Устройство для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

Устройство для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение относится к устройству для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

Известен метод, при котором катализатор для восстановления окклюдированных оксидов NOx (далее в данном документе называемый просто катализатор NOx) располагается в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания. Функцией катализатора NOx является окклюдирование NOx из выхлопных газов, когда концентрация кислорода в выхлопных газах, протекающих в катализатор NOx, высока, и восстановление NOx, окклюдированных в катализаторе NOx, когда концентрация кислорода в поступающих выхлопных газах снижается и когда в них присутствует восстановитель.

Кроме того, серосодержащий компонент, присутствующий в топливе, также окклюдируется катализатором NOx, подобно NOx. Серосодержащий компонент, окклюдированный таким образом, труднее высвобождается по сравнению с NOx и аккумулируется в катализаторе NOx. Это явление называется отравлением серой. Скорость очистки от NOx катализатора NOx уменьшается вследствие такого отравления серой, так что необходимо выполнить процесс устранения отравления серой для восстановления катализатора NOx из состояния отравления серой в приемлемое время. Этот процесс устранения отравления серой выполняется повышением температуры катализатора NOx и пропусканием к катализатору NOx выхлопных газов со стехиометрическим соотношением воздуха и топлива или обогащенным соотношением воздуха и топлива. Например, при добавлении топлива к катализатору NOx топливо реагирует с катализатором NOx, в результате чего температура катализатора NOx становится высокой. Посредством дальнейшего добавления топлива к катализатору NOx при условии, что соотношение воздуха и топлива контролируется таким образом, что поддерживается обогащенное соотношение воздуха и топлива, отравление серой может быть устранено.

Также известен метод, при котором для улавливания твердых частиц (на которые далее в данном документе дается ссылка как на PM) в выхлопных газах предусмотрен фильтр очистки от микрочастиц (далее в данном документе называемый просто фильтром), который содержит катализатор с окислительной способностью или имеет катализатор с окислительной способностью с впускной стороны. Когда количество твердых частиц, задержанных фильтром, достигает заданной величины, то в катализатор, обладающий окислительной способностью, подается восстановитель таким образом, что температура фильтра повышается, и твердые частицы в нем удаляются окислением. Удаление твердых частиц в фильтре таким образом называется регенерацией фильтра. Ниже в данном документе процесс устранения отравления серой называется регенерацией S и удаление твердых частиц посредством их окисления называется регенерацией PM.

Кроме того, также известен метод, который предусматривает размещение клапана для добавления углеводородов (HC), катализатора окисления, фильтра очистки от микрочастиц, клапана для добавления углеводородов (HC), катализатора для восстановления окклюдированных оксидов NOx и катализатора селективного восстановления NOx на выхлопной трубе в указанном порядке в направлении от ее впускной стороны к выпускной стороне (см., например, JP 2006-512529).

Проблемы, на решение которых направлено настоящее изобретение

В случае, когда регенерация PM и регенерация S совмещаются одна с другой, если углеводороды добавляются с впускной стороны клапана для добавления углеводородов и с выпускной стороны клапана для добавления углеводородов независимым образом, имеется опасность того, что количество добавляемых углеводородов может стать чрезмерным, так что катализатор может не реагировать с избыточным количеством углеводородов в достаточной степени, и, соответственно, непрореагировавшие углеводороды будут высвобождаться в окружающую атмосферу.

Данное изобретение сделано с учетом вышеуказанных проблем и его целью является предоставление метода, обеспечивающего выполнение регенерации фильтра и очистки от NOx, совместимых одна с другой, при предотвращении подачи избыточного количества углеводородов в устройство для очистки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания.

Средство для решения проблем

Чтобы достигнуть вышеуказанной цели, устройство для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания в соответствии с данным изобретением обладает следующей структурой. А именно, устройство для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания в соответствии с данным изобретением характеризуется тем, что оно содержит:

первый узел очистки выхлопных газов, предназначенный для удаления NOx;

второй узел очистки выхлопных газов, который расположен последовательно с указанным первым узлом очистки выхлопных газов и предназначен для улавливания твердых частиц в выхлопных газах;

средства для подачи углеводородов, которыми снабжены первый узел очистки выхлопных газов и второй узел очистки выхлопных газов, соответственно, для подачи углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов и второй узел очистки выхлопных газов, соответственно; и

средство вынесения решения о приоритете, которое определяет приоритет между подачей углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов и подачей углеводородов во второй узел очистки выхлопных газов;

при этом количество углеводородов, подаваемых в узел с более низком приоритетом, решение о котором вынесено средством вынесения решения о приоритете, уменьшается, когда запрос о подаче углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов и запрос о подаче углеводородов во второй узел очистки выхлопных газов совмещаются один с другим, по сравнению со случаем, когда запросы о подаче углеводородов не совмещаются один с другим.

Первый узел очистки выхлопных газов может содержать по меньшей мере катализатор для удаления NOx и, кроме того, может быть объединен с другими катализаторами. Кроме того, посредством подачи углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов, возможно, например, удаление NOx или восстановление способности к очистке от NOx или же улучшение способности к очистке от NOx.

Второй узел очистки выхлопных газов может быть узлом, содержащим катализатор, обладающий окислительной способностью, который поддерживается фильтром очистки от микрочастиц, или он может быть снабжен катализатором, обладающим окислительной способностью, который размещен с впускной стороны фильтра очистки от микрочастиц. Кроме того, с ним могут быть объединены другие катализаторы. Более того, посредством подачи углеводородов во второй узел очистки выхлопных газов, возможно, например, окисление твердых частиц, задержанных фильтром очистки от микрочастиц. Первый узел очистки выхлопных газов и второй узел очистки выхлопных газов располагаются последовательно один за другим, и в этом случае, один из первого и второго узлов очистки выхлопных газов может быть расположен с впускной стороны другого узла.

Кроме того, когда наступает момент подачи углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов или второй узел очистки выхлопных газов, делается соответствующий запрос на подачу углеводородов. Если имеется запрос на подачу углеводородов и если выполняются другие требования, то углеводороды подаются из соответствующего средства для подачи углеводородов.

Выражение «запрос на подачу углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов и запрос на подачу углеводородов во второй узел очистки выхлопных газов совмещаются один с другим» означает, что запрос на подачу углеводородов для подачи углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов и запрос на подачу углеводородов для подачи углеводородов во второй узел очистки выхлопных газов делаются в одно и то же время. При этом отдельные запросы на подачу углеводородов могут лишь частично совмещаться один с другим.

Решение в отношении того, у какого запроса выше приоритет, запроса на подачу углеводородов в указанный первый узел очистки выхлопных газов или запроса на подачу углеводородов в указанный второй узел очистки выхлопных газов, делается в соответствии с целью подачи углеводородов, температурой первого узла очистки выхлопных газов или второго узла очистки выхлопных газов или же рабочим режимом двигателя внутреннего сгорания.

Кроме того, посредством уменьшения количества углеводородов, подаваемых в узел с более низким приоритетом, может преимущественно выполняться подача углеводородов в узел с более высоким приоритетом. При этом количество углеводородов, подаваемых в узел с более высоким приоритетом, или синхронизация его подачи может быть определено независимо от подачи углеводородов в узел с более низким приоритетом. Соответственно, оптимальное количество углеводородов может быть подано в узел с более высоким приоритетом.

В данном изобретении указанное средство вынесения решения о приоритете определяет, что узел, в котором образуется восстановительная атмосфера посредством подачи углеводородов, имеет более высокий приоритет.

«Узел, в котором образуется восстановительная атмосфера посредством подачи углеводородов» может быть узлом, который требуется для образования восстановительной атмосферы, или может быть узлом, в котором создается восстановительная атмосфера, чтобы очистить выхлопные газы или чтобы улучшить способность к очистке выхлопных газов или же чтобы восстановить способность к очистке выхлопных газов. Иными словами, посредством подачи углеводородов предпочтительно на основании предположения о том, что узел, в котором образуется восстановительная атмосфера посредством подачи углеводородов, обладает более высоким приоритетом, возможно повышение способности к очистке выхлопных газов.

В данном изобретении указанное средство вынесения решения о приоритете может принимать решение о том, что узел, в котором степень снижения способности к очистке выхлопных газов увеличивается без подачи углеводородов, имеет более высокий приоритет.

При этом имеется определенный узел для очистки выхлопных газов, обладающий способностью к очистке выхлопных газов, которая не будет быстро снижаться, даже если подача углеводородов приостанавливается, что зависит от типа или вида узла. С другой стороны, имеется узел, способность которого к очистке выхлопных газов снижается вскоре после прекращения подачи углеводородов. Другими словами, посредством предпочтительной подачи углеводородов к узлу, способность которого к очистке выхлопных газов склонна к снижению, возможно подавление ухудшения способности к очистке выхлопных газов устройства в целом.

Например, катализатор селективного восстановления NOx обладает способностью к очистке от NOx, которая уменьшается при низкой температуре. Соответственно, когда температура катализатора селективного восстановления NOx низкая, степень снижения его способности к очистке выхлопных газов возрастает, пока к катализатору не будут поданы углеводороды, с тем, чтобы повысить температуру его слоя. Кроме того, например, в случае, когда используются катализатор, образующий аммиак, и катализатор селективного восстановления, и селективное восстановление NOx выполняется посредством подачи углеводородов к катализатору, образующему аммиак, чтобы образовывать углеводород, без подачи углеводородов аммиак образовываться не будет. То есть, способность к очистке от NOx ухудшается без подачи углеводородов, так что степень снижения способности к очистке выхлопных газов велика. В противоположность этому, в фильтре очистки от микрочастиц, если в него не подаются углеводороды, то твердые частицы не могут быть окислены, однако его способность к улавливанию твердых частиц ухудшаться не будет. Другими словами, степень снижения способности к очистке выхлопных газов в то время, когда углеводороды не подаются, относительно ограничена.

В данном изобретении указанное средство вынесения решения о приоритете принимает решение о том, что подача углеводородов в указанный первый узел очистки выхлопных газов имеет более высокий приоритет.

Иными словами, в катализаторе NOx или подобном узле для очистки от NOx, посредством подачи углеводородов к катализатору NOx или т.п., NOx восстанавливаются или выполняется устранение отравления серой. Соответственно, если подача углеводородов ограничивается, то NOx не могут быть восстановлены или окклюдированы, так что будет возникать опасность того, что NOx могут выпускаться из катализатора NOx. С другой стороны, в фильтре очистки от микрочастиц или подобном узле, в котором улавливаются твердые частицы, даже если подача углеводородов ограничивается, по существу не будет создаваться опасность того, что твердые частицы могут выпускаться из фильтра очистки от микрочастиц. Другими словами, из соображений очистки выхлопных газов, углеводороды должны предпочтительно подаваться в первый узел очистки выхлопных газов. Вследствие этого возможно подавление выпуска NOx.

В данном изобретении, когда углеводороды подаются в один из первого узла очистки выхлопных газов и второго узла очистки выхлопных газов, подача углеводородов в другой узел может быть приостановлена.

Иными словами, выражение «количество углеводородов, подаваемых в узел с более низким приоритетом, решение о котором принято указанным средством вынесения решения о приоритете, уменьшается по сравнению со случаем, когда запросы о подаче углеводородов не совмещаются один с другим» включает приостановку подачи углеводородов в узел с более низким приоритетом. Соответственно, углеводороды подаются лишь в узел с более высоким приоритетом и возможно предотвращение прохождения углеводородов вследствие их избыточной подачи. Кроме того, подача углеводородов в узел с более низким приоритетом может быть выполнена лишь в то время, когда подача углеводородов в узел с более высоким приоритетом приостановлена.

В данном изобретении, когда указанный запрос на подачу углеводородов в указанный первый узел очистки выхлопных газов и указанный запрос на подачу углеводородов в указанный второй узел очистки выхлопных газов совмещаются один с другим и когда углеводороды подаются в узел с более низким приоритетом после подачи углеводородов в узел с более высоким приоритетом, к количеству углеводородов, подаваемых в указанный узел с более низким приоритетом, может быть добавлена величина, на которую уменьшено количество углеводородов, подаваемое в указанный узел с более низким приоритетом во время подачи углеводородов в указанный узел с более высоким приоритетом.

Когда углеводороды подаются в узел с более высоким приоритетом, то количество углеводородов, подаваемых в узел с более низким приоритетом, уменьшается. Затем, когда после этого подача углеводородов в узел с более высоким приоритетом завершается, запросы на подачу углеводородов не совмещаются один с другим, так что устраняется необходимость в уменьшении количества углеводородов, подаваемых в узел с более низким приоритетом. Когда углеводороды подаются в узел с более высоким приоритетом, количество углеводородов, подаваемых в узел с более низким приоритетом, уменьшается, так что количество углеводородов, поданных в узел с более низким приоритетом в течение этого периода времени, становится меньше запрошенного количества. Другими словами, при одном лишь простом согласовании количества углеводородов, подлежащего подаче, с запрошенным количеством, когда углеводороды подаются в узел с более низким приоритетом, общее количество углеводородов, поданных в узел с более низким приоритетом, уменьшается. Вследствие этого, имеет место возможность того, что ожидаемый эффект подачи углеводородов не будет достигнут в удовлетворительной степени из-за недостатка углеводородов. В противоположность этому, уменьшение общего количества углеводородов, поданных в узел с более низким приоритетом, может быть предотвращено посредством подачи уменьшенного количества углеводородов в дополнение к запрошенному количеству, когда углеводороды подаются в узел с более низким приоритетом.

В данном изобретении, в случае, когда при подаче углеводородов в указанный узел с более низким приоритетом запрошенное количество углеводородов увеличено для повышения температуры узла с более низким приоритетом, приоритет узла, в котором увеличено запрошенное количество углеводородов для повышения температуры указанного узла с более низким приоритетом, может быть сделан более высоким.

В соответствии с этим, приоритеты взаимозаменяемы, так что когда приходит время подачи углеводородов в узел, для которого приоритет был выше к данному моменту, подача углеводородов в другой узел, для которого приоритет был ниже к данному моменту, выполняется неизменным образом. При этом, когда количество всасываемого воздуха увеличивается, например, вследствие увеличенной нагрузки двигателя внутреннего сгорания, необходимо подавать большее количество углеводородов. Это обусловлено тем, что увеличенное количество всасываемого воздуха требует большего количества углеводородов, с тем, чтобы уменьшить соотношение воздуха и топлива в выхлопных газах или чтобы повысить температуру устройства для очистки выхлопных газов. То есть, требуемое количество углеводородов возрастает. Однако, когда при этом увеличивается количество углеводородов, подлежащее подаче, то соотношение воздуха и топлива в выхлопных газах становится чрезмерно низким, и, соответственно, возрастает опасность того, что углеводороды могут проходить через устройство для очистки выхлопных газов. Кроме того, в случае, когда имеются ограничения в количестве углеводородов, которое может быть подано в единицу времени каждым из средств для подачи углеводородов, становится невозможной подача запрошенного количества углеводородов. А именно, период подачи углеводородов может быть продлен, поскольку возрастает требуемое количество углеводородов для повышения температуры узла с более низким приоритетом. Однако, если количество углеводородов, подаваемых в узел с более низким приоритетом, уменьшается, когда наступает время подачи углеводородов в узел с более высоким приоритетом, то температура узла с более низким приоритетом будет понижаться. Другими словами, имеет место опасность, что эффект подачи углеводородов может быть снижен существенным образом.

В противоположность этому, посредством взаимного изменения приоритетов узла с более высоким приоритетом и узла с более низким приоритетом углеводороды могут быть предпочтительным образом поданы в узел, который был ниже по приоритету к данному моменту, так что становится возможным предотвращение нехватки в нем углеводородов. Кроме того, количество углеводородов, подлежащее подаче в другой узел, который имел более высокий приоритет к данному моменту, уменьшается, посредством чего температура данного другого узла снижается, в результате чего затем в него может быть подано большее количества углеводородов. То есть, снижение эффекта подачи углеводородов вследствие уменьшенного количества подаваемых углеводородов, может быть устранено последующим увеличением количества подаваемых углеводородов или увеличением периода подачи углеводородов.

В данном изобретении приоритет узла, в котором запрашиваемое количество углеводородов для повышения температуры указанного узла с более низким приоритетом увеличилось, может быть сделан более высоким до тех пор, пока запрашиваемое количество углеводородов не уменьшится до заданной величины или ниже.

Другими словами, когда запрашиваемое количество углеводородов уменьшилось, то больше не существуют какие-либо причины оставлять приоритеты взаимно замененными, так что приоритеты возвращаются к первоначальному состоянию. Заданной величиной здесь может быть требуемое количество углеводородов, которое в состоянии устранить указанную нехватку углеводородов. Кроме того, заданная величина может быть по существу равна 0.

В данном изобретении, когда соотношение воздуха и топлива в выхлопных газах от двигателя внутреннего сгорания равно или меньше заданной величины, подача углеводородов для образования восстановительной атмосферы может получить более высокий приоритет по сравнению с подачей углеводородов, для которой увеличено требуемое количество углеводородов для повышения указанной температуры.

Например, в случае, когда соотношение воздуха и топлива в выхлопных газах от двигателя внутреннего сгорания снижается, хотя смесь и не обогащается существенным образом, количество углеводородов, подлежащее подаче, которое требуется для снижения соотношения воздуха и топлива посредством подачи углеводородов до обогащенного соотношения воздуха и топлива, может быть уменьшено. Кроме того, посредством повышения приоритета узла, в котором образуется восстановительная атмосфера, количество углеводородов, подлежащее подаче, может быть уменьшено, так что может быть сдержано повышение температуры вследствие подачи углеводородов, и количество углеводородов, прошедших через устройство для очистки выхлопных газов, может быть снижено. При этом «соотношение воздуха и топлива равно или меньше заданной величины» означает, что соотношение воздуха и топлива является величиной, допускающей уменьшение количества углеводородов, подлежащих подаче от каждого из средств для подачи углеводородов, до удовлетворительной величины.

В данном изобретении указанный первый узел очистки выхлопных газов может быть сконструирован таким образом, что включает катализатор для восстановления окклюдированных оксидов NOx.

Подача углеводородов в этом случае выполняется, когда оксиды NOx восстанавливаются или когда устраняется отравление серой. При устранении отравления серой углеводород подается в то время, когда температура катализатора для восстановления окклюдированных оксидов NOx повышается, и в то время, когда для катализатора для восстановления окклюдированных оксидов NOx создается восстановительная атмосфера.

В данном изобретении указанный первый узел очистки выхлопных газов может быть сконструирован таким образом, что включает катализатор для селективного восстановления NOx.

Подача углеводородов в этом случае выполняется, когда температура катализатора селективного восстановления NOx повышается до температуры, требующейся для восстановления NOx.

В данном изобретении первый узел очистки выхлопных газов может быть сконструирован таким образом, что включает катализатор NOx, который обладает способностью к восстановлению окклюдированных оксидов и способностью к селективному восстановлению аммиаком по отдельности или совместным образом.

Например, такой катализатор NOx может иметь катализатор для восстановления окклюдированных оксидов NOx в качестве нижнего слоя и адсорбирующий слой цеолита в качестве верхнего слоя, которые сформированы с взаимным объединением. В этом случае, когда углеводороды добавляются в избытке, в катализаторе для восстановления окклюдированных оксидов NOx образуется аммиак, и данный аммиак адсорбируется адсорбирующим слоем. Соответственно, может быть выполнено восстановление окклюдированных оксидов NOx и их селективное восстановление вследствие повторного высвобождения адсорбированного аммиака, так что очистка от NOx становится возможной в более широком интервале рабочих режимов двигателя внутреннего сгорания. При этом следует отметить, что катализатор, способный к образованию аммиака при добавлении углеводородов, может быть расположен с впускной стороны катализатора NOx. Кроме того, катализатор для восстановления окклюдированных оксидов NOx и катализатор NOx для селективного восстановления могут быть использованы по отдельности. Подача углеводородов в таком случае выполняется в то время, когда катализатор NOx адсорбирует аммиак, или во время восстановления Nox, или же во время устранения отравления серой или когда температура катализатора NOx для селективного восстановления аммиаком повышается.

В данном изобретении указанный второй узел очистки выхлопных газов может быть сконструирован таким образом, что включает фильтр очистки от микрочастиц и катализатор, обладающий окислительной способностью.

Подача углеводородов в этом случае выполняется с тем, чтобы увеличить температуру фильтра очистки от микрочастиц. Другими словами, углеводороды приводятся в реакционное взаимодействие с катализатором, обладающим окислительной способностью, так что твердые частицы окисляются теплом, выделяющимся в это время. При этом следует отметить, что в это время могут подаваться углеводороды, с тем, чтобы поддерживать фильтр очистки от микрочастиц в окислительной атмосфере.

В данном изобретении указанный первый узел очистки выхлопных газов может быть сконструирован таким образом, что включает катализатор для восстановления окклюдированных оксидов NOx; указанный второй узел очистки выхлопных газов может быть сконструирован таким образом, что включает фильтр очистки от микрочастиц и катализатор, обладающий окислительной способностью; указанный запрос на подачу углеводородов в указанный первый узел очистки выхлопных газов может быть запросом на подачу углеводородов для устранения отравления серой указанного катализатора для восстановления окклюдированных оксидов NOx; и указанный запрос на подачу углеводородов в указанный второй узел очистки выхлопных газов может быть запросом на подачу углеводородов для окисления твердых частиц, задержанных указанным фильтром очистки от микрочастиц.

То есть, во время устранения отравления серой катализатора для восстановления окклюдированных оксидов NOx должна быть образована восстановительная атмосфера посредством подачи углеводородов. Кроме того, чтобы окислить твердые частицы, задержанные фильтром очистки от микрочастиц, необходимо повысить температуру фильтра очистки от микрочастиц посредством подачи углеводородов. При этом следует отметить, что катализатор, обладающий окислительной способностью, может поддерживаться на фильтре очистки от микрочастиц или катализатор, обладающий окислительной способностью, может быть размещен с впускной стороны фильтра очистки от микрочастиц. При таком расположении температура фильтра очистки от микрочастиц может повышаться посредством взаимного реагирования углеводородов и кислорода в выхлопных газах в присутствии катализатора, обладающего окислительной способностью. Окисление твердых частиц выполняется в окислительной атмосфере.

В данном изобретении указанный запрос на подачу углеводородов в указанный первый узел очистки выхлопных газов может быть разделен на стадию подъема температуры для повышения температуры указанного первого узла очистки выхлопных газов до целевой температуры и стадию регенерации после достижения целевой температуры; на указанной стадии подъема температуры углеводороды могут быть поданы в соответствии с указанными запросами на подачу углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов и второй узел очистки выхлопных газов, соответственно, независимо от указанного приоритета; и на указанной стадии регенерации количество углеводородов, подаваемых в один из указанных двух узлов очистки выхлопных газов, который определен указанным средством вынесения решения о приоритете как имеющий более низкий приоритет по сравнению с другим, может быть уменьшено в большей степени, чем когда указанные запросы на подачу углеводородов не совмещаются один с другим.

Целевой температурой здесь является температура, при которой способность к очистке первого узла очистки выхлопных газов может быть улучшена или восстановлена посредством подачи углеводородов или же может быть выполнено восстановление NOx, и которая представляет собой, например, температуру активации катализатора NOx или температуру, требующуюся для устранения его отравления серой. На стадии подъема температуры, углеводород подается с тем, чтобы повысить температуру первого узла очистки выхлопных газов до целевой температуры. Кроме того, на стадии регенерации, при улучшенной способности к очистке первого узла очистки выхлопных газов очищаются выхлопные газы или восстанавливается способность к очистке первого узла очистки выхлопных газов или же выполняется восстановление NOx.

При этом на стадии подъема температуры температура первого узла очистки выхлопных газов нуждается лишь в повышении, так что отсутствует необходимость в создании восстановительной атмосферы в первом узле очистки выхлопных газов. Другими словами, подача углеводородов в первый узел очистки выхлопных газов может быть выполнена при поддержании окислительной атмосферы. Поэтому, по существу отсутствует опасность того, что углеводороды могут выпускаться с выпускной стороны, так что углеводороды могут подаваться независимым образом в первый узел очистки выхлопных газов и второй узел очистки выхлопных газов, соответственно. То есть, углеводороды могут подаваться независимо от приоритета.

С другой стороны, на стадии регенерации, если запрашиваемое количество углеводородов подается во второй узел очистки выхлопных газов с тем, чтобы создать восстановительную атмосферу в первом узле очистки выхлопных газов, может создаваться опасность того, что углеводороды не будут полностью окисляться в катализаторе. Другими словами, посредством подачи углеводородов в соответствии с приоритетом возможно предотвращение прохождения углеводородов.

Эффекты настоящего изобретения

В соответствии с устройством для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания регенерация фильтра и очистка от NOx могут быть выполнены взаимно совместимым образом при предотвращении избыточной подачи углеводородов.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 иллюстрирует в схематическом виде конструкцию двигателя внутреннего сгорания с системой выпуска отработавших газов в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 2 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую изменения количеств добавляемых углеводородов в единицу времени соответственно от первого добавляющего клапана и второго добавляющего клапана, в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую процесс управления добавлением углеводородов в соответствии с первым вариантом осуществления.

Фиг. 4 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую изменения количеств добавляемых углеводородов в единицу времени от первого добавляющего клапана и второго добавляющего клапана, изменения аккумулированных количеств добавляемых углеводородов и изменения аккумулированных количеств запрошенных добавляемых углеводородов от соответствующих добавляющих клапанов в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую изменения количеств добавляемых углеводородов в единицу времени от первого добавляющего клапана и второго добавляющего клапана, изменения аккумулированных количеств добавляемых углеводородов и изменения аккумулированных количеств запрошенных добавляемых углеводородов от соответствующих добавляющих клапанов в соответствии с третьим вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую изменения количеств добавляемых углеводородов в единицу времени от первого добавляющего клапана и второго добавляющего клапана, изменения аккумулированных количеств добавляемых углеводородов и изменения аккумулированных количеств запрошенных добавляемых углеводородов от соответствующих добавляющих клапанов в соответствии с четвертым вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую изменение количества добавляемых углеводородов в единицу времени от первого добавляющего клапана и второго добавляющего клапана, в соответствии с седьмым вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 8 иллюстрирует в схематическом виде конструкцию системы выпуска отработавших газов, которая снабжена катализатором селективного восстановления NOx вместо катализатора для восстановления окклюдированных оксидов NOx.

Фиг. 9 иллюстрирует в схематическом виде конструкцию системы выпуска отработавших газов, которая снабжена катализатором, образующим аммиак, и катализатором NOx.

Фиг. 10 иллюстрирует в схематическом виде конструкцию системы выпуска отработавших газов, которая снабжена катализатором для восстановления окклюдированных оксидов NOx и катализатором NOx для селективного восстановления аммиаком.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 двигатель внутреннего сгорания

2 выхлопная труба

5 первый добавляющий клапан

6 второй добавляющий клапан

7 блок управления двигателем

8 датчик соотношения воздуха и топлива

9 датчик температуры

30 катализатор для восстановления окклюдированных оксидов NOx

31 катализатор селективного восстановления NOx

32 катализатор NOx

33 катализатор, образующий аммиак

34 катализатор окисления

35 катализатор NOx для селективного восстановления аммиаком

36 катализатор окисления

37 катализатор, образующий NO₂

41 фильтр очистки от микрочастиц

42 катализатор окисления

51 клапан для добавления мочевины.

Наилучший вариант осуществления изобретения

Далее в данном документе будут описаны конкретные варианты осуществления устройства для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания в соответствии с данным изобретением, со ссылками на прилагаемые чертежи.

Вариант осуществления 1

Фиг. 1 иллюстрирует в схематическом виде конструкцию двигателя 1 внутреннего сгорания с системой выпуска отработавших газов в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения. Двигатель 1 внутреннего сгорания, проиллюстрированный Фиг. 1, представляет собой водоохлаждаемый четырехтактный дизельный двигатель.

Выхлопная труба 2, ведущая к камере сгорания каждого цилиндра двигателя, соединена с двигателем 1 внутреннего сгорания. Эта выхлопная труба 2 открыта на ее выпускном конце в окружающую атмосферу.

Катализатор 30 для восстановления окклюдированных оксидов NOx (далее в данном документе называемый катализатором NOx 30) и фильтр 41 очистки от микрочастиц (далее в данном документе называемый фильтром 41) расположены на выхлопной трубе 2 по порядку со стороны двигателя 1 внутреннего сгорания. В дополнение к этому, на фильтре 41 поддерживается катализатор окисления 42.

Катализатор NOx 30 предназначен для окклюдирования оксидов NOx, содержащихся в выхлопных газах, когда концентрация кислорода в выхлопных газах, протекающих в катализатор NOx 30, высока, и для восстановления NOx, окклюдированных в катализаторе NOx 30, когда концентрация кислорода в поступающих выхлопных газах низкая, в присутствии восстановителя. Катализатор NOx 30 в этом варианте осуществления соответствует первому узлу очистки выхлопных газов в данном изобретении. Кроме того, в этом варианте осуществления фильтр 41 и катализатор 42 окисления соответствуют второму узлу очистки выхлопных газов в данном изобретении. При этом следует отметить, что другие катализаторы могут быть объединены с катализатором NOx 30. Катализатор 42 окисления может быть также расположен с впускной стороны фильтра 41 вместо размещения на фильтре 41. Катализатор 42 окисления нуждается лишь в том, чтобы являться катализатором, обладающим окислительной способностью, и может, например, являться тройным катализатором, катализатором NOx или т.п.

Первый добавляющий клапан 5, который добавляет восстановитель в форме углеводородов (светлый нефтепродукт) к выхлопным газам, проходящим через выхлопную трубу 2, расположен на выхлопной трубе 2 с впускной стороны катализатора NOx 30. Кроме того, второй добавляющий клапан 6, который добавляет восстановитель в форме углеводородов (светлый нефтепродукт) к выхлопным газам, проходящим через выхлопную трубу 2, расположен на выхлопной трубе 2 с выпускной стороны катализатора NOx 30 и с впускной стороны катали