内燃机的排气净化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无论催化剂温度如何均能够较可靠地对NOX进行净化的内燃机的排气净化装置。在内燃机排气通道内，从排气上游侧依次配置有NOX吸留还原催化剂22a、NO氧化催化剂22b、NO2还原催化剂22c以及选择还原催化剂22d。向NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比暂时性地被切换为，适合于从被吸留在NOX吸留还原催化剂内的NOX生成氨的过浓空燃比。通过NOX吸留还原催化剂而生成的氨被保持在选择还原催化剂中，之后流入选择还原催化剂的NOX通过氨而被还原。此时通过NO氧化催化剂以及NO2还原催化剂，从而使向选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例接近于选择还原催化剂的最佳比例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内燃机的排气净化装置。
技术介绍
已知一种在空气过剩的条件下进行燃烧的内燃机的排气净化装置，具备：NOX吸留还原催化剂，其被配置在内燃机排气通道内，并且在流入废气的空燃比为过稀时对NOX进行吸留，而在流入废气的空燃比变为过浓时释放所吸留的NOX并将释放出的NOX还原成N2或氨；氧化催化剂，其被配置在NOX吸留还原催化剂下游的内燃机排气通道内，并将流入废气中的NO的一部分氧化成NO2；选择还原催化剂，其被配置在氧化催化剂下游的内燃机排气通道内，并对流入废气中的氨进行保持，并且在氧化环境下通过氨而选择性地对流入废气中的NOX进行还原，将向NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比暂时性地切换为，适合于从被吸留在NOX吸留还原催化剂内的NOX生成氨的过浓空燃比，在所述内燃机的排气净化装置中设定为，由NOX吸留还原催化剂所生成的氨被保持在选择还原催化剂中，在向NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比被恢复至过稀状态时向选择还原催化剂流入的流入废气中的NOX通过氨而被还原或净化(例如参照专利文献1)。如果将废气中所包含的NO的量QNO相对于废气中所包含的NO的量QNO(mol)以及NO2的量QNO2(mol)的总和的比例称作NO比例(＝QNO/(QNO+QNO2))，则可知在选择还原催化剂中，向选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例为0.5时、即向选择还原催化剂流入的流入废气中的NO量以及NO2量相等时，NOX净化率变得最高，而随着NO比例从0.5的最佳比例而变小或变大，NOX净化率将变小。在专利文献1中，虽然从NOX吸留还原催化剂流出的流出废气的NO比例非常高，但是通过氧化催化剂而使NO比例降低，从而接近选择还原催化剂的最佳比例。因此，通过设置氧化催化剂，从而提高了选择还原催化剂的NOX净化率。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特表2009-540189号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在后文中会详细叙述，本申请专利技术人已经明确了当NOX吸留还原催化剂的温度非常高时，从NOX吸留还原催化剂流出的流出废气的NO比例将变低。因此，如果在NOX吸留还原催化剂的温度非常高时由于氧化催化剂废气而使NO比例进一步降低，则有可能使向选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例过度地降低。即，在催化剂温度较高时向选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例有可能远离选择还原催化剂的最佳比例，从而选择还原催化剂的NOX净化率有可能变低。用于解决课题的方法根据本专利技术提供一种内燃机的排气净化装置，其为在空气过剩的条件下进行燃烧的内燃机的排气净化装置，且具备：NOX吸留还原催化剂，其被配置在内燃机排气通道内，并被构成为，在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比为过稀时对NOX进行吸留，而在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比变为过浓时释放所吸留的NOX并将释释放的NOX还原成N2或氨；NO氧化催化剂，其被配置在所述NOX吸留还原催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，将向所述NO氧化催化剂流入的流入废气中的NO的一部分氧化成NO2；NO2还原催化剂，其被配置在所述NO氧化催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，在氧化环境下将向所述NO2还原催化剂流入的流入废气中的NO2的一部分还原成NO；选择还原催化剂，其被配置在所述NO2还原催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，对向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的氨进行保持，并且在氧化环境下通过所述氨而选择性地对向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的NOX进行还原；控制器，其将向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比暂时性地切换为，适合于从被吸留在所述NOX吸留还原催化剂内的NOX生成氨的过浓空燃比，在所述内燃机的排气净化装置中设定为，由所述NOX吸留还原催化剂所生成的氨被保持在所述选择还原催化剂中，在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比被恢复至过稀状态之后，向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的NOX通过所述氨而被还原。专利技术效果无论催化剂温度如何均能够较为可靠地对NOX进行净化。附图说明图1为内燃机的整体图。图2A为NOX吸留还原催化剂的催化剂载体的表面部分的剖视图。图2B为NOX吸留还原催化剂的催化剂载体的表面部分的剖视图。图3为表示向NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比AFE与NOX吸留还原催化剂的NH3生成率RGAMN之间的关系的图。图4为对吸留还原处理进行说明的时序图。图5为表示每单位时间被吸留至NOX吸留还原催化剂的NOX量qNOX的映射图。图6为表示实施吸留还原处理时的NOX吸留还原催化剂的NOX净化率RPNOXa与催化剂温度TC之间的关系的线图。图7为表示催化剂温度TC、向NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比AFE以及选择还原催化剂的氨保持量QNH3的变化的时序图。图8为表示选择还原催化剂的NOX净化率PRNOXd与向选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例RNO之间的关系的图。图9为表示NO比例等与催化剂温度TC之间的关系的图。图10为表示NO比例等与排气通道内的位置之间的关系的图。图11为表示NOX还原控制程序的流程图。图12为表示吸留还原处理程序的流程图。图13为表示排气后处理装置的其他的实施例的图。具体实施方式图1图示了将本专利技术应用于压燃点火式内燃机中的情况。在未图示的另外的实施例中，本专利技术被应用于火花点火式内燃机中。参照图1，1表示内燃机主体、2表示各个气缸的燃烧室、3表示用于向燃烧室2内分别喷射燃料的电磁控制式燃料喷射阀、4表示进气歧管、5表示排气歧管。进气歧管4经由进气导管6而与排气涡轮增压器7的压缩机7c的出口连结，且压缩机7c的入口经由进气导入管8而与空气流量计9以及空气滤清器10连接。在进气导管6内配置有电控式节气门11，而且进气导管6周围还配置有用于对进气导管6内流动的吸入空气进行冷却的冷却装置12。另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的排气汽轮机7t的入口连结，且排气汽轮机7t的出口与排气后处理装置20连结。各燃料喷射阀3经由燃料供给管13而与共轨14连结，该共轨14经由电控式的喷出量可变的燃料泵15而与燃料罐16连结。燃料罐16内的燃料通过燃料泵15而被供给到共轨14内，被供给到共轨14内的燃料经由各燃料供给管13而被供给到燃料喷射阀3。另外，共轨14中安装有对共轨14内的燃料压力进行检测的燃料压传感器(未图示)，燃料泵15的燃料喷出量以基于来自燃料压传感器的信号而使共轨14内的燃料压与目标压一致的方式而被进行控制。排气歧管5与进气歧管4经由废气再循环(以下称为EGR)通道17而被相互连结，并且在EGR通道17内配置有电控式EGR控制阀18。此外，EGR通道17周围配置有用于对EGR通道17内流动的EGR气体进行冷却的冷却装置19。排气后处理装置20具备与排气汽轮机7t的出口连结的排气管21，该排气管21与NOX吸留还原催化剂22a的入口连结。NOX吸留还原催化剂22a的出口经由排气管21a而与NO氧化催化剂22b的入口连结。NO氧化催化剂22b的出口经由排气管21b而与NO2还原催化剂22c的入口连结。NO2还原催化剂22c的出口经由排气管21c而与选择还原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机的排气净化装置，其为在空气过剩的条件下进行燃烧的内燃机的排气净化装置，且具备：NOX吸留还原催化剂，其被配置在内燃机排气通道内，且被构成为，在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比为过稀时对NOX进行吸留，而在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比变为过浓时释放所吸留的NOX并将释放出的NOX还原成N2或氨；NO氧化催化剂，其被配置在所述NOX吸留还原催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，将向所述NO氧化催化剂流入的流入废气中的NO的一部分氧化成NO2；NO2还原催化剂，其被配置在所述NO氧化催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，在氧化环境下将向所述NO2还原催化剂流入的流入废气中的NO2的一部分还原成NO；选择还原催化剂，其被配置在所述NO2还原催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，对向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的氨进行保持，并且在氧化环境下通过所述氨而选择性地对向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的NOX进行还原；控制器，其将向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比暂时性地切换为，适合于从被吸留在所述NOX吸留还原催化剂内的NOX生成氨的过浓空燃比，在所述内燃机的排气净化装置中设定为，由所述NOX吸留还原催化剂所生成的氨被保持在所述选择还原催化剂中，在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比被恢复至过稀状态之后，向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的NOX通过所述氨而被还原。...

【技术特征摘要】
2015.05.08 JP 2015-0958521.一种内燃机的排气净化装置，其为在空气过剩的条件下进行燃烧的内燃机的排气净化装置，且具备：NOX吸留还原催化剂，其被配置在内燃机排气通道内，且被构成为，在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比为过稀时对NOX进行吸留，而在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比变为过浓时释放所吸留的NOX并将释放出的NOX还原成N2或氨；NO氧化催化剂，其被配置在所述NOX吸留还原催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，将向所述NO氧化催化剂流入的流入废气中的NO的一部分氧化成NO2；NO2还原催化剂，其被配置在所述NO氧化催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，在氧化环境下将向所述NO2还原催化剂流入的流入废气中的NO2的一部分还原成NO；选择还原催化剂，其被配置在所述NO2还原催化剂下游的内燃机排气通道内，且被构成为，对向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的氨进行保持，并且在氧化环境下通过所述氨而选择性地对向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的NOX进行还原；控制器，其将向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比暂时性地切换为，适合于从被吸留在所述NOX吸留还原催化剂内的NOX生成氨的过浓空燃比，在所述内燃机的排气净化装置中设定为，由所述NOX吸留还原催化剂所生成的氨被保持在所述选择还原催化剂中，在向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比被恢复至过稀状态之后，向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的NOX通过所述氨而被还原。2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，以使向所述选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例偏差成为向所述NO氧化催化剂流入的流入废气的NO比例偏差以下的方式，对所述NO氧化催化剂的NO氧化能力以及所述NO2还原催化剂的NO2还原能力分别进行设定，向所述选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例偏差为，向所述选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例相对于所述选择还原催化剂的最佳比例的偏差的绝对值，向所述NO氧化催化剂流入的流入废气的NO比例偏差为，向所述NO氧化催化剂流入的流入废气的NO比例相对于所述最佳比例的偏差的绝对值。3.如权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其中，以使向所述选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例偏差成为向所述NO2还原催化剂流入的流入废气的NO比例偏差以下的方式，对所述NO2还原催化剂的NO2还原能力进行设定，向所述选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例偏差为，向所述选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例相对于所述选择还原催化剂的最佳比例的偏差的绝对值，向所述NO2还原催化剂流入的流入废气的NO比例偏差为，向所述NO2还原催化剂流入的流入废气的NO比例相对于所述最佳比例的偏差的绝对值。4.如权利要求1至3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述控制器被构成为，在所述NOX吸留还原催化剂的温度上升且超过被预先确定的设定温度时，将向所述NOX吸留还原催化剂流入的流入废气的空燃比暂时性地切换为，适合于从被吸留在所述NOX吸留还原催化剂内的NOX生成氨的过浓空燃比，在所述NOX吸留还原催化剂的温度与所述设定温度相比而较高时，向所述选择还原催化剂流入的流入废气中的NOX通过所述氨而被还原。5.如权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其中，以使所述NOX吸留还原催化剂的温度与所述设定温度相比而较高时向所述选择还原催化剂流入的流入废气的NO比例偏差成为向所述NO氧化催化剂流入的流入废气的N...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅本寿丈，森俊博，小林大，中山茂树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP