專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，該設(shè)備具有廢氣排放凈化功能，能夠凈化包含在內(nèi)燃機(jī)廢氣排放中的有害成分，本發(fā)明尤其涉及硫凈化驅(qū)動(dòng)時(shí)的催化劑溫升控制。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，已知一種廢氣凈化設(shè)備，該廢氣凈化設(shè)備在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中設(shè)置有吸收NOx的催化轉(zhuǎn)化器。對(duì)于使用這樣一種NOx催化劑的廢氣凈化設(shè)備，為了排放并還原所吸收的NOx，需要周期性地(例如，一分鐘一次)執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作，該操作通過在NOx還原催化轉(zhuǎn)化器的廢氣排放上游側(cè)處提供諸如輕油的還原劑，使提供給催化轉(zhuǎn)化器的氣體中的空氣-燃料比(以下稱為“接觸催化劑之前的λ”)降低到1或者更低。具體而言，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，進(jìn)行后噴射等等以及通過把燃料噴射到催化轉(zhuǎn)化器上游側(cè)的排氣管中來降低λ，從而實(shí)現(xiàn)富可燃成分強(qiáng)化操作。
此外，已知一種在執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化的情況下根據(jù)催化劑溫度改變貧燃燒度和富燃燒度的技術(shù)(例如，日本專利特開平11-270382)。
另一方面，根據(jù)吸收NOx的催化劑，燃料中的含硫成分產(chǎn)生了含硫的有害物。為了除硫，必須周期性地執(zhí)行(例如，每5,000km移距進(jìn)行一次)大約一分鐘的排放硫凈化驅(qū)動(dòng)，以便清除含硫成分。對(duì)于硫凈化驅(qū)動(dòng)，需要例如600℃或更高的催化劑溫度(硫凈化溫度)。因此，已知一種技術(shù)，通過把輕油添加到排氣管中，進(jìn)行后噴射等方法來供應(yīng)HC，從而提高吸收NOx的催化劑溫度(例如，參見日本專利特開平11-270382)。
根據(jù)上述發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，出現(xiàn)了以下問題。圖6所示的曲線H1至H4表示廢氣凈化設(shè)備中的執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作的富可燃成分強(qiáng)化操作信號(hào)的定時(shí)，執(zhí)行硫凈化驅(qū)動(dòng)的硫凈化信號(hào)的定時(shí)，供應(yīng)到廢氣管道中的CO、HC供應(yīng)量，以及催化劑溫度(催化轉(zhuǎn)化器出口的氣體溫度)隨著時(shí)間推移而發(fā)生的變化。
由曲線H1和H2可見，由于富可燃成分強(qiáng)化控制和硫凈化控制是獨(dú)立執(zhí)行的，因而可以同時(shí)執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作和硫凈化驅(qū)動(dòng)。由于富可燃成分強(qiáng)化操作和硫凈化驅(qū)動(dòng)都是通過添加廢氣輕油或者進(jìn)行后噴射來提供HC而實(shí)現(xiàn)的，因而向催化劑供應(yīng)HC的操作可能過度依賴于定時(shí)脈沖，從而可能導(dǎo)致催化劑的過度溫升。
因此，盡管能想到通過在硫凈化驅(qū)動(dòng)的同時(shí)減少CO、HC供應(yīng)量而防止HC供應(yīng)過量的預(yù)防措施，相反的是，問題在于達(dá)到硫凈化溫度的時(shí)間被拖延或者根本無法達(dá)到硫凈化溫度。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，該設(shè)備能夠有效地執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化控制和硫凈化驅(qū)動(dòng)，并防止由富可燃成分強(qiáng)化操作引起的催化劑過度溫升。
本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，該設(shè)備包括催化轉(zhuǎn)化器，該催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中，吸收流入排氣管中的廢氣中的NOx并在廢氣中的空氣-燃料比變高時(shí)還原NOx；還原劑供應(yīng)單元，該還原劑供應(yīng)單元將包括HC在內(nèi)的還原劑成分供應(yīng)到排氣管中；富可燃成分強(qiáng)化控制單元，該控制單元執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作，通過在每個(gè)預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)操作還原劑供應(yīng)單元來控制空氣-燃料比暫時(shí)變高；硫凈化控制單元，該硫凈化控制單元判斷是否需要進(jìn)行硫凈化驅(qū)動(dòng)，該硫凈化驅(qū)動(dòng)將HC成分添加到催化轉(zhuǎn)化器中，并通過加熱到預(yù)定溫度或更高溫度來清除催化轉(zhuǎn)化器中所吸收的含硫成分；以及測(cè)量催化轉(zhuǎn)化器的溫度的催化劑溫度測(cè)量傳感器，其中，在硫凈化控制單元判斷需要進(jìn)行硫凈化的情況下，富可燃成分強(qiáng)化控制單元基于預(yù)定溫度相對(duì)于催化劑溫度測(cè)量傳感器所測(cè)得溫度的偏差來控制富可燃成分強(qiáng)化操作的操作循環(huán)。
本發(fā)明還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，其包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中的催化轉(zhuǎn)化器，該催化轉(zhuǎn)化器用于吸收流入排氣管中的廢氣中的NOx并在廢氣中的空氣-燃料比變高時(shí)還原NOx；還原劑供應(yīng)單元，該還原劑供應(yīng)單元將包括HC在內(nèi)的還原劑成分供應(yīng)到排氣管中；富可燃成分強(qiáng)化控制單元，該控制單元執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作，通過在每個(gè)預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)操作還原劑供應(yīng)單元而控制空氣-燃料比暫時(shí)變高；硫凈化控制單元，該硫凈化控制單元判斷是否需要進(jìn)行硫凈化驅(qū)動(dòng)，該硫凈化驅(qū)動(dòng)將HC成分添加到催化轉(zhuǎn)化器中，并通過加熱到預(yù)定溫度或更高溫度來清除催化轉(zhuǎn)化器中所吸收的含硫成分；以及測(cè)量催化轉(zhuǎn)化器的溫度的催化劑溫度測(cè)量傳感器，其中，在硫凈化控制單元判斷需要進(jìn)行硫凈化的情況下，富可燃成分強(qiáng)化控制單元基于預(yù)定溫度相對(duì)于催化劑溫度測(cè)量傳感器所測(cè)得溫度的偏差來控制富可燃成分強(qiáng)化操作的操作周期。
根據(jù)本發(fā)明，能夠有效地執(zhí)行富可燃成分控制和硫凈化驅(qū)動(dòng)，并防止由富可燃成分強(qiáng)化操作引起的催化劑過度溫升。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將在以下的說明中闡述，其中一部分優(yōu)點(diǎn)可以從說明書中明顯地看出來，或者可以通過實(shí)踐本發(fā)明而獲知。借助于下文所特別指出的手段和裝置可以認(rèn)識(shí)到并獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。


結(jié)合于說明書中并構(gòu)成說明書一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并與上面給出的一般性敘述以及下面對(duì)于實(shí)施例的詳述一起用于闡明本發(fā)明的原理。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備的結(jié)構(gòu)的簡圖；圖2是表示每單位時(shí)間的CO、HC供應(yīng)量與催化劑溫度之間的關(guān)系的曲線圖；圖3是表示富可燃成分強(qiáng)化循環(huán)(Rich spike cycle)及富可燃成分強(qiáng)化周期(Rich spike period)與每單位時(shí)間的CO、HC供應(yīng)量之間的關(guān)系的曲線圖；圖4是示意性曲線圖，表示發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備中的富可燃成分強(qiáng)化信號(hào)(Rich spike signal)定時(shí)、執(zhí)行硫凈化驅(qū)動(dòng)的硫凈化信號(hào)定時(shí)、供應(yīng)到廢氣管道中的CO，HC供應(yīng)量、以及催化劑溫度(催化轉(zhuǎn)化器出口的氣體溫度)隨著時(shí)間推移而發(fā)生的變化；圖5是示意性曲線圖，表示發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備中的富可燃成分強(qiáng)化信號(hào)定時(shí)、執(zhí)行硫凈化驅(qū)動(dòng)的硫凈化信號(hào)定時(shí)、供應(yīng)到廢氣管道中的CO、HC供應(yīng)量、以及催化劑溫度(催化轉(zhuǎn)化器出口的氣體溫度)隨著時(shí)間推移而發(fā)生的變化；而圖6是示意性曲線圖，表示現(xiàn)有的廢氣凈化設(shè)備中的富可燃成分強(qiáng)化信號(hào)定時(shí)、執(zhí)行硫凈化驅(qū)動(dòng)的硫凈化信號(hào)定時(shí)，供應(yīng)到廢氣管道中的CO、HC供應(yīng)量、以及催化劑溫度(催化轉(zhuǎn)化器出口的氣體溫度)隨著時(shí)間推移而發(fā)生的變化。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備10的結(jié)構(gòu)的簡圖；發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10包括柴油機(jī)20。柴油機(jī)20在其進(jìn)氣口一側(cè)連接到進(jìn)氣管30而在其排氣口一側(cè)連接到排氣管40。此外，柴油機(jī)20的排氣口一側(cè)與進(jìn)氣管30通過EGR管道50連接起來，該EGR管道50使廢氣(EGR氣體)循環(huán)到進(jìn)氣管30中。圖3中的附圖標(biāo)記60表示增壓器而附圖標(biāo)號(hào)100表示控制單元。
按照從進(jìn)氣口一側(cè)開始的順序，進(jìn)氣管30設(shè)置有氣流傳感器30，增壓器60的壓縮機(jī)61，中間冷卻器32，進(jìn)氣節(jié)流閥33，以及對(duì)應(yīng)于EGR管道50的連接部分34。
按照從柴油機(jī)20側(cè)開始的順序，排氣管40設(shè)置有增壓器60的渦輪機(jī)62；廢氣輕油添加噴射器41，該噴射器41將輕油供應(yīng)給排氣管40；以及吸收NOx的催化轉(zhuǎn)化器42。所述催化轉(zhuǎn)化器42吸收流入排氣管40中的廢氣內(nèi)的NOx并在廢氣含量增大時(shí)還原所吸收的NOx。
按照從排氣管40側(cè)開始的順序，EGR管道50設(shè)置有冷卻廢氣的EGR冷卻器51，以及調(diào)節(jié)廢氣流量的EGR閥52。
控制單元100連接到催化劑溫度測(cè)量傳感器101的輸出端，該傳感器101設(shè)置于排氣管40的吸收NOx的催化轉(zhuǎn)化器42的出口側(cè)，以便始終反饋吸收NOx的催化轉(zhuǎn)化器42的催化劑溫度。
根據(jù)如上配置的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10，通過以下操作執(zhí)行硫凈化驅(qū)動(dòng)。即，在普通的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒并把包括HC在內(nèi)的輕油從廢氣輕油添加噴射器41添加到排氣管40中去，以預(yù)定時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)富可燃成分強(qiáng)化操作。這時(shí)，如果存在硫凈化驅(qū)動(dòng)指令，那么就通過把HC從廢氣輕油添加噴射器41供應(yīng)到排氣管40中去而提高了吸收NOx的催化轉(zhuǎn)化器41的溫度。此時(shí)，在催化劑溫度未達(dá)到硫凈化溫度T的情況下，控制富可燃成分強(qiáng)化操作以提高升溫速度，也即，縮短富可燃成分強(qiáng)化操作的周期(圖4中的M)。
在催化劑溫度達(dá)到硫凈化溫度T的情況下，富可燃成分強(qiáng)化操作的時(shí)間間隔返回到原始時(shí)間間隔。因此，催化劑溫度在硫凈化驅(qū)動(dòng)溫度T附近波動(dòng)而不會(huì)過度上升。在催化劑溫度高于硫凈化驅(qū)動(dòng)溫度T的情況下，可以控制富可燃成分強(qiáng)化循環(huán)，使其變長。在完成硫凈化驅(qū)動(dòng)并返回初始發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，富可燃成分強(qiáng)化操作返回到初始循環(huán)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10，當(dāng)啟動(dòng)硫凈化驅(qū)動(dòng)時(shí)，隨著催化劑溫度相對(duì)于硫凈化溫度T的偏差增大，通過縮短富可燃成分強(qiáng)化循環(huán)來控制催化劑溫度，以便使催化劑溫度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到硫凈化溫度T。如圖2和3所示，這表示可以通過縮短富可燃成分強(qiáng)化循環(huán)而相應(yīng)地增大催化劑溫度的升溫量，從而增大每單位時(shí)間的CO、HC供應(yīng)量。因此，執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化時(shí)，能通過硫凈化驅(qū)動(dòng)均勻地消除吸收NOx的催化轉(zhuǎn)化器42所吸收的含硫成分，并防止過度升溫。
圖5所示的曲線L1至L4表示在根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的一個(gè)修改實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備中執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作的富可燃成分強(qiáng)化信號(hào)定時(shí)、執(zhí)行硫凈化驅(qū)動(dòng)的硫凈化信號(hào)定時(shí)、供應(yīng)到廢氣管的CO、HC供應(yīng)量以及催化劑溫度(催化轉(zhuǎn)化器出口的氣體溫度)隨著時(shí)間推移而發(fā)生的變化。
盡管可在如上所述的實(shí)施例中調(diào)整富可燃成分強(qiáng)化操作的循環(huán)，本實(shí)施例中也可以調(diào)整富可燃成分強(qiáng)化周期(每一次執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化所需的時(shí)間)。即，在普通的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中，以預(yù)定時(shí)間間隔執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作一個(gè)特定的周期。這時(shí)，當(dāng)存在硫凈化驅(qū)動(dòng)指令時(shí)，吸收NOx的催化轉(zhuǎn)化器42的溫度就通過把HC供應(yīng)到排氣管40中而提高。此時(shí)，在催化劑溫度未達(dá)到硫凈化溫度T的情況下，控制富可燃成分強(qiáng)化操作以便提高升溫速度，即，延長富可燃成分強(qiáng)化操作的周期(圖5所示的N)。
當(dāng)催化劑溫度達(dá)到硫凈化溫度T時(shí)，富可燃成分強(qiáng)化周期返回到初始長度。因此，催化劑溫度在硫凈化溫度T附近波動(dòng)而不會(huì)過度升溫。在催化劑溫度高于硫凈化溫度T時(shí)，可以控制富可燃成分強(qiáng)化周期，使其變短。當(dāng)完成硫凈化驅(qū)動(dòng)時(shí)，富可燃成分強(qiáng)化周期返回到普通長度。在本修改實(shí)施例中，也能獲得如上所述的與控制富可燃成分強(qiáng)化循環(huán)相同的效果。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。例如，盡管在上述實(shí)施例中要么控制富可燃成分強(qiáng)化循環(huán)要么控制富可燃成分強(qiáng)化周期，但也可以同時(shí)控制它們。當(dāng)然，在不背離本發(fā)明主旨范圍的前提下可以進(jìn)行各種各樣的修改。
對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員而言，很容易發(fā)現(xiàn)其它優(yōu)點(diǎn)并進(jìn)行其它修改。因此，本發(fā)明的內(nèi)容有更寬泛的范圍，而不局限于本文所描繪和敘述的具體細(xì)節(jié)以及代表性實(shí)施例。所以，在不背離權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案所確定的基本發(fā)明理念的精神或范圍的前提下可以進(jìn)行各種各樣的修改。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，其特征在于，包括催化轉(zhuǎn)化器(42)，該催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(20)的排氣管(40)內(nèi)，吸收流入排氣管(40)中的廢氣內(nèi)的NOx并在廢氣的空氣-燃料比變得較高時(shí)還原NOx；還原劑供應(yīng)單元(41)，該還原劑供應(yīng)單元將包括HC在內(nèi)的還原劑成分供應(yīng)到排氣管(40)中；富可燃成分強(qiáng)化控制單元(100)，該控制單元執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作，該富可燃成分強(qiáng)化操作通過在每個(gè)預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)操作還原劑供應(yīng)單元(41)而控制空氣-燃料比暫時(shí)變高；硫凈化控制單元(100)，該硫凈化控制單元判斷是否需要進(jìn)行硫凈化驅(qū)動(dòng)，該硫凈化驅(qū)動(dòng)將HC成分添加到催化轉(zhuǎn)化器(42)中，并通過加熱到預(yù)定或更高溫度來清除催化轉(zhuǎn)化器(42)中所吸收的含硫成分；以及測(cè)量催化轉(zhuǎn)化器(42)的溫度的催化劑溫度測(cè)量傳感器(101)，其中，在硫凈化控制單元(100)判斷需要進(jìn)行硫凈化的情況下，富可燃成分強(qiáng)化控制單元(100)基于預(yù)定溫度相對(duì)于催化劑溫度測(cè)量傳感器(101)所測(cè)得溫度的偏差來控制富可燃成分強(qiáng)化操作的操作循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，其特征在于，所述偏差增大時(shí)所述循環(huán)被縮短。
3.一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，其特征在于，包括催化轉(zhuǎn)化器(42)，該催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(20)的排氣管(40)內(nèi)，吸收流入排氣管(40)中的廢氣內(nèi)的NOx并在廢氣的空氣-燃料比變得較高時(shí)還原NOx；還原劑供應(yīng)單元(41)，該還原劑供應(yīng)單元將包括HC在內(nèi)的還原劑成分供應(yīng)到排氣管中；執(zhí)行富可燃成分強(qiáng)化操作的富可燃成分強(qiáng)化控制單元(100)，該富可燃成分強(qiáng)化操作通過在每個(gè)預(yù)定時(shí)間周期(41)內(nèi)操作所述還原劑供應(yīng)單元(41)而控制空氣-燃料比暫時(shí)變高；硫凈化控制單元(100)，該硫凈化控制單元判斷是否需要進(jìn)行硫凈化驅(qū)動(dòng)，該硫凈化驅(qū)動(dòng)將HC成分添加到催化轉(zhuǎn)化器(42)中，并通過加熱到預(yù)定溫度或更高溫度來清除催化轉(zhuǎn)化器(42)中所吸收的含硫成分；以及測(cè)量催化轉(zhuǎn)化器(42)的溫度的催化劑溫度測(cè)量傳感器(101)，其中，在硫凈化控制單元(100)判斷需要進(jìn)行硫凈化的情況下，富可燃成分強(qiáng)化控制單元(100)基于預(yù)定溫度相對(duì)于催化劑溫度測(cè)量傳感器(101)所測(cè)得溫度的偏差來控制富可燃成分強(qiáng)化操作的操作周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備，其特征在于，在所述偏差增大時(shí)所述周期被延長。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣凈化設(shè)備包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(20)的排氣管(40)中的吸收NO
文檔編號(hào)F02B29/04GK1676892SQ20051005621
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者村田峰啓, 筒井泰弘, 近藤暢宏, 高橋嘉則 申請(qǐng)人:三菱扶?？蛙嚬?