内燃机的排气净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种向被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂供给还原剂的技术。
【背景技术】
[0002]作为内燃机的排气净化装置，已知一种具备选择还原型催化剂(SCR !SelectiveCatalytic Reduct1n)和向该选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的装置。在这种排气净化装置中提出了一种如下的技术方案，即，基于从内燃机被排出的量与选择还原型催化剂中的NCV.化率，来对选择还原型催化剂中的还原剂的消耗量(对NO ^勺净化作出贡献的还原剂的量)进行计算的技术(例如，参照专利文献I)。此外，在专利文献I中对如下的技术进行了记载，即，基于还原剂的消耗量来对被吸附在选择还原型催化剂上的还原剂的量进行运算，并且根据还原剂的吸附量来对还原剂的供给量进行调节。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2003-293737号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]然而，被吸附在选择还原型催化剂上的还原剂的量有时会根据选择还原型催化剂的温度以及穿过选择还原型催化剂的排气的流量而发生变化。因此，如果采用上述的现有技术，则有可能使向选择还原型催化剂供给的还原剂的量成为不适当的量。
[0008]本发明是鉴于上述的实际情况而完成的发明，其目的在于，提供一种在具备被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂、和向选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中，能够将还原剂的供给量设为适量的技术。
[0009]用于解决课题的方法
[0010]本发明为了解决上述课题而采用如下方式，S卩，在具备被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂、和向选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中，基于每单位时间向选择还原型催化剂流入的排气的流量和从选择还原型催化剂流出的排气中所包含的还原剂的浓度的乘积值与剩余的还原剂量相关的特性，来对从供给装置被供给的还原剂的量进行调节。
[0011]详细而言，本发明所涉及的内燃机的排气净化装置采用如下方式，即，具备:
[0012]选择还原型催化剂，其被配置于内燃机的排气通道中；
[0013]供给装置，其向选择还原型催化剂供给还原剂；
[0014]取得单元，其取得每单位时间向所述选择还原型催化剂流入的排气的流量；
[0015]测定单元，其对从所述选择还原型催化剂流出的排气中所包含的还原剂的浓度进行测定；
[0016]控制单元，其基于由所述取得单元取得的排气流量、由所述测定单元测定出的还原剂浓度、在所述选择还原型催化剂中在净化中未被消耗的还原剂的量即剩余还原剂量与所述排气流量和所述浓度的乘积值相关的特性，来对剩余还原剂量进行运算，并将计算出的剩余还原剂量作为参数来对从所述供给装置被供给的还原剂的量进行控制。
[0017]此处所称的“供给装置”既可以是供给还原剂的装置，也可以是供给在排气中或选择还原型催化剂中变化为还原剂的物质(还原剂的前躯体)的装置。
[0018]从供给装置被供给的还原剂被吸附在选择还原型催化剂上。被吸附于选择还原型催化剂上的还原剂的一部分作为用于将排气中所包含的N0x还原成为氮和水等的还原剂而被消耗。在NOx的还原中未被消耗的剩余的还原剂从选择还原型催化剂上脱离或者残留在选择还原型催化剂上。
[0019]然而，在供给装置持续供给还原剂的情况下，每单位时间在NOx的净化中被消耗的还原剂的量(还原剂消耗量)将逐渐增加。此外，随着剩余还原剂量逐渐减少，每单位时间从选择还原型催化剂上脱离的还原剂的量(还原剂脱离量)将逐渐增加。而且，当还原剂的供给量的累计值成为预定量以上时，剩余还原剂量与还原剂脱离量会成为平衡状态。在这种平衡状态成立时，被吸附于选择还原型催化剂上的还原剂的量将被维持为大致固定的量(平衡吸附量)。
[0020]因此，如果以使被吸附在选择还原型催化剂上的还原剂的量(还原剂吸附量)与平衡吸附量相等的方式而对还原剂的供给量进行调节，则能够在将从选择还原型催化剂上脱离的还原剂的量抑制为较少的同时，提高选择还原型催化剂的Ncy#化率。
[0021]可是，剩余还原剂量会根据排气穿过选择还原型催化剂时的空间速度(SV = SpaceVelocity)而发生变化。例如，空间速度较高时与较低时相比剩余还原剂量会增多。剩余还原剂量较多时与较少时相比，还原剂消耗量减少并且从选择还原型催化剂上脱离的还原剂的量增多。因此，还原剂的供给量优选为，根据排气穿过选择还原型催化剂时的空间速度而被补正。
[0022]针对于这种要求，本申请发明人进行了认真的实验及验证，结果得出了以下见解，即，剩余还原剂量与排气穿过选择还原型催化剂时的空间速度和从选择还原型催化剂流出的排气中所包含的还原剂的浓度的乘积值相关。另外，排气穿过选择还原型催化剂时的空间速度也可以替换为每单位时间向选择还原型催化剂流入的排气的流量(排气流量)。
[0023]由此，本发明的内燃机的排气净化装置采用了如下方式，S卩，通过将由取得单元取得的排气流量和由测定单元测定出的还原剂浓度的乘积值(剩余还原剂量)作为参数来对还原剂的供给量进行调节，从而避免剩余还原剂量过度地增多或者过度地减少的情况。
[0024]在此，从供给装置被供给的还原剂的量可以以使剩余还原剂量与目标剩余量相等的方式而被控制，或者也可以以使还原剂吸附量与目标吸附量相等的方式而被控制。
[0025]由于剩余还原剂会从选择还原型催化剂上脱离，因此在以使剩余还原剂量与目标剩余量相等的方式而对还原剂的供给量进行了调节的情况下，能够将从选择还原型催化剂被排出的还原剂的量抑制为较少。
[0026]另一方面，由于选择还原型催化剂的NOx净化率根据还原剂吸附量而发生变化，因此在以使还原剂吸附量与目标吸附量相等的方式对还原剂的供给量进行了控制的情况下，能够使选择还原型催化剂的NOx净化率近似于所需的NO 化率。
[0027]另外，在以使还原剂吸附量与目标吸附量相等的方式而对还原剂的供给量进行调节的情况下，需要对选择还原型催化剂实际所吸附的还原剂的量进行确定。在此，选择还原型催化剂具有如下特性，即，该选择还原型催化剂的温度较高时与较低时相比，剩余还原剂量增多并且还原剂吸附量减少。由此，能够根据选择还原型催化剂的温度与剩余还原剂量来求出还原剂吸附量。例如，在将基于选择还原型催化剂的温度而设定的系数设为Kd时，以下的式(I)成立。
[0028]还原剂吸附量=剩余还原剂量/Kd...(I)
[0029]虽然所述系数Kd为根据选择还原型催化剂的规格而变化的值，但是能够预先通过实验而求出适合于选择还原型催化剂的规格的值。因此，通过将基于上述相关关系而被计算出的剩余还原剂量代入上述式(I)中，从而能够计算出还原剂吸附量。
[0030]当以使通过上述方法而计算出的还原剂吸附量与目标吸附量相等的方式而对还原剂的供给量进行调节时，能够使选择还原型催化剂的NOx净化率近似于目标NO 化率。
[0031]发明效果
[0032]根据本发明，能够在具备被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂、和向选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中，将还原剂的供给量设为适量。
【附图说明】
[0033]图1为表示应用了本发明的内燃机的进排气系统的概要结构的图。
[0034]图2为表示氨流入量、氨消耗量、剩余氨量、氨脱离量、氨吸附量的时间性变化的图。
[0035]图3为表示排气流量发生了变化时的剩余氨量与氨消耗量的比例的图。
[0036]图4为表示根据排气流量的变化而对氨的添加量进行了补正时的剩余氨量与氨消耗量的比例的图。
[0037]图5为表示在实施例1中从添加阀添加氨时ECU所执行的处理程序的流程图。
[0038]图6为表示在实施例2中从添加阀添加氨时ECU所执行的处理程序的流程图。
【具体实施方式】
[0039]以下，基于附图对本发明的【具体实施方式】进行说明。本实施方式中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等只要没有特别地记载，则并不表示将发明的技术范围仅限定于此的含义。
[0040]<实施例1 >
[0041]首先，基于图1至图5对本发明的实施例1进行说明。图1为表示应用了本发明的内燃机的进排气系统的概要结构的图。虽然图1所示的内燃机I是压燃式的内燃机(柴油发动机)，但是也可以是稀燃运转的火花点火式的内燃机(汽油内燃机)。
[0042]在内燃机I上连接有进气通道2以及排气通道3。在进气通道2与排气通道3中分别配置有离心增压器(涡轮增压器)4的压缩机4a与汽轮机4b。
[0043]在与涡轮增压器4的压缩机4a相比靠上游侧的进气通道2中安装有空气流量计5以及节气门6。空气流量计5为，对流通于进气通道2中的新鲜气体(空气)的量(质量)进行检测的传感器。节气门6为，对流通于进气通道2中的空气的量(吸入空气量)进行调节的阀机构。
[0044]在与涡轮增压器4的汽轮机4b相比靠下游侧的排气通道3中，从排气的流动方向的上游侧起依次设置有氧化催化剂7、过滤器8、添加阀11、选择还原型催化剂9(以下，称为SCR催化