專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，例如像日本特開2002-89246號(hào)公報(bào)所公開的那樣，已 知具有NOx捕捉催化劑的廢氣凈化裝置。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，在內(nèi)燃 機(jī)的排氣通路上設(shè)置催化劑的同時(shí)，具有吸附NOx的物質(zhì)(以下也稱為 NOx吸附物質(zhì))或吸藏NOx的物質(zhì)(以下也稱為NOx保持物質(zhì))。在該 結(jié)構(gòu)中，在貧氣氛下廢氣中的NOx被NOx捕捉催化劑捕捉，在富氣氛 下被捕捉的NOx被還原、分解。
為了順利進(jìn)行上述反應(yīng)，要求催化劑達(dá)到活性溫度并充分發(fā)揮其 活性功能。但當(dāng)內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)，催化劑溫度處于較低狀態(tài)。因此在上 述現(xiàn)有的廢氣凈化裝置中，為了應(yīng)對(duì)這一點(diǎn)，在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)向廢氣 中提供臭氧(03)。
NOx捕捉反應(yīng)，與NO存在較多的氣氛相比，在N02存在較多的 氣氛下更活躍。通過(guò)迸行臭氧供給，能氧化廢氣中的NO，使N02的量 增加。因此，根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)，即使在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)等催化劑不處 于足夠活躍狀態(tài)的情況下，也能增加流入到NOx捕捉催化劑中的N02， 高效進(jìn)行NOx捕捉，有效進(jìn)行廢氣的凈化。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2002-89246號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開平5-192535號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本特表2005-538295號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4:日本特開平6-185343號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5:日本特開平10-169434號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)6:日本專利第3551346號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，由于臭氧的生成需要能量，因此向廢氣中供給臭氧若在需 要以上則會(huì)成為缺陷。
本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，目的在于提供進(jìn)行對(duì)廢氣 的臭氧供給時(shí)能高效使用臭氧的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置。
第一發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，
其特征在于，具有
NOx吸藏還原型催化劑，配置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上，包含NOx 保持物質(zhì)和催化劑活性部位；
空氣供給單元，提供空氣，使其與流入到所述NOx吸藏還原型催 化劑中的廢氣混合；
臭氧供給單元，提供臭氧(03)，使其與流入到所述NOx吸藏還原
型催化劑中的廢氣混合；
臭氧供給控制單元，在所述NOx吸藏還原型催化劑的溫度小于出 現(xiàn)所述空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度的情況下，進(jìn)行利用 所述臭氧供給單元的臭氧供給，當(dāng)該NOx吸藏還原型催化劑的溫度達(dá) 到出現(xiàn)該空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度后，抑制或停止該 臭氧供給；和
空氣供給控制單元，最晚在抑制或停止所述臭氧供給以前，開始 所述空氣供給單元的空氣供給。
另外，第二發(fā)明的特征在于，在第一發(fā)明中，所述空氣供給控制 單元，在進(jìn)行利用所述臭氧供給控制單元的臭氧供給時(shí)，停止空氣供 給，利用該臭氧供給控制單元的臭氧供給停止時(shí)，開始空 供給。此外，第三發(fā)明的特征在于，在第一或第二發(fā)明中，具有 廢氣傳感器，配置在所述NOX吸藏還原型催化劑的下游； 第一噴射量控制單元，通過(guò)開環(huán)控制來(lái)控制所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴 射量；和
第二噴射量控制單元，為了使從所述NOx吸藏還原型催化劑流出 的廢氣為理論空燃比，將所述廢氣傳感器的輸出反饋為燃料噴射量， 通過(guò)閉環(huán)控制來(lái)控制燃料噴射量，
其中，所述空氣供給控制單元，在所述NOx吸藏還原型催化劑的 溫度達(dá)到凈化廢氣的活性溫度以上后，停止利用所述空氣供給單元的 空氣供給，
在進(jìn)行利用所述空氣供給單元的空氣供給時(shí)，進(jìn)行利用所述第一 噴射量控制單元的燃料噴射量控制，利用該空氣供給單元的空氣供給 停止時(shí)，使內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量控制從利用所述第一噴射量控制單元 的控制向利用所述第二噴射量控制單元的控制切換。
另外，第四發(fā)明是一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其特征在于，具
有
NOx吸藏還原型催化劑，配置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上，包含NOx
保持物質(zhì)和催化劑活性部位；
NOx氧化氣體供給單元，提供NOx氧化氣體，使其與流入到所述
NOx吸藏還原型催化劑中的廢氣混合；
廢氣傳感器，配置在所述NOx吸藏還原型催化劑的下游； 第一噴射量控制單元，對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量進(jìn)行開環(huán)控制；
和
第二噴射量控制單元，為了使從所述NOx吸藏還原型催化劑流出 的廢氣為理論空燃比，將所述廢氣傳感器的輸出反饋為燃料噴射量， 通過(guò)閉環(huán)控制來(lái)控制燃料噴射量，
其中，所述NOx氧化氣體供給單元，在所述NOx吸藏還原型催 化劑的溫度達(dá)到凈化廢氣的活性溫度以上后，停止所述NOx氧化氣體 的供給，在利用所述NOx氧化氣體供給單元的NOx氧化氣體供給時(shí)，進(jìn) 行利用所述第一噴射量控制單元的燃料噴射量控制，利用該NOx氧化 氣體供給單元的NOx氧化氣體供給停止時(shí)，使內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量控 制從利用所述第一噴射量控制單元的控制向利用所述第二噴射量控制 單元的控制切換。
此外，第五發(fā)明的特征在于，在第一至第四發(fā)明中，還具有臭氧 供給量調(diào)整單元，調(diào)整臭氧供給量，使提供到廢氣中的臭氧的摩爾量 大于廢氣中含有的一氧化氮(NO)的摩爾量。
另外，第六發(fā)明的特征在于，在第五發(fā)明中，所述臭氧供給量調(diào) 整單元控制所述臭氧供給單元，使提供到廢氣中的臭氧的摩爾量為廢 氣中含有的一氧化氮(NO)的摩爾量的2倍以上。
發(fā)明效果
根據(jù)第一發(fā)明，在通過(guò)空氣供給得到NOx吸藏促進(jìn)效果的情況下， 抑制或停止臭氧的使用，進(jìn)行利用空氣供給的NOx吸藏促進(jìn)，從而能
高效使用臭氧。
根據(jù)第二發(fā)明，在通過(guò)空氣供給得到NOx吸藏促進(jìn)效果的情況下， 將進(jìn)行NOx吸藏促進(jìn)的氣體從臭氧切換為空氣，從而能高效進(jìn)行臭氧 及空氣供給。
根據(jù)第三發(fā)明，能高效使用臭氧，并且即使在存在吸藏于NOx吸 藏還原型催化劑中的NOx的放出的影響的情況下，也能適當(dāng)?shù)卣{(diào)整廢 氣的空燃比，良好地保持排放性。
根據(jù)第四發(fā)明，即使在存在吸藏于NOx吸藏還原型催化劑中的 NOx的放出的影響的情況下，也能適當(dāng)?shù)卣{(diào)整廢氣的空燃比，良好地 保持排放性。根據(jù)第五發(fā)明，能將廢氣中的NO氧化成N03、 N205等比N02高 價(jià)的氮氧化物(若存在水分也生成HN03)。因此，能增加流入到NOx保 持材料中的廢氣中含有的N03、 &05等比N02高價(jià)的氮氧化物的量。 其結(jié)果是能促進(jìn)NOx吸藏反應(yīng)，提高廢氣的凈化能力。
根據(jù)第六發(fā)明，能提供用于將NO氧化成N03、 N20s等比N02高 價(jià)的氮氧化物(若存在水分也生成HN03)的足夠量的臭氧。其結(jié)果是能 有效地促進(jìn)NOx吸藏反應(yīng)，提高廢氣的凈化能力。


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置的 構(gòu)成的圖。
圖2是用于說(shuō)明對(duì)實(shí)施方式1的廢氣凈化裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的圖。
圖3是用于說(shuō)明對(duì)實(shí)施方式1的廢氣凈化裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的圖。
圖4是用于說(shuō)明對(duì)實(shí)施方式1的廢氣凈化裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
圖5是實(shí)施方式1中的ECU50執(zhí)行的程序的流程圖。 圖6是用于說(shuō)明實(shí)施方式1的變形例的圖。
圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置的 構(gòu)成的圖。
圖8是實(shí)施方式2中的ECU50執(zhí)行的程序的流程圖。 圖9是實(shí)施方式3中的ECU50執(zhí)行的程序的流程圖。
標(biāo)記說(shuō)明 10 內(nèi)燃機(jī) 12排氣通路 20催化劑裝置22NOx吸藏還原型催化劑
30NOx氧化氣體供給裝置
32氣體噴射口
34空氣入口
50ECU
60溫度傳感器
70空燃比傳感器
322NOx保持材料
324催化劑
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式1 (實(shí)施方式1的構(gòu)成)
圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的廢氣凈化裝置的圖。如圖1
所示，實(shí)施方式1的廢氣凈化裝置在內(nèi)燃機(jī)10的排氣通路12中具有 催化劑裝置20。催化劑裝置20在其內(nèi)部收容NOx吸藏還原型催化劑 22。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)了排氣通路12的廢氣流入到催化劑裝置20中， 之后流入到NOx吸藏還原型催化劑22中。
NOx吸藏還原型催化劑22通過(guò)在陶瓷載體上負(fù)載Pt等貴金屬及 BaC03而構(gòu)成。Pt作為將CO、 HC的氧化反應(yīng)和NOx的還原反應(yīng)同時(shí) 激活的活性部位起作用。BaC03作為將廢氣中的NOx以硝酸鹽的方式 吸藏的NOx保持物質(zhì)起作用。
具體而言，在BaC03中，NOx以Ba(N03)2的方式被吸藏。吸藏的 Ba(N03)2主要在廢氣富的狀態(tài)下被還原、分解。此外，NOx吸藏還原 型催化劑的具體構(gòu)成、功能已經(jīng)是公知的(例如日本專利第3551346號(hào) 公報(bào))，因此省略其詳細(xì)說(shuō)明。
并且，在以下的說(shuō)明中，將貴金屬(實(shí)施方式1中為Pt等)、載體的負(fù)載該貴金屬的部分合稱為"催化劑"。并且，將NOx保持物質(zhì)、 載體的負(fù)載該NOx保持物質(zhì)的部分合稱為"NOx保持材料"。NOx吸 藏還原型催化劑22是上述"催化劑"和"NOx保持材料" 一體化或形 成為層狀的材料。
實(shí)施方式1的廢氣凈化裝置具有NOx氧化氣體供給裝置30。 NOx 氧化氣體供給裝置30連通到空氣入口 34。 NOx氧化氣體供給裝置30 的內(nèi)部具有生成臭氧的臭氧生成器。通過(guò)使臭氧生成器為打開狀態(tài)， 能從空氣入口 34獲得空氣，生成臭氧(03)，并提供到下游。并且，通 過(guò)使內(nèi)部的臭氧生成器為關(guān)閉狀態(tài)，能從空氣入口 34吸入空氣，并提 供到下游側(cè)。此外，關(guān)于由空氣生成臭氧的臭氧生成器的構(gòu)成、功能 等，已經(jīng)公知了各種技術(shù)，因此省略其詳細(xì)說(shuō)明。
NOx氧化氣體供給裝置30具有在催化劑裝置20內(nèi)噴射氣體的氣 體噴射口 32。氣體噴射口 32配置在催化劑裝置20內(nèi)的NOx吸藏還原 型催化劑22的上游。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)從氣體噴射口 32噴射臭氧， 能向在排氣通路12中流動(dòng)而來(lái)的廢氣提供臭氧或空氣。并且，提供的 臭氧或空氣與廢氣混合，該混合氣體流入到NOx吸藏還原型催化劑22 中(在以下的說(shuō)明中，將"提供臭氧或空氣，使其與廢氣混合"也記載 為"向廢氣提供臭氧或空氣")。
從高效進(jìn)行上述NOx吸藏反應(yīng)的角度出發(fā)，廢氣中的NOx優(yōu)選 在進(jìn)一步被氧化的狀態(tài)下存在。在實(shí)施方式l中，使用NOx氧化氣體 供給裝置30，能適當(dāng)?shù)叵驈U氣提供空氣及臭氧。由此，能氧化廢氣中 的NOx，高效地凈化廢氣。在以下的說(shuō)明中，也將含有有助于NOx氧 化的成分的氣體稱為"NOx氧化氣體"
實(shí)施方式1的廢氣凈化裝置具有ECU(Electronic Control Unit:電 子控制單元)50。 ECU50與NOx氧化氣體供給裝置30連接。ECU50通 過(guò)向NOx氧化氣體供給裝置30發(fā)送控制信號(hào)，控制NOx氧化氣體的噴射時(shí)間、噴射量。通過(guò)這一構(gòu)成，能在所希望的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行NOx氧 化氣體的供給。
并且，ECU50與內(nèi)燃機(jī)10上設(shè)置的各種傳感器等連接。由此， ECU50能夠獲得內(nèi)燃機(jī)10的溫度、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、空燃比A/F、負(fù)荷、
吸入空氣量等信息。
并且，在實(shí)施方式1中，NOx吸藏還原型催化劑22與溫度傳感器 60連接。溫度傳感器60與ECU50連接。ECU50能夠根據(jù)溫度傳感器 60的輸出，檢測(cè)NOx吸藏還原型催化劑22中含有的催化劑的溫度。
(實(shí)施方式1的動(dòng)作)
為了順利進(jìn)行NOx的吸藏、還原，NOx吸藏還原型催化劑22中 含有的催化劑(嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是活性部位)的溫度要求達(dá)到能充分發(fā)揮其活 性功能的溫度。但在內(nèi)燃機(jī)10起動(dòng)時(shí)(特別是低溫起動(dòng)時(shí))等催化劑處 于低溫狀態(tài)的情況下，難以利用催化劑的活性功能。因此，在實(shí)施方 式1的裝置中，在內(nèi)燃機(jī)10起動(dòng)時(shí)，通過(guò)NOx氧化氣體供給裝置30 將臭氧提供到廢氣中。由此，在催化劑為不是充分的活性狀態(tài)的情況 下時(shí)，也能有效進(jìn)行廢氣的凈化。
而且在實(shí)施方式1中，使用NOx氧化氣體供給裝置30內(nèi)部的臭 氧生成器生成臭氧。 一般情況下，這種臭氧生成需要相應(yīng)的能量，向 廢氣供給的臭氧量越多，所需的能量當(dāng)然也增加。因此，不優(yōu)選向廢 氣供給需要量以上的臭氧。
因此，本發(fā)明人鑒于上述課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在催化劑處于特 定溫度以上的情況下，通過(guò)向廢氣提供空氣也能促進(jìn)NOx吸藏反應(yīng)。 在實(shí)施方式1中，利用這一點(diǎn)，根據(jù)催化劑的溫度切換空氣供給和臭 氧供給。具體而言，在根據(jù)溫度傳感器60檢測(cè)到的催化劑的溫度小于出現(xiàn) 空氣供給所產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度時(shí)，NOx氧化氣體供給裝 置30提供臭氧。并且，在催化劑的溫度在出現(xiàn)空氣供給產(chǎn)生的NOx 吸藏促進(jìn)效果的溫度以上時(shí)，停止利用NOx氧化氣體供給裝置30的臭 氧供給，切換到空氣供給。
由此，在通過(guò)空氣供給獲得NOx吸藏促進(jìn)效果的情況下，停止臭 氧的使用，能夠抑制臭氧的使用量。其結(jié)果是，能高效利用臭氧，減 少生成臭氧所需的能量。
(實(shí)施方式1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果)
以下參照?qǐng)D2至圖4說(shuō)明對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié) 果。本實(shí)驗(yàn)為了明確03及空氣供給和催化劑溫度對(duì)NOx吸藏產(chǎn)生的影 響而進(jìn)行。
(測(cè)定系統(tǒng)的構(gòu)成)
圖2是表示本實(shí)驗(yàn)中使用的測(cè)定系統(tǒng)的圖。本測(cè)定系統(tǒng)為了產(chǎn)生 模擬內(nèi)燃機(jī)的廢氣的模擬氣體，具有模擬氣體發(fā)生器230及多個(gè)儲(chǔ)氣 瓶232。模擬氣體發(fā)生器230能夠?qū)?chǔ)氣瓶232內(nèi)的氣體混合，制成下 述組成的模擬氣體。
模擬氣體組成 C3H6 1000卯m
CO 7000ppm
NO 1500ppm
02 7000ppm
C02 10%
H20 3%
余量N2
模擬氣體發(fā)生器230與設(shè)置有NOx吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222的電爐連通。圖3是放大表示NOx吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222及其 附近的圖。NOx吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222在石英管內(nèi)收容NOx吸 藏還原型催化劑樣品224。
在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)以下步驟制成NOx吸藏還原型催化劑樣品224。 向4)30mmXL50mm、 4mil/400cpsi的堇青石制蜂窩涂敷Y-A1203。涂敷 量為120g/L。在其上吸水負(fù)載乙酸鋇，在500。C下煅燒2小時(shí)。
乙酸鋇的負(fù)載量為0.1mol/L。將這樣制成的催化劑在含有碳酸氫 銨的溶液中進(jìn)行浸漬處理，在250。C下干燥。進(jìn)一步，使用含有二硝基 二氨鉑的水溶液負(fù)載Pt，干燥后在450'C下煅燒1小時(shí)。鉑的負(fù)載量為 2g/L。
圖2的測(cè)定系統(tǒng)具有氧瓶240。氧瓶240在下游側(cè)分別與流量控制 單元242、 244連通。流量控制單元242與臭氧發(fā)生器246連通。臭氧 發(fā)生器246接收來(lái)自氧瓶240的氧供給，能生成臭氧。臭氧發(fā)生器246 通過(guò)臭氧分析儀248、流量控制單元250與模擬氣體發(fā)生器230的下游 且NOx吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222的上游位置連通。
另一方面，流量控制單元244在其下游直接與臭氧分析儀連通。 根據(jù)該構(gòu)成，使臭氧發(fā)生器246的電源打開時(shí)將03和02的混合氣體提 供到NOx吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222的上游位置、電源關(guān)閉時(shí)僅將 02提供到NOx吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222的上游位置。
在圖2的測(cè)定系統(tǒng)中，通過(guò)適當(dāng)使用流量控制單元242、 244及臭 氧發(fā)生器246，能分別制成下述2種組成的氣體。該氣體是注入到NOx 吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222中的氣體，以下簡(jiǎn)稱為"注入氣體"。
注入氣體的組成 (1) 03 30000ppm，余量 02 (2)僅02并且，通過(guò)流量控制單元250，能以所需的流量提供注入氣體。
在NOx吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222的下游設(shè)置廢氣分析儀260、 262及臭氧分析儀264。通過(guò)這些分析儀，能測(cè)定從NOx吸藏還原型催 化劑試驗(yàn)體222流出的氣體的成分。
此外，本實(shí)驗(yàn)中使用的測(cè)定設(shè)備如下。
臭氧發(fā)生器246:巖崎電気 OP100W 臭氧分析儀248(上游側(cè))荏原実業(yè)EG600 臭氧分析儀264(下游側(cè))荏原実業(yè)EG2001B 廢氣分析儀260、 262:
堀場(chǎng)製作所 MEXA9100D(測(cè)量HC、 CO、 NOx) 堀場(chǎng)製作所 VAI-510(測(cè)量CO2)
(實(shí)驗(yàn)內(nèi)容)
在上述測(cè)定系統(tǒng)中，以下述條件組合上述各種組成的模擬氣體和 注入氣體，并提供到NOx吸藏還原型催化劑試驗(yàn)體222中。并且，控 制電爐，使催化劑溫度以下述升溫速度上升，研究流出到下游的NOx 濃度的時(shí)間推移。
溫度30。C 500。C
升溫速度10。C/分鐘(恒定) 模擬氣體流量15L/分鐘 注入氣體流量3L/分鐘
混合氣體組成(3種)
(1) 向模擬氣體提供臭氧和氧兩者
(2) 向模擬氣體僅提供氧(模擬空氣供給)
(3) 僅模擬氣體(模擬理論配比(》卜^ *)凈化)此外，30(TC以上時(shí)，不提供注入氣體，僅使模擬氣體流通。 (實(shí)驗(yàn)結(jié)果)
圖4是表示進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而獲得的NOx濃度的時(shí)間推移的 圖。氣體組成(1)(粗線)及氣體組成(2)(細(xì)線)的情況下，通過(guò)注入氣體的 供給，整體的氣體量增加，因此通過(guò)氣體分析儀測(cè)量的NOx濃度的值 下降。并且，圖4的橫軸的溫度的刻度是根據(jù)升溫速度大致計(jì)算的值。
從圖4結(jié)果可知，在低溫區(qū)域中，只有在提供臭氧的氣體組成(l) 的條件下，NOx排出濃度下降。但在溫度為Ti以上的區(qū)域中，在僅提 供氧的氣體組成(2)的條件下，NOx濃度下降。因此，催化劑在^以上 的溫度區(qū)域時(shí)，通過(guò)向廢氣提供空氣也能獲得促進(jìn)NOx吸藏反應(yīng)的效 果(即顯示出NOx吸藏促進(jìn)效果)。
并且，在溫度為T2以上的區(qū)域中，在臭氧和氧均不提供、僅使模 擬氣體流通的氣體組成(3)(虛線)的條件下，NOx濃度下降。因此，能 夠斷定，在T2以上的溫度區(qū)域中，NOx吸藏還原型催化劑22內(nèi)的催 化劑表現(xiàn)出三元活性。
(實(shí)施方式1的具體處理)
以下參照?qǐng)D5說(shuō)明實(shí)施方式1的裝置進(jìn)行的具體處理。圖5是在 實(shí)施方式1中執(zhí)行的程序的流程圖，在內(nèi)燃機(jī)10起動(dòng)時(shí)，在低溫狀態(tài) (例如冷起動(dòng)時(shí))執(zhí)行。在本實(shí)施方式中，事先求出上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果中所述 的TK出現(xiàn)空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度)、T2(催化劑的三 元活性出現(xiàn)的溫度)，并存儲(chǔ)到ECU50中。
并且，在本程序中，利用這些值L、 T2，進(jìn)行與催化劑溫度對(duì)應(yīng) 的NOx氧化氣體供給裝置30的控制。并且，在以下的說(shuō)明中，也將 丁2稱為"催化劑活性溫度"。并且，在實(shí)施方式1中，內(nèi)燃機(jī)10起動(dòng)
16時(shí)，在供給NOX氧化氣體時(shí)，為了變?yōu)槔碚撆浔葪l件的運(yùn)轉(zhuǎn)，開環(huán)控 制燃料噴射量。
在圖5所示的程序中，首先，ECU50取得溫度傳感器60的輸出， 據(jù)此檢測(cè)NOx吸藏還原型催化劑22的溫度(以下稱為催化劑溫度T)(步 驟SIOO)。
接著，判斷催化劑溫度T是否為小于T,的狀態(tài)(步驟SllO)。當(dāng)判 斷催化劑溫度T小于T,時(shí)，判斷催化劑尚未達(dá)到可獲得空氣供給所產(chǎn) 生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度。因此，在這種情況下，向NOx氧化氣 體供給裝置30發(fā)出臭氧供給命令，向廢氣提供臭氧(步驟S120)。之后 再次進(jìn)行步驟S100的處理，繼續(xù)臭氧供給直到催化劑溫度T為L(zhǎng)以 上為止。
在步驟S110中，當(dāng)判斷催化劑溫度T在T!以上時(shí)，判斷催化劑 變?yōu)榭色@得空氣供給所產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的狀態(tài)。這種情況下， 繼續(xù)判斷催化劑溫度T是否小于催化劑活性溫度丁2(步驟S130)。
當(dāng)該條件成立時(shí)，判斷催化劑溫度在L以上且小于T2。這種情況 下，控制NOx氧化氣體供給裝置30，向廢氣提供空氣(步驟S140)。之 后，再次進(jìn)行從步驟S100開始的處理，繼續(xù)空氣供給直到催化劑溫度 T達(dá)到催化劑活性溫度T2。
在步驟S130中，當(dāng)判斷催化劑溫度T在催化劑活性溫度T2以上 時(shí)，判斷催化劑已經(jīng)變?yōu)榧词共唤邮誑Ox氧化氣體(空氣、臭氧)的供 給也能凈化NOx的狀態(tài)。這種情況下，停止空氣供給，為了還原、放 出吸藏的NOx，控制燃料噴射量(步驟S150)，使廢氣的空燃比略微為 富氣氛(微富(slightrich))。之后結(jié)束此次程序。
通過(guò)以上處理，在內(nèi)燃機(jī)10起動(dòng)時(shí)，即使Nx吸藏還原型催化劑22不是充分的活性狀態(tài)，通過(guò)03供給也能促進(jìn)NOx吸藏反應(yīng)，凈化
廢氣，并且在催化劑的溫度在出現(xiàn)空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果 的溫度以上的情況下，能將NOx氧化氣體供給裝置30的氣體供給切換 為空氣供給。由此，能夠抑制臭氧的使用量，高效利用臭氧，減少臭 氧生成所需的能量。
并且，在上述實(shí)施方式1中，內(nèi)燃機(jī)10、排氣通路12相當(dāng)于上述 第一發(fā)明中的"內(nèi)燃機(jī)"、"排氣通路"，NOx吸藏還原型催化劑22 相當(dāng)于上述第一發(fā)明中的"NOx吸藏還原型催化劑"。并且，NOx氧 化氣體供給裝置30相當(dāng)于上述第一發(fā)明中的"空氣供給單元"及"臭 氧供給單元"。并且，通過(guò)執(zhí)行上述具體處理的步驟S100 S140，能實(shí) 現(xiàn)上述第一發(fā)明的"臭氧供給控制單元"及"空氣供給控制單元"， 實(shí)施方式1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中所述的^相當(dāng)于上述第一發(fā)明的"出現(xiàn)所述 空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度"。
并且，在上述實(shí)施方式1中，通過(guò)執(zhí)行步驟S100 S140的處理， 能實(shí)現(xiàn)上述第二發(fā)明的"利用所述臭氧供給控制單元進(jìn)行臭氧供給時(shí)， 停止空氣供給，利用該臭氧供給控制單元的臭氧供給停止時(shí)，開始空 氣供給"的動(dòng)作。
(實(shí)施方式1的變形例) (第1變形例)
在實(shí)施方式l中，催化劑的溫度達(dá)到上述實(shí)驗(yàn)中的TV即出現(xiàn)空 氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏效果的最低溫度時(shí)，開始空氣的供給。并且其 構(gòu)成是，催化劑溫度T在L以上時(shí)，NOx氧化氣體的供給從臭氧供給 立即切換為空氣供給。但本發(fā)明不限于此。也可以根據(jù)需要，將開始 空氣供給的溫度設(shè)定得大于T,，從而擴(kuò)大供給臭氧的溫度區(qū)域(將從臭 氧供給切換到空氣供給的時(shí)間點(diǎn)推遲)。
艮口，催化劑溫度T超過(guò)出現(xiàn)空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的
18最低溫度后，不一定立刻停止臭氧供給。也可以設(shè)置一定程度的延遲 時(shí)間，等到變?yōu)榭沙浞肢@得空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的狀態(tài) 后，停止臭氧供給。
此外，臭氧從IO(TC附近開始逐漸地分解，其分解率在33(TC的氣 氛下約為100%。因此，在決定上述空氣供給溫度時(shí)，優(yōu)選考慮臭氧的 熱分解特性。例如，在臭氧基本完全分解的33(TC下無(wú)法獲得臭氧產(chǎn)生 的NOx氧化效果，因此在臭氧分解率低的溫度區(qū)域下切換到空氣供給 即可。
(第2變形例)
在實(shí)施方式1中，在NOx氧化氣體供給裝置30內(nèi)設(shè)置臭氧發(fā)生 器，根據(jù)需要使該臭氧發(fā)生器為打開狀態(tài)，從而進(jìn)行臭氧供給。但本 發(fā)明不限于此。例如，也可以是分別具有臭氧供給裝置和空氣供給裝 置的構(gòu)成。
這種情況下，構(gòu)成臭氧供給裝置時(shí)，可利用公知的各種臭氧發(fā)生 裝置及臭氧發(fā)生方法。例如，可以是在排氣通路12內(nèi)或催化劑裝置20
內(nèi)、通過(guò)等離子放電直接生成臭氧的構(gòu)成。并且，空氣供給裝置也可 使用公知的各種二次空氣供給裝置。
(第3變形例)
在實(shí)施方式1中，催化劑溫度在T\以上時(shí)僅進(jìn)行臭氧供給，在Tj 以上時(shí)僅進(jìn)行空氣供給。但本發(fā)明不限于此。也可以控制NOx氧化氣 體供給裝置30，在催化劑溫度T小于出現(xiàn)空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促 進(jìn)效果的溫度的情況下進(jìn)行臭氧供給，在催化劑溫度T達(dá)到出現(xiàn)空氣 供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度后抑制或停止臭氧供給，并且最 遲在抑制或停止該臭氧供給以前，開始空氣供給。
例如，當(dāng)催化劑溫度達(dá)到L后，不用等到完全停止臭氧供給，而可以在抑制其供給量的同時(shí)繼續(xù)臭氧供給。B卩，也可以在步驟S140的 空氣供給時(shí)不是完全不提供臭氧，而是與催化劑溫度在L以下的情況 相比抑制(降低)供給量的同時(shí)進(jìn)行臭氧供給。
并且，例如通過(guò)分別具有臭氧供給裝置和空氣供給裝置的構(gòu)成等， 在催化劑溫度T小于L的情況下，將臭氧和空氣兩者提供到廢氣中。
即，可以在步驟S120的處理中，將臭氧和空氣兩者提供到廢氣中。艮P，
只要至少(最晚)在抑制或停止臭氧的供給后進(jìn)行對(duì)廢氣的空氣供給即 可，除此以外的時(shí)期可以根據(jù)需要執(zhí)行、停止空氣供給。
并且，也可以不像實(shí)施方式1那樣從僅提供臭氧向僅提供空氣完 全地進(jìn)行切換，而是緩慢降低臭氧供給量，逐漸切換為空氣供給。
(第4變形例)
實(shí)施方式1中，催化劑和NOx保持材料混合、 一體化，形成NOx 吸藏還原型催化劑22。但本發(fā)明不限于此。也可以將各種公知的NOx 吸藏還原型催化劑用于本發(fā)明。例如，如圖6所示，也可以是在臭氧 供給裝置30的下游依次分別具有NOx保持材料322、催化劑324的結(jié)構(gòu)。
(第5變形例)
在實(shí)施方式1中，通過(guò)NOx氧化氣體供給裝置30向廢氣中添加 臭氧。該臭氧添加也可以更優(yōu)選以下述的方式進(jìn)行。己知將臭氧(03) 添加到廢氣中時(shí)，通過(guò)氣相反應(yīng)廢氣中的NOx被氧化。具體而言，NOx 與臭氧反應(yīng)，發(fā)生下述反應(yīng)。
NO + 03—N02 + 02 (1) N02 + 03—N03 + 02 (2) N02 + N03—N2Os (3) (N02 + N03—N205)此外，在以下的說(shuō)明中，將(l)的反應(yīng)式稱為"第l式"，將(2)的
反應(yīng)式稱為"第2式"，將(3)的反應(yīng)式稱為"第3式"。此外，第3
式僅記載了表示向右方反應(yīng)的箭頭，但也發(fā)生括號(hào)中所示的向左方的反應(yīng)。
由NOx保持物質(zhì)產(chǎn)生的NOx吸藏，通過(guò)NOx被氧化而產(chǎn)生的高 價(jià)氮氧化物(或這些氮氧化物與水反應(yīng)生成的HN03)被NOx保持物質(zhì)吸 藏來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，N03通過(guò)變?yōu)锽a(N03)2等硝酸鹽而被NOx吸藏材料 吸藏。因此，從高效進(jìn)行NOx吸藏反應(yīng)的角度出發(fā)，優(yōu)選廢氣中的NOx 更多的為N03、 N20s等比N02高價(jià)的氮氧化物。
因此，在第5變形例中，以使臭氧相對(duì)于混合氣體中的NO的摩 爾比大于1的方式進(jìn)行臭氧添加，發(fā)生第2式、第3式的反應(yīng)。艮P， 進(jìn)行臭氧添加，以使將混合氣體中臭氧的量換算為摩爾的mo1(03)、與 同樣將混合氣體中一氧化氮的量換算為摩爾的mol(NO)的比滿足下述
關(guān)系式。
mol(03)/mol(NO)〉l (4)
此外，在以下的說(shuō)明中，將上述(4)的公式稱為"第4式"。
在臭氧相對(duì)于混合氣體中的NO的摩爾比為1以下(mo1(03)/ mol(NO)《l)的狀態(tài)下，雖然通過(guò)上述第1式的反應(yīng)生成N02，但不會(huì) 發(fā)生第2式、第3式的反應(yīng)生成N03、 N205。在第5變形例中，考慮 這一點(diǎn)而使添加的臭氧的物質(zhì)量多于廢氣中NO的物質(zhì)量，因此為了氧 化NO使其變?yōu)镹03、 &05(發(fā)生第2式、第3式的反應(yīng))，可以供給充 足的量的臭氧。其結(jié)果是，能確實(shí)地增加廢氣中的高價(jià)氮氧化物量， 有效進(jìn)行NOx吸藏。此外，這種處理可通過(guò)ECU50執(zhí)行"調(diào)整臭氧供給量而使臭氧相
對(duì)于流入到NOx吸藏還原型催化劑22中的混合氣體中的一氧化氮(NO) 的摩爾比大于1的處理"(臭氧供給量調(diào)整處理)來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且，滿足上 述摩爾比的臭氧供給量，例如可以通過(guò)以下方法確定ECU50根據(jù)內(nèi) 燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、空燃比A/F、負(fù)荷、吸入空氣量 等)推測(cè)廢氣中含有的NOx的摩爾量，根據(jù)該推測(cè)的NOx的摩爾量計(jì) 算提供的臭氧的流量。
(第6變形例)
而且，也可以進(jìn)一步增加臭氧供給量，使臭氧相對(duì)于混合氣體中 的一氧化氮的摩爾比為2以上(mo1(03)/ mol(NO)^2)。如果臭氧(03)相 對(duì)于混合氣體中的一氧化氮(NO)的摩爾比大于1，則通過(guò)上述第1式 NO被氧化為N02后，混合氣體中仍殘留臭氧，因此發(fā)生第2式、第3 式的反應(yīng)，生成N03、 N205。但是，當(dāng)?shù)?式反應(yīng)后殘留的臭氧量為 微量時(shí)，由第2式、第3式的反應(yīng)生成的N03、 N20s的量也變少。
因此，在第6變形例中，調(diào)整臭氧供給量，使混合氣體中的臭氧 與NO的摩爾比為mol(03)/mol(NO)>2。由此，可以在第1式反應(yīng)后， 第2式及第3式反應(yīng)時(shí)，僅殘留充分量的有助于該反應(yīng)的臭氧，切實(shí) 地增加高價(jià)的氮氧化物的量。如上所述，根據(jù)第6變形例，能夠提供 將NO氧化成N03、 N20s的充分量的臭氧，有效促進(jìn)NOx吸藏反應(yīng)。
此外，該處理可以通過(guò)ECU50執(zhí)行"調(diào)整臭氧供給量而使臭氧(03) 相對(duì)于流入到NOx吸藏還原型催化劑22中的混合氣體中的一氧化氮 (NO)的摩爾比為2以上的處理"來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(第7變形例(臭氧供給狀態(tài)))
在實(shí)施方式i中，在催化劑裝置20外設(shè)置NOx氧化氣體供給裝 置30，將氣體噴射口 32配置在催化劑裝置20內(nèi)，通過(guò)這一構(gòu)成進(jìn)行 臭氧供給。但是本發(fā)明不限于此?？梢允褂霉母鞣N臭氧發(fā)生裝置
22及臭氧發(fā)生方法進(jìn)行對(duì)廢氣的臭氧添加。例如，也可以是在排氣通路 12內(nèi)或催化劑裝置20內(nèi)通過(guò)等離子放電直接生成臭氧的構(gòu)成。
此外，在實(shí)施方式1中，實(shí)施方式1的NOx吸藏還原型催化劑22 通過(guò)將Pt等貴金屬及BaC03負(fù)載在陶瓷載體上而構(gòu)成。但是，構(gòu)成本 發(fā)明中的"催化劑"、"NOx保持材料"的材料不限于上述說(shuō)明中記 載的材料。例如，作為構(gòu)成催化劑的貴金屬材料，也可以將包括Pt、 Rh、 Pd的各種公知的催化劑材料用于本發(fā)明。
并且，構(gòu)成NOx保持材料的NOx保持物質(zhì)也不限于BaC03。例 如，如日本專利第3551346號(hào)公報(bào)所述，可以根據(jù)需要使用Na、 K、 Cs、 Rb等堿金屬、Ba、 Ca、 Sr等堿土金屬、Y、 Ce、 La、 Pr等稀土元 素。因此，NOx以硝酸鹽的形式吸藏在NOx保持物質(zhì)中時(shí)，硝酸鹽的 組成不限于實(shí)施方式1中所述的Ba(N03)2。并且，作為貴金屬、NOx 保持物質(zhì)的載體用的材料，也可以使用陶瓷、氧化鋁(八1203)等適當(dāng)優(yōu) 選的材料。
此外，關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)中獲得的溫度L、 T2，根據(jù)廢氣凈化裝置中 使用的催化劑的規(guī)格、臭氧供給量(供給時(shí)的流量、濃度等)、空氣的供 給量(供給時(shí)的流量、濃度等)等各種設(shè)計(jì)要素而變化。因此，根據(jù)各廢 氣凈化裝置的規(guī)格，適當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值解析等進(jìn)行研究，事先掌握 出現(xiàn)空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏反應(yīng)的催化劑的溫度，從高精度進(jìn)行 NOx吸藏氣體的切換的角度出發(fā)是優(yōu)選的。
實(shí)施方式2 (實(shí)施方式2的構(gòu)成)
圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的廢氣凈化裝置的圖。圖7 的裝置與實(shí)施方式i的不同點(diǎn)在于，在NOx吸藏還原型催化劑22的下 游具有空燃比傳感器70。此外，對(duì)與實(shí)施方式1相同的構(gòu)成附上相同 的標(biāo)記，并省略、簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
23實(shí)施方式2在NOx吸藏還原型催化劑22的下游具有空燃比傳感 器70?？杖急葌鞲衅?0具有以下功能根據(jù)從NOx吸藏還原型催化 劑22流出的氣體的氣氛是貧還是富，改變其輸出。并且，空燃比傳感 器70連接到ECU50上。ECU50可以接收空燃比傳感器70的輸出，從 而判斷NOx吸藏還原型催化劑22下游的廢氣的氣氛是貧還是富。
實(shí)施方式2的裝置與實(shí)施方式1同樣，可以根據(jù)催化劑溫度，通 過(guò)NOx氧化氣體供給裝置30將臭氧或空氣提供到廢氣中。由此，與實(shí) 施方式1同樣，在內(nèi)燃機(jī)10起動(dòng)時(shí)，即使是在催化劑溫度較低的狀態(tài) 下，也可以進(jìn)行NOx吸藏。
(實(shí)施方式2的動(dòng)作)
實(shí)施方式2的內(nèi)燃機(jī)10起動(dòng)時(shí)，在進(jìn)行對(duì)上述廢氣的NOx氧化 氣體的供給的期間，與實(shí)施方式1同樣，為了變?yōu)槔碚撆浔葪l件的運(yùn) 轉(zhuǎn)，開環(huán)控制內(nèi)燃機(jī)10的燃料噴射量。在實(shí)施方式2中，之后內(nèi)燃機(jī) IO起動(dòng)，經(jīng)過(guò)充分的時(shí)間，NOx吸藏還原型催化劑22的溫度也上升， 達(dá)到催化劑的活性功能充分發(fā)揮的情況下，停止NOx氧化氣體的供給。
停止NOx氧化氣體的供給時(shí)，吸藏的NOx放出的反應(yīng)(NOx放出 反應(yīng))變得活躍。放出的NOx與廢氣中的還原劑(HC、 CO)反應(yīng)。因此， 在發(fā)生NOx放出反應(yīng)的情況下，廢氣組成為理論配比時(shí)，僅放出的NOx 部分變?yōu)樨殮夥?，還原材料不足。
因此，在實(shí)施方式2中，為了應(yīng)對(duì)這一點(diǎn)，在NOx氧化氣體的供 給停止后，將內(nèi)燃機(jī)10的燃料噴射量的控制從開環(huán)控制切換為將空燃 比傳感器70的輸出反饋為燃料噴射量的閉環(huán)控制。由此，可以校正(富 化)燃料噴射量，以抵消NOx放出反應(yīng)所產(chǎn)生的貧化部分。其結(jié)果是， 即使NOx放出反應(yīng)產(chǎn)生的貧化影響發(fā)生，也可以校正燃料噴射量，使 廢氣的組成保持適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。
24并且，在實(shí)施方式2中，當(dāng)空燃比傳感器70顯示富輸出時(shí)，降低 燃料噴射量，將空燃比調(diào)整到適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。通過(guò)該方法，可以不多 不少地進(jìn)行上述燃料噴射量的校正。并且，也可以防止空燃比的富化 校正后，雖然NOx放出結(jié)束但繼續(xù)進(jìn)行富化校正的情況。根據(jù)以上說(shuō) 明的實(shí)施方式2的動(dòng)作，在發(fā)生NOx放出反應(yīng)的期間內(nèi)，也可以不多 不少地進(jìn)行燃料噴射量的校正，保持良好的排放特性。
(實(shí)施方式2的具體處理)
以下參照?qǐng)D8說(shuō)明實(shí)施方式2的裝置進(jìn)行的具體處理。圖8是在 實(shí)施方式2中執(zhí)行的程序的流程圖，在內(nèi)燃機(jī)10起動(dòng)時(shí)，在低溫狀態(tài) 下(例如冷起動(dòng)時(shí))執(zhí)行。此外，圖8的程序的步驟S100 S140的處理與 實(shí)施方式1的處理相同，因此省略其說(shuō)明。并且，實(shí)施方式2中的上 述步驟執(zhí)行中，與實(shí)施方式1同樣，為了變?yōu)槔碚撆浔葪l件的運(yùn)轉(zhuǎn)， 開環(huán)控制內(nèi)燃機(jī)10的燃料噴射量。
在圖8的程序中，否定步驟S130的條件成立后，停止空氣供給(步 驟S250)?？諝夤┙o停止后，以硝酸鹽的形式吸藏的NOx的放出反應(yīng) 變得活躍，該放出的NOx與廢氣中的還原劑反應(yīng)。接著，進(jìn)行燃料噴 射量控制的切換(步驟S254)。通過(guò)該處理，對(duì)燃料噴射量的控制，停 止目前為止執(zhí)行的開環(huán)控制，ECU50執(zhí)行的處理轉(zhuǎn)換到下述步驟 S260 S290。由此，燃料噴射量控制切換為閉環(huán)控制。
在步驟S260中，首先，ECU50取得空燃比傳感器70的輸出，判 斷從NOx吸藏還原型催化劑22流出的廢氣的空燃比是否為貧。當(dāng)步驟 S260的條件成立時(shí)，判斷廢氣中的還原劑用于NOx放出反應(yīng)，廢氣貧 化。因此，這種情況下，燃料噴射量增加(步驟S270)。步驟S270的處 理結(jié)束后，再次執(zhí)行S260的處理，進(jìn)行燃料噴射量的校正直到廢氣脫 離貧氣氛為止。在步驟S260中，當(dāng)判斷空燃比傳感器70的輸出不是貧時(shí)，接著
判斷空燃比70的輸出是否為富(步驟S280)。該條件成立時(shí)，判斷步驟 S270的燃料噴射量的增量過(guò)多，進(jìn)行燃料噴射量的減量校正(步驟 S290)。進(jìn)行減量校正后，返回到步驟S260的處理，再次進(jìn)行空燃比傳 感器70的輸出是否為貧的判斷。
這樣，通過(guò)進(jìn)行步驟S260 S290的處理，能不多不少地校正燃料 噴射量，抵消NOx放出反應(yīng)產(chǎn)生的貧化的影響。其結(jié)果是，在發(fā)生NOx 放出反應(yīng)的情況下，也可以將廢氣組成保持適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，確保良好的 排放特性。
在步驟S280中，當(dāng)判斷空燃比傳感器70的輸出不是富時(shí)，判斷 空燃比處于理論配比氣氛中。這種情況下，判斷程序停止條件是否成 立(步驟S300)。在實(shí)施方式2中，事先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等測(cè)量到NOx吸藏還 原型催化劑22吸藏的NOx充分放出為止的時(shí)間，將步驟S250的空氣 供給停止后是否經(jīng)過(guò)了對(duì)應(yīng)時(shí)間作為程序的停止條件。
當(dāng)步驟S280不成立時(shí)，判斷為尚未發(fā)生NOx放出反應(yīng)，再次進(jìn) 行步驟S260的處理。該條件成立時(shí)，判斷為NOx放出反應(yīng)結(jié)束，此 次程序結(jié)束，內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)條件轉(zhuǎn)換為通常的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。
根據(jù)以上處理，與實(shí)施方式1同樣，能高效利用臭氧，并且考慮 NOx放出反應(yīng)產(chǎn)生的影響來(lái)校正燃料噴射量，從而即使NOx放出反應(yīng) 產(chǎn)生的貧化的影響發(fā)生，也可以不多不少地校正空燃比，將廢氣的組 成保持在適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。而且，可以防止空燃比的富化校正后，雖然NOx 放出完成但繼續(xù)富化校正的情況。其結(jié)果是，能確保良好的排放特性。
此外，在上述實(shí)施方式2中，空燃比傳感器70相當(dāng)于上述第三發(fā) 明的"廢氣傳感器"，在步驟S100 S140的處理中執(zhí)行的燃料噴射量 的開環(huán)控制相當(dāng)于"第一噴射量控制單元"。并且，在上述具體處理中，通過(guò)執(zhí)行步驟S260 S290，能實(shí)現(xiàn)上述第三發(fā)明的"第二噴射量控 制單元"。并且，ECU50執(zhí)行的處理在步驟S254后轉(zhuǎn)換到步驟 S260~290，實(shí)現(xiàn)"內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量控制從利用所述第一噴射量控 制單元的控制切換為利用所述述第二噴射量控制單元的控制"的處理。
C實(shí)施方式2的變形例) (第1變形例)
在實(shí)施方式2的具體處理中，在步驟S254中將燃料噴射量的控制 從開環(huán)控制切換為閉環(huán)控制(反饋控制)，之后當(dāng)步驟S300的程序停止 條件成立時(shí)，轉(zhuǎn)換到通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。但本發(fā)明不限于此。通常的運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)包括燃料噴射量的反饋控制的構(gòu)成的情況下，與實(shí)施方式2不 同，也可以從開環(huán)控制直接轉(zhuǎn)換為包括反饋控制的通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
艮P，作為內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制機(jī)構(gòu)，在現(xiàn)有技術(shù)中，例如已知具 有如下部件的空燃比反饋控制機(jī)構(gòu)等(例如日本特開2005-48711號(hào)公 報(bào))配置在催化劑上游的空燃比傳感器；配置在催化劑下游的輔助氧 傳感器；主反饋機(jī)構(gòu)，為了使流入到催化劑中的廢氣的空燃比與控制 目標(biāo)空燃比一致，將空燃比傳感器的輸出反饋為燃料噴射量；輔助反 饋機(jī)構(gòu)，為了使從催化劑流出的廢氣的空燃比為理論空燃比，將輔助 氧傳感器的輸出反饋為燃料噴射量。
在步驟S254中，也可以通過(guò)將內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制直接切換到這種 空燃比反饋控制，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的燃料噴射量控制的切換。
此外，在上述第1變形例中，配置在催化劑下游的"輔助氧傳感 器"相當(dāng)于上述第三發(fā)明的"廢氣傳感器"，內(nèi)燃機(jī)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)控制 包含的輔助反饋控制相當(dāng)于上述第三發(fā)明的"第二燃料噴射量控制單 元"。
(其他變形例)在實(shí)施方式2中，與實(shí)施方式1的變形例同樣，也可以是依次分 別具有NOX保持材料、催化劑的構(gòu)成。這種情況下，將空燃比傳感器
70配置在催化劑的下游即可。并且，在實(shí)施方式2中，與實(shí)施方式1 同樣，形成本發(fā)明中的NOx吸藏還原型催化劑的催化劑、NOx保持物 質(zhì)及它們的載體不限于本實(shí)施方式中使用的材料。并且，臭氧供給及 空氣供給的方式也與實(shí)施方式1中所述的相同，可以利用各種公知的 技術(shù)。
并且，在實(shí)施方式l中，在NOx吸藏還原型催化劑的下游設(shè)置空 燃比傳感器，將其輸出反饋為燃料噴射量。但也可替代空燃比傳感器， 而使用氧傳感器。
實(shí)施方式3
在實(shí)施方式i中，主要說(shuō)明了 "根據(jù)催化劑溫度進(jìn)行臭氧及空氣 供給的切換"的構(gòu)思(具體而言，相當(dāng)于圖5的程序的步驟S100 S140 的處理，以下也稱為"第一構(gòu)思")。另外，在實(shí)施方式2中，主要說(shuō) 明了 "在NOx放出反應(yīng)時(shí)校正燃料噴射量"的構(gòu)思(具體而言，相當(dāng)于 圖8的程序的步驟S254 S290的處理，以下也稱為"第二構(gòu)思")。
上述實(shí)施方式2的具體處理包括上述第一構(gòu)思和第二構(gòu)思兩者(圖 8的步驟S100~140及S254 S290)。但這不意味著第二構(gòu)思一定要與第 一構(gòu)思組合使用。與在實(shí)施方式1中僅使用第一構(gòu)思一樣，也可單獨(dú) 使用第二構(gòu)思。以下在實(shí)施方式3中說(shuō)明僅適用上述第二構(gòu)思的內(nèi)燃 機(jī)的廢氣凈化裝置。
實(shí)施方式3通過(guò)對(duì)與實(shí)施方式2相同的構(gòu)成執(zhí)行圖9的程序來(lái)實(shí) 現(xiàn)。圖9是在本發(fā)明的實(shí)施方式3中執(zhí)行的程序的流程圖。并且，在 圖9的程序中，對(duì)于與實(shí)施方式2的圖8的程序相同的處理，附上相 同的標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。
28在圖9的程序中，首先，通過(guò)NOX氧化供給裝置30進(jìn)行臭氧供
給(步驟S400)。由此，臭氧被提供到廢氣中，促進(jìn)NOx吸藏反應(yīng)。在 執(zhí)行步驟S400的處理的期間，與執(zhí)行實(shí)施方式2的步驟S100 S140時(shí)
一樣，開環(huán)控制內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量。
接著，判斷臭氧供給停止條件是否成立(步驟S410)。在實(shí)施方式3 中，步驟S400的臭氧供給開始后，判斷是否經(jīng)過(guò)了催化劑溫度達(dá)到能 凈化廢氣的活性溫度的充分的時(shí)間。當(dāng)該條件不成立時(shí)，再次執(zhí)行步 驟S400的處理，繼續(xù)供給臭氧。
當(dāng)步驟S410的條件成立時(shí)，停止臭氧供給，進(jìn)行燃料噴射量控制 的切換(步驟S420)。由此，停止目前為止執(zhí)行的開環(huán)控制，開始步驟 S260之后的處理。其結(jié)果與實(shí)施方式2—樣，執(zhí)行將空燃比傳感器70 的輸出反饋為燃料噴射量的控制。之后，與實(shí)施方式2 —樣，進(jìn)行步 驟S270、 290的燃料噴射量的校正、以及步驟S300的程序停止條件的 判斷，之后結(jié)束此次程序。
根據(jù)以上處理，通過(guò)考慮NOx放出反應(yīng)產(chǎn)生的影響而校正燃料噴 射量，即使NOx放出反應(yīng)產(chǎn)生的貧化的影響發(fā)生，也可以不多不少地 校正空燃比，將廢氣組成保持在適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。而且，可以防止空燃比 富化校正后，雖然NOx放出結(jié)束但繼續(xù)進(jìn)行富化校正的情況。其結(jié)果 是能確保良好的排放特性。
此外，在上述實(shí)施方式3中，NOx氧化氣體供給裝置30相當(dāng)于上 述第四發(fā)明的"NOx氧化氣體供給單元"，空燃比傳感器70相當(dāng)于上 述第四發(fā)明的"廢氣傳感器"，步驟S400 S410的處理中執(zhí)行的燃料 噴射量的開環(huán)控制相當(dāng)于"第一噴射量控制單元"。
并且，在上述具體處理中，通過(guò)執(zhí)行步驟S260 S290，分別實(shí)現(xiàn) 上述第四發(fā)明的"第二噴射量控制單元"。并且，ECU50的處理在步驟S420后轉(zhuǎn)換到步驟S260~290，從而實(shí)現(xiàn)"使內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量控 制從利用所述第一噴射量控制單元的控制切換到利用所述第二噴射量 控制單元的控制"的處理。
此外，作為實(shí)施方式3的變形例，例如可以列舉如下方式。在實(shí) 施方式3中，作為促進(jìn)NOx向NOx保持物質(zhì)中的吸藏的方法，僅使用 了向廢氣中提供臭氧的方法。但本發(fā)明不限于此。對(duì)于"NOx放出反 應(yīng)時(shí)校正燃料噴射量"的構(gòu)思，可以適當(dāng)組合促進(jìn)NOx吸藏的各種方 法，在從步驟S400開始的處理中，也可以與臭氧同時(shí)供給空氣。
此外，在上述實(shí)施方式3中，將臭氧及空氣作為NOx氧化氣體使 用。但這并不意味著NOx氧化氣體僅限定為臭氧及空氣。作為NOx 氧化氣體，可以使用包括臭氧及空氣的各種組成的氣體，或者除此以 外也可以使用氧化NOx而能促進(jìn)向NOx保持物質(zhì)的NOx吸藏的氣體。
此外，NOx保持材料不只吸藏NOx，也存在吸附NOx的情況。 即，NOx吸藏還原型催化劑22不只吸藏NOx，也存在吸附的情況。因 此，NOx保持材料中的"保持"不僅包括"吸藏"NOx的含義，而且 包括"吸附"NOx的含義。并且，NOx吸藏還原型催化劑也可以將NOx 保持材料和催化劑分離負(fù)載于陶瓷載體的上游、下游。并且，NOx保 持材料和催化劑也可以在陶瓷載體的蜂房?jī)?nèi)層狀地分離負(fù)載。這種情 況下，優(yōu)選將催化劑配置在NOx保持材料的下游或上層，通過(guò)催化劑 還原從NOx保持材料放出的NOx。
30
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其特征在于，具有NOx吸藏還原型催化劑，配置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上，包含NOx保持物質(zhì)和催化劑活性部位；空氣供給單元，提供空氣，使其與流入到所述NOx吸藏還原型催化劑中的廢氣混合；臭氧供給單元，提供臭氧(O3)，使其與流入到所述NOx吸藏還原型催化劑中的廢氣混合；臭氧供給控制單元，在所述NOx吸藏還原型催化劑的溫度小于出現(xiàn)所述空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度的情況下，進(jìn)行利用所述臭氧供給單元的臭氧供給，當(dāng)該NOx吸藏還原型催化劑的溫度達(dá)到出現(xiàn)該空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度后，抑制或停止該臭氧供給；和空氣供給控制單元，最晚在抑制或停止所述臭氧供給以前，開始所述空氣供給單元的空氣供給。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其特征在于， 所述空氣供給控制單元，在進(jìn)行利用所述臭氧供給控制單元的臭氧供 給時(shí)，停止空氣供給，利用該臭氧供給控制單元的臭氧供給停止時(shí)， 開始空氣供給。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其特征在 于，具有廢氣傳感器，配置在所述NOx吸藏還原型催化劑的下游； 第一噴射量控制單元，通過(guò)開環(huán)控制來(lái)控制所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴 射量；和第二噴射量控制單元，為了使從所述NOx吸藏還原型催化劑流出 的廢氣為理論空燃比，將所述廢氣傳感器的輸出反饋為燃料噴射量， 通過(guò)閉環(huán)控制來(lái)控制燃料噴射量，其中，所述空氣供給控制單元，在所述NOx吸藏還原型催化劑的 溫度達(dá)到凈化廢氣的活性溫度以上后，停止利用所述空氣供給單元的 空氣供給，在進(jìn)行利用所述空氣供給單元的空氣供給時(shí)，進(jìn)行利用所述第一 噴射量控制單元的燃料噴射量控制，利用該空氣供給單元的空氣供給 停止時(shí)，使內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量控制從利用所述第一噴射量控制單元 的控制向利用所述第二噴射量控制單元的控制切換。
4. 一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其特征在于，具有NOx吸藏還原型催化劑，配置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上，包含NOx 保持物質(zhì)和催化劑活性部位；NOx氧化氣體供給單元，提供NOx氧化氣體，使其與流入到所述 NOx吸藏還原型催化劑中的廢氣混合；廢氣傳感器，配置在所述NOX吸藏還原型催化劑的下游；第一噴射量控制單元，對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量進(jìn)行開環(huán)控制；和第二噴射量控制單元，為了使從所述NOx吸藏還原型催化劑流出 的廢氣為理論空燃比，將所述廢氣傳感器的輸出反饋為燃料噴射量， 通過(guò)閉環(huán)控制來(lái)控制燃料噴射量，其中，所述NOx氧化氣體供給單元，在所述NOx吸藏還原型催 化劑的溫度達(dá)到凈化廢氣的活性溫度以上后，停止所述NOx氧化氣體 的供給，在利用所述NOx氧化氣體供給單元的NOx氧化氣體供給時(shí)，進(jìn) 行利用所述第一噴射量控制單元的燃料噴射量控制，利用該NOx氧化 氣體供給單元的NOx氧化氣體供給停止時(shí)，使內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射量控 制從利用所述第一噴射量控制單元的控制向利用所述第二噴射量控制 單元的控制切換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置， 其特征在于，還具有臭氧供給量調(diào)整單元，調(diào)整臭氧供給量，使提供到廢氣中的臭氧的摩爾量大于廢氣中含有的一氧化氮(NO)的摩爾量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述臭氧供給量調(diào)整單元控制所述臭氧供給單元，使提供到廢氣中的臭氧的摩爾量為廢氣中含有的一氧化氮(NO)的摩爾量的2倍以上。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供進(jìn)行對(duì)廢氣的臭氧供給時(shí)能高效利用臭氧的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置。在內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上配置NOx吸藏還原型催化劑；具有NOx氧化氣體供給裝置，提供空氣或臭氧(O₃)，使其與流入到NOx吸藏還原型催化劑中的廢氣混合；在NOx吸藏還原型催化劑的溫度小于出現(xiàn)空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度的情況下，提供臭氧，在NOx吸藏還原型催化劑的溫度在出現(xiàn)空氣供給產(chǎn)生的NOx吸藏促進(jìn)效果的溫度以上的情況下，停止臭氧的供給，進(jìn)行空氣供給。
文檔編號(hào)F01N3/24GK101583780SQ200780048628
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者井部將也, 大崎真由子, 平田裕人, 鐮田雅也 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社