內燃機的廢氣凈化系統及內燃機的廢氣凈化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種內燃機的廢氣凈化系統及內燃機的廢氣凈化方法，在車輛的行駛后的怠速運轉狀態下，在由排氣通路中設置的廢氣的后處理裝置所具備的氧化催化劑產生的N02生成量變多的溫度區，能夠抑制向大氣的N02排出量。
【背景技術】
[0002]—般而言，車輛通過將燃料在內燃機內燃燒所產生的動力經由變速器等傳遞至車輪來進行行駛，該燃燒所產生的廢氣中含有NOx(氮氧化物)、PM(Particulate Matter:微粒狀物質)等，因此，在內燃機的排氣通路中設置廢氣的后處理裝置，在該后處理裝置擔載催化劑裝置，通過該催化劑裝置，對廢氣中含有的NOx、PM等進行凈化處理。
[0003]作為該催化劑裝置，例如使用NOx吸附還原型催化劑(LNT:Lean NOx Trap)、選擇還原型NOx催化劑(SCR: Selective Catalytic Reduct1n)、柴油機微粒過濾器(DPF:Diesel Particulate Filter)。該凈化處理后的廢氣經由消音器等排放到大氣中。
[0004]例如，如日本申請的特開2007-255345號公報所記載，該DPF是用過濾器捕集廢氣中的PM來進行凈化，為了防止過濾器的堵塞，需要在達到捕集極限量之前使PM燃燒而將其除去。在廢氣的溫度為500°C以上等高溫時，PM會自然燃燒，但是，在廢氣的溫度為低溫時，向廢氣中供給燃料的未燃HC等，通過在DPF的前段等配置的氧化催化劑(D0C)使其燃燒，利用氧化反應熱將流入DPF的廢氣升溫到600°C左右，由此，強制使PM燃燒。
[0005]在此，通過該氧化催化劑的氧化反應功能，使廢氣中含有的N0被氧化為N02，但是根據該N0—N02活性和廢氣中含有的NOx的N0/N02平衡狀態，如圖5所示，由氧化催化劑生成的N02生成量在特定的溫度區變多(以下將該溫度區稱作“氧化催化劑活性溫度區”)。一般而言，該氧化催化劑活性溫度區約為200°C?500°C。
[0006]在氧化催化劑的溫度處于比氧化催化劑活性溫度區高的溫度區的情況下，根據廢氣中的N0/N02平衡狀態，N02的比例降低，并且，在氧化催化劑的溫度處于比氧化催化劑活性溫度區低的溫度區的情況下，氧化催化劑的N0—N02活性降低，NOx內的N02的比例降低。
[0007]因此，在車輛行駛完高速公路之后在服務區等中使車輛以怠速運轉狀態停止的情況下，由于是車輛行駛后，因此，氧化催化劑的溫度多數情況下處于氧化催化劑活性溫度區，由氧化催化劑生成的N02生成量較多，因此，存在N02未耗盡而向大氣排出的可能性(參照圖4、圖6、圖7)。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本申請的特開2007-255345號公報
【發明內容】
[0011]發明所要解決的課題
[0012]本發明提供一種內燃機的廢氣凈化系統及內燃機的廢氣凈化方法，在車輛行駛后的怠速運轉狀態下，能夠減少由排氣通路的廢氣后處理裝置所具備的氧化催化劑生成的N02，能夠抑制N02向大氣的排出。
[0013]解決課題所采用的技術手段
[0014]用于實現上述目的的本發明的內燃機的廢氣凈化系統為，在具備EGR系統的內燃機的排氣通路中設置有廢氣后處理裝置，該廢氣后處理裝置從上游側起依次具備氧化催化劑和DPF，其中，控制所述EGR系統的控制裝置構成為，在所述內燃機的運轉狀態從行駛運轉狀態轉變到怠速運轉狀態之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標溫度處于與氧化催化劑活性溫度相關地預先設定的下限設定溫度和上限設定溫度之間的設定溫度區域、并且所述DPF的推測PM堆積量低于預先設定的再生開始閾值的情況下，將EGR控制中的EGR率的目標值設為比所述內燃機的通常運轉時的第1EGR率高的第2EGR率來進行EGR控制。
[0015]在此，在作為催化劑指標溫度而使用氧化催化劑的測定溫度的情況下，一般而言，由氧化催化劑生成的N02生成量變多的氧化催化劑活性溫度區為約200°C?約500°C，因此，相對于該催化劑指標溫度的下限設定溫度被設定為該溫度的約200°C，上限設定溫度被設定為該溫度的約500°C。另外，一般很難直接測定催化劑溫度，因此，作為催化劑指標溫度，多數情況下代替催化劑溫度而使用廢氣溫度，該情況下，考慮廢氣溫度的測定位置，在廢氣溫度(催化劑指標溫度)處于設定溫度區域的情況下，通過使催化劑的溫度成為氧化催化劑活性溫度區的廢氣溫度，來設定下限設定溫度和上限設定溫度。
[0016]根據該構成，在搭載有內燃機的車輛的行駛后的怠速運轉狀態中，在氧化催化劑的催化劑溫度處于N02生成量變多的氧化催化劑活性溫度區、并且無需進行DPF的再生處理、N 0 2向大氣中流出的可能性變高的情況下，按照比通常的運轉狀態的第1E G R率高的第2EGR率來進行運轉，由此，能夠減少氣缸內產生的NOx的量，能夠抑制氧化催化劑中的N02的生成量，能夠防止N02向大氣的排出。此外，根據該構成，無需另外設置NOx減少催化劑(deNOx催化劑)等，因此能夠抑制成本。優選為，該第1EGR率為20%?30%，第2EGR率為30%?50% ο
[0017]另外，雖然提高EGR率的目標值會使從氣缸排出的廢氣內含有的HC、C0的量增加，但是，由于氧化催化劑的溫度處于氧化催化劑活性溫度區，處于能夠對HC、C0進行凈化處理的溫度區，因此，能夠抑制HC、C0向大氣中的排出量。
[0018]此外，在上述的內燃機的廢氣凈化系統中，控制所述EGR系統的控制裝置構成為，在所述內燃機的運轉狀態從行駛運轉狀態轉變到怠速運轉狀態之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標溫度為預先設定的第1設定溫度以上、并且所述DPF的推測PM堆積量為所述再生開始閾值以上的情況下，在將EGR控制中的EGR率的目標值設為維持所述第1EGR率的狀態或者比所述第1EGR率低的狀態下，進行所述DPF的再生控制，在之后所述催化劑指標溫度變得比預先設定的所述第1設定溫度低的情況下，將EGR控制中的EGR率的目標值設為比所述第1EGR率高來進行所述DPF的再生控制。
[0019]在此，第1設定溫度針對利用N02時的DPF的可再生處理的溫度區域而設定。一般而言，若DPF的溫度未達到500°C?600°C以上，則DPF上堆積的PM不開始燃燒，但是由于N02對PM具有氧化能力，因此，若將N02利用于DPF的再生處理，則通過N02和PM的氧化還原反應(N02被還原，PM被氧化)產生的熱而使DPF的溫度成為約280°C以上的話，就能夠使PM開始燃燒。因此，第1設定溫度例如設定為300°C。
[0020]通過設為這樣的構成，在車輛的行駛后的怠速運轉狀態下，在氧化催化劑的催化劑溫度處于氧化催化劑活性溫度區、并且需要進行DPF的再生處理的情況下，使NOx排出量維持或者增加，從而能夠使由氧化催化劑生成的N02生成量維持或者增加，通過將該N02利用于下游側(后段)的DPF的再生處理，能夠使DPF上堆積的PM燃燒而減少，此外，通過N02的還原還能夠使N02減少。
[0021]此外，在催化劑指標溫度變得比第1設定溫度低的情況下，控制為第2EGR率，由此，能夠減少氣缸內產生的NOx的量，能夠抑制氧化催化劑生成N02的生成量，因此，能夠抑制N02向大氣的排出。
[0022]此外，在上述的內燃機的廢氣凈化系統中，所述控制裝置構成為，在所述內燃機的運轉狀態從行駛運轉狀態轉變到怠速運轉狀態之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標溫度變得比所述下限設定溫度低的情況下，進行使EGR控制中的EGR率的目標值返回為所述第1EGR率的控制，這樣，能夠起到下述效果。
[0023]根據該構成，在從行駛運轉狀態轉變到怠速運轉狀態之后，在催化劑指標溫度變得比下限設定溫度低的情況下，以通常運轉的第1EGR率為目標來進行EGR控制，由此，使氣缸內的EGR氣體的量返回為通常運轉的量，能夠抑制氣缸內的HC、C0的產生量的增加，能夠防止HC、C0的惡化。
[0024]此外，在上述的內燃機的廢氣凈化系統中，在所述氧化催化劑使用了三元催化劑的情況下，所述控制裝置構成為，在以使EGR控制中的EGR率的目標值成為我所述第2EGR率的方式進行控制時，進行將所述第2EGR率設為使廢氣的空燃比狀態成為理論空燃比狀態的值的控制，這樣，將廢氣的空燃比設為理論空燃比狀態，通過三元催化劑的三元功能，提高對NOx，HC、CO的凈化性能，因此能夠實現NOx、HC、C0的同時減少。
[0025]此外，用于實現上述目的的本發明的內燃機的廢氣凈化方法為，通過廢氣后處理裝置對廢氣進行凈化，該廢氣后處理裝置設置于具備EGR系統的內燃機的排氣通路中，從上游側起依次具備氧化催化劑和DPF，其中，在所述內燃機的運轉狀態從行駛運轉狀態轉變到怠速運轉狀態之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標溫度處于與氧化催化劑活性溫度相關地預先設定的下限設定溫度和上限設定溫度之間的設定溫度區域、并且所述DPF的推測PM堆積量低于預先設定的再生開始閾值的情況下，將EGR控制中的EGR率的目標值設為比所述內燃機的通常運轉時的第1EGR率高的第2EGR率來進行EGR控制。
[0026]此外，在上述的內燃機的廢氣凈化方法中，在所述內燃機的運轉狀態從行駛運轉狀態轉變到怠速運轉狀態之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標溫度為預先設定的第1設定溫度以上、并且所述DPF的推測PM堆積量為所述再生開始閾值以上的情況下，在將EGR控制中的EGR率的目標值設為維持所述第1EGR率的狀態或者比所述第1EGR率低的狀態下，進行所述DPF的再生控制，在之后所述催化劑指標溫度變得比預先設定的所述第1設定溫度低的情況下，將EGR控制中的EGR率的目標值設為比所述第1EGR率高來進行所述DPF的再生控制。
[0027]此外，在上述的內燃機的廢氣凈化方法中，在所述內燃機的運轉狀態從行駛運轉狀態轉變到怠速運轉狀態之后，在表示所述氧化催化劑的溫度的催化劑指標溫度變得比所述下限設定溫度低的情況下，進行使EGR控制中的