的期間中，將儲存還原型NOx催化劑設(shè)為濃氣氛而使SOx還原放出。此外，在稀燃期間中，也利用來自燃料添加閥的燃料添加將排氣的空燃比設(shè)為濃而從儲存還原型NOx催化劑中還原放出SOx。
文檔編號F01N3/24GK101784769SQ20088010409
公開日2010年7月21日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者井上三樹男 申請人:豐田自動車株式會社