Устройство очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания

Устройство очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ]

[0001]

Настоящее изобретение относится к устройствам очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания.

[УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ]

[0002]

Известна технология, согласно которой катализатор аккумулирования и восстановления оксидов азота (далее NO_x) (далее называемой «катализатор NSR») размещен в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания. Данный катализатор NSR используется для поглощения или аккумулирования NO_x, содержащихся в выхлопных газах, когда концентрация кислорода в выхлопных газах высокая, и чтобы восстановить поглощенные или аккумулированные NO_x, когда концентрация кислорода в поступающих на очистку выхлопных газах становится низкой, и в присутствии восстановителя.

[0003]

Оксиды серы (SO_x), образующиеся при сгорании входящих в состав топлива серосодержащих веществ, поглощаются или аккумулируются катализатором NSR, как и NO_x. SO_x, аккумулированные таким образом, намного труднее высвободить, чем NOx, и они накапливаются в катализаторе NSR. Это явление называется загрязнением серой. Скорость очистки катализатора NSR от NO_x (то есть их удаление и/или восстановление) снижается из-за такого загрязнения серой, и по этой причине необходимо осуществлять своевременную очистку от загрязнения серой. Очистка от загрязнения серой осуществляется путем циркуляции выхлопных газов, в которых снижена концентрация кислорода, через катализатор NSR, нагретый до высокой температуры.

[0004]

Когда концентрация кислорода снижается, и во время очистки от загрязнения серой генерируется обогащенная топливно-воздушная смесь, на стороне выхода из катализатора NSR может выделяться H₂S, что приводит к образованию крайне неприятного запаха.

[0005]

Известна технология подавления выхлопа H₂S путем осуществления кратковременного обеднения смеси, во время которого топливно-воздушная смесь преобразуется в обедненную топливно-воздушную смесь на короткий промежуток в заданный момент времени, а конечная топливно-воздушная смесь обогащается во время очистки от загрязнения серой (см. Патент 1). Согласно этой технологии, периодичность и длительность осуществления кратковременного обеднения смеси увеличиваются при уменьшении объема отложения или аккумуляции серосодержащих веществ.

[0006]

Кроме того, известна еще одна технология, которая предусматривает окисление H₂S путем подачи вторичного воздуха во время очистки от загрязнения серой (см. Патент 2).

[0007]

Кроме того, также известна технология, согласно которой воздух подается в катализатор при открытии дроссельного клапана во время выполнения отсечки топлива при торможении, в результате чего происходит окисление катализатора и, тем самым, подавляется образование H₂S (см. Патент 3).

[0008]

Кроме того, известна технология подавления образования H₂S путем продления времени, в течение которого выполняется отсечка топлива (см. Патент 4).

[0009]

Кроме того, так же известна технология, согласно которой в случаях, когда катализатор очистки выхлопных газов способен выделять неприятный запах во время выполнения отсечки топлива, интенсивность подачи воздуха, поступающего в катализатор очистки выхлопных газов, увеличивается, по сравнению с интенсивностью потока воздуха во время работы двигателя на холостом ходу (см. Патент 5).

[0010]

Тем не менее, может быть предусмотрен катализатор выборочного восстановления NO_x (далее называемый «катализатор SCR»), помещаемый на стороне выхода из катализатора NSR или трехкомпонентного катализатора, которые оказались загрязненными серой. Такой катализатор SCR представляет собой катализатор, который служит для выборочного восстановления NO_x при помощи восстановителя. В этом случае H₂S, который выделяется из катализатора NSR, может стать причиной загрязнения серой катализатора SCR. В рамках традиционных технологий нигде не упоминается очистка от загрязнения серой обоих катализаторов в том случае, если катализатор SCR находится на стороне выхода из катализатора NSR. По этой причине существует риск того, что очистка от загрязнения серой может оказаться недостаточной, и H₂S может попасть в атмосферный воздух, что сопровождается крайне неприятным запахом. Кроме того, при этом может снизиться скорость удаления или восстановления NO_x.

[ДОКУМЕНТЫ, ОПИСЫВАЮЩИЕ ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ]

[ПАТЕНТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ]

[0011]

[Патент 1] Опубликованная заявка Японии №2004-108176

[Патент 2] Опубликованная заявка Японии №2005-248869

[Патент 3] Опубликованная заявка Японии №2006-348874

[Патент 4] Опубликованная заявка Японии №2006-349025

[Патент 5] Опубликованная заявка Японии №2007-092609

[СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ]

[РЕШАЕМЫЕ ПРОБЛЕМЫ]

[0012]

Настоящее изобретение создавалось с учетом описанных выше проблем, и задача настоящего изобретения заключается в том, что в тех случаях, когда на стороне входа в катализатор выборочного восстановления NO_x расположен еще один катализатор, то соответствующим образом производится очистка обоих катализаторов от загрязнения серой.

[СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ]

[0013]

Для решения вышеуказанной задачи устройство очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания, согласно настоящему изобретению, включает:

катализатор выработки NH₃, размещаемый в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания и осуществляющий выработку NH₃;

катализатор селективного восстановления NO_x, размещаемый в выхлопной трубе на выходе из катализатора выработки NH₃ и осуществляющий селективное восстановление NO_x;

блок восстановления на входе, который очищает от загрязнения серой катализатор выработки NH₃; и

блок восстановления на выходе, который очищает от загрязнения серой катализатор селективного восстановления NO_x после того, как катализатор выработки NH₃ прошел очистку от загрязнения серой с помощью указанного выше блока восстановления на входе.

[0014]

Катализатор выработки NH₃ представляет собой катализатор, который, например, заставляет H₂ или HC вступать в реакцию с NO и таким образом вырабатывать NH₃. Кроме того, катализатор выработки NH₃ представляет собой катализатор, который загрязнен серосодержащими веществами, содержащимися в выхлопных газах. При этом, когда блок восстановления на входе очищает от загрязнения серой катализатор выработки NH₃, генерирование H₂S зависит от конкретных условий. H₂S поступает в катализатор выборочного восстановления NO_x, который расположен со стороны выхода. Затем H₂S адсорбируется катализатором селективного восстановления NO_x. При этом загрязнение серой также генерируется и накапливается в катализаторе восстановления NO_x. Это означает, что количество NH₃, которое может быть адсорбировано, уменьшается пропорционально объему адсорбции H₂S.

[0015]

Блок восстановления на выходе очищает от загрязнения серой катализатор селективного восстановления NO_x после того, как катализатор синтеза NH₃ был очищен от загрязнения серой блоком восстановления на входе. Иными словами, после того, как H₂S выделился из катализатора выработки NH₃ и был адсорбирован или аккумулирован катализатором селективного восстановления NO_x, происходит очистка от загрязнения серой катализатора селективного восстановления NO_x. При этом происходит нагрев катализатора синтеза NH₃ во время очистки от загрязнения серой катализатора синтеза NH₃. При этом температура катализатора селективного восстановления NO_x также повышается. Соответственно, при очистке от загрязнения серой катализатора селективного восстановления NO_x после очистки от загрязнения серой катализатора выработки NH₃ очистка от загрязнения серой катализатора селективного восстановления NO_x может выполняться при высокой температуре. В результате чего обеспечивается более эффективная очистка от загрязнения серой катализатора селективного восстановления NO_x.

[0016]

Кроме того, катализатор селективного восстановления NO_x адсорбирует H₂S, образующийся во время очистки от загрязнения серой катализатора NH₃, обеспечивая устранение неприятного запаха H₂S, который выделяется во время очистки от загрязнения серой катализатора NH₃. Затем, после того, когда отношение воздуха к топливу в выхлопных газах, проходящих через катализатор селективного восстановления NO_x, обедняется, H₂S преобразуется в SO_x и выводится наружу, что позволяет избежать неприятного запаха. Кроме того, при очистке от загрязнения серой катализатора синтеза NH₃ восстанавливается его способность к аккумуляции NO_x, и одновременно с этим восстанавливается его способность к выработке NH₃, таким образом, что NH₃ может подаваться в катализатор селективного восстановления NO_x в качестве восстановителя. В результате появляется возможность увеличения скорости удаления NO_x.

[0017]

При этом следует отметить, что время, в течение которого блок восстановления на выходе очищает от загрязнения серой катализатор селективного восстановления NO_x, может быть задано непосредственно после того как загрязненный серой катализатор выработки NH₃ прошел очистку при помощи блока восстановления на входе. Кроме того, это время может быть задано, когда температура катализатора селективного восстановления NO_x выше, чем до начала очистки от загрязнения серой катализатора выработки NH₃, благодаря выполнения очистки катализатора выработки NH₃ от загрязнения серой. Кроме того, также было установлено, что сохраняется выполнение очистки катализатора выработки NH₃ от загрязнения серой на катализатор выработки NH₃ или на катализатор селективного восстановления NO_x. Очистка от загрязнения серой блоком восстановления на входе и очистка от загрязнения серой блоком восстановления на выходе могут выполняться непрерывно или через определенное количество временных интервалов.

[0018]

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, вышеупомянутый блок восстановления на выходе может не допускать после очистки от загрязнения серой катализатора выработки NH₃ снижения температуры катализатора селективного восстановления NO_x, которая повысилась, когда блок восстановления на входе очистки устранял загрязнение серой катализатора выработки NH₃.

[0019]

Например, блок восстановления на выходе может поддерживать на постоянном уровне температуру катализатора выработки NH₃ или катализатора селективного восстановления NO_x после того, как завершилась очистка от загрязнения серой катализатора выработки NH₃. Или, например, блок восстановления на выходе может продлить период времени, в течение которого температура катализатора выработки NH₃ или катализатора селективного восстановления NO_x, повысившаяся во время очистки от загрязнения серой катализатора выработки NH₃, опускается до температуры, которая была до очистки от загрязнения серой катализатора выработки NH₃. Кроме того, блок восстановления на выходе повышает температуру катализатора выработки NH₃ или катализатора селективного восстановления NO_x после очистки от загрязнения серой катализатора выработки NH₃ до уровня, который будет выше, чем во время очистки.

[0020]

В данном случае, чем выше температура катализатора селективного восстановления NO_x, тем эффективней будет очистка от загрязнения серой катализатора селективного восстановления NO_x. Кроме того, достигается более высокая температура катализатора выработки NH₃, а также более высокая температура катализатора селективного восстановления NO_x, за счет чего можно повысить эффективность очистки от загрязнения серой катализатора селективного восстановления NO_x. Соответственно, предотвращая падение температуры катализатора выработки NH₃ или катализатора селективного восстановления NO_x после того, как выполнена очистка от загрязнения серой катализатора выработки NH₃, можно повысить эффективность очистки от загрязнения серой катализатора селективного восстановления NO_x. Кроме того, в то же самое время, благодаря тому что, отношение воздуха к топливу в выхлопных газах соответствует стехиометрической или обедненной топливно-воздушной смеси, H₂S будет преобразован в SO_x, что позволяет предупредить выброс H₂S в атмосферный воздух.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, блок восстановления на выходе может выполнять очистку от загрязнения серой, увеличивая количество кислорода, поступающего в катализатор селективного восстановления NO_x в определенный период времени после того, как катализатор выработки NH₃ был очищен от загрязнения серой блоком восстановления на входе, по сравнению с количеством кислорода, поступающего в катализатор селективного восстановления NO_x после определенного периода времени.

[0022]

Такой период времени также может быть задан в качестве периода времени, в течение которого H₂S адсорбируется катализатором селективного восстановления NO_x, или периода времени, необходимого для того, чтобы H₂S, адсорбированный катализатором селективного восстановления NO_x, понизился до границ приемлемого диапазона. Кроме того, заранее определенный период времени может также быть задан как период времени, в течение которого объем выхлопа H₂S вернется в границы приемлемого диапазона. Начало такого заданного периода времени может быть определено как наступающее незамедлительно после того, как осуществлена очистка от загрязнения серой катализатора выработки NH₃, или же может быть назначено в качестве момента времени, когда закончилась очистка от загрязнения серой катализатора выработки NH₃. При этом, чем больше кислорода поступает в катализатор селективного восстановления NO_x, тем легче H₂S преобразуется в SO_x. По этой причине посредством повышения количества кислорода, подаваемого катализатор селективного восстановления NO_x, можно предотвратить появление неприятного запаха. Кроме того, катализатор селективного восстановления NO_x будет способен адсорбировать NH₃ за более короткий промежуток времени.

[0023]

При этом следует отметить, что общее количество кислорода, поступающего в катализатор селективного восстановления NO_x в определенный период времени после выполнения очистки от загрязнения серой блоком восстановления на входе, может быть больше общего количества кислорода, поступающего в катализатор селективного восстановления NO_x в последующие периоды. Кроме того, количество кислорода, поступающего за единицу времени в катализатор селективного восстановления NO_x в определенный период времени после выполнения очистки от загрязнения серой блоком восстановления на входе, может быть больше количества кислорода, поступающего за единицу времени в катализатор селективного восстановления NO_x впоследствии.

[0024]

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, блок восстановления на выходе может требовать отношение воздуха к топливу в выхлопных газах более высоким в заданный период времени, чем после окончания указанного периода времени.

[0025]

То есть, путем обогащения кислородом топливно-воздушной смеси выхлопных газов большее количество кислорода может поступать в катализатор выборочного восстановления NO_x.

[0026]

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, указанный блок восстановления на выходе может требовать увеличить количество воздуха, забираемого в двигатель внутреннего сгорания, в заданный период времени, чем после его окончания.

[0027]

То есть, с увеличением количества забираемого воздуха большее количество кислорода может поступать в катализатор выборочного восстановления NO_x, даже если отношение воздуха к топливу остается неизменным.

[0028]

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, указанный блок восстановления на выходе может увеличить промежутки времени после того, как катализатор выработки NH₃ прошел очистку от загрязнение серой при помощи блока восстановления на входе, и до того, как восстановитель в первый раз подается в катализатор синтеза NH₃, по сравнению с промежутками между первой и последующими подачами восстановителя.

[0029]

Например, в случаях, когда катализатор выработки NH₃ представляет собой катализатор аккумуляции и восстановления NO_x, восстановитель подается для снижения NO_x, который был аккумулирован в катализаторе. Данный восстановитель подается в случаях, когда количество аккумулированного NO_x достигает порогового значения или превышает его, или же он подается в каждый заданный период времени. Соответственно, восстановитель подается в случаях, когда количество аккумулированного NO_x достигает порогового значения или превышает его после завершения очистки от загрязнения серой, или в случаях, когда заданный период времени после этого истекает. Когда топливно-воздушная смесь обедняется в результате добавления восстановителя, H₂S десорбируется из катализатора выборочного восстановления NO_x и даже может выбрасываться без преобразования в SO_x.

[0030]

С другой стороны, блок восстановления на выходе задает более длинный период времени до того момента, когда восстановитель впервые добавляется в катализатор выработки NH₃. Соответственно, количество кислорода, подаваемого в катализатор выборочного восстановления NO_x в определенный период времени после очистки от загрязнения серой блоком восстановления на входе может быть увеличено, по сравнению с количеством кислорода, поступающего в катализатор выборочного восстановления NO_x после окончания заданного периода времени. Здесь необходимо уточнить, что в определенный период времени добавление восстановителя может и не осуществляться.

[0031]

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, катализатор селективного восстановления NO_x может содержать в своем составе недрагоценный металл.

[0032]

H₂S может адсорбироваться катализатором селективного восстановления NO_x, и в случае обедненной топливно-воздушной смеси, адсорбированный H₂S может выбрасываться при его преобразовании в SO_x. Недрагоценным металлом может быть, например, Cu, Fe или Са. Как следствие, максимальное количество H₂S, выделяемое за единицу времени со стороны выхода катализатора выборочного восстановления NO_x, может быть уменьшено, за счет чего подавляется неприятный запах.

[ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ]

[0033]

В соответствии с настоящим изобретением, в случаях, когда выше по потоку от катализатора селективного восстановления NO_x расположен другой катализатор, возможно произвести необходимую очистку от загрязнения серой обоих катализаторов.

[КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ]

[0034]

[Фиг. 1] представляет собой схему устройства двигателя внутреннего сгорания, а также его впускной и выхлопной систем согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 2] представляет собой временную диаграмму, изображающую изменения во времени массы H₂S и общей массы SO_x и H₂S.

[Фиг. 3] представляет собой временную диаграмму, изображающую изменения во времени массы H₂S при использовании Fe/MFI в качестве катализатора SCR.

[Фиг. 4] представляет собой временную диаграмму, изображающую изменения во времени состава топливно-воздушной смеси и массы SO_x, выделяющегося из катализатора NSR, во время выполнения очистки от загрязнения серой катализатора NSR.

[Фиг. 5] представляет собой временную диаграмму, изображающую изменения во времени состава топливно-воздушной смеси, по истечении определенного периода времени после очистки от загрязнения серой катализатора NSR.

[Фиг. 6] представляет собой временную диаграмму, изображающую изменения во времени состава топливно-воздушной смеси, когда отношение воздуха к топливу равно 26, и когда кратковременное обогащение не производится в определенный период времени непосредственно после завершения очистки от загрязнения серой катализатора NSR.

[Фиг. 7] представляет собой временную диаграмму, изображающую изменения во времени состава топливно-воздушной смеси, когда количество поступающего воздуха составляет 45 г/с, и когда кратковременное обогащение не производится в определенный период времени непосредственно после завершения очистки от загрязнения серой катализатора NSR.

[Фиг. 8] представляет собой блок-схему, где изображено управление потоком топливно-воздушной смеси согласно данному варианту осуществления изобретения.

[ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ]

[0035]

Далее будет представлено описание конкретных вариантов осуществления устройства очистки выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

[Первый вариант осуществления]

[0036]

Фиг. 1 представляет собой схему устройства двигателя внутреннего сгорания, а также его впускной и выхлопной систем в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения. Двигатель внутреннего сгорания 1, показанный на Фиг. 1, является бензиновым двигателем, но это может быть также и дизельный двигатель. Двигатель внутреннего сгорания 1 может быть установлен, например, в транспортном средстве.

[0037]

Выхлопная труба 2 соединяется с двигателем внутреннего сгорания 1. В середине выхлопной трубы 2 последовательно помещаются: трехкомпонентный катализатор 3, катализатор 4 аккумуляции и восстановления NO_x (далее обозначенный как катализатор NSR 4) и катализатор 5 селективного восстановления NO_x (далее обозначенный как катализатор SCR 5) в указанном порядке со стороны входа.

[0038]

Трехкомпонентный катализатор 3 служит для удаления NO_x, НС и СО с максимальной эффективностью, когда каталитическая среда представляет собой стехиометрическую топливно-воздушную смесь. Кроме того, трехкомпонентный катализатор 3 обладает способностью аккумулировать кислород. То есть, когда топливно-воздушная смесь поступающих на очистку выхлопных газов представляет собой обедненную топливно-воздушную смесь, трехкомпонентный катализатор 3 поглощает или удерживает избыток кислорода, а когда топливно-воздушная смесь поступающих выхлопных газов представляет собой обогащенную топливно-воздушную смесь, трехкомпонентный катализатор 3 выделяет недостающее количество кислорода, тем самым осуществляя очистку выхлопных газов.

[0039]

Благодаря своей способности аккумулировать кислород трехкомпонентный катализатор 3 способен производить очистку или удалять НС, СО и NO_x, даже если топливно-воздушная смесь поступающих выхлопных газов отличается от стехиометрической топливно-воздушной смеси. То есть, благодаря своей способности аккумулировать кислород, он дает возможность расширить диапазон отношения воздуха к топливу (которое также называется «окном очистки»), в пределах которого трехкомпонентный катализатор 3 способен удалить НС, СО и NO_x до определенной нормы или даже выше.

[0040]

Кроме того, катализатор NSR 4 обладает способностью поглощать или удерживать NO_x, содержащийся в поступающих выхлопных газах, когда концентрация кислорода в выхлопных газах высока, и способностью восстанавливать поглощенный или аккумулированный NO_x, когда концентрация кислорода в поступающих выхлопных газах низка, и когда присутствует восстановитель. Для подачи восстановителя в катализатор NSR 4 может использоваться HC или CO, которые представляют собой несгоревшее топливо, выброшенное из двигателя внутреннего сгорания 1.

[0041]

При этом следует отметить, что когда выхлопные газы проходят через трехкомпонентный катализатор 3 или катализатор NSR 4, содержащийся в выхлопных газах NO_x способен вступать в реакцию с HC или H₂ с образованием аммиака (NH₃). Таким образом, в данном варианте осуществления изобретения трехкомпонентный катализатор 3 или катализатор NSR 4 представляют собой катализатор выработки NH₃ согласно настоящему изобретению. Следует уточнить, что в данном варианте осуществления изобретения трехкомпонентный катализатор 3 или катализатор NSR 4 используется в качестве катализатора выработки NH₃, однако вместо них могут быть использованы и другие катализаторы очистки выхлопных газов, которые способны обеспечивать выработку NH₃ и подвержены загрязнению серосодержащими веществами, которые содержатся в выхлопных газах.

[0042]

Катализатор SCR 5 обладает способностью адсорбировать или накапливать восстановитель и осуществлять при помощи восстановителя селективное восстановление NO_x, который был поглощен или аккумулирован во время прохождения NO_x через катализатор SCR. Катализатор SCR 5 состоит из цеолита, содержащего недрагоценный металл, например Cu или Fe. Для катализатора SCR 5 может использоваться, например, Cu/MFI или Fe/MFI. Для подачи восстановителя в катализатор SCR 5 может Использоваться NH₃, синтезированный трехкомпонентным катализатором 3 или катализатором NSR 4.

[0043]

Кроме того, первый температурный датчик 11, служащий для измерения температуры выхлопных газов, и датчик 12 отношения воздуха к топливу, служащий для измерения отношения воздуха к топливу в выхлопных газах, устанавливаются на выхлопной трубе 2 на стороне выхода трехкомпонентного катализатора 3 и до катализатора NSR 4. При этом следует отметить, что температура трехкомпонентного катализатора 3 или температура катализатора NSR 4 может измеряться первым температурным датчиком 11. Кроме того, отношение воздуха к топливу в выхлопных газах в двигателе внутреннего сгорания 1 или отношение воздуха к топливу в выхлопных газах, поступающих в катализатор NSR 4, может определяться датчиком 12 отношения воздуха к топливу.

[0044]

Кроме того, второй температурный датчик 13, служащий для измерения температуры выхлопных газов, устанавливается на выхлопной трубе 2 ниже по потоку от катализатора NSR 4 и выше по потоку от катализатора SCR 5. Температура катализатора NSR 4 или температура катализатора SCR 5 могут измеряться вторым температурным датчиком 13.

[0045]

Кроме того, третий температурный датчик 14, служащий для измерения температуры выхлопных газов, устанавливается на выхлопной трубе 2 ниже по потоку от катализатора SCR 5. Температура катализатора SCR 5 может измеряться третьим температурным датчиком 14.

[0046]

Отметим, что нет необходимости в установке всех вышеперечисленных датчиков, но некоторые из них могут быть выбраны и установлены соответствующим образом.

[0047]

Кроме того, на двигателе внутреннего сгорания 1 имеется клапан впрыска топлива 6 для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания 1.

[0048]

Кроме того, воздухозаборник 7 соединяется с двигателем внутреннего сгорания 1. Дроссельный клапан 8, служащий для регулирования количества воздуха на впуске в двигатель внутреннего сгорания 1, устанавливается в середине воздухозаборника 7. Кроме того, расходомер воздуха 15, служащий для измерения количества воздуха на впуске в двигатель внутреннего сгорания 1, устанавливается на воздухозаборнике 7 на входе в дроссельный клапан 8.

[0049]

В двигателе внутреннего сгорания 1, имеющем описанную выше конфигурацию, в дополнение ко всему вышеперечисленному устанавливается блок электронного управления ЭБУ 10, который представляет собой электронное устройство, которое управляет работой двигателя внутреннего сгорания 1. Блок ЭБУ 10 управляет двигателем внутреннего сгорания 1 в соответствии с эксплуатационными условиями двигателя внутреннего сгорания 1 и/или требованиями водителя.

[0050]

Помимо перечисленных выше датчиков, датчик хода педали акселератора 17, который служит для измерения нагрузки двигателя и выдает электрический сигнал, соответствующий усилию, с которым водитель давит на педаль акселератора 16, и датчик положения коленчатого вала 18, который служит для измерения количества оборотов двигателя за единицу времени, соединяются с блоком ЭБУ 10 при помощи электрических проводов, и выходные сигналы всех этих датчиков поступают на блок ЭБУ 10.

[0051]

Кроме того, клапан впрыска 6 и дроссельный клапан 8 соединяются с блоком ЭБУ 10 при помощи электрических проводов, и время открытия и закрытия клапана впрыска 6 и степень раскрытия дроссельного клапана 8 управляются при помощи блока ЭБУ 10.

[0052]

Например, блок ЭБУ 10 принимает решение о том, какое количество воздуха на впуске необходимо, на основе хода педали акселератора, измеренного датчиком хода педали акселератора 17, и количества оборотов двигателя за единицу времени, измеренного датчиком положения коленчатого вала 18. Степень раскрытия дроссельного клапана 8 регулируется таким образом, чтобы получить необходимое количество воздуха на впуске. Клапан впрыска 6 регулируется таким образом, чтобы обеспечить достаточный объем впрыска топлива в соответствии с количеством воздуха на впуске, которое в это время изменяется. Отношение воздуха к топливу в этот момент равно, например, 25, что далее будет рассматриваться как нормальная топливно-воздушная смесь. Нормальная топливно-воздушная смесь представляет собой топливно-воздушную смесь, которая соответствует эксплуатационным условиям двигателя внутреннего сгорания 1. Двигатель внутреннего сгорания 1, в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения, работает на обедненной топливно-воздушной смеси все время, за исключением периода кратковременного обогащения и периода очистки от загрязнения серой, и таким образом нормальная топливно-воздушная смесь представляет собой обедненную топливно-воздушную смесь.

[0053]

Кроме того, блок ЭБУ 10 осуществляет восстановление NO_x, аккумулированного в катализаторе NSR 4. Во время восстановления NO_x, аккумулированного в катализаторе NSR 4, осуществляется так называемая корректировка кратковременного обогащения, которая предполагает обеднение отношения воздуха к топливу в выхлопных газах, поступающих в катализатор NSR 4, до определенного отношения, характерного для обогащенной топливно-воздушно смеси, путем регулирования количества топлива, впрыскиваемого через клапан впрыска 6, или степени раскрытия дроссельного клапана 8.

[0054]

Такая корректировка кратковременного обогащения осуществляется в случаях, когда количество NO_x, аккумулированного в катализаторе NSR 4, достигает заданного уровня. Количество NO_x, аккумулированного в катализаторе NSR, рассчитывается, например, путем интегрирования разницы между количеством NO_x, поступающим в катализатор NSR 4, и количеством NO_x, выделяемым из катализатора NSR 4. Количество NO_x, поступающего в катализатор NSR 4, и количество NO_x, выделяющегося из катализатора NSR 4, может быть измерено при помощи датчиков. Кроме того, корректировка кратковременного обогащения может осуществляться в каждый заданный период времени или для каждой заданной величины пробега транспортного средства.

[0055]

Кроме того, для очистки катализатора NSR 4 от загрязнения серой блок ЭБУ 10 осуществляет процедуру очистки от загрязнения серой катализатора NSR 4. Такая процедура очистки от загрязнения серой осуществляется путем регулирования отношения воздуха к топливу в выхлопных газах до определенного значения, характерного для обогащенной топливно-воздушной смеси (например, 25), после повышения температуры катализатора NSR 4 до температуры (например, 650 градусов C или выше), которая необходима для очистки от загрязнения серой. Следует уточнить, что когда мы повышаем температуру катализатора NSR 4, количество топлива, впрыскиваемого через клапан впрыска 6, или открытие дроссельного клапана 8 могут быть отрегулированы таким образом, чтобы отношение воздуха к топливу в выхлопных газах соответствовало обедненной топливно-воздушной смеси.

[0056]

При этом отношение воздуха к топливу во время очистки от загрязнения серой и отношение воздуха к топливу во время восстановления NO_x (при корректировке кратковременного обогащения) может быть одинаковым, но может быть и разным. Кроме того, отношение воздуха к топливу во время корректировки кратковременного обогащения также может быть задано как меньшее или равное по отношению к стехиометрической топливно-воздушной смеси, но большее, чем 14,3. Топливно-воздушная смесь во время очистки от загрязнения серой и топливно-воздушная смесь во время восстановления NO_x (при корректировке кратковременного обогащения) являются топливно-воздушными смесями, которые соответствуют окну очистки трехкомпонентного катализатора 3. Затем очистка от загрязнения серой осуществляется, например, в течение 10 минут. Этот период времени определяется заранее как длящийся до тех пор, пока не завершится очистка от загрязнения серой. Следует уточнить, что нет необходимости добиваться полного удаления всех серосодержащих веществ из катализатора NSR 4.

[0057]

Затем, после завершения очистки от загрязнения серой, отношение воздуха к топливу в выхлопных газах возвращается к состоянию нормальной топливно-воздушной смеси. Слово «нормальная» подразумевает период времени, в течение которого не выполняется корректировка кратковременного обогащения или очистка от загрязнения серой. Кроме того, как описано выше, нормальная топливно-воздушная смесь представляет собой топливно-воздушную смесь, которая соответствует эксплуатационным условиям двигателя внутреннего сгорания 1 и имеет отношение воздуха к топливу, характерное для периодов, когда не выполняется корректировка кратковременного обогащения или очистка от загрязнения серой.

[0058]

Таким образом, блок ЭБУ 10 задает отношение воздуха к топливу как равное 25, когда не производится очистка от загрязнения серой или восстановление NO_x, и задает отношение воздуха к топливу как обогащенное во время очистки от загрязнения серой или восстановления NO_x.

[0059]

Однако в случаях, когда катализатор SCR 5 размещается на выходе катализатора NSR 4, даже когда имело место загрязнение серой катализатора NSR 4, NO_x может быть восстановлен при помощи катализатора SCR 5. По этой причине снижение скорости восстановления NO_x устройством очистки выхлопных газов будет меньше, чем в случае, когда катализатор SCR 5 отсутствует. В этом случае, даже если происходит загрязнение серой катализатора NSR 4, NH₃, который образуется в результате реакции с NO_x и восстановителя в катализаторе NSR 4, используется как восстановитель в катализаторе SCR 5. Таким образом, NO_x очищается или восстанавливается при помощи NH₃ в катализаторе SCR 5. Однако было установлено, что когда происходит загрязнение серой катализатора NSR 4, снижается не только способность NO_x к абсорбции или аккумуляция, но и его способность к выработке NH₃. Соответственно, существует риск того, что при загрязнении серой катализатора NSR 4 скорость восстановления NO_x в катализаторе SCR 5 также может снизиться.

[0060]

Во время очистки от загрязнения серой катализатора NSR 4 блок ЭБУ 10 управляет работой клапана впрыска 6 или дроссельного клапана 8 таким образом, чтобы двигатель внутреннего сгорания 1 работал на обогащенной топливно-воздушной смеси со значением 14,3. Когда происходит изменение состава топливно-воздушной смеси, и отношение воздуха к топливу падает до 14 или ниже, существует опасность того, что серосодержащие вещества, десорбированные из катализатора NSR 4, могут перейти в H₂S. Это нежелательно, поскольку H₂S, имеющий крайне неприятный запах, будет выброшен в атмосферный воздух.

[0061]

В отличие от вышеописанной конфигурации, в данном варианте осуществления, катализатор SCR 5 размещен на выходе из катализатора NSR 4. Катализатор SCR 5 адсорбирует H₂S. Когда двигатель внутреннего сгорания 1 работает на обедненной топливно-воздушной смеси, H₂S, адсорбированный катализатором катализатор SCR 5, десорбируется из катализатора SCR 5 и переходит в SO_x