[发明专利]内燃机的排气净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的排气净化系统。

背景技术

在内燃机的排气中含有NO_x等的有害物质。为了降低这些有害物质的排出，已知有在内燃机的排气系统中设置净化排气中的NO_x的NO_x催化剂。在该技术中，在设置了例如吸藏还原型NO_x催化剂的情况下，当吸藏的NO_x量增加时，净化能力下降，所以，通过进行燃料过量供给控制，向吸藏还原型NO_x催化剂供给还原剂，将吸藏在该催化剂中的NO_x还原释放出来(以下称为“NO_x还原处理”)。

另外，在内燃机的排气中含有以碳为主要成分的微粒物质(PM：Particulate Matter)。为了防止这些微粒物质释放到大气中，已知有在内燃机的排气系统中设置捕集微粒物质的微粒过滤器(以下称为“过滤器”)的技术。

在该过滤器中，若捕集的微粒物质的堆积量增加，则由于过滤器的堵塞而导致排气中的背压上升、内燃机性能降低，因此，使过滤器的温度上升来氧化去除捕集的微粒物质(以下称为“PM再生处理”)。在此情况下，为了使过滤器的温度上升，有时也向过滤器供给作为还原剂的燃料。

在此，提出了如下技术，即，在进行对NO_x催化剂的NO_x还原处理、对过滤器(尤其是担载着NO_x催化剂的过滤器)的PM再生处理之际，在进行供给还原剂的同时使排气的一部分绕过NO_x催化剂、过滤器等的排气净化装置，降低通过排气净化装置的排气的流量。由此，抑制在还原剂到达排气净化装置之前被大量的排气氧化的问题，并且，能够充分确保还原剂在排气净化装置内的反应时间，能够提高排气净化装置的净化能力的再生效率。

关于这样的排气净化系统的技术，存在例如日本特开2002-349236号公报所公开的技术。也就是说，在发动机的排气管上设置NO_x吸藏还原催化剂，将可喷射还原剂的液体喷射喷嘴设置在NO_x吸藏还原催化剂的排气上游侧的排气管上。另外，将起到氧化催化剂作用的微粒过滤器设置在NO_x吸藏还原催化剂的排气下游侧的排气管上。而且，以绕过NO_x吸藏还原催化剂的方式将旁通管连接在排气管上，排气调节阀进行切换使得排气流向NO_x吸藏还原催化剂或旁通管的任一方。基于检测NO_x吸藏还原催化剂的排气上游侧的排气管内的排气温度的温度传感器的检测输出，分别控制还原剂的喷射和排气调节阀的开度。

在该技术中，在排气温度不足预定值时，关闭还原剂的喷射，调节排气调节阀使排气流入NO_x吸藏还原催化剂且不流入旁通管。由此，排气中的NO_x被吸藏到催化剂中，排气中的HC在催化剂所担载的贵金属的氧化作用下被氧化。在排气温度为预定值以上时，调节排气调节阀使大部分的排气流过旁通管而一部分的排气流过催化剂，并且从液体喷射喷嘴喷射还原剂。由此，催化剂入口的排气的过量空气系数降低，并且被吸藏到催化剂的NO_x与上述HC等反应、成为N₂、CO₂、H₂O，从催化剂中释放。另外，由还原剂的喷射而成生的HC等的一部分通过催化剂、被过滤器所捕集。在喷射还原剂时，大部分的排气流过旁通管，过量空气系数高的排气流入过滤器，因此，该被过滤器所捕集的HC等在过滤器所担载的活性金属的氧化作用下氧化、燃烧。

由此，能够高效地降低排气中所含的NO_x和微粒的排出量，并且能够防止从液体喷射喷嘴喷射到排气管中的还原剂在气化的状态下排出到大气中。

另外，日本特开2000-265827号公报所公开的发动机的排气净化装置具有：配置在排气歧管紧下方的排气净化用催化剂、绕过排气净化用催化剂的旁通通道、检测排气温度的传感器、以及限制排气流入排气净化用催化剂的排气控制阀。在应升温排气净化用催化剂的条件成立的情况下，控制器减弱排气控制阀的限制，使流入排气净化催化剂的排气量增加。由此，不使运转性、燃料利用率恶化地上升催化剂温度。