專利名稱：排氣凈化裝置的控制裝置及控制方法以及內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排氣凈化裝置的控制裝置及控制方法以及內(nèi)燃機的 排氣凈化裝置。特別是涉及一種具有使用還原劑選擇性地還原排出氣體中
的NOx的還原催化劑的排氣凈化裝置的控制裝置及控制方法、以及具有這 樣的控制裝置的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
以往，在從柴油發(fā)動機等的內(nèi)燃機排出的排出氣體中，含有有可能導 致環(huán)境污染的氮氧化物(以下，稱為N0x。)。作為被用于還原該N0x (N0 及冊2)而凈化排出氣體的排氣凈化裝置，已知有將尿素溶液作為還原劑 寸吏用的SCR (Selective Catalytic Reduction)系統(tǒng)。
該SCR系統(tǒng)，在還原催化劑的上游側(cè)將作為還原劑的尿素溶液供給到 排氣通路內(nèi)，使尿素溶液加水分解而生成的氨吸附在還原催化劑上，使流 入到還原催化劑的N0x與J^應(yīng)，分解成氮及水、二氧化碳等而排出。
作為所述的SCR系統(tǒng)中的還原劑的供給方法，已知有如下方法例如， 借助還原劑供給泵壓送被貯藏在貯藏容器內(nèi)的尿素溶液，借助還原劑噴射 閥將尿素溶液供給到排氣通路內(nèi)，所述還原劑噴射閥被配置為噴孔與排氣
通路面對。
在此，作為還原劑使用尿素溶液時，若還原劑的噴射量相對于含在排 出氣體中的N0x量過少，則N0x的還原效率降低，有可能N0x不被還原而被 排出。另一方面，若還原劑的噴射量過多，則尿素溶液加水分解而生成的 氨有可能向N0x下游側(cè)泄漏。因為氨的毒性比較高，所以在還原催化劑的 下游側(cè)配置氧化催化劑而將氨氧化還原成毒性相對低的N0X、配置氨分解 催化劑而將氨分解成氮及水而防止泄漏的氨的向大氣中的排出。即，在還 原劑的噴射量過多時，其結(jié)果與噴射量過少時相同，有可能排出N0x，此 外，還原劑的消費效率降低。
因此，提出了令還原劑的供給量處于適當?shù)臓顟B(tài)的排氣凈化裝置的控 制方法。更具體而言，公開有如下的排氣凈化裝置的控制方法向組裝在 發(fā)動機排氣路徑中的NOx還原催化劑的上游側(cè)添加還原劑，實現(xiàn)排氣中的N0x的還原凈化，其特征為，設(shè)定使表示催化劑溫度和向N0x還原催化劑的 還原劑的飽和吸附量的關(guān)系的飽和吸附量曲線向低溫側(cè)移行的目標吸附 量曲線，之后計算與催化劑溫度對應(yīng)的還原劑的目標吸附量，求得向N0X 還原催化劑的還原劑的實際吸附量，在實際吸附量到達目標吸附量時減少 向NOx還原催化劑的上游側(cè)的還原劑的添加量，在實際吸附量低于目標吸 附量時增加向NOx還原催化劑的上游側(cè)的還原劑的添加量。此外，作為該 控制方法的一方式，公開有如下的控制方法求得既定時間后的催化劑預 測溫度，且由該催化劑預測溫度修正目標吸附量曲線的移行量(參照專利 文獻l)。
專利文fel日本特開2006 - 22729號公報(全文、全圖) 可是，還原催化劑的氨的飽和吸附量，如圖2的實線A所示，隨著催 化劑溫度降低而增加。因此，在還原催化劑的溫度處于低溫側(cè)時，為了提 高NOx的還原效率而必須使更多的氨吸附。但是，還原催化劑的溫度越低， 還原劑的加水分解越難以發(fā)生而氨越難以生成，因此在還原催化劑的溫度 低時，有可能存在實際地吸附在還原催化劑上的氨的量(以下，稱為"實 際吸附量"。)減少的問題。在上述專利文獻1中，對于這樣的問題沒有進 行考慮。
此外，專利文獻l所記載的排氣凈化裝置的控制方法，是配合求得的 還原催化劑的預測溫度中的最高溫度而噴射還原劑的控制方法，因此，例 如在內(nèi)燃機移行為怠速運轉(zhuǎn)時及減速時、停止內(nèi)燃機時等、還原催化劑的 溫度持續(xù)降低時，還原催化劑的氨的實際吸附量有可能大幅地減少。其結(jié) 果，在之后的催化劑溫度上升之前，NOx的還原效率有可能降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的發(fā)明者經(jīng)過專心努力，發(fā)現(xiàn)在預測還原催化劑的溫度 持續(xù)既定時間以上地向低溫側(cè)移行時，通過更大地設(shè)定目標吸附量的值而 進行還原劑的噴射控制，能夠解決這樣的問題，從而完成本發(fā)明。即，本 發(fā)明的目的為提供一種排氣凈化裝置的控制裝置及控制方法、以及具有這 樣的控制裝置的內(nèi)燃機排氣凈化裝置，即便在還原催化劑的溫度持續(xù)既定 時間以上地向低溫側(cè)移行時，也能夠防止氨的實際吸附量從飽和吸附量過 度地減少，能夠防止還原催化劑的還原效率的降低。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的控制裝置而解決上述的問題，所述排氣凈化裝置的控制裝置用于在還原催化劑的上游側(cè)向 排氣通路內(nèi)噴射還原劑，上述還原催化劑被配置在內(nèi)燃機的排氣通路中且
用于選擇性地還原從內(nèi)燃機排出的排出氣體中的N0x,該排氣凈化裝置的 控制裝置具有溫度推移判定機構(gòu)，用于預測還原催化劑的溫度推移而判 定還原催化劑的溫度是否持續(xù)既定時間以上地降低；第l噴射控制機構(gòu)， 用于在被判定為還原催化劑的溫度沒有持續(xù)既定時間以上地降低時，與第 1目標吸附量對應(yīng)地噴射還原劑，所述第1目標吸附量的值比與還原催化 劑的溫度對應(yīng)的還原劑的飽和吸附量??；第2噴射控制機構(gòu)，用于在被判 定為還原催化劑的溫度持續(xù)既定時間以上地降低時，與第2目標吸附量對 應(yīng)地噴射還原劑，所述第2目標吸附量的值比第1目標吸附量大且比飽和 吸附量小。
此外，在構(gòu)成本發(fā)明的排氣凈化裝置的控制裝置時優(yōu)選，具有在還原
此外，在構(gòu):本發(fā)明的排氣凈化^置的控制裝置時優(yōu)選，溫度推移判 定機構(gòu)判定還原催化劑的溫度是否由于還原催化劑的溫度持續(xù)既定時間 以上地降低而變?yōu)榛鶞蕼囟纫韵隆?br> 此外，本發(fā)明的另一方式，是一種排氣凈化裝置的控制方法，上述排 氣凈化裝置用于在還原催化劑的上游側(cè)向排氣通路內(nèi)噴射還原劑，所述還 原催化劑被配置在內(nèi)燃機的排氣通路中而用于選擇性地還原從內(nèi)燃機排 出的排出氣體中的N0x,是一種如下的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的控制方法 預測還原催化劑的溫度推移而判定還原催化劑的溫度是否持續(xù)既定時間 以上地降低，在被判定為還原催化劑的溫度沒有持續(xù)既定時間以上地降低 時，與第1目標吸附量對應(yīng)地噴射還原劑，所述第1目標吸附量的值比與 還原催化劑的溫度對應(yīng)的還原劑的飽和吸附量小，另一方面，在被判定為 還原催化劑的溫度持續(xù)既定時間以上地降低時，與第2目標吸附量對應(yīng)地 噴射還原劑，所述第2目標吸附量的值比第1目標吸附量大且比飽和吸附
此外，在實施本發(fā)明的排氣凈化裝置的控制方法時優(yōu)選，在內(nèi)燃機的 怠速運轉(zhuǎn)移行時、減速時、或者內(nèi)燃機的停止時，還原催化劑的溫度被判 定為持續(xù)既定時間以上地降低。
此外，本發(fā)明的另一方式，是一種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，具有還 原催化劑，被配置在內(nèi)燃機的排氣通路中而用于選擇性地還原從內(nèi)燃機排出的排出氣體中的N0x;還原劑供給裝置，用于在還原催化劑的上游側(cè)向 排氣通路內(nèi)噴射還原劑，是一種具有控制裝置的排氣凈化裝置，該控制裝 置包含溫度推移判定機構(gòu)，用于預測還原催化劑的溫度推移而判定還原 催化劑的溫度是否持續(xù)既定時間以上地降低；第l噴射控制機構(gòu)，用于在 被判定為還原催化劑的溫度沒有持續(xù)既定時間以上地降低時，與第1目標 吸附量對應(yīng)地噴射還原劑，所述第1目標吸附量的值比與還原催化劑的溫 度對應(yīng)的還原劑的飽和吸附量小；第2噴射控制機構(gòu)，用于在被判定為還 原催化劑的溫度持續(xù)既定時間以上地降低時，與第2目標吸附量對應(yīng)地噴 射還原劑，所述第2目標吸附量的值比第1目標吸附量大且比飽和吸附量 小。
根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化裝置的控制裝置，能夠預測還原催化劑的溫度 的推移，且在還原催化劑的溫度持續(xù)既定時間以上地降低時，噴射比通常 模式下的還原劑的噴射量多的還原劑。從而，即便處于催化劑溫度持續(xù)地 降低而氨難以生成而實際吸附量降低這樣的狀態(tài)時，也能夠預先使比較多 的氨吸附在催化劑上，能夠防止NOx的還原效率顯著地降低。
此外，在飽和吸附量增加的狀態(tài)的催化劑溫度持續(xù)地降低的狀態(tài)下， 增加還原劑的噴射量，因此氨的泄漏不會發(fā)生，能夠使N0x的還原效率提 高，并且能夠防止還原劑的消費效率的降低。
此外，在本發(fā)明的排氣凈化裝置的控制裝置中，具有在催化劑溫度為 基準溫度以下時停止還原劑的噴射的噴射停止機構(gòu)，從而能夠防止在還原 劑不加水分解而不生成氨的狀態(tài)下供給還原劑、還原劑付著在還原催化劑 上的情況。
此外，在本發(fā)明的排氣凈化裝置的控制裝置中，在預測為停止還原劑
的噴射的基準溫度以下時使還原劑的噴射量增加，從而在噴射停止時至少 能夠吸附目標吸附量以上的氨。從而，能夠使開始下一次的還原劑的噴射 之前的N0x的還原效率提高，且開始下一次的還原劑的噴射的時刻的氨的 吸附量增多，令之后的N0x的還原效率提高。
此外，根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化裝置的控制方法，在還原催化劑的溫度 被預測為持續(xù)既定時間以上地降低時，進行控制使得比通常模式下的還原 劑的噴射量多地進行噴射。從而，即便處于催化劑溫度持續(xù)地降低而氨難 以生成而實際吸附量降低這樣的狀態(tài)時，也能夠預先使比較多的氨吸附在 催化劑上，能夠防止N0x的還原效率的降低。此外，因為是在氨的飽和吸附量增加的狀態(tài)下進行的控制，所以發(fā)生氨的泄漏的可能性被減低，能夠 防止還原劑的消費效率的降低。
此外，根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化裝置的控制方法，即便是在急速運轉(zhuǎn)移 行時及減速時、內(nèi)燃機的停止時還原催化劑的溫度降低而停止還原劑的供
給，也能夠令氨的實際吸附量比較多，能夠防止N0x的還原效率顯著地降 低。
此夕卜，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，在還原催化劑的溫度持 續(xù)既定時間以上地降低時，噴射比通常模式下的還原劑的噴射量多的還原 劑，能夠使比較多的氨吸附在催化劑上。從而，能夠提供一種即便排氣凈 化裝置，即便處于催化劑溫度持續(xù)地降低而氨難以生成而實際吸附量降低 這樣的狀態(tài)時，NOx的還原效率也不會顯著地降低。
此外，在飽和吸附量增加的狀態(tài)即催化劑溫度持續(xù)地降低的狀態(tài)下， 令還原劑的噴射量增加，因此發(fā)生氨的泄漏的可能性減少，能夠使N0x的 還原效率提高，且能夠防止還原劑的消費效率的降低。


圖l是表示本實施方式的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的構(gòu)成例的圖。
圖2是表示還原催化劑的飽和吸附量曲線、第1目標吸附量曲線及第 2目標吸附量曲線的圖。
圖3是用于說明還原劑供給裝置的構(gòu)成例的圖。
圖4是表示本實施方式的排氣凈化裝置的控制裝置(DCU)的構(gòu)成例 的圖。
圖5是用于說明本實施方式的排氣凈化裝置的控制方法的流程圖。 圖6是表示還原劑噴射指示值的運算方法的例的流程圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖具體地說明有關(guān)于本發(fā)明的排氣凈化裝置的控制裝置及 控制方法以及內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的實施方式。但是，所述的實施方式， 表示本發(fā)明的一方式，并不用于限定該發(fā)明，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行任 意地變更。
另夕卜，各個圖中，標注相同符號的部件表示相同的部件，適當省略說明。 1.內(nèi)燃機的排氣凈化裝置(SCR系統(tǒng))首先，參照圖l說明具有本實施方式的排氣凈化裝置的控制裝置(以下， 有時稱為"還原劑噴射控制裝置"。)的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的構(gòu)成例。
圖1所示的排氣凈化裝置10，將尿素水溶液作為還原劑使用，利用還 原催化劑11選擇性地還原N0X。該排氣凈化裝置IO具有還原催化劑11, 被配設(shè)在與內(nèi)燃機5連接的排氣通路13的中途，用于選擇性地還原含在排 出氣體中的N0x;還原劑供給裝置20，用于在還原催化劑11的上游側(cè)向排氣 通路13中噴射還原劑。此外，在還原催化劑11的上游側(cè)配置有上游側(cè)N0x 傳感器14及上游側(cè)溫度傳感器15，在還原催化劑11的下游側(cè)配置有下游側(cè) N0x傳感器16及下游側(cè)溫度傳感器17。進而，在還原催化劑11的下游側(cè)配 置有氧化催化劑19。
此外，排氣凈化裝置10具有用于控制來自還原劑供給裝置2 0的還原劑 的噴射量的控制裝置(以下，稱為"DCU: Dosing Control Unit"。 ) 30。該 DCU30,與CAN ( Controller Area Network) 51連接，能夠讀取存在于CAN51 上的信息。在該CAN51上連接有用于控制內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制單元(以 下，有時稱為"ECU: Engine Control Unit"。 ) 53，不僅僅輸入以燃料噴射 量及噴射時機、轉(zhuǎn)速等為首的有關(guān)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的信號，還輸入排氣凈 化裝置10所具有的所有傳感器等的信號。并且，DCU30如后所述，基于從 CAN51輸出的信號而進行還原劑供給裝置20的驅(qū)動控制。
另外，在本實施方式中，ECU53和DCU30由不同的控制單元構(gòu)成，能夠 經(jīng)由CAN51進行信號的收發(fā)，但也可以將這些ECU53和DCU30作為一個控制 單元而構(gòu)成。進而，也可以構(gòu)成為不經(jīng)由CANH而對DCinO直接輸入所有信 號。
作為排出排出氣體的內(nèi)燃機5，將柴油發(fā)動機及汽油發(fā)動機作為典型， 但在現(xiàn)狀中適用將N0X的凈化作為i果題的柴油發(fā)動機作為對象的情況。此外， 在內(nèi)燃機5中具有檢測轉(zhuǎn)速及燃料噴射量、燃料噴射時機等的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn) 狀態(tài)檢測機構(gòu)(未圖示)，對ECU53輸出該檢測結(jié)果的信號。
此外，用于本發(fā)明的排氣凈化裝置10的還原催化劑11是具有以下功能 的催化劑吸附由被還原劑供給裝置20供給的還原劑生成的氨，選擇性地 還原含在流入的排出氣體中的NO"能夠使用的還原催化劑只要是具有吸附 氨的功能的催化劑就不被特別地限制，例如，能夠使用由沸石類的材料構(gòu)成 的催化劑。
圖2表示飽和吸附量曲線，該飽和吸附量曲線表示具有這樣的氨吸附功能的還原催化劑的催化劑溫度和氨的飽和吸附量的關(guān)系，圖2中的實線A表 示飽和吸附量曲線，理解為還原催化劑的溫度和飽和吸附量為反比例的關(guān) 系，隨著變?yōu)楦邷囟柡臀搅繙p少。
此外，如圖1所示，還原劑供給裝置20，是用于在還原催化劑11的上 游側(cè)向排氣通路13內(nèi)噴射還原劑的裝置，所述還原劑用于在還原催化劑11 中還原排出氣體中的N0x。在本實施方式中使用的還原劑供給裝置20，如圖 3所示，包括包含還原劑噴射閥21的噴射組件23、貯藏液體的還原劑的 貯藏容器25、包含對還原劑噴射閥21壓送貯藏容器25內(nèi)的還原劑的泵27 的泵組件29。泵組件29和噴射組件23被第1供給路徑24連接，貯藏容器 25和泵組件29被第2供給路徑26連接，進而，噴射組件23和貯藏容器25 被循環(huán)路徑28連接。
具有本實施方式的排氣凈化裝置的還原劑供給裝置20，是借助還原劑 噴射閥21噴射且霧化液體的還原劑的裝置，但是在本發(fā)明中還原劑供給裝 置20的構(gòu)成不被特別地限定，例如，可以是空氣輔助式的還原劑供給裝置， 在使用高壓空氣令液體的還原劑成為霧狀之后將其供給到排氣通路內(nèi)。
此外，作為還原劑，只要是在到達還原催化劑之前能夠生成氨的還原劑 就能夠適當?shù)厥褂茫鳛榇淼倪€原劑例舉有尿素水溶液及氨水溶液。
例如，在使用尿素水溶液時，被噴射到排氣通路中的尿素借助排出氣體 中的熱被熱分解之后，進而被加水分解而生成氨(NH3),且被吸附在還原催 化劑上。該NH"通過與流入到還原催化劑中的排出氣體中的NOx發(fā)生反應(yīng)而 將N0x分解成氮(N2)及水(H20)而排出。
此外，被配置在還原催化劑11的下游側(cè)的氧化催化劑19，主要是用于 在氨沒有被吸附在還原催化劑上而發(fā)生泄漏而向下游側(cè)流出時使氨氧化而 成為毒性相對低的N0x而排出的裝置。能夠使用的氧化催化劑沒有特別地限 制，是公知的氧化催化劑，例如，能夠使用在將白金載持在氧化鋁上的材料 上添加既定量的鈰等的稀土類元素的氧化催化劑。
也可以代替氧化催化劑而使用將氨分解成氮(N2)及水(H20 )的氨分解 催化劑。
此外，上游側(cè)溫度傳感器15及下游側(cè)溫度傳感器17，用于測定在各個 位置的排出氣體的溫度。并且，在DCU30中，利用從這些溫度傳感器輸出的 溫度信號而推定還原催化劑11的溫度。關(guān)于這些溫度傳感器，可以使用公 知的部件。另外，在借助運算推定還原催化劑11的上游側(cè)及下游側(cè)的溫度時，可 以是省略這些溫度傳感器的構(gòu)成。
此外，上游側(cè)NOx傳感器14及下游側(cè)NOx傳感器16,用于測定各個位置 的排出氣體中的NOx濃度。由上游側(cè)NOx傳感器14的檢測值求得從內(nèi)燃機排 出的NOx量，因此在DCU30中，與排出NOx量對應(yīng)而運算還原劑的噴射量。也 可以是省略該上游側(cè)NOx傳感器14而從內(nèi)燃機5的運轉(zhuǎn)狀態(tài)推定排出NOx量 的構(gòu)成。
此外，由下游側(cè)N0x傳感器16的檢測值求得排出到大氣中的N0x量，因 此在DCU30中，以該NOx量減少的方式運算還原劑的噴射量。
另外，在借助運算而推定還原催化劑的上游側(cè)及下游側(cè)的NOx濃度時， 可以是省略這些NOx傳感器的構(gòu)成。
2.排氣凈化裝置的控制裝置(DCU)
本實施方式的排氣凈化裝置所具有的DCU30,將由公知的構(gòu)成構(gòu)成的微 型計算機作為中心而構(gòu)成。圖4表示DCU30中關(guān)于還原劑供給裝置20的噴
射控制的部分g現(xiàn)為功能的框圖的構(gòu)成例。
即，本實施方式中的DCU30,將以下部件作為主要的構(gòu)成要素而構(gòu)成 CAN信息取出生成部(在圖4中標記為"CAN信息取出生成，，)；催化劑溫度 運算部(在圖4中標記為"催化劑溫度運算")，運算還原催化劑的溫度；溫 度推移判定部(在圖4中標記為"溫度推移判定，，)，預測還原催化劑的溫度 的推移且判定還原催化劑的溫度是否為持續(xù)地降低的狀態(tài)；實際吸附量運算 部(在圖4中標記為"實際吸附量運算")，運算還原催化劑中的氨的實際吸
附量；第l噴射控制部(在圖4中標記為"第l噴射控制")，與第1目標吸 附量對應(yīng)地進行還原劑的噴射量的控制；第2噴射控制部(在圖4中標記為 "第2噴射控制")，與第2目標吸附量對應(yīng)地進行還原劑的噴射量的控制； 噴射停止控制部(在圖4中標記為"噴射停止控制")，在還原催化劑的溫度 為基準溫度以下時停止噴射；等。這些各部，具體而言是借助基于微型計算 機(未圖示)的程序的運行而實現(xiàn)的。此外，在DCU30中具有存儲有還原催 化劑的溫度信息及還原劑的噴射指示值等的RAM (Random Access Memory)。 其中，CAN信息取出生成部，讀取儲存在于DCU30所連接的CAN51上的 關(guān)于內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的信號、及來自各傳感器的檢測信號，并對其他各部 進行輸出。
此外，在催化劑溫度運算部中，基于從CAN信息取出生成部輸出的由上游側(cè)溫度傳感器及下游側(cè)溫度傳感器檢測出的溫度信號而運算還原催化劑 的溫度。
此外，在本實施方式的DCU30中的溫度推移判定部中，基于從CAN信息 取出生成部輸出的內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速信號及扭矩信號而預測還原催化劑的溫度 的推移，判定催化劑溫度是否為持續(xù)既定時間以上地降低的狀態(tài)。此時的既 定時間被任意地設(shè)定，例如被設(shè)定為能夠判斷還原催化劑的溫度是否下降到 氨難以生成那樣的基準溫度的程度的時間。
在該溫度推移判定部中，例如在內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速低于既定的閾值時及扭矩 不足時，被預測為還原催化劑的溫度持續(xù)地降低。除此之外，也可以持續(xù)地 讀取由上游側(cè)溫度傳感器檢測出的排出氣體溫度信號及由催化劑溫度運算 部算出的還原催化劑的溫度，由該結(jié)果預測而判定溫度推移。
此外，在噴射停止控制部中，在由催化劑溫度運算部算出的還原催化劑 的溫度為預先確定的基準溫度以下時，對還原劑供給裝置輸出噴射停止的控 制信號。該基準溫度被設(shè)定為還原催化劑的溫度處于基于被供給的還原劑的 加水分解的氨的生成難以發(fā)生的溫度狀態(tài)。作為一例，是150 200'C的范圍 內(nèi)的值。從而，在還原催化劑的溫度為規(guī)定的基準溫度以下的狀態(tài)下不供給 還原劑，還原催化劑中的氨的實際吸附量為持續(xù)地降低的狀態(tài)。
此外，在實際吸附量運算部中，例如，在將從與實際地噴射的還原劑的 量對應(yīng)的氨的量減去被用于含在排出氣體中的NOx的還原的氨的量的數(shù)值累 計的數(shù)值上，加上已經(jīng)吸附在還原催化劑上的氨的量，從而，運算出還原催 化劑中的氨的實際吸附量。
此外，在第l噴射控制部中，在溫度推移判定部中，在#:判定為是還原 催化劑的溫度沒有持續(xù)既定時間以上地降低的狀態(tài)時，與比還原催化劑的飽 和吸附量小的值的第1目標吸附量對應(yīng)而決定還原劑的噴射量，且對還原劑 供給裝置的操作裝置送出控制信號。即，在還原催化劑的溫度持續(xù)地上升時 及上升及下降細孩t反復時，借助該第1噴射控制部進行通常模式下的噴射控 制。
本實施方式的DCU30中的第1噴射控制部，首先，基于表示催化劑溫度 和第1目標吸附量的關(guān)系的第1目標吸附量曲線，讀取與溫度推移判定時的 催化劑溫度對應(yīng)的第1目標吸附量。之后，第1噴射控制部運算還原劑的噴 射量，使得由實際吸附量運算部算出的氨的實際吸附量和讀取的第1目標吸 附量的差的值的量的氨流入到還原催化劑。該第1目標吸附量曲線，如圖2中的虛線B所示，例如能夠設(shè)定為相對 于飽和吸附量為70~90%左右的比例。令第1目標吸附量比飽和吸附量小， 從而能夠防止供給超過氨的飽和吸附量的量的氨導致的向還原催化劑下游 側(cè)的氨泄漏。此外，在發(fā)生還原催化劑的急劇的溫度上升時，也能夠防止供 給超過氨的飽和吸附量的量的氨導致的向還原催化劑下游側(cè)的氨泄漏。進 而，在通過這樣的比例設(shè)定第1目標吸附量時，NOx的還原效率不會顯著地 降低。
此外，在第2噴射控制部中，在溫度推移判定部中，在^C判定為是還原 催化劑的溫度持續(xù)既定時間以上地降低的狀態(tài)時，與比第1目標吸附量大且 比飽和吸附量小的值的第2目標吸附量對應(yīng)而決定還原劑的噴射量，對還原 劑供給裝置的操作裝置送出控制信號。即，在內(nèi)燃機向怠速狀態(tài)移行時及減 速時、內(nèi)燃機停止時等，在催化劑溫度持續(xù)地降低時，借助該第2噴射控制 部進行增量模式下的噴射控制。
本實施方式的DCU30中的第2噴射控制部，首先，基于表示催化劑溫度 和第2目標吸附量的關(guān)系的第2目標吸附量曲線，讀取與溫度推移判定時的 催化劑溫度對應(yīng)的第2目標吸附量。之后，第2噴射控制部運算還原劑的噴 射量，使得由實際吸附量運算部算出的氨的實際吸附量與讀取的第2目標吸
附量的差的值的量的氨流入到還原催化劑。
該第2目標吸附量曲線如圖2中的點劃線C所示，例如能夠設(shè)定為相對 于飽和吸附量為85~95%左右的比例。通過令第2目標吸附量成為比第1 目標吸附量大的值，能夠在飽和吸附量持續(xù)地增加而難以生成氨的狀態(tài)下， 始終使比較多的氨吸附。此外，如果是飽和吸附量持續(xù)地增加的狀態(tài)，則即 便在增加還原劑的噴射量時，供給超出還原催化劑的飽和吸附量的量的氨而 其向還原催化劑的下游側(cè)流出的可能性也小。
特別是如本實施方式那樣，在構(gòu)成為在還原催化劑的溫度為基準溫度以 下時停止還原劑的噴射時，在催化劑溫度降低而有可能處于基準溫度以下時 以增量模式進行噴射控制，在停止還原劑的噴射之前能夠使比較多的氨吸附 在還原催化劑上。因此，即便在還原催化劑的溫度低、還原劑不能加水分解 這樣的溫度狀態(tài)下，也能夠防止NOx的還原效率顯著地降低。進而，在內(nèi)燃 機停止后，在下一次使內(nèi)燃機啟動時，在排氣溫度上升之前也能夠高效率地 進行N0x的還原。
3.排氣凈化裝置的控制方法接著，參照圖5的流程圖說明使用在此之前說明的圖4的排氣凈化裝置 的控制裝置而進行的排氣凈化裝置的控制方法的程序的一例。另外，該程序 在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下始終運行。
首先，在開始后的步驟Sll中，讀取表示內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速Ne及扭矩Tr 的信號。接著，在步驟S12中，判別讀取的內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速Ne及扭矩Tr是否 為預先規(guī)定的閾值NeO、 TrO以下。在內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速Ne及扭矩Tr超過預先 規(guī)定的闊值NeO、 TrO時，在步驟S12的判別中被判定為NO而進入步驟S20。
在步驟S20以后進行基于通常模式的還原劑的噴射控制。
首先，在步驟S20中，基于由上游側(cè)溫度傳感器及下游側(cè)溫度傳感器檢 測出的溫度信號而運算出催化劑溫度Tt，之后在步驟S21中，判別催化劑溫 度Tt是否為既定的基準溫度TtO以上。該步驟S21，判別還原催化劑的溫度 Tt是否為還原劑加水分解而氨生成的溫度以上。在催化劑溫度Tt比既定的 基準溫度TtO低時，在步驟S21的判別中被判定為NO,不進行還原劑的噴射 而結(jié)束。另一方面，在催化劑溫度Tt為既定的基準溫度TtO以上時，在步 驟S21的判別中被判定為YES，在步驟S22中，從第1目標吸附量曲線NT1 取得與催化劑溫度Tt對應(yīng)的氨的目標吸附量NT，進入步驟S16。
另一方面，在上述的步驟S12中，在內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速Ne及扭矩Tr為預先 規(guī)定的閾值NeO、 TrO以下時，被判定為YES而進入步驟S13。此時，還原 催化劑的溫度Tt有可能以該狀態(tài)持續(xù)地降低而變?yōu)榛鶞蕼囟萒tO以下，所 以在步驟S13以后進行基于增量模式的還原劑的噴射控制。
在增量模式下，首先，在步驟S13中，基于由上游側(cè)溫度傳感器及下游 側(cè)溫度傳感器檢測出的溫度信號而運算催化劑溫度Tt，之后在步驟S14中， 判別催化劑溫度Tt是否為既定的基準溫度TtO以上。該步驟S14,與步驟 S21相同，判別還原催化劑的溫度Tt是否為還原劑加水分解而生成氨的溫度 以上。在催化劑溫度Tt比既定的基準溫度TtO低時，在步驟S14的判別中 被判定為NO，不進行還原劑的噴射而結(jié)束。另一方面，在催化劑溫度Tt為 既定的基準溫度TtO以上時，在步驟S14的判別中被判定為YES，在步驟S15 中由第2目標吸附量曲線Nt2求得與催化劑溫度Tt對應(yīng)的氨的目標吸附量 NT，進入步驟S16。
接著，在步驟S16中，運算現(xiàn)在被吸附在還原催化劑上的氨的實際吸附 量皿。例如，在將在此之前從與實際地噴射的還原劑的量對應(yīng)的氨的量減去 被用于含在排出氣體中的NOx的還原的氨的量的數(shù)值累計的數(shù)值上，加上已經(jīng)吸附在還原催化劑上的氨的量(上次值)，從而運算還原催化劑中的氨的
實際吸附量NR。
接著，在步驟S17中，從由步驟S15或者步驟S22求得的氨的目標吸附 量NT減去由步驟S16求得的氨的現(xiàn)在吸附量NR,算出不足量AN。接著，在 步驟S18中，判別由步驟S17求得的氨的不足量AN的值是否為0以上。其 結(jié)果，在不足0時被判定為NO,無需重新供給氨而完成處理。另一方面，在 0以上時被判定為YES而進入步驟S19,運算作為從還原劑供給裝置噴射的 還原劑量的值的還原劑噴射指示值U。
圖6表示在該步驟S19中進行的還原劑噴射指示值U的運算的流程圖的一例。
在該例中，首先在步驟S21中，運算能夠生成由步驟S17算出的氨的不 足量AN的量的氨的還原劑需要量Ul。
接著，在步驟S22中，讀取表示從內(nèi)燃機排出的排出氣體流量Gf和由 上游側(cè)N0x傳感器檢測出的排出N0x濃度Nd的信號，之后在步驟S23中，由 這些排出氣體流量Gf及排出N0x濃度Nd運算排出N0x量Nf。并且，在步驟 S24中，運算用于還原排出N0x量Nf的量的N0x所需要的氨的量NC，在步驟 S25中，運算能夠生成氨的量NC的量的氨的還原劑需要量U2。
接著，在步驟S26中，將由步驟S21算出的還原劑需要量U1和由步驟 S25算出的還原劑需要量U2加在一起，算出還原劑噴射指示值U。
在該圖6的例中，求得此時流出的排出N0x量Nf，將與該排出N0x量Nf 對應(yīng)的氨量NC加在還原劑的噴射指示值U1上，但是也可以如下省略步驟 S22 步驟S26，不考慮排出的N0x量Nf而只考慮目標吸附量NT，將由步驟 S21算出的還原劑需要量U1直接作為噴射指示值U。
在這樣地算出還原劑噴射指示值U后，在步驟S20中，對還原劑供給裝 置20輸出與還原劑噴射指示值U對應(yīng)的控制信號而完成處理。
在本實施方式中，在步驟S11中，由內(nèi)燃機中的內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速Ne及扭 矩Tr的值預測還原催化劑的溫度推移的預測，但是該預測方法可以考慮各 種各樣的方式。例如，可以由內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速及扭矩的變化推移進行預測，或從 由上游側(cè)溫度傳感器檢測出的排出氣體溫度的變化推移進行預測，進而，可 以從由上游側(cè)溫度傳感器及下游側(cè)溫度傳感器運算的還原催化劑的推定溫 度的變化推移進行預測。
權(quán)利要求
1.一種排氣凈化裝置的控制裝置，用于在還原催化劑的上游側(cè)向排氣通路內(nèi)噴射還原劑，所述還原催化劑被配置在內(nèi)燃機的上述排氣通路中且用于選擇性地還原從內(nèi)燃機排出的排出氣體中的NOX，該排氣凈化裝置的控制裝置的特征為，具有溫度推移判定機構(gòu)，用于預測上述還原催化劑的溫度推移而判定上述還原催化劑的溫度是否持續(xù)既定時間以上地降低；第1噴射控制機構(gòu)，用于在被判定為上述還原催化劑的溫度沒有持續(xù)上述既定時間以上地降低時，與第1目標吸附量對應(yīng)而噴射上述還原劑，所述第1目標吸附量的值比與上述還原催化劑的溫度對應(yīng)的還原劑的飽和吸附量??；第2噴射控制機構(gòu)，用于在被判定為上述還原催化劑的溫度持續(xù)上述既定時間以上地降低時，與第2目標吸附量對應(yīng)而噴射上述還原劑，所述第2目標吸附量的值比上述第1目標吸附量大且比上述飽和吸附量小。
2. 如權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置的控制裝置，其特征為，具有在停止機構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的排氣凈化裝置的控制裝置，其特征為，上述 溫度推移判定機構(gòu)，判定上述還原催化劑的溫度是否由于持續(xù)上述既定時 間以上地降低而變?yōu)樯鲜龌鶞蕼囟纫韵隆?br> 4. 一種排氣凈化裝置的控制方法，用于在還原催化劑的上游側(cè)向排氣 通路內(nèi)噴射還原劑，所述還原催化劑被配置在內(nèi)燃機的上述排氣通路中且 用于選擇性地還原從上述內(nèi)燃機排出的排出氣體中的NO"其特征為，預測上述還原催化劑的溫度推移而判定上述還原催化劑的溫度是否 持續(xù)既定時間以上地降低，在被判定為上述還原催化劑的溫度沒有持續(xù)上述既定時間以上地降 低時，與第1目標吸附量對應(yīng)而噴射還原劑，所述第1目標吸附量的值比 與上述還原催化劑的溫度對應(yīng)的還原劑的飽和吸附量小，另 一方面，在被判定為上述還原催化劑的溫度持續(xù)上述既定時間以上 地降低時，與第2目標吸附量對應(yīng)而噴射上述還原劑，所述第2目標吸附量的值比上述第1目標吸附量大且比上述飽和吸附量小。
5. 如權(quán)利要求4所述的排氣凈化裝置的控制方法，其特征為，在上 述內(nèi)燃機的怠速運轉(zhuǎn)移行時、減速時、或者上述內(nèi)燃機的停止時，被判定 為上述還原催化劑的溫度持續(xù)上述既定時間以上地降低。
6. —種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，具有還原催化劑，被配置在內(nèi)燃機N0x;還原劑供給裝置，'用于在上、述還原催化劑"上游側(cè)向上述排氣通路 內(nèi)噴射還原劑，其特征為，具有控制裝置，該控制裝置包含溫度推移判定機構(gòu)，用于預測上述還原催化劑的溫度推移而判定上述 還原催化劑的溫度是否持續(xù)既定時間以上地降低；第1噴射控制機構(gòu)，用于在被判定為上述還原催化劑的溫度沒有持續(xù) 上述既定時間以上地降低時，與第1目標吸附量對應(yīng)而噴射上述還原劑， 所述第1目標吸附量的值比與上述還原催化劑的溫度對應(yīng)的還原劑的飽 和吸附量?。坏?噴射控制機構(gòu)，用于在被判定為上述還原催化劑的溫度持續(xù)上述 既定時間以上地降^f氐時，與第2目標吸附量對應(yīng)而噴射還原劑，所述第2 目標吸附量的值比上述第1目標吸附量大且比上述飽和吸附量小。
全文摘要
提供一種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置的控制裝置及控制方法，即便在催化劑溫度持續(xù)既定時間以上地向低溫側(cè)移行時，也能夠防止實際吸附量從飽和吸附量曲線過度地減少，能夠防止還原催化劑的還原效率的降低。具有溫度推移判定機構(gòu)，用于預測還原催化劑的溫度推移而判定還原催化劑的溫度是否持續(xù)既定時間以上地降低；第1噴射控制機構(gòu)，用于在被判定為還原催化劑的溫度沒有持續(xù)既定時間以上地降低時與第1目標吸附量對應(yīng)而噴射還原劑，所述第1目標吸附量的值比與還原催化劑的溫度對應(yīng)的還原劑的飽和吸附量小；第2噴射控制機構(gòu)，用于在被判定為還原催化劑的溫度持續(xù)既定時間以上地降低時與第2目標吸附量對應(yīng)而噴射還原劑，所述第2目標吸附量的值比第1目標吸附量大且比飽和吸附量小。
文檔編號F01N3/08GK101680345SQ20088001567
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者宮本武司, 谷岡謙一, 黑木史宏 申請人:博世株式會社