[发明专利]柴油发动机的废气净化装置及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及柴油发动机的废气净化装置。具体为，涉及降低尤其以碳为主要成分的颗粒状物质(PM)的排出的柴油发动机的废气净化装置及控制装置。

背景技术

近年来，降低从柴油发动机排出的颗粒状物质(PM)、氮氧化物(NO_X)等有害物质已成为课题。尤其是降低颗粒状物质的排出已成为重大课题，开发了柴油机微粒滤清器(DPF)等废气净化装置。

作为使用了DPF的柴油发动机的废气净化装置，例如专利文献1中公开了结构为具备以下单元的柴油发动机的废气净化装置：配置在发动机的排气通路中的第1连续再生式DPF；容量比该第1连续再生式DPF的容量小、配设在上游侧的排气通路中的第2连续再生式DPF；围绕该第2连续再生式DPF的外周配置的旁路通路；开闭该旁路通路的控制阀；以及当发动机的排气温度范围为比规定的温度低的低温范围时，进行控制使该控制阀关闭旁路通路的控制装置。

当使用上述废气净化装置时，由于在怠速运转时、下长坡行驶时或从高速行驶减速这样的燃料喷射量少的状态持续的条件下废气温度极低，因此当废气通过第2DPF时容量小的第2DPF立即被冷却了。因此存在即使接下来成为需要第2DPF的净化性能的行驶条件，在第2DPF的温度上升之前也不能发挥净化性能的问题。并且，由于第2DPF的温度灵敏地追踪废气温度的变化，因此存在容易产生热变形和耐久性低的问题。

并且，专利文献2中公开了一种发动机废气处理装置，发动机具备处理有害物质的废气处理用主催化剂，该废气处理装置在发动机负荷低、废气流量小时，使废气流在小排气通路中流动，使废气流与和该小排气通路连接设置的辅助催化剂接触，进行废气流的处理，并且，在发动机负荷高、废气流量增大时，通过切换阀使废气流全部流经主排气通路与主催化剂接触，进行废气流的处理。并且，作为具体的手段，在小排气通路或主排气通路中设置切换阀，对切换阀进行切换，使得在发动机负荷低、废气流量小时使废气流在小排气通路一侧流动；并且切换切换阀，使得当发动机高输出、高负荷，废气流量增大时，停止废气在小排气通路中的流动、使废气流全部流经与主催化剂连接的主排气通路。

而且，在专利文献2中，由于最好能够将高温的废气导入尽可能靠近发动机的位置，因此优选使该小排气通路与发动机排气口连接，但由于设计上存在制约，因此设置在尽量靠近发动机的位置。

上述专利文献2的废气处理装置由于在发动机低负荷时将废气全部导入配置在发动机附近的辅助催化剂，因此具有提升辅助催化剂的接受温度的效果。但反过来，由于在从辅助催化剂出来之后、到达主催化剂之前温度降低，因此存在在功能上应该起最重要的作用的主催化剂本身的温度条件恶化而不能充分发挥作用的问题。并且，由于辅助催化剂过于靠近发动机，因此直接受发动机废气的大的温度变化的影响，存在由于自身的热变形引起的耐久性低下的问题。而且，由于向小排气通路和主排气通路的切换是使所有废气量ON/OFF的切换，因此在发动机高负荷运转状态下停止废气向辅助催化剂流动，因此受周围温度的影响温度一旦显著降低，在接下来开始使用辅助催化剂时温度上升迟缓，存在催化功能不能顺利地发挥的问题。除这些问题之外，上述装置还存在不能进行中间开度的废气分配，难以追求同时满足主催化剂和辅助催化剂双方的综合的最佳设计的问题。

专利文献1：日本特开2003-3830号公报

专利文献2：日本特开2002-322909号公报

发明内容

鉴于上述以往的状况，本发明的柴油发动机的废气净化装置，其目的是能够防止微型DPF的温度灵敏地随柴油发动机排出的废气温度的变动而改变、维持行驶中微型DPF的净化性能，同时，防止微型DPF因热产生的变形及由此而引起的耐久性降低。另外，目的是能抑制废气从微型DPF流入主DPF时温度下降、使主DPF发挥最佳效能。而且，目的是提供由此使主DPF和微型DPF两者都能发挥最佳的废气净化性能的柴油发动机的废气净化装置。