專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的排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)的排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
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，該NOx 吸留催化劑在流入的廢氣的空燃比為稀時(shí)吸留廢氣中所含的NOx，在流入的廢氣的空燃比 為濃時(shí)放出所吸留的NOx，在NOxK留催化劑上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有燃料添加閥， 在NOxK留催化劑下游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有空燃比傳感器，基于空燃比傳感器的輸 出信號(hào)將流入NOx吸留催化劑的廢氣的空燃比反饋控制在目標(biāo)空燃比(參照例如專利文獻(xiàn) I)。
可是已知該空燃比傳感器如果長(zhǎng)期暴露于高溫的廢氣熱或因廢氣中的HC而受到 中毒作用，則逐漸劣化，其結(jié)果利用空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比不能正確表示實(shí)際的空燃 比。然而，廢氣中含有SOx，認(rèn)為此時(shí)空燃比傳感器受到該影響。但是，目前完全不知 道利用空燃比傳感器檢測(cè)出的空燃比由于該廢氣中所含的SOx而受到什么樣的影響。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2004-316458號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)利用空燃比傳感器檢測(cè)出的空燃比因廢氣中所含的SOx 而受到什么樣的影響進(jìn)行了研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)了利用空燃比傳感器檢測(cè)出的空燃比與空燃 比傳感器的硫中毒的關(guān)系。
本發(fā)明的目的是提供基于該發(fā)現(xiàn)的關(guān)系而檢測(cè)空燃比傳感器的硫中毒的內(nèi)燃機(jī) 的排氣凈化裝置。
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 檢測(cè)廢氣的空燃比的空燃比傳感器且基于利用空燃比傳感器檢測(cè)出的空燃比進(jìn)行排氣凈 化控制的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中，空燃比傳感器包括具有固體電解質(zhì)、分別覆蓋固體電 解質(zhì)的兩側(cè)面的電極、和覆蓋一方電極的擴(kuò)散電阻層并且廢氣被導(dǎo)入該擴(kuò)散電阻層上這一 類型的傳感器，在廢氣的空燃比發(fā)生變化而使利用空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比發(fā)生變化 時(shí)，利用空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化受硫成分向空燃比傳感器的附著量所左右，此 時(shí)硫成分向空燃比傳感器的附著量越多，利用空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化量越小并 且空燃比的變化期間越長(zhǎng)，由此時(shí)利用空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化來(lái)檢測(cè)空燃比傳 感器的硫中毒量。
可以檢測(cè)空燃比傳感器的硫中毒量。


圖1是壓燃式內(nèi)燃機(jī)的整體圖。
圖2是圖不性地表不催化劑載體的表面部分的圖。
圖3是用于說(shuō)明排氣凈化催化劑中的氧化反應(yīng)的圖。圖4是表示向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化的圖。圖5是表示NOx凈化率的圖。圖6A和6B是用于說(shuō)明排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的圖。圖7A和7B是用于說(shuō)明排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的圖。圖8是表示向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化的圖。圖9是表示NOx凈化率的圖。圖10是表示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。圖11是表示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。圖12是表示排氣凈化催化劑的氧化カ與要求最小空燃比X的關(guān)系的圖。圖13是表示能夠得到相同的NOx凈化率的、廢氣中的氧濃度與烴濃度的振幅AH 的關(guān)系的圖。圖14是表示烴濃度的振幅AH~ NOx凈化率的關(guān)系的圖。圖15是表示烴濃度的振動(dòng)周期AT與N 凈化率的關(guān)系的圖。圖16是表示向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化等的圖。圖17是表示排出NOx量NOXA的映射的圖。圖18是表示燃料噴射時(shí)期的圖。圖19是表示追加的燃料量18的映射的圖。圖20A和20B是表示烴的噴射周期等的圖。圖21A和21B是表示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。圖22A和22B是表示圖示性地示出的空燃比傳感器的結(jié)構(gòu)等的圖。圖23A和2 是表示利用下游側(cè)空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化等的圖。圖M是表示峰值空燃比的映射的圖。圖25是表示峰值空燃比降低率的變化的時(shí)間圖。圖26A和26B是表示利用下游側(cè)空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化等的圖。圖27是表示峰值空燃比降低率等的變化的時(shí)間圖。圖觀是表示向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化等的圖。圖四是表示向排氣凈化催化劑流入的廢氣的空燃比的變化的圖。圖30和31是用于進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制的流程圖。圖32是表示峰值空燃比檢測(cè)程序的ー實(shí)施例的流程圖。圖33是表示峰值空燃比檢測(cè)程序的另ー實(shí)施例的流程圖。圖34是表示峰值空燃比檢測(cè)程序的又ー實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1表示壓燃式內(nèi)燃機(jī)的整體圖。
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介由進(jìn)氣導(dǎo)管6與排氣渦輪增壓器7的壓縮機(jī)7a的出口連結(jié)，壓縮機(jī)7a的入口介由吸入空氣量檢測(cè)器8而與空氣濾清器9連結(jié)。進(jìn)氣導(dǎo)管6內(nèi)配置有由步進(jìn)馬達(dá)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)入冷卻裝置11內(nèi)，利用內(nèi)燃機(jī)冷卻水冷卻吸入空氣。
另一方面，排氣歧管5與排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪7b的入口連結(jié)。排氣渦輪 7b的出口介由排氣管12a而與排氣凈化催化劑13的入口連結(jié)，排氣凈化催化劑13的出口 介由排氣管12b而與用于捕集廢氣中所含的顆粒的顆粒過(guò)濾器14連結(jié)。
排氣凈化催化劑13上游的排氣管12a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)的燃料的包含輕油或其它燃料的烴。圖1所示的實(shí)施例中，使用輕 油作為由烴供給閥15供給的烴。此外，本發(fā)明還可以適用于以稀空燃比進(jìn)行燃燒的火花點(diǎn) 火式內(nèi)燃機(jī)。此時(shí)，從烴供給閥15供給用作火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的燃料的包含汽油和其它燃 料的烴。
另一方面，排氣歧管5和進(jìn)氣歧管4介由廢氣再循環(huán)(以下稱為EGR)通路16而 互相連結(jié)，EGR通路16內(nèi)配置有電子控制式EGR控制閥17。另外，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。圖1所示的實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī) 冷卻水被導(dǎo)入冷卻裝置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介由燃料供給管19與共軌20連結(jié)，該共軌20介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)。燃料罐22內(nèi)貯存的燃料通過(guò)燃料泵21而供給到共軌20內(nèi)，供給到共 軌20內(nèi)的燃料介由各燃料供給管19而供給到燃料噴射閥3。
電子控制單元30包含數(shù)字計(jì)算機(jī)，具備利用雙向性總線31而互相連接的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和輸出端口 36。 在烴供給閥15上游的排氣管12a內(nèi)配置有用于檢測(cè)從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的空燃比的上游 側(cè)空燃比傳感器23，排氣凈化催化劑13下游的排氣管12b內(nèi)配置有用于檢測(cè)從排氣凈化催 化劑13流出的廢氣的空燃比的下游側(cè)空燃比傳感器24。另外，在排氣凈化催化劑13的下 游配置有用于檢測(cè)排氣凈化催化劑13的溫度的溫度傳感器24，顆粒過(guò)濾器14上安裝有用 于檢測(cè)顆粒過(guò)濾器14前后的壓差的壓差傳感器26。這些上游側(cè)空燃比傳感器23、下游側(cè) 空燃比傳感器24、溫度傳感器25、壓差傳感器26和吸入空氣量檢測(cè)器8的輸出信號(hào)介由各 自對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37而輸入輸入端口 35。
另外，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的輸出電壓介由對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。進(jìn) 而，輸入端口 35上連接有曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42，該曲軸角傳感器42在曲軸每旋轉(zhuǎn)例如15° 時(shí)產(chǎn)生輸出脈沖。另一方面，輸出端口 36介由對(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)馬達(dá)、烴供給閥15、EGR控制閥17和燃料泵21連接。
圖2圖示性地表示排氣凈化催化劑13的基體上擔(dān)載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，在例如包含氧化鋁的催化劑載體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上形成有含有選自鉀K、鈉Na、銫Cs之類的堿金屬、 鋇Ba、鈣Ca之類的堿土類金屬、鑭系元素之類的稀土類和銀Ag、銅Cu、鐵Fe、銥Ir之類的 能夠向NOx供給電子的金屬中的至少一種的堿性層53。因?yàn)閺U氣沿著催化劑載體50上流 動(dòng)，所以貴金屬催化劑51、52可以說(shuō)是擔(dān)載于排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上。另外， 因?yàn)閴A性層53的表面呈堿性，所以堿性層53的表面被稱為堿性的廢氣流通表面部分54。
另一方面，在圖2中，貴金屬催化劑51包含鉬Pt，貴金屬催化劑52包含銠Rh。SP， 擔(dān)載于催化劑載體50的貴金屬催化劑51、52由鉬Pt和銠Rh構(gòu)成。此外，在排氣凈化催化 劑13的催化劑載體50上，除了鉬Pt和銠Rh以外，還可以擔(dān)載有鈀Pd，或者可以代替銠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 方以及鉬Pt構(gòu)成。
從烴供給閥15向廢氣中噴射烴時(shí)，該烴在排氣凈化催化劑13中被重整。在本發(fā) 明中，利用此時(shí)經(jīng)重整的烴在排氣凈化催化劑13中凈化N0X。圖3圖示性地表示此時(shí)在排 氣凈化催化劑13中進(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(guò)催化劑 51成為碳原子數(shù)少的自由基狀的烴HC。
圖4表示從烴供給閥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。此外，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(shuō)表示烴的濃 度變化。但是，因?yàn)闊N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 靠近濃側(cè)，烴濃度越高。
圖5將NOx凈化率相對(duì)于排氣凈化催化劑13的各催化劑溫度TC進(jìn)行表示，所述 NOx凈化率是通過(guò)周期性地改變流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度而如圖4所示地改變向 排氣凈化催化劑13流入的廢氣的空燃比(A/F) in時(shí)基于排氣凈化催化劑13的NOx凈化率。 本發(fā)明的發(fā)明人長(zhǎng)期反復(fù)進(jìn)行關(guān)于NOx凈化的研究，在該研究課程中明確了如果使流入排 氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅以及預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振 動(dòng)，則如圖5所示，即便在400°C以上的高溫區(qū)域中也能夠得到極高的NOx凈化率。
進(jìn)而，明確了此時(shí)含有氮和烴的大量的還原性中間體被繼續(xù)保持或吸附于堿性層 53的表面上，即排氣凈化催化劑13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凈化率方面發(fā)揮核心作用。接著參照?qǐng)D6A和6B對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。此外，這些圖6A和 6B圖示性地表示排氣凈化催化劑13的催化劑載體50的表面部分，這些圖6A和6B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)。
圖6A表示流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度低時(shí)，圖6B表示從烴供給閥15供 給烴而使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度變高時(shí)。
另外，由圖4可知，因?yàn)榱魅肱艢鈨艋呋瘎?3的廢氣的空燃比除了一瞬間以外 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(guò)量的狀態(tài)。因此，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'此時(shí)，NO3的生成量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于N02_的生成量。因此，在鉬Pt51上 生成大量的NO3和少量的NO2'這些NO3和NO2-的活性強(qiáng)，以下將這些NO3和N02_稱為活性 NO:。
另一方面，從烴供給閥15供給烴時(shí)，如圖3所示，該烴在排氣凈化催化劑13內(nèi)被 重整而成為自由基。其結(jié)果是，如圖6B所示，活性NO/周圍的烴濃度升高。然而活性NO/ 生成后，如果活性NO/周圍的氧濃度高的狀態(tài)繼續(xù)一定時(shí)間以上，則活性NO/被氧化，以硝 酸根離子N03_的形式被吸收到堿性層53內(nèi)。但是，如果在經(jīng)過(guò)該一定時(shí)間之前，活性NO/ 周圍的烴濃度升高，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吸附于堿性層53的表面上。
此外，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?物R-NO2 —生成就會(huì)成為腈化合物R-CN，而該腈化合物R-CN只能在該狀態(tài)下存在瞬間，所 以立刻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，則成為胺化合物 R-NH2。但是，認(rèn)為此時(shí)被水解的是異氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因此，如圖6B所示， 認(rèn)為保持或吸附于堿性層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和 胺化合物R-NH2。
另一方面，如圖6B所示，烴HC包圍生成的還原性中間體的周圍時(shí)，還原性中間體 被烴HC所阻礙，不能繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。此時(shí)，如果使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度降低， 由此使得氧濃度升高，則還原性中間體周圍的烴被氧化。其結(jié)果是，如圖6A所示，還原性中 間體與活性NO/進(jìn)行反應(yīng)。此時(shí)活性NO/與還原性中間體R-NC0、R-NH2反應(yīng)而成為N2、C02、 H2O,這樣使NOx得到凈化。
像這樣，在排氣凈化催化劑13中，通過(guò)提高流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度 而生成還原性中間體，降低流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度來(lái)提高氧濃度，從而使活性 NO；與還原性中間體反應(yīng)，NOx被凈化。即，若要通過(guò)排氣凈化催化劑13凈化N0X，則需要周 期性地改變流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度。
當(dāng)然，此時(shí)需要將烴的濃度升高至生成還原性中間體所需的足夠高的濃度，將烴 的濃度降低至使生成的還原性中間體與活性NO/反應(yīng)所需的足夠低的濃度。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)。此外，此時(shí)，必須在堿 性層53上即堿性廢氣流通表面部分54上保持充足量的還原性中間體R-NC0、R-NH2直至所 生成的還原性中間體與活性NO/反應(yīng)，為此設(shè)置堿性的廢氣流通表面部分54。
另一方面，如果延長(zhǎng)烴的供給周期，則在供給烴后直至下次供給烴為止的期間，氧 濃度升高的期間變長(zhǎng)，因而活性NO/不生成還原性中間體而以硝酸鹽的形式被吸收于堿性 層53內(nèi)。為了回避這一情況，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)的周期進(jìn)行振動(dòng)。
因此，根據(jù)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 含有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周圍形成堿性的廢氣流通表面部分54，通過(guò)堿性的廢氣流通表 面部分54上保持的還原性中間體R-NCO、R-NH2的還原作用而還原NOx，使烴濃度的振動(dòng)周 期為繼續(xù)生成還原性中間體R-NCO、R-NH2所需要的振動(dòng)周期。順帶說(shuō)明，在圖4所示的例 子中，使噴射間隔為3秒。
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)時(shí)，還 原性中間體R-NC0、R-NH2從堿性層53的表面上消失，此時(shí)，如圖7A所示，在鉬Pt53上生成 的活性NO/以硝酸根離子N03_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)。
另一方面，圖7B表示像這樣NOx以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)時(shí)，使流入 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。此時(shí)，由于廢氣中的氧濃 度降低，所以反應(yīng)逆向(NCV —NO2)進(jìn)行，這樣一來(lái)，被吸收到堿性層53內(nèi)的硝酸鹽依次成為硝酸根離子NCV，如圖7B所示，以NO2的形式從堿性層53中放出。接著，放出的NO2被廢氣中所含的烴HC和CO還原。
圖8是表示堿性層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。此外，在圖8所示的例子中，該濃控制的時(shí)間間隔為I分鐘以上。此時(shí)，廢氣的空燃比(A/F) in為稀時(shí)被吸收到堿性層53內(nèi)的NOx在廢氣的空燃比(A/F) in暫時(shí)為濃時(shí)，從堿性層53 —次性放出而被還原。因此，此時(shí)堿性層53起到用于暫時(shí)吸收NOx的吸收劑的作用。
此外，也存在此時(shí)堿性層53暫時(shí)吸附NOx的情況，因而如果作為包括吸收和吸附二者的用語(yǔ)而使用吸留這一用語(yǔ)，則此時(shí)堿性層53起到用于暫時(shí)吸留NOx的NOx吸留劑的作用。即，此時(shí)，若將向內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣通路、燃燒室2和排氣凈化催化劑13上游的排氣通路內(nèi)供給的空氣和燃料(烴)之比稱為廢氣的空燃比，則排氣凈化催化劑13作為在廢氣的空燃比為稀時(shí)吸留NOx，在廢氣中的氧濃度降低時(shí)將吸留的NOx放出的嘰吸留催化劑發(fā)揮功能。
圖9表示使排氣凈化催化劑13像這樣作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時(shí)的NOx凈化率。此外，圖9的橫軸表示排氣凈化催化劑13的催化劑溫度TC。使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時(shí)，如圖9所示，在催化劑溫度TC為300°C至400°C時(shí)可以得到極高的NOx凈化率，但催化劑溫度TC為400°C以上的高溫時(shí)，NOx凈化率降低。
像這樣催化劑溫度TC為400°C以上時(shí)NOx凈化率降低是因?yàn)榇呋瘎囟萒C為 4000C以上時(shí)硝酸鹽熱分解而以NO2的形式從排氣凈化催化劑13中放出。即，只要是將NOx 以硝酸鹽的形式吸留，就難以在催化劑溫度TC高時(shí)得到高NOx凈化率。但是，在圖4至圖 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，或者即使生成也是極微量，這樣一來(lái)，如圖5所示，即使在催化劑溫度TC高時(shí)，也能夠得到高NOx凈化率。
因此在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置用于供給烴的烴供給閥 15，在烴供給閥15下游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置用于使廢氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)的排氣凈化催化劑13，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，且在 貴金屬催化劑51、52的周圍形成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)的振幅以及預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)時(shí)將廢氣中所含的NOx還原的性質(zhì)，并且具有當(dāng)使烴濃度的振動(dòng)周期比預(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的烴的濃度以預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅以及預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)，從而在排氣凈化催化劑13中還原廢氣中所含的N0X。
S卩，圖4至圖6A、6B所示的NOx凈化方法可以說(shuō)是在使用擔(dān)載有貴金屬催化劑且形成了能夠吸收NOx的堿性層的排氣凈化催化劑的情況下，大體上不形成硝酸鹽而凈化NOx 的新型的NOx凈化方法。實(shí)際上，使用了該新型NOx凈化方法的情況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，從堿性層53檢測(cè)到的硝酸鹽是極微量的。此外， 以下將該新型NOx凈化方法稱為第一 NOx凈化方法。
接著，參照?qǐng)D10至圖15，對(duì)該第一 NOx凈化方法更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
圖10將圖4所示的空燃比(A/F) in的變化放大表示。此外，如上所述，該向排氣凈化催化劑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。此外，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，△ T表示流入排氣凈化催化劑13的烴濃度的振動(dòng)周期。
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的空燃比的基礎(chǔ)空燃比。換言之，該基礎(chǔ)空燃比(A/F)b表示停止烴供給時(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表示生成的活性NO/不是以硝酸鹽的形式吸留在堿性層53內(nèi)而是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。
換句話說(shuō)，圖10的X表示活性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。此時(shí)，是否生成還原性中間體，由活性NO/周圍的氧濃度與烴濃度的比率，即由空燃比(A/F) in決定，以下將生成還原性中間體所需的上述空燃比的上限X稱為要求最小空燃比。
在圖10所示的例子中，要求最小空燃比X為濃，因此，此時(shí)為了生成還原性中間體，使空燃比(A/F) in瞬時(shí)性地為要求最小空燃比X以下，即濃。與此相對(duì)，在圖11所示的例子中，要求最小空燃比X為稀。此時(shí)，通過(guò)使空燃比(A/F) in維持稀的同時(shí)周期性地降低空燃比(A/F) in而生成還原性中間體。
此時(shí)，要求最小空燃比X為濃還是稀取決于排氣凈化催化劑13的氧化力。此時(shí)， 就排氣凈化催化劑13而言，例如增大貴金屬51的擔(dān)載量，則氧化力增強(qiáng)，如果增強(qiáng)酸性，則氧化力增強(qiáng)。因此，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。
另外，如果在使用了氧化力強(qiáng)的排氣凈化催化劑13的情況下如圖11所示，使空燃比(A/F) in維持為稀且周期性地降低空燃比(A/F) in，則在降低空燃比(A/F)in時(shí)，烴完全被氧化，其結(jié)果是，不能生成還原性中間體。與此相對(duì)，如果在使用了氧化力強(qiáng)的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖10所示，使空燃比(A/F) in周期性地為濃，則空燃比(A/F) in為濃時(shí)一部分的烴沒(méi)有被完全氧化而是被部分氧化，即烴被重 整，這樣一來(lái)就生成還原性中間體。因此，使用氧化力強(qiáng)的排氣凈化催化劑13的情況下，要求最小空燃比X需要為濃。
另一方面，如果在使用氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖11所示，使空燃比(A/F) in維持為稀且周期性地降低空燃比(A/F) in，則一部分烴沒(méi)有被完全氧化而是被部分氧化，即烴被重整，這樣一來(lái)就生成還原性中間體。與此相對(duì)，如果在使用了氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖10所示，使空燃比(A/F) in周期性地為濃，則大量的烴沒(méi)有被氧化，只是從排氣凈化催化劑13中排出，這樣一來(lái)無(wú)謂消耗的烴增大。因此， 使用了氧化力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，要求最小空燃比X需要為稀。
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)，越降低要求最小空燃比X。像這樣，要求最小空燃比X根據(jù)排氣凈化催化劑13的氧化力而變稀或變濃，以下將要求最小空燃比X為濃的情況作為例子，對(duì)流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度變化的振幅、流入排氣凈化催化劑13的烴濃度的振動(dòng)周期進(jìn)行說(shuō)明。
另外，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b變大時(shí)，即供給烴之前的廢氣中的氧濃度升高時(shí)，使空燃比(A/F) in為要求最小空燃比X以下所需的烴的供給量增大，隨之對(duì)還原性中間體的生成不作出貢獻(xiàn)的剩余的烴量也增大。此時(shí)，為了將NOx良好地凈化，如上所述，需要將該剩余的烴氧化，因此，為了將NOx良好地凈化，剩余的烴量越多，越需要大量的氧。
此時(shí)，只要提高廢氣中的氧濃度，就可以增大氧量。因此，為了將NOx良好地凈化，需要在供給烴之前的廢氣中的氧濃度高時(shí)，提高烴供給后的廢氣中的氧濃度。即，供給烴之前的廢氣中的氧濃度越高，越需要增大烴濃度的振幅。
圖13表示能夠得到相同的NOx凈化率時(shí)的、供給烴之前的廢氣中的氧濃度與烴濃度的振幅ΛΗ的關(guān)系。從圖13可知為了得到相同的NOx凈化率，供給烴之前的廢氣中的氧濃度越高，越需要增大烴濃度的振幅ΛΗ。即，為了得到相同的NOx凈化率，基礎(chǔ)空燃比(A/ F)b越高越需要增大烴濃度的振幅AT。換句話說(shuō)，為了良好地凈化NOx，基礎(chǔ)空燃比(A/F) b越低越可以減少烴濃度的振幅AT。
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)，只要此時(shí)烴濃度的振幅ΛΗ* 200ppm左右，就可以良好地凈化N0X。基礎(chǔ)空燃比(A/F)b通常比加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)大，因此，如圖 14所示，只要烴濃度的振幅ΛΗ為200ppm以上，即可得到良好的NOx凈化率。
另一方面,可知基礎(chǔ)空燃比(A/F)b最高時(shí),只要使烴濃度的振幅ΔΗ為IOOOOppm 左右，就能夠得到良好的NOx凈化率。因此，在本發(fā)明中，烴濃度的振幅的預(yù)先確定的范圍是 200ppm 至 lOOOOppm。
另外，烴濃度的振動(dòng)周期△ T長(zhǎng)時(shí)，從供給烴后至下次供給烴的期間，活性NO/周圍的氧濃度變高。此時(shí)，烴濃度的振動(dòng)周期AT比5秒左右長(zhǎng)時(shí)，活性NO/開(kāi)始以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)，因此，如圖15所示，烴濃度的振動(dòng)周期AT比5秒左右長(zhǎng)時(shí)，NOx 凈化率降低。因此，烴濃度的振動(dòng)周期AT需要為5秒以下。
另一方面，烴濃度的振動(dòng)周期AT大致為O. 3秒以下時(shí)，供給的烴開(kāi)始堆積在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上，因此，如圖15所示，烴濃度的振動(dòng)周期AT大致為O. 3 秒以下時(shí)，NOx凈化率降低。因此，在本發(fā)明中，使烴濃度的振動(dòng)周期為O. 3秒至5秒之間。
接著，參照?qǐng)D16至圖19，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(shuō)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凈化方法稱為第二 NOx凈化方法。
在該第二 NOx凈化方法中，如圖16中表示的那樣，堿性層53所吸留的吸留NOx量 Σ NOX超過(guò)預(yù)先確定的允許量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)變?yōu)闈?。使廢氣的空燃比(A/F) in變?yōu)闈鈺r(shí)，廢氣的空燃比(A/F) in為稀時(shí)吸留在堿性層53內(nèi)的NOx從堿性層53 —次性地放出而被還原。由此使NOx被凈化。
吸留NOx量Σ NOX例如由從內(nèi)燃機(jī)排出的NOx量算出。在根據(jù)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作為內(nèi)燃機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)矩Te和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N 的函數(shù)以圖17所示的映射形式預(yù)先存儲(chǔ)在R0M32內(nèi)，由該排出NOx量NOXA算出吸留NOx量 Σ Ν0Χ。此時(shí)，如上所示，使廢氣的空燃比(A/F)in為濃的周期通常為I分鐘以上。
如圖18所示，在該第二NOx凈化方法中，從燃料噴射閥3向燃燒室2內(nèi)噴射輸出功率產(chǎn)生用燃料Q以及追加的燃料WR，從而使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in為濃。此外，圖18的橫軸表示曲軸轉(zhuǎn)角。該追加的燃料WR在燃燒但不體現(xiàn)為內(nèi)燃機(jī)輸出功率的時(shí)期，即壓縮上止點(diǎn)后緊鄰ATDC90。之前進(jìn)行噴射。該燃料量WR作為內(nèi)燃機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)矩Te和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N的函數(shù)以圖19所示的映射形式預(yù)先存儲(chǔ)在R0M32內(nèi)。當(dāng)然， 此時(shí)也可以通過(guò)增大從烴供給閥15供給的烴的供給量，使廢氣的空燃比(A/F)in為濃。
另外，再次回到對(duì)第一 NOx凈化方法的說(shuō)明，為了使用第一 NOx凈化方法良好地凈化NOx，如上所述，需要適當(dāng)?shù)乜刂茻N濃度的振幅ΛΗ和振動(dòng)周期AT。即，為了利用第一 NOx凈化方法良好地凈化NOx，需要控制烴濃度的振幅ΛΗ并將烴濃度的振動(dòng)周期AT控制在 O. 3秒至5秒之間以使向排氣凈化催化劑13流入的廢氣的空燃比(A/F) in為要求最小空燃比X以下。
此時(shí)，在本發(fā)明中，烴濃度的振幅ΛΗ通過(guò)控制來(lái)自烴供給閥15的烴的噴射量進(jìn)行控制，烴濃度的振動(dòng)周期Λ T通過(guò)控制來(lái)自烴供給閥15的烴的噴射量進(jìn)行控制。此時(shí)， 來(lái)自烴供給閥15的烴的噴射量可以通過(guò)控制來(lái)自烴供給閥15的烴的噴射時(shí)間或噴射壓中的至少一方進(jìn)行控制。但是，以下，將保持噴射壓恒定的同時(shí)控制噴射時(shí)間而控制噴射量的情況作為例子，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)而求出對(duì)應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的最佳的節(jié)氣門10的開(kāi)度和最佳的EGR控制閥17的開(kāi)度，進(jìn)而在節(jié)氣門10和EGR控制閥 17分別為最佳的開(kāi)度時(shí)得到的最佳的基礎(chǔ)空燃比(A/F)b也預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)而求出。內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制來(lái)自燃料噴射閥3的燃料噴射量，使得從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的空燃比為該最佳的基礎(chǔ)空燃比(A/F)b。
另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)而求出進(jìn)行利用第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時(shí)能夠得到最高NOx凈化率的最佳的烴噴射周期AT與最佳的烴噴射時(shí)間WT。該最佳的烴噴射周期AT 作為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N與內(nèi)燃機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)矩Te的函數(shù)以圖20A所示的映射形式預(yù)先存儲(chǔ)在 R0M32內(nèi)，另外，該最佳的烴噴射時(shí)間WT也作為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N與內(nèi)燃機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)矩Te的函數(shù)以圖20B所示的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)在R0M32內(nèi)。
圖21A表示烴噴射周期為圖20A所示的最佳的烴噴射周期ΔΤ，且烴噴射時(shí)間為圖20B所示的最佳的烴噴射時(shí)間WT時(shí)的、流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in的變化，圖21B表示此時(shí)利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化。由圖21A 和圖21B可知，流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F)in的濃側(cè)峰值空燃比(A/F) r變濃，與此相對(duì)，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p 變稀。認(rèn)為這是因?yàn)楣┙o的烴的一部分暫時(shí)附著于排氣凈化催化劑13后有時(shí)間差地進(jìn)行蒸發(fā)，使得從排氣凈化催化劑13流出的廢氣的空燃比的變化平滑 化，所以空燃比的峰值變小。
接著，對(duì)本發(fā)明中使用的上游側(cè)空燃比傳感器23和下游側(cè)空燃比傳感器24的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單進(jìn)行說(shuō)明。此外，這些上游側(cè)空燃比傳感器23和下游側(cè)空燃比傳感器24具有相同結(jié)構(gòu)，圖22k示意性地表示這些空燃比傳感器23、24的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D22A，空燃比傳感器23、24的傳感器部60由包含鋯Zr的薄杯狀的固體電解質(zhì)61、覆蓋固體電解質(zhì)61的內(nèi)周面的鉬薄膜電極62、覆蓋固體電解質(zhì)61的外周面的鉬薄膜電極63、覆蓋電極63的周圍的含氧化鋁的擴(kuò)散電阻層64構(gòu)成，該傳感器部60被具有許多孔65的保護(hù)罩66所覆蓋。該傳感器部60配置在廢氣中，廢氣通過(guò)孔65導(dǎo)入擴(kuò)散電阻層64上。如圖22A所示，電極62與63之間施加有恒定電壓E，此時(shí)在電極62與63之間對(duì)應(yīng)于廢氣的空燃比而流動(dòng)有圖22B所示的電流I。在本發(fā)明中，由該電流值I基于圖22B 所示的關(guān)系而求出空燃比。即，由空燃比傳感器23、24的輸出功率而檢測(cè)空燃比。
然而，廢氣中含有SOx，認(rèn)為此時(shí)空燃比傳感器23、24受到該SOx的影響。但是，目前完全不知道利用空燃比傳感器23、24檢測(cè)出的空燃比由于該廢氣中所含的SOx而受到什么樣的影響。因此，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)利用空燃比傳感器23、24檢測(cè)出的空燃比由于廢氣中所含的SOx而受到什么樣的影響進(jìn)行了研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)了利用空燃比傳感器23、24檢測(cè)出的空燃比與空燃比傳感器23、24的硫中毒的關(guān)系。
接著，以下游側(cè)空燃比傳感器24為例，對(duì)該情況進(jìn)行說(shuō)明。圖23A的實(shí)線直接表示利用圖21A所示的下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化。S卩，圖23A的實(shí)線表示下游側(cè)空燃比傳感器24沒(méi)有發(fā)生硫中毒時(shí)利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化。然而，明確了在下游側(cè)空燃比傳感器24中附著有硫成分時(shí)，硫成分向下游側(cè)空燃比傳感器24的附著量越多，如圖23A中虛線所示，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化量越小并且空燃比的變化期間越長(zhǎng)。
認(rèn)為其理由如下。S卩，在圖22A所示的空燃比傳感器中，廢氣中所含的氧和烴在擴(kuò)散電阻層64內(nèi)擴(kuò)散而到達(dá)電極63，在電極63上進(jìn)行烴的氧化作用，若此時(shí)氧過(guò)剩，則氧離子在固體電解質(zhì)61內(nèi)從電極63向電極62移動(dòng)，若此時(shí)氧不足，則氧離子在固體電解質(zhì)61 內(nèi)從電極62向電極63移動(dòng)，利用由此產(chǎn)生的電流I來(lái)檢測(cè)空燃比。
然而，廢氣中含有SOx時(shí),該SOx也侵入擴(kuò)散電阻層64內(nèi)，一方面,在電極63上與鉬反應(yīng)而形成PtS，另一方面，在擴(kuò)散電阻層64內(nèi)以SO2的形式或硫酸根離子的形式吸附在氧化鋁上。若在電極63上形成PtS，則在電極63上的烴的氧化速度降低，所以電流值I在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)緩慢發(fā)生變化。另外，SOx吸附于氧化鋁時(shí)，擴(kuò)散電阻層64內(nèi)的細(xì)孔被堵塞，所以分子量大的烴擴(kuò)散至電極63需要時(shí)間，因此，這也使得電流值I經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間而緩慢發(fā)生變化。因此，下游側(cè)空燃比傳感器24發(fā)生硫中毒時(shí)，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化量變小并且空燃比的變化期間變長(zhǎng)。
此時(shí)，硫成分向下游側(cè)空燃比傳感器24的附著量越增大，利用下游側(cè)空燃比傳 感器24檢測(cè)的空燃比的變化量越隨之變小，并且空燃比的變化期限越隨之變長(zhǎng)，因此可由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化，檢測(cè)下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量。 這對(duì)于上游側(cè)空燃比傳感器23也同樣。
因此，在本發(fā)明中，空燃比傳感器23、24包括具有固體電解質(zhì)61、分別覆蓋固體電解質(zhì)61的兩側(cè)面的電極62、63、和覆蓋一方電極63的擴(kuò)散電阻層64并且廢氣被導(dǎo)入該擴(kuò)散電阻層64上這一類型的傳感器，在廢氣的空燃比發(fā)生變化而利用空燃比傳感器23、24檢測(cè)的空燃比發(fā)生變化時(shí)，利用空燃比傳感器23、24檢測(cè)的空燃比的變化受硫成分向空燃比傳感器23、24的附著量所左右，此時(shí)硫成分向空燃比傳感器23、24的附著量越多，利用空燃比傳感器23、24檢測(cè)的空燃比的變化量越小并且空燃比的變化期間越長(zhǎng)，由此時(shí)利用空燃比傳感器23、24檢測(cè)的空燃比的變化來(lái)檢測(cè)空燃比傳感器23、24的硫中毒量。
接著，再次以下游側(cè)空燃比傳感器24為例，對(duì)用于檢測(cè)空燃比傳感器23、24的硫中毒量的具體方法進(jìn)行說(shuō)明。在圖23A中，如虛線所示，下游側(cè)空燃比傳感器24發(fā)生硫中毒時(shí)，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比的濃側(cè)峰值空燃比由(A/F)p變化為(A/ F)z。即，下游側(cè)空燃比傳感器24發(fā)生硫中毒時(shí)，相對(duì)于基礎(chǔ)空燃比(A/F)b的空燃比的變化量由AAFp減少為AAFz。因此，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比的濃側(cè)峰值空燃比、或相對(duì)于基礎(chǔ)空燃比(A/F)b的空燃比的變化量可以檢測(cè)下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量。
圖23B表示利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比的濃側(cè)峰值空燃比的降低率AAFR與硫中毒量的關(guān)系。此外，該峰值空燃比降低率AAFR由下式表示。
AAFR = (Δ AFp- Δ AFz) / Δ AFp
其中，ΔAFp= (A/F)b_(A/F)P
AAFz = (A/F) b_ (A/F) z
在上式中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)確定時(shí)，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b按其而定。另一方面， 下游側(cè)空燃比傳感器24沒(méi)有發(fā)生硫中毒時(shí)，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)而求出，預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出的該濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p作為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N和內(nèi)燃機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)矩Te的函數(shù)以圖24所示的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)在 R0M32內(nèi)。因此，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)確定時(shí)，AAFp按其而定。
另一方面，濃側(cè)峰值空燃比(A/F) z是利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的值，利用由該檢測(cè)出的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z與按內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而確定的基礎(chǔ)空燃比(A/ F)b算出AAFz。即，峰值空燃比降低率AAFR由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z算出。如圖23B所示，峰值空燃比降低率AAFR越是增大，下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量越變大。
另外，在廢氣中含有硫時(shí)，如圖25中的實(shí)線所示，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)，峰值空燃比降低率AAFR逐漸變大。另一方面，烴供給閥15發(fā)生堵塞，烴的供給量降低時(shí)，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F) z也變大，其結(jié)果，峰值空燃比降低率AAFR增大。但是，烴供給閥15的堵塞發(fā)生的比較急劇，一旦發(fā)生堵塞，則如圖25中的虛線所示，大體上不發(fā)生變化，因此，若繼續(xù)監(jiān)視峰值空燃比降低率AAFR的時(shí)間性變化，就可以分辨是由于下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒而使峰值空燃比降低率Λ AFR變大，還是由于烴供給閥15的堵塞而使峰值空燃比降低率Λ AFR變大。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，由峰值空燃比降低率AAFR的時(shí)間性變化，SP， 利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化來(lái)分辨下游側(cè)空燃比傳感器24發(fā)生硫中毒或者烴供給閥15發(fā)生堵塞。
接著，參照?qǐng)D26A來(lái)對(duì)其它實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在該實(shí)施例中，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比與基礎(chǔ)空燃比(A/F)b之差的積分值求出下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量。即，從烴供給閥15噴射一次烴而使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比瞬間性地發(fā)生變化時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器24沒(méi)有發(fā)生硫中毒的情況下，如圖26A中的實(shí)線所示，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比在圖26A的A所示的預(yù)先確定的期間內(nèi)瞬間完成變化。
與此相對(duì)，下游側(cè)空燃比傳感器24發(fā)生硫中毒的情況下，如圖26A中的虛線所示， 利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比超過(guò)預(yù)先確定的期間A而繼續(xù)變化。此外，該預(yù)先確定的期間A是在下游側(cè)空燃比傳感器24沒(méi)有發(fā)生硫中毒的情況下，從烴供給閥15噴射一次烴時(shí)，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的瞬間性變化大致完成的期間。
在該實(shí)施例中，在圖26A中，可以算出在預(yù)先確定的期間A內(nèi)的利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比與基礎(chǔ)空燃比(A/F)b之差的積分值SA、即面積SA，和在這些期間 A與期間A之間的期間B內(nèi)的利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比與基礎(chǔ)空燃比(A/ F)b之差的積分值SB、即面積SB。此時(shí)，由圖26A可知，如實(shí)線所示，下游側(cè)空燃比傳感器 24沒(méi)有發(fā)生硫中毒的情況下，面積SA大，但面積SB大致為零，與此相對(duì)，如虛線所示，下游側(cè)空燃比傳感器24發(fā)生硫中毒的情況下，面積SA變小，面積SB變大。
S卩，可知下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量顯著表現(xiàn)為面積SB與面積SA之比。 圖26B表示面積SB與面積SA之比SB/SA與硫中毒量的關(guān)系，可知該比SB/SA越大，硫中毒量越大。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，算出利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比與基礎(chǔ)空燃比(A/F)b之差的積分值SA、SB，廢氣的空燃比瞬間發(fā)生變化時(shí)利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比在下游側(cè)空燃比傳感器24沒(méi)有發(fā)生硫中毒時(shí)，在預(yù)先確定的期間A內(nèi)瞬間性地完成變化，但下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量增大時(shí)，超過(guò)預(yù)先確定的期間A而繼續(xù)變化，由在預(yù)先確定的期間A內(nèi)的積分值SA與超過(guò)預(yù)先確定的期間A時(shí)的積分值SB之比SB/SA檢測(cè)下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量。
此時(shí)，作為積分值SA的值，可以使用空燃比多次變動(dòng)期間的平均值，對(duì)于積分值 SB的值，也可以利用空燃比多次變動(dòng)期間的平均值。
像這樣，下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量可以由利用下游側(cè)空燃比傳感器24 檢測(cè)出的濃側(cè)峰值空燃比(A/F) z求出，也可以由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比與基礎(chǔ)空燃比(A/F)b之差的積分值SA、SB之比SB/SA求出。因此，若將這些進(jìn)行概括性地表示，就是代表在沒(méi)有發(fā)生硫中毒時(shí)的利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化的值作為基準(zhǔn)值而被預(yù)先求出，由相對(duì)于該基準(zhǔn)值的、代表利用下游側(cè)空燃比傳感器24 檢測(cè)出的空燃比的變化的值檢測(cè)下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量。
此時(shí)，在圖23A所示的實(shí)施例中，代表利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化的值為濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z，基準(zhǔn)值為圖24所示的預(yù)先存儲(chǔ)的濃側(cè)峰值空燃比 (A/F)p。另一方面，在圖26A所示的實(shí)施例中，代表利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化的值為在預(yù)先確定的期間A內(nèi)的積分值SA與超過(guò)預(yù)先確定的期間A時(shí)的積分值SB之比SB/SA，此時(shí)基準(zhǔn) 值大體上為零(SB/SAN0)。
而且，這些基準(zhǔn)值可以預(yù)先求出，另外也可以實(shí)測(cè)。但是為后者的情況下，S卩，對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行實(shí)測(cè)的情況下，下游側(cè)空燃比傳感器24發(fā)生硫中毒時(shí)，在實(shí)測(cè)基準(zhǔn)值之前需要進(jìn)行硫中毒的恢復(fù)處理。接著，以由濃側(cè)峰值空燃比(A/F) z求出下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量的情況為例，參照?qǐng)D27對(duì)該情況進(jìn)行說(shuō)明。
參照?qǐng)D27，峰值空燃比降低率AAFR達(dá)到預(yù)先確定的允許值RX時(shí)，進(jìn)行下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒的恢復(fù)處理。此時(shí)，附著于下游側(cè)空燃比傳感器24的SOx在下游側(cè)空燃比傳感器24的溫度超過(guò)650°C左右的SOx分解溫度時(shí)，從下游側(cè)空燃比傳感器24放出，另外，附著于下游側(cè)空燃比傳感器24的SOx在流入下游側(cè)空燃比傳感器24的廢氣的空燃比為濃且下游側(cè)空燃比傳感器24的溫度超過(guò)500°C左右的SOx放出溫度時(shí)，從下游側(cè)空燃比傳感器24放出。因此，應(yīng)從下游側(cè)空燃比傳感器24放出SOx時(shí)，S卩，應(yīng)恢復(fù)下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒時(shí)，使下游側(cè)空燃比傳感器24的溫度上升至650°C左右的SOx分解溫度，或者使下游側(cè)空燃比傳感器24的溫度上升至500°C左右的SOx放出溫度且流入下游側(cè)空燃比傳感器24的廢氣的空燃比為濃。
如圖27所示，如果下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒的恢復(fù)處理完成，則基于利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比，檢測(cè)成為基準(zhǔn)值的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。此外，該濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p即便是烴的供給量相同，如果下游側(cè)空燃比傳感器24的溫度、即廢氣的溫度變化且廢氣的流量變化，則也會(huì)隨之發(fā)生變化。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，廢氣的溫度在預(yù)先確定的溫度范圍內(nèi)且廢氣的流量、即吸入空氣量在預(yù)先確定的流量范圍內(nèi)時(shí)是用于檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p的檢測(cè)條件，滿足該檢測(cè)條件時(shí)，基于利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比來(lái)檢測(cè)成為基準(zhǔn)值的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。
如圖27所示，如果檢測(cè)該成為基準(zhǔn)值的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p，則隨后在每次滿足該檢測(cè)條件時(shí)，由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/ F)z，由這些濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p和(A/F) z算出峰值空燃比降低率AAFR。此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，例如，使用硫濃度高的燃料，則如圖27中的虛線所示，峰值空燃比降低率AAFR急速變化，峰值空燃比降低率AAFR達(dá)到允許值RX的間隔變短。因此，由此可以檢測(cè)使用了硫濃度高的燃料。
另外，若增大來(lái)自烴供給閥15的烴的供給量，則利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的空燃比的變化變大，其結(jié)果，能夠更正確地檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z的變化。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖28所示，檢測(cè)成為基準(zhǔn)值的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p和濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z時(shí)，來(lái)自烴供給閥15的烴的供給量與由內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)確定的烴供給量相比增大。即，使廢氣的空燃比的濃側(cè)峰值空燃比為更濃側(cè)。
另外，在廢氣中含有SO2時(shí)，該SO2在鉬Pt53上被氧化而成為S03。接著，該SO3被吸留在堿性層53內(nèi)而以硫酸根離子SO/—的形式在堿性層53內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散而生成穩(wěn)定的硫酸鹽。但是該硫酸鹽穩(wěn)定而難以分解，僅通過(guò)使廢氣的空燃比為濃，硫酸鹽不會(huì)分解而仍然殘留。此時(shí)，吸留的硫酸鹽的吸留量增大，則NOx凈化率降低。因此，硫酸鹽的吸留量增大時(shí)， 需要從排氣凈化催化劑13放出吸留的S0X。
而且，此時(shí)，使排氣凈化催化劑13的溫度上升至650°C左右的SOx分解溫度，或者使排氣凈化催化劑13的溫度上升至500°C左右的SOx放出溫度且使流入排氣凈化催化劑13 的廢氣的空燃比為濃，則可以從排氣凈化催化劑13中放出吸留的S0X。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，應(yīng)該從排氣凈化催化劑13放出吸留的SOx時(shí)，通過(guò)控制向燃燒室2內(nèi)追加的燃料量WR而使流入排氣凈化催化劑13的流入廢氣的空燃比 (A/F) in如圖29所示交替地變?yōu)闈夂拖。纱耸古艢鈨艋呋瘎?3的溫度上升至500°C左右的SOx放出溫度且使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比間歇性地為濃而從排氣凈化催化劑13放出吸留的SOx。
另一方面，如上所述，在本發(fā)明中，基于利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比算出下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量。然而，若SOx向下游側(cè)空燃比傳感器24的附著量增大，則在排氣凈化催化劑13中的SOx的吸留量也增大。即，可以由空燃比傳感器的硫中毒量推定排氣凈化催化劑13的硫中毒量。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，由利用空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化推定排氣凈化催化劑13的硫中毒量。具體而言，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，由下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒量推定排氣凈化催化劑13的硫中毒量。此時(shí)，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，峰值空燃比降低率Λ AFR超過(guò)允許值時(shí)，判斷排氣凈化催化劑13的硫中毒也超過(guò)允許值，為了在此時(shí)從排氣凈化催化劑13放出吸留的S0X， 使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃 比(A/F) in如圖29所示交替地轉(zhuǎn)換為濃和稀。
接著，對(duì)圖30和31所示的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制程序進(jìn)行說(shuō)明。此外，該程序通過(guò)每隔一定時(shí)間的插入來(lái)執(zhí)行。
參照?qǐng)D30，首先，在步驟70中，由溫度傳感器25的輸出信號(hào)判別排氣凈化催化劑13的溫度TC是否超過(guò)活化溫度TCo。TC < TCo時(shí)，即，排氣凈化催化劑13沒(méi)有活化時(shí)，判斷為應(yīng)該利用第二 NOx凈化方法而進(jìn)入步驟71。在步驟71中，由圖17所示的映射算出每單位時(shí)間的排出接著，在步驟72中，通過(guò)在Σ NOX上加上排出算出吸留NOx量Σ NOX。接著，在步驟73中，判別吸留NOx量Σ NOX是否超過(guò)允許值MAX。
在步驟73中，判斷為Σ NOX ( MAX時(shí)，進(jìn)入步驟74而進(jìn)行從燃料噴射閥3噴射燃料的處理。此時(shí)，從燃料噴射閥3噴射燃料以達(dá)到由內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所確定的預(yù)先確定的稀空燃比。與此相對(duì)，在步驟73中，判別為Σ NOX > MAX時(shí)，進(jìn)入步驟75，進(jìn)行濃控制I。 即，由圖19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。此時(shí)，從排氣凈化催化劑13放出吸留的NOx。接著，在步驟76中，Σ NOX被清除。
另一方面，在步驟70中，判斷為TC > TCo時(shí)，即，排氣凈化催化劑13活化時(shí)，進(jìn)入步驟77，判別上次插入時(shí)是否TC < TCo。上次插入時(shí)為TC < TCo時(shí)，即，當(dāng)前排氣凈化催化劑13活化時(shí)，進(jìn)入步驟78而實(shí)行濃控制II。此時(shí)，也由圖19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而從排氣凈化催化劑13放出吸留的N0X。接著，在步驟79中Σ NOX被清除。
與此相對(duì)，上次插入時(shí)也是TC ^ TCo時(shí)，即，排氣凈化催化劑13已經(jīng)活化時(shí)，進(jìn)入步驟80，進(jìn)行利用根據(jù)本發(fā)明的第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用。即，排氣凈化催化劑13 沒(méi)有活化時(shí)，進(jìn)行利用第二 NOx凈化方法的NOx凈化作用，如果排氣凈化催化劑13活化，則由第二 NOx凈化方法轉(zhuǎn)換為第一 NOx凈化方法。
由第二 NOx凈化方法轉(zhuǎn)換為第一 NOx凈化方法時(shí)，如果排氣凈化催化劑13中吸留有N0X，則吸留的NOx不被還原而從排氣凈化催化劑13 —次性放出。因此，在圖30所示的例子中，為了阻止像這樣吸留的NOx不被還原而從排氣凈化催化劑13 —次性放出，在剛要從第二 NOx凈化方法轉(zhuǎn)換為第一 NOx凈化方法之前，在步驟78中進(jìn)行用于通過(guò)第二 NOx凈化方法從排氣凈化催化劑13放出吸留NOx的濃控制II。
另外，參照?qǐng)D31，首先，在步驟80中，判別是否為顆粒過(guò)濾器14的再生中。不是顆粒過(guò)濾器14的再生中時(shí)，進(jìn)入步驟81，由壓差傳感器26的輸出信號(hào)判別顆粒過(guò)濾器14的前后的壓差Λ P是否超過(guò)預(yù)先確定的臨界值ΡΧ。ΛΡ<ΡΧ時(shí)，進(jìn)入步驟83，判別是否在進(jìn)行從排氣凈化催化劑13放出吸留的SOx的處理，即，是否在進(jìn)行排氣凈化催化劑13的硫中毒的恢復(fù)處理。不是排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理中時(shí)，進(jìn)入步驟84，算出峰值空燃比降低率Λ AFR，判別算出的峰值空燃比降低率Λ AFR是否超過(guò)允許值RX。AAFR ( RX 時(shí)，進(jìn)入步驟86。
在步驟86和87中，基于上游側(cè)空燃比傳感器23的輸出信號(hào)，控制向內(nèi)燃機(jī)燃燒室2供給的燃料的量以使從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的空燃比為預(yù)先確定的空燃比，基于下游側(cè)空燃比傳感器24的輸出信號(hào)，控制來(lái)自烴供給閥15的烴的噴射量以使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度變化的振幅為預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅。
具體而言，在步驟86中，基于上游側(cè)空燃比傳感器23的輸出信號(hào)，控制來(lái)自燃料噴射閥3的燃料噴射量以使從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的空燃比為對(duì)應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的最佳的基礎(chǔ)空燃比(A/F)b。接著，在步驟87中，通過(guò)基于下游側(cè)空燃比傳感器24的輸出信號(hào)的反饋控制進(jìn)行利用第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用。即，烴噴射周期為圖20A所示的最佳的烴噴射周期△ T，烴噴射時(shí)間為圖20B所示的最佳的烴噴射時(shí)間WT時(shí)，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的濃側(cè)峰值空燃比作為目標(biāo)峰值空燃比而預(yù)先進(jìn)行存儲(chǔ)，在步驟87中， 反饋控制來(lái)自烴供給閥15的烴的噴射時(shí)間以使利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)的濃側(cè)峰值空燃比為目標(biāo)峰值空燃比。
另一方面，在步驟81中，判別為ΛΡ> PX時(shí)，進(jìn)入步驟83而進(jìn)行顆粒過(guò)濾器14 的再生處理。接著，完成處理循環(huán)。另外，在步驟84中，判別為AAFR > RX時(shí)，進(jìn)入步驟85 而進(jìn)行從排氣凈化催化劑13放出吸留的SOx的處理，即，恢復(fù)排氣凈化催化劑13的硫中毒的處理。此時(shí),下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒也同時(shí)恢復(fù)。
另外，如上所述，峰值空燃比降低率Λ AFR基于基準(zhǔn)值而算出，該基準(zhǔn)值可以預(yù)先求出，也可以進(jìn)行實(shí)測(cè)。但是實(shí)測(cè)基準(zhǔn)值時(shí)，如上所述，在實(shí)測(cè)基準(zhǔn)值之前，需要進(jìn)行下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒的恢復(fù)處理。此時(shí)，即，應(yīng)恢復(fù)下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒時(shí)，如上所述，使下游側(cè)空燃比傳感器24的溫度上升至650°C左右的SOx分解溫度，或者使下游側(cè)空燃比傳感器24的溫度上升至500°C左右的SOx放出溫度且使流入下游側(cè)空燃比傳感器24的廢氣的空燃比為濃。
接著，對(duì)用于實(shí)測(cè)該基準(zhǔn)值的若干例子進(jìn)行說(shuō)明。
如上所述，進(jìn)行排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器24 的硫中毒也恢復(fù)。因此，在最初的例子中，排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理完成后，滿足檢測(cè)條件時(shí)，由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比來(lái)檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/ F)p。此外，如上所述，廢氣的溫度在預(yù)先確定的溫度范圍內(nèi)且廢氣的流量、即吸入空氣量在預(yù)先確定的流量范圍內(nèi)時(shí)，判斷為滿足檢測(cè)條件。
圖32表示用于實(shí)行該例子的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p和(A/F) z的檢測(cè)程序，該程序通過(guò)每隔一定 時(shí)間的插入來(lái)執(zhí)行。
參照?qǐng)D32，首先，在步驟100中，判別是否為排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理中，為排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理中時(shí)，完成處理循環(huán)。與此相對(duì)，不是排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理中時(shí)，進(jìn)入步驟101，判別是否滿足檢測(cè)條件。此時(shí)，如不滿足檢測(cè)條件，則完成處理循環(huán)。與此相對(duì)，滿足檢測(cè)條件時(shí)，進(jìn)入步驟102，利用下游側(cè)空燃比傳感器24而判別成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)P的檢測(cè)是否完成。濃側(cè)峰值空燃比 (A/F)p的檢測(cè)沒(méi)有完成時(shí)，進(jìn)入步驟103，判別排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理完成后是否經(jīng)過(guò)了一定時(shí)間。排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理完成后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入步驟104，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。
S卩，排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理完成后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，認(rèn)為下游側(cè)空燃比傳感器24沒(méi)有發(fā)生硫中毒。因此，排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理完成后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，在滿足檢測(cè)條件時(shí)，檢測(cè)成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。另一方面，在步驟102中，判別為成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)P的檢測(cè)完成時(shí)，或者在步驟 103中，判別為排氣凈化催化劑13的硫中毒恢復(fù)處理完成后經(jīng)過(guò)了一定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入步驟 105，由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z。S卩，每次滿足檢測(cè)條件時(shí)檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z。峰值空燃比降低率AAFR由最新的成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p和最新的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z在圖31的步驟84中算出。
另一方面，再生顆粒過(guò)濾器14時(shí)，使烴的供給量增大而使顆粒過(guò)濾器14的溫度上升至650°C左右。因此，進(jìn)行顆粒過(guò)濾器14的再生處理時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒也被恢復(fù)。因此，在第二個(gè)例子中，完成顆粒過(guò)濾器14的再生處理后，在滿足檢測(cè)條件時(shí)，由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比來(lái)檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。
圖33表示用于實(shí)行第二個(gè)例子的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p和(A/F)z的檢測(cè)程序， 該程序也通過(guò)每隔一定時(shí)間的插入來(lái)執(zhí)行。
參照?qǐng)D33，首先，在步驟110中，判別是否為顆粒過(guò)濾器14的再生處理中，為顆粒過(guò)濾器14的再生處理中時(shí)，完成處理循環(huán)。與此相對(duì)，不是顆粒過(guò)濾器14的再生處理中時(shí)，進(jìn)入步驟111，判別是否滿足檢測(cè)條件。此時(shí)，若不滿足檢測(cè)條件，則完成處理循環(huán)。與此相對(duì)，滿足檢測(cè)條件時(shí)，進(jìn)入步驟112，判別利用下游側(cè)空燃比傳感器24進(jìn)行的成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p的檢測(cè)是否完成。濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p的檢測(cè)沒(méi)有完成時(shí)， 進(jìn)入步驟113，判別顆粒過(guò)濾器14的再生處理完成后是否經(jīng)過(guò)了一定時(shí)間。顆粒過(guò)濾器14 的再生處理完成后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入步驟114，利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。
S卩，顆粒過(guò)濾器14的再生處理完成后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，認(rèn)為下游側(cè)空燃比傳感器24沒(méi)有發(fā)生硫中毒。因此，顆粒過(guò)濾器14的再生處理完成后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，在滿足檢測(cè)條件時(shí)，檢測(cè)成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。另一方面，在步驟112中判別為成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)P的檢測(cè)完成時(shí)，或者在步驟113中判別為顆粒過(guò)濾器 14的再生處理完成后經(jīng)過(guò)了一定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入步驟115，由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z。即，此時(shí)，也是在每次滿足檢測(cè)條件時(shí)檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z。峰值空燃比降低率AAFR由這些最新的成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比 (A/F)p和最新的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z算出。
另一方面，如上所述，在排氣凈化催化劑13活化之前進(jìn)行利用第二 NOx凈化方法的NOx凈化作用，此時(shí)，若吸留在堿性層53中的吸留NOx量Σ NOX超過(guò)預(yù)先確定的允許量 MAX，則進(jìn)行使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in暫時(shí)為濃的濃處理。此時(shí)， 若該濃處理在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載下進(jìn)行，則此時(shí)下游側(cè)空燃比傳感器24的溫度上升至500°C左右的SOx放出溫度且流入下游側(cè)空燃比傳感器24的廢氣的空燃比為濃。因此，此時(shí)，下游側(cè)空燃比傳感器24的硫中毒被恢復(fù)。
因此，在第三個(gè)例子中，內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行濃處理的情況下，濃處理完成后，由滿足檢測(cè)條件時(shí)利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比來(lái)檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。
圖34表示用于實(shí)行該第三個(gè)例子的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p和(A/F)z檢測(cè)程序， 該程序也是通過(guò)每隔一定時(shí)間的插入來(lái)執(zhí)行的。
參照?qǐng)D34，首先，在步驟120中，判別是否為內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的濃處理中，為濃處理中時(shí)，完成處理循環(huán)。與此相對(duì)，不是濃處理中時(shí)，進(jìn)入步驟121，判別是否滿足檢測(cè)條件。此時(shí)，若不滿足檢測(cè)條件則完成處理循環(huán)。與此相對(duì)，滿足檢測(cè)條件時(shí)，進(jìn)入步驟122， 判別利用下游側(cè)空燃比傳感器24進(jìn)行的成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p的檢測(cè)是否完成。濃側(cè)峰值空燃比(A/F)P的檢測(cè)沒(méi)有完成時(shí)，進(jìn)入步驟123，判別濃處理完成后是否經(jīng)過(guò)了一定時(shí)間。濃處理完成后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入步驟124，利用下游側(cè)空燃比傳感器 24檢測(cè)成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。
即，完成內(nèi)燃機(jī)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的濃處理后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，認(rèn)為下游側(cè)空燃比傳感器24沒(méi)有發(fā)生硫中毒。因此，濃處理完成后沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間時(shí)，在滿足檢測(cè)條件 時(shí)，檢測(cè)成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p。另一方面，在步驟122中，判別為成為基準(zhǔn)的 濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p的檢測(cè)完成時(shí)，或者在步驟123中，判別為濃處理完成后經(jīng)過(guò)了一 定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入步驟125中，由利用下游側(cè)空燃比傳感器24檢測(cè)出的空燃比檢測(cè)濃側(cè)峰值 空燃比(A/F)z。即，此時(shí)，也是在每次滿足檢測(cè)條件時(shí)檢測(cè)濃側(cè)峰值空燃比(A/F)z。峰值 空燃比降低率AAFR由這些最新的成為基準(zhǔn)的濃側(cè)峰值空燃比(A/F)p和最新的濃側(cè)峰值 空燃比(A/F) z算出。
此外，作為其他實(shí)施例，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 用于將烴進(jìn)行重整的氧化催化劑。
符號(hào)說(shuō)明
4...進(jìn)氣歧管
5...排氣歧管
7...排氣渦輪增壓器
12a、12b...排氣管
13...排氣凈化催化劑
14...顆粒過(guò)濾器
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，其中，該內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有用于檢測(cè)廢氣的空燃比的空燃比傳感器且基于利用該空燃比傳感器檢測(cè)出的空燃比進(jìn)行排氣凈化控制，該空燃比傳感器包括具有固體電解質(zhì)、分別覆蓋固體電解質(zhì)的兩側(cè)面的電極、和覆蓋一方電極的擴(kuò)散電阻層并且廢氣被導(dǎo)入該擴(kuò)散電阻層上這一類型的傳感器，在廢氣的空燃比發(fā)生變化而利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比發(fā)生變化時(shí)，利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化受硫成分向空燃比傳感器的附著量所左右，此時(shí)硫成分向空燃比傳感器的附著量越多，利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化量越小并且空燃比的變化期間越長(zhǎng)，由此時(shí)利用空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化來(lái)檢測(cè)空燃比傳感器的硫中毒量。
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，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置排氣凈化催化劑，由利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化推定該排氣凈化催化劑的硫中SE. ο
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，在該排氣凈化催化劑上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有用于供給烴的烴供給閥，在該排氣凈化催化劑中，使廢氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴反應(yīng)，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)的振幅以及預(yù)先確定的范圍內(nèi)的周期進(jìn)行振動(dòng)時(shí)將廢氣中所含的NOx還原的性質(zhì)，并且還具有當(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吸留量增大的性質(zhì)；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)控制來(lái)自烴供給閥的烴的噴射周期以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)的周期振動(dòng)，并且控制來(lái)自烴供給閥的烴的噴射量以使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度變化的振幅為預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，該空燃比傳感器配置在排氣凈化催化劑的下游，該內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置基于該空燃比傳感器的輸出信號(hào)，控制來(lái)自烴供給閥的烴的噴射量以使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度變化的振幅為預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，該空燃比傳感器包括配置在烴供給閥上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)的上游側(cè)空燃比傳感器和配置在排氣凈化催化劑下游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)的下游側(cè)空燃比傳感器，該內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置基于該上游側(cè)空燃比傳感器的輸出信號(hào)控制供給到內(nèi)燃機(jī)燃燒室的燃料的量以使從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的空燃比為預(yù)先確定的空燃比，基于該下游側(cè)空燃比傳感器的輸出信號(hào)控制來(lái)自烴供給閥的烴的噴射量以使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度變化的振幅為預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振幅。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，該空燃比傳感器配置在排氣凈化催化劑的下游，由利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化來(lái)判別下游側(cè)空燃比傳感器是否硫中毒或烴供給閥是否被堵塞。
7.根據(jù)權(quán)利要求3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內(nèi)，廢氣中所含的NOx與經(jīng)重整的烴進(jìn)行反應(yīng)而生成含有氮和烴的還原性中間體，所述烴的噴射周期是持續(xù)生成還原性中間體所需的周期。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，所述烴的噴射周期為O.3秒至 5秒之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求3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中的至少一方以及鉬Pt構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求3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含有堿金屬或者堿土類金屬或者稀土類或者能夠向NOx供給電子的金屬的堿性層，該堿性層的表面形成所述堿性的廢氣流通表面部分。
11.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，該空燃比傳感器配置在排氣凈化催化劑的下游，代表利用沒(méi)有發(fā)生硫中毒時(shí)的該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化的值作為基準(zhǔn)值而被預(yù)先求出，由相對(duì)于該基準(zhǔn)值的、代表利用該空燃比傳感器檢測(cè)出的空燃比的變化的值來(lái)檢測(cè)空燃比傳感器的硫中毒量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，代表利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化的值為濃側(cè)峰值空燃比。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，算出利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比與基礎(chǔ)空燃比之差的積分值；若空燃比傳感器沒(méi)有硫中毒，則廢氣的空燃比瞬間變化時(shí)利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比在預(yù)先確定的期間內(nèi)瞬間完成變化，但若空燃比傳感器的硫中毒量增大，則廢氣的空燃比瞬間變化時(shí)利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比超過(guò)該預(yù)先確定的期間繼續(xù)變化；代表利用空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化的值是該預(yù)先確定的期間內(nèi)的該積分值與超過(guò)該預(yù)先確定的期間時(shí)的該積分值之比。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，在通過(guò)使廢氣溫度上升或者使廢氣的空燃比為濃或者使廢氣溫度上升且使廢氣的空燃比為濃而使空燃比傳感器的硫中毒恢復(fù)時(shí)，檢測(cè)所述基準(zhǔn)值。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，求取代表利用該空燃比傳感器檢測(cè)的空燃比的變化的值時(shí)，使廢氣的空燃比的濃側(cè)峰值空燃比為更濃側(cè)。
全文摘要
在內(nèi)燃機(jī)中，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有空燃比傳感器(23、24)，該空燃比傳感器(23、24)具有固體電解質(zhì)(61)、分別覆蓋固體電解質(zhì)(61)的兩側(cè)面的電極(62、63)、和覆蓋一方電極(63)的擴(kuò)散電阻層(64)。廢氣的空燃比發(fā)生變化而利用空燃比傳感器(23、24)檢測(cè)的空燃比發(fā)生變化時(shí)，利用空燃比傳感器(23、24)檢測(cè)的空燃比的變化受硫成分向空燃比傳感器(23、24)的附著量所左右，此時(shí)硫成分向空燃比傳感器(23、24)的附著量越多，利用空燃比傳感器(23、24)檢測(cè)的空燃比的變化量變小并且空燃比的變化期間變長(zhǎng)。由該利用空燃比傳感器(23、24)檢測(cè)的空燃比的變化檢測(cè)空燃比傳感器(23、24)的硫中毒量。
文檔編號(hào)F01N3/36GK103026022SQ20118000404
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
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