CN104395571B - 内燃机的排气净化*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的排气净化***，其目的在于提供一种能够将被设置于内燃机的排气通道上的选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量控制为目标吸附量的技术。在本发明所涉及的内燃机的排气净化***中，在使选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，将来自供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量控制为在还原消耗量上加上预定量而得到的量，所述还原消耗量为，在所述选择还原型NOx催化剂中被NOx的还原所消耗的每单位时间内的还原剂量。

Description

内燃机的排气净化***
技术领域
本发明涉及一种具备选择性地将排气中的NOx还原的选择还原型NOx催化剂的内燃机的排气净化***。
背景技术
存在如下的情况，即，在内燃机的排气通道上设置通过被供给还原剂从而选择性地将排气中的NOx还原的选择还原型NOx催化剂(以下，有时也称作SCR催化剂)。被供给至SCR催化剂中的还原剂，被该SCR催化剂所吸附。而且，被SCR催化剂所吸附的还原剂被使用于NOx的还原。在此，将相对于流入SCR催化剂中的NOx量的、在该SCR催化剂中被还原的NOx量的比例设为NOx净化率。
在专利文献1以及2中记载了一种具备将氨(NH3)作为还原剂而选择性地将排气中的NOx还原的SCR催化剂的内燃机的排气净化装置。在该专利文献1以及2所记载的排气净化装置中，为了向被设置于排气通道上的SCR催化剂供给氨，从而向与该SCR催化剂相比靠上游侧的排气中添加尿素水。
而且，在专利文献1中公开了如下的技术，即，在SCR催化剂中的氨的吸附量的推断值为预定量以下时添加规定量以上的尿素水，在该推断值超过该预定量时添加少于该规定量的量的尿素水。此处的预定量是指，能否在内燃机的所有的运转状态下均实现固定以上的NOx净化率、且抑制来自SCR催化剂的氨的泄漏的阈值。
另外，在专利文献2中公开了如下的技术，即，随着SCR催化剂中的氨的实际吸附量(吸附量的推断值)朝向目标吸附量而增大，而减少向排气中尿素水的供给量，减少向排气中尿素水的供给量用于使该氨的实际吸附量朝向目标吸附量而增大。
另外，在专利文献1以及2所记载的技术中，根据流入到SCR催化剂中的NOx量和NOx催化剂中的NOx净化率，来计算出SCR催化剂中的被NOx的还原所消耗的氨量。而且，根据尿素水的添加量(氨的供给量)与被NOx的还原所消耗的氨量，来推断出SCR催化剂中的氨的吸附量。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-241686号公报
专利文献2：日本特开2010-053703号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，在SCR催化剂中吸附被供给的还原剂，并且所吸附的还原剂被NOx的还原所消耗。在此，在还原剂被供给至SCR催化剂时，当该SCR催化剂中的还原剂的吸附量过多时，存在未被该SCR催化剂吸附而流出的、或者即使暂时被该SCR催化剂所吸附也未被NOx的还原所消耗而从该SCR催化剂中解吸并流出的还原剂的量增加的可能性。为了抑制这种从SCR催化剂的还原剂的流出量的过度增加并且使达成目标NOx净化率，从而需要将SCR催化剂中的还原剂的吸附量控制为根据目标NOx净化率而确定的目标吸附量。
本发明是鉴于上述的这种问题而完成的，其目的在于，提供一种能够将SCR催化剂中的还原剂的吸附量控制为目标吸附量的技术。
用于解决课题的方法
本发明所涉及的内燃机的排气净化***具备：选择还原型NOx催化剂，其被设置于内燃机的排气通道上，并通过被供给还原剂从而选择性地将排气中的NOx还原；供给装置，其向所述选择还原型NOx催化剂供给还原剂；控制部，其在使所述选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，将来自所述供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量控制为在还原消耗量上加上预定量而得到的量，所述还原消耗量为，在所述选择还原型NOx催化剂中被NOx的还原所消耗的每单位时间内的还原剂量。
在此，在供给装置中，不仅包括向SCR催化剂供给还原剂本身的装置，还包括供给最终变化为还原剂的物质(还原剂的前驱体)的装置。
在本发明所涉及的内燃机的排气净化***中，从供给装置被供给且被SCR催化剂所吸附的还原剂被排气中的NOx的还原所消耗。另外，当向SCR催化剂供给与被NOx的还原所消耗的量相比较多的还原剂时，被SCR催化剂所吸附的还原剂中的剩余部分残留于SCR催化剂中。而且，作为剩余部分而残留于SCR催化剂中的还原剂中的一部分，未被NOx的还原所消耗而从SCR催化剂中解吸。
因此，在SCR催化剂中的还原剂的吸附量达到了目标吸附量的状态下，将来自供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量设为，与作为在SCR催化剂中被NOx的还原所消耗的每单位时间内的还原剂量的还原消耗量相同的量时，SCR催化剂中的还原剂的吸附量，逐渐减少与未被NOx的还原所消耗而从SCR催化剂中解吸对应的量。也就是说，SCR催化剂中的还原剂的吸附量与目标吸附量相比而减少。
因此，在本发明所涉及的内燃机的排气净化***中，在使SCR催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，将来自供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量控制为，在还原消耗量上加上预定量而得到的量。也就是说，在使SCR催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，使每单位时间内供给至SCR催化剂中的还原剂的量多于还原消耗量。
根据本发明，在使SCR催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，不仅能够向SCR催化剂供给被NOx的还原所消耗的量的还原剂，还向SCR催化剂供给与未被NOx的还原所消耗而从SCR催化剂中解吸对应的量的还原剂。因此，能够将SCR催化剂中的还原剂的吸附量控制为目标吸附量。
本发明所涉及的内燃机的排气净化***也可以还具备解吸量计算部，所述解吸量计算部对解吸量进行计算，所述解吸量为，被SCR催化剂所吸附的还原剂中的、未被NOx的还原所消耗而从该SCR催化剂中解吸的每单位时间内的还原剂量。另外，在这种情况下，控制部也可以在使SCR催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，将所述预定量设定为与由解吸量计算部所计算出的解吸量相同的量。也就是说，也可以在使SCR催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，将每单位时间内被供给至SCR催化剂中的还原剂的量设为，在还原消耗量上加上解吸量而得到的量。
通过以此方式，从而能够使SCR催化剂中的还原剂的吸附量以更高的精度维持为目标吸附量。
另外，在本发明所涉及的内燃机的排气净化***还具备解吸量计算部时，在SCR催化剂中的还原剂的吸附量少于目标吸附量的情况下，控制部也可以将来自供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量控制为，在还原消耗量上加上多于解吸量的量所得到的量。另外，在SCR催化剂中的还原剂的吸附量多于目标吸附量的情况下，控制部也可以将来自供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量控制为，在还原消耗量上加上少于解吸量的量所得到的量。
通过以此方式，能够在SCR催化剂中的还原剂的吸附量少于目标吸附量的情况下，使该还原剂的吸附量朝向目标吸附量而增加。另外，能够在SCR催化剂中的还原剂的吸附量多于目标吸附量的情况下，使该还原剂的吸附量朝向目标吸附量而减少。
在此，SCR催化剂的温度越高则还原剂的解吸量越增加。因此，在本发明所涉及的内燃机的排气净化***中，也可以采用如下方式，即，控制部在使SCR催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，SCR催化剂的温度越高则越将所述预定量设定为较多的量。
通过以此方式，在维持SCR催化剂中的还原剂的吸附量的情况下，还原剂的解吸量越多，则每单位时间内被供给至SCR催化剂中的还原剂的量越增加。因此，能够将SCR催化剂中的还原剂的吸附量控制为目标吸附量。
另外，当在使相对于流入NOx量的、来自供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量的比例设为固定时，流入NOx量增加了的情况下，来自供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量也增加，所述流入NOx量为流入到SCR催化剂中的每单位时间内的NOx量。即使在这种情况下，相对于每单位时间内被SCR催化剂所吸附的还原剂的整体量的、被N Ox的还原所消耗的还原剂量以及作为剩余部分而残留于SCR催化剂中的还原剂量的比例也为固定。因此，作为剩余部分而残留于SCR催化剂中的还原剂量本身将增加。因此，SCR催化剂中的还原剂的吸附量的增加量变大。
因此，在本发明所涉及的内燃机的排气净化***中，在使SCR催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，控制部也可以以如下的方式来设定预定量，即，流入NOx量越多，则相对于该流入NOx量的、来自供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量的比例越小。
通过以此方式，在维持SCR催化剂中的还原剂的吸附量的情况下，即使流入NOx量增加，也能够对作为剩余部分而残留于SCR催化剂中的还原剂量的过度的增加进行抑制。因此，能够将SCR催化剂中的还原剂的吸附量控制为目标吸附量。
发明效果
根据本发明，能够将SCR催化剂中的还原剂的吸附量控制为目标吸附量。
附图说明
图1为表示实施例1所涉及的内燃机的进气排气***的概要结构的图。
图2为表示流入到SCR催化剂中的每单位时间内的氨量(氨流入量)、SCR催化剂中的被NOx的还原所消耗的每单位时间内的氨量(还原消耗量)、作为剩余部分而残留于SCR催化剂中的每单位时间内的氨量(剩余吸附量)、未被NOx的还原所消耗而从SCR催化剂中解吸的每单位时间内的氨量(解吸量)、以及SCR催化剂中的氨吸附量的推移的图。
图3为表示实施例1所涉及的氨添加量的控制流程的流程图。
图4为表示SCR催化剂的温度以及当量比(NH3供给量/流入NOx量)与平衡吸附量之间的关系的图。
图5为表示实施例2所涉及的氨添加量控制中的、SCR催化剂的温度与基准吸附操作量之间的关系的图。
图6为表示实施例2所涉及的氨添加量的控制流程的流程图。
图7为表示实施例3所涉及的氨添加量控制中的、流入NOx量与基准目标当量比之间的关系的图。
图8为表示实施例3所涉及的氨添加量的控制流程的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的具体的实施方式进行说明。本发明的宗旨为，只要没有特别记载，本发明的技术范围并不限定于本实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等。
(实施例1)
(进气排气***的概要结构)
以下，参照图1～4对本发明的实施例1所涉及的内燃机的排气净化***进行说明。图1为表示本实施例所涉及的内燃机的进气排气***的概要结构的图。图1所示的内燃机1为车辆驱动用的柴油发动机。但是，本发明所涉及的内燃机并不限定于柴油发动机，也可以为汽油发动机等。
在内燃机1上连接有进气通道2以及排气通道3。另外，在内燃机1的进气排气***中设置有涡轮增压器4。涡轮增压器4的压缩机4a被设置于进气通道2上，涡轮增压器4的汽轮机4b被设置于排气通道3上。
在与涡轮增压器4的压缩机4a相比靠上游侧的进气通道2上设置有空气流量计5以及节气门6。空气流量计5对流通于进气通道2中的进气的量进行检测。节气门6对流通于进气通道2中的空气的量(吸入空气量)进行控制。
在与涡轮增压器4的汽轮机4b相比靠下流侧的排气通道3上，从排气的流动方向的上游侧起依次设置有氧化催化剂7、过滤器8、添加阀11、选择还原型NOx催化剂9(以下，称作SCR催化剂9。)、以及氨泄漏催化剂10。
过滤器8对排气中的颗粒状物质(PM)进行捕集。也可以使氧化催化剂7负载于该过滤器8中。另外，也可以代替氧化催化剂7，而设置具有氧化功能的其他催化剂(例如三元催化剂)。
SCR催化剂9为将氨作为还原剂来将排气中的NOx还原的催化剂。添加阀11为了向SCR催化剂9供给作为还原剂的氨，而向排气中添加氨。此外，添加阀11也可以为添加最终变化为氨的物质(氨的前驱体)的部件。例如，添加阀11也可以为添加尿素水的部件。在这种情况下，从添加阀11作为尿素水而被添加的尿素通过排气的热量而被加水分解并成为氨。
在本实施例中，添加阀11相当于本发明所涉及的供给装置。但是，本发明所涉及的从供给装置被供给的物质并不限定于氨(或氨的前驱体)，只要为作为用于在SCR催化剂中使NOx还原的还原剂而发挥功能的物质即可。另外，本发明所涉及的从供给装置被供给的还原剂可以为固体、液体、气体中的任意的状态。
氨泄漏催化剂10具有氧化功能。在该氨泄漏催化剂10中，从SCR催化剂9流出的氨被氧化为N2。由此，抑制了氨向车辆的外部的流出。
在与过滤器8相比靠下流侧且与添加阀11相比靠上游侧的排气通道3上设置有第一NOx传感器12以及排气温度传感器13。在与氨泄漏催化剂10相比靠下流侧的排气通道3上设置有第二NOx传感器14。第一、第二NOx传感器12、14对排气的NOx浓度进行检测。排气温度传感器13对排气的温度进行检测。此外，这些传感器中的所有的传感器并不是必须的，可以根据需要来进行设置。
在内燃机1上并排设置有电子控制单元(ECU)20。ECU20为对内燃机1的运转状态等进行控制的单元。在ECU20上电连接有空气流量计5、第一、第二NOx传感器12、14、排气温度传感器13。而且，在ECU20上电连接有曲轴位置传感器21以及加速器开度传感器22。曲轴位置传感器21对内燃机1的曲轴角度进行检测。加速器开度传感器22对搭载了内燃机1的车辆的加速器开度进行检测。而且，各传感器的输出信号被输入至ECU20。
ECU20根据曲轴位置传感器21的输出值而对内燃机1的动力机旋转速度进行计算。另外，ECU20根据加速器开度传感器22的输出值而对内燃机1的动力机负载进行计算。
ECU20根据排气温度传感器13的检测值而对SCR催化剂9的温度进行推断。此外，即使在与SCR催化剂9相比靠下流侧的排气通道3上设置有排气温度传感器13的情况下，也能够根据该排气温度的检测值而对SCR催化剂9的温度进行推断。另外，也能够根据内燃机1的运转状态而对SCR催化剂9的温度进行推断。
ECU20能够根据空气流量计5的检测值以及第一NOx传感器12的检测值，而对作为流入到SCR催化剂9中的每单位时间内的NOx量的流入NOx量进行计算。而且，ECU20能够根据第一以及第二NOx传感器12、14的检测值，而对SCR催化剂9中的NOx净化率进行计算。
另外，在ECU10上电连接有节气门6以及添加阀11。而且，通过ECU10而这些装置被控制。
(氨吸附量的推移)
如上所述，在SCR催化剂9中吸附被供给的氨。而且，被SCR催化剂9所吸附的氨被排气中的NOx的还原所消耗。另外，被SCR催化剂9所吸附的氨中的剩余部分将残留于SCR催化剂9中。
而且，作为剩余部分而残留于SCR催化剂9中的氨中的一部分，未被NOx的还原所消耗而从SCR催化剂9中解吸。该解吸了的氨以氨的状态、或者被氧化成为NOx、或者从NOx被还原成为N2，而从SCR催化剂9中流出。
图2为表示流入到SCR催化剂9中的每单位时间内的氨量(以下，有时也称作氨流入量)、SCR催化剂9中的被NOx的还原所消耗的每单位时间内的氨量(以下，有时也称作还原消耗量)、作为剩余部分而残留于SCR催化剂9中的每单位时间内的氨量(以下，有时也称作剩余吸附量)、未被NOx的还原所消耗而从SCR催化剂9中解吸的每单位时间的内氨量(以下，有时也称作解吸量)、以及SCR催化剂9中的氨吸附量的推移的图。
如图2所示，在从SCR催化剂9中的氨吸附量为大致零的状态起被持续供给固定量的氨时，还原消耗量逐渐增加的同时剩余吸附量逐渐减少。另外，SCR催化剂9中的氨吸附量逐渐增加，并随之解吸量逐渐增加。而且，当经过某种程度的时间时，剩余吸附量与解吸量达到平衡状态。当剩余吸附量与解吸量达到平衡状态时，在此之后还原消耗量成为固定。也就是说，SCR催化剂9中的每单位时间内的NOx还原量成为固定。另外，SCR催化剂9中的氨吸附量也被维持为固定。以下，有时也将该剩余吸附量与解吸量为平衡状态时的SCR催化剂9中的氨吸附量称作平衡吸附量。
(氨添加量的控制)
接下来，对从本实施例所涉及的添加阀的每单位时间内的氨的添加量(以下，有时也称作氨添加量)的控制进行说明。
如上所述，吸附于SCR催化剂9中，并未立即被NOx的还原所使用而作为剩余部分而残留于SCR催化剂9中的氨的一部分，未被NOx的还原所消耗而从SCR催化剂9中解吸。在此，在SCR催化剂中的氨吸附量为某种程度的量的状态下，假设将氨添加量设为与还原消耗量相同的量的情况下，剩余吸附量将成为零。即使在这种情况下，与解吸量对应的量的氨仍从SCR催化剂9中解吸。因此，SCR催化剂9中的氨的吸附量逐渐减少。
因此，在本实施例中，不仅考虑到还原消耗量也考虑到解吸量而对氨添加量进行控制。更加详细而言，将氨添加量控制为在还原消耗量上加上吸附量操作量所得到的量。而且，在SCR催化剂9中的氨吸附量达到目标吸附量，并使该氨吸附量维持为目标吸附量的情况下，将吸附操作量设定为与解吸量相同的量。通过以此方式，在还原消耗量上加上解吸量所得到的量的氨被供给至SCR催化剂9。因此，能够使SCR催化剂9中的氨吸附量维持为该时间点的吸附量、即目标吸附量。
另外，在SCR催化剂9中的氨吸附量少于目标吸附量的情况下，将吸附量操作量设定为多于解吸量的量。通过以此方式，在还原消耗量上加上多于解吸量的量所得到的量的氨被供给至SCR催化剂9。因此，能够使SCR催化剂9中的氨吸附量朝向目标吸附量而增加。
另外，在SCR催化剂9中的氨吸附量多于目标吸附量的情况下，将吸附量操作量设定为少于解吸量的量。通过以此方式，在还原消耗量上加上少于解吸量的量所得到的量的氨被供给至SCR催化剂9。因此，能够使SCR催化剂9中的氨吸附量朝向目标吸附量而减少。
通过以上述的方式来对氨添加量进行控制，从而能够将SCR催化剂9中的氨吸附量控制为目标吸附量。
以下，根据图3对本实施例所涉及的氨添加量的控制流程进行说明。图3为表示本实施例所涉及的氨添加量的控制流程的流程图。本流程被预先存储于ECU20中，并通过ECU20而被重复执行。
在本流程中，首先在步骤S101中，根据空气流量计5的检测值以及第一及NOx传感器12的检测值来计算出流入NOx量Qinnox。接下来，在步骤S102中，根据第一以及第二NOx传感器12、14的检测值来计算出SCR催化剂9中的NOx净化率Rpnox。
接下来，在步骤S103中，计算出还原消耗量Qcoam。能够根据流入NOx量Qinnox以及NOx净化率Rpnox，而对在SCR催化剂9中被还原的每单位时间内的NOx量进行计算。在步骤S103中，根据该每单位时间内的NOx的还原量，来计算出作为被NOx的还原所消耗的每单位时间内的氨量的还原消耗量Qcoam。
接下来，在步骤S104中，计算出SCR催化剂9中的氨吸附量Qam。在此，也可以使用众所周知的某种方法而对氨吸附量Qam进行计算。
另外，当将相对于流入NOx量Qinnox的、每单位时间内的氨供给量(从添加阀11的氨添加量)的比例(NH3供给量/流入NOx量)设为当量比时，SCR催化剂9的温度以及当量比与平衡吸附量相关。图4为表示SCR催化剂9的温度以及当量比与平衡吸附量之间的关系的图。图4中的“全酸性中心吸附”表示SCR催化剂9中的将氨吸附的所有的酸性中心上氨均被吸附的情况下的氨吸附量。其为在SCR催化剂9中理论上吸附了最多的氨时的氨吸附量。
如图4所示，SCR催化剂9的温度越高则平衡吸附量越小。另外，当量比越大则平衡吸附量越大。因此，在SCR催化剂9的温度以及当量比为固定的状态持续某种程度的期间的情况下，即，在假设SCR催化剂9中的氨吸附量达到平衡吸附量的情况下，能够根据SCR催化剂9的温度以及当量比，而对SCR催化剂9中的氨吸附量Qam进行计算。
接下来，在步骤S105中，计算出解吸量Qdeam。SCR催化剂9的温度越高，而且SCR催化剂9中的氨吸附量越多，则解吸量Qdeam越大。因此，也可以根据SCR催化剂9的温度以及SCR催化剂9中的氨吸附量，而对解吸量Qdeam进行计算。
另外，在假设剩余吸附量与解吸量处于平衡状态的情况下，能够通过求取剩余吸附量而计算出解吸量Qdeam。剩余吸附量能够通过从每单位时间内的氨供给量中减去还原消耗量Qcoam来进行计算。
接下来，在步骤S106中，对在步骤S104中所计算出的当前时间点的SCR催化剂9中的氨吸附量Qam是否与目标吸附量Qamt相等进行判断。在此，目标吸附量Qamt作为能够达成目标NOx净化率、且从SCR催化剂9的氨的流出量成为上限值以下的值，根据实验等而被预先确定的。另外，也可以根据SCR催化剂9的温度来确定目标吸附量Qamt。此外，也可以采用如下的方式，即，在步骤S106中，只要氨吸附量Qam的值在将目标吸附量Qamt设为基准值的预定的范围内，则作出肯定判断。
在步骤S106中作出了肯定判断的情况下，接着执行步骤S108的的处理。在步骤S108中，吸附量操作量Qh被设定为，与在步骤S105中被计算出的解吸量Qdeam相同的量。而且，接下来，在步骤S111中，氨添加量被控制为，在步骤S103中被计算出的还原消耗量Qcoam上加上吸附量操作量Qh所得到的量。
另一方面，在步骤S106中作出了否定判断的情况下，接着执行步骤S107的处理。在步骤S107中，对在步骤S104中被计算出的当前时间点的SCR催化剂9中的氨吸附量Qam是否少于目标吸附量Qamt进行判断。
在步骤S107中作出了肯定判断的情况下，接着执行步骤S109的处理。在步骤S109中，吸附量操作量Qh被设定为，多于在步骤S105中被计算出的解吸量Qdeam的量。另外，在步骤S107中作出了否定判断的情况下，即，在步骤S104中被计算出的当前时间点的SCR催化剂9中的氨吸附量Qam多于目标吸附量Qamt的情况下，接着执行步骤S110的处理。在步骤S110中，吸附量操作量Qh被设定为，少于在步骤S105中被计算出的解吸量Qdeam的量。在步骤S109或S110之后执行步骤S111的处理。
此外，在本实施例中，执行上述流程中的步骤S105的ECU20相当于本发明所涉及的解吸量计算部。另外，在本实施例中，执行上述流程中的步骤S106至S111的ECU20相当于本发明所涉及的控制部。
(实施例2)
以下，参照图5、6对本发明的实施例2所涉及的内燃机的排气净化***进行说明。此外，在以下，省略与实施例1相同的点的说明。
(氨添加量的控制)
本实施例所涉及的内燃机的进气排气***的概要结构与实施例1相同。另外，在本实施例中也与实施例1相同地，不仅考虑到还原消耗量也考虑到解吸量而对氨添加量进行控制。也就是说，将氨添加量控制为在还原消耗量上加上吸附量操作量所得到的量。
如上所述，SCR催化剂9的温度越高则解吸量越增加。因此，在本实施例所涉及的氨添加量控制中，不计算出解吸量自身，而是根据SCR催化剂9中的氨吸附量以及SCR催化剂9的温度来决定吸附操作量。图5为表示本实施例所涉及的氨添加量控制中的、SCR催化剂9的温度与基准吸附操作量之间的关系的图。在此，基准吸附量操作量是指，SCR催化剂9中的氨吸附量达到目标吸附量，并使该氨吸附量维持为目标吸附量的情况下的吸附操作量。
如图5所示，在本实施例中，在使SCR催化剂9中的氨吸附量维持为目标吸附量的情况下，即使该氨吸附量为相同的量，SCR催化剂9的温度越高则越将基准吸附量操作量设定为较多的量。通过以此方式，解吸量越多则越能够将氨添加量增多。也就是说，解吸量越多，则越能够使向SCR催化剂9的每单位时间内的供给量增加。因此，能够使SCR催化剂9中的氨吸附量维持为目标吸附量。
此外，在本实施例所涉及的氨添加量控制中，在SCR催化剂9中的氨吸附量少于目标吸附量的情况下，将吸附量操作量设定为多于基准吸附量操作量的量。通过以此方式，能够使SCR催化剂9中的氨吸附量朝向目标吸附量而增加。另外，在SCR催化剂9中的氨吸附量多于目标吸附量的情况下，将吸附量操作量设定为少于基准吸附量操作量的量。从而能够使SCR催化剂9中的氨吸附量朝向目标吸附量而减少。
以下，根据图6对本实施例所涉及的氨添加量的控制流程进行说明。图6为表示本实施例所涉及的氨添加量的控制流程的流程图。本流程被预先存储于ECU20中，并通过ECU20而被重复执行。此外，对在本流程中执行与图3所示的流程相同的处理的步骤，标注同样的参照编号并省略其说明。
在本流程中，在步骤S104之后执行步骤S205的处理。在步骤S205中，根据目标吸附量以及SCR催化剂9的温度来计算出基准吸附量操作量Qhbase。目标吸附量以及SCR催化剂9的温度与基准吸附量操作量Qhbase之间的关系根据实验等而被预先确定，并作为映射图或参数而被存储于ECU20中。在该映射图或参数中，目标吸附量越大则基准吸附量操作量Qhbase的值越大。另外，如图5所示，即使目标吸附量相同，SCR催化剂9的温度越高则基准吸附量操作量Qhbase的值也越大。
而且，在步骤S106中作出了肯定判断的情况下，即，在SCR催化剂9中的氨吸附量Qam与目标吸附量Qamt相等的情况下，接下来，执行步骤S208的处理。在步骤S208中，吸附量操作量Qh被设定为，在步骤S205中被计算出的基准吸附量操作量Qhbase。
而且，接下来，在步骤S111中，氨添加量被控制为，在步骤S103中被计算出的还原消耗量Qcoam上加上吸附量操作量Qh所得到的量。由此，SCR催化剂9中的氨吸附量Qam被维持为目标吸附量Qamt。
另外，在步骤S107中作出了肯定判断的情况下，即，在SCR催化剂9中的氨吸附量Qam少于目标吸附量Qamt的情况下，接着执行步骤S209的处理。在步骤S209中，吸附量操作量Qh被设定为，多于在步骤S205中被计算出的基准吸附量操作量Qhbase的量。
另外，在步骤S107中作出了否定判断的情况下，即，在SCR催化剂9中的氨吸附量Qam多于目标吸附量Qamt的情况下，接着执行步骤S210的处理。在步骤S210中，吸附量操作量Qh被设定为，少于在步骤S205中被计算出的基准吸附量操作量Qhbase的量。而且，在步骤S209或S210之后执行步骤S111的处理。由此，SCR催化剂9中的氨吸附量Qam朝向目标吸附量Qamt而增加或减少。
此外，在本实施例中，执行上述流程中的步骤S106、S208、S111的ECU20相当于本发明所涉及的控制部。
(实施例3)
以下，参照图7、8对本发明的实施例3所涉及的内燃机的排气净化***进行说明。此外，在以下，省略与实施例1相同的点的说明。
(氨添加量的控制)
本实施例所涉及的内燃机的进气排气***的概要结构与实施例1相同。另外，即使在本实施例中，也与实施例1相同，不仅考虑到还原消耗量也考虑到解吸量而对氨添加量进行控制。也就是说，将氨添加量控制为在还原消耗量上加上吸附量操作量所得到的量。
在本实施例所涉及的氨添加量控制中，对氨添加量进行控制以使当量比(NH3供给量/流入NOx量)成为所需的值。在此，当无论流入NOx量如何均将当量比设为固定时，在流入NOx量增加了的情况下，每单位时间内的氨的供给量将会增加。即使在这种情况下，相对于每单位时间内被SCR催化剂所吸附的还原剂的整体量的、还原消耗量以及剩余吸附量的比例也为固定。因此，剩余吸附量自身增加。其结果为，SCR催化剂9中的氨的吸附量的增加量将会变大。
因此，在本实施例所涉及的内燃机的排气净化***中，根据流入NOx量来变更目标当量比。而且，根据目标当量比来决定吸附操作量。图7为表示本实施例所涉及的氨添加量控制中的、流入NOx量与基准目标当量比之间的关系的图。在此，基准目标当量比是指，在SCR催化剂9中的氨吸附量达到目标吸附量、并使该氨吸附量维持为目标吸附量的情况下的当量比。根据该基准目标当量比来设定基准吸附量操作量。
如图7所示，在本实施例中，在使SCR催化剂9中的氨吸附量维持为目标吸附量的情况下，即使该氨吸附量为相同的量，流入NOx量越多则越将基准目标当量比设定为较小的值。通过以此方式，即使在流入NOx量增加了的情况下，与该流入NOx量的增加比例相比，基准吸附量操作量的增加比例也会变小。也就是说，能够减小氨供给量的增加比例。其结果为，能够对剩余吸附量的过度的增加进行抑制。因此，能够使SCR催化剂9中的氨吸附量维持为目标吸附量。
此外，即使在本实施例所涉及的氨添加量控制中，在SCR催化剂9中的氨吸附量少于目标吸附量的情况下，也与实施例2所涉及的氨添加控制同样，将吸附量操作量设定为多于基准吸附量操作量的量。通过以此方式，能够使SCR催化剂9中的氨吸附量朝向目标吸附量而增加。另外，在SCR催化剂9中的氨吸附量多于目标吸附量的情况下，将吸附量操作量设定为少于基准吸附量操作量的量。能够使SCR催化剂9中的氨吸附量朝向目标吸附量而减少。
以下，根据图8对本实施例所涉及的氨添加量的控制流程进行说明。图8为表示本实施例所涉及的氨添加量的控制流程的流程图。本流程被预先存储于ECU20中，并通过ECU20而被重复执行。此外，在本流程中，对执行与图6所示的流程相同的处理的步骤，标注相同的参照编号，并省略其说明。
在本流程中，在步骤S104之后执行步骤S304的处理。在步骤S304中，根据目标吸附量以及在步骤S101中被计算出的流入NOx量Qinnox来计算出基准目标当量比Eqtbase。目标吸附量以及流入NOx量Qinnox与基准目标当量比Eqtbase之间的关系，根据实验等而被预先确定，并作为映射图或参数而被存储于ECU20中。在该映射图或参数中，目标吸附量越小则基准目标当量比Eqtbase的值也越小。另外，如图7所示，即使目标吸附量相同，流入NOx量Qinnox越多则基准目标当量比Eqtbase的值也将越小。
接下来，在步骤S305中，根据在步骤S304中被计算出的基准目标当量比Eqtbase以及流入NOx量Qinnox来计算出基准吸附量操作量Qhbase。
通过以此方式来决定基准吸附量操作量Qhbase，从而接着在步骤S106中被肯定判断，并在步骤S208中吸附量操作量Qh被设定为基准吸附量操作量Qhbase的基础上，当在步骤S111中，氨添加量被控制为，在还原消耗量Qcoam上加上该吸附量操作量Qh所得到的量时，当量比将会成为基准目标当量比。
此外，在本实施例中，执行上述流程中的步骤S106、S208、S111的ECU20相当于本发明所涉及的控制部。
在本实施例所涉及的氨添加量的控制中也可以应用实施例2所涉及的氨添加量的控制。也就是说，在本实施例所涉及的氨添加量的控制中，也可以使SCR催化剂9的温度越高则越将基准目标当量比Eqtbase增大，以使SCR催化剂9的温度越高则基准吸附量操作量Qhbase越大。
符号说明
1…内燃机；
2…进气通道；
3…排气通道；
7…氧化催化剂；
8…过滤器；
9…选择还原型NOx催化剂(SCR催化剂)；
10…氨泄漏催化剂；
11…添加阀；
12…第一NOx传感器；
13…排气温度传感器；
14…第二NOx传感器。

Claims (4)

1.一种内燃机的排气净化***，具备：
选择还原型NOx催化剂，其被设置于内燃机的排气通道上，并通过被供给还原剂从而选择性地将排气中的NOx还原；
供给装置，其向所述选择还原型NOx催化剂供给还原剂，
所述内燃机的排气净化***的特征在于，还具备：
控制部，其在使所述选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，将来自所述供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量控制为在还原消耗量上加上预定量而得到的量，所述还原消耗量为，在所述选择还原型NOx催化剂中被NOx的还原所消耗的每单位时间内的还原剂量；
解吸量计算部，其对解吸量进行计算，所述解吸量为，被所述选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂中的、未被NOx的还原所消耗而从该选择还原型NOx催化剂中解吸的每单位时间内的还原剂量，
所述控制部在使所述选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，将所述预定量设定为，与由所述解吸量计算部所计算出的所述解吸量相同的量。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化***，其中，
所述控制部在所述选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量少于目标吸附量的情况下，将来自所述供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量控制为，在所述还原消耗量上加上多于所述解吸量的量所得到的量，在所述选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量多于目标吸附量的情况下，将来自所述供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量控制为，在所述还原消耗量上加上少于所述解吸量的量所得到的量。
3.如权利要求1所述的内燃机的排气净化***，其中，
所述控制部在使所述选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，所述选择还原型NOx催化剂的温度越高则越将所述预定量设定为较多的量。
4.如权利要求1或3所述的内燃机的排气净化***，其中，
所述控制部在使所述选择还原型NOx催化剂中的还原剂的吸附量维持为目标吸附量的情况下，以如下的方式来设定所述预定量，即，流入NOx量越多，则使相对于该流入NOx量的、来自所述供给装置的每单位时间内的还原剂的供给量的比例越小，其中，所述流入NOx量为，流入到所述选择还原型NOx催化剂中的每单位时间内的NOx量。
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