[发明专利]内燃机的排气净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。

背景技术

在柴油机中，在内燃机低速低负荷运转时，特别是在内燃机暖机运转时，燃烧室内的温度变低，其结果，产生大量的未燃烧HC。因此，通过在内燃机排气通路内配置排气控制阀，在内燃机低速低负荷运转时关闭排气控制阀，同时大幅度地增加燃料喷射量，提高燃烧室内的温度而使喷射燃料在燃烧室内完全燃烧，由此，抑制未燃HC的产生量，这样的柴油机是公知的(见日本特开昭49-80414号公报)。

另外，在内燃机排气通路内配置了排气净化用催化剂时，当催化剂温度不十分高时，催化剂就不能进行良好的排气净化作用。因此，在用于产生内燃机的输出功率的主燃料的喷射之外还在膨胀行程中喷射副燃料，通过使副燃料燃烧而使排气温度上升，由此，使催化剂的温度上升，这样的内燃机是公知的(见日本特开平8-303290号和特开平10-212995号公报)。

另外，过去，人们都知道可以吸附未燃HC的催化剂。该催化剂，其周围的压力越高未燃HC的吸附量越增大，当周围的压力变低时，放出吸附的未燃HC。因此，为了由利用该性质从催化剂放出的未燃HC来还原NO_X，在内燃机排气通路内配置该催化剂，并在催化剂的下游的内燃机排气通路内配置排气控制阀，在NO_X产生量少的内燃机低速低负荷运转时，在用于产生内燃机输出功率的主燃料之外还将少量的副燃料喷射到膨胀行程中或排气行程中，而使多量的未燃HC从燃烧室排出，在将排气控制阀打开到比较小的开度而使这时的内燃机的输出功率降低处于允许范围内，从而提高了排气通内的压力，使从燃烧室排出的多量未燃HC吸附到催化剂内，在NO_X产生量多的内燃机的高速或高负荷运转时，使排气控制阀全开，使排气通路内的压力降低，这时，由从催化剂放出的未燃HC还原NO_X，这样的内燃机是公知的(见日本特开平10-238366公报)。

另外，现在的柴油机，从前即使在火花点火时内燃机中，如何降低在内燃机低负荷运转时、特别是在暖机运时转时产生的未燃HC的量成为大问题。因此，本发明人进行了用于解决该问题的实验研究，其结果，发现，为了在内燃机的暖机运转等时大幅度地降低排出的大气中的未燃HC的量，必须降低燃烧室内的未燃HC的产生量并且同时增大排气通路内的未燃HC的降低量。

具体而言，明白了如下的情况，在膨胀行程中或排气行程中向燃烧室内追加喷射副燃料并使该副燃料燃烧，而且在与内燃机排气孔的出口隔开相当距离的内燃机排气通路内设置排气控制阀，当使该排气控制阀几乎全闭式，由这些副燃料的燃烧和排气控制阀产生的排气节流作用的相加效果，燃烧室内的未燃HC的产量降低，同时，排气通路内的未燃HC的降低量增大，这样可以大幅度地降低排出到大气中的未燃HC的量。

更详细地说，当喷射副燃料时，不仅副燃料本身燃烧，主燃料的燃烧所剩下的未燃HC也在燃烧室内的燃烧。因此，在燃烧室内产生的未燃HC的量不仅大幅度地降低，主燃料的燃烧剩余即未为燃HC及副燃料也燃烧，因此，以燃气体温度成为相当高的温度。

另一方面，当排气阀被几乎全闭式，从内燃机的排气孔到排气控制阀的排气通路内的压力、即背压力变得相当高。所谓背压高是指从燃烧室内排出的排气温度不怎么降低，因此，排气孔内的排气温度成为相当高的温度。另外，所谓背压高是指排出到排气孔内的其排气的流速慢，因此，排气在高温状态下长时间地滞留在排气控制阀上游的排气通路内。在这期间，含在排气中的未燃HC被氧化，这样，排出到大气中的未燃HC的量被大幅度降低。

这时，如果不喷射副燃料，主燃料的燃烧剩余的未燃HC原样地残留，因此，在燃烧室内产生大量的未燃HC。另外在不喷射副燃料时，由于燃烧室内的已燃气体温度不那样高，因此，在这时，即使使排气控制阀几乎全闭，也不能实现在排气控制阀上游的排气通路内使未燃HC充分氧化。因此，在这时，大量的未燃HC排出到大气中。

另外，即使在不进行排气控制阀的排气节流作用时，如果喷射副燃料，在燃烧室内产生的未燃HC的产生量也降低，燃烧室内的已燃气体温度变高。但是，在不进行排气控制阀的排气节流作用时，从燃烧室刚一排出排气，排气压立刻降低，这样，排气温度也立刻降低，因此，在这时，排气通路内的未燃HC的氧化作用几乎不能实现，这样，在这时也向大气中排出大量的未燃HC。

即，为了大幅度降低排出到大气中的未燃HC的量，必须喷射副燃料且同时使排气控制阀几乎全闭。