[发明专利]废气后处理装置的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在废气后处理装置中进行了PM再生、S清除之后的废气后处理装置的控制方法。

背景技术

作为柴油发动机的废气后处理装置，实用化有DOC(Diesel Oxidation Catalyst：氧化催化剂)、DPF(Diesel Particulate Filter：柴油微粒过滤器)、NOx吸藏还原型催化剂(LNT：Lean NOx Trap或者NSR：NOx Strage Reduction)、以及尿素SCR(Selective Catalystic Reduction：选择性催化还原)系统等。

DOC和DPF系统是用于降低PM的有力手段。设置于废气流的前级的DOC为，虽然固体的煤烟本身无法氧化，但能够将占据PM整体的30～70％的可溶性有机成分(SOF)的大部分进行氧化，还同时除去HC、CO，设置于后级的DPF由具有细孔径的多孔质陶瓷等形成，捕捉废气中的大部分PM。

NOx吸藏还原型催化剂为，在氧化铝(Al₂O₃)等催化剂载体上载持有Pt、Pd等贵金属催化剂、以及Na、K、Cs等碱金属、Ca、Ba等碱土类金属、Y、La等稀土类等的具有NOx吸藏功能的吸藏材料，根据废气中的氧浓度来发挥NOx吸藏和NOx放出净化这两个功能。

基于该NOx吸藏还原型催化剂的净化系统，在通常运转状态那样的废气中的氧浓度较高的条件(稀空燃比)下，废气中的NO由Pt、Pd等贵金属催化剂等氧化为NO₂，吸藏材料将该NO₂作为硝酸盐(Ba(NO₃)₂)而吸藏，从而净化NOx。

但是，当NOx的吸藏继续进行时，硝酸盐饱和而失去吸藏材料的吸藏功能，因此，改变运转条件，在低氧浓度的条件下，进行EGR(Exhaust Gas Recirculation：废气再循环)、燃料的后喷射、排气管喷射，而形成浓状态，在贵金属催化剂上对燃料进行还原，由此在废气中生成CO、HC、H₂而对NOx进行还原，从而对NOx进行放出净化。

如此，基于NOx吸藏还原型催化剂的净化系统为如下的系统：在空燃比稀时(氧浓度较高的条件)吸藏NOx，在空燃比浓时对所吸藏的NOx进行还原净化。

然而，NOx吸藏还原型催化剂在吸附、吸藏NOx的同时还吸附、吸藏废气中的SOx。SOx与NOx不同，不能够容易地脱离，为了使蓄积于吸藏材料中的S放出，而通过以使催化剂的气氛温度成为650℃以上的高温、且空燃比成为浓气氛的方式进行控制，由此Ba₂SO₄成为碳酸盐+SO₂，而进行硫磺的脱硫。因此，NOx吸藏还原型催化剂需要按照一定的行驶间隔来进行脱硫控制(S清除)而进行再生。在S清除中，使EGR量比通常时多、且成为接近理论配比的空燃比，因此由于发动机出口的NOx浓度降低以及三元功能而NOx排出量较少，不存在NOx恶化的问题。

此外，在选择性还原催化剂(尿素SCR)中，在PM再生时，也减少吸入空气量而减少发动机出口的NOx排出量，因此也不存在NOx恶化的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4474775号公报

专利文献2：日本特开2010-229929号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，当PM再生、S清除结束时，返回通常的空气系统控制，因此发动机出口的NOx排出量增加至通常水平。虽然通过NOx吸藏的效果能够暂时地防止NOx恶化，但由于S清除紧后的NOx吸藏还原型催化剂为高温，因此吸藏能力较低，与通常时相比更频繁地进行浓处理，存在导致燃料消耗率恶化、由于浓时的HC逃逸而产生的废气恶化的问题。

此外，在选择性还原催化剂(尿素SCR)中，在PM再生紧后，SCR催化剂为高温，因此NOx还原能力降低，当进行与通常时相同的尿素水喷射时，存在还原未使用的NH₃逃逸等问题。

以往，在S清除、PM再生紧后发生该问题，但由于作为所发生的期间非常短，因此未进行应对。

但是，废气限制值变得严格，为了改善Ki(将由于PM再生等而废气恶化的比例反映到催化剂的劣化系数中的值)，即便这种微小的问题也变得不能放过，需要应对瞬间导致废气、燃料消耗率的恶化的该问题。