[发明专利]内燃机的排气净化装置有效

专利信息
申请号: 200980100202.0 申请日: 2009-09-09
公开(公告)号: CN101784765A 公开(公告)日: 2010-07-21
发明(设计)人: 合屋阳一郎;青木圭一郎;村濑直 申请(专利权)人: 丰田自动车株式会社
主分类号: F01N3/08 分类号: F01N3/08;B01D53/56;B01D53/74;B01D53/94;F02D35/00;G01N27/26;G01N27/409;G01N27/41
代理公司: 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 代理人: 高培培;车文
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 内燃机 排气 净化 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种排气通路上具有SCR催化剂的内燃机的排气净化 装置。

背景技术

SCR(Selective Catalytic Reduction:选择性催化还原)催化剂是 通过由氨(NH3)还原氮氧化物(NOX)来净化氮氧化物的催化剂。SCR 催化剂特别是在排出较多氮氧化物的柴油机中开始采用。SCR催化剂 也称为“NOX选择还原催化剂”或“氨添加式NOX催化剂”。

为了通过SCR催化剂还原氮氧化物,需要将作为氮氧化物的还原 剂的氨供给到SCR催化剂。现有的装置中,将氨自身添加到SCR催化 剂,或取而代之将含有尿素(CO(NH2)2=H2N-CO-NH2)的水(尿 素水、尿素水溶液)供给到SCR催化剂的上游。该尿素通过水解变为 氨和二氧化碳。通过该水解获得的氨在SCR催化剂内还原氮氧化物。 这样一来,向SCR催化剂的上游供给尿素水的系统也称为“尿素SCR 系统”。日本国土交通省在2003年12月18日的网页中报告了设置“尿 素SCR系统技术研究会(尿素SCRシステム技術検討会)”的情况。 以下将该这样添加/供给的氨或尿素水称为“添加剂”或“还原剂”。

但是,当向SCR催化剂过剩地直接供给了氨时、或因尿素SCR 系统中过剩地供给尿素水而向SCR催化剂过剩供给了氨时,在SCR催 化剂内无法与氮氧化物反应的氨从SCR催化剂排出。即,发生氨泄漏。 氨泄漏的发生意味着添加剂的浪费。另一方面,当供给的添加剂相对 氮氧化物不足时,SCR催化剂从氮氧化物排出。因此,在利用这种SCR 催化剂的系统中,适当控制供给的添加剂(氨或尿素水)的量是非常 重要的。

因此,现有的装置之一是,在SCR催化剂的上游侧位置及下游侧 位置分别具有上游侧NOX传感器及下游侧NOX传感器,根据这些NOX传感器检测出的氮氧化物浓度,控制“供给的尿素水的量”(例如参 照(日本)特开2005-127256号公报)。

发明内容

但上述现有装置使用二个昂贵的NOX传感器,因此存在系统整体 成本提高的问题。因此本发明的目的之一是,使替代“昂贵的下游侧 NOX传感器”的“廉价的下游侧空燃比传感器”可用于添加剂的供给 量控制,从而提供一种更廉价的“使用SCR催化剂的排气净化装置”。

本发明的内燃机的排气净化装置具有:SCR催化剂、下游侧空燃 比传感器、添加剂供给单元、第一输出值取得单元、第二输出值取得 单元、氨量相关值取得单元、及添加剂供给量控制单元。适用该排气 净化装置的内燃机是以比理论空燃比稀薄的空燃比运行的内燃机(例 如柴油机)。因此,从该内燃机排出的排气通常含有氧及氮氧化物。

SCR催化剂配置在内燃机的排气通路上。SCR催化剂如上所述, 通过氨还原从内燃机排出的排气中含有的氮氧化物。由此,SCR催化 剂净化排气中含有的氮氧化物。

下游侧空燃比传感器配置在“比排气通路的SCR催化剂靠近下游 的位置(比SCR催化剂靠近下游一侧的排气通路)”。下游侧空燃比 传感器包括固体电解质层、排气侧电极层、暴露在导入大气的空间的 大气侧电极层、及扩散阻力层。排气侧电极层和大气侧电极层以隔着 固体电解质层相对的方式分别形成于固体电解质层的两个面上。排气 侧电极层被扩散阻力层覆盖。扩散阻力层配置成作为检测对象的气体 (被检测气体)与该扩散阻力层的外表面接触。下游侧空燃比传感器 输出根据“到达扩散阻力层的外表面后通过扩散阻力层而到达排气侧 电极层的气体”的“排气侧电极层中的氧的浓度”而变化的输出值。 即,下游侧空燃比传感器是通过检测氧浓度而检测气体的空燃比的“公 知的空燃比传感器”。此外,以下为了方便,将到达下游侧空燃比传 感器的扩散阻力层的外表面的气体也称为“下游侧被检测气体”。

添加剂供给单元根据指示向排气通路上SCR催化剂的上游位置供 给由“尿素水或氨”构成的添加剂。当供给尿素水时,尿素被水解而 生成氨。因此,添加剂供给单元是向SCR催化剂供给氨的“氨供给单 元”。

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