专利名称：柴油发动机催化器硫中毒的消除的制作方法
技术领域：
本发明涉及消除NOx捕集催化器的硫中毒，该催化器捕集柴油发动机排放的氮氧化物(NOx)。
背景技术：
日本专利局1992年发表的JP06-272541A，揭示了一种排气净化装置，其中使用了一个捕集柴油发动机排气中颗粒物的柴油机颗粒物过滤器(DPF)，和一个捕集排气中氮氧化物的NOx捕集催化器。
NOx捕集催化器也捕集柴油机燃料中的硫氧化物(SOx)。这被称之为硫中毒。一旦发生硫中毒，催化器的NOx捕集能力就下降。
在现有技术中，NOx捕集催化器捕集下来的NOx首先被还原，接着，DPF燃烧捕集下来的颗粒物，然后增加排气中的还原剂浓度以便消除硫中毒。
发明概述当排气中的还原剂浓度增加时，排放大量颗粒物。因此，当花费长时间用于消除硫中毒时，等到消除完硫中毒时大量颗粒物聚集在DPF中。
一般，柴油机在贫氧气氛中运转。如果在硫中毒消除以后，则当空燃比回复到正常运转的贫氧气氛时，大量颗粒物聚集在DPF中，出现一个问题。具体来讲，如果这时排气的温度高于颗粒物的自燃温度，则被DPF捕集的颗粒物迅速燃烧。结果，当DPF的温度超出较好性能的范围时，DPF的粒子捕集性能就下降。
因此本发明的一个目的是消除NOx催化器的硫中毒，与此同时预防颗粒物聚集在DPF中。
为了达到上述目的，本发明提供了一种柴油机的排气净化装置，所述装置包括一种催化器，该催化器捕集排气中的氮氧化物，但是当受到排气中的硫氧化物的毒害时该催化器捕集氮氧化物的性能下降，其中通过接触一种对应于小空燃比的排气，消除使催化器中毒的硫氧化物；一个过滤器，该过滤器捕集排气中的颗粒物，并且通过接触一种对应于大空燃比的排气而燃烧捕集到的颗粒物；一个空燃比调整机构，该空燃比调整机构使发动机排气成分在对应于那种小空燃比的排气成分和对应于那种大空燃比的排气成分之间变化；一个传感器，该传感器探测过滤器的颗粒物捕集量；和一个可编程序的控制器。
将控制器编程序，以便控制空燃比调整机构，使发动机的排气成分对应于那种小空燃比的工作状况；确认当排气成分对应于那种小空燃比状况时，过滤器的颗粒物捕集量是否已经达到一个预定的量；控制调整机构，以便当颗粒物捕集量在排气成分对应于一种小空燃比的工作状况期间达到预定量时，使发动机排气成分对应于那种大空燃比的工作状况；确认颗粒物捕集量当排气成分对应于大空燃比的工作状况期间是否已经达到了一个预定的下降状态；及控制调整机构，以便当颗粒物捕集量在排气成分对应于大空燃比的工作状况期间达到一个预定的下降状态时，使发动机排气成分对应于那种小空燃比的工作状况。
本发明也提供一种用于控制柴油机排气净化装置的方法。净化装置包括一种催化器，该催化器捕集排气中的氮氧化物，但是当受到排气中的硫氧化物的毒害时该催化器捕集氮氧化物的性能会下降，其中通过接触一种对应于小空燃比的排气，消除使催化器中毒的硫氧化物；一个过滤器，该过滤器捕集排气中的颗粒物，并且通过接触一种对应于大空燃比的排气而燃烧捕集到的颗粒物；及一个空燃比调整机构，该空燃比调整机构使发动机排气成分在一种对应于小空燃比的排气成分和一种对应于大空燃比的排气成分之间变化。
本发明的方法包括确认过滤器的颗粒物捕集量；控制空燃比调整机构，使发动机的排气成分对应于那种小空燃比的工作状况；确认当排气成分对应于那种小空燃比的工作状况时过滤器的颗粒物捕集量是否达到一个预定的量；控制调整机构，以便当颗粒物捕集量在排气成分对应于一种小空燃比的工作状况期间达到预定量时，使发动机排气成分对应于那种大空燃比的工作状况；确认当排气成分对应于大空燃比的工作状况期间颗粒物捕集量是否达到一个预定的下降状态；及控制调整机构，以便当颗粒物捕集量在排气成分对应于大空燃比的工作状况期间达到一个预定的下降状态时，使发动机排气成分对应于一种小空燃比的工作状况。
本发明的细节以及其它特点和优点在余下的说明中陈述和附图中显示。
对附图的简要说明
图1是按照本发明的柴油发动机排气净化装置原理图。
图2是描述硫中毒消除程序的程序方框图，该程序由一个按照本发明的控制器执行。
图3是描述一个空燃比控制子程序的程序方框图，该子程序由按照本发明的控制器执行。
图4是描述一个空燃比控制子程序的程序方框图，该子程序用于由控制器执行再生DPF。
图5A-5E是时基图，该时基图描述一个过量空气系数(λ)、一个硫中毒量和一个颗粒物聚集量由于执行硫中毒消除程序而发生的变化。
图6类似图1，但是显示本发明的第二实施例。
图7类似图1，但是显示本发明的第三实施例。
图8A-8E是时间图，该时基图描述过量空气系数(λ)、硫中毒量和颗粒物聚集量在与本发明的第五实施例相应的硫中毒消除控制期间发生的变化。
图9A-9E是时间图，该时基图描述过量空气系数(λ)、硫中毒量和颗粒物聚集量在与本发明的第六实施例相应的硫中毒消除控制期间发生的变化。
对优选实施例的说明参看附图中的图1，一台车用柴油发动机40由于一种空气和柴油机燃料的气态混合物燃烧而运转，上述空气从进气管21通过节流阀41吸入，和柴油燃料从燃油喷射器44喷射。燃料通过一个共轨燃油系统供给燃油喷射器44。
由燃烧产生的排气通过排气管22排放。一部分排气通过排气再循环(EGR)通道23再循环到进气管21。
一种排气净化装置1被安装在排气管22的中途。
排气净化装置1包括一种捕集排气中氮氧化物(NOx)的NOx捕集催化器10，和一个柴油机颗粒过滤器(DPF)20。
NOx捕集催化器10装有一种捕集NOx的NOx捕集剂。作为NOx捕集剂，可以使用钡(Ba)，镁(Mg)或者铯(Cs)。由于捕集剂的作用，NOx捕集催化器10捕集对应于一种大空燃比的排气中所含的NOx。在NOx捕集催化器10的催化作用下，捕集的NOx被对应于一种小空燃比的排气中所含的还原剂成分还原，并且被排出。
NOx捕集催化器10，不但捕集排气中的NOx，而且如上所述捕集SOx(硫氧化物)。当硫氧化物聚集在NOx捕集催化器10中时，NOx捕集能力下降。那种状态称之为硫中毒。为了消除硫中毒，必须增加排气中所含的还原剂组分。为了这个目的，必须让排气成分与一种小空燃比的排气成分一致。
DPF20安装在NOx捕集催化器10的下游。DPF20包含一个多孔陶瓷过滤器。DPF20捕集排气中的颗粒物。被捕集的颗粒物由于排气温度的上升而燃烧，并且从DPF20中除去。在下面的描述中，把升高废气温度来燃烧DPF20捕集的颗粒物称之为DPF20的再生。DPF20的再生利用由大空燃比的空气-燃料混合物的燃烧产生的高温排气实施。
NOx捕集催化器10的硫中毒的消除，和DPF20的再生，双双通过控制正在燃烧的空气-燃料混合物的空燃比来实施。空气-燃料混合物的空燃比由通过进气节流阀41吸入的空气量和燃料喷射器44喷射的燃料量确定。进气节流阀41的开口和燃料喷射器44喷射的燃料量根据控制器50的输出信号改变。
控制器50包含一台微电脑，微电脑包含一个中央处理器(CPU)，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，和输入/输出(I/O)接口。控制器还可以包括几台微电脑。
控制器50是根据需要的负荷，即，例如，根据汽车上装备的加油踏板下降量的大小确定燃料喷射器44喷射的燃料量。在发动机40正常运转的情况下，控制器50通过根据燃料喷射量增大或者减小进气节流阀41的开口，将正在燃烧的空气-燃料混合物的空燃比维持在一个预定的大空燃比状态。
控制器50，通过控制空燃比到一个预定的小空燃比，消除NOx捕集催化器10的硫中毒。但是，在消除硫中毒期间，当微粒聚集量达到一定程度时，控制器50有时也会控制空燃比到大空燃比来实行DPF20的再生，从而防止因为消除硫中毒而增加在DPF20的颗粒物聚集量。当DPF20的颗粒物聚集量由于DPF20再生的结果而减少时，空燃比被重新控制到一个预定的小空燃比，并继续消除NOx捕集催化器10的硫中毒。
为了实行上述空燃比的控制，将来自各个传感器的探测信号输入到控制器50。
这些传感器包括一个差压传感器31，该差压传感器探测在DPF的入口处和出口处排气的压力差；一个λ传感器32，该传感器通过探测排气在NOx捕集催化器10的入口处的氧气浓度来探测空气-燃料混合物的过量空气系数(λ)；一个温度传感器33，该温度传感器探测DPF20的入口温度；一个温度传感器34，该温度传感器34探测DPF20的出口温度。
下面，将参看图2说明一个由控制器50执行的硫中毒消除程序。
这个程序总是在柴油机运行期间执行。具体来讲，当控制器50终止这个程序时，接着的程序执行步骤立即或者在经过预定的时间间隔以后开始。
首先，在步骤S1，控制器50确认是否需要消除NOx捕集催化器10的硫中毒。这个确认不是靠直接探测NOx捕集催化器10的硫中毒量，而是基于运行数据，比如车辆的行驶距离，燃料消耗和最后一次消除硫中毒以后的行驶时间作出。如果确认不需要消除NOx捕集催化器10的硫中毒，该程序就被终止，没有进一步的处理。
当确认需要消除NOx捕集催化器10的硫中毒时，控制器50实施步骤S2和进一步步骤的处理。
在步骤S2，为了消除硫中毒，控制器50通过使用图3所示的子程序实行空燃比控制。
参看图3，在步骤S21，控制器50确认由λ传感器32探测到的空气-燃料混合物的过量空气系数λ是否等于或者小于1.0。如果空燃比的过量空气系数λ等于或者小于1.0，它意味着该空燃比等于或者小于理论空燃比。
如果，作为这次确认的结果，过量空气系数λ不是等于或者小于1.0，即，该空燃比的混合气是燃料贫乏，控制器50，在步骤S22，减小过量空气系数λ。这通过将进气节流阀41的开口减小一个固定的量做到。在完成了步骤S22的处理以后，控制器50重复步骤S21的确认过程。这样，控制器50重复步骤S21和S22的处理，直到过量空气系数λ变得等于或者小于1.0。
当过量空气系数λ变得等于或者小于1.0时，控制器50实施步骤S23的处理。
在步骤S23，控制器50确认过量空气系数λ是否大于0.95。当，作为这个确认的结果，过量空气系数λ不是大于0.95的时候，控制器50就在步骤S24中增加过量空气系数λ。这通过加大进气节流阀41的开口一个固定的量做到。在步骤S24的处理以后，控制器50重复步骤S23的确认过程。从此以后，控制器重复步骤S23和S24的处理，直到过量空气系数λ超过0.95。
在步骤S23中，当过量空气系数λ变得大于0.95时，控制器50就终止这个子程序。
由于执行这个子程序，把过量空气系数λ控制在小于1.0和大于0.95之间。
再次参看图2，在步骤S2中把过量空气系数λ控制在小于1.0和大于0.95之间以后，控制器50在步骤S3中确认DPF20是否需要再生。这个确认通过将差压传感器31在DPF20的入口处和出口处探测到的压力差与第一个预定值进行比较实施。
聚集在DPF20的颗粒物对于排气的流动是一个障碍，导致排气能量的压力损失。结果，在DPF20的入口和出口之间的压差增加。当这个压差超过第一预定值的时候，控制器50决定DPF20需要再生。
这个第一预定值是一个数值，该数值是大于步骤S1的确认结果第一次肯定时的压力差的预定量，即，大于为了消除硫中毒而空燃比控制开始时的压力差。
当在步骤S3中确认不需要再生DPF20时，控制器50重复步骤S2和S3的处理，直到需要再生DPF20时为止。换句话来讲，直到在步骤S3中决定需要再生DPF20时为止，空气-燃料混合物的过量空气系数λ具有的数值在小于1.0和大于0.95之间，对应于小空燃比。
结果，在NOx捕集催化器10中收集到的硫氧化物(SOx)被氧化，方式是通过小空燃比而增加在排气中的还原剂成分，就发生了消除NOx捕集催化器10的硫中毒。
另一方面，当排气中的还原剂浓度增加时，颗粒物生成量也增加。
结果，在步骤S3，当确认需要再生DPF20时，控制器50为了再生DPF20，在步骤S4，使用图4所示的子程序实行空燃比控制。
参看图4，控制器50，首先在步骤S41，确认过量空气系数λ是否大于1.05。
如果过量空气系数λ不是大于1.05，则在步骤S42，增加过量空气系数λ。这个处理通过增加进气节流阀41的开口一个固定的量来实行。在步骤S42处理以后，控制器50重复确认步骤S41。就这样，控制器50重复处理步骤S41和S42直到过量空气系数λ大于1.05。
当过量空气系数λ变得大于1.05的时候，控制器50实行步骤S43的处理。
在步骤S43，控制器50确认过量空气系数λ是否小于1.1。
如果过量空气系数λ不是小于1.1，则控制器50，在步骤S44，减少过量空气系数λ。这种处理通过减小进气节流阀41的开口一个固定的量来实行。在步骤S44处理以后，控制器50重复确认步骤S43。
这样，控制器50重复处理步骤S43和S44直到过量空气系数λ小于1.1。
当过量空气系数λ在步骤S43中变得小于1.1的时候，控制器50就终止该子程序。
由于执行这个子程序，过量空气系数λ被控制在大于1.5和小于1.1之间。
再次参看图2，在步骤S4中过量空气系数λ被控制在大于1.05和小于1.1之间以后，控制器50在步骤S5中确认DPF20的再生是否完成。这通过将压力差传感器31探测到的DPF20的入口和出口之间压力差和第二个预定值进行比较做到。
当DPF20的颗粒物燃烧并且从DPF20中排除时，DPF20的排气流动阻力减小，而排气能量的损失也减少。结果，DPF20的入口和出口之间的压力差减小。当这个压力差下降到低于第二个预定值时，控制器50确认DPF20的再生已经完成。这第二个预定值，设定为等于步骤S1的确认结果第一次肯定的时候的压力差，即，等于为了消除硫中毒而控制空燃比开始时的压力差。
在这里，将描述设定第一个预定值和第二个预定值的基本概念。在这个程序期间实行DPF20的再生控制，其目的是为了防止因为NOx捕集催化器10的硫中毒消除控制而增加在DPF20的颗粒物聚集量。换句话来讲，它与实际上使颗粒物的收集量变为零的DPF20常规再生控制不同。
因此，在第一个预定量和第二个预定量之间的差值可能被设定得比常规再生控制期间的差值窄一些，在一个短的时间内一次燃烧一些颗粒物，避免了DPF20的过度温升。
如果DPF20的再生在步骤S5没有完成，则控制器重复处理步骤S4和S5。换句话来讲，过量空气系数λ被保持在大于1.05和小于1.1之间，即，对应于大空燃比。结果，由于大空燃比的氧气促进微粒的燃烧，所以DPF20的再生持续进行。
如果在步骤S5确认DPF20的再生完成，则控制器50，在步骤S6，确认消除硫中毒是否完成。这个确认是通过确认从程序开始执行为了消除硫中毒而控制空燃比的程序总的执行时间，即，过量空气系数λ在小于1.0和大于0.95之间的空燃比状态的总的燃烧时间，是否达到了预定的时间实施。
如果消除硫中毒没有完成，则控制器50重复步骤S2-S6的处理。当确认硫中毒的消除完成时，控制器50终止这个程序。
然后，参看图5A-5E，将描述由于执行上述程序而导致的过量空气系数λ、硫中毒量和颗粒物质收集量的变化。
在时刻t11，如果步骤S1确认需要消除NOx捕集催化器10的硫中毒，则为了消除硫中毒而控制空燃比的步骤S2就开始了，发动机40的过量空气系数λ将被控制在小空燃比的范围0.95和1.0之间，如图5C所示。结果，如图5D所示硫中毒量下降，同时由于小空燃比的原因颗粒物的排放量增加，DPF20的颗粒物收集量也增加，如图5E所示。
这里，图5D和5E用百分数的形式分别表示了NOx捕集催化器10的硫中毒量和DPF20的颗粒物收集量。
关于硫中毒量，取确认硫中毒需要消除时的中毒量作为100％，而取当为了消除硫中毒而控制空燃比的总执行时间达到了预定时间时的中毒量作为0％。
关于颗粒物收集量，取DPF20的颗粒物捕集能力饱和时的状态作为100％，取DPF20还没有收集颗粒物时的状态作为0％。
在时刻t12，当颗粒物收集量达到上述第一个预定值的数值时，在步骤S3，确认需要再生DPF20。结果，为了再生DPF20，实行步骤S4的空燃比控制，并且发动机40的过量空气系数λ被控制在大空燃比的范围，过量空气系数λ在1.05与1.1之间，如图5C所示。
由于这个控制，促进了收集在DPF20颗粒物的燃烧，如图5E所示，并实行DPF20的再生。在时刻t13，当收集在DPF20中的颗粒物量减少到对应于上述第二个预定值时，在步骤S5，确认再生DPF20完成。然后，在步骤S6，确认消除硫中毒是否已经完成。
在时刻t13，如图5D所示，硫中毒的消除没有完成。因此，为了消除硫中毒，重复步骤S2的空燃比控制。
由于再生DPF20的空燃比控制，当收集在DPF20的颗粒物燃烧时，燃烧热传递到NOx捕集催化器10，造成NOx捕集催化器10的温度上升。在下一个为了消除硫中毒而实行空燃比控制的时段，NOx捕集催化器10的这个温度上升当促进NOx捕集催化器10中的SOx的还原反应时有促进效应。
这样，重复消除硫中毒的空燃比控制和再生DPF20的空燃比控制，硫中毒率变为零，如图5D所示。
每当再生DPF20的空燃比控制结束时，控制器50，在步骤S6，确认是否消除硫中毒已经完成。在时刻t14，当确认硫中毒消除已经完成时，控制器50终止该程序。
图5A，在从时刻t11到时刻t14进行硫中毒消除控制的这段时间对应于有效程序的执行周期。在进行硫中毒消除的这段时间内，消除硫中毒的空燃比控制和再生DPF20的空燃比控制交替重复运行。
结果，在时刻t14，硫中毒完全消除，同时，在DPF20中的颗粒物收集量维持在与时刻t11基本上相同的水平上。由于这个控制过程，实行硫中毒消除没有增加颗粒物收集量。
实施图5B和5C所示再生DPF20的空燃比控制，以防DPF20因为如上所述消除硫中毒而造成颗粒物收集量增加。DPF20的常规再生控制通过一个独立的程序实行。
然后，将参看图6描述本发明的第二个实施例。
与本实施例相应的排气净化装置包括一个燃料喷射器42，安装在排气管22上NOx捕集催化器10的上游。燃料喷射器42根据从控制器50得到的信号喷射燃料，跟燃料喷射器44的方法完全一样；剩下的与排气净化装置有关的硬件的结构特点，和在图1所示的第一实施例的那些完全一样。
如同第一个实施例，控制器50通过图2所示的程序及图3和4的子程序实行消除NOx捕集催化器10的硫中毒。
但是，在这个实施例中，在图3的步骤S22和图4的步骤S44中减少过量空气系数λ的操作，通过由燃料喷射器42燃料喷射实行。通过向排气喷射燃料，排气中的还原剂成分增加，结果，得到了与空气-燃料混合物中的过量空气系数λ下降时成分相同的排气。
同样地，在图3的步骤S24和图4的步骤S42中增加过量空气系数λ的操作，通过停止由燃料喷射器42喷射燃料实行。通过停止向排气喷射燃料，排气中的还原剂成分减少，结果，得到与空气-燃料混合物中的过量空气系数λ上升时成分相同的排气。
在这个实施例中，通过直接向排气喷射燃料，排气的还原剂成分浓度可以更精确地控制。供给发动机40的空气-燃料混合物的空燃比不变化，因此，NOx捕集催化器10的硫中毒消除控制，能够在不影响发动机40的燃烧和没有造成发动机40输出扭矩任何起伏的情况下实行。
然后，将参看图7描述本发明的第三实施例。
与本实施例相应的排气净化装置包括一个排气节流阀43，安装在DPF20下游的排气管22上；排气节流阀43有一个开口，该开口能够根据控制器50的信号改变大小。
当排气节流阀43的开口减小时，排气压力增加，结果，EGR(排气再循环)率上升。当EGR率增加时，在发动机40的进气量中新鲜空气的比例减少，因此过量空气系数λ也下降。
另一方面，如果排气节流阀43的开口增大，排气压力就下降，结果，EGR率下降。当EGR率下降时，在发动机40的进气量中新鲜空气的比例上升，因此过量空气系数λ也上升。
涉及排气净化装置硬件的其余特点，和那些在图1所示的第一个控制器50，通过重复图2所示的程序和图3和4的子程序，与第一个实施例一样，实行消除NOx捕集催化器10的硫中毒。
但是，在图3的步骤S22和图4的步骤S44中减少过量空气系数λ的操作，通过减小排气节流阀43的开口实施。增加在图3的步骤24和图4的步骤S42中过量空气系数λ的操作，通过增大排气节流阀43的开口实施。
根据这个实施例，消除NOx捕集催化器10的硫中毒，能够在不改变燃料喷射量的情况下实施。
然后，将描述本发明的第四实施例。
与这个发明相应的排气净化装置的硬件结构和第一个实施例是一样的，而且图2所示的程序和图3和4的子程序的实施和第一个实施例一样。
但是，根据这个实施例，在常规燃烧的燃料喷射以后，通过燃料喷射器44实施一个后-喷射。减少在图3的步骤S22和图4的步骤S44中过量空气系数λ的操作，通过增加后-喷射量来实施。增加在图3的步骤S24和图4的步骤S42中过量空气系数λ的操作，通过减少后-喷射量实施。
这样，通过增加或者减少后-喷射量来控制过量空气系数λ，控制的灵敏度和精确度可以得到改善。
然后，将参看图8A-8E描述本发明的第五实施例。
按照这个实施例的排气净化装置的硬件结构和第一个实施例是一样的。而且图2所示的程序和图3和4的子程序的实施和第一个实施例也一样。
但是，根据这个实施例，在实行图2的步骤S5的过程中，确认DPF20的再生是否完成了，是根据DPF20再生控制的延续时间，即，图中的时刻t22到时刻t23之间这段时间，没有涉及由压力差传感器3 1探测到的压力差。当DPF20的再生控制的延续时间达到一个预定值时，控制器50确认DPF20的再生完成。
根据这个实施例，如果这个预定的时间设定得长，DPF20的颗粒物收集量可以被还原更大的量。在DPF20再生期间，发生NOx捕集催化器10的硫中毒，因此，优选的是把消除全部硫中毒的延续时间，即，时刻t21到时刻t24之间这段时间设定得长。
然后，将参看图9A-9E描述本发明的第六实施例。
与这个实施例相应的排气净化装置的硬件结构和第一个实施例是一样的，而且图2所示的程序及图3和4的子程序和第一个实施例也是一样的。
但是，根据这个实施例，在图2的步骤S3中实施的确认是否实施DPF20的再生和在步骤S5中实施的确认DPF20的再生是否完成，与第一实施例不同。
具体来讲，在步骤S3中，当颗粒物收集率达到100％时，确认需要再生DPF20。当在步骤S5中，颗粒物收集率达到0％时，确认DPF20的再生完成。这些条件与第一个实施例中设定第一个预定值对应于100％和第二个预定值对应于0％是等效的。
当步骤S3和步骤S5的条件按照这个方法设定时，在从时刻t31到时刻t34这段时间的程序执行期间，实现DPF再生的最低出现率。
结果，如图9C所示，过量空气系数λ的变化频率与第一个实施例相比大大减少，因此，能够减少硫中毒消除对发动机40运转的影响。
专利申请2002-377232在日本的申请日为2002年12月26日，其内容包含在本文中作为参考。
虽然本发明在上面参照一些实施例作了说明，但本发明不限于上述这几个实施例。在本发明专利权范围内，本领域的技术人员将会想到上述实施例的改进和变化。
例如，涉及到增加/减少过量空气系数λ的方法的第二至第四实施例，涉及到DPF20再生标准的第五和第六实施例，可以通过任意的组合实行。
权利要求
1.一种用于柴油发动机(40)的排气的净化装置(1)，其包括一催化器，该催化器捕集排气中氮氧化物，但是当受到排气中的硫氧化物的毒害时该催化器降低氮氧化物的捕集性能，毒害催化器的硫氧化物通过与一对应于小空燃比的排气接触消除；一过滤器(20)，该过滤器捕集排气中颗粒物，并且通过与一对应于大空燃比的排气接触而将捕集到的颗粒物燃烧；一空燃比调整机构(41，42，43，44)，该空燃比调整机构在对应于大空燃比的排气成分和对应于小空燃比的排气成分之间改变发动机(40)排气成分；一可编程序的控制器(50)，控制器编程为控制空燃比调整机构(41，42，43，44)，使发动机(40)的排气成分处于对应于小空燃比的状态(S2)；确认过滤器(20)的颗粒物捕集量在排气成分处于对应于小空燃比的状态时是否已经达到一个预定量(S3)；控制机构(41，42，43，44)，以便当颗粒物捕集量在排气成分处于对应于小空燃比的状态期间达到预定量时，使排气成分处于对应于大空燃比的状态(S4)；确认颗粒物捕集量在排气成分处于对应于大空燃比的状态期间是否已经达到一个预定的减少状态(S5)；和控制机构(41)，以便当颗粒物捕集量在排气成分处于对应于大空燃比的状态期间达到预定的下降状态时，使排气成分处于对应于小空燃比的状态(S2)。
2.如权利要求1所述的净化装置(1)，其特征是该装置还包括一个传感器(31)，该传感器探测过滤器(20)的进气口和出气口之间的压力差，该压力差数值代表过滤器(20)的颗粒物捕集量。
3.如权利要求1所述的净化装置(1)，其特征是排气成分对应于小空燃比的状态，与由空气过剩系数λ在0.95至1.0之间的空气-燃料混合物燃烧产生的排气一致。
4.如权利要求1所述的净化装置(1)，其特征是排气成分对应于大空燃比的状态，与由空气过剩系数λ在1.05至1.1之间的空气-燃料混合物燃烧产生的排气一致。
5.如权利要求1至4其中之一所述的净化装置(1)，其特征是空燃比调整机构(41，42，43，44)包括一个进气节流阀(41)，该进气节流阀(41)调节发动机(40)的吸入空气量。
6.如权利要求1至4其中之一所述的净化装置(1)，其特征是空燃比调整机构(41，42，43，44)包括一个燃料喷射器(42)，该燃料喷射器(42)喷射燃料进入到发动机(40)的排气中。
7.如权利要求1至4其中之一所述的净化装置(1)，其特征是发动机(40)包括一个排气再循环通道(23)，该再循环通道(23)根据发动机(40)的一个排气压力将排气的再循环部分进入吸入空气中；和空燃比调整机构(41，42，43，44)，其包括排气节流阀(43)，该排气节流阀(43)调整排气压力。
8.如权利要求1至4其中之一所述的净化装置(1)，其特征是发动机(40)包括一个燃料喷射器(42)，该燃料喷射器(42)提供燃烧用的燃料；而空燃比调整机构(41，42，43，44)包括燃料喷射器(42)，所述燃料喷射器(42)设定为在供给燃料燃烧之后实施后-喷射。
9.如权利要求1至4其中之一所述的净化装置(1)，其特征是控制器(50)进一步编程，以确认当发动机(40)的排气成分在处于对应于大空燃比的状态持续了一段预定的时间时，颗粒物捕集量达到预定的减少状态(S5)。
10.如权利要求1至4其中之一所述的净化装置(1)，其特征是预定量与颗粒物捕集量饱和的状态一致；并且预定的减少状态与颗粒物捕集量为零的状态一致(S5)。
11.如权利要求1至4其中之一所述的净化装置(1)，其特征是预定的减少状态与当控制器(50)第一次开始控制空燃比调整机构(41，42，43，44)以使发动机(40)的排气成分处于对应于小空燃比的状态时的压力差一致。
12.一种柴油发动机(40)排气的净化装置(1)的控制方法，装置(1)包括一个催化器，该催化器捕集排气中的氮氧化物，但是当受到排气中的硫氧化物毒害时降低氮氧化物的捕集性能，其特征是使催化器中毒的硫氧化物通过接触对应于小空燃比的排气而消除；一个过滤器(20)，该过滤器捕集排气中的颗粒物，并且通过接触对应于大空燃比的排气而将捕集到的颗粒物燃烧；一空-燃比调整机构(41，42，43，44)，该空-燃比调整机构在对应于大空燃比的排气成分和对应于小空燃比的排气成分之间改变发动机(40)排气成分，该方法包括控制空燃比调整机构(41，42，43，44)，以使发动机(40)的排气成分处于对应于小空燃比的状态(S2)；确认过滤器(20)的颗粒物捕集量在排气成分处于对应于小空燃比的状态时是否已经达到一个预定量(S3)；控制机构(41，42，43，44)，以便当颗粒物捕集量在排气成分处于对应于小空燃比的工作状态期间达到预定量时，使排气成分处于对应于大空燃比的状态(S4)；确认当排气成分处于对应于大空燃比的状态期间，颗粒物捕集量是否已经达到一个预定的下降状态(S5)；和控制机构(41)，以便当颗粒物捕集量在排气成分处于对应于大空燃比的状态期间已经达到预定的下降状态时，使排气成分处于对应于小空燃比的状态(S2)。
全文摘要
NOx催化器(10)捕集柴油发动机(40)排气中的氮氧化物，而颗粒物用过滤器(20)捕集。NOx催化器(10)的硫中毒利用一种对应于小空燃比的排气消除。在消除硫中毒期间，排气成分根据颗粒物收集量的增加，改变到一种对应于大空燃比状态，以致在过滤器(41)的颗粒物收集量不增加。结果，当由于聚集的颗粒物燃烧而微粒聚集量减少时，消除硫中毒再次用一种对应于小空燃比的排气进行。
文档编号F01N3/28GK1512043SQ20031012357
公开日2004年7月14日 申请日期2003年12月25日 优先权日2002年12月26日
发明者田 宗广, 田畑宗广, 井上尊雄, 雄 申请人:日产自动车株式会社