內(nèi)燃機的排氣凈化裝置制造方法
【專利摘要】在內(nèi)燃機中，在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置烴供給閥（15）和排氣凈化催化劑（13）。通過從烴供給閥（15）以預先決定的周期噴射烴來凈化廢氣中所含的NOx的第一NOx凈化方法、和當排氣凈化催化劑（13）所吸留的NOx超過第一允許值時將流入排氣凈化催化劑（13）的廢氣的空燃比設為濃空燃比而從排氣凈化催化劑（13）釋放出吸留NOx的第二NOx凈化方法被選擇性使用。從烴供給閥（15）以預先決定的周期噴射烴，并且在排氣凈化催化劑（13）所吸留的NOx超過值小于第一允許值的第二允許值時將流入排氣凈化催化劑（13）的廢氣的空燃比設為濃空燃比。
【專利說明】內(nèi)燃機的排氣凈化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 公知有一種如下所述的內(nèi)燃機：在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置排氣凈化催化劑，并且 在排氣凈化催化劑上游的內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置烴供給閥，排氣凈化催化劑具有如果使流 入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預先決定的范圍內(nèi)的振幅以及預先決定的范圍內(nèi)的周期 振動則將廢氣中所含的NOx還原的性質(zhì)，并且具有如果使烴濃度的振動周期比預先決定的 范圍長則廢氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)，能夠選擇性使用通過以預先決定的噴射 周期從烴供給閥噴射烴來對廢氣中所含的NOx進行凈化的第一 NOx凈化方法、和在排氣凈 化催化劑所吸留的NOx超過了允許值時使流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比為濃空燃 比而從排氣凈化催化劑釋放出吸留NOx的第二NOx凈化方法，在第二NOx凈化方法中流入 排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比成為濃空燃比的周期比上述預先決定的噴射周期長(例如 參照專利文獻1)。
[0003] 在該內(nèi)燃機中，當排氣凈化催化劑的溫度高時進行基于第一 NOx凈化方法的NOx 凈化作用，當排氣凈化催化劑的溫度低時進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用。然 而，在該內(nèi)燃機中，如果正在進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時也由排氣凈化 催化劑吸留NOx，使得該排氣凈化催化劑所吸留的NOx的量增大，則導致正在進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時的NOx凈化率降低。鑒于此，在該內(nèi)燃機中，當正在進行基 于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時在排氣凈化催化劑所吸留的NOx增大時，增加來自 烴供給閥的烴的噴射量來使流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比成為濃空燃比，由此從排 氣凈化催化劑釋放出吸留的NOx。
[0004] 專利文獻 1:TO2011/053117A1
[0005] 然而，在該內(nèi)燃機中，當正在進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時，只對 NOx凈化率降低時使NOx凈化率恢復進行了考慮，對于正在進行基于第一 NOx凈化方法的 NOx凈化作用時使此時的NOx凈化率進一步提高完全沒有考慮。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，提供一種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，用于與正在進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時相比，與正在進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用時 相比獲得更高的NOx凈化率。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置排氣凈 化催化劑并且在排氣凈化催化劑上游的內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置烴供給閥，在排氣凈化催化 劑的廢氣流通表面上擔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使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預先決定的范圍 內(nèi)的振幅以及預先決定的范圍內(nèi)的周期振動時對廢氣中所含的NOx進行還原的性質(zhì)，并且 具有當使烴濃度的振動周期比預先決定的范圍長時廢氣中所含的NOx的吸留量增大的性 質(zhì)，通過從烴供給閥以預先決定的噴射周期噴射烴來對廢氣中所含的NOx進行凈化的第一 NOx凈化方法和在排氣凈化催化劑所吸留的NOx超過預先決定的第一允許值時將流入排氣 凈化催化劑的廢氣的空燃比設為濃空燃比而從排氣凈化催化劑釋放出吸留NOx的第二NOx 凈化方法被選擇性地使用，在第二NOx凈化方法中流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比被 設為濃空燃比的周期比上述預先決定的噴射周期長，在該內(nèi)燃機的排氣凈化裝置中，在內(nèi) 燃機運轉(zhuǎn)時將排氣凈化催化劑能夠采取的溫度區(qū)域分為低溫區(qū)域、中溫區(qū)域和高溫區(qū)域這 三個區(qū)域，在高溫區(qū)域中進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用，在低溫區(qū)域中進行基 于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用，在中溫區(qū)域中從烴供給閥以預先決定的噴射周期噴 射烴并且當排氣凈化催化劑所吸留的NOx超過值比第一允許值小的預先決定的第二允許 值時流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比被設為濃空燃比。
[0008] 在排氣凈化催化劑的中溫區(qū)域中，與正在進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化 作用時相比、與正在進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用時相比可獲得更高的NOx 凈化率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是壓縮點火式內(nèi)燃機的整體圖。
[0010] 圖2是以圖解方式表示催化劑載體的表面部分的圖。
[0011] 圖3是用于對排氣凈化催化劑中的氧化反應進行說明的圖。
[0012] 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。
[0013] 圖5是表示NOx凈化率R1的圖。
[0014] 圖6A以及6B是用于對排氣凈化催化劑中的氧化還原反應進行說明的圖。
[0015] 圖7A以及7B是用于對排氣凈化催化劑中的氧化還原反應進行說明的圖。
[0016] 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。
[0017] 圖9是表示NOx凈化率R2的圖。
[0018] 圖10是表示烴的噴射周期Λ T與NOx凈化率R1之間的關(guān)系的圖。
[0019] 圖11A以及11B是表示烴的噴射量等的映射。
[0020] 圖12是表示NOx釋放控制的圖。
[0021] 圖13是表示排出NOx量Ν0ΧΑ的映射的圖。
[0022] 圖14是表示燃料噴射正時的圖。
[0023] 圖15是表示追加的燃料量WR的映射的圖。
[0024] 圖16是表示NOx凈化率R1以及R2的圖。
[0025] 圖17A以及17B是用于對排氣凈化催化劑中的NOx的吸留量進行說明的圖。
[0026] 圖18是表示允許值MAX以及SX的圖。
[0027] 圖19是表示中溫區(qū)域中的NOx凈化控制的時間圖。
[0028] 圖20A以及20B是表示NOx的還原率RR的映射等的圖。
[0029] 圖21是用于進行NOx凈化控制的流程圖。
[0030] 圖22是用于進行NOx凈化控制的流程圖。
[0031] 圖23是用于對排氣凈化催化劑內(nèi)的溫度分布進行說明的圖。

【具體實施方式】
[0032] 圖1中表示了壓縮點火式內(nèi)燃機的整體圖。
[0033] 參照圖1，1表不內(nèi)燃機主體，2表不各氣缸的燃燒室，3表不用于分別向各燃燒室 2內(nèi)噴射燃料的電子控制式燃料噴射閥，4表示進氣歧管，5表示排氣歧管。進氣歧管4經(jīng) 由進氣管道6與排氣渦輪增壓器7的壓縮機7a的出口連結(jié)，壓縮機7a的入口經(jīng)由進氣量 檢測器8與空氣過濾器9連結(jié)。在進氣管道6內(nèi)配置有被致動器驅(qū)動的節(jié)氣門10,并且在 進氣管道6周圍配置有用于對在進氣管道6內(nèi)流過的進氣進行冷卻的冷卻裝置11。在圖1 所示的實施例中，內(nèi)燃機冷卻水被導入到冷卻裝置11內(nèi)，進氣被內(nèi)燃機冷卻水冷卻。
[0034] 另一方面，排氣岐管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的出口經(jīng)由排氣管12與排氣凈化催化劑13的入口連結(jié)。本發(fā)明涉及的實施例中，該排 氣凈化催化劑13由NOx吸留催化劑構(gòu)成。排氣凈化催化劑13的出口與顆粒過濾器14連 結(jié)，在排氣凈化催化劑13上游的排氣管12內(nèi)配置有用于供給烴的烴供給閥15,該烴由被 用作壓縮點火式內(nèi)燃機的燃料的輕油等燃料構(gòu)成。在圖1所示的實施例中，作為從烴供給 閥15供給的烴，使用了輕油。此外，本發(fā)明也能夠應用于在稀空燃比的基礎上進行燃燒的 火花點火式內(nèi)燃機。該情況下，從烴供給閥15供給由作為火花點火式內(nèi)燃機的燃料而使用 的汽油等燃料構(gòu)成的烴。
[0035] 另一方面，排氣岐管5和進氣岐管4經(jīng)由廢氣再循環(huán)（以下稱為EGR)通路16相 互連結(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的周圍， 配置有用于對在EGR通路16內(nèi)流過的EGR氣體進行冷卻的冷卻裝置18。在圖1所示的實 施例中，內(nèi)燃機冷卻水被導入到冷卻裝置18內(nèi)，EGR氣體被內(nèi)燃機冷卻水冷卻。各燃料噴 射閥3經(jīng)由燃料供給管19與共軌20連結(jié)，該共軌20經(jīng)由電子控制式的噴出量可變的燃料 泵21與燃料貯藏罐22連結(jié)。燃料貯藏罐22內(nèi)貯藏的燃料通過燃料泵21被供給至共軌20 內(nèi)，供給到共軌20內(nèi)的燃料經(jīng)由各燃料供給管19被供給至燃料噴射閥3。
[0036] 電子控制單元30由數(shù)字計算機構(gòu)成，具備通過雙向性總線31相互連接的ROM(只 讀存儲器）32、RAM (隨機存取存儲器）33、CPU (微處理器）34、輸入端口 35和輸出端口 36。 在排氣凈化催化劑13的下游配置有用于對從排氣凈化催化劑13流出的廢氣的溫度進行檢 測的溫度傳感器23,該溫度傳感器23以及進氣量檢測器8的輸出信號經(jīng)由各自對應的AD 轉(zhuǎn)換器37被輸入至輸入端口 35。另外，加速器踏板40連接著產(chǎn)生與加速器踏板40的踩 踏量成比例的輸出電壓的負載傳感器41，負載傳感器41的輸出電壓經(jīng)由對應的AD轉(zhuǎn)換器 37被輸入至輸入端口 35。并且，輸入端口 35連接著曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42,該曲軸轉(zhuǎn)角傳感器 42在曲軸每當旋轉(zhuǎn)例如15°時就產(chǎn)生輸出脈沖。另一方面，輸出端口 36經(jīng)由對應的驅(qū)動 電路38與燃料噴射閥3、節(jié)氣門10的驅(qū)動用致動器、烴供給閥15、EGR控制閥17及燃料泵 21連接。
[0037] 圖2對圖1所示的排氣凈化催化劑13的基體上擔載的催化劑載體的表面部分進 行了圖解表示。在該排氣凈化催化劑13中，如圖2所示，例如在由氧化鋁構(gòu)成的催化劑載 體50上擔載有由鉬Pt構(gòu)成的貴金屬催化劑51，并且在該催化劑載體50上形成有含有從如 鉀K、鈉 Na、銫Cs那樣的堿金屬、如鋇Ba、鈣Ca那樣的堿土類金屬、如鑭系元素那樣的稀土 類以及如銀Ag、銅Cu、鐵Fe、銥Ir那樣的能夠?qū)Ox供給電子的金屬中選擇出的至少一個 的堿性層53。另外，在排氣凈化催化劑13的催化劑載體50上除了鉬Pt之外還可以擔載銠 Rh或鈀Pd。其中，由于廢氣沿著催化劑載體50上流動，所以可以說貴金屬催化劑51被擔 載于排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上。另外，由于堿性層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。
[0038] 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中被重整。在 本發(fā)明中，此時使用被重整后的烴，在排氣凈化催化劑13中對NOx進行凈化。圖3對此時 在排氣凈化催化劑13中進行的重整作用進行了圖解表示。如圖3所示，從烴供給閥15噴 射出的烴HC通過貴金屬催化劑51而成為碳數(shù)少的自由基狀的烴HC。
[0039] 圖4表示了來自烴供給閥15的烴的供給定時與向排氣凈化催化劑13流入的廢氣 的空燃比（A/F) in的變化。其中，由于該空燃比（A/F) in的變化依賴于流入到排氣凈化催 化劑13的廢氣中的烴的濃度變化，所以也可以說圖4所示的空燃比（A/F)in的變化表示了 烴的濃度變化。不過，由于如果烴濃度變高則空燃比（A/F) in變小，所以在圖4中空燃比 (A/F) in越為濃空燃比側(cè)，則烴濃度越高。
[0040] 圖5針對排氣凈化催化劑13的各催化劑溫度TC，表示了通過使流入到排氣凈化催 化劑13的烴的濃度周期性變化，來如圖4所示那樣使向排氣凈化催化劑13流入的廢氣的 空燃比（A/F) in周期性成為濃空燃比時的由排氣凈化催化劑13實現(xiàn)的NOx凈化率R1。經(jīng) 過長期間不斷進行與NOx凈化相關(guān)的研究，結(jié)果獲知：如果使流入到排氣凈化催化劑13的 烴的濃度以預先決定的范圍內(nèi)的振幅以及預先決定的范圍內(nèi)的周期進行振動，則如圖5所 示那樣，即使在350°C以上的高溫區(qū)域中也能獲得極高的NOx凈化率R1。
[0041] 并且獲知：此時含有氮及烴的大量還原性中間體被保持或持續(xù)吸附在堿性層53 的表面上、即被保持或持續(xù)吸附在排氣凈化催化劑13的堿性廢氣流通表面部分54上，該還 原性中間體在獲得高NOx凈化率R1上起到核心的作用。接下來，參照圖6A及6B對此進行 說明。其中，該圖6A以及6B對排氣凈化催化劑13的催化劑載體50的表面部分進行了圖 解表示，這些圖6A及6B中表示了推測在使流入到排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預先決 定的范圍內(nèi)的振幅以及預先決定的范圍內(nèi)的周期進行振動時產(chǎn)生的反應。
[0042] 圖6A表示了流入到排氣凈化催化劑13的烴的濃度低時，圖6B表示了被從烴供給 閥15供給烴，向排氣凈化催化劑13流入的廢氣的空燃比（A/F)in被設為濃空燃比時、即流 入到排氣凈化催化劑13的烴的濃度變高時。
[0043] 由于從圖4可知，流入到排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比除了一瞬之外被維持 為稀空燃比，所以流入到排氣凈化催化劑13的廢氣通常處于氧過剩的狀態(tài)。此時廢氣中含 有的N0的一部分附著在排氣凈化催化劑13上，廢氣中含有的N0的一部分如圖6A所示那 樣在鉬51上被氧化而成為N0 2，接著，該N02被進一步氧化而成為N03。另外，N02的一部分 變成N0 2-。因此，在鉬Pt51上生成N0廠和N03。附著在排氣凈化催化劑13上的N0以及在 鉬Pt51上生成的N0 2-和N03活性強，因此以下將這些NO、N02-以及N03稱為活性NOx*。
[0044] 另一方面，如果從烴供給閥15供給烴、向排氣凈化催化劑13流入的廢氣的空燃比 (A/F)in成為濃空燃比，則該烴在排氣凈化催化劑13的整體上依次附著。這些附著的烴的 大部分依次與氧反應而燃燒，附著的烴的一部分依次如圖3所示那樣在排氣凈化催化劑13 內(nèi)被重整，成為自由基。因此，如圖6B所示那樣，活性Ν0χ #周圍的烴濃度變高。不過，在生 成了活性NOx*之后，如果活性NOx*周圍的氧濃度高的狀態(tài)持續(xù)一定時間以上則活性NOx* 被氧化，以硝酸離子NCV的形式被吸收到堿性層53內(nèi)。但是，如果在經(jīng)過該一定時間之前 活性NOx*周圍的烴濃度變高，則如圖6B所示，活性NOx*在鉬51上與自由基狀的烴HC反 應，由此生成還原性中間體。該還原性中間體被附著或吸附在堿性層53的表面上。
[0045] 其中，此時可以認為最初生成的還原性中間體是硝基化合物R_N02。如果生成該硝 基化合物R-N0 2，則成為腈化合物R-CN，但由于該腈化合物R-CN在該狀態(tài)下只能瞬間存續(xù)， 所以立即成為異氰酸鹽化合物R-NC0。該異氰酸鹽化合物R-NC0如果水解，則成為胺化合 物R-NH 2。不過在該情況下，認為被水解的是異氰酸鹽化合物R-NC0的一部分。因此，可以 認為如圖6B所示那樣在堿性層53的表面上保持或者吸附的還原性中間體的大部分是異氰 酸鹽化合物R-NC0以及胺化合物R-NH 2。
[0046] 另一方面，當在圖6B所示那樣生成的還原性中間體的周圍附著有烴HC時，還原性 中間體被烴HC阻隔而不再進行反應。該情況下，流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度降低， 接著附著在還原性中間體的周圍的烴被氧化而消失，若由此還原性中間體周圍的氧濃度變 高，則還原性中間體與廢氣中的NOx、活性NOx*反應，或與周圍的氧反應，或者自分解。由 此，還原性中間體R-NCO、R-NH 2如圖6A所示轉(zhuǎn)換成N2、C02、H20，這樣NOx被凈化。
[0047] 這樣，在排氣凈化催化劑13中，通過增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，在使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度降低后，當氧濃度變高時還原性 中間體與廢氣中的N0x、活性N0x*、氧反應或者自分解，由此對N0x凈化。即，為了利用排氣 凈化催化劑13對NOx進行凈化，需要使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度周期性變化。 [0048] 總之，該情況下為了生成還原性中間體而需要將烴的濃度提高到足夠高的濃度， 為了使生成的還原性中間體與廢氣中的NOx、活性NOx*、氧反應或者進行自分解而需要將 烴的濃度降低到足夠低的濃度。即，需要使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預先規(guī) 定的范圍內(nèi)的振幅振動。其中，該情況下，在生成的還原性中間體r-nco、r-nh 2與廢氣中的 NOx、活性NOx*、氧反應之前或者自分解之前，必須將這些還原性中間體保持在堿性層53上 即堿性廢氣流通表面部分54上，因此設置堿性的廢氣流通表面部分54。
[0049] 另一方面，如果增長烴的供給周期，則在被供給烴之后到下一次被供給烴的期間， 氧濃度變高的期間增長，因此，活性N0/不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)。為了避免該情況，需要使流入到排氣處理催化劑13的烴的濃度以預先決定 的范圍內(nèi)的周期振動。
[0050] 鑒于此，在本發(fā)明涉及的實施例中，為了使廢氣中所含的NOx與重整后的烴反應 來生成含有氮以及烴的還原性中間體R-NC0、R_NH 2，在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面 上擔載有貴金屬催化劑51，為了將生成的還原性中間體R-NC0、R-NH 2保持在排氣凈化催化 劑13內(nèi)，在貴金屬催化劑51周圍形成有堿性的廢氣流通表面部分54,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-NH 2被轉(zhuǎn)換成N2、C02、H20,烴濃度的振動周期成 為為了持續(xù)生成還原性中間體R-NC0、R-NH 2所需的振動周期。因此，在圖4所示的例子中， 噴射間隔被設為3秒。
[0051] 如果使烴濃度的振動周期、即來自烴供給閥15的烴HC的噴射周期比上述預先規(guī) 定的范圍內(nèi)的周期長，則還原性中間體R-NC0、R-NH 2從堿性層53的表面上消失，此時在鉬 Pt53上生成的活性NOx*如圖7A所示那樣以硝酸離子N03-的形式擴散到堿性層53內(nèi)，成 為硝酸鹽。S卩，此時廢氣中的NOx以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)。
[0052] 另一方面，圖7B表示了在NOx如此以硝酸鹽的形式被吸收到堿性層53內(nèi)時，流入 到排氣凈化催化劑13內(nèi)的廢氣的空燃比被設為理論空燃比或者濃空燃比的情況。該情況 下，由于廢氣中的氧濃度降低，所以反應向相反方向（N(V - N02)進行，這樣一來，被吸收到 堿性層53內(nèi)的硝酸鹽依次成為硝酸離子NCV，如圖7B所示那樣被以N0 2的形式從堿性層53 釋放出。接下來，釋放出的N02被廢氣中含有的烴HC以及C0還原。
[0053] 圖8表示了在堿性層53的NOx吸收能力飽和稍微之前，將流入到排氣凈化催化劑 13的廢氣的空燃比（A/F) in暫時設為濃空燃比的情況。其中，在圖8所示的例子中，該濃 空燃比控制的時間間隔為1分鐘以上。該情況下，廢氣的空燃比（A/F) in為稀空燃比時被 吸收到堿性層53內(nèi)的NOx在廢氣的空燃比（A/F)in暫時被設為濃空燃比時從堿性層53 - 氣釋放出而被還原。因此，該情況下，堿性層53起到用于暫時吸收NOx的吸收劑的作用。
[0054] 此外，此時還存在堿性層53暫時吸附NOx的情況，因此，如果作為包括吸收以及吸 附這雙方的用語而使用吸留這一用語，則此時堿性層53起到用于暫時吸留NOx的NOx吸留 劑的作用。即，該情況下，如果將向內(nèi)燃機進氣通路、燃燒室2以及排氣凈化催化劑13上游 的排氣通路內(nèi)供給的空氣與燃料(烴)之比稱為廢氣的空燃比，則排氣凈化催化劑13作為在 廢氣的空燃比為稀空燃比時吸留NOx，而如果廢氣中的氧濃度降低則將吸留的NOx釋放出 的NOx吸留催化劑發(fā)揮功能。
[0055] 圖9表示了使排氣凈化催化劑13如此作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時的NOx凈 化率R2。其中，圖9的橫軸表示了排氣凈化催化劑13的催化劑溫度TC。在使排氣凈化催 化劑13如此作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能的情況下，如在圖9中用實線所示那樣，當催化 劑溫度TC為250°C到300°C時，可獲得極高的NOx凈化率，但如果催化劑溫度TC成為350°C 以上的高溫，則NOx凈化R2率降低。
[0056] 這樣當催化劑溫度TC變?yōu)?50°C以上時NOx凈化率降低的原因在于，如果催化劑 溫度TC變?yōu)?50°C以上，則NOx難以被吸留且硝酸鹽熱分解，以N0 2的形式被從排氣凈化催 化劑13釋放出。即，只要以硝酸鹽的形式吸留了 N0x，則在催化劑溫度TC高時便難以得到 高的NOx凈化率R2。但是，在圖4?圖6B所示的新的NOx凈化方法中，由圖6A、6B可知不 生成硝酸鹽或者即便生成量也很微少，這樣一來，即使在如圖5所示那樣催化劑溫度TC高 時，也能獲得高的NOx凈化率R1。
[0057] 在本發(fā)明涉及的實施例中，為了能夠使用該新的NOx凈化方法來對NOx進行凈化， 將用于供給烴的烴供給閥15配置在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)，在烴供給閥15下游的內(nèi)燃機排氣 通路內(nèi)配置排氣凈化催化劑13,在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上擔載有貴金屬催 化劑51，并且在貴金屬催化劑51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具有當使流入到排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預先決定的范圍內(nèi)的振幅以及預先決 定的范圍內(nèi)的周期振動時，將廢氣中含有的NOx還原的性質(zhì)，并且具有當使烴濃度的振動 周期比該預先決定的范圍長時，廢氣中含有的NOx的吸留量增大的性質(zhì)，在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時， 從烴供給閥15以預先規(guī)定的范圍內(nèi)的周期噴射烴，由此將廢氣中含有的NOx在排氣凈化催 化劑13中還原。
[0058] S卩，可以說圖4?圖6B所示的NOx凈化方法是在使用了形成有擔載貴金屬催化劑 且能夠吸留NOx的堿性層的排氣凈化催化劑時，幾乎不形成硝酸鹽地對NOx進行凈化的新 的NOx凈化方法。實際上，在采用了該新的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，從堿性層53檢測出的硝酸鹽極微量。其中，以 下將該新的NOx凈化方法稱為第一 NOx凈化方法。
[0059] 如前述那樣，如果來自烴供給閥15的烴的噴射周期ΛΤ變長，則在被噴射烴之后， 在接下來被噴射烴的期間，活性N0/周圍的氧濃度變高的期間增長。該情況下，在圖1所示 的實施例中，如果烴的噴射周期Λ T比5秒程度長，則活性NOf開始以硝酸鹽的形式被吸收 到堿性層53內(nèi)，因此，如圖10所示那樣，如果烴濃度的振動周期Λ T比5秒程度長，則NOx 凈化率R1降低。因此，在圖1所示的實施例中，需要烴的噴射周期Λ T為5秒以下。
[0060] 另一方面，在本發(fā)明涉及的實施例中，如果烴的噴射周期Λ Τ大致為0. 3秒以下， 則被噴射的烴開始在排氣凈化催化劑13的廢氣流通表面上堆積，因此如圖10所示那樣，如 果烴的噴射周期Λ Τ大致為0. 3秒以下，則NOx凈化率R1降低。鑒于此，在本發(fā)明涉及的 實施例中，烴的噴射周期為0. 3秒至5秒之間。
[0061] 在本發(fā)明涉及的實施例中，當正在進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時， 通過使來自烴供給閥15的烴噴射量以及噴射正時變化，來控制成使向排氣凈化催化劑13 流入的廢氣的空燃比（A/F) in以及噴射周期Λ T成為與內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)對應的最佳值。 該情況下，在本發(fā)明涉及的實施例中，正在進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時的 最佳的烴噴射量WT作為來自燃料噴射閥3的噴射量Q以及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速N的函數(shù)，被以圖 11A所示那樣的映射的形式預先存儲到R0M32內(nèi)，另外，此時的最佳的烴噴射周期Λ T也作 為來自燃料噴射閥3的噴射量Q以及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速Ν的函數(shù)，被以圖11Β所示那樣的映射的 形式預先存儲到R0M32內(nèi)。
[0062] 接著，參照圖12至圖15對使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā)揮功能時 的NOx凈化方法具體進行說明。以下將如此使排氣凈化催化劑13作為NOx吸留催化劑發(fā) 揮功能時的NOx凈化方法稱為第二NOx凈化方法。
[0063] 在該第二NOx凈化方法中，如圖12所示，當被堿性層53吸留的吸留NOx量Σ Ν0Χ 超過了預先決定的第一允許量MAX時，流入到排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比（A/F) in 暫時被設為濃空燃比。如果廢氣的空燃比（A/F)in被設為濃空燃比，則當廢氣的空燃比（A/ F) in為稀空燃比時被吸留到堿性層53內(nèi)的NOx從堿性層53 -氣地釋放出而被還原。由 此，NOx被凈化。
[0064] 吸留NOx量Σ Ν0Χ例如可以根據(jù)從內(nèi)燃機排出的NOx量來計算。在本發(fā)明涉及的 實施例中，從內(nèi)燃機每單位時間排出的排出NOx量Ν0ΧΑ作為來自燃料噴射閥3的噴射量Q 以及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速N的函數(shù)，以圖13所示那樣的映射的形式被預先存儲在R0M32內(nèi)，可以根 據(jù)該排出NOx量Ν0ΧΑ計算出吸留NOx量Σ Ν0Χ。該情況下，如前所述廢氣的空燃比（A/F) in被設為濃空燃比的周期通常為1分鐘以上。
[0065] 在該第二NOx凈化方法中，如圖14所示那樣從燃料噴射閥3向燃燒室2內(nèi)施加燃 燒用燃料Q，通過噴射追加的燃料WR，流入到排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比（A/F) in 被設為濃空燃比。其中，圖14的橫軸表示了曲柄角。該追加的燃料WR在雖然燃燒但沒有 成為內(nèi)燃機輸出而展現(xiàn)的時期、即在壓縮上止點后ATDC為90°的稍微近前被噴射。該燃料 量WR作為來自燃料噴射閥3的噴射量Q以及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速N的函數(shù)，以圖15所示那樣的映 射的形式被預先存儲在R0M32內(nèi)。這樣，在正進行第二NOx凈化方法的情況下，當為了將流 入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比設為濃空燃比時，通過向燃燒室2內(nèi)供給追加的燃料 WR來將從燃燒室2排出的廢氣的空燃比設為濃空燃比。
[0066] 圖16中一同表示了正進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時的NOx凈化 率R1和正進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用時的NOx凈化率R2。
[0067] 如圖16所示，正進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時的NOx凈化率R1 在催化劑溫度TC為350°C以上時極高，若催化劑溫度TC變?yōu)?50°C以下則隨著催化劑溫度 TC變低而降低。另一方面，正進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用時的NOx凈化率 R2在催化劑溫度TC為250°C至300°C時極高，如果催化劑溫度TC變?yōu)?00°C以上則隨著催 化劑溫度TC變高而開始逐漸降低，并且若催化劑溫度TC變?yōu)?50°C以上則伴隨著催化劑溫 度TC的上升而急劇降低。
[0068] 在圖16中，T1表示在正進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用的情況下當 催化劑溫度TC上升時NOx凈化率R2開始降低時的催化劑溫度，T2表示在正進行基于第二 NOx凈化方法的NOx凈化作用的情況下當催化劑溫度TC進一步上升時NOx凈化率R2變?yōu)?零時的催化劑溫度。在本發(fā)明涉及的實施例中，催化劑溫度TC為溫度T1以下的溫度區(qū)域 被稱為低溫區(qū)域，催化劑溫度TC為溫度T1與溫度T2之間的溫度區(qū)域被稱為中溫區(qū)域，催 化劑溫度TC為溫度T2以上的溫度區(qū)域被稱為高溫區(qū)域。因此，在本發(fā)明涉及的實施例中， 中溫區(qū)域表示了在正進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用的情況下，如果排氣凈化 催化劑13的溫度TC上升則NOx凈化率R2持續(xù)降低的溫度范圍。
[0069] 如圖16所示，在催化劑溫度TC比溫度T2高的高溫區(qū)域中，NOx凈化率R2為零， 通過第二NOx凈化方法無法凈化NOx。因此，在本發(fā)明涉及的實施例中，此時、即在高溫區(qū)域 中，進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用。另一方面，在催化劑溫度TC比溫度T1低 的低溫區(qū)域中，NOx凈化率R2變高。因此，在本發(fā)明涉及的實施例中，此時、即在低溫區(qū)域中 進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用。與此相對，當催化劑溫度TC位于溫度T1與 溫度T2之間時、即在中溫區(qū)域中，NOx凈化率R1在一部分溫度區(qū)域中降低，NOx凈化率R2 在很寬廣的溫度區(qū)域中降低。因此，該情況下，無論使用第一以及第二中的哪個NOx凈化方 法，在任意的溫度區(qū)域中NOx凈化率都降低。
[0070] 鑒于此，在本發(fā)明中，當催化劑溫度TC處于中溫區(qū)域時，一并采用第一 NOx凈化方 法和第二NOx凈化方法，來獲得比進行了基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時的NOx凈 化率R1高且比進行了基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用時的NOx凈化率R2高的NOx 凈化率R。接下來，參照圖17A以及17B對此進行說明。其中，圖17A以及17B表示了排氣 凈化催化劑13,圖17A以及17B的X表示了排氣凈化催化劑13中未吸留NOx時。另一方 面，圖17A以及17B的Y表示了排氣凈化催化劑13中吸留有NOx時，圖17A以及17B中的影 線表示了排氣凈化催化劑13實際吸留的NOx量相對能夠吸留的全部NOx量的比例、即NOx 吸留比例。
[0071] 圖17A表示了正進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用時，此時重復由X表 示的狀態(tài)和由Y表示的狀態(tài)。即，此時若如在圖17A中用Y所示那樣排氣凈化催化劑13中 的吸留NOx量接近飽和、即超過圖12所示的第一允許值MAX，則流入排氣凈化催化劑13的 廢氣的空燃比被設為濃空燃比，由此如在圖17A中用X所示那樣，排氣凈化催化劑13中的 NOx吸留比例為零。接下來，再次逐漸增大向排氣凈化催化劑13的NOx吸留量。
[0072] 與此相對，圖17B表示了在中溫區(qū)域中一并采用了第一 NOx凈化方法與第二NOx 凈化方法的情況。該情況下，在圖17B中，重復由X表示的狀態(tài)和由Y表示的狀態(tài)。即，此 時若如在圖17Β中用Υ所示那樣排氣凈化催化劑13中的吸留NOx量變成比第一允許值MAX 小的第二允許值SX、即在圖17B所示的例子中NOx吸留比例變?yōu)?0%，則流入排氣凈化催化 劑13的廢氣的空燃比被設為濃空燃比，由此如在圖17B中用X表示那樣，排氣凈化催化劑 13中的NOx吸留比例為零。接下來，再次逐漸增大向排氣凈化催化劑13的NOx吸留量。這 樣，在圖17B所示的例子中，該第二允許值SX成為NOx吸留比例為50%時的吸留NOx量。
[0073] S卩，如果正在進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時由排氣凈化催化劑13 吸留了 NOx，則NOx難以以還原性中間體的形式附著或者被吸附在吸留有NOx的堿性層53 的表面部分。因此，如果排氣凈化催化劑13吸留的NOx量增大，則通過基于第一 NOx凈化 方法的NOx凈化作用能夠凈化的NOx量減少。因此，為了即便在排氣凈化催化劑13中吸留 有NOx時也使用基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用來良好地凈化NOx，需要排氣凈化 催化劑13中不吸留大量的NOx。該情況下，與正進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作 用時的圖17A的用Y表示的最大吸留NOx量相比，如果將正進行基于第一 NOx凈化方法的 NOx凈化作用時的最大吸留NOx量限制為圖17B的用Y表示那樣小的量，則能夠充分確保還 原性中間體容易地附著或者吸附的堿性層53的表面部分的面積，因此，在進行了基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時能進行良好的NOx凈化作用。
[0074] 因此，在圖17B所示的例子中，為了在中溫區(qū)域中將最大的吸留NOx量限制為圖 17B的用Y表示那樣小的量，在排氣凈化催化劑13中的吸留NOx量變成比第一允許值MAX 小的第二允許值SX時將流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比設為濃空燃比。即，在中 溫區(qū)域中，進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用，當向排氣凈化催化劑13的吸留NOx 量變?yōu)榈诙试S值SX時流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比被設為濃空燃比。若如此 一并采用第一 NOx凈化方法和第二NOx凈化方法，則由于成為對基于第一 NOx凈化方法的 NOx凈化作用疊加了基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用的形式，所以可獲得如在圖16 中用R表示那樣高的NOx凈化率。
[0075] 鑒于此，在本發(fā)明中，在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置排氣凈化催化劑13并且在排氣凈 化催化劑13上游的內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置烴供給閥15,排氣凈化催化劑13的廢氣流通表 面上擔載有貴金屬催化劑51并且在貴金屬催化劑51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具有當使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預先決定的范圍 內(nèi)的振幅以及預先決定的范圍內(nèi)的周期振動時將廢氣中所含的NOx還原的性質(zhì)，并且具有 當使烴濃度的振動周期比預先決定的范圍長時廢氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)，通 過從烴供給閥15以預先決定的噴射周期噴射烴來凈化廢氣中所含的NOx的第一 NOx凈化 方法和當排氣凈化催化劑13所吸留的NOx超過了預先決定的第一允許值MAX時將流入排 氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比設為濃空燃比來從排氣凈化催化劑13釋放出吸留NOx的 第二NOx凈化方法被選擇性地使用，在第二NOx凈化方法中流入排氣凈化催化劑13的廢氣 的空燃比被設為濃空燃比的周期比上述預先決定的噴射周期長，在上述內(nèi)燃機的排氣凈化 裝置中，在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時將排氣凈化催化劑13能夠采取的溫度區(qū)域區(qū)分成低溫區(qū)域、中溫 區(qū)域和高溫區(qū)域這三個區(qū)域，在高溫區(qū)域中進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用，在 低溫區(qū)域中進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用，在中溫區(qū)域中從烴供給閥15以預 先決定的噴射周期噴射烴，并且在排氣凈化催化劑13所吸留的NOx超過了值比第一允許值 MAX小的預先決定的第二允許值SX時將流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比設為濃空 燃比。
[0076] 圖18表示了可根據(jù)排氣凈化催化劑13的溫度TC來改變第二允許值SX的實施例。 其中，圖18中還表示了 NOx凈化率R1、R2以及R的變化。在中溫區(qū)域中，若催化劑溫度TC 變高，則排氣凈化催化劑13能夠吸留的NOx量變少。在排氣凈化催化劑13能夠吸留的NOx 量變少時，如果在向排氣凈化催化劑13的吸留NOx量少的期間不從排氣凈化催化劑13釋 放出NOx，則變得無法吸留NOx。因此，在排氣凈化催化劑13能夠吸留的NOx量變少時，需 要在NOx的吸留量少的期間將流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比設為濃空燃比。因 此，在圖19所示的實施例中，第二允許值SX隨著排氣凈化催化劑13的溫度TC變高而變小。 如果排氣凈化催化劑13能夠吸留的NOx量變少，則通過基于第二NOx凈化方法的NOx凈化 作用能夠凈化的NOx量減少，被基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用凈化的NOx量增大。 艮P，在圖19所示的實施例中，在中溫區(qū)域中，隨著排氣凈化催化劑13的溫度TC變高，通過 基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用被凈化的NOx量減少，通過基于第一 NOx凈化方法 的NOx凈化作用被凈化的NOx量增大。
[0077] 圖19表不了中溫區(qū)域中的NOx凈化控制的時間圖。其中，在圖19中表不了來自 烴供給閥15的烴供給信號、來自燃料噴射閥3的追加燃料WR的供給信號、向排氣凈化催化 劑13的吸留NOx量Σ Ν0Χ的變化、流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比（A/F) in的變 化。另外，圖18中表示了第一允許值MAX和第二允許值SX。由圖18可知，第二允許值SX 與第一允許值MAX相比非常小。
[0078] 由圖19可知，在吸留NOx量Σ Ν0Χ比第二允許值SX小時，按照烴供給信號從烴供 給閥15以預先決定的噴射周期噴射烴，進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用。與此 相對，如果吸留NOx量Σ Ν0Χ超過第二允許值SX，則按照追加燃料供給信號在一定期間從燃 料噴射閥3噴射追加燃料WR，將流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比（A/F) in設為濃 空燃比。如果追加燃料WR的噴射結(jié)束，則由于所吸留的NOx的釋放結(jié)束，所以吸留NOx量 Σ Ν0Χ變?yōu)榱?。此外，在從燃料噴射閥3噴射追加燃料WR使得流入排氣凈化催化劑13的 廢氣的空燃比（A/F) in變?yōu)闈饪杖急葧r，如果從烴供給閥15噴射烴，則流入排氣凈化催化 劑13的廢氣的空燃比（A/F) in過于成為濃空燃比，存在烴從排氣凈化催化劑13穿過、產(chǎn) 生白煙的危險性，鑒于此，如在圖18中用PH所示那樣，在中溫區(qū)域中，在因來自燃料噴射閥 3的追加燃料WR的供給而使得流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比成為濃空燃比的期 間，中斷來自烴供給閥15的烴的噴射。
[0079] 另一方面，在本發(fā)明涉及的實施例中，基于下式來計算正進行基于第一 NOx凈化 方法的NOx凈化作用時排氣凈化催化劑13每單位時間吸留的NOx量Ν0Χ。
[0080] N0X= (N0XA-RR) · KR
[0081] 這里,ΝΟΧΑ表示圖13所示的來自內(nèi)燃機的每單位時間的排出NOx量,RR表示從經(jīng) 供給閥15噴射出的烴在每單位時間的NOx還原量，KR表示NOx向排氣凈化催化劑13的吸 留率。如圖11A以及11B所示，來自烴供給閥15的烴的噴射量WT以及噴射周期Λ T根據(jù) 內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)預先決定，因此由從烴供給閥15噴射出的烴在每噴射單位時間還原的 NOx的還原量RR也根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)預先決定。因此，在本發(fā)明涉及的實施例中，該 每單位時間的NOx還原量RR作為來自燃料噴射閥3的噴射量Q以及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速N的函數(shù)， 被以圖20A所示那樣的映射的形式預先存儲在R0M32內(nèi)。另一方面，NOx的吸留率KR表示 通過從烴供給閥15噴射出的烴無法還原的NOx量（N0XA-RR)中被排氣凈化催化劑13吸留 的NOx量的比例，該NOx的吸留率KP如圖20B所示，若排氣凈化催化劑13的溫度TC變高 則降低。
[0082] 如果計算出每單位時間排氣凈化催化劑13所吸留的NOx量Ν0Χ，則通過累計該 NOx量Ν0Χ可計算出排氣凈化催化劑13中吸留的NOx量Σ Ν0Χ。這樣，在本發(fā)明涉及的實 施例中，當在中溫區(qū)域中正進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時，根據(jù)從內(nèi)燃機排 出的NOx量Ν0ΧΑ、由內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)決定的NOx的還原量RR、由排氣凈化催化劑13的溫 度TC決定的NOx的吸留率KP來計算排氣凈化催化劑13中吸留的NOx量Σ Ν0Χ，在計算出 的NOx量Σ Ν0Χ超過了第二允許值SX時將流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比設為濃 空燃比。
[0083] 圖21以及圖22表示了用于執(zhí)行圖19所示的NOx凈化方法的NOx凈化控制程序， 該程序基于每隔一定時間的中斷來執(zhí)行。
[0084] 參照圖21，首先在步驟60中基于溫度傳感器23的檢測值來計算排氣凈化催化劑 13的溫度TC。接著，在步驟61中判別催化劑溫度TC是否低于溫度T1。當催化劑溫度TC 低于溫度T1時、即是低溫區(qū)域時，判別為應該進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用， 進入步驟62來進行基于第二NOx凈化方法的NOx凈化作用。
[0085] 即，在步驟62中根據(jù)圖13所示的映射計算出每單位時間的排出NOx量Ν0ΧΑ。接 著，在步驟63中通過對Σ Ν0Χ加上排出NOx量Ν0ΧΑ來計算出吸留NOx量Σ Ν0Χ。接著，在 步驟64中判別吸留NOx量Σ Ν0Χ是否超過了第一允許值MAX。如果Σ N0X〉MAX則進入步驟 65,根據(jù)圖15所示的映射計算出追加的燃料量WR，接著，在步驟66中進行追加燃料的噴射 作用。此時，向排氣凈化蝕媒13流入的廢氣的空燃比（A/F) in被設為濃空燃比。接著，在 步驟67中判別排氣凈化催化劑13的再生是否結(jié)束，當判別為排氣凈化催化劑13的再生結(jié) 束時進入步驟68,將Σ Ν0Χ清零。
[0086] 另一方面，當在步驟61中判別為排氣溫度TC高于溫度T1時，進入步驟69,判別 催化劑溫度TC是否高于溫度T2。在催化劑溫度TC高于溫度T2時、即是高溫區(qū)域時，判斷 為應該進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用，進入步驟70來進行基于第一 NOx凈化 方法的NOx凈化作用。即，在步驟70中從圖11B讀入烴的噴射周期Λ T。接著，在步驟71 中判別是否成為噴射定時，當成為噴射定時時進入步驟72,根據(jù)圖11Α計算烴的噴射量WT。 接著，在步驟73中以在步驟72中計算出的噴射量WT從烴供給閥15噴射烴。
[0087] 另一方面，當在步驟69中判別為催化劑溫度TC低于溫度Τ2時、即是中溫區(qū)域時， 進入圖22的步驟74,判別是否設置有對應該禁止從烴供給閥15噴射烴進行表示的噴射禁 止標志。在沒有設置噴射禁止標志時進入步驟75,根據(jù)圖13所示的映射計算出每單位時 間的排出NOx量Ν0ΧΑ，根據(jù)圖20Α所示的映射計算出NOx的還原量RR，根據(jù)圖20Β計算出 NOx的吸留率KP。接著，在步驟76中基于下式來計算每單位時間吸留的NOx量Ν0Χ。
[0088] N0X= (N0XA-RR) · KR
[0089] 接著，在步驟77中基于下式計算出排氣凈化催化劑13中吸留的NOx量Σ Ν0Χ。
[0090] Σ Ν0Χ= Σ Ν0Χ+Ν0Χ
[0091] 接著，在步驟78中計算出圖18所示的第二允許值SX。接著，在步驟79中判別吸 留NOx量Σ NOX是否超過了第二允許值SX。在吸留NOx量Σ NOX沒有超過第二允許值SX 時進入步驟80,進行基于第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用。即，在步驟80中從圖11B讀 入烴的噴射周期Λ T。接著，在步驟81中判別是否成為噴射正時，在成為噴射正時時進入步 驟82,根據(jù)圖11Α來計算出烴的噴射量WT。接著，在步驟83中以在步驟82中計算出的噴 射量WT從烴供給閥15噴射烴。接著，在步驟84中，從吸留NOx量Σ Ν0Χ減去當從烴供給 閥15噴射烴時從排氣凈化催化劑13釋放出的NOx量CN0。
[0092] 另一方面，當在步驟79中判別為吸留NOx量Σ Ν0Χ超過了第二允許值SX時，進入 步驟85來設置噴射禁止標志，接著進入步驟86。如果設定了噴射禁止標志，則在下一處理 循環(huán)中從步驟74跳至步驟86。在步驟86中，計算出為了使被吸留的NOx釋放出所需的追 加燃料量WRL，接著在步驟87中進行向燃燒室2內(nèi)追加燃料的噴射作用。此時，向排氣凈化 催化劑13流入的廢氣的空燃比（A/F) in被設為濃空燃比。接著，在步驟88中判別排氣凈 化催化劑13的再生是否結(jié)束，當判別為排氣凈化催化劑13的再生結(jié)束時進入步驟89,將噴 射禁止標志重置。接著，在步驟90中將ΣΝ0Χ清零。
[0093] 然而，當催化劑溫度TC被維持在中溫區(qū)域時，排氣凈化催化劑13的上游側(cè)與下游 側(cè)不產(chǎn)生大的溫度差。另一方面，例如若為了再生顆粒過濾器而增大來自烴供給閥15的烴 的噴射量，則排氣凈化催化劑13的溫度TC變高，催化劑溫度TC從中溫區(qū)域變?yōu)楦邷貐^(qū)域。 接著，如果顆粒過濾器的再生結(jié)束，則催化劑溫度TC降低，催化劑溫度TC再次成為中溫區(qū) 域。不過，當顆粒過濾器的再生結(jié)束、催化劑溫度TC降低時，排氣凈化催化劑13被從上游 側(cè)冷卻。因此，此時如圖23所示那樣，下游側(cè)與上游側(cè)相比溫度變高。即，當顆粒過濾器的 再生結(jié)束時，在排氣凈化催化劑13的上游側(cè)與下游側(cè)產(chǎn)生大的溫度差。此時，根據(jù)溫度傳 感器23的檢測值計算出的催化劑溫度TC成為在圖23中用Tm所示那樣的平均溫度。
[0094] 另一方面，如前述那樣，在中溫區(qū)域中基于下式計算出每單位時間吸留的NOx量 Ν0Χ。
[0095] N0X= (N0XA-RR) · KR
[0096] 該情況下的NOx的還原量RR被設為中溫區(qū)域中的平均溫度下的量。但是，如果催 化劑溫度TC變高則該NOx的還原量RR增大，因此當如圖23所示在排氣凈化催化劑13內(nèi) 存在溫度TC高的部分時，NOx的還原量RR增大。鑒于此，在該實施例中，基于下式來計算 每單位時間吸留的NOx量Ν0Χ，當如圖23所示在排氣凈化催化劑13內(nèi)存在溫度TC高的部 分那樣的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，將通常被設為1. 〇的增量系數(shù)ZK的值增大。
[0097] N0X= (N0XA-RR · ZK) · KR
[0098] 這樣，在該實施例中，當在排氣凈化催化劑13中產(chǎn)生溫度差、在排氣凈化催化劑 13內(nèi)存在比檢測出的排氣凈化催化劑13的溫度TC高的溫度區(qū)域時，NOx的還原量RR增 大。
[0099] 此外，作為其他實施例，也可以在排氣凈化催化劑13上游的內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配 置用于使烴重整的氧化催化劑。
[〇1〇〇] 附圖標記說明：4_進氣歧管；5-排氣歧管；7-排氣渦輪增壓器；12-排氣管； 13-排氣凈化催化劑；14-顆粒過濾器；15-烴供給閥。
【權(quán)利要求】
1. 一種內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置排氣凈化催化劑并且在排氣 凈化催化劑上游的內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置烴供給閥，在該排氣凈化催化劑的廢氣流通表面 上擔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使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預先決定的范圍內(nèi)的振幅以及 預先決定的范圍內(nèi)的周期振動時對廢氣中所含的NOx進行還原的性質(zhì)，并且具有當使該烴 濃度的振動周期比該預先決定的范圍長時廢氣中所含的NOx的吸留量增大的性質(zhì)，通過從 烴供給閥以預先決定的噴射周期噴射烴來對廢氣中所含的NOx進行凈化的第一 NOx凈化方 法和在排氣凈化催化劑所吸留的NOx超過預先決定的第一允許值時將流入排氣凈化催化 劑的廢氣的空燃比設為濃空燃比而從排氣凈化催化劑釋放出吸留NOx的第二NOx凈化方法 被選擇性地使用，在該第二NOx凈化方法中流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比被設為濃 空燃比的周期比該預先決定的噴射周期長，在該內(nèi)燃機的排氣凈化裝置中， 在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時將該排氣凈化催化劑能夠采取的溫度區(qū)域分為低溫區(qū)域、中溫區(qū)域和 高溫區(qū)域這三個區(qū)域，在該高溫區(qū)域中進行基于該第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用，在該 低溫區(qū)域中進行基于該第二NOx凈化方法的NOx凈化作用，在該中溫區(qū)域中從烴供給閥以 該預先決定的噴射周期噴射烴并且當排氣凈化催化劑所吸留的NOx超過值比該第一允許 值小的預先決定的第二允許值時流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比被設為濃空燃比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其中， 在正在進行該第二NOx凈化方法的情況下，當應該將流入排氣凈化催化劑的廢氣的空 燃比設為濃空燃比時，通過向燃燒室內(nèi)供給追加的燃料從而從燃燒室排出的廢氣的空燃比 被設為濃空燃比。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其中， 該中溫區(qū)域是在正在進行基于該第二NOx凈化方法的NOx凈化作用的情況下，當該排 氣凈化催化劑的溫度上升了時NOx凈化率持續(xù)降低的溫度范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其中， 上述第二允許值隨著排氣凈化催化劑的溫度變高而變小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其中， 在該中溫區(qū)域中流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比被設為濃空燃比的期間，來自烴 供給閥的烴的噴射被中斷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其中， 當在上述中溫區(qū)域中正進行基于該第一 NOx凈化方法的NOx凈化作用時，根據(jù)從內(nèi)燃 機排出的NOx量、由內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)決定的NOx的還原量和由排氣凈化催化劑的溫度決 定的NOx的吸留率來計算出排氣凈化催化劑所吸留的NOx量，在計算出的該NOx量超過上 述第二允許值時流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比被設為濃空燃比。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機的排氣凈化裝置，其中， 當在排氣凈化催化劑內(nèi)產(chǎn)生溫度差并且在排氣凈化催化劑內(nèi)存在比檢測出的排氣凈 化催化劑的溫度高的溫度區(qū)域時，上述NOx的還原量被增大。
【文檔編號】F01N3/08GK104105852SQ201380001503
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】羽場優(yōu)樹, 吉田耕平 申請人:豐田自動車株式會社