本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中已知這樣的一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，在該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中設(shè)置有NO_X存儲催化器，當(dāng)排出氣體的空燃比稀時(shí)，NO_X存儲催化器存儲NO_X，而當(dāng)排出氣體的空燃比變濃時(shí)，NO_X存儲催化器釋放所存儲的NO_X；在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中在NO_X存儲催化器的上游設(shè)置有碳?xì)浠衔锕┙o閥，并且在從NO_X存儲催化器釋放當(dāng)排出氣體的空燃比稀時(shí)被存儲在NO_X存儲催化器中的NO_X時(shí)，通過根據(jù)排氣門的打開正時(shí)將碳?xì)浠衔飶奶細(xì)浠衔锕┙o閥噴射到排出氣體中來使流入到NO_X存儲催化器中的排出氣體的空燃比變濃，或者通過執(zhí)行后噴射——后噴射是在排氣門打開之前將燃料噴射到燃燒室中的高溫高壓氣體中——來使流入到NO_X存儲催化器中的排出氣體的空燃比變濃(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1，日本專利公報(bào)No.2009-41489A。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

在這種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，從執(zhí)行后噴射時(shí)起到排氣門打開時(shí)為止的時(shí)間越長，即，排氣門的打開正時(shí)被延遲得越多，則所噴射的燃料的蒸發(fā)或熱分解增進(jìn)得越多，因而，能夠更好地使NO_X從NO_X存儲催化器釋放。與此相比，從執(zhí)行后噴射時(shí)起到排氣門打開時(shí)為止的時(shí)間越短，即，排氣門的打開正時(shí)被提前得越多，則排氣溫度就變得越高。因此，這個(gè)時(shí)候如果從碳?xì)浠衔锕┙o閥噴射碳?xì)浠衔铮瑒t所噴射的碳?xì)浠衔锏恼舭l(fā)或熱分解將增進(jìn)，因而，能夠使NO_X很好地從NO_X存儲催化器被釋放。因此，在這種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了很好地從NO_X存儲催化器釋放NO_X，在排氣門的打開正時(shí)延遲時(shí)，通過執(zhí)行后噴射來使流入到NO_X存儲催化器中的排出氣體的空燃比變濃，而在排氣門的打開正時(shí)提前時(shí)，通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲絅O_X存儲催化器中的排出氣體的空燃比變濃。

這樣，在這種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)從NO_X存儲催化器釋放NO_X時(shí)，通過執(zhí)行后噴射或者通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲絅O_X存儲催化器中的排出氣體的空燃比變濃。然而，存在如下問題：即使在執(zhí)行后噴射或者從碳?xì)浠衔锕┙o閥噴射碳?xì)浠衔锏那闆r下，也難以很好地從NO_X存儲催化器釋放NO_X，并因此不能夠獲得良好的NO_X凈化率。與此相對，如果在燃燒室中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體以由此使流入到排氣凈化催化器中的排出氣體的空燃比變濃，則能夠很好地從NO_X存儲催化器釋放NO_X，并因此能夠獲得良好的NO_X凈化率。然而，即使當(dāng)以這種方式在燃燒室中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體時(shí)，如果NO_X存儲催化器的溫度低，則NO_X凈化率也不充分。在這種情況下，為了獲得高的NO_X凈化率，必須提高NO_X存儲催化器的溫度。

本發(fā)明的目的在于提供這樣的一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，在該排氣凈化系統(tǒng)中，當(dāng)在排氣凈化催化器的溫度低的情況下從排氣凈化催化器釋放NO_X時(shí)，通過使催化劑的溫度快速升高且同時(shí)從排氣凈化催化器釋放NO_X，能夠快速地獲得高的NO_X凈化率。

問題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的排氣凈化催化器、和在該排氣凈化催化器上游設(shè)置在該發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中的碳?xì)浠衔锕┙o閥，在該排氣凈化催化器的排出氣體流動(dòng)表面上載有貴金屬催化劑，圍繞該貴金屬催化劑形成有基礎(chǔ)層，當(dāng)從排氣凈化催化器釋放存儲在基礎(chǔ)層中的NO_X時(shí)，使流入到排氣凈化催化器中的排出氣體的空燃比變濃，其中，當(dāng)從排氣凈化催化器釋放所存儲的NO_X時(shí)，通過在燃燒室中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體來使流入到排氣凈化催化器中的排出氣體的空燃比變濃，或者通過將碳?xì)浠衔飶奶細(xì)浠衔锕┙o閥噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中來使流入到排氣凈化催化器中的排出氣體的空燃比變濃，并且，在將碳?xì)浠衔飶奶細(xì)浠衔锕┙o閥噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中以從排氣凈化催化器釋放所存儲的NO_X的情況下，與當(dāng)排氣凈化催化器的溫度高時(shí)相比，當(dāng)排氣凈化催化器的溫度低時(shí)使從碳?xì)浠衔锕┙o閥噴射的碳?xì)浠衔锏膰娚淞扛蟆?/p>

本發(fā)明的有益效果

與當(dāng)排氣凈化催化器的溫度高時(shí)相比，當(dāng)排氣凈化催化器的溫度低時(shí)，通過增大從碳?xì)浠衔锕┙o閥噴射的碳?xì)浠衔锏膰娚淞?，可以由于所噴射的碳?xì)浠衔锏难趸磻?yīng)的熱量而使排氣凈化催化器的溫度快速地升高，并由此快速地獲得高的NO_X凈化率。

附圖說明

圖1是壓燃式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的總體視圖。

圖2是示意性地示出催化劑載體的表面部分的視圖。

圖3是用于說明排氣凈化催化器處的氧化反應(yīng)的視圖。

圖4是示出流入到排氣凈化催化器中的排出氣體的空燃比的變化的視圖。

圖5是示出NO_X凈化率R1的視圖。

圖6A和圖6B是用于說明排氣凈化催化器中的氧化還原反應(yīng)的視圖。

圖7A和圖7B是用于說明排氣凈化催化器中的氧化還原反應(yīng)的視圖。

圖8是示出流入到排氣凈化催化器中的排出氣體的空燃比的變化的視圖。

圖9是示出NO_X凈化率R2的視圖。

圖10是示出碳?xì)浠衔餄舛鹊恼駝?dòng)周期ΔT與NO_X凈化率R1之間的關(guān)系的視圖。

圖11A和圖11B是示出了碳?xì)浠衔锏鹊膰娚淞康挠成涞囊晥D。

圖12是示出NO_X釋放控制的視圖。

圖13是示出所排出的NO_X量NOXA的映射的視圖。

圖14是示出燃料噴射正時(shí)的視圖。

圖15是示出濃燃燒氣體生成噴射的額外的碳?xì)浠衔锕┙o量WR的映射的視圖。

圖16是示出當(dāng)NO_X凈化方法從第二NO_X凈化方法變?yōu)榈谝籒O_X凈化方法時(shí)流入到排氣凈化催化器中的排出氣體的空燃比的變化等的視圖。

圖17是用于說明NO_X釋放的濃控制的視圖。

圖18是用于說明在執(zhí)行NO_X釋放的濃控制時(shí)的碳?xì)浠衔锏膰娚鋮^(qū)域等的視圖。

圖19是示出在執(zhí)行NO_X釋放的濃控制時(shí)排氣凈化催化器的溫度變化的視圖。

圖20是示出在執(zhí)行NO_X釋放的濃控制時(shí)排氣凈化催化器的溫度變化的視圖。

圖21是用于執(zhí)行NO_X凈化控制的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1是壓燃式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的總體視圖。

參照圖1，1表示發(fā)動(dòng)機(jī)本體，2表示每個(gè)氣缸的燃燒室，3表示用于將燃料噴射到每個(gè)燃燒室2中的電子控制的燃料噴射器，4表示進(jìn)氣歧管，5表示排氣歧管。進(jìn)氣歧管4通過進(jìn)氣導(dǎo)管6被連接至排氣渦輪增壓器7的壓縮機(jī)7a的出口，而壓縮機(jī)7a的入口通過進(jìn)氣量檢測器8被連接至空氣濾清器9。進(jìn)氣導(dǎo)管6內(nèi)設(shè)置有節(jié)氣門10，節(jié)氣門10由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。進(jìn)氣導(dǎo)管6周圍設(shè)置有冷卻裝置11，用于對流動(dòng)通過進(jìn)氣導(dǎo)管6內(nèi)部的進(jìn)氣進(jìn)行冷卻。在圖1中示出的實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水被導(dǎo)引至冷卻裝置11的內(nèi)部，在冷卻裝置11的內(nèi)部中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水用于對進(jìn)氣進(jìn)行冷卻。

另一方面，排氣歧管5連接至排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪7b的入口，并且排氣渦輪7b的出口通過排氣管12被連接至排氣凈化催化器13的入口。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，該排氣凈化催化器13包括NO_X存儲催化器13。排氣凈化催化器13的出口連接至顆粒過濾器14，并且在排氣凈化催化器13上游處在排氣管12內(nèi)部設(shè)置有用于供給碳?xì)浠衔锏奶細(xì)浠衔锕┙o閥15，其中，所述碳?xì)浠衔锇ú裼突蛴米鲏喝际絻?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的其它燃料。在圖1中示出的實(shí)施方式中，柴油用作為被從碳?xì)浠衔锕┙o閥15供給的碳?xì)浠衔?。?yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明還能夠應(yīng)用于燃料在稀空燃比的情況下燃燒的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在這種情況下，從碳?xì)浠衔锕┙o閥15供給的是包括汽油或用作火花點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的其它燃料的碳?xì)浠衔铩?/p>

另一方面，排氣歧管5和進(jìn)氣歧管4通過廢氣再循環(huán)(下文中稱為“EGR”)通道16而彼此連接。在EGR通道16內(nèi)部設(shè)置有電子控制的EGR控制閥17。另外，EGR通道16周圍設(shè)置有冷卻裝置18，用于對流動(dòng)通過EGR通道16內(nèi)部的EGR氣體進(jìn)行冷卻。在圖1中示出的實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水被導(dǎo)引至冷卻裝置18的內(nèi)部，在冷卻裝置18的內(nèi)部，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水被用于對EGR氣體進(jìn)行冷卻。另一方面，每個(gè)燃料噴射器3通過燃料供給管19被連接至共軌20。該共軌20通過電子控制的可變排量燃料泵21被連接至燃料箱22。存儲在燃料箱22內(nèi)的燃料通過燃料泵21被供給至共軌20的內(nèi)部。被供給至共軌21內(nèi)部的燃料通過每個(gè)燃料供給管19而被供給至燃料噴射器3。

電子控制單元30包括數(shù)字計(jì)算機(jī)，該數(shù)字計(jì)算機(jī)設(shè)置有ROM(只讀存儲器)32、RAM(隨機(jī)存取存儲器)33、CPU(微處理器)34、輸入端口35和輸出端口36，它們通過雙向總線31而彼此連接。在排氣凈化催化器13下游處，設(shè)置有溫度傳感器23以用于檢測從排氣凈化催化器13中流出的排出氣體的溫度，并且顆粒過濾器14附接有壓差傳感器24，壓差傳感器24用于檢測顆粒過濾器14前與顆粒過濾器14后的壓力差。這些溫度傳感器23、壓差傳感器24以及進(jìn)氣量檢測器8的輸出信號分別通過對應(yīng)的AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換器37被輸入至輸入端口35。另外，加速器踏板40具有連接至該加速器踏板40的負(fù)荷傳感器41，負(fù)荷傳感器41產(chǎn)生與加速器踏板40的下壓量L成比例的輸出電壓。負(fù)荷傳感器41的輸出電壓通過對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37被輸入至輸入端口35。此外，在輸入端口35處連接有曲柄角度傳感器42，每當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)例如15°時(shí)，曲柄角度傳感器42產(chǎn)生一輸出脈沖。另一方面，輸出端口36通過對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路38被連接至每個(gè)燃料噴射器3、用于驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門10的致動(dòng)器、碳?xì)浠衔锕┙o閥15、EGR控制閥17和燃料泵21。

圖2示意性地示出了承載在圖1中示出的排氣凈化催化器13的基底上的催化劑載體的表面部分。如圖2中所示出的，在該排氣凈化催化器13處例如設(shè)置有由氧化鋁制成的催化劑載體50，催化劑載體50上載有包括鉑Pt的貴金屬催化劑51。此外，在該催化劑載體50上形成有基礎(chǔ)層53，基礎(chǔ)層53包括從下述元素選出的至少一種元素：鉀K、鈉Na、銫CS或另外的這種堿金屬；鋇Ba、鈣Ca或另外的這種堿土金屬；鑭系元素或另外的這種稀土元素；以及銀Ag、銅Cu、鐵Fe、銥Ir或能夠向NO_X貢獻(xiàn)電子的另外的金屬。在這種情況下，排氣凈化催化器13的催化劑載體50上除了可以承載鉑Pt之外還可以承載銠Rh或鈀Pd。應(yīng)當(dāng)指出的是，排出氣體沿催化劑載體50頂部流動(dòng)，因而貴金屬催化劑51可以說是被承載在排氣凈化催化器13的排出氣體流動(dòng)表面上。另外，基礎(chǔ)層53的表面呈堿性，因而基礎(chǔ)層53的表面稱為“基礎(chǔ)排出氣體流動(dòng)表面部分54”。

如果碳?xì)浠衔锉粡奶細(xì)浠衔锕┙o閥15噴射到排出氣體中，則碳?xì)浠衔镉膳艢鈨艋呋?3重組。在本發(fā)明中，此時(shí)，被重組的碳?xì)浠衔镉糜谌コ艢鈨艋呋?3處的NO_X。圖3示意性地示出了此時(shí)在排氣凈化催化器13處進(jìn)行的重組作用。如圖3中所示出的，從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射的碳?xì)浠衔颒C由于貴金屬催化劑51而變成碳數(shù)量少的自由基碳?xì)浠衔颒C。

圖4示出了從碳?xì)浠衔锕┙o閥15供給碳?xì)浠衔锏墓┙o正時(shí)以及流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比(A/F)_in的變化。應(yīng)當(dāng)指出的是，空燃比(A/F)_in的變化取決于流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體中的碳?xì)浠衔锏臐舛鹊淖兓?，因而可以說，圖4中示出的空燃比(A/F)_in的變化表示碳?xì)浠衔锏臐舛鹊淖兓?。然而，如果碳?xì)浠衔餄舛茸兊幂^高，則空燃比(A/F)_in變得較小，因而在圖4中，空燃比(A/F)_in變得越靠向濃的一側(cè)，則碳?xì)浠衔餄舛染驮礁摺?/p>

圖5示出了：當(dāng)周期性地使流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛雀淖儚亩鐖D4中所示出的周期性地使流動(dòng)至排氣凈化催化器13的排出氣體的空燃比(A/F)_in變濃時(shí)，相對于排氣凈化催化器13的催化器溫度TC的排氣凈化催化器13的NO_X凈化率R1。在這點(diǎn)上，根據(jù)有關(guān)長時(shí)間進(jìn)行NO_X凈化的研究認(rèn)識到，如果使流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛纫灶A(yù)定范圍內(nèi)的幅度以及預(yù)定范圍內(nèi)的周期來振動(dòng)，則如圖5中所示出的，甚至在350℃或更高的高溫區(qū)域中都能夠?qū)崿F(xiàn)極高的NO_X凈化率R1。

此外認(rèn)識到，此時(shí)，含有氮和碳?xì)浠衔锏拇罅康倪€原性中間產(chǎn)物繼續(xù)被保持或吸附在基礎(chǔ)層53的表面上，即，被保持或吸附在排氣凈化催化器13的基礎(chǔ)排出氣體流動(dòng)表面部分54上，并且還原性中間產(chǎn)物在實(shí)現(xiàn)高NO_X凈化率R1方面起重要作用。接下來將參照圖6A和圖6B對此進(jìn)行說明。應(yīng)當(dāng)指出的是，這些圖6A和圖6B示意性地示出了排氣凈化催化器13的催化劑載體50的表面部分。這些圖6A和圖6B示出了推測在使流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛纫灶A(yù)定范圍內(nèi)的幅度以及預(yù)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)時(shí)發(fā)生的反應(yīng)。

圖6A示出了在流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛鹊蜁r(shí)的情況，而圖6B示出了在從碳?xì)浠衔锕┙o閥15供給碳?xì)浠衔锊⑶伊鲃?dòng)至排氣凈化催化器13的排出氣體的空燃比(A/F)_in變濃——即，流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛茸兊幂^高——時(shí)的情況。

現(xiàn)在，如將根據(jù)圖4所理解的，除了瞬間之外，流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比保持為稀空燃比，因而流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體通常變?yōu)檠踹^量狀態(tài)。此時(shí)，包含在排出氣體中的部分NO沉積在排氣凈化催化器13上，如圖6A中所示出的，而包含在排出氣體中的部分NO在鉑51上被氧化且變?yōu)镹O₂。接著，該NO₂被進(jìn)一步氧化且變?yōu)镹O₃。另外，部分NO₂變?yōu)镹O₂^-。因此，鉑Pt 51上產(chǎn)生NO₂^-和NO₃。沉積在排氣凈化催化器13上的NO以及在鉑Pt 51上所形成的NO₂^-和NO₃的活性強(qiáng)。因此，以下將把這些NO、NO₂^-以及NO₃稱為“活性NO_X^*”。

另一方面，如果從碳?xì)浠衔锕┙o閥15供給碳?xì)浠衔锊⑶沂沽鲃?dòng)至排氣凈化催化器13的排出氣體的空燃比(A/F)_in變濃，則碳?xì)浠衔锵嗬^沉積在整個(gè)排氣凈化催化器13上。所沉積的碳?xì)浠衔锏拇蟛糠窒嗬^與氧反應(yīng)并且燃燒。如圖3中所示出的，所沉積的碳?xì)浠衔锏囊徊糠衷谂艢鈨艋呋?3內(nèi)相繼被重組并且變成自由基。因此，如圖6B中所示出的，活性NO_X^*周圍的氫濃度變得較高。在這點(diǎn)上，如果在產(chǎn)生活性NO_X^*之后，活性NO_X^*周圍的高氧濃度的狀態(tài)持續(xù)達(dá)一段恒定時(shí)間或更長時(shí)間，則活性NO_X^*被氧化并且以硝酸根離子NO₃^-的形式被吸收在基礎(chǔ)層53內(nèi)。然而，如圖6B中所示出的，如果在這段恒定時(shí)間過去之前活性NO_X^*周圍的碳?xì)浠衔餄舛茸兊幂^高，則活性NO_X^*在鉑51上與自由基碳?xì)浠衔颒C反應(yīng)，從而由此形成還原性中間產(chǎn)物。還原性中間產(chǎn)物被粘附或被吸附在基礎(chǔ)層53的表面上。

應(yīng)當(dāng)指出的是，此時(shí)，首先產(chǎn)生的還原性中間產(chǎn)物被認(rèn)為是硝基化合物R-NO₂。如果產(chǎn)生了這種硝基化合物R-NO₂，則產(chǎn)物變?yōu)殡婊衔颮-CN，但這種腈化合物R-CN在這種狀態(tài)下僅能夠存在片刻，因而即刻變?yōu)楫惽杷狨セ衔颮-NCO。如果水解，這種異氰酸酯化合物R-NCO則變?yōu)榘坊衔颮-NH₂。然而，在這種情況下，發(fā)生水解的物質(zhì)被認(rèn)為是異氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因此，如圖6B中所示出的，被保持或被吸附在基礎(chǔ)層53的表面上的還原性中間產(chǎn)物的大部分被認(rèn)為是異氰酸酯化合物R-NCO和胺化合物R-NH₂。

另一方面，如圖6B中所示出的，如果所產(chǎn)生的還原性中間產(chǎn)物被碳?xì)浠衔颒C圍繞，則還原性中間產(chǎn)物被碳?xì)浠衔颒C阻斷并且反應(yīng)將不會(huì)有任何進(jìn)一步的繼續(xù)。在這種情況下，如果流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛冉档?，因而沉積在還原性中間產(chǎn)物周圍的碳?xì)浠衔飳⒈谎趸冶幌?，由此還原性中間產(chǎn)物周圍的氧的濃度變得較高，則還原性中間產(chǎn)物與排出氣體中的NO_X反應(yīng)、與活性NO_X^*反應(yīng)、與周圍的氧反應(yīng)、或者其自身發(fā)生分解。因此，如圖6A中所示出的，還原性中間產(chǎn)物R-NCO和R-NH₂轉(zhuǎn)化為N₂、CO₂和H₂O，因此NO_X被去除。

以此方式，在排氣凈化催化器13中，當(dāng)流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛茸兊幂^高時(shí)，產(chǎn)生還原性中間產(chǎn)物，并且在流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛冉档椭?，?dāng)氧濃度升高時(shí)，還原性中間產(chǎn)物與排放氣體中的NO_X反應(yīng)、或者與活性NO_X^*反應(yīng)、或者與氧反應(yīng)、或者其自身發(fā)生分解，由此去除NO_X。即，就排氣凈化催化器13而言，為了去除NO_X，必須周期性地改變流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛取?/p>

當(dāng)然，在這種情況下，必須使碳?xì)浠衔餄舛壬咧粮叩阶阋援a(chǎn)生還原性中間產(chǎn)物的濃度，并且必須使碳?xì)浠衔餄舛冉档椭恋偷阶阋允顾a(chǎn)生的還原性中間產(chǎn)物與排出氣體中的NO_X反應(yīng)、或者與活性NO_X^*反應(yīng)、或者與氧反應(yīng)、或者其自身發(fā)生分解的濃度。即，必須使流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛纫灶A(yù)定范圍內(nèi)的幅度振動(dòng)。應(yīng)當(dāng)指出的是，在這種情況下，必須將這些還原性中間產(chǎn)物保持在基礎(chǔ)層53上，即，保持在基礎(chǔ)排出氣體流動(dòng)表面部分54上，直到所產(chǎn)生的還原性中間產(chǎn)物R-NCO和R-NH₂與排出氣體中的NO_X反應(yīng)、或者與活性NO_X^*反應(yīng)、或者與氧反應(yīng)、或者其自身發(fā)生分解。出于此原因，設(shè)置有基礎(chǔ)排出氣體流動(dòng)表面部分54。

另一方面，如果延長碳?xì)浠衔锏墓┙o時(shí)長，那么在給送碳?xì)浠衔镏笾钡较乱淮谓o送碳?xì)浠衔餅橹沟臅r(shí)長內(nèi)，直到氧濃度變得較高為止的時(shí)間將變得較長。因此，活性NO_X^*以硝酸鹽的形式被吸收在基礎(chǔ)層53中，而不產(chǎn)生還原性中間產(chǎn)物。為了避免這種情況，必須使流入到排氣凈化催化器13中的碳?xì)浠衔锏臐舛纫灶A(yù)定范圍內(nèi)的周期振動(dòng)。

因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，為了使包含在排出氣體中的NO_X與重組的碳?xì)浠衔锇l(fā)生反應(yīng)，并且產(chǎn)生包含有氮和碳?xì)浠衔锏倪€原性中間產(chǎn)物R-NCO和R-NH₂，在排氣凈化催化器13的排出氣體流動(dòng)表面上承載有貴金屬催化劑51。為了將所產(chǎn)生的還原性中間產(chǎn)物R-NCO和R-NH₂保持在排氣凈化催化器13內(nèi)，圍繞貴金屬催化劑51形成有基礎(chǔ)層53。保持在基礎(chǔ)層53上的還原性中間產(chǎn)物R-NCO和R-NH₂轉(zhuǎn)化為N₂、CO₂和H₂O。碳?xì)浠衔餄舛鹊恼駝?dòng)周期為用于持續(xù)產(chǎn)生還原性中間產(chǎn)物R-NCO和R-NH₂所需的振動(dòng)周期。順帶地，在圖4中示出的示例中，噴射間隔為3秒。

如果使碳?xì)浠衔餄舛鹊恼駝?dòng)周期即從碳?xì)浠衔锕┙o閥15中噴射碳?xì)浠衔锏闹芷诒壬鲜鲱A(yù)定范圍的周期長，則還原性中間產(chǎn)物R-NCO和R-NH₂從基礎(chǔ)層53的表面消失。此時(shí)，如圖7A中所示出的，在鉑Pt 51上產(chǎn)生的活性NO_X^*以硝酸根離子NO₃^-的形式擴(kuò)散在基礎(chǔ)層53中并且變成硝酸鹽。即，此時(shí)，排出氣體中的NO_X以硝酸鹽的形式被吸收在基礎(chǔ)層53內(nèi)。

另一方面，圖7B示出了當(dāng)NO_X以硝酸鹽的形式被吸收在基礎(chǔ)層53內(nèi)時(shí)使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃的情況。在這種情況下，排出氣體中的氧濃度下降，因而反應(yīng)逆向進(jìn)行(NO₃^-→NO₂)，并且因此，被吸收在基礎(chǔ)層53中的硝酸鹽相繼變成硝酸根離子NO₃^-，并且如圖7B中所示出的以NO₂的形式從基礎(chǔ)層53釋放。接著，被釋放的NO₂由包含在排出氣體中的碳?xì)浠衔颒C和CO還原。

圖8示出了在基礎(chǔ)層53的NO_X吸收能力變?yōu)轱柡椭笆沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比(A/F)_in暫時(shí)稍微變濃的情況。應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖8中示出的示例中，這種濃控制的時(shí)間間隔是1分鐘或更長時(shí)間。在這種情況下，當(dāng)使排出氣體的空燃比(A/F)_in暫時(shí)變濃時(shí)，在排出氣體的空燃比(A/F)_in稀時(shí)被吸收在基礎(chǔ)層53中的NO_X立即被從基礎(chǔ)層53全部釋放并且被還原。因此，在這種情況下，基礎(chǔ)層53起吸收劑的作用，用于暫時(shí)吸收NO_X。

應(yīng)當(dāng)指出的是，此時(shí)，有時(shí)基礎(chǔ)層53暫時(shí)吸附NO_X。因此，如果將術(shù)語“存儲”用作既包括“吸收”也包括“吸附”的術(shù)語，那么此時(shí)基礎(chǔ)層53起NO_X存儲劑的作用，用于暫時(shí)存儲NO_X。即，在這種情況下，如果將供給到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣通道、燃燒室2、以及排氣凈化催化器13上游的排氣通道中的空氣和燃料(碳?xì)浠衔?之比稱為“排出氣體的空燃比”，則排氣凈化催化器13用作這樣的NO_X存儲催化器：當(dāng)排出氣體的空燃比稀時(shí)，該NO_X存儲催化器存儲NO_X，而當(dāng)排出氣體中的氧濃度下降時(shí)，該NO_X存儲催化器釋放所存儲的NO_X。

圖9的實(shí)線示出了當(dāng)使排氣凈化催化器13以這種方式用作NO_X存儲催化器時(shí)的NO_X凈化率R2。應(yīng)當(dāng)指出的是，圖9的橫坐標(biāo)表示排氣凈化催化器13的催化器溫度TC。如圖9中所示出的，當(dāng)使排氣凈化催化器13用作NO_X存儲催化器時(shí)，在催化器溫度TC為250℃至300℃時(shí)，實(shí)現(xiàn)了極高的NO_X凈化率R2，而在催化器溫度TC變?yōu)?50℃或更高的高溫時(shí)，NO_X凈化率R2下降。

以此方式，在催化器溫度TC變?yōu)?50℃或更高溫度時(shí)，NO_X凈化率R2下降，這是因?yàn)樵诖呋鳒囟萒C變?yōu)?50℃或更高溫度的情況下，NO_X不太容易被存儲，并且硝酸鹽受熱分解且以NO₂的形式從排氣凈化催化器13中釋放。即，只要以硝酸鹽的形式來存儲NO_X，則當(dāng)催化器溫度TC高時(shí)，就難以實(shí)現(xiàn)高NO_X凈化率R2。然而，在從圖4至圖6A和圖6B示出的新的NO_X凈化方法中，以硝酸鹽的形式所存儲的NO_X的量小，因此如圖5中所示出的，即使在催化器溫度TC高時(shí)也實(shí)現(xiàn)了高的NO_X凈化率R1。

在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，為了能夠通過使用這種新的NO_X凈化方法來凈化NO_X，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中設(shè)置有用于供給碳?xì)浠衔锏奶細(xì)浠衔锕┙o閥15，在碳?xì)浠衔锕┙o閥15下游的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中設(shè)置有排氣凈化催化器13，在排氣凈化催化器13的排出氣體流動(dòng)表面上承載有貴金屬催化劑51，圍繞貴金屬催化劑51形成有基礎(chǔ)層53，如果以預(yù)定范圍內(nèi)的周期從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔?，則排氣凈化催化器13具有通過被保持在基礎(chǔ)層53上的還原性中間產(chǎn)物來還原包含在排出氣體中的NO_X的性質(zhì)，并且如果使從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锏闹芷诒仍擃A(yù)定范圍長，則排氣凈化催化器13具有對包含在排出氣體中的NO_X的存儲量增大的性質(zhì)，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，以預(yù)定范圍內(nèi)的周期從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔?，由此在排氣凈化催化?3中使包含在排出氣體中的NO_X還原。

即，由圖4至圖6A和圖6B示出的NO_X凈化方法可以說是這樣的一種新的NO_X凈化方法：這種NO_X凈化方法設(shè)計(jì)成在使用承載有貴金屬催化劑并且形成有能夠吸收NO_X的基礎(chǔ)層的排氣凈化催化器的情況下去除NO_X而不形成那么多的硝酸鹽。實(shí)際上，與使排氣凈化催化器13用作NO_X存儲催化器的情況相比，在使用這種新的NO_X凈化方法時(shí)，從基礎(chǔ)層53檢測到的硝酸鹽的量較少。應(yīng)當(dāng)指出的是，這種新的NO_X凈化方法在下文中將被稱為“第一NO_X凈化方法”。

現(xiàn)在，如前所述，如果從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锏膰娚渲芷讦變得較長，則在噴射碳?xì)浠衔镏笾料乱淮螄娚涮細(xì)浠衔飼r(shí)為止的時(shí)間段中，活性NO_X^*周圍的氧濃度變得較高的時(shí)間段變得較長。在這種情況下，在圖1中示出的實(shí)施方式中，如果碳?xì)浠衔锏膰娚渲芷讦變得比大約5秒長，則活性NO_X^*開始以硝酸鹽的形式被吸收在基礎(chǔ)層53內(nèi)。因此，如圖10中所示出的，如果碳?xì)浠衔餄舛鹊恼駝?dòng)時(shí)段ΔT變得比大約5秒長，則NO_X凈化率R1下降。因此，必須使碳?xì)浠衔锏膰娚渲芷讦等于或小于5秒。

另一方面，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，如果碳?xì)浠衔锏膰娚渲芷讦變?yōu)榇蠹s0.3秒或更短時(shí)間，則所噴射的碳?xì)浠衔镩_始積聚在排氣凈化催化器13的排出氣體流動(dòng)表面上，因此，如圖10中所示出的，如果碳?xì)浠衔锏膰娚渲芷讦變?yōu)榇蠹s0.3秒或更短時(shí)間，則NO_X凈化率R1下降。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，使碳?xì)浠衔锏膰娚渲芷跒?.3秒至5秒。

在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，預(yù)先獲得對于通過第一NO_X凈化方法來確保良好的NO_X凈化作用而言最優(yōu)的從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锏膰娚淞亢蛧娚湔龝r(shí)。在這種情況下，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，在執(zhí)行根據(jù)第一NO_X凈化方法的NO_X凈化作用時(shí)的最優(yōu)碳?xì)浠衔飮娚淞縒T被作為燃料噴射器3的噴射量Q和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)而以諸如圖11A中示出的映射之類的映射的形式提前存儲在ROM 32中。另外，此時(shí)的碳?xì)浠衔锏淖顑?yōu)噴射周期ΔT也被作為燃料噴射器3的噴射量Q和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)而以諸如圖11B中示出的映射之類的映射的形式提前存儲在ROM 32中。

接著，參照圖12至圖15，將對當(dāng)使排氣凈化催化器13用作NO_X存儲催化器時(shí)的NO_X凈化方法進(jìn)行具體的說明。在以此方式使排氣凈化催化器13用作NO_X存儲催化器的情況下的NO_X凈化方法在下文中將被稱為“第二NO_X凈化方法”。

如圖12中所示出的，在這種第二NO_X凈化方法中，當(dāng)存儲在基礎(chǔ)層53中的NO_X的所存儲的NO_X量ΣNO_X超過預(yù)定的容許量MAX時(shí)，使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比(A/F)_in暫時(shí)變濃。如果使排出氣體的空燃比(A/F)_in變濃，則在排出氣體的空燃比(A/F)_in稀時(shí)被存儲在基礎(chǔ)層53中的NO_X立即被從基礎(chǔ)層53全部釋放并且被還原。因此，NO_X被去除。

所存儲的NO_X的量ΣNO_X例如是根據(jù)從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出的NO_X的量來計(jì)算出的。在根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方式中，每單位時(shí)間從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出的NO_X的所排出的NO_X的量NOXA被作為噴射量Q和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)而以諸如圖13中示出的映射之類的映射的形式提前存儲在ROM 32中。所存儲的NO_X的量ΣNO_X是根據(jù)該所排出的NO_X的量NOXA而計(jì)算出的。在這種情況下，如前面所說明的，排出氣體的空燃比(A/F)_in變濃的周期通常為1分鐘或更長時(shí)間。

如圖14中所示出的，在這種第二NO_X去除方法中，當(dāng)執(zhí)行NO_X釋放控制時(shí)，除了用以產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的燃料噴射器3的主噴射Q之外，還執(zhí)行用以產(chǎn)生濃燃燒氣體的噴射AI。應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖14中，橫坐標(biāo)表示曲柄角。這種濃燃燒氣體生成噴射AI是在燃料燃燒、但不表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的正時(shí)處執(zhí)行的，即，在壓縮上止點(diǎn)之后略微在ATDC90°之前執(zhí)行。此時(shí)，產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體所需的燃料量WR是從燃料噴射器3噴射的。該燃料量WR被作為加速器踏板40的下壓量L和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)而以諸如圖15中示出的映射之類的映射的形式提前存儲在ROM 32中。這樣，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，當(dāng)執(zhí)行用以釋放NO_X的控制時(shí)，除了用于產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的主噴射Q之外，還由燃料噴射器3執(zhí)行用于產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體的濃燃燒氣體生成噴射AI。如果執(zhí)行這種濃燃燒氣體生成噴射AI，則從燃燒室2排出的排出氣體的空燃比變濃，因此，流入到NO_X存儲催化器13中的排出氣體的空燃比(A/F)_in變濃。因而，NO_X被從NO_X存儲催化器13釋放。

因而現(xiàn)在，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，使用了第一NO_X去除方法和第二NO_X去除方法，第一NO_X去除方法通過以預(yù)定范圍內(nèi)的周期從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锼a(chǎn)生的并且被保持在基礎(chǔ)層53上的還原性中間產(chǎn)物來使包含在排出氣體中的NO_X還原；在第二NO_X去除方法中，以比上述預(yù)定范圍長的周期使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃，以使在流入到排氣凈化催化器中的排出氣體的空燃比稀時(shí)被存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X被從排氣凈化催化器13釋放并且被還原。在這種情況下，如將理解的，如果將根據(jù)圖5中示出的第一NO_X去除方法的NO_X去除率R1與根據(jù)圖9中示出的第二NO_X去除方法的NO_X去除率R2相比，當(dāng)催化器溫度TC相對較低時(shí)，根據(jù)第二NO_X去除方法的NO_X去除率R2變得較高，而如果催化器溫度TC變高，則根據(jù)第一NO_X去除方法的NO_X去除率R1變得較高。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，一般而言，當(dāng)催化器溫度TC低時(shí)，使用第二NO_X去除方法，而如果催化器溫度TC高，則使用第一NO_X去除方法。

因而現(xiàn)在，當(dāng)在執(zhí)行第二NO_X去除方法的情況下從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X時(shí)，通常執(zhí)行用于在燃燒室2中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體的濃燃燒氣體生成噴射AI。圖16示出了當(dāng)在排氣凈化催化器13被充分激活并且實(shí)現(xiàn)了高NO_X凈化率的狀態(tài)下將NO_X去除方法從第二NO_X去除方法轉(zhuǎn)換為第一NO_X去除方法時(shí)的向燃燒室2內(nèi)的濃燃燒氣體生成噴射AI的量WR的變化、碳?xì)浠衔飶奶細(xì)浠衔锕┙o閥15的噴射正時(shí)WT、流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比(A/F)_in的變化、以及存儲在排氣凈化催化器13中的所存儲的NO_X的量ΣNOX。如圖16中所示出的，當(dāng)執(zhí)行第二NO_X去除方法并且存儲在排氣凈化催化器13的基礎(chǔ)層53中的所存儲的NO_X的量ΣNOX超過容許量MAX時(shí)，執(zhí)行向燃燒室2內(nèi)的濃燃燒氣體生成噴射AI，由此使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比(A/F)_in變濃。

另一方面，當(dāng)在NO_X被存儲在排氣凈化催化器13中的狀態(tài)下將NO_X去除作用從根據(jù)第二NO_X去除方法的NO_X去除作用轉(zhuǎn)換為根據(jù)第一NO_X去除方法的NO_X去除作用時(shí)，當(dāng)根據(jù)第一NO_X去除方法的NO_X去除作用開始時(shí)，NO_X凈化率停止下降。另外，存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X停止被釋放而不被還原。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，如果NO_X是當(dāng)NO_X去除作用從根據(jù)第二NO_X去除方法的NO_X去除作用轉(zhuǎn)換為根據(jù)第一NO_X去除方法的NO_X去除作用時(shí)被存儲在排氣凈化催化器13中的，則為了釋放且還原所存儲的NO_X，如圖16中所示出的，執(zhí)行向燃燒室2內(nèi)的濃燃燒氣體生成噴射AI，由此使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比(A/F)_in暫時(shí)變濃。

圖17一起示出了根據(jù)圖5中示出的第一NO_X去除方法的NO_X凈化率R1和根據(jù)圖9中示出的第二NO_X去除方法的NO_X凈化率R2。如將理解的，在參照圖17的情況下，當(dāng)催化器溫度TC低于溫度TH時(shí)，根據(jù)第二NO_X去除方法的NO_X凈化率R2變得較高，而當(dāng)催化器溫度TC高于溫度TH時(shí)，根據(jù)第一NO_X去除方法的NO_X凈化率R1變得較高。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，當(dāng)催化器溫度TC低于溫度TH時(shí)，使用第二NO_X去除方法，而當(dāng)催化器溫度TC高于溫度TH時(shí)，使用第一NO_X去除方法。

就這一點(diǎn)而言，如上面所說明的，當(dāng)使用第一NO_X去除方法時(shí)，包含在排出氣體中的NO_X通過被保持在基礎(chǔ)層53上的還原性中間產(chǎn)物而被還原，并且從碳?xì)浠衔锕┙o閥15供給用于產(chǎn)生這種還原性中間產(chǎn)物所需的碳?xì)浠衔锏牧俊Ａ硪环矫?，?dāng)使用第二NO_X去除方法時(shí)，通過使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃來使包含在排出氣體中的所存儲的NO_X被釋放并且被還原。就這一點(diǎn)而言，為了使曾經(jīng)存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X以這種方式被從排氣凈化催化器13釋放并且被還原，大量的還原劑變得必要。

因此，與用于以第一NO_X去除方法產(chǎn)生還原性中間產(chǎn)物所需的碳?xì)浠衔锏牧?、即還原劑的量相比，用于以第二NO_X去除方法從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X并且將其還原所需的還原劑的量、即，用于使排出氣體的空燃比變濃所需的燃料的量較大。即，與使用第一NO_X去除方法相比，在使用第二NO_X去除方法的情況下用于去除NO_X所需的還原劑的量較大。因此，優(yōu)選的是，盡可能使用第一NO_X去除方法。

再次參照圖17，圖17示出了排氣凈化催化器的溫度TC的兩個(gè)低于溫度TH的溫度TL和TM。溫度TL是使得能夠通過執(zhí)行向燃燒室2內(nèi)的濃燃燒氣體生成噴射AI來從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X的最低催化器溫度，即，容許最低溫度。該容許最低溫度TL下的NO_X凈化率R2是實(shí)際上所能夠允許的最低的NO_X凈化率。因此，換句話說，容許最低溫度TL是NO_X凈化率R2變?yōu)閷?shí)際上所能夠允許的最低的NO_X凈化率時(shí)的催化器溫度TC。另一方面，溫度TM表示高于該容許最低溫度TL的上限溫度，并且該上限溫度TM是在當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC升高時(shí)根據(jù)第二NO_X去除方法的NO_X凈化率R2基本達(dá)到最大值的情況下的催化器溫度TC。

圖19示出了濃燃燒氣體生成噴射AI的噴射量WR的變化、從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锏膰娚淞縒T的變化、以及排氣凈化催化器的溫度TC的變化。應(yīng)當(dāng)指出的是，圖19示出了當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC介于容許最低溫度TL與上限溫度TM之間時(shí)發(fā)出表示應(yīng)當(dāng)從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X的指令的情況。因而現(xiàn)在，如果執(zhí)行向燃燒室2內(nèi)的濃燃燒氣體生成噴射AI，則所噴射的燃料在燃燒室2中被部分氧化，因而，從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出大量的CO₂。此CO₂具有強(qiáng)還原能力。因此，如果大量的CO₂從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出，則能夠從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X并且將其很好地還原。因此，當(dāng)從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X時(shí)，通常是通過執(zhí)行向燃燒室2內(nèi)的濃燃燒氣體生成噴射AI、即通過在燃燒室2中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃。

因此，即使在當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC介于容許最低溫度TL與上限溫度TM之間時(shí)發(fā)出表示應(yīng)當(dāng)從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X的指令的情況下，如圖19中用虛線所示出的，可通過執(zhí)行向燃燒室2內(nèi)的濃燃燒氣體生成噴射AI、即通過在燃燒室2中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃。然而，如果執(zhí)行向燃燒室2內(nèi)的濃燃燒氣體生成噴射AI，如上面所說明的，所噴射的燃料在燃燒室2中被部分氧化。因此，此時(shí)，在排氣凈化催化器13處燃燒的燃料的量變少，并且在排氣凈化催化器13中產(chǎn)生的氧化反應(yīng)的熱量變得較少。因此，如圖19中用虛線所示出的，此時(shí)，排氣凈化催化器13的溫度TC不會(huì)升高那么多。

另一方面，此時(shí)，如圖19中用實(shí)線所示出的，即使通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比變濃，也可從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X。此外，此時(shí)，如果通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锒沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比變濃，則所噴射的燃料的大部分在排氣凈化催化器13中被氧化。因而，此時(shí)，產(chǎn)生大量的氧化反應(yīng)的熱量，所以，如圖19中用實(shí)線所示出的，排氣凈化催化器的溫度TC迅速地升高。因而，NO_X凈化率R2達(dá)到最大值并且實(shí)現(xiàn)高NO_X凈化率。另外，此時(shí)，如果排氣凈化催化器的溫度TC超過溫度TH，能夠執(zhí)行根據(jù)第一NO_X去除方法的NO_X凈化作用。

因此，當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC介于容許最低溫度TL與上限溫度TM之間并且發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令時(shí)，優(yōu)選的是，通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比變濃。圖18通過陰影區(qū)域WT示出了當(dāng)發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令時(shí)應(yīng)當(dāng)通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比變濃的區(qū)域。應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖18中，縱坐標(biāo)表示排氣凈化催化器的溫度TC，而橫坐標(biāo)表示存儲在排氣凈化催化器13的基礎(chǔ)層53中的所存儲的NO_X的量ΣNOX。如圖18中所示出的，該區(qū)域WT介于容許最低溫度TL與上限溫度TM之間，并且當(dāng)發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令時(shí)，如果根據(jù)排氣凈化催化器的溫度TC和排氣凈化催化器13中的所存儲的NO_X的量ΣNOX所確定的點(diǎn)處于這個(gè)區(qū)域WT中，則通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比變濃。

另外，在圖18中示出的示例中，無論存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X的量ΣNOX如何，上限溫度TM是恒定不變的，并且當(dāng)排氣凈化催化器13的溫度TC高于該上限溫度TM時(shí)，如果發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令，則通過執(zhí)行濃燃燒氣體生成噴射AI來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃。通過圖18中的陰影區(qū)域AI示出了以這種方式執(zhí)行濃燃燒氣體生成噴射AI的區(qū)域。另一方面，在圖18中，當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC低于容許最低溫度TL時(shí)，即使發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令，也不執(zhí)行濃燃燒氣體生成噴射AI，并且也不從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔?。即，此時(shí)，不執(zhí)行從排氣凈化催化器13釋放NO_X的釋放作用，并且當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC超過容許最低溫度TL時(shí)，通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔飦韴?zhí)行從排氣凈化催化器13釋放NO_X的釋放作用。

如上面所說明的，當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC低于容許最低溫度TL時(shí)，不執(zhí)行從排氣凈化催化器13釋放NO_X的釋放作用。因此，如果在排氣凈化催化器的溫度TC低于容許最低溫度TL的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X的量ΣNOX逐漸增加。在這種情況下，當(dāng)存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X的量ΣNOX變得較大時(shí)，優(yōu)選的是，使排氣凈化催化器13釋放NO_X，即使是釋放少量NO_X。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，當(dāng)存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X的量ΣNOX變得較大時(shí)，如圖18中所示出的，當(dāng)存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X的量ΣNOX增加時(shí)，容許最低溫度TL降低，從而即使在排氣凈化催化器13的溫度TC低的情況下也能夠從排氣凈化催化器13釋放NO_X。因而，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，在存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X的量ΣNOX變大的情況下，即使排氣凈化催化器的溫度TC低，當(dāng)發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令時(shí)，也從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔铮纱藦呐艢鈨艋呋?3釋放NO_X。

圖20示出了在當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC介于容許最低溫度TL與上限溫度TM之間時(shí)發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令的情況的另一示例。應(yīng)當(dāng)指出的是，如同圖19一樣，圖20示出了濃燃燒氣體生成噴射AI的噴射量WR的變化、從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锏膰娚淞縒T的變化、以及排氣凈化催化器的溫度TC的變化。如圖20中所示出的，在本示例中，當(dāng)發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令時(shí)，通過如圖20中用WT所示出的從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比變濃，并且還通過執(zhí)行如圖20中用WR所示出的濃燃燒氣體生成噴射AI來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃。因此，NO_X被從排氣凈化催化器13釋放，并且排氣凈化催化器的溫度TC升高。

接著，當(dāng)在排氣凈化催化器的溫度TC升高之后再次發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令時(shí)，同樣通過如圖20中用WT所示出的從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比變濃，并且還同樣通過執(zhí)行如圖20中用WR所示出的濃燃燒氣體生成噴射AI來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃。然而，此時(shí)，與圖20中第一次發(fā)出用于從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令的情況相比，使從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锏牧縒T減少，并且使通過濃燃燒氣體生成噴射AI的燃料噴射量WR增大。

即，當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC低時(shí)，不是提高從排氣凈化催化器13釋放NO_X的作用、而是使排氣凈化催化器的溫度TC升高才能夠使NO_X凈化率得到提高。因此，在圖20中示出的示例中，在當(dāng)發(fā)出從排氣凈化催化器13釋放NO_X的指令時(shí)排氣凈化催化器的溫度TC低的情況下，從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射大量的碳?xì)浠衔镆允古艢鈨艋呋鞯臏囟萒C升高，而當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC變高時(shí)，消除了使排氣凈化催化器的溫度TC升高的需要，所以，使從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锏膰娚淞縒T減小。即，在本示例中，與當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC高時(shí)的情況相比，當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC低時(shí)，使從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锏膰娚淞縒T變大。這對于圖19中示出的情況而言也同樣如此。

因此，在如下內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)中：其中，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中設(shè)置有排氣凈化催化器13，并且在排氣凈化催化器13上游的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中設(shè)置有碳?xì)浠衔锕┙o閥15，在排氣凈化催化器13的排出氣體流動(dòng)表面上載有貴金屬催化劑51，圍繞貴金屬催化劑51形成有基礎(chǔ)層53，并且當(dāng)從排氣凈化催化器13釋放存儲在基礎(chǔ)層53中的NO_X時(shí)使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃，在本發(fā)明中，當(dāng)從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X時(shí)，通過在燃燒室2中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃、或者通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15將碳?xì)浠衔飮娚涞桨l(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃，并且，在將碳?xì)浠衔飶奶細(xì)浠衔锕┙o閥15噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中以從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X的情況下，與當(dāng)排氣凈化催化器13的溫度高時(shí)相比，當(dāng)排氣凈化催化器13的溫度低時(shí)，使從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射的碳?xì)浠衔锏膰娚淞扛蟆?/p>

應(yīng)當(dāng)指出的是，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，如同時(shí)參照圖17和圖18所說明的，預(yù)先設(shè)定排氣凈化催化器的溫度TC的容許最低溫度TL和高于該容許最低溫度TL的上限溫度TM，其中，容許最低溫度TL使得能夠通過在燃燒室2中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體來從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X。另外，如從圖19和圖20中將理解的，在從碳?xì)浠衔锕┙o閥15將碳?xì)浠衔飮娚涞桨l(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中以從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X的情況下，與排氣凈化催化器的溫度TC高于上限溫度TM時(shí)的情況相比，當(dāng)排氣凈化催化器13的溫度介于容許最低溫度TL與上限溫度TM之間時(shí)，使從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射的碳?xì)浠衔锏膰娚淞扛蟆?/p>

另外，在圖19示出的實(shí)施方式中，當(dāng)在排氣凈化催化器13的溫度介于容許最低溫度TL與上限溫度TM之間的情況下從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X時(shí)，通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15將碳?xì)浠衔飮娚涞桨l(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃，以及，當(dāng)在排氣凈化催化器13的溫度TC高于上限溫度TM的情況下從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X時(shí)，通過在燃燒室2中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃。

另外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，使用第一NO_X去除方法和第二NO_X去除方法，第一NO_X去除方法通過以預(yù)定范圍內(nèi)的周期從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔锼a(chǎn)生的并且被保持在基礎(chǔ)層53上的還原性中間產(chǎn)物來使包含在排出氣體中的NO_X還原，在第二NO_X去除方法中，以比上述預(yù)定范圍長的周期使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃，從而使在流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比稀時(shí)被存儲在排氣凈化催化器13中的NO_X被從排氣凈化催化器13釋放并且被還原。另外，上限溫度TM比在將NO_X去除方法從第二NO_X去除方法轉(zhuǎn)換為第一NO_X去除方法時(shí)的排氣凈化催化器13的溫度低。

另外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，如圖16中所示出的，當(dāng)將NO_X去除方法從第二NO_X去除方法轉(zhuǎn)換為第一NO_X去除方法時(shí)，為了使排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X，通過在燃燒室2中產(chǎn)生濃空燃比的燃燒氣體來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃、或者通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15將碳?xì)浠衔飮娚涞桨l(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃。

圖21示出了NO_X凈化控制程序。該程序是通過每隔固定的時(shí)間間隔就中斷的方式來執(zhí)行的。

參照圖21，首先，在步驟60處，根據(jù)圖13中示出的映射計(jì)算出每單位時(shí)間排出的NO_X的量NOXA。接著，在步驟61處，根據(jù)排氣凈化催化器13的催化器溫度等來判斷是否應(yīng)當(dāng)使用第一NO_X去除方法。當(dāng)不應(yīng)當(dāng)使用第一NO_X去除方法時(shí)，即，當(dāng)應(yīng)當(dāng)使用第二NO_X去除方法時(shí)，程序進(jìn)行至步驟62，在步驟62中，將每單位時(shí)間排出的NO_X的量NOXA與ΣNOX相加，由此計(jì)算出所存儲的NO_X的量ΣNOX。接著，在步驟63處，判斷是否設(shè)定濃標(biāo)志，所述濃標(biāo)志表示應(yīng)當(dāng)使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃以從排氣凈化催化器13釋放所存儲的NO_X。在不設(shè)定濃標(biāo)志時(shí)，程序進(jìn)行至步驟64，在步驟64中，判斷所存儲的NO_X的量ΣNOX是否超過容許值MAX。如果ΣNOX>MAX，則程序進(jìn)行至步驟65，在步驟65中，設(shè)定濃標(biāo)志。

另一方面，當(dāng)在步驟61處判定應(yīng)當(dāng)使用第一NO_X去除方法時(shí)，程序進(jìn)行至步驟66，在步驟66中，判斷當(dāng)前是否已經(jīng)將NO_X去除方法從第二NO_X去除方法轉(zhuǎn)換為第一NO_X去除方法。當(dāng)在步驟66處判定當(dāng)前已經(jīng)將NO_X去除方法從第二NO_X去除方法轉(zhuǎn)換為第一NO_X去除方法時(shí)，程序進(jìn)行至步驟67，在步驟67中，設(shè)定濃標(biāo)志。接著，程序進(jìn)行至步驟63。另一方面，當(dāng)在步驟66處判定當(dāng)前尚未將NO_X去除方法從第二NO_X去除方法轉(zhuǎn)換為第一NO_X去除方法時(shí)，程序進(jìn)行至步驟68，在步驟68中，執(zhí)行通過第一NO_X去除方法的NO_X去除作用。此時(shí)，以根據(jù)圖11B示出的映射所計(jì)算出的周期ΔT從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射出根據(jù)圖11A中示出的映射所計(jì)算出的碳?xì)浠衔锏牧縒T。接著，在步驟69處，將通過將常數(shù)C(<1.0)與每單位時(shí)間排出的NO_X的量NOXA相乘所得到的值C·NOXA與ΣNOX相加，以計(jì)算出所存儲的NO_X的量ΣNOX。即，即使在使用第一NO_X去除方法時(shí)，也有一些NO_X被存儲在排氣凈化催化器13中。因此，即使在使用第一NO_X去除方法時(shí)，也在步驟68處計(jì)算出所存儲的NO_X的量ΣNOX。接著，程序進(jìn)行至步驟63。

當(dāng)在步驟63處判定濃標(biāo)志被設(shè)定時(shí)，程序進(jìn)行至步驟70，在步驟70中，判斷排氣凈化催化器的溫度TC是否高于上限溫度TM。當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC高于上限溫度TM時(shí)，程序進(jìn)行至步驟72，在步驟72中，通過執(zhí)行濃燃燒氣體生成噴射AI來使流入到排氣凈化催化器13中的排出氣體的空燃比變濃，并由此從排氣凈化催化器13釋放NO_X。接著，程序進(jìn)行至步驟74。另一方面，當(dāng)在步驟70處判定排氣凈化催化器的溫度TC低于上限溫度TM時(shí)，程序進(jìn)行至步驟71，在步驟71中，判斷排氣凈化催化器的溫度TC是否高于容許最低溫度TL。當(dāng)排氣凈化催化器的溫度TC高于容許最低溫度TL時(shí)，程序進(jìn)行至步驟73，在步驟73中，通過從碳?xì)浠衔锕┙o閥15噴射碳?xì)浠衔飦硎沽魅氲脚艢鈨艋呋?3中的排出氣體的空燃比變濃，由此從排氣凈化催化器13釋放NO_X。接著，程序進(jìn)行至步驟74。另一方面，當(dāng)在步驟71處判定排氣凈化催化器的溫度TC低于容許最低溫度TL時(shí)，處理循環(huán)結(jié)束。在步驟74處，重置濃標(biāo)志并且清除ΣNOX。

應(yīng)當(dāng)指出的是，作為另一實(shí)施方式，還可在排氣凈化催化器13上游的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道中設(shè)置用于重組碳?xì)浠衔锏难趸呋瘎?/p>

附圖標(biāo)記列表

4 進(jìn)氣歧管

5 排氣歧管

7 排氣渦輪增壓器

12 排氣管

13 排氣凈化催化器

14 顆粒過濾器

15 碳?xì)浠衔锕┙o閥