內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)中，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有烴供給閥(15)、排氣凈化催化劑(13)和顆粒過濾器(14)。如果以5秒以內(nèi)的周期從烴供給閥(15)供給烴，則在排氣凈化催化劑(13)內(nèi)生成還原性中間體，通過該還原性中間體進(jìn)行NOX的凈化處理。當(dāng)應(yīng)該從排氣凈化催化劑(13)放出所吸留的SOX時(shí)，使流入排氣凈化催化劑(13)的廢氣的空燃比為濃，使堆積在排氣凈化催化劑(13)上的還原性中間體以氨的形式脫離，通過脫離的氨從排氣凈化催化劑(13)放出吸留的SOX。
【專利說明】?jī)?nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]公知有一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有NOx吸留催化劑，所述NOx吸留催化劑在流入的廢氣的空燃比稀時(shí)吸留廢氣中包含的NOx，如果流入的廢氣的空燃比變?yōu)闈?，則放出所吸留的NOx，在NOx吸留催化劑上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置具有吸附功能的氧化催化劑，當(dāng)應(yīng)從NOx吸留催化劑放出NOx時(shí)向氧化催化劑上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)供給烴而使流入NOx吸留催化劑的廢氣的空燃比變?yōu)闈?例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]在該內(nèi)燃機(jī)中，應(yīng)從NOx吸留催化劑放出NOx時(shí)供給的烴在氧化催化劑中被制成氣體狀的烴，氣體狀的烴被送入NOx吸留催化劑。結(jié)果，從NOx吸留催化劑放出來的NOx被良好地還原。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特許第3969450號(hào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]但是，存在當(dāng)NOx吸留催化劑變成高溫時(shí)NOx凈化率降低這樣的問題。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供即使排氣凈化催化劑的溫度變?yōu)楦邷匾材軌虻玫礁逳Ox凈化率的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有用于使廢氣中所含的NOx和經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成包含氮和烴的還原性中間體的排氣凈化催化齊U，在排氣凈化催化劑的廢氣流通表面上擔(dān)載有貴金屬催化劑，并且在貴金屬催化劑周圍形成有堿性的廢氣流通表面部分；排氣凈化催化劑具有當(dāng)使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)時(shí)生成還原性中間體并利用所生成的還原性中間體的還原作用還原廢氣中所含的NOx的性質(zhì)，并且具有當(dāng)使烴濃度的振動(dòng)周期比該預(yù)先確定的范圍長(zhǎng)時(shí)廢氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)；為了將廢氣中所含的NOx在排氣凈化催化劑中進(jìn)行還原，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以上述預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅和上述預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)，當(dāng)應(yīng)該從排氣凈化催化劑放出吸留的SOx時(shí)，使流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比降低至作為目標(biāo)的濃空燃比，使堆積在排氣凈化催化劑上的還原性中間體以氨的形式脫離，通過脫離的氨從排氣凈化催化劑放出吸留的S0X。
[0008]即使排氣凈化催化劑的溫度變?yōu)楦邷匾材軌虻玫礁逳Ox凈化率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是壓燃式內(nèi)燃機(jī)的整體圖。
[0010]圖2是圖示性示出催化劑載體的表面部分的圖。
[0011]圖3是用于說明排氣凈化催化劑的氧化反應(yīng)的圖。[0012]圖4是示出向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化的圖。
[0013]圖5是示出NOx凈化率的圖。
[0014]圖6A、6B和6C是用于說明排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的圖。
[0015]圖7A和7B是用于說明排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的圖。
[0016]圖8是示出向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化的圖。
[0017]圖9是示出NOx凈化率的圖。
[0018]圖10是示出向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化的時(shí)間圖。
[0019]圖11是示出向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化的時(shí)間圖。
[0020]圖12是示出排氣凈化催化劑的氧化力和要求最小空燃比X之間的關(guān)系的圖。
[0021]圖13是示出得到同一 NOx凈化率的、廢氣中的氧濃度和烴濃度的振幅ΛΗ之間關(guān)系的圖。
[0022]圖14是示出烴濃度的振幅Λ H和NOx凈化率之間的關(guān)系的圖。
[0023]圖15是示出烴濃度的振動(dòng)周期Λ T和NOx凈化率之間的關(guān)系的圖。
[0024]圖16是示出烴供給量W的映射的圖。
[0025]圖17是示出向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化等的圖。
[0026]圖18是示出排出NOx量NOXA的映射的圖。
[0027]圖19是示出燃料噴射時(shí)期的圖
[0028]圖20是示出烴供給量WR的映射的圖。
[0029]圖21Α和21Β是用于說明SOx的吸留和放出作用的圖。
[0030]圖22Α、22Β和22C是用于說明SOx的放出控制的圖。
[0031]圖23Α和23Β是示出SOx的放出控制時(shí)向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化的圖。
[0032]圖24是示出SOx的放出控制的時(shí)間圖。
[0033]圖25是用于進(jìn)行排氣凈化控制的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1中示出壓燃式內(nèi)燃機(jī)的整體圖。
[0035]參照?qǐng)D1, I表不內(nèi)燃機(jī)主體、2表不各氣缸的燃燒室、3表不用于向各燃燒室2內(nèi)分別噴射燃料的電子控制式燃料噴射閥、4表示進(jìn)氣歧管、5表示排氣歧管。進(jìn)氣歧管4經(jīng)由進(jìn)氣導(dǎo)管6連結(jié)于排氣渦輪增壓器7的壓縮機(jī)7a的出口，壓縮機(jī)7a的入口經(jīng)由吸入空氣量檢測(cè)器8連結(jié)于空氣濾清器9。在進(jìn)氣導(dǎo)管6內(nèi)配置有利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的節(jié)氣門10，進(jìn)而在進(jìn)氣導(dǎo)管6周圍配置有用于冷卻在進(jìn)氣導(dǎo)管6內(nèi)流動(dòng)的吸入空氣的冷卻裝置11。在圖1所示的實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)冷卻水被導(dǎo)入到冷卻裝置11內(nèi)，利用內(nèi)燃機(jī)冷卻水冷卻吸入空氣。
[0036]另一方面，排氣歧管5連結(jié)于排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪機(jī)7b的入口。排氣渦輪機(jī)7b的出口經(jīng)由排氣管12與排氣凈化催化劑13的入口連結(jié)，排氣凈化催化劑13的出口與顆粒過濾器14連結(jié)，該顆粒過濾器14用于捕集廢氣中所含的微粒。在排氣凈化催化劑13上游的排氣管12內(nèi)配置有烴供給閥15，該烴供給閥15用于供給用作壓燃式內(nèi)燃機(jī)燃料的包含輕油及其他燃料的烴。在圖1所示的實(shí)施例中，作為從烴供給閥15供給的烴使用輕油。另外，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于以稀空燃比進(jìn)行燃燒的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)。在該情況下，從烴供給閥15供給用作火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)燃料的包含汽油及其他燃料的烴。
[0037]另一方面，排氣歧管5和進(jìn)氣歧管4經(jīng)由廢氣再循環(huán)(以下稱為EGR)通路16互相連結(jié)，在EGR通路16內(nèi)配置有電子控制式EGR控制閥17。另外，在EGR通路16周圍配置有用于冷卻在EGR通路16內(nèi)流動(dòng)的EGR氣體的冷卻裝置18。在圖1所示的實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)冷卻水被導(dǎo)入到冷卻裝置18內(nèi)，利用內(nèi)燃機(jī)冷卻水冷卻EGR氣體。另一方面，各燃料噴射閥3經(jīng)由燃料供給管19連結(jié)于共軌20，該共軌20經(jīng)由電子控制式的噴出量可變的燃料泵21與燃料罐22連結(jié)。貯存在燃料罐22內(nèi)的燃料由燃料泵21供給至共軌20內(nèi)，供給至共軌20內(nèi)的燃料經(jīng)由各燃料供給管19供給至燃料噴射閥3。
[0038]電子控制單元30包含數(shù)字計(jì)算機(jī)，具備通過雙向性總線31互相連結(jié)的ROM(只讀存儲(chǔ)器)32、RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)33、CPU (微處理器)34、輸入端口 35及輸出端口 36。在排氣凈化催化劑13的下游安裝有用于檢測(cè)廢氣溫度的溫度傳感器23，在顆粒過濾器14上安裝有用于檢測(cè)顆粒過濾器14前后的壓差的壓差傳感器24。這些溫度傳感器23、壓差傳感器24以及吸入空氣量檢測(cè)器8的輸出信號(hào)分別經(jīng)由對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。另外，在加速踏板40上連接有產(chǎn)生與加速踏板40的踩踏量L成比例的輸出電壓的負(fù)載傳感器41,負(fù)載傳感器41的輸出電壓經(jīng)由對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。進(jìn)而，在輸入端口 35連接有在曲軸每旋轉(zhuǎn)例如15°時(shí)產(chǎn)生輸出脈沖的曲軸角傳感器42。另一方面，輸出端口 36經(jīng)由對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路38與燃料噴射閥3、節(jié)氣門10的驅(qū)動(dòng)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、烴供給閥15、EGR控制閥17及燃料泵21連接。
[0039]圖2圖示性示出擔(dān)載于排氣凈化催化劑13的基體上的催化劑載體的表面部分。在該排氣凈化催化劑13中，如圖2所示，在例如由氧化鋁形成的催化劑載體50上擔(dān)載有貴金屬催化劑51、52，進(jìn)而，在該催化劑載體50上形成有堿性層53，該堿性層53包含選自鉀K、鈉Na、銫Cs之類堿金屬；鋇Ba、鈣Ca之類堿土類金屬；鑭系元素之類稀土類以及銀Ag、銅Cu、鐵Fe、銥Ir之類可向NOx供給電子的金屬中的至少一個(gè)。由于廢氣沿著催化劑載體50上流動(dòng)，所以可以說貴金屬催化劑51、52被擔(dān)載在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上。此外，由于堿性層53的表面呈堿性，所以堿性層53的表面被稱作堿性的廢氣流通表面部分54。
[0040]另一方面，在圖2中，貴金屬催化劑51由鉬Pt形成，貴金屬催化劑52由銠Rh形成。即，擔(dān)載于催化劑載體50的貴金屬催化劑51、52由鉬Pt以及銠Rh形成。另外，在排氣凈化催化劑13的催化劑載體50上，能夠在擔(dān)載鉬Pt以及銠Rh的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擔(dān)載鈀Pd，或者能夠代替銠Rh而擔(dān)載鈀Pd。即，擔(dān)載于催化劑載體50的貴金屬催化劑51、52由銠Rh和鈀Pd中的至少一者以及鉬Pt構(gòu)成。
[0041]如果從烴供給閥15向廢氣中噴射烴，則該烴在排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部被重整。在本發(fā)明中，使用此時(shí)經(jīng)重整的烴在排氣凈化催化劑13中凈化N0X。圖3圖示性示出此時(shí)在排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部進(jìn)行的重整作用。如圖3所示，從烴供給閥15噴射的烴HC通過催化劑51而成為碳數(shù)少的自由基狀的烴HC。
[0042]此外，即使在膨脹沖程的后半段或者排氣沖程中從燃料噴射閥3向燃燒室2內(nèi)噴射燃料、即烴，該烴也在燃料室2內(nèi)或者排氣凈化催化劑13中被重整，廢氣中所含的NOx通過該重整后的烴在排氣凈化催化劑13中被凈化。因而，在本發(fā)明中，也能夠代替從烴供給閥15向內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)供給烴，而在膨脹沖程的后半段或者排氣沖程中向燃燒室2內(nèi)供給烴。雖然在本發(fā)明中也能夠像這樣地將烴供給至燃燒室2內(nèi)，但以下以將烴從烴供給閥15向內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)噴射的情況為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0043]圖4示出從烴供給閥15供給烴的供給時(shí)刻和向排氣凈化催化劑13流入的廢氣的空燃比(A/F)in的變化。另外，由于該空燃比(A/F) in的變化依賴于流入排氣凈化催化劑13的廢氣中的烴的濃度變化，所以圖4所示的空燃比(A/F)in的變化也可以說是表示烴的濃度變化。不過，由于當(dāng)烴濃度變高時(shí)空燃比(A/F) in變小，所以在圖4中空燃比(A/F) in越趨向濃側(cè)，烴濃度變得越高。
[0044]圖5中，相對(duì)于排氣凈化催化劑13的各催化劑溫度TC示出通過使流入排氣凈化催化劑13的烴濃度周期性變化而使向排氣凈化催化劑13流入的廢氣的空燃比(A/F) in如圖4所示地變化時(shí)由排氣凈化催化劑13所產(chǎn)生的NOx凈化率。本發(fā)明人長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)進(jìn)行與NOx凈化相關(guān)的研究，在該研究課程中，確認(rèn)了如果使流入排氣凈化催化劑13的烴濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)，則如圖5所示即使在400 °C以上的高溫區(qū)域也能夠得到極高的NOx凈化率。
[0045]進(jìn)而，明確了此時(shí)包含氮和烴的大量還原性中間體生成在排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部的堿性層53的表面上、即排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部的堿性廢氣流通表面部分54上，該還原性中間體在得到高NOx凈化率方面起到核心作用。接著，參照?qǐng)D6A、6B和6C對(duì)上述情況進(jìn)行說明。另外，圖6A和6B圖示性示出排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部的催化劑載體50的表面部分，圖6C圖示性示出在該上游側(cè)端部的下游側(cè)的催化劑載體50的表面部分。在上述圖6A、6B和6C中示出推測(cè)在使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)時(shí)發(fā)生的反應(yīng)。
[0046]圖6A示出流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度低時(shí)，圖6B示出從烴供給閥15供給烴而使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度增高時(shí)。
[0047]由圖4可知，由于將流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比除一瞬間之外都維持在稀，所以流入排氣凈化催化劑13的廢氣通常處于氧過剩的狀態(tài)。因而，廢氣中所含的NO如圖6A所示在鉬51上被氧化而成為NO2，接著，該NO2進(jìn)一步被氧化而成為N03。另外，NO2的一部分成為NO2'該情況下，NO3的生成量顯著多于N<V的生成量。因而,在鉬51上生成大量的NO3和少量的NO2'這些NO3和NO2-活性強(qiáng)，以下，將上述的NO3和N02_稱作活性NO:。
[0048]另一方面，如果從烴供給閥15供給烴，則如圖3所示該烴在排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部?jī)?nèi)被重整，成為自由基。結(jié)果，如圖6B所示，活性NO/周圍的烴濃度變高。然而，在生成活性NO/后，如果活性NO/周圍的氧濃度高的狀態(tài)持續(xù)一定時(shí)間以上，則活性NO/被氧化而以硝酸根離子N03_的形式被吸收入堿性層53內(nèi)。但是，如果在經(jīng)過該一定時(shí)間之前活性NO/周圍的烴濃度提高，則如圖6B所示活性NO/在鉬51上與自由基狀的烴HC反應(yīng)，由此生成還原性中間體。該還原性中間體附著或者吸附在堿性層53的表面上并向下游側(cè)移動(dòng)。
[0049]另外，認(rèn)為此時(shí)最初生成的還原性中間體是硝基化合物R_N02。因?yàn)樵撓趸衔颮-NO2 一生成就會(huì)成為腈基化合物R-CN，而該腈基化合物R-CN在該狀態(tài)下只能存在瞬間，因此立即成為異氰酸酯化合物R-NC0。如果該異氰酸酯化合物R-NCO水解，則形成胺化合物r-nh2。不過，在該情況下，認(rèn)為水解的是異氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因而，認(rèn)為如圖6B所示，保持或者吸附在堿性層53的表面上的還原性中間體大部分是異氰酸酯化合物R-NCO以及胺化合物R-NH2。
[0050]另一方面，在排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部生成的活性NO/的一部分被送入下游側(cè)而附著或吸附在堿性層53的表面上。因此，在下游側(cè)的排氣凈化催化劑13內(nèi)比上游側(cè)端部保持有更多量的NO/。另一方面，如上所述，在排氣凈化催化劑13內(nèi)，還原性中間體從上游側(cè)端部向下游側(cè)移動(dòng)。這些還原性中間體R-NCO、R-NH2如圖6C所示與保持在下游側(cè)的排氣凈化催化劑13內(nèi)的活性NO/反應(yīng)而成為N2、CO2, H2O,這樣使NOx得到凈化。
[0051]這樣，在排氣凈化催化劑13中，通過暫時(shí)提高流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度來生成還原性中間體，從而使活性NO/與還原性中間體反應(yīng)，凈化N0X。即為了通過排氣凈化催化劑13來凈化NOx，需要使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度周期性地變化。
[0052]當(dāng)然，在該情況下需要提高烴的濃度直至達(dá)到為了生成還原性中間體而充分高的濃度。即，需要使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅振動(dòng)。另夕卜，在該情況下，必須將充分量的還原性中間體R-NC0、R-NH2保持在堿性層53上、即堿性廢氣流通表面部分24上，直到所生成的還原性中間體與活性NO/反應(yīng)為止，為此，設(shè)置有堿性的廢氣流通表面部分24。
[0053]另一方面，如果增長(zhǎng)烴的供給周期，則在供給烴之后到下一次供給烴為止的期間，氧濃度增高的期間變長(zhǎng)，因而，活性NO/未生成還原性中間體而以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)。為了避免上述情況，需要使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)。
[0054]因此，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，為了使廢氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成包含氮和烴的還原性中間體R-NCO、R-NH2，在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上擔(dān)載有貴金屬催化劑51、52，為了將所生成的還原性中間體R-NCO、R-NH2保持在排氣凈化催化劑13內(nèi)，在貴金屬催化劑51、52的周圍形成有堿性的廢氣流通表面部分54，通過保持在堿性的廢氣流通表面部分54上的還原性中間體R-NC0、R-NH2的還原作用，NOx被還原，烴濃度的振動(dòng)周期設(shè)成為了持續(xù)生成還原性中間體R-NCO、R-NH2所需的振動(dòng)周期。順帶說明，在圖4所不的例子中將噴射間隔設(shè)為3秒。
[0055]如果使烴濃度的振動(dòng)周期、即烴HC的供給周期比上述預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期長(zhǎng)，則還原性中間體R-NC0、R-NH2從堿性層53的表面上消失，此時(shí)在鉬Pt53上生成的活性NO/如圖7A所示以硝酸根離子NO3-的形式在堿性層53內(nèi)擴(kuò)散，成為硝酸鹽。即，此時(shí)廢氣中的NOx以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)。
[0056]另一方面，圖7B示出當(dāng)像這樣NOx以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)時(shí)流入排氣凈化催化劑13內(nèi)的廢氣的空燃比為理論空燃比或濃的情況。在該情況下，由于廢氣中的氧濃度降低，因此反應(yīng)向相反方向(N03_ —NO2)進(jìn)行，這樣一來，被吸收到堿性層53內(nèi)的硝酸鹽依次成為硝酸根離子N03_，如圖7B所示以NO2的形式從堿性層53放出。接下來，放出的NO2通過廢氣中所含的烴HC和CO被還原。
[0057]圖8示出在堿性層53的NOx吸收能力臨近飽和之前使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in暫時(shí)為濃的情況。另外，在圖8所示的例子中，該控制為濃的時(shí)間間隔為I分鐘以上。在該情況下，廢氣的空燃比(A/F) in為稀時(shí)吸收到堿性層53內(nèi)的NOx，在使廢氣的空燃比(A/F) in暫時(shí)變?yōu)闈鈺r(shí)從堿性層53—起放出而被還原。因而，在該情況下，堿性層53起到用于暫時(shí)吸收NOx的吸收劑的作用。
[0058]另外，此時(shí)，也存在堿性層53暫時(shí)吸附NOx的情況，因而，當(dāng)作為包含吸收和吸附兩者的術(shù)語(yǔ)而使用吸留這樣的術(shù)語(yǔ)時(shí)，此時(shí)堿性層53起到用于暫時(shí)吸留NOx的NOx吸留劑的作用。即，在該情況下，如果將供給至內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣通路、燃燒室2以及排氣凈化催化劑13上游的排氣通路內(nèi)的空氣以及燃料(烴)之比稱作廢氣的空燃比，則排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能，該NOx吸留催化劑當(dāng)廢氣的空燃比為稀時(shí)吸留NOx、當(dāng)廢氣中的氧濃度降低時(shí)放出所吸留的N0X。
[0059]圖9示出使排氣凈化催化劑13像這樣作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時(shí)的NOx凈化率。另外，圖9的橫軸表示排氣凈化催化劑13的催化劑溫度TC。在使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能的情況下，如圖9所示，雖然當(dāng)催化劑溫度TC為300°C到4000C時(shí)能夠得到極高的NOx凈化率，但如果催化劑溫度TC變?yōu)?00°C以上的高溫則NOx凈化率降低。
[0060]像這樣如果催化劑溫度TC達(dá)到400°C以上則NOx凈化率降低，是因?yàn)槿绻呋瘎囟萒C達(dá)到400°C以上則硝酸鹽熱分解而以NO2的形式從排氣凈化催化劑13放出的緣故。即，只要以硝酸鹽的形式吸留N0X，當(dāng)催化劑溫度TC高時(shí)就難以得到高NOx凈化率。但是，在從圖4到圖6A、6B所示的新的NOx凈化方法中，由圖6A、6B可知，不生成硝酸鹽或者即使生成硝酸鹽也極其微量，這樣一來，如圖5所示，即使當(dāng)催化劑溫度TC高時(shí)也能夠得到高NOx凈化率。
[0061]因此，在本發(fā)明中，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有用于使廢氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成包含氮和烴的還原性中間體的排氣凈化催化劑13，在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上擔(dān)載有貴金屬催化劑51、52，并且在貴金屬催化劑51、52的周圍形成有堿性的廢氣流通表面部分54，排氣凈化催化劑13具有當(dāng)使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)時(shí)生成還原性中間體并利用所生成的還原性中間體的還原作用還原廢氣中所含的NOx的性質(zhì)，并且具有當(dāng)使烴濃度的振動(dòng)周期比該預(yù)先確定的范圍長(zhǎng)時(shí)廢氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使流入排氣凈化催化劑13的烴濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)，由此在排氣凈化催化劑13中還原廢氣中所含的N0X。
[0062]S卩，從圖4到圖6A、6B所示的NOx凈化方法，在使用擔(dān)載有貴金屬催化劑且形成有能夠吸收NOx的堿性層的排氣凈化催化劑的情況下，可以說是幾乎不形成硝酸鹽地凈化NOx的新的NOx凈化方法。實(shí)際上在使用該新的NOx凈化方法的情況下，與使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能的情況相比較，從堿性層53檢測(cè)出的硝酸鹽極其微量。另外，以下將該新的NOx凈化方法稱作第一 NOx凈化方法。
[0063]接著，參照?qǐng)D10至圖15對(duì)該第一 NOx凈化方法進(jìn)行稍詳細(xì)的說明。
[0064]圖10放大示出圖4所示的空燃比(A/F) in的變化。另外,如上所述向該排氣凈化催化劑13流入的廢氣的空燃比(A/F) in的變化同時(shí)表示流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度變化。另外，在圖10中，Λ H表示流入排氣凈化催化劑13的烴HC的濃度變化的振幅，ΔΤ表示流入排氣凈化催化劑13的烴濃度的振動(dòng)周期。
[0065]進(jìn)而,在圖10中(A/F)b代表表不用于產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)輸出功率的燃燒氣體空燃比的基礎(chǔ)空燃比。換言之，該基礎(chǔ)空燃比(A/F)b表示當(dāng)停止烴的供給時(shí)流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比。另一方面，在圖10中，X表示所生成的活性NO/不以硝酸鹽的形式被吸留到堿性層53內(nèi)而用于生成還原性中間體的空燃比(A/F) in的上限，為了使活性NO/與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成還原性中間體，需要使空燃比(A/F) in低于該空燃比的上限X。
[0066]換言之，圖10的X表示為了使活性NO/與經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成還原性中間體所需的烴的濃度的下限，為了生成還原性中間體，需要使烴的濃度高于該下限X。在該情況下，是否生成還原性中間體取決于活性NO/周圍的氧濃度和烴濃度的比率、即空燃比(A/F)in，以下將生成還原性中間體所需的上述空燃比的上限X稱作要求最小空燃比。
[0067]在圖10所示的例子中，要求最小空燃比X變?yōu)闈猓蚨?，在該情況下，為了生成還原性中間體而使空燃比(A/F) in瞬間在要求最小空燃比X以下、即為濃。相對(duì)于此，在圖11所示的例子中，要求最小空燃比X變?yōu)橄?。在該情況下，通過在將空燃比(A/F)in維持為稀的同時(shí)使空燃比(A/F) in周期性降低來生成還原性中間體。
[0068]在該情況下，要求最小空燃比X是變?yōu)闈膺€是變?yōu)橄∪Q于排氣凈化催化劑13的氧化力。在該情況下，例如如果增大貴金屬51的擔(dān)載量，則排氣凈化催化劑13的氧化力增強(qiáng)，如果酸性增強(qiáng)則氧化力增強(qiáng)。因而，排氣凈化催化劑13的氧化力根據(jù)貴金屬51的擔(dān)載量、酸性的強(qiáng)度而變化。
[0069]在使用氧化力強(qiáng)的排氣凈化催化劑13的情況下，如果如圖11所示在將空燃比(A/F) in維持為稀的同時(shí)使空燃比(A/F) in周期性降低，則當(dāng)使空燃比(A/F) in降低時(shí)烴被完全氧化，結(jié)果無法生成還原性中間體。相對(duì)于此，在使用氧化力強(qiáng)的排氣凈化催化劑13的情況下，如果如圖10所示使空燃比(A/F) in周期性變?yōu)闈?，則當(dāng)空燃比(A/F) in為濃時(shí)烴不是被完全氧化而是被部分氧化，即烴被重整，這樣一來就生成還原性中間體。因而，在使用氧化力強(qiáng)的排氣凈化催化劑13的情況下，需要使要求最小空燃比X為濃。
[0070]另一方面，在使用氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，如果如圖11所示在將空燃比(A/F) in維持為稀的同時(shí)使空燃比(A/F) in周期性降低，則烴不是被完全氧化而是被部分氧化，即烴被重整，這樣一來就生成還原性中間體。相對(duì)于此，在使用氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，如果如圖10所示使空燃比(A/F) in周期性變?yōu)闈?，則大量的烴未被氧化而僅僅從排氣凈化催化劑13排出，這樣一來，無謂消耗的烴量增大。因而，在使用氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，需要使要求最小空燃比X為稀。
[0071]S卩，可知需要如圖12所示排氣凈化催化劑13的氧化力越強(qiáng)則越降低要求最小空燃比X。像這樣根據(jù)排氣凈化催化劑13的氧化力使要求最小空燃比X變?yōu)橄』蛘咦優(yōu)闈猓韵乱砸笞钚】杖急萖為濃的情況為例，對(duì)流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度變化的振幅和流入排氣凈化催化劑13的烴濃度的振動(dòng)周期進(jìn)行說明。
[0072]另外，如果基礎(chǔ)空燃比(A/F)b變大、S卩如果供給烴前的廢氣中的氧濃度提高，則為了使空燃比(A/F) in在要求最小空燃比X以下所需的烴的供給量增大。因此，供給烴前的廢氣中的氧濃度越高則越需要增大烴濃度的振幅。
[0073]圖13示出得到同一 NOx凈化率時(shí)的、供給烴前的廢氣中的氧濃度和烴濃度的振幅ΛΗ之間的關(guān)系。由圖13可知，為了得到同一NOx凈化率，供給烴前的廢氣中的氧濃度越高，則越需要增大烴濃度的振幅ΛΗ。即，為了得到同一 NOj爭(zhēng)化率，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b越高則越需要增大烴濃度的振幅AT。換言之，為了良好地凈化NOx，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b越低則越能夠減少烴濃度的振幅AT。
[0074]然而，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b最低發(fā)生在加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)，如果烴濃度的振幅AHS200ppm左右，則能夠良好地凈化N0X。基礎(chǔ)空燃比(A/F)b通常比加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)大，因而，如圖14所示只要烴濃度的振幅Λ H為200ppm以上，就能夠得到良好的NOx凈化率。
[0075]另一方面，可知當(dāng)基礎(chǔ)空燃比(A/F)b最高時(shí)，只要使烴濃度的振幅AHS1000Oppm左右，就能夠得到良好的NOx凈化率。因此，在本發(fā)明中，烴濃度的振幅Λ H的預(yù)先確定的范圍設(shè)為200ppm到lOOOOppm。
[0076]此外，如果烴濃度的振動(dòng)周期Λ T變長(zhǎng)，則在供給烴之后到下一次供給烴的期間，活性NO/周圍的氧濃度變高。在該情況下，如果烴濃度的振動(dòng)周期AT比5秒左右長(zhǎng)，則活性NO/開始以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)，因而，如圖15所示如果烴濃度的振動(dòng)周期Δ T比5秒左右長(zhǎng)，則NOx凈化率降低。因而，需要使烴濃度的振動(dòng)周期Λ T為5秒以下。
[0077]另一方面，如果烴濃度的振動(dòng)周期AT成為大致0.3秒以下，則所供給的烴開始在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上堆積，因而，如圖15所示，如果烴濃度的振動(dòng)周期Λ T成為大致0.3秒以下，則NOx凈化率降低。因此，在本發(fā)明中，烴濃度的振動(dòng)周期設(shè)在0.3秒到5秒之間。
[0078]本發(fā)明中，以如下的方式進(jìn)行控制:通過使從烴供給閥15供給的烴供給量和供給時(shí)期發(fā)生變化，使烴濃度的振幅ΛΗ和振動(dòng)周期AT成為適于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的最適值。這時(shí)，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，能夠得到該最適烴濃度的振幅△ H的烴供給量W作為從燃料噴射閥3噴射的噴射量Q和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)以圖16所示的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)在R0M32內(nèi)。另外，最適烴濃度的振動(dòng)振幅AT、即烴的噴射周期Λ T也同樣作為噴射量Q和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)以映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)在R0M32內(nèi)。
[0079]下面，參照?qǐng)D17至圖20對(duì)使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時(shí)的NOx凈化方法進(jìn)行具體說明。以下將像這樣使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時(shí)的NOx凈化方法稱作第二 NOx凈化方法。
[0080]在該第二 NOx凈化方法中，如圖17所示，當(dāng)吸留于堿性層53的吸留NOx量Σ NOX超過預(yù)先確定的容許量MAX時(shí)，使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in暫時(shí)為濃。如果使廢氣的空燃比(A/F) in為濃，則當(dāng)廢氣的空燃比(A/F) in為稀時(shí)吸留到堿性層53內(nèi)的NOx從堿性層53 —起放出并被還原。由此，使NOx得到凈化。
[0081]例如根據(jù)從內(nèi)燃機(jī)排出的NOx量來計(jì)算吸留NOx量Σ Ν0Χ。在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，每單位時(shí)間從內(nèi)燃機(jī)排出的排出NOx量NOXA作為噴射量Q和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)而以圖18所示的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)于R0M32內(nèi)，根據(jù)該排出NOx量NOXA計(jì)算吸留NOx量ΣΝ0Χ。在該情況下，如上所述使廢氣的空燃比(A/F) in變?yōu)闈獾闹芷谕ǔＴ谝环昼娨陨稀?br> [0082]在該第二 NOx凈化方法中，如圖19所示，從燃料噴射閥3向燃燒室2內(nèi)噴射燃燒用燃料Q，還噴射追加的燃料WR，由此使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in為濃。另外，圖19的橫軸表示曲軸轉(zhuǎn)角。該追加的燃料WR在進(jìn)行燃燒但沒有呈現(xiàn)為內(nèi)燃機(jī)輸出功率的時(shí)期、即在壓縮上止點(diǎn)后緊靠ATDC90°C之前的時(shí)刻進(jìn)行噴射。該燃料量WR作為噴射量Q和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)而以圖20所示的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)于R0M32內(nèi)。當(dāng)然在該情況下也能夠通過增大從烴供給閥15供給的烴的供給量而使廢氣的空燃比(A/F)in變?yōu)闈?。[0083]廢氣中包含S0X、即S02，如果該SO2流入排氣凈化催化劑13，則無論在采用第一 NOx凈化方法進(jìn)行NOx凈化作用時(shí)還是在采用第二 NOx凈化方法進(jìn)行NOx凈化作用時(shí)，該SO2均如圖21A所示在鉬Pt51中被氧化而成為S03。接著，該SO3被吸收到堿性層53內(nèi)以硫酸根離子SO/—的形式在堿性層53內(nèi)擴(kuò)散，生成穩(wěn)定的硫酸鹽。然而硫酸鹽穩(wěn)定，不易分解，僅通過使廢氣的空燃比為濃，硫酸鹽不分解而原樣殘留。因此在堿性層53內(nèi)隨著時(shí)間流逝而逐漸吸留大量的S0X。即，排氣凈化催化劑13發(fā)生硫中毒。
[0084]如果吸留在堿性層53內(nèi)的SOx量增大，則堿性層53的堿性減弱，結(jié)果NO2形成NO3的反應(yīng)、即活性NO/的生成反應(yīng)變得無法進(jìn)行。如果像這樣活性NO/生成反應(yīng)無法進(jìn)行，則排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部的還原性中間體的生成作用減弱，這樣一來，采用第一NOx凈化方法進(jìn)行NOx凈化作用時(shí)的NOx凈化率降低。因此，這時(shí)需要使吸留在排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部的SOx從上游側(cè)端部放出。
[0085]另一方面，即使吸留在堿性層53內(nèi)的SOx量增大，對(duì)排氣凈化催化劑13的下游側(cè)的還原性中間體和活性NO/的反應(yīng)、即NOx的凈化方法也幾乎不產(chǎn)生影響。然而，如果在排氣凈化催化劑13整體中SOx的吸留量增大，則排氣凈化催化劑13能夠吸留的NOx量降低，最終無法吸留N0X。如果排氣凈化催化劑13無法吸留NOx，那么也已經(jīng)無法使用第二 NOj.化方法凈化N0X。因此，這時(shí)需要使吸留在排氣凈化催化劑13整體的SOx從排氣凈化催化劑13整體放出。
[0086]這種情況下，如果在使排氣凈化催化劑13的溫度上升至由排氣凈化催化劑13決定的SOx放出溫度的狀態(tài)下供給還原劑、即烴，由此使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比為濃，則能夠通過基于還原劑的還原作用使SOx從排氣凈化催化劑13放出。
[0087]然而，烴HC自身的還原力不那么強(qiáng)，因此，使SOx從排氣凈化催化劑13放出時(shí)通過烴HC的還原作用使SOx還原的情況下，需要大量的烴HC。相對(duì)于此，氨NH3的還原性遠(yuǎn)強(qiáng)于烴HC，因此，使SOx從排氣凈化催化劑13放出時(shí)如果能夠生成氨NH3,則能夠容易地還原 SOx。
[0088]對(duì)于這一點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)研究，結(jié)果明確了如果在還原性中間體堆積在排氣凈化催化劑13內(nèi)時(shí)使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比為濃，則還原性中間體以氨的形式從排氣凈化催化劑13脫離，通過該脫離的氨使吸留于排氣凈化催化劑13的SOx還原并放出。
[0089]因此，本發(fā)明中，在應(yīng)該從排氣凈化催化劑13放出吸留的SOx時(shí)，使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比降低至作為目標(biāo)的濃空燃比，使堆積在排氣凈化催化劑13上的還原性中間體以氨的形式脫離，通過脫離的氨使吸留的SOx從排氣凈化催化劑放出。
[0090]S卩，這時(shí)，如圖21B所示，部分氧化的烴和還原性中間體反應(yīng)，使還原性中間體以氨NH3的形式脫離，吸留的硫酸鹽被該脫離的氨NH3還原而以SO2的形式從堿性層53出。[0091 ] 本發(fā)明中，作為用于使SOx從排氣凈化催化劑13放出的SOx放出控制，進(jìn)行通過脫離的氨使吸留的SOx從排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部放出的第一 SOx放出控制、以及使吸留的SOx從排氣凈化催化劑13整體中放出的第二 SOx放出控制這樣兩個(gè)SOx放出控制。圖22k和圖23A示出該第一 50)(放出控制，圖22B和圖23B示出該第二 SOx放出控制。
[0092]首先，邊參照?qǐng)D22A和圖22B邊對(duì)第一 SOx放出控制進(jìn)行說明。如上所述，該第一SOx放出控制在排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部13a的SOx吸留量超過例如預(yù)先確定的量時(shí)進(jìn)行。即，在圖23A的h判斷為應(yīng)該從上游側(cè)端部13a放出SOx時(shí)，在圖23A的期間tx內(nèi)，采用第一 NOx凈化方法進(jìn)行NOx凈化作用，且增大每單位時(shí)間從烴供給閥15供給的烴供給量，進(jìn)行排氣凈化催化劑13的升溫控制。
[0093]接著，排氣凈化催化劑13的溫度達(dá)到SOx放出溫度時(shí)，使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in如RA所示在一定時(shí)間、例如5秒內(nèi)濃到作為目標(biāo)的濃空燃比。此夕卜，在圖23A所示的例子中，隔著時(shí)間間隔兩次使廢氣的空燃比(A/F) in在一定時(shí)間內(nèi)為濃。這種情況下，廢氣的空燃比(A/F)in通過如圖19的WR所示向燃燒室2內(nèi)噴射追加的燃料、或者通過增大從烴供給閥15供給的烴供給量而變?yōu)闈狻?br> [0094]如果廢氣的空燃比為濃，則使堆積在上游側(cè)端部13a的還原性中間體以氨的形式脫離，通過該脫離的氨，吸留的SOx以SO2的形式從上游側(cè)端部13a放出。該放出的302如圖22A所示移動(dòng)至下游側(cè)，再次吸留在上游側(cè)端部13a的下游側(cè)的下游側(cè)催化劑部分13b內(nèi)。
[0095]這種情況下，為了使從上游側(cè)端部13a放出的SOx不吸留在下游側(cè)催化劑部分13b，必須使下游側(cè)催化劑部分13b內(nèi)整體的氣氛長(zhǎng)時(shí)間為濃，因此必須使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in長(zhǎng)時(shí)間為很濃。然而，如果僅僅使SOx從上游側(cè)端部13a放出，即放出的SO2也可以吸留在下游側(cè)催化劑部分13b內(nèi)，則沒有必要使廢氣的空燃比(A/F) in那么濃，僅使廢氣的空燃比(A/F) in短時(shí)間為濃就足夠了。因此，第一 SOx放出控制時(shí)，如圖23A中RA所示，使作為目標(biāo)的空燃比(A/F) in不那么濃。
[0096]此外，即使說像這樣使作為目標(biāo)的空燃比(A/F) in不那么濃，在使空燃比(A/F) in為濃時(shí)，空燃比(A/F) in也比為濃之前降低。因此，本發(fā)明中，在應(yīng)該從排氣凈化催化劑13放出吸留的SOx時(shí)使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in降低至作為目標(biāo)的濃空燃比。預(yù)先存儲(chǔ)使空燃比(A/F) in為該作為目標(biāo)的濃空燃比所需的追加燃料量或烴量。
[0097]此外，圖23A中RA所示的濃期間中，描繪了使空燃比(A/F) in連續(xù)為濃，但實(shí)際上空燃比(A/F)in以比升溫控制tx時(shí)短得多的間隔振動(dòng)。
[0098]另一方面，第二 SOx放出控制在吸留于排氣凈化催化劑13整體的SOx量Σ SOX超過預(yù)先確定的容許值SX時(shí)進(jìn)行。此外，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，每單位時(shí)間從內(nèi)燃機(jī)排出的排出SOx量SOXA作為噴射量Q和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)以圖22C所示的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)在R0M32內(nèi)，通過累計(jì)該排出SOx量S0XA，算出吸留SOx量Σ S0X。
[0099]即，在圖23B的tl，如果SOx量[SOX超過容許值SX，則在圖23B的期間TX內(nèi)，采用第一 NOx凈化方法進(jìn)行NOx凈化作用，且增大每單位時(shí)間從烴供給閥15供給的烴供給量，進(jìn)行排氣凈化催化劑13的升溫控制。
[0100]接著，如果排氣凈化催化劑13的溫度達(dá)到SOx放出溫度，則使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in如RA所示在一定時(shí)間、例如5秒內(nèi)濃到作為目標(biāo)的濃空燃t匕。此外，如圖23B所示的情況下，使廢氣的空燃比(A/F) in反復(fù)在一定時(shí)間內(nèi)為濃。這種情況下，廢氣的空燃比(A/F)in也通過如圖19的WR所示向燃燒室2內(nèi)噴射追加的燃料，或通過增大從烴供給閥15供給的烴供給量而變?yōu)闈狻?br> [0101]如果廢氣的空燃比為濃，則使堆積在排氣凈化催化劑13上的還原性中間體以氨的形式脫離，通過該脫離的氨，吸留的SOx以SO2的形式從排氣凈化催化劑13整體中放出。該放出的SO2如圖22B所示從排氣凈化催化劑13排出。像這樣進(jìn)行第二 SOx放出控制時(shí)，為了使放出的SOx從排氣凈化催化劑13排出，使廢氣的空燃比(A/F) in為很濃，而且長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)使廢氣的空燃比(A/F)in為濃。[0102]對(duì)圖23A和圖23B進(jìn)行比較可知，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，進(jìn)行第二 SOx放出控制的時(shí)間比進(jìn)行第一 SOx放出控制的時(shí)間長(zhǎng)。另外，作為目標(biāo)的濃空燃比在第二 SOx放出控制時(shí)比第一 SOx放出控制時(shí)低
[0103]此外，在圖1所示的內(nèi)燃機(jī)中，在減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)節(jié)氣門10關(guān)閉。如果節(jié)氣門10關(guān)閉，則廢氣的流速變慢，因此，如果此時(shí)向燃燒室2內(nèi)或排氣通路內(nèi)供給烴而進(jìn)行升溫作用，則由于對(duì)排氣凈化催化劑13的上游側(cè)端部13a集中供熱，因此能夠高效地使上游側(cè)端部13a的溫度升溫。因此，在基于本發(fā)明的其他實(shí)施例中，為了進(jìn)行第一 SOx放出控制而應(yīng)將排氣凈化催化劑13升溫的情況下，在節(jié)氣門10關(guān)閉的減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)向燃燒室2內(nèi)或排氣凈化催化劑13上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)供給烴。
[0104]另外，在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣凈化催化劑13的溫度成為SOx放出溫度，因此，如果此時(shí)進(jìn)行第一 SOx放出控制，則不必進(jìn)行排氣凈化催化劑13的升溫控制。因此，在基于本發(fā)明的另外的其他實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行第一 SOx放出控制。
[0105]另外，在基于本發(fā)明的另外的其他實(shí)施例中，在顆粒過濾器14再生時(shí)為了將顆粒過濾器14升溫而使排氣凈化催化劑13升溫的情況下進(jìn)行第一 SOx放出控制。這樣一來，不必僅為了 SOx放出控制而進(jìn)行排氣凈化裝置13的升溫控制。圖24示出像這樣在顆粒過濾器14再生時(shí)進(jìn)行第一 SOx放出控制的情況的時(shí)間圖，圖25示出這時(shí)的排氣凈化控制例程。
[0106]圖24中，Λ P表示通過壓差傳感器24檢測(cè)出的顆粒過濾器14的前后的壓差。如圖24所示，顆粒過濾器14的前后壓差Λ P如果超過容許值ΡΧ，則從例如烴供給閥15供給烴，進(jìn)行顆粒過濾器14的升溫控制。該升溫控制是通過供給的烴在排氣凈化催化劑13上的氧化反應(yīng)熱而使廢氣溫度上升，由此使顆粒過濾器14的溫度上升。如果顆粒過濾器14的溫度上升，則在顆粒過濾器14上捕集的顆粒燃燒，這樣一來，前后壓差Λ P逐漸減少。
[0107]另一方面，在顆粒過濾器14的升溫控制時(shí)，如圖24所示，排氣凈化催化劑13的溫度TC也上升。因此，在此時(shí)進(jìn)行第一 SOx放出控制。另一方面，如果吸留SOx量Σ SOX超過容許值SX，則如圖23Β所示進(jìn)行升溫控制，接著進(jìn)行第二 SOx放出控制。如圖23Β所示，該第二 SOx放出控制是反復(fù)交替濃空燃比和稀空燃比，由此將排氣凈化催化劑13維持在SOx放出溫度。
[0108]顆粒過濾器14的再生處理在車輛的行駛距離每達(dá)到IOOkm至500km之間時(shí)進(jìn)行，因此，第一 SOx放出控制在車輛的行駛距離每達(dá)到IOOkm至500km之間時(shí)進(jìn)行。在該第一SOx放出控制中，使空燃比為濃的合計(jì)時(shí)間最大為30秒。相對(duì)于此，第二 SOx放出控制在車輛的行駛距離每達(dá)到IOOOkm至5000km時(shí)進(jìn)行，在該第二 SOx放出控制中，使空燃比為濃的合計(jì)時(shí)間為5分鐘至10分鐘。這樣一來，使進(jìn)行第二 NOx放出控制的周期比進(jìn)行第一 NOx放出控制的周期長(zhǎng)。
[0109]下面，對(duì)圖25所示的排氣凈化控制例程進(jìn)行說明。該例程通過每隔一定時(shí)間的插入來執(zhí)行。
[0110]參照?qǐng)D25，首先在步驟60中由圖22C所示的映射算出排出SOx量，接著，在步驟61中通過將Σ SOX加上排出SOx量SOXA而算出吸留SOx量Σ S0X。接著，在步驟62中由溫度傳感器23的輸出信號(hào)判斷排氣凈化催化劑13的溫度TC是否超過活化溫度TX。當(dāng)TC > TX時(shí)、即排氣凈化催化劑13活化時(shí)前進(jìn)至步驟63，由壓差傳感器24的輸出信號(hào)判斷顆粒過濾器14的前后壓差Λ P是否超過容許值ΡΧ。[0111]當(dāng)ΔΡ≤PX時(shí)跳轉(zhuǎn)至步驟66。相對(duì)于此，當(dāng)ΛΡ > PX時(shí)前進(jìn)至步驟64，進(jìn)行顆粒過濾器14的升溫控制，接著，在步驟65中進(jìn)行第一 SOx放出控制。接著前進(jìn)至步驟66。在步驟66中判斷吸留SOx量Σ SOX是否超過容許值SX。如果Σ SOX > SX,則前進(jìn)至步驟67進(jìn)行排氣凈化催化劑13的升溫控制。接著，在步驟68中進(jìn)行第二 SOx放出控制，Σ SOX被清零。
[0112]另一方面，在步驟62中判斷為TC ( TC0時(shí)判斷為應(yīng)該使用第二 NOx凈化方法，前進(jìn)至步驟69。在步驟69中由圖18所示的映射算出每單位時(shí)間的排出NOx量N0XA。接著，在步驟70中通過將Σ NOX加上排出NOx量NOXA而算出吸留NOx量Σ Ν0Χ。接著，在步驟71中判斷吸留NOx量Σ NOX是否超過容許值NX。如果Σ NOX > NX，則前進(jìn)至步驟72，由圖20所示的映射算出追加的燃料量WR，進(jìn)行追加的燃料的噴射作用。接著，在步驟73中Σ NOX被清零。
[0113]此外，作為其他實(shí)施例，還可以在排氣凈化催化劑13上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置用于重整烴的氧化催化劑。
[0114]符號(hào)說明
[0115]4…進(jìn)氣歧管
[0116]5…排氣歧管
[0117]7…排氣渦輪增壓器
[0118]12…排氣管
[0119]13…排氣凈化催化劑
[0120]14…顆粒過濾器
[0121]15…烴供給閥
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有用于使廢氣中所含的NOx和經(jīng)重整的烴反應(yīng)而生成包含氮和烴的還原性中間體的排氣凈化催化劑，在該排氣凈化催化劑的廢氣流通表面上擔(dān)載有貴金屬催化劑，并且在該貴金屬催化劑周圍形成有堿性的廢氣流通表面部分；該排氣凈化催化劑具有當(dāng)使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)時(shí)生成該還原性中間體并利用所生成的還原性中間體的還原作用還原廢氣中所含的NOx的性質(zhì)，并且具有當(dāng)使該烴濃度的振動(dòng)周期比該預(yù)先確定的范圍長(zhǎng)時(shí)廢氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)；為了將廢氣中所含的NOx在排氣凈化催化劑中進(jìn)行還原，所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以所述預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅和所述預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)，當(dāng)應(yīng)該從排氣凈化催化劑放出吸留的SOx時(shí)，使流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比降低至作為目標(biāo)的濃空燃比，使堆積在排氣凈化催化劑上的還原性中間體以氨的形式脫離，通過脫離的氨從排氣凈化催化劑放出吸留的S0X。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，進(jìn)行通過所述脫離的氨使吸留的SOxW排氣凈化催化劑的上游側(cè)端部放出的第一 SOx放出控制、以及使吸留的SOx從排氣凈化催化劑整體中放出的第二 SOx放出控制，進(jìn)行第二 SOx放出控制的時(shí)間比進(jìn)行第一SOx放出控制的時(shí)間長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，進(jìn)行所述第二NOx放出控制的周期比進(jìn)行所述第一 NOx放出控制的周期長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，所述作為目標(biāo)的濃空燃比在第二 SOx放出控制時(shí)比第一 SOx放出控制時(shí)低。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，在排氣凈化催化劑下游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有顆粒過濾器，在顆粒過濾器再生時(shí)，在為了使顆粒過濾器升溫而使排氣凈化催化劑升溫的情況下，進(jìn)行所述第一 SOx放出控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行所述第一 SOx放出控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，具備用于控制吸入空氣量的節(jié)氣門，在為了進(jìn)行所述第一 SOx放出控制而應(yīng)使排氣凈化催化劑升溫的情況下，在該節(jié)氣門關(guān)閉的減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)向燃燒室內(nèi)或排氣凈化催化劑上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)供給烴。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，所述烴濃度的振動(dòng)周期在0.3秒至5秒之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，所述貴金屬催化劑由銠Rh和鈀Pd中的至少一者以及鉬Pt構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，在所述排氣凈化催化劑的廢氣流通表面上形成有堿性層，該堿性層包含堿金屬或者堿土類金屬或者稀土類或者能夠向NOx供給電子的金屬，該堿性層的表面形成所述堿性的廢氣流通表面部分。
【文檔編號(hào)】F02D41/04GK103534449SQ201180001936
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月17日
【發(fā)明者】美才治悠樹, 吉田耕平, 井上三樹男 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社