内燃机的排气净化装置的利记博彩app

专利名称：内燃机的排气净化装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。
背景技术：
在专利文献1中公开过如下的内容，S卩，在内燃机的排气通道中从上游起依次配置氧化催化剂、还原剂添加阀、选择还原型NOx催化剂(以下称作SCR催化剂)，根据流入 SCR催化剂的排气中的NOx的量以及SCR催化剂床温来对自还原剂添加阀添加还原剂进行控制。在专利文献1中公开出，作为还原剂的添加方法，使用2种方法。作为第一方法，是如下的方法，即，推定从内燃机中排出而流入SCR催化剂的NOx 的量，继续添加与该NOx量对应的部分(例如当量比为1)的还原剂。该情况下，由于还原剂的供给控制的响应延迟、由还原剂水解而变为NH3为止的延迟等，在来自内燃机的NOx的排出量急剧地变化的情况下来不及应对，从而难以设为最佳的添加量。由此，可能引起由还原剂的添加过多造成的NH3向SCR催化剂的下游穿流、或由还原剂的添加不足造成的NOx净化率降低。作为第二方法，是如下的方法，即，利用SCR催化剂的吸附NH3的功能，预先在不超过饱和吸附量的范围中使SCR催化剂吸附而保持NH3,只要保持于SCR催化剂的NH3因NOx 的还原被消耗，就立即供给与消耗掉的NH3的量对应的部分的还原剂。该情况下，与第一方法相比，没有响应延迟，易于应对NOx的量的急剧的变化，因此以往主要采用第二方法。这里，第二方法中，如专利文献4中公开的那样，可以认为，预先吸附在SCR催化剂中的NH3的量只要不超过饱和吸附量，则越多越好。专利文献1 日本特开2008-261253号公报专利文献2 日本特开2009-293444号公报专利文献3 日本特开2005-2^504号公报专利文献4 日本特开2005-127256号公报

发明内容
但是，根据本发明人等的见解发现，在使SCR催化剂预先吸附对于NOx净化所必需的NH3、其后停止还原剂的添加的情况下，与即使吸附有NH3也继续添加还原剂的情况相比， NOx净化率降低。本发明是鉴于上述情况完成的，其目的在于，提供一种技术，S卩，在内燃机的排气净化装置中，在避免NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流的同时，尽可能地继续添加还原剂，避免NOx净化率的降低。本发明中，采用以下的构成。即，本发明提供一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备配置于内燃机的排气通道的选择还原型NOx催化剂、和配置于上述选择还原型NOx催化剂的上游的上述排气通道、并添加用于向上述选择还原型NOx催化剂供给NH3的还原剂的还原剂添加部；上述选择还原型NOx催化剂具有使用NH3来净化NOx的活性点、和吸附NH3的吸附位点，在上述吸附位点中，存在位于上述活性点附近的附近位点、和位于上述活性点远方的远方位点，上述附近位点比上述远方位点易于向上述活性点交付NH3,上述附近位点的NH3脱离速度比上述远方位点的NH3脱离速度快，上述内燃机的排气净化装置具备控制部，其基于上述附近位点的NH3脱离速度，对自上述还原剂添加部添加还原剂进行控制，以使得吸附于上述附近位点的NH3持续存在。根据本发明人等的见解发现，在使选择还原型NOx催化剂预先吸附对于NOx净化所必需的NH3、其后停止还原剂的添加的情况下，与即使吸附有NH3也继续添加还原剂的情况相比，NOx净化率降低。这可以认为是由以下的理由造成的。在选择还原型NOx催化剂中，散布着使用NH3 净化NOx的活性点，并且存在有吸附NH3的吸附位点。对于吸附位点中活性点附近的附近位点而言，与活性点远方的远方位点相比易于向活性点交付NH3。由此，由向活性点交付NH3 造成的附近位点的NH3脱离速度比远方位点的NH3脱离速度快。也就是说，活性点中所用的 NH3的大部分是吸附于附近位点的NH3,吸附于远方位点的NH3难以被活性点使用，很难参与 NOx的净化。所以，继续添加还原剂而向附近位点持续供给NH3的做法比使吸附于远方位点的NH3脱离而使用更容易将NOx净化。由此可以认为，与使选择还原型NOx催化剂预先吸附对于NOx净化所必需的NH3并在其后停止还原剂的添加的情况相比，继续添加还原剂的情况会使NOx净化率提高。所以，本发明中，基于附近位点的NH3脱离速度，对自还原剂添加部添加还原剂进行控制，以使得吸附于附近位点的NH3持续存在。也就是说，自还原剂添加部尽可能地继续添加还原剂，以使得即使因附近位点向活性点交付NH3而导致NH3从附近位点脱离，也可以立即使附近位点吸附新的NH3。据此，由于使附近位点尽可能地持续存在NH3,因此就可以一直将吸附于附近位点的NH3交付给活性点而将NOx净化。这样，就可以维持高的NOx净化率。这里，本发明中，着眼于附近位点的NH3脱离速度。所谓附近位点的NH3脱离速度是从使附近位点吸附NH3到将吸附的NH3交付给活性点的速度，也可以称作附近位点中的 NH3的消耗速度。如果相对于附近位点的NH3脱离速度来说NH3的供给较慢，则会形成在附近位点没有吸附NH3的状态，无法将NOx净化，NOx净化率降低。另一方面，如果相对于附近位点的NH3脱离速度来说NH3的供给较快，则不仅附近位点会吸附NH3,而且远方位点也会吸附NH3,从而导致选择还原型NOx催化剂的NH3吸附量的饱和，产生NH3向选择还原型NOx催化剂的下游的穿流。由此，考虑附近位点的NH3脱离速度地添加还原剂，以使得NH3的供给速度相对于附近位点的NH3脱离速度达到最佳而在附近位点持续存在NH3。根据本发明，尽可能地继续添加还原剂，可以避免NOx净化率的降低。另外，继续添加的量是仅使吸附于附近位点的NH3持续存在的添加量，不会过多地添加还原剂，因此也可以避免NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流。另外，根据本发明，由于持续存在吸附于附近位点的NH3,因此可以将还原剂的供
5给控制的响应延迟、由还原剂水解而变为NH3为止的延迟等用吸附于附近位点的NH3来吸收。由此，即使在来自内燃机的NOx的排出量急剧地变化的情况下也来得及应对，可以设为最佳的添加量。所以，很难引起由还原剂的添加过多造成的NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流、或由还原剂的添加不足造成的NOx净化率降低。上述控制部最好持续添加还原剂，直到上述选择还原型NOx催化剂的NH3吸附量接近饱和。据此，通过向附近位点持续供给NH3，直到选择还原型NOx催化剂的NH3吸附量接近饱和，有可能发生NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流，从而可以维持高的NOx净化率。上述控制部最好在上述附近位点未吸附NH3的情况下，比使吸附于上述附近位点的NH3持续存在的情况增多地添加还原剂。据此，在附近位点未吸附NH3的情况下，通过增加所添加的还原剂，就可以在附近位点促进还原剂的水解而提前确保NH3,从而可以提高NOx净化率。最好具备添加量算出部，其基于上述附近位点的NH3脱离速度和流入上述选择还原型NOx催化剂的NOx的量，算出自上述还原剂添加部添加的还原剂的规定当量比添加量， 所述规定当量比添加量是使吸附于上述附近位点的NH3持续存在的量，上述控制部基于上述添加量算出部算出的规定当量比添加量，在上述附近位点未吸附NH3的情况下添加比规定当量比添加量多的还原剂，在使吸附于上述附近位点的NH3持续存在的情况下，添加规定当量比添加量的还原剂，在上述选择还原型NOx催化剂的NH3吸附量接近饱和的情况下，添加比规定当量比添加量少的还原剂、或停止还原剂的添加。这里，规定当量比添加量是通过考虑附近位点的NHJA离速度、和流入选择还原型 NOx催化剂的NOx的量，能够在用选择还原型NOx催化剂净化NOx的同时使吸附于附近位点的NH3持续存在的添加量。例如，作为规定当量比添加量，是作为发生反应的NH3物质量相对于NOx物质量的比的当量比为1当量比左右或其他值的还原剂的添加量。规定当量比添加量既可以是相对于流入选择还原型NOx催化剂的NOx的量来说当量比相对固定的量，也可以是根据NOx的量、催化状态等状况将当量比加以变更的量。据此，由于算出使吸附于附近位点的NH3持续存在的规定当量比添加量，因此可以在使吸附于附近位点的NH3持续存在的情况下持续添加规定当量比添加量这样的最佳量的还原剂。另外，在附近位点未吸附NH3的情况下，可以添加比规定当量比添加量多的还原剂， 提前使附近位点吸附NH3,从而可以提高NOx净化率。另外，在选择还原型NOx催化剂的NH3 吸附量接近饱和的情况下，与以规定当量比持续添加而提前停止添加相比，虽然是较少的量但延长持续时间的做法可以长时间地维持NOx净化率，因此添加比规定当量比添加量少的还原剂，或停止还原剂的添加，可以避免NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流。最好具备第一 NOx浓度取得部，其取得流入上述选择还原型NOx催化剂的排气中的NOx浓度，第二 NOx浓度取得部，其取得从上述选择还原型NOx催化剂中流出的排气中的NOx 浓度，NOx净化率算出部，其根据利用上述第一 NOx浓度取得部及上述第二 NOx浓度取得部取得的NOx浓度，算出利用上述选择还原型NOx催化剂的NOx净化率，催化剂温度检测部，其检测上述选择还原型NOx催化剂的温度，吸附量推定部，其基于利用上述NOx净化率算出部算出的NOx净化率和利用上述催化剂温度检测部检测到的催化剂温度，推定上述选择还原型NOx催化剂中的NH3吸附量，添加量算出部，其基于上述附近位点的NH3脱离速度、以及根据利用上述第一 NOx 浓度取得部取得的NOx浓度和空气量算出的流入上述选择还原型NOx催化剂的NOx的量， 算出自上述还原剂添加部添加的还原剂的规定当量比添加量，所述规定当量比添加量是使吸附于上述附近位点的NH3持续存在的量；设定第一目标吸附量和第二目标吸附量，该第一目标吸附量为在上述选择还原型 NOx催化剂的上述附近位点未吸附NH3还是在上述附近位点吸附有NH3的阈值，该第二目标吸附量是比第一目标吸附量多的吸附量，为上述选择还原型NOx催化剂中的NH3吸附量没有接近饱和还是吸附量接近饱和的阈值，上述控制部基于上述添加量算出部算出的规定当量比添加量，在上述吸附量推定部推定出的吸附量小于第一目标吸附量的情况下，添加比规定当量比添加量多的还原剂， 在上述吸附量推定部推定出的吸附量为第一目标吸附量以上且小于第二目标吸附量的情况下，添加规定当量比添加量的还原剂，在上述吸附量推定部推定出的吸附量为第二目标吸附量以上的情况下，添加比规定当量比添加量少的还原剂，或停止还原剂的添加。据此，由于算出使吸附于附近位点的NH3持续存在的规定当量比添加量，因此在使吸附于附近位点的NH3持续存在、吸附量推定部推定出的吸附量为第一目标吸附量以上且小于第二目标吸附量的情况下，可以持续添加规定当量比添加量这样的最佳量的还原剂， 从而可以维持高的NOx净化率。另外，在附近位点未吸附NH3、吸附量推定部推定出的吸附量小于第一目标吸附量的情况下，可以添加比规定当量比添加量多的还原剂，使吸附位点提前吸附NH3。另外，在选择还原型NOx催化剂的NH3吸附量接近饱和、吸附量推定部推定出的吸附量为第二目标吸附量以上的情况下，可以添加比规定当量比添加量少的还原剂或停止还原剂的添加，避免NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流。本发明中，提供一种还原剂添加方法，是具备选择还原型NOx催化剂和还原剂添加部的内燃机的排气净化装置的还原剂添加方法，所述选择还原型NOx催化剂配置于内燃机的排气通道，所述还原剂添加部配置于上述选择还原型NOx催化剂的上游的上述排气通道并添加用于向上述选择还原型NOx催化剂供给NH3的还原剂，上述选择还原型NOx催化剂具有使用NH3来净化NOx的活性点、和吸附NH3的吸附位点，在上述吸附位点中，存在位于上述活性点附近的附近位点、和位于上述活性点远方的远方位点，上述附近位点比上述远方位点易于向上述活性点交付NH3,上述附近位点的NH3脱离速度比上述远方位点的NH3脱离速度快，基于上述附近位点的NH3脱离速度，对自上述还原剂添加部添加还原剂进行控制， 以使得吸附于上述附近位点的NH3持续存在。在本发明中，也是可以在避免NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流的同时，尽可能地继续添加还原剂，避免NOx净化率的降低。
根据本发明，在内燃机的排气净化装置中，可以在避免NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流的同时，尽可能地继续添加还原剂，避免NOx净化率的降低。


图1是表示本发明的实施例1的内燃机的概略构成的图。图2是表示SCR催化剂中的NH3吸附量与NOx净化率的关系的图。图3是表示在SCR催化剂中的附近位点吸附有NH3的状态的图。图4是表示在SCR催化剂中的附近位点没有吸附NH3的状态的图。图5是表示实施例1的E⑶内的控制框图的图。图6是表示实施例1的尿素水添加控制程序的流程图。图7是表示根据实施例1的SCR催化剂床温与SCR催化剂的NH3吸附量的关系进行尿素水添加控制的图。图8是表示执行实施例1的尿素水添加控制时的SCR催化剂的NH3吸附量的经时变化的图。图9是表示实施例1的其他例子的尿素水添加控制程序的流程图。
具体实施例方式下面，对本发明的具体的实施例进行说明。<实施例1>(内燃机)图1是表示本发明的实施例1的内燃机的概略构成的图。图1所示的内燃机1是具有4个气缸的车辆驱动用的4冲程循环柴油发动机。在内燃机1连接有使从内燃机1中排出的排气流通的排气通道2。在排气通道2的中途，配置有选择还原型NOx催化剂(以下称作SCR催化剂)3。SCR 催化剂3使用NH3(氨)将排气中的NOx还原净化。例如，NO通过4N0+4NH3+A — 4N2+6H20 这样的反应被还原为N2。而2通过6N02+8NH3 — 7N2+12H20这样的反应被还原为N2。NO及而2 通过N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20这样的反应被还原为N2。另外，SCR催化剂3具有吸附NH3的功能。SCR催化剂3由沸石等形成。例如，在由沸石形成的SCR催化剂3中，以1 20的比率等具有作为使用NH3来净化NOx的活性点的氧化铝、和构成吸附NH3的吸附位点的二氧化硅。而且，在由沸石以外的材料形成的SCR催化剂3中，活性点由多个吸附位点包围地散布存在。在SCR催化剂3的上游的排气通道2中，配置有作为水解成向SCR催化剂3供给的NH3的还原剂添加尿素水溶液(以下称作尿素水)的尿素水添加阀4。基于指令，从尿素水添加阀4向排气通道2内喷射蓄积于尿素水罐5的尿素水。尿素水添加阀4对应于本发明的还原剂添加部。作为还原剂，除了尿素水以外，还可以使用氨水溶液等氨系溶液。在紧邻尿素水添加阀4的上游的排气通道2中，配置有检测流入SCR催化剂3的排气中的NOx浓度的第一 NOx传感器6。第一 NOx传感器6对应于本发明的第一 NOx浓度取得部。在紧邻SCR催化剂3的下游的排气通道2中，配置有检测从SCR催化剂3中流出的排气中的NOx浓度的第二 NOx传感器7。第二 NOx传感器7对应于本发明的第二 NOx浓
8度取得部。在SCR催化剂3中，配置有检测SCR催化剂床温的温度传感器8。温度传感器8 对应于本发明的催化剂温度检测部。在如上所述地构成的内燃机1中并设有电子控制单元(以下称作E⑶)9。在E⑶9 处，电连接着第一 NOx传感器6、第二 NOx传感器7、及温度传感器8、以及未图示的曲轴位置传感器及油门踏板开度传感器。它们的输出信号被输入ECU9。另外，ECU9电连接有尿素水添加阀4，利用ECU9控制尿素水添加阀4。(尿素水添加控制)以往，在向SCR催化剂3中添加尿素水的情况下，有2种方法。以往主要使用的是如下的方法，即，利用SCR催化剂3的吸附NH3的功能，预先在不超过饱和吸附量的范围中使 SCR催化剂3吸附并保持NH3,只要所保持的NH3因NOx的还原被消耗，就立即仅供给与消耗掉的NH3的量对应的部分的尿素水。但是，根据本发明人等的见解发现，利用上述方法，在使SCR催化剂3预先吸附对于NOx净化所必需的NH3并在其后停止尿素水的添加的情况下，与即使吸附有NH3也继续添加尿素水的情况相比，NOx净化率降低。图2是表示SCR催化剂3中的NH3吸附量与NOx净化率的关系的图。如图2所示， 在上述方法中如果使SCR催化剂3预先吸附对于NOx净化所必需的NH3并在其后停止尿素水的添加，则NOx净化率与一直添加尿素水相比就会降低。即，即使SCR催化剂3对NH3的吸附量相同，对于尿素水添加中和添加停止中来说存在滞后，NOx净化率不同。由于此种具有滞后的SCR催化剂3的特性，在上述方法中NOx净化率降低。这可以认为是由以下的理由造成的。在SCR催化剂3中，散布存在有使用NH3来净化NOx的活性点，并且还在活性点的周围存在多个吸附NH3的吸附位点。对于吸附位点中位于活性点附近的附近位点而言，与位于活性点远方的远方位点相比易于向活性点交付 NH30由此，由将NH3向活性点交付造成的附近位点的NH3脱离速度就比远方位点的NH3脱离速度快。图3是表示在附近位点吸附有NH3的状态的图。也就是说，活性点中所用的NH3的大部分是排气的气相中或吸附于附近位点的NH3，通过如图3所示将吸附于附近位点的NH3 交付给活性点，就会在活性点将NOx利用NH3还原。图4是表示在远方位点吸附有NH3而在附近位点没有吸附NH3的状态的图。虽然如图4所示当吸附于附近位点的NH3消失时吸附于远方位点的NH3就被交付给附近位点，然而其移动缓慢，从而会因在活性点没有NH3而无法将NOx净化。也就是说，吸附于远方位点的NH3很难在活性点被使用，难以参与NOx的净化。这样，继续添加尿素水而向附近位点持续供给NH3的做法与使吸附于远方位点的NHJA 离而使用相比，易于将NOx净化。由此可以认为，与使SCR催化剂3预先吸附对于NOx净化所必需的NH3并在其后停止尿素水的添加的情况相比，继续添加尿素水的情况下NOx净化率提高。另外，即使在继续添加尿素水的情况下，如果是相对于流入SCR催化剂3的NOx的量来说较少量的添加量，例如是作为NH3物质量与NOx物质量的比的当量比为0.5当量比的添加量时，则与1当量比相比NOx净化率降低。这可以认为是因为，如果是0. 5当量比的添加量，则仍然无法持续存在吸附于附近位点的NH3,附近位点向活性点交付NH-3不够充分， 在活性点将NOx还原的NH3不足，因而NOx净化率降低。所以，本实施例中，基于附近位点的NHJA离速度，对自尿素水添加阀4添加尿素水进行控制，以使得吸附于附近位点的NH3持续存在。也就是说，自尿素水添加阀4尽可能地继续添加尿素水，以使得即使因附近位点向活性点交付NH3而使NH3从附近位点脱离，也可以立即使附近位点吸附新的NH3。据此，由于使附近位点尽可能地持续存在NH3，因此可以一直将吸附于附近位点的NH3交付给活性点而将NOx净化。这样，就可以维持高的NOx净化率。这里，本实施例中，着眼于附近位点的NH3脱离速度。所谓附近位点的NH3脱离速度是从使附近位点吸附NH3到将吸附的NH3交付给活性点的速度，也可以称作附近位点中的 NH3消耗速度。如果相对于附近位点的NH3脱离速度来说NH3的供给较慢，则会形成在附近位点没有吸附NH3的状态，无法将NOx净化，NOx净化率降低。另一方面，如果相对于附近位点的NH3脱离速度来说NH3的供给较快，则不仅附近位点会吸附NH3,而且远方位点也会吸附 NH3,从而导致SCR催化剂3的NH3吸附量的饱和，产生NH3向SCR催化剂3的下游的穿流。 由此，考虑附近位点的NH3脱离速度地添加尿素水，以使得NH3的供给速度相对于附近位点的NH3脱离速度达到最佳，在附近位点持续存在NH3且在远方位点尽可能不吸附NH3。根据本实施例，尽可能地继续添加还原剂，可以避免NOx净化率的降低。另外，继续添加的量是仅使吸附于附近位点的NH3持续存在的添加量，不会过多地添加还原剂，因此也可以避免NH3向SCR催化剂3的下游穿流。另外，根据本实施例，由于持续存在吸附于附近位点的NH3,因此可以将尿素水的供给控制的响应延迟、由尿素水水解而变为NH3为止的延迟等暂时的响应延迟用吸附于附近位点的順3来吸收。由此，即使在来自内燃机1的NOx的排出量急剧地变化的情况下也来得及应对，可以设为最佳的添加量。所以，很难引起由尿素水的添加过多造成的NH3向SCR 催化剂3的下游穿流、或由尿素水的添加不足造成的NOx净化率降低。图5是表示本实施例的E⑶9内的控制框图的图。使用图5，对于基于附近位点的 NH3脱离速度来对自尿素水添加阀4添加尿素水进行控制，以使得吸附于附近位点的NH3持续存在的具体构成进行叙述。如图5所示，E⑶9具有NOx净化率算出部9a，其根据利用第一 NOx传感器6及第二 NOx传感器7取得的NOx浓度，算出利用SCR催化剂3的NOx净化率。另外，E⑶9具有吸附量推定部％，其基于利用NOx净化率算出部9a算出的NOx净化率和利用温度传感器8 检测到的SCR催化剂床温，推定SCR催化剂3中的NH3吸附量。另一方面，ECU9具有添加量算出部9c，其基于附近位点的NH3脱离速度、以及根据利用第一 NOx传感器6取得的NOx浓度和配置于内燃机1的进气通道中的空气流量计10 检测到的空气量算出的流入SCR催化剂3的NOx的量，算出从尿素水添加阀4添加的尿素水的、使吸附于附近位点的NH3持续存在的规定当量比添加量。这里，规定当量比添加量是通过考虑附近位点的NH3脱离速度和流入SCR催化剂3 的NOx的量，按照在用SCR催化剂3净化NOx的同时使吸附于附近位点的NH3持续存在的方式得到的添加量。本实施例中，作为规定当量比添加量，采用如下的尿素水添加量进行说明，即，作为发生还原反应的NH3物质量相对于NOx物质量的比的当量比为1当量比。所谓1 当量比的尿素水添加量，是由尿素水水解而产生的NH3与NOx —比一地进行还原反应的量。 这是因为，设想附近位点中的NH3脱离速度与活性点中使用NH3还原NOx的还原反应速度相寸。
但是，附近位点中的NH3脱离速度中，除了 NOx的还原反应以外，还可以考虑预先吸附于附近位点的NH3吸附量或附近位点的NH3的吸附允许量等。由此，作为规定当量比添加量，除了 1当量比以外，还可以是1当量比左右，或根据情况达到0. 5当量比左右或1. 5 当量比左右的值的尿素水添加量。但是，如果是0. 5当量比左右的尿素水添加量，则吸附到附近位点的NH3少，因而有时会有形成低NOx净化率的情况。如果是1. 5当量比左右的尿素水添加量，则SCR催化剂3的NH3吸附量就会提前饱和。由此，优选为达到1当量比左右的值的尿素水添加量。另外，本实施例的规定当量比添加量是以相对于流入SCR催化剂3的NOx量而言当量比相对固定、维持1当量比不变的尿素水添加量的形式进行说明的。但是，作为规定当量比添加量，除了相对于流入SCR催化剂3的NOx量而言当量比相对固定的量以外，也可以是根据NOx的量、SCR催化剂3的催化状态等状况变更当量比的量。因此，例如也可以根据 SCR催化剂3的床温、SCR催化剂3的NH3吸附量，变更规定当量比添加量。此外，E⑶9具有控制部9d，其基于由吸附量推定部9b推定出的SCR催化剂3中的 NH3吸附量、和由添加量算出部9c算出的规定当量比添加量，控制尿素水添加阀4而进行尿素水添加控制。对于ECU9进行的尿素水添加控制程序，基于图6所示的流程图进行说明。图6是表示尿素水添加控制程序的流程图。本程序每隔规定的时间，特别是按照继续尿素水添加的方式反复由ECU执行。当图6所示的程序被开始时，即在SlOl中，在添加量算出部9c中算出规定当量比添加量paa。本实施例中，将附近位点的NH3脱离速度设为与NOx还原反应速度相等，通过使用根据利用第一 NOx传感器6取得的NOx浓度和空气流量计10检测到的空气量算出的流入SCR催化剂3的NOx量，算出达到1当量比的尿素水添加量。S102中，在吸附量推定部9b中推定SCR催化剂3中的NH3吸附量enl。S103中，判别在S102中推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl是否为第一目标吸附量tnll以上。第一目标吸附量tnll是成为在SCR催化剂3的附近位点未吸附NH3 还是在附近位点吸附有NH3的阈值的吸附量，随着SCR催化剂床温而变动。第一目标吸附量tnll的特性曲线可以用实验或检验等作为映射图预先确定。因此，在本步骤的处理时， 通过将由温度传感器8检测到的SCR催化剂床温导入第一目标吸附量tnll的特性曲线的映射图而导出第一目标吸附量tnll。在S103中否定判定为推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl不在第一目标吸附量tnll以上的情况下，转移到S104。在S103中肯定判定为推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl为第一目标吸附量tnll以上的情况下，转移到S105。S104中，控制部9d从尿素水添加阀4添加比规定当量比添加量增加的尿素水 paa+。这里的比规定当量比添加量增加了的尿素水paa+例如设为比规定当量比添加量多的预先确定的添加量、或在规定当量比添加量上加上预先确定的添加量而增量。比规定当量比添加量增加了的尿素水paa+只要比用于使吸附于附近位点的NH3持续存在的规定当量比添加量多即可，可以与规定当量比添加量没有关联。也就是说，也可以不考虑当量比。 根据本步骤，在附近位点未吸附NH3的情况下，通过增加所添加的尿素水，就可以提前使附近位点吸附NH3，可以提高NOx净化率。而且，在附近位点未吸附NH3的情况中，包括例如内燃机1的内燃机起动时等开始使用SCR催化剂3的情况。在本步骤的处理后，暂时结束本程序。S105中，判别S102中推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl是否为第二目标吸附量tnl2以上。第二目标吸附量tnl2是比第一目标吸附量tnll多的吸附量，是成为 SCR催化剂3中的NH3吸附量没有接近饱和还是吸附量接近饱和的阈值的吸附量，随着SCR 催化剂床温而变动。第二目标吸附量tnl2的特性曲线可以利用实验、检验等作为映射图预先确定。因此，在本步骤的处理时，通过将由温度传感器8检测到的SCR催化剂床温导入第二目标吸附量tnl2的特性曲线的映射图而导出第二目标吸附量tnl2。在S105中否定判定为推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl不在第二目标吸附量tnl2以上的情况下，转移到S106。在S105中进行了肯定判定为推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl为第二目标吸附量tnl2以上的情况下，转移到S107。S106中，控制部9d从尿素水添加阀4添加规定当量比添加量paa的尿素水。本实施例中，以达到当量比1的添加量添加尿素水。根据本步骤，在使吸附于附近位点的NH3持续存在的情况下可以持续添加规定当量比添加量paa这样的最佳量的尿素水，可以维持高的NOx净化率。在本步骤的处理后，暂时结束本程序。S107中，判别S102中推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl是否为第三目标吸附量tnl3以上。第三目标吸附量tnl3是比第二目标吸附量tnl2多的吸附量，是成为 SCR催化剂3中的NH3吸附量接近饱和还是已达到饱和吸附量的阈值的吸附量，随着SCR催化剂床温而变动。第三目标吸附量tnl3的特性曲线可以利用实验或检验等作为映射图预先确定。因此，在本步骤的处理时，通过将由温度传感器8检测到的SCR催化剂床温导入第三目标吸附量tnl3的特性曲线的映射图而导出第三目标吸附量tnl3。在S107中否定判定为推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl不在第三目标吸附量tnl3以上的情况下，转移到S108。在S107中肯定判定为推定出的SCR催化剂3中的NH3吸附量enl为第三目标吸附量tnl3以上的情况下，转移到S109。S108中，控制部9d从尿素水添加阀4添加比规定当量比添加量减少的尿素水 paa-。这里的比规定当量比添加量减少了的尿素水paa-例如设为比规定当量比添加量少的预先确定的添加量、或将规定当量比添加量乘以预先确定的系数而减量。根据本步骤，在 SCR催化剂3的NH3吸附量接近饱和的情况下，添加比规定当量比添加量少的尿素水paa-， 可以避免NH3向SCR催化剂3的下游穿流。另外，与添加尿素水paa而提前停止添加相比， 通过即使是少量仍然继续持续添加尿素水，就可以长时间地维持NOx净化率。在本步骤的处理后，暂时结束本程序。S109中，控制部9d停止自尿素水添加阀4添加尿素水。根据本步骤，在达到SCR 催化剂3的NH3的饱和吸附量的情况下，停止尿素水的添加，可以可靠地避免NH3向SCR催化剂3的下游穿流。在本步骤的处理后，暂时结束本程序。图7是表示根据SCR催化剂床温与SCR催化剂3的NH3吸附量的关系进行基于本程序的尿素水添加控制的图。如图7所示，如果SCR催化剂3的NH3吸附量小于第一目标吸附量tnll，则添加比规定当量比添加量增加了的尿素水paa+。如果SCR催化剂3的NH3 吸附量在第一目标吸附量tnll以上且小于第二目标吸附量tnl2，则添加规定当量比添加量的尿素水paa。如果SCR催化剂3的NH3吸附量为第二目标吸附量tnl2以上且小于第三
12目标吸附量tnl3，则添加比规定当量比添加量减少了的尿素水paa-。如果SCR催化剂3的 NH3吸附量为第三目标吸附量tnl3以上，则停止尿素水的添加。图8是表示执行基于本程序的尿素水添加控制时的SCR催化剂3的NH3吸附量的经时变化的图。如图8所示，首先，当内燃机1起动时，由于SCR催化剂3的NH3吸附量小于第一目标吸附量tnll，因此添加比规定当量比添加量增加了的尿素水paa+，使附近位点提前吸附NH3。当SCR催化剂3的NH3吸附量达到第一目标吸附量tnll以上时，则添加规定当量比添加量的尿素水paa，以使得吸附于附近位点的NH3持续存在。当SCR催化剂3的 NH3吸附量达到第二目标吸附量tnl2以上时，则添加比规定当量比添加量减少了的尿素水 paa-,避免NH3向SCR催化剂3的下游穿流。但是，在即使这样SCR催化剂3的NH3吸附量也达到第三目标吸附量tnl3以上的情况下，则停止尿素水的添加，可靠地避免NH3向SCR催化剂3的下游穿流。在吸附于吸附位点的NH3脱离而使SCR催化剂3的NH3吸附量降低的情况下，再次添加尿素水。换言之，本控制在开始尿素水的添加时，最初在SCR催化剂3的NH3吸附量达到饱和吸附量的中途的使附近位点吸附NH3为止，添加比使吸附于附近位点的NH3持续存在的量多的尿素水。在附近位点吸附NH3后，继续持续添加使吸附于附近位点的NH3持续存在的量的尿素水。这里，在接近SCR催化剂3的NH3的饱和吸附量的情况下，将原本持续添加使吸附于附近位点的NH3持续存在的量的尿素水的控制暂时设为削减尿素水的添加，或停止尿素水的添加。根据以上说明的本程序，因尽可能继续添加尿素水，而可以避免NOx净化率的降低。(其他)而且，本实施例中，设定了与SCR催化剂3的NH3吸附量进行比较的第三目标吸附量。但是并不限定于此。图9是表示尿素水添加控制程序的流程图。如图9所示，未设定第三目标吸附量，在SCR催化剂3的NH3吸附量达到第二目标吸附量tnl2以上的情况下， 在S201中，可以从尿素水添加阀4添加比规定当量比添加量减少了的尿素水paa-，或停止尿素水的添加。例如，可以采用如下的方法等，即，第二目标吸附量以上的SCR催化剂3的 NH3吸附量越多，则越是增加尿素水的减少量，最终停止尿素水的添加。本发明的内燃机的排气净化装置并不限定于上述的实施例，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内加以各种变更。符号说明1:内燃机2 排气通道3: SCR 催化剂4:尿素水添加阀5 尿素水罐6:第一 NOx传感器7:第二 NOx传感器8:温度传感器9 =ECU
9a:净化率算出部
9b吸附量推定部
9c添加量算出部
9d控制部
10空气流量计
权利要求
1.一种内燃机的排气净化装置，具备选择还原型NOx催化剂，其配置于内燃机的排气通道，和还原剂添加部，其配置于所述选择还原型NOx催化剂的上游的所述排气通道、并添加用于向所述选择还原型NOx催化剂供给NH3的还原剂；所述选择还原型NOx催化剂具有使用NH3来净化NOx的活性点、和吸附NH3的吸附位占，在所述吸附位点中，存在位于所述活性点附近的附近位点、和位于所述活性点远方的远方位点，所述附近位点比所述远方位点易于向所述活性点交付NH3，所述附近位点的NH3脱离速度比所述远方位点的NH3脱离速度快；所述内燃机的排气净化装置具备控制部，其基于所述附近位点的NH3脱离速度，对自所述还原剂添加部添加还原剂进行控制，以使得吸附于所述附近位点的NH3持续存在。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述控制部持续添加还原剂， 直到所述选择还原型NOx催化剂的NH3吸附量接近饱和。
3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述控制部在所述附近位点未吸附NH3的情况下，比使吸附于所述附近位点的NH3持续存在的情况增多地添加还原剂。
4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，具备添加量算出部，其基于所述附近位点的NH3脱离速度和流入所述选择还原型NOx催化剂的NOx的量，算出自所述还原剂添加部添加的还原剂的规定当量比添加量，所述规定当量比添加量是使吸附于所述附近位点的NH3持续存在的量，所述控制部基于所述添加量算出部算出的规定当量比添加量，在所述附近位点未吸附 NH3的情况下，添加比规定当量比添加量多的还原剂，在使吸附于所述附近位点的NH3持续存在的情况下，添加规定当量比添加量的还原剂，在所述选择还原型NOx催化剂的NH3吸附量接近饱和的情况下，添加比规定当量比添加量少的还原剂、或停止还原剂的添加。
5.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，具备第一 NOx浓度取得部，其取得流入所述选择还原型NOx催化剂的排气中的NOx浓度， 第二 NOx浓度取得部，其取得从所述选择还原型NOx催化剂中流出的排气中的NOx浓度，NOx净化率算出部，其根据利用所述第一 NOx浓度取得部和所述第二 NOx浓度取得部取得的NOx浓度，算出利用所述选择还原型NOx催化剂的NOx净化率， 催化剂温度检测部，其检测所述选择还原型NOx催化剂的温度； 吸附量推定部，其基于利用所述NOx净化率算出部算出的NOx净化率和利用所述催化剂温度检测部检测到的催化剂温度，推定所述选择还原型NOx催化剂中的NH3吸附量，添加量算出部，其基于所述附近位点的NH3脱离速度和流入所述选择还原型NOx催化剂的NOx的量，算出自所述还原剂添加部添加的还原剂的规定当量比添加量，所述流入所述选择还原型NOx催化剂的NOx的量是根据利用所述第一 NOx浓度取得部取得的NOx浓度和空气量而算出的，所述规定当量比添加量是使吸附于所述附近位点的NH3持续存在的量；设定第一目标吸附量和第二目标吸附量，该第一目标吸附量为在所述选择还原型NOx催化剂的所述附近位点未吸附NH3还是在所述附近位点吸附有NH3的阈值，该第二目标吸附量是比第一目标吸附量多的吸附量，为所述选择还原型NOx催化剂中的NH3吸附量没有接近饱和还是吸附量接近饱和的阈值，所述控制部基于所述添加量算出部算出的规定当量比添加量，在所述吸附量推定部推定出的吸附量小于第一目标吸附量的情况下，添加比规定当量比添加量多的还原剂，在所述吸附量推定部推定出的吸附量为第一目标吸附量以上且小于第二目标吸附量的情况下， 添加规定当量比添加量的还原剂，在所述吸附量推定部推定出的吸附量为第二目标吸附量以上的情况下，添加比规定当量比添加量少的还原剂、或停止还原剂的添加。
6. 一种还原剂添加方法，是具备选择还原型NOx催化剂和还原剂添加部的内燃机的排气净化装置的还原剂添加方法，所述选择还原型NOx催化剂配置于内燃机的排气通道，所述还原剂添加部配置于所述选择还原型NOx催化剂的上游的所述排气通道、并添加用于向所述选择还原型NOx催化剂供给NH3的还原剂，所述选择还原型NOx催化剂具有使用NH3来净化NOx的活性点、和吸附NH3的吸附位占，在所述吸附位点中，存在位于所述活性点附近的附近位点、和位于所述活性点远方的远方位点，所述附近位点比所述远方位点易于向所述活性点交付NH3，所述附近位点的NH3脱离速度比所述远方位点的NH3脱离速度快，基于所述附近位点的NH3脱离速度，对自所述还原剂添加部添加还原剂进行控制，以使得吸附于所述附近位点的NH3持续存在。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种技术，即，在内燃机的排气净化装置中，在避免NH3向选择还原型NOx催化剂的下游穿流的同时，尽可能地继续添加还原剂，避免NOx净化率的降低。本发明中，选择还原型NOx催化剂具有使用NH3将NOx净化的活性点、和吸附NH3的吸附位点，在吸附位点中，存在位于活性点附近的附近位点、和位于活性点远方的远方位点，附近位点比远方位点易于向活性点交付NH3，附近位点的NH3脱离速度比远方位点的NH3脱离速度快，基于附近位点的NH3脱离速度，对自还原剂添加部添加还原剂进行控制，以使得吸附于附近位点的NH3持续存在。
文档编号B01D53/94GK102510935SQ201080040469
公开日2012年6月20日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者利冈俊祐, 广田信也, 星作太郎, 福田光一朗 申请人:丰田自动车株式会社