废气净化系统以及废气净化方法技术方案

本发明专利技术提供废气净化系统以及废气净化方法。使内燃机(11)的废气(G)在通过前置氧化催化剂(25)之后通过废气净化装置(20)，并且在废气净化装置(20)上游侧的废气(G)的第一温度(T1)低于第一设定温度(T1c)的情况下，进行多级升温喷射，如果第一温度(T1)成为第一设定温度(T1c)以上，则在多级升温喷射的基础上进行后喷射，以使废气净化装置(20)下游侧的废气(G)的第二温度(T2)成为第二设定温度(T2c)的方式对后喷射进行反馈控制。由此，在具备前端氧化催化剂(21)的废气净化装置(20)的上游设置前置氧化催化剂(25)，并且对多级升温喷射和后喷射的燃料喷射进行控制，实现低温时的NOx净化性能的改善、防止由低温时的DPF再生时的HC泄漏引起的白烟的产生等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废气净化系统以及废气净化方法
本专利技术涉及废气净化系统以及废气净化方法，能够对具备前级氧化催化剂以及至少NOx净化催化剂或DPF中的一方的废气净化装置的低温特性进行改善，而能够提高低温时的NOx净化率，防止白烟的产生。
技术介绍
在柴油发动机、一部分汽油发动机等内燃机中，为了减少废气中的NOx(氮氧化物)、PM(粒子状物质)，而使用NOx净化催化剂(deNOx催化剂)、DPF(柴油颗粒过滤器)。作为该NOx净化催化剂，存在稀NOx捕集催化剂(LNT催化剂)和选择还原型催化剂(SCR催化剂)等，作为该稀NOx捕集催化剂之一而存在NOx吸藏还原型催化剂。该NOx吸藏还原型催化剂是载持有吸藏NOx的NOx吸藏材料、以及贵金属的催化剂，在流入的废气的空燃比为稀(氧过多)状态且气氛中的氧(O2)浓度较高的情况下，废气中的一氧化氮(NO)在贵金属上被氧化而成为二氧化氮(NO2)，该二氧化氮与钡(Ba)等NOx吸藏材料结合而成为硝酸盐(Ba2NO4)等并被吸藏。此外，当朝该NOx吸藏还原型催化剂流入的废气的空燃比成为理论空燃比、浓(低氧浓度)状态，气氛中的氧浓度降低时，NOx吸藏材料与一氧化碳(CO)结合，硝酸盐分解而释放二氧化氮。该释放的二氧化氮通过贵金属的三元功能而被废气中所含的未燃烃(HC)、一氧化碳等还原而成为氮气(N2)，废气中的各成分作为二氧化碳(CO2)、水(H2O)、氮气等无害的物质而朝大气中释放。因此，在具备NOx吸藏还原型催化剂的废气净化系统中，当NOx吸藏能力接近饱和时，通过进行使废气的空燃比成为浓状态而使流入的废气的氧浓度降低的控制、即NOx吸藏能力恢复用的浓控制，由此进行使所吸收的NOx释放而通过贵金属使该释放的NOx还原为氮气的NOx再生操作。以该NOx吸藏还原型催化剂为代表，在一般情况下，当催化剂未成为活化温度以上时，其催化剂作用不活化，因此存在如下问题：在催化剂不活化的低温时，无法促进催化剂反应，在NOx吸藏还原型催化剂、选择还原型催化剂等NOx净化催化剂中NOx净化率变低。为了提高该低温时的催化剂的NOx净化率，在柴油发动机的废气处理中也对废气的升温控制进行研讨。该升温控制是如下控制：通过预喷射(引燃喷射)、主喷射(主喷射)、延迟喷射等的组合即多级升温喷射(多级喷射)，将活塞上止点以后的膨胀行程的缸内(气缸内)的燃烧温度保持为高温，而使废气温度升温的控制。通过该升温控制，能够使废气温度提早升温，而加快配设于排气通路的废气净化装置的催化剂的活性。此外，在具备捕集废气中的PM的DPF的废气净化系统中，当PM捕集量接近DPF的可捕集量(饱和状态的量)时，为了恢复其PM捕集能力，而进行将DPF的温度升温至所捕集的PM开始燃烧的温度以上而将PM燃烧除去的PM再生控制。在该DPF的升温时，进行使朝DPF流入的废气升温而通过高温的废气使DPF升温的升温控制。但是，在冷机时的废气的升温控制中，存在如下情况：通过多级升温喷射的升温控制而喷射到缸内的燃料几乎全部在缸内燃烧，但烧剩的未燃烃(HC)直接穿过废气净化装置。即，在进行废气的升温控制的情况下，在设置于排气通路的催化剂的温度为催化剂活化温度以下的情况下，存在如下问题：从缸内排出的未燃烃到达排气通路的最后部的后尾管，而朝大气中流出(泄漏)并释放到大气中。不仅在NOx净化催化剂的冷机时的情况、NOx吸藏还原型催化剂的NOx再生的情况下，而且在发动机为低负载时的对DPF的PM进行燃烧除去的PM再生的情况下，也同样存在产生该HC泄漏的可能性。例如，如日本申请特开2010-31833号公报所记载的那样，提出一种柴油发动机的排气净化装置，为了减少该HC(烃)朝大气中的释放，在通过前级氧化催化剂(DOC)和DPF的构成，进行基于提前后喷射(early-postinjection)的DOC升温、以及基于通过延迟后喷射(delay-postinjection)供给的未燃成分在DOC中的氧化反应热的DPF升温的废气净化装置中，通过使目标延迟后喷射量具有一定时间的延迟，由此抑制延迟后喷射的喷射量的急剧上升而防止HC泄漏。但是，在使用这种DOC的情况下，对废气中的未燃成分(未燃HC)进行氧化的DOC需要覆盖内燃机的运转区域整体，因此难以小型化，设置于发动机主体的附近这一情况存在极限。此外，在使用排气管内直接喷射的情况下，所喷射的燃料的气化需要一定的时间，并且，当HC喷射阀喷嘴(排气管内直接喷射装置)与DOC之间的间隔较窄时，有时在DOC的前面由于燃料的部分氧化(裂化)而产生炭黑并产生堵塞，因此需要增大HC喷射喷嘴与DOC之间的间隔、例如成为1m以上。基于这些理由，无法将DOC配置于发动机主体的附近，因此从缸内排出的废气在到达DOC之前由于散热而温度变低。因此，在低温时，无法通过DOC充分地氧化废气中的未燃HC，而会产生HC泄漏。作为该低温时的HC泄漏的对策，例如，如日本申请特开2011-163250号公报所记载的那样，提出有内燃机的废气处理方法以及装置，在通过前级氧化催化剂(DOC)和DPF的构成，进行基于提前后喷射的DOC升温、以及基于通过延迟后喷射供给的未燃成分在DOC中的氧化反应热的DPF升温的废气净化装置中，在提前后喷射后到DOC达到活性温度为止的期间，为了防止未燃HC成分朝外部大量释放，而在开始提前后喷射之前增大油循环泵的动力，由此使柴油机的负载增大，使DOC升温阶段的废气升温斜度增大，而促进DOC的活化，减少HC泄漏。但是，在该废气处理方法以及装置中，在低温起动时，为了使内燃机的缸内温度升温而增大柴油机的负载，因此燃料消耗率有可能恶化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本申请特开2010-31833号公报专利文献2：日本申请特开2011-163250号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供废气净化系统以及废气净化方法，能够改善具备前级氧化催化剂(DOC)、以及至少NOx净化催化剂或DPF中的一方的废气净化装置的低温特性，能够改善NOx净化催化剂对低温废气的NOx净化特性，能够防止由低温时的NOx净化、NOx再生、PM再生时的HC泄漏导致的白烟的产生。用于解决课题的手段用于实现上述目的的废气净化系统为，在内燃机的排气通路上设置具备前级氧化催化剂、以及至少NOx净化催化剂或DPF中的一方的废气净化装置，并且具备对上述内燃机的运转进行控制的控制装置，其中，在上述废气净化装置上游侧的上述排气通路上，从上游侧起依次配置第一废气温度传感器、前置氧化催化剂和第二废气温度传感器，使上述控制装置构成为，实施如下的第一控制：在由上述第一废气温度传感器检测出的第一温度低于预先设定的第一设定温度的情况下，在缸内燃烧控制中进行多级升温喷射，如果上述第一温度成为上述第一设定温度以上，则在上述多级升温喷射的基础上进行后喷射，对上述后喷射进行反馈控制，以使由上述第二废气温度传感器检测出的第二温度成为预先设定的第二设定温度。根据该构成，使比朝前级氧化催化剂流入的废气更高温的废气，流入比具备前级氧化催化剂(DOC)以及至少NOx净化催化剂或DPF中的一方的废气净化装置、更靠上游侧的缸内(气缸内)附近配置的前置氧化催化剂(Pre-DOC)，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化系统，在内燃机的排气通路上设置具备前级氧化催化剂、以及至少NOx净化催化剂或DPF中的一方的废气净化装置，并且具备对所述内燃机的运转进行控制的控制装置，其特征在于，在所述废气净化装置上游侧的所述排气通路上，从上游侧起依次配置第一废气温度传感器、前置氧化催化剂以及第二废气温度传感器，将所述控制装置构成为，实施如下的第一控制：在由所述第一废气温度传感器检测出的第一温度低于预先设定的第一设定温度的情况下，在缸内燃烧控制中进行多级升温喷射，如果所述第一温度成为所述第一设定温度以上，则在所述多级升温喷射的基础上进行后喷射，对所述后喷射进行反馈控制，以使由所述第二废气温度传感器检测出的第二温度成为预先设定的第二设定温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.09 JP 2012-2240631.一种废气净化系统，在内燃机的排气通路上设置具备前级氧化催化剂、以及至少NOx净化催化剂或DPF中的一方的废气净化装置，并且具备对所述内燃机的运转进行控制的控制装置，其特征在于，在所述废气净化装置上游侧的所述排气通路上，从上游侧起依次配置第一废气温度传感器、前置氧化催化剂以及第二废气温度传感器，将所述控制装置构成为，实施如下的第一控制：在由所述第一废气温度传感器检测出的第一温度低于预先设定的第一设定温度的情况下，在缸内燃烧控制中进行多级升温喷射，如果所述第一温度成为所述第一设定温度以上，则在所述多级升温喷射的基础上进行后喷射，对所述后喷射进行反馈控制，以使由所述第二废气温度传感器检测出的第二温度成为预先设定的第二设定温度，所述废气净化装置具备所述DPF而构成，并且在比所述DPF更靠上游侧的所述排气通路上，配置排气管内燃料喷射装置和对朝所述DPF流入的废气的温度进行检测的第三废气温度传感器，在所述控制装置中，将所述第一设定温度设定为所述前置氧化催化剂的催化剂活化温度，将第二设定温度设定为从所述排气管内燃料喷射装置喷射的燃料分解的温度，将第三设定温度设定为所述DPF所捕集的粒子状物质能够燃烧的温度，并且，将所述控制装置构成为，在所述内燃机的低负载时实施所述第一控制，如果通过实施所述第一控制而所述第二温度能够维持所述第二设定温度，则开始从所述排气管内燃料喷射装置喷射燃料，对所述后喷射进行反馈控制，以使由所述第三废气温度传感器检测出的第三温度成为所述第三设定温度，在该反馈控制的实施...

【专利技术属性】
技术研发人员：长冈大治，中田辉男，是永智宏，
申请(专利权)人：五十铃自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP