Устройство для контроля за выхлопными газами

Устройство для контроля за выхлопными газами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к устройству для контроля за выхлопными газами, которое восстанавливает и удаляет оксид азота в выхлопных газах путем выборочной каталитической нейтрализации с использованием аммиака в качестве восстанавливающего агента.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] В предшествующем уровне техники известно устройство, описанное в публикации японской патентной заявки No. 2006-274844 (JP 2006-274844 А), в качестве устройства для контроля за выхлопными газами, как описано выше. Устройство для контроля за выхлопными газами, описанное в JP 2006-274844, оснащено клапаном добавления водного раствора мочевины, которое добавляет мочевину в выхлопные газы, блоком выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, которое восстанавливает оксид азота (NOx) в выхлопных газах путем выборочной каталитической нейтрализации с использованием аммиака, вырабатываемого из водного раствора мочевины в качестве восстанавливающего агента, и блок каталитического окисления, которое окисляет аммиак, вытекающий из блока выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа. Количество водного раствора мочевины, которое может быть адсорбировано в блоке выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, уменьшается, когда температура слоя в блоке выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа увеличивается. Соответственно, когда температура слоя в блоке выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа быстро возрастает, большой объем аммиака десорбируется из каталитического блока, что называют проскоком аммиака. В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно предшествующему уровню техники, описанному выше, добавление водного раствора мочевины прекращается, опережение впрыска топлива не выполняется, и рециркуляция выхлопных газов прекращается, когда температура слоя в блоке выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа быстро возрастает. Далее, объем NOx в выхлопных газах, выпущенных из камеры сгорания, увеличивается, и десорбированный аммиак может вступать в реакцию с NOx и может быть использован.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Когда объем добавляемого водного раствора мочевины ограничен, как например, когда добавление мочевины прекращается для предотвращения проскока аммиака в устройстве для контроля за выхлопными газами, описанном в JP 2006-274844 А, объем NOx, вытекающего из блока выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, не может быть восстановлен в некоторых случаях в нужном объеме по отношению к объему NOx, поступающему в блок выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа.

[0004] Изобретением предложено устройство для контроля за выхлопными газами, которое способно предотвратить выброс оксида азота в окружающую атмосферу, даже когда объем оксида азота, вытекающего из блока выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, не может быть восстановлен в нужном объеме по отношению к объему оксида азота, поступающему в блок выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа.

[0005] Устройство для контроля за выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно объекту изобретения содержит клапан добавления топлива, блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака, блок добавки топлива, и электронный блок управления. Двигатель внутреннего сгорания содержит камеру сгорания и выхлопной канал. Клапан добавления мочевины выполнен с возможностью добавления водного раствора мочевины в выхлопные газы, выпускаемые из камеры сгорания в выхлопной канал. Блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа выполнены с возможностью восстановления оксида азота в выхлопных газах путем выборочной каталитической нейтрализации, при которой аммиак, вырабатываемый из водного раствора мочевины, используется в качестве восстанавливающего агента. Блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака содержит катализатор окисления. Блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака расположен ниже по потоку от блоков выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа. Блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака выполнен с возможностью окисления аммиака, вытекающего из блоков выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа. Блок добавки топлива выполнен с возможностью добавления негоревшего топлива к отработанному газу, сгоревшему в камере сгорания. Электронный блок управления выполнен с возможностью управления блоком добавки топлива в процессе увеличения добавки, когда объем оксида азота, вытекающего из блоков выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа не восстанавливается в требуемом объеме по отношению к объему оксида азота, поступающего в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, и когда температура слоя катализатора в блоке каталитического нейтрализатора проскока аммиака находится в области температуры, где оксид азота в выхлопных газах может быть восстановлен в блоке каталитического нейтрализатора проскока аммиака путем выборочной каталитической нейтрализации, в которой углеводород используется в качестве восстанавливающего агента, так что объем углеводорода в выхлопных газах, поступающих в блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака, увеличивается.

[0006] В том случае, если температура слоя катализатора находится в соответствующей области температуры, блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака, содержащий катализатор окисления, может восстанавливать и удалять оксид азота в выхлопных газах путем выборочной каталитической нейтрализации, в которой углеводород в выхлопных газах используется в качестве восстанавливающего агента. Количество водного раствора мочевины, которое может добавляться, ограничено пределом, таким как предотвращение проскока аммиака, и объем оксида азота, вытекающего из блоков выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, не может быть восстановлен в некоторых случаях в нужном объеме по отношению к объему оксида азота, поступающего в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа.

[0007] Когда объем оксида азота, вытекающего из блоков каталитической нейтрализации восстановительного типа не восстанавливается в нужном объеме по отношению к объему оксида азота, поступающему в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, устройство для контроля за выхлопными газами согласно объекту, описанному выше, выполняет процесс увеличения добавки для увеличения объема углеводорода в выхлопных газах, поступающих в блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака через добавление негоревшего топлива, когда температура слоя катализатора в блоке каталитического нейтрализатора проскока аммиака находится в области температуры, где допускается снижение оксида азота путем выборочной каталитической нейтрализации в блоке каталитического нейтрализатора проскока аммиака с использованием углеводорода в качестве восстанавливающего агента. Когда этот процесс увеличения добавки выполняется, объем углеводорода в выхлопных газах, поступающих в блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака, увеличивается. Далее, в блоке каталитического нейтрализатора проскока аммиака, оксид азота восстанавливается в большем объеме путем выборочной каталитической нейтрализации с использованием углеводорода в качестве восстанавливающего агента. Соответственно, выброс оксида азота в окружающую атмосферу может быть предотвращен, даже когда объем оксида азота, вытекающего из блоков каталитической нейтрализации восстановительного типа не может быть восстановлен в нужном объеме по отношению к объему оксида азота, поступающему в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа.

[0008] В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту, описанному выше, может быть определено, что объем оксида азота, вытекающего из блоков выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, не восстанавливается в нужном объеме по отношению к объему оксида азота, поступающего в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, когда объем оксида азота в выхлопных газах, проходящих через блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, превышает заданное значение, и когда количество водного раствора мочевины, допустимое для добавления, меньше, чем добавляемое количество водного раствора мочевины, требуемое для степени очистки от оксида азота, отношение объема оксида азота, восстановленного в блоках выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, к объему оксида азота, поступающего в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, превышает заданное значение.

[0009] Когда объем оксида азота в выхлопных газах, проходящих через блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, равен или меньше, чем заданная величина, и когда степень очистки от оксида азота, которая представляет собой отношение объема восстановления оксида азота в блоках выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа к объему поступления оксида азота в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, составляет, по меньшей мере, заданную величину, в то время как выполняется процесс увеличения добавки, предполагается, что недостаток способности к очистке от оксида азота блоками выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа устранен. В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту, описанному выше, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью прерывания процесса увеличения добавки, когда объем оксида азота в выхлопных газах, проходящих через блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, становится равным или меньше, чем заданное значение, в то время как выполняется процесс увеличения добавки. Кроме того, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью прерывания процесса увеличения добавки, когда степень очистки от оксида азота, отношение объема восстановления оксида азота в блоках выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа к объему поступления оксида азота в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, становится, по меньшей мере, заданным значением, в то время как выполняется процесс увеличения добавки. Согласно этому объекту процесс по увеличению добавки прекращается в случае, когда вышеописанные условия выполнены, в то время как выброс оксида азота предотвращен, и, таким образом, предотвращен расход топлива, вызванный добавлением негоревшего топлива.

[0010] Когда температура слоя блока каталитического нейтрализатора проскока аммиака отклоняется от указанной области температуры, в то время как выполняется процесс увеличения добавки, удаление оксида азота путем выборочной каталитической нейтрализации в блоке каталитического нейтрализатора проскока аммиака, в котором углеводород используется в качестве восстанавливающего агента, не может продолжаться необходимым образом, несмотря на продолжение добавления негоревшего топлива. В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту, описанному выше, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью прерывания процесса увеличения добавки, когда температура слоя блока каталитического нейтрализатора проскока аммиака отклоняется от указанной области температуры, в то время как выполняется процесс увеличения добавки.

[0011] В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту, описанному выше, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управления блоком добавки топлива в процессе увеличения добавки, так что объем добавки негоревшего топлива увеличивается, когда объем оксида азота, поступающего в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа, возрастает. Кроме того, в устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту, описанному выше, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управления блоком добавки топлива в качестве процесса увеличения объема, таким образом, что объем добавки негоревшего топлива во время процесса увеличения добавки увеличивается, когда уменьшается степень очистки от оксида азота, отношение объема оксида азота, восстановленного блоками выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа к объему оксида азота, поступающего в блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа. Таким образом, способность к очистке от оксида азота блока каталитического нейтрализатора проскока аммиака может увеличиться в соответствии с объемом оксида азота.

[0012] Устройство для контроля за выхлопными газами согласно объекту, описанному выше, может дополнительно содержать блок предварительного каталитического окисления, содержащий катализатор окисления, расположенный дополнительно в выпускном канале выше по потоку, чем блоки выборочной каталитической нейтрализации восстановительного типа. Согласно этому объекту восстановление оксида азота на основе реакции выборочной каталитической нейтрализации, в которой углеводород используется в качестве восстанавливающего агента, выполняется еще и в этом дополнительном каталитическом блоке в том случае, если негоревшее топливо присутствует в выхлопных газах. Соответственно, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управления блоком добавки топлива в процессе увеличения добавки, при этом объем негоревшего топлива, добавляемый блоком добавки топлива, является объемом, превышающим объем негоревшего топлива, требуемый для подачи в выхлопные газы углеводорода в объеме, потребляемом при реакции восстановления оксида азота на основе выборочной каталитической нейтрализации в блоке предварительного каталитического окисления, в котором углеводород используется в качестве восстанавливающего агента. Согласно этому объекту углеводород в выхлопных газах, поступающих в блок каталитического нейтрализатора проскока аммиака, может быть надежно повышен также и в случае, когда размещен блок предварительного каталитического окисления. Кроме того, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью вычисления суммарного объема негоревшего топлива, требуемого для подачи углеводорода в выхлопные газы в объеме, потребляемом при реакции восстановления оксида азота на основе выборочной каталитической нейтрализации в блоке предварительного каталитического окисления, в котором углеводород используется в качестве восстанавливающего агента, и объема негоревшего топлива, требуемого для подачи углеводорода в выхлопные газы в объеме, потребляемом при реакции восстановления оксида азота на основе выборочной каталитической нейтрализации в блоке каталитического нейтрализатора проскока аммиака, в котором углеводород используется в качестве восстанавливающего агента. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью выполнения добавки негоревшего топлива путем управления устройством добавки негоревшего топлива в процессе увеличения добавки, при этом объем негоревшего топлива, добавляемый блоком добавки топлива, равен этому вычисленному суммарному объему негоревшего топлива. Согласно этому объекту увеличение объема углеводорода в выхлопных газах, поступающих в блок каталитической нейтрализации проскока аммиака, дополнительно обеспечивается также и в случае, когда установлен блок предварительного каталитического окисления.

[0013] В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту, описанному выше, добавка негоревшего топлива может также выполняться путем добавки топлива в выхлопные газы клапаном добавления топлива с помощью клапана добавления топлива, установленного в выхлопном канале, используемом в качестве средства добавления. Кроме того, добавка негоревшего топлива может также выполняться инжектором, впрыскивающим топливо в камеру сгорания, используемую в качестве средства добавления и на основе впрыска топлива в камеру сгорания на такте выхлопа инжектором.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] Признаки, преимущества, а также техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых идентичными ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы, и на которых:

Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую конфигурации впускной системы и выхлопной системы дизельного двигателя, на котором применено устройство для контроля за выхлопными газами согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 2 представляет собой блок-схему процедуры процесса увеличения добавки, который выполняется в устройстве для контроля за выхлопными газами согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 3 представляет собой график, иллюстрирующий взаимосвязь установленного значения для выполнения процесса увеличения добавки, которое используется для установления выполнения процесса увеличения добавки в процедуре процесса увеличения добавки, с оборотами двигателя и количеством впрыскиваемого топлива;

Фиг. 4 представляет собой блок-схему процедуры процесса увеличения добавки, который выполняется в устройстве для контроля за выхлопными газами согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 5 представляет собой график, иллюстрирующий взаимосвязь установленного значения для выполнения процесса увеличения добавки, которое используется для установления выполнения процесса увеличения добавки в процедуре процесса увеличения добавки, с объемным расходом выхлопных газов и температурой слоя SCR;

Фиг. 6 представляет собой график, иллюстрирующий взаимосвязь между объемом поступления оксида азота SCR и вычисленным значением суммарного объема негоревшего топлива во время процесса увеличения добавки, относящийся к случаю, когда суммарный объем негоревшего топлива во время процесса по увеличению добавки вычисляется на основе объема поступления оксида азота SCR; и

Фиг. 7 представляет собой график, иллюстрирующий взаимосвязь между объемом поступления оксида азота SCR и вычисленным значением суммарного объема негоревшего топлива во время процесса увеличения добавки, относящийся к случаю, когда суммарный объем негоревшего топлива во время процесса увеличения добавки вычисляется на основе показателя очистки от оксида азота устройства SCR.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0015] Далее, первый вариант осуществления устройства для контроля за выхлопными газами будет описан подробно со ссылкой на фиг.1-3. Во впускном канале 10 двигателя внутреннего сгорания (дизельного двигателя), на котором применено устройство для контроля за выхлопными газами согласно этому варианту осуществления, очиститель 11 воздуха, датчик 12 расхода воздуха, компрессор 13, интеркулер 14, датчик 15 температуры вытекающих из интеркулера газов, дроссельный клапан 16, и датчик 27 входного давления расположены в указанном порядке со стороны поступающего потока, как показано на фиг. 1. Очиститель 11 воздуха фильтрует примеси во всасываемом воздухе, датчик 12 расхода воздуха определяет скорость потока всасываемого воздуха, проходящего через впускной канал 10 (объем всасываемого воздуха). Компрессор 13 повышает давление всасываемого воздуха при приведении его в действие, и интеркулер 14 охлаждает всасываемый воздух после того, как всасываемый воздух пройдет через компрессор 13. Датчик 15 температуры вытекающих из интеркулера газов определяет температуру всасываемого воздуха, после того, как всасываемый воздух пройдет через интеркулер 14. Дроссельная заслонка 16 регулирует объем всасываемого воздуха в соответствии с изменением степени открывания дроссельной заслонки 16. Датчик 27 входного давления определяет давление всасываемого воздуха на части впускного канала 10 ниже по потоку от дроссельной заслонки 16.

[0016] Впускной канал 10 соединен с камерой 17 сгорания соответствующих цилиндров дизельного двигателя ниже по потоку от дроссельной заслонки 16. Инжекторы 18, которые впрыскивают топливо, расположены в соответствующих камерах 17 сгорания дизельного двигателя. В каждой из камер 17 сгорания выполняется сгорание воздушно-топливной смеси всасываемого воздуха, введенного через впускной канал 10, и топлива, впрыскиваемого инжектором 18.

[0017] Выхлопные газы (отработанный газ), образующиеся при сгорании воздушно-топливной смеси в каждой из камер 17 сгорания, выбрасываются в наружную атмосферу через выхлопной канал 19. В выхлопном канале 19 установлена турбина 20. Турбина 20 является составной частью выпускного турбонагнетателя турбинного типа с компрессором 13, который расположен во впускном канале 10 и приводит в действие компрессор 13, вращаясь под воздействием силы потока выхлопных газов, текущих через выхлопной канал 19. В выхлопном канале 19, выше по потоку от турбины 20 установлено регулируемое сопло 21. Регулируемое сопло 21 обеспечивает изменение площади сечения отверстия, подающего выхлопные газы на турбину 20. Обороты турбины 20 регулируются через управление степенью открывания регулируемого сопла 21.

[0018] Кроме того, в дизельном двигателе размещена система рециркуляции выхлопных газов (EGR - exhaust gas recirculation). Система EGR позволяет некоторой части выхлопных газов рециркулировать во всасываемый воздух. Система EGR оснащена каналом 22 системы EGR, охладителем 23 системы EGR, и клапаном 24 системы EGR. Канал 22 системы EGR позволяет части выхлопного канала 19 выше по потоку от турбины 20 и части впускного канала 10 ниже по потоку от дроссельной заслонки 16 сообщаться друг с другом. Охладитель 23 системы EGR охлаждает выхлопные газы, которые пропускаются для рециркуляции во всасываемый воздух через канал 22 рециркуляции (рециркулирующий газ). Клапан 24 системы EGR регулирует скорость потока рециркулирующего газа. Система EGR также оснащена обходным каналом 25 и обходным клапаном 26. Обходной канал 25 позволяет рециркулирующему газу протекать, обходя охладитель 23 системы EGR, а обходной клапан 26 регулирует скорость потока рециркулирующего газа, который обходит охладитель 23 системы EGR через обходной канал 25.

[0019] Конфигурация устройства для контроля за выхлопными газами согласно этому варианту осуществления, которое применено на дизельном двигателе, имеющем вышеописанную конфигурацию, будет охарактеризована ниже. Система дизельного сажевого фильтра (DPF - diesel particulate filter), который собирает твердые частицы (РМ - particulate matter) в выхлопных газах и система выборочной каталитической нейтрализации (SCR -selective catalytic reduction) мочевиной, которая очищает выхлопные газы от NOx с помощью выборочной нейтрализации, в которой аммиак, образующийся из водного раствора мочевины, используется в качестве восстановительного агента, размещены в устройстве для контроля за выхлопными газами согласно этому варианту осуществления.

[0020] Система дизельного сажевого фильтра (DPF) оснащена клапаном 30 добавки топлива, блоком 31 предварительного каталитического окисления, и фильтром 32 сбора твердых частиц (РМ). Клапан 30 добавки топлива установлен на части выхлопного канала 19 ниже по потоку от турбины 20. В этом варианте осуществления, клапан 30 добавки топлива является средством добавки для добавки топлива (негоревшего топлива) в выхлопные газы (отработавший газ), проходящие через выхлопной канал 19. Блок 31 предварительного каталитического окисления представляет собой каталитический блок, в котором содержится катализатор окисления. Блок 31 предварительного каталитического окисления установлен на части выхлопного канала 19 ниже по потоку от турбины 20 и выше по потоку от фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ). Фильтр 32 сбора твердых частиц (РМ) представляет собой фильтр, который улавливает твердые частицы (РМ) в выхлопных газах. Блок 31 предварительного каталитического окисления окисляет компоненты растворимой органической фракции (SOF - soluble organic fraction) твердых частиц и окисляет закись азота (NO) в выхлопных газах для образования диоксида азота (N02), требуемого для постоянной регенерации фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ). Во время принудительной регенерации фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ), блок 31 предварительного каталитического окисления повышает температуру фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ) до температуры, требуемой для сгорания твердых частиц (РМ) путем окисления углеводорода (НС - hydrocarbon) в топливе, добавляемом клапаном 30 добавки топлива, и повышает температуру выхлопных газов путем регенерации тепла, образующегося в результате реакции окисления. Катализатор окисления также содержится в фильтре 32 сбора твердых частиц (РМ), и этот катализатор окисления способствует сгоранию твердых частиц (РМ).

[0021] Кроме того, система дизельного сажевого фильтра (DPF) оснащена следующими датчиками для определения состояний выхлопных газов на соответствующих участках системы. На части выхлопного канала 19 ниже по потоку от блока 31 предварительного каталитического окисления, датчик 33 температуры входящих газов установлен для определения температуры выхлопных газов, поступающих в блок 31 предварительного каталитического окисления (температура поступающих газов DOC - oxidation catalyst device). Кроме того, датчик 34 промежуточной температуры газов, который определяет температуру выхлопных газов, поступающих в фильтр 32 сбора твердых частиц (РМ) (промежуточная температура газов SCR), установлен на части выхлопного канала 19 между блоком 31 предварительного каталитического окисления и фильтром 32 сбора твердых частиц (РМ). Кроме того, датчик 35 температуры вытекающих газов, который определяет температуру выхлопных газов, вытекающих из фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ) (температуру вытекающих газов SCR) установлен на части выхлопного канала 19 ниже по потоку от фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ). Кроме того, датчик 36 перепада давления, который определяет перепад давления выхлопных газов между входом и выходом фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ), установлен на части выхлопного канала 19, где размещен фильтр 32 сбора твердых частиц (РМ).

[0022] Система выборочной каталитической нейтрализации (SCR) мочевиной оснащена клапаном 40 добавления мочевины, двумя, передним и задним, блоками SCR, то есть, передним блоком 41 SCR и задним блоком 42 SCR, а также блоком 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC). Клапан 40 добавления мочевины установлен на части выхлопного канала 19 ниже по потоку от фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ) и добавляет водный раствор мочевины в выхлопные газы. Передний блок 41 SCR и задний блок 42 SCR представляют собой блоки выборочной каталитической нейтрализации, которые уменьшают содержание оксидов азота в выхлопных газах с использованием, в качестве восстановительного агента, аммиака, образующегося из мочевины в процессе гидролиза за счет тепла выхлопных газов. Передний блок 41 SCR установлен на части выхлопного канала 19 ниже по потоку от клапана 40 добавления мочевины, а задний блок 42 SCR установлен на части выхлопного канала 19 ниже по потоку от переднего блока 41 SCR. Блок 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC) установлен на части выхлопного канала 19 ниже по потоку от заднего блока 42 SCR. Катализатор окисления содержится в блоке 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC). Действие этого катализатора окисления заставляет блок 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC) окислять аммиак, пропускаемый через и вытекающий из переднего и заднего блоков (41, 42) SCR. Дисперсионная пластина 44 установлена на части выхлопного канала 19 между клапаном 40 добавления мочевины и передним блоком 41 SCR, чтобы разбрызгивать водный раствор мочевины, добавляемый через клапан 40 добавления мочевины в выхлопные газы.

[0023] Водный раствор мочевины, добавляемый в выхлопные газы через клапан 40 добавления мочевины, хранится в бачке 45 для водного раствора мочевины. Бачок 45 для водного раствора мочевины соединен с клапаном 40 добавления мочевины посредством трубопровода 46 с подсоединенным нагревателем. В бачке 45 для водного раствора мочевины установлен насос 47 для мочевины. Водный раствор мочевины в бачке 45 для мочевины нагнетается насосом 47 для мочевины, и далее водный раствор мочевины поступает на клапан 40 добавления мочевины через трубопровод 46. В бачке 45 для водного раствора мочевины размещен датчик 48 уровня водного раствора мочевины для определения остающегося количества водного раствора мочевины в бачке 45 для мочевины. Кроме того, датчик 49 температуры мочевины, который определяет температуру водного раствора мочевины, подаваемого на клапан 40 добавления мочевины, установлен на трубопроводе 46.

[0024] Система выборочной каталитической нейтрализации (SCR) мочевиной оснащена следующими датчиками для определения состояний выхлопных газов на соответствующих участках системы. Датчик 50 поступления оксида азота и датчик 51 воздушно-топливного отношения установлены на части выхлопного канала 19 между фильтром 32 сбора твердых частиц (РМ) и клапаном 40 добавления мочевины. Датчик 50 поступления оксида азота определяет объем NOx в выхлопных газах, поступающих в передний блок 41 SCR (объем поступления оксида азота SCR). Датчик 51 воздушно-топливного отношения выдает выходной сигнал, в зависимости от концентрации кислород/несгоревший компонент в выхлопных газах, и этот выходной сигнал используется, чтобы определить воздушно-топливное отношение в воздушно-топливной смеси, сжигаемой в камере сгорания 17. Датчик 53 выхода оксида азота, датчик 54 температуры газа после блока каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC), и датчик 55 твердых частиц (РМ) установлены на части выхлопного канала 19 ниже по потоку от блока 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC). Датчик 53 выхода оксида азота определяет объем NOx в выхлопных газах, вытекающих из блока 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака и выбрасываемых в окружающую атмосферу (объем выхода оксида азота ASC). Датчик 54 температуры газа после блока каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASС) определяет температуру выхлопных газов, выходящих из блока каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC) (температуру выходящих газов ASC). Датчик 55 твердых частиц (РМ) определяет объем твердых частиц, выходящих из блока 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC) и выбрасываемых в окружающую атмосферу.

[0025] В этом устройстве для контроля за выхлопными газами, добавка топлива клапаном 30 добавки топлива и добавка водного раствора мочевины клапаном 40 добавления мочевины управляются электронным блоком 56 управления. Электронный блок 56 управления снабжен центральным вычислительным обрабатывающим устройством, которое выполняет вычислительную обработку для управления, постоянным запоминающим устройством, которое хранит программу и данные для управления, считываемым и записывающим запоминающим устройством, которое временно сохраняет результат вычисления центральным вычислительным обрабатывающим устройством и результат измерения каждого датчика, входной порт для приемки внешнего сигнала, и выходной порт для передачи сигнала наружу. Каждый из датчиков, описанных выше, соединен с входным портом электронного блока 56 управления. Клапан 30 добавки топлива и клапан 40 добавления мочевины соединены с выходным портом электронного блока 56 управления. Электронный блок 56 управления регулирует добавку топлива и водного раствора мочевины в выхлопные газы путем управления приводом клапана 30 добавки топлива и клапана 40 добавления мочевины.

[0026] В этом устройстве для контроля за выхлопными газами, блок 31 предварительного каталитического окисления и фильтр 32 сбора твердых частиц (РМ) соответствуют дополнительным каталитическим блокам, содержащим катализатор окисления, которые расположены на части выхлопного канала 19 выше по потоку от блоков выборочной каталитической нейтрализации (переднего блока 41 SCR и заднего блока 42 SCR). Кроме того, в этом устройстве для контроля за выхлопными газами, электронный блок 56 управления, который управляет добавкой топлива (негоревшего топлива) в выхлопные газы (отработавший газ) с клапаном 30 добавки топлива, представляет собой блок управления объемом добавки.

[0027] Электронный блок 56 управления управляет объемом добавки топлива, добавляемого клапаном 30 добавки топлива в соответствии с составом выхлопных газов, температурными режимами блока 31 предварительного каталитического окисления и фильтра 32 сбора твердых частиц (РМ), и т.п. при этом негоревшее топливо в объеме, требуемом для сгорания твердых частиц (РМ), захваченных фильтром 32 сбора твердых частиц (РМ), подается на блок 31 предварительного каталитического окисления и фильтр 32 сбора твердых частиц (РМ). Кроме того, электронный блок 56 управления управляет объемом добавки водного раствора мочевины, добавляемой клапаном 40 добавления мочевины в соответствии с составом выхлопных газов, температурными режимами блоков (41, 42) SCR и блока 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC), и т.п., при этом аммиак подается на блоки (41, 42) SCR в объеме, требуемом для NOx, выбрасываемого из камер 17 сгорания, чтобы быть удаленным блоками (41, 42) SCR.

[0028] Кроме того, электронный блок 56 управления выполняет процесс увеличения добавки для увеличения объема углеводородов (НС) в выхлопных газах, поступающих в блок 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (ASC), когда количество NOx, выходящего из блоков (41, 42) SCR, не может быть уменьшено до нужного количества по отношению к количеству NOx, поступающему в блоки (41, 42) SCR. Далее, процесс увеличения добавки в устройстве для контроля за выхлопными газами согласно этому варианту осуществления будет описана подробно.

[0029] На фиг. 2 показана блок-схема процедуры процесса увеличения добавки, который выполняется электронным блоком 56 управления для выполнения процесса увеличения добавки. Электронный блок 56 управления циклически выполняет процесс в соответствии с этой процедурой на заданном цикле управления в процессе работы дизельного двигателя.

[0030] На этапе S100, который является первым этапом, следующим за инициализацией процесса согласно этой процедуре, температуру слоя катализатора в блоках (41, 42) SCR (TSCR - температура слоя катализатора SCR) получают на основе оценки, исходя из значения температуры вытекающих газов SCR, определенного датчиком 35 температуры вытекающих газов. Далее, на этапе S101, показатель очистки от оксида азота блоками (41, 42) SCR вычисляют на основе оценки температуры TSCR слоя катализатора SCR. Показатель очистки от оксида азота представляет собой отношение объема восстановления NOx передним и задним блоками (41, 42) SCR к объему поступления оксида азота в SCR. Далее, на этапе S102, объем NOx в выхлопных газах, вытекающих из заднего блока 42 SCR и поступающих в блок 43 каталитического нейтрализатора проскока аммиака (объем поступления оксида азота ASC) вычисляют, исходя из значения объема поступления оксида азота SCR, определенного датчиком 50 поступления оксида азота, умноженного на вычисленное значение показателя очистки от оксида азота. По существу, объем поступления оксида азота ASC, вычисляемый таким образом, равен объему NOx, вытекающему из блоков (41, 42) SCR (объем отвода оксида азота SCR).

[0031] В последующем, на этапе S103, установленное значение а для выполнения процесса увеличения добавки вычисляют исходя из оборотов двигателя и количества впрыснутого топлива. Установленное значение а для выполнения процесса увеличения добавки вычисляют, чтобы установить максимальное значение в диапазоне значений, которое может быть взято за объем поступления оксида азота ASC в каждой рабочей точке дизельного двигателя, заданной оборотами двигателя и количеством впрыскиваемого топлива в случае, когда подается требуемый объем мочевины. Со