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)：
公知有如下的內(nèi)燃機(jī)在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)，配置有當(dāng)流入的廢氣的空燃比為稀時(shí)吸留廢氣中包含的N0X，而當(dāng)流入的廢氣的空燃比為濃時(shí)放出所吸留的NOx的NOx吸留催化劑，在NOx吸留催化劑上游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有具有吸附功能的氧化催化劑，當(dāng)要從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，從而使流入NOx吸留催化劑的廢氣的空燃比為濃(例如參照專利文獻(xiàn)I)。在該內(nèi)燃機(jī)中，應(yīng)當(dāng)從NOx吸留催化劑放出NOx時(shí)供給的烴在氧化催化劑中成為氣體狀的烴，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。專利文獻(xiàn)I :日本特許第3969450號但是，存在當(dāng)NOx吸留催化劑為高溫時(shí)NOx凈化率降低這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，即使排氣凈化催化劑的溫度為高溫，也能夠得到高NOx凈化率、且能夠降低烴的消耗量。根據(jù)本發(fā)明，提供一種內(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)配置有用于使廢氣中所含的NOx和經(jīng)重整的烴反應(yīng)的排氣凈化催化劑，在排氣凈化催化劑下游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有尿素供給單元和能夠利用源自所供給的尿素的氨來還原NOx的NOx選擇還原催化劑，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若使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先決定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)則對廢氣中所含的NOx進(jìn)行還原的性質(zhì)，并且具有若烴濃度的振動(dòng)周期比預(yù)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)，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置通常使用通過使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以上述預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅以及上述預(yù)先決定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)而在排氣凈化催化劑中還原廢氣中所含的NOx的第一NOx凈化方法，當(dāng)代表為了利用該第一 NOx凈化方法凈化NOx而消耗的烴的量的代表值超過預(yù)先決定的容許值時(shí)，不論NOx選擇還原催化劑是否活性化都使用第二 NOx凈化方法還原廢氣中所含的N0X，或者若NOx選擇還原催化劑活性化則使用第二 NOx凈化方法還原廢氣中所含的N0X，上述第二 NOx凈化方法是利用源自所供給的尿素的氨在NOx選擇還原催化劑中還原廢氣中所含的NOx的凈化方法。即使排氣凈化催化劑的溫度成為高溫，也能夠得到高的NOx凈化率。并且，在當(dāng)代表值超過容許值時(shí)、即當(dāng)烴的消耗量增大時(shí)使用第二 NOx凈化方法的情況下，能夠降低烴的
消耗量。


圖I是壓燃式內(nèi)燃機(jī)的整體圖。圖2是示意性地示出催化劑載體的表面部分的圖。圖3是用于說明排氣凈化催化劑中的氧化反應(yīng)的圖。圖4是示出流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比的變化的圖。圖5是示出NOx凈化率的圖。圖6A和圖6B是用于說明排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的圖。圖7A和圖7B是用于說明排氣凈化催化劑中的氧化還原反應(yīng)的圖。 圖8是示出流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比的變化的圖。圖9是示出NOx凈化率的圖。圖10是示出流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比的變化的時(shí)序圖。圖11是示出流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比的變化的時(shí)序圖。圖12是示出排氣凈化催化劑的氧化能力和要求最小空燃比X之間的關(guān)系的圖。圖13是示出能夠得到同一 NOx凈化率的、廢氣中的氧濃度和烴濃度的振幅八!1之間的關(guān)系的圖。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。圖15是烴濃度的振動(dòng)周期Λ T和NOx凈化率之間的關(guān)系的圖。圖16是示出流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比等的變化的時(shí)序圖。圖17是示出流入排氣凈化催化劑的廢氣的空燃比等的變化的時(shí)序圖。圖18是示出烴供給量W的映射的圖。圖19是示出NOx凈化率的圖。圖20Α和圖20Β是示出烴的噴射量WH和噴射間隔Λ T的圖。圖2IA和圖2IB是分別示出噴射量WH和噴射間隔Λ T的映射的圖。圖22是用于進(jìn)行排氣凈化處理的流程圖。圖23是用于進(jìn)行排氣凈化處理的流程圖。圖24是示出存在產(chǎn)生阻塞的危險(xiǎn)性的區(qū)域的圖。圖25是用于進(jìn)行排氣凈化處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出壓燃式內(nèi)燃機(jī)的整體圖。參照圖I, 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)氣岐管、5表示排氣岐管。進(jìn)氣岐管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)由吸入空氣量檢測器8連結(jié)于濾清器9。在進(jìn)氣導(dǎo)管6內(nèi)配置有由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的節(jié)流閥10，此夕卜，在進(jìn)氣導(dǎo)管6周圍配置有用于對在進(jìn)氣導(dǎo)管6內(nèi)流動(dòng)的吸入空氣進(jìn)行冷卻的冷卻裝置
11。在圖I中所示的實(shí)施例中，將內(nèi)燃機(jī)冷卻水導(dǎo)入到冷卻裝置11內(nèi)，利用內(nèi)燃機(jī)冷卻水對吸入空氣進(jìn)行冷卻。另一方面，排氣岐管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的出口經(jīng)由排氣管14與能夠在氨的存在下對廢氣中所含的NOx進(jìn)行還原的NOx選擇還原催化劑15連結(jié)。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16，該烴供給閥16用于供給由用作壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料的輕油或/和其他燃料構(gòu)成的烴。在圖I所示的實(shí)施例中，作為從烴供給閥16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16供給由用作火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的燃料的汽油或/和其他燃料構(gòu)成的烴。在N0x選擇還原催化劑15上游的排氣管14內(nèi)配置有尿素水供給裝置、例如尿素水供給閥17，該尿素水供給閥17經(jīng)由供給管18、供給泵19與尿素水罐20連結(jié)。貯存于尿素水罐20內(nèi)的尿素水由供給泵19從尿素水供給閥17噴射到在排氣管14內(nèi)流動(dòng)的廢氣中，利用從尿素產(chǎn)生的氨((NH2)2C0+H20 — 2NH3+C02)在NOx選擇還原催化劑15中對廢氣中所含的NOx進(jìn)行還原。在圖I所示的實(shí)施例中，該NOx選擇還原催化劑15由鐵沸石構(gòu)成。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21互相連結(jié)，在EGR通路21內(nèi)配置有電子控制式EGR控制閥22。并且，在EGR通路21周圍配置有用于對在EGR通路21內(nèi)流動(dòng)的EGR氣體進(jìn)行冷卻的冷卻裝置23。在圖I所示的實(shí)施例中，將內(nèi)燃機(jī)冷卻水導(dǎo)入到冷卻裝置23內(nèi)，利用內(nèi)燃機(jī)冷卻水對EGR氣體進(jìn)行冷卻。另一方面，各燃料噴射閥3經(jīng)由燃料供給管24連結(jié)于共軌24a，該共軌24a經(jīng)由電子控制式的噴出量可變的燃料泵25與燃料罐26連結(jié)。貯存在燃料罐26內(nèi)的燃料由燃料泵25供給至共軌24a內(nèi)，供給至共軌24a內(nèi)的燃料經(jīng)由各燃料供給管24供給至燃料噴射閥3。電子控制單元30包含數(shù)字計(jì)算機(jī)，具備通過雙向性總線31互相連結(jié)的ROM(只讀存儲器)32、RAM(隨機(jī)讀寫存儲器)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安裝有用于檢測排氣凈化催化劑13的溫度的溫度傳感器27，在NOx選擇還原催化劑15安裝有用于檢測NOx選擇還原催化劑15的溫度的溫度傳感器28。并且，在排氣歧管5的集合部配置有空燃比傳感器29。這些溫度傳感器27、28、空燃比傳感器29以及吸入空氣量檢測器8的輸出信號分別經(jīng)由對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。并且，在油門踏板40連接有產(chǎn)生與油門踏板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)由對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。此外,在輸入端口 35連接有曲軸每旋轉(zhuǎn)例如15°就產(chǎn)生輸出脈沖的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42。另一方面，輸出端口 36經(jīng)由對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路38與燃料噴射閥3、節(jié)流閥10的驅(qū)動(dòng)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、烴供給閥16、尿素水供給閥17、供給泵18、EGR控制閥22及燃料泵25連接。圖2示意性地示出擔(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，此外，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這樣的堿金屬；鋇Ba、鈣Ca這樣的堿土類金屬；鑭系這樣的稀土類；以及銀Ag、銅Cu、鐵Te、銥Ir這樣的可向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。并且，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。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中的至少一方與鉬Pt構(gòu)成。當(dāng)從烴供給閥16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，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示意性地示出此時(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16噴射的烴HC由催化劑15形成為碳數(shù)少的自由基狀的烴HC。另外，即使在膨脹行程的后半段或者排氣行程中從燃料噴射閥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由該重整后的烴在排氣凈化催化劑13中凈化。因而，在本發(fā)明中，也能夠代替從烴供給閥16向內(nèi)燃機(jī)通路內(nèi)供給烴，而在膨脹行程的后半段或者排氣行程中向燃燒室2內(nèi)供給烴。這樣在本發(fā)明中也能夠?qū)N供給至燃燒室2內(nèi)，但以下以將烴從烴供給閥16向內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)噴射的情況為例對本發(fā)明進(jìn)行說明。圖4示出從烴供給閥16供給的烴的供給時(shí)刻和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，由于該空燃比(A/F) in的變化依存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)則烴濃度越高。圖5相對于排氣凈化催化劑13的各催化劑溫度TC示出通過使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度周期性變化而如圖4所示那樣使流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比(A/F) in變化時(shí)的、基于排氣凈化催化劑13的NOx凈化率。本發(fā)明人長時(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，發(fā)現(xiàn)如果使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先決定的范圍內(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。此外，發(fā)現(xiàn)此時(shí)包含氮和烴的大量還原性中間體被持續(xù)保持或者吸附在堿性層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凈化率的方面起到核心作用。接著，參照圖6A和6B對上述情況進(jìn)行說明。另外，上述圖6A和6B示意性地示出排氣凈化催化劑13的催化劑載體50的表面部分，在上述圖6A和6B中示出推測在使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先決定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)時(shí)會產(chǎn)生的反應(yīng)。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的烴的濃度變高時(shí)。另外，從圖4可知，由于流入排氣凈化催化劑13的廢氣的空燃比除一瞬間之外都被維持在稀空燃比，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所示那樣在鉬51上被氧化而成為NO2,接著，該NO2被從鉬51供給電子而成為NO2。因而，在鉬51上生成大量的NO2。該NO2活性強(qiáng)，將以上的該NO2稱作活性NO/。另一方面，當(dāng)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。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/周圍的烴濃度變高，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。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。如果生成該硝基化合物R-NO2,則會成為腈基化合物R-CN，但該腈基化合物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水解則成為胺化合物R_NH2。不過，在該情況下，認(rèn)為水解的是一部分異氰酸酯化合物R-NC0。因而，如圖6B所示，認(rèn)為被保持或者吸附在堿性層53的表面上的還原性中間體的大部分是異氰酸酯化合物R-NCO以及胺化合物R-NH2。另一方面，如圖6B所示，如果烴HC包圍所生成的還原性中間體的周圍，則還原性中間體被烴HC阻止而無法繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。在該情況下，如果降低流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度而氧濃度變高，則還原性中間體周圍的烴被氧化。結(jié)果，如圖6A所示，還原性中間體與活性NO/反應(yīng)。此時(shí)，活性NO/與還原性中間體R-NCO、R-NH2反應(yīng)而成為N2、CO2、H2O,這樣NOx得到凈化。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，通過降低流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度并提高氧濃度，活性NO/與還原性中間體反應(yīng)，NOx得到凈化。即，為了利用排氣凈化催化劑13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。當(dāng)然，在該情況下，為了生成還原性中間體需要提高烴的濃度直至達(dá)到充分高的濃度，為了使所生成的還原性中間體與活性NO/反應(yīng)需要降低烴的濃度直至達(dá)到充分低的濃度。即，需要使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅振動(dòng)。另夕卜，在該情況下，直到所生成的還原性中間體與活性NO/反應(yīng)為止，都必須在堿性層53上、即堿性廢氣流通表面部分54上保持有充分量的還原性中間體R-NCO、R-NH2,為此設(shè)置有堿性的廢氣流通表面部分54。另一方面，如果增長烴的供給周期，則在供給烴之后到下一次供給烴為止的期間，氧濃度變高的期間增長，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)先決定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)。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，借助被保持在堿性的廢氣流通表面部分54上的還原性中間體R-NCO、R-NH2的還原作用來還原NOx，將烴濃度的振動(dòng)周期設(shè)成為了持續(xù)生成還原性中間體R-NCO、R-NH2所需要的振動(dòng)周期。因此，在圖4所不的例子中將噴射間隔設(shè)為3秒。如果使烴的振動(dòng)周期、即烴HC的供給周期比上述預(yù)先決定的范圍內(nèi)的周期長，則還原性中間體R-NCO、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所示那樣以硝酸根離子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)。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空燃比的情況。在該情況下，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，被吸收到堿性層53內(nèi)的硝酸鹽依次成為硝酸根離子N03_而后如圖7B所示那樣以NO2的形式從堿性層53放出。接下來，放出的NO2由廢氣中所含的烴HC和CO還原。圖8示出在堿性層53的NOx吸收能力將要飽和之前使流入排 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，該變濃控制的時(shí)間間隔為I分鐘以上。在該情況下，在廢氣的空燃比(A/F) in暫時(shí)為濃時(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被從堿性層53 —口氣放出而被還原。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。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這兩者的術(shù)語而使用吸留這樣的術(shù)語時(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)的比稱作廢氣的空燃比，則排氣凈化催化劑13作為當(dāng)廢氣的空燃比為稀時(shí)吸留N0X，當(dāng)廢氣中的氧濃度降低時(shí)放出所吸留的NOx的NOx吸留催化劑發(fā)揮功能。圖9示出當(dāng)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的橫軸示出排氣凈化催化劑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。之所以像這樣如果催化劑溫度TC變?yōu)?00°C以上的高溫則NOx凈化率降低，是因?yàn)槿绻呋瘎囟萒C變?yōu)?00°C以上的高溫則硝酸鹽熱分解而以NO2的形式被從排氣凈化裝置13放出。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，從圖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，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。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)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)先決定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先決定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)時(shí)對廢氣中所含的NOx進(jìn)行還原的性質(zhì)，并且具有當(dāng)烴濃度的振動(dòng)周期比該預(yù)先決定的范圍長時(shí)增大廢氣中所含的NOx的吸留量的性質(zhì)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常使流入排氣凈化催化劑13的烴的濃度以預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先決定的范圍內(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。S卩，對于從圖4到圖6A、6B所示的NOx凈化方法，在使用形成有擔(dān)載貴金屬催化劑且能夠吸收堿性層的排氣凈化催化劑的情況下，幾乎不形成硝酸鹽就能夠?qū)Ox進(jìn)行凈化，這可以說是新的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檢測出的硝酸鹽極其微量。以下將該新的NOx凈化方法稱作第一 NOx凈化方法。接著，參照圖10至圖15對該第一 NOx凈化方法進(jìn)行稍微詳細(xì)的說明。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，流入該排氣凈化催化劑13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，AT表示流入排氣凈化催化劑13的烴濃度的振動(dòng)周期。此外，在圖10中，(A/F)b代表表示用于產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)輸出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表示用于使所生成的活性NO/不以硝酸鹽的形式被吸留到堿性層53內(nèi)而是生成還原性中間體所使用的空燃比(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，需要將空燃比(A/F) in設(shè)定得比該空燃比的上限X低。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要的烴的濃度的下限，為了生成還原性中間體而需要將烴的濃度設(shè)定得比該下限X高。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要的上述的空燃比的上限X稱作要求最小空燃比。在圖10所示的例子中，要求最小空燃比X為濃，因而，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。相對于此，在圖11所示的例子中，要求最小空燃比X為稀。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。在該情況下，要求最小空燃比X為濃還是為稀取決于排氣凈化催化劑13的氧化能力。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的氧化能力增強(qiáng)，如果酸性增強(qiáng)則氧化能力增強(qiáng)。因而，排氣凈化催化劑13的氧化能力根據(jù)貴金屬51的擔(dān)載量、酸性的強(qiáng)度而變化。另外，在使用氧化能力強(qiáng)的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖11所示，如果在將空燃比(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)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。相對于此，在使用氧化能力強(qiáng)的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖10所示，如果使空燃比(A/F) in周期性為濃，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，生成還原性中間體。因而，在使用氧化能力強(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。另一方面，在使用氧化能力弱的排氣凈化催化劑13的情況下，如圖11所示，如果在將空燃比(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，生成還原性中間體。相對于此，在使用氧化能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周期性為濃，則大量的烴不被氧化而僅僅從排氣凈化催化劑13排出，這樣，無用消耗的烴量增大。因而，在使用氧化能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。
S卩，可知需要如圖12所示那樣排氣凈化催化劑13的氧化能力越強(qiáng)則越降低要求最小空燃比X。這樣根據(jù)排氣凈化催化劑13的氧化能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)行說明。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變高，則為了使空燃比(A/F) in在要求最小空燃比X以下而需要的烴的供給量增大，伴隨于此，不對還原性中間體的生成做出貢獻(xiàn)的多余的烴量也增大。在該情況下，為了良好地凈化N0X，需要如上述那樣使該多余的烴氧化，因而，為了良好地凈化N0X，多余的烴量越多，則越需要大量的氧。在該情況下，如果增高廢氣中的氧濃度則能夠增大氧量。因而，為了良好地凈化NOx，在供給烴前的廢氣中的氧濃度高時(shí)，需要增高供給烴后的廢氣中的氧濃度。即，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。
圖13示出能夠得到同一 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。從圖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。然而,基礎(chǔ)空燃比(A/F)b最低的情況發(fā)生在加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),此時(shí),如果烴濃度的振幅ΛΗ為200ppm左右，則能夠良好地凈化N0X?；A(chǔ)空燃比(A/F)b通常比加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基礎(chǔ)空燃比大，因而，如圖14所示，只要烴濃度的振幅ΛΗ為200ppm以上，就能夠得到良好的NOjt化率。另一方面，可知當(dāng)基礎(chǔ)空燃比(A/F)b最高時(shí)，只要烴濃度的振幅ΛΗ* IOOOOppm左右，就能夠得到良好的NOx凈化率。并且，如果烴濃度的振幅Λ H超過lOOOOppm，則存在空燃比(A/F) in變?yōu)闈獾奈ｋU(xiǎn)性，因而，存在無法進(jìn)行第一 NOx凈化方法的危險(xiǎn)性。因而，在本發(fā)明中，將烴濃度的振幅的預(yù)先決定的范圍設(shè)為從200ppm到lOOOOppm。并且，如果烴濃度的振動(dòng)周期Λ T變長，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，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Λ T比5秒左右長，則NOx凈化率降低。因而，需要將烴濃度的振動(dòng)周期Λ T設(shè)為5秒以下。另一方面，如果烴濃度的振動(dòng)周期AT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AT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)為從0. 3秒到5秒之間。另外，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，以通過使來自烴供給閥16的烴的噴射量和噴射正時(shí)變化而使烴濃度的振幅ΛΗ以及振動(dòng)周期AT成為與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的最佳值的方式進(jìn)行控制。圖16和圖17示出與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的最佳的烴濃度的變化和帶來這些變化的來自烴供給閥16的烴的噴射量W。另外，圖16示出基礎(chǔ)空燃比(A/F)b變化的情況，圖17示出吸入空氣量GA、即廢氣量變化的情況。
如上所述，為了良好地凈化NOx，需要如圖16所示那樣隨著基礎(chǔ)空燃比(A/F)b變高而增大烴濃度的振幅。為了增大烴濃度的振幅，需要增大烴的噴射量W，因而，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b越高，則越增大烴的噴射量W。另一方面，當(dāng)在基礎(chǔ)空燃比(A/F)b—定的基礎(chǔ)上供給一定量的烴時(shí)，若吸入空氣量GA增大、即廢氣量增大，則廢氣中的烴濃度降低。在該情況下，為了將廢氣中的烴濃度維持在一定濃度而不受吸入空氣量GA的影響，需要隨著吸入空氣量GA增大而增大烴的供給量。因而，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖17所示，吸入空氣量GA越增大，則烴的噴射量W越增大。這樣，能夠得到與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的最佳的烴的濃度變化的烴的噴射量W根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化。在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，該烴的噴射量W作為內(nèi)燃機(jī)的要求扭矩TQ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)先存儲于ROM 32內(nèi)。圖19示出從尿素水供給閥17供給為了還原廢氣中所含的NOx而需要的充分的尿素水，在NOx選擇還原催化劑15中還原廢氣中所含的NOx的情況下的NOx凈化率。從圖19可知，當(dāng)NOx選擇還原催化劑15的溫度超過大致200°C時(shí)，該NOx選擇還原催化劑15活性化而NOx凈化率提高。以下將像這樣利用由尿素水產(chǎn)生的氨在NOx選擇還原催化劑15中還原廢氣中所含的NOx的NOx凈化方法稱作第二 NOx凈化方法。在使用第一 NOx凈化方法的情況下，如圖5所示，即使排氣凈化催化劑13的溫度高，也能夠得到高的NOx凈化率。另一方面，由于尿素水并不是在哪都能補(bǔ)充的，因此優(yōu)選盡量不使用尿素水。因而，在本發(fā)明中，通常情況下使用第一 NOx凈化方法進(jìn)行NOx凈化作用。但是，從圖16和圖17可知，基礎(chǔ)空燃比(A/F)b越稀則烴噴射量W越增大，并且吸入空氣量GA越增大則烴噴射量W越增大。在該情況下，如果烴噴射量W極度增大，則烴的消耗量增大，在該情況下優(yōu)選使用第二 NOx凈化方法。因此，在本發(fā)明中，通常情況下使用第一 NOx凈化方法，當(dāng)代表為了利用第一 NOj.化方法凈化NOx所消耗的烴的量的代表值超過預(yù)先決定的容許值時(shí)，使用利用源自所供給的尿素的氨在NOx選擇還原催化劑15中還原廢氣中所含的NOx的第二 NOx凈化方法。作為該代表值，能夠使用為了利用第一 NOx凈化方法凈化NOx所供給的烴的每一次的噴射量。并且，作為該代表值能夠使用廢氣中的氧濃度。當(dāng)然，作為該代表值也能夠使用表示烴的消耗量的其他值。然而，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中使用的NOx選擇還原催化劑15對烴的氧化能力弱，因而，即使烴流NOx選擇還原催化劑15，也無法期待利用烴的氧化反應(yīng)熱使N0x選擇還原催化劑15的溫度上升。因此，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，在應(yīng)當(dāng)使NOx選擇還原催化劑15升溫時(shí)，從烴供給閥16供給烴，利用排氣凈化催化劑13中的該烴的氧化反應(yīng)熱使廢氣溫度上升，由此使NOx選擇還原催化劑15升溫。另外，NOx選擇還原催化劑15的溫度根據(jù)NOx選擇還原催化劑15的安裝位置不同而不同，但例如在將排氣凈化催化劑13配置在排氣渦輪7b的出口，并將NOx選擇還原催化劑15配置在遠(yuǎn)離排氣凈化催化劑13的車輛的底板下面的情況下，NOx選擇還原催化劑15的溫度比排氣凈化催化劑13的溫度低100°C左右。另一方面，當(dāng)使用第一 NOx凈化方法時(shí)，排氣凈化催化劑13通常為300°C以上，因而，此時(shí)NOx選擇還原催化劑15為200°C以上。從圖19可知，NOx選擇還原催化劑15當(dāng)為2000C以上時(shí)活性化，因此，當(dāng)使用第一 NOx凈化方法時(shí)，通常NOx選擇還原催化劑15都活性化。 相對于此，NOx凈化方法從第一 NOx凈化方法切換成第二 NOx凈化方法，如果此時(shí)停止烴的供給，則NOx選擇還原催化劑15溫度逐漸降低。因此，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，此時(shí)從烴供給閥16供給烴，以免NOx選擇還原催化劑15成為非活性狀態(tài)。預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)求出此時(shí)為了將NOx選擇還原催化劑15維持在活性化的狀態(tài)而需要的烴的量，當(dāng)利用第NOx凈化方法進(jìn)行NOx凈化作用時(shí)，供給通過該實(shí)驗(yàn)求出的量的烴。圖20A和圖20B示出當(dāng)進(jìn)行第二 NOx凈化方法時(shí)為了將NOx選擇還原催化劑15維持在活性狀態(tài)而需要的、通過實(shí)驗(yàn)求出的烴的噴射量WH和噴射間隔AT的一例。在該例子中，如圖20A所示，烴的噴射量WH和噴射間隔Λ T是代表排氣凈化催化劑13的溫度的溫度、
例如排氣凈化催化劑13的溫度TB的函數(shù)，排氣凈化催化劑13的溫度越高，則該烴的噴射量WH和噴射間隔Λ T越增大。另一方面，在該例子中，如圖20Β所示，烴的噴射量WH和噴射間隔Λ T是代表廢氣中的氧濃度的值、例如空燃比的函數(shù)，空燃比越稀，則該烴的噴射量WH和噴射間隔AT越增大。圖20Α和圖20Β所示的噴射量WH與催化劑溫度TB以及空燃比A/F之間的關(guān)系、以及噴射間隔Λ T與催化劑溫度TB以及空燃比A/F之間的關(guān)系，分別以圖21Α、圖21Β所示的映射的形式預(yù)先存儲于ROM 32內(nèi)。另外，在該情況下，通過僅控制噴射量WH和噴射間隔AT的任一方就能夠?qū)Ox選擇還原催化劑15維持在活性狀態(tài)。因而，當(dāng)考慮到該情況時(shí)，在基于本發(fā)明的實(shí)施例中，利用第二 NOx凈化方法進(jìn)行NOx的凈化作用時(shí)供給的烴的噴射量WH和噴射間隔△ T的任一方或者雙方作為代表排氣凈化催化劑13的溫度的溫度TB和代表廢氣中的氧濃度的值的函數(shù)而被預(yù)先存儲。圖22示出排氣凈化處理程序的第一實(shí)施例，該程序通過每一定時(shí)間的插入來執(zhí)行。在該實(shí)施例中，當(dāng)代表為了利用第一 NOx凈化方法凈化NOx而消耗的烴的量的代表值超過預(yù)先決定的容許值時(shí)，不論NOx選擇還原催化劑是否活性化都將NOx凈化方法從第一NOx凈化方法切換成第二 NOx凈化方法。即，在該實(shí)施例中，考慮如果排氣凈化催化劑13活性化則NOx選擇還原催化劑15也活性化，進(jìn)行NOx凈化方法的切換作用。S卩，參照圖22，首先最初在步驟100中根據(jù)圖18所示的映射算出烴的噴射量W。接著，在步驟101中判斷上述的代表值、例如烴的噴射量W是否超過容許值％。當(dāng)WgWtl時(shí)前進(jìn)至步驟102，以在步驟100中算出的噴射量W以及預(yù)先決定的噴射間隔從烴供給閥16供給烴。此時(shí)，利用第一 NOx凈化方法進(jìn)行廢氣中所含的NOx的凈化作用。相對于此，當(dāng)在步驟101中判斷為W > W。時(shí)前進(jìn)至步驟103，利用第二 NOx凈化方法進(jìn)行廢氣中所含的NOx的凈化作用。S卩，在步驟103以及步驟104中分別根據(jù)圖21Α和圖21Β所示的映射算出烴的噴射量WH以及噴射間隔AT，接著，在步驟105中根據(jù)為了將NOx選擇還原催化劑15維持在活性狀態(tài)所需要的上述噴射量WH以及噴射間隔△ T從烴供給閥16噴射烴。接著，在步驟106中算出為了還原廢氣中所含的NOx所需要的尿素水的供給量，接著在步驟107中從尿素水供給閥17供給該算出的量的尿素水。圖23示出排氣凈化處理程序的第二實(shí)施例，該程序也通過每一定時(shí)間的插入來執(zhí)行。在該實(shí)施例中，當(dāng)代表為了利用第一 NOx凈化方法凈化NOx而消耗的烴的量的代表值超過預(yù)先決定的容許值時(shí)，如果NOx選擇還原催化劑15活性化，則將NOx凈化方法從第一NOx凈化方法切換成第二 NOx凈化方法。即，在該實(shí)施例中，當(dāng)上述的代表值超過上述的容許值、且NOx選擇還原催化劑15未活性化時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行基于第一 NOx凈化方法的NOx的凈化作用，之后，如果NOx選擇還原催化劑15活性化，此時(shí)將NOx凈化方法從第一 NOx凈化方法切換成第二 NOx凈化方法。S卩，參照圖23，首先最初在步驟200中根據(jù)圖18所示的映射算出烴的噴射量W。接著，在步驟201中判斷上述的代表值、例如烴的噴射量W是否超過容許值Wc^當(dāng)WgWtl時(shí)前進(jìn)至步驟202，以在步驟200中算出的噴射量W以及預(yù)先決定的噴射間隔從烴供給閥16供給烴。此時(shí)，利用第一 NOx凈化方法進(jìn)行廢氣中所含的NOx的凈化作用。 相對于此，當(dāng)在步驟201中判斷為W > Wtl時(shí)前進(jìn)至步驟203，判斷NOx選擇還原催化劑15的溫度TC是否超過活性化溫度TCX、例如200°C。當(dāng)TC彡TCX時(shí)、即NOx選擇還原催化劑15未活性化時(shí)，前進(jìn)至步驟202，利用第一 NOx凈化方法進(jìn)行廢氣中的NOx的凈化作用。相對于此，當(dāng)在步驟203中判斷為TC > TCX時(shí)、即NOx選擇還原催化劑15活性化時(shí)，前進(jìn)至步驟204，利用第二 NOx凈化方法進(jìn)行廢氣中的NOx的凈化作用。即，在步驟204和步驟205中分別根據(jù)圖21A和圖21B所示的映射算出烴的噴射量WH以及噴射間隔AT，接著，在步驟206中根據(jù)為了將NOx選擇還原催化劑15維持在活性狀態(tài)而需要的上述噴射量WH以及噴射間隔AT從烴供給閥16噴射烴。接著，在步驟207中算出為了還原廢氣中所含的NOx而需要的尿素水的供給量，接著在步驟208中從尿素水供給閥17供給該算出的量的尿素水。在圖24和圖25中示出第三實(shí)施例。在圖I所示的實(shí)施例中，在為了進(jìn)行第一 NOx凈化方法而增大烴的噴射量的情況下，如果持續(xù)烴的噴射量的增大作用，則存在有排氣凈化催化劑13引起阻塞或者引起熱劣化的危險(xiǎn)性的情況。在有這樣的危險(xiǎn)性的情況下，需要
停止基于第一 NOx凈化方法的凈化。因而，在該實(shí)施例中，預(yù)先設(shè)定應(yīng)當(dāng)停止基于第一 NOx凈化方法的凈化的內(nèi)燃機(jī)以及排氣凈化催化劑13的狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以及排氣凈化催化劑13成為該狀態(tài)時(shí)，將排氣凈化方法從第一 NOx凈化方法切換成第NOx凈化方法。作為這樣的狀態(tài)的例子，包括存在排氣凈化催化劑13發(fā)生阻塞的危險(xiǎn)性時(shí)、存在排氣凈化催化劑13熱劣化的危險(xiǎn)性時(shí)。在圖24中，在將烴的噴射量W、排氣凈化催化劑13的溫度TB以及吸入空氣量QA分別設(shè)為xyz軸的三維空間內(nèi)，以DZ示出存在排氣凈化催化劑13的主要是上游端產(chǎn)生阻塞的危險(xiǎn)性的區(qū)域。S卩，當(dāng)噴射量W多、排氣凈化催化劑13的溫度TB低、吸入空氣量QA少時(shí)，所供給的烴易于以液態(tài)的形式滯留在排氣凈化催化劑13的上游端，進(jìn)而存在排氣凈化催化劑13產(chǎn)生阻塞的危險(xiǎn)性。因而，在該實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以及排氣凈化催化劑13處于圖24所示的區(qū)域DZ內(nèi)時(shí)，停止基于第一 NOx凈化方法的凈化作用。另一方面，如果烴的噴射量W增大而排氣凈化催化劑13的溫度TB因烴的氧化反應(yīng)熱而變得極高，則存在排氣凈化催化劑13產(chǎn)生熱劣化的危險(xiǎn)性。因而，在該實(shí)施例中，當(dāng)排氣凈化催化劑13的溫度TB達(dá)到產(chǎn)生熱劣化的極限溫度TBX時(shí)，停止基于第一 NOx凈化方法的凈化作用。另外，在該實(shí)施例中，在停止基于第一 NOx凈化方法的凈化作用的期間，從烴供給閥16供給為了將NOx選擇還原催化劑15維持在活性化狀態(tài)而需要的烴。圖25示出用于執(zhí)行該第三實(shí)施例的排氣凈化處理程序，該程序也通過每一定時(shí)間的插入來執(zhí)行。參照圖25，首先最初在步驟300中判斷內(nèi)燃機(jī)以及排氣凈化催化劑13的狀態(tài)是否處于圖24所示的區(qū)域DZ內(nèi)。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以及排氣凈化催化劑13的狀態(tài)不處于圖24所示的區(qū)域DZ內(nèi)時(shí)，前進(jìn)至步驟301，判斷排氣凈化催化劑13的溫度TB是否比引起熱劣化的極限溫度TBX高。當(dāng)TB < TBX時(shí)前進(jìn)至步驟302。在步驟302中根據(jù)圖18所示的映射算出烴的噴射量W。接著，在步驟303中判斷上述的代表值、例如烴的噴射量W是否超過容許值\。當(dāng)W < Wtl時(shí)前進(jìn)至步驟304，以在步驟302中算出的噴射量W以及預(yù)先決定的噴射間隔從烴供給閥16供給烴。此時(shí)，利用第一NOx凈化方法進(jìn)行廢氣中所含的NOx的凈化作用。相對于此，當(dāng)在步驟303中判斷為W > Wtl時(shí)，前進(jìn)至步驟S305，判斷NOx選擇還原催化劑15的溫度TC是否超過活性化溫度TCX、例如200°C。當(dāng)TC < TCX時(shí)、即NOx選擇還原催化劑15未活性化時(shí)，前進(jìn)至步驟S304，利用第一 NOx凈化方法進(jìn)行廢氣中的NOx的凈
化作用。相對于此，當(dāng)在步驟305中判斷為TC > TCX時(shí)、即NOx選擇還原催化劑15活性化時(shí)，前進(jìn)至步驟306，利用第二 NOx凈化方法進(jìn)行廢氣中所含的NOx的凈化作用。即，在步驟306和步驟307中分別根據(jù)圖21A和圖21B所示的映射算出烴的噴射量WH以及噴射間隔AT，接著，在步驟308中根據(jù)為了將NOx選擇還原催化劑15維持在活性狀態(tài)而需要的上述噴射量WH以及噴射間隔AT從烴供給閥16噴射烴。接著，在步驟309中算出為了還原廢氣中所含的NOx而需要的尿素水的供給量，接著在步驟310中從尿素水供給閥17供給該算出的量的尿素水。另一方面，當(dāng)在步驟300中判斷為內(nèi)燃機(jī)以及排氣凈化催化劑13的狀態(tài)處于圖24所示的區(qū)域DZ內(nèi)時(shí)、或者當(dāng)在步驟301中判斷為TB > TBX時(shí)，前進(jìn)至步驟306，將NOx凈化方法從第一 NOx凈化方法切換成第二 NOx凈化方法。符號說明4...進(jìn)氣歧管；5...排氣歧管；7...排氣潤輪增壓器；12...排氣管；13...排氣凈化催化劑；15. . . NOx選擇還原催化劑；16...烴供給閥；17...尿素水供給閥。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 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)的排氣凈化催化劑，在該排氣凈化催化劑下游的內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置有尿素供給單元和能夠利用源自所供給的尿素的氨來還原NOx的NOx選擇還原催化劑，在上述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若使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅和預(yù)先決定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)則對廢氣中所含的NOx進(jìn)行還原的性質(zhì)，并且具有若該烴濃度的振動(dòng)周期比該預(yù)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)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置通常使用通過使流入排氣凈化催化劑的烴的濃度以上述預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅以及上述預(yù)先決定的范圍內(nèi)的周期振動(dòng)而在排氣凈化催化劑中還原廢氣中所含的NOx的第一 NOx凈化方法，當(dāng)代表為了利用該第一 NOx凈化方法凈化NOx而消耗的烴的量的代表值超過預(yù)先決定的容許值時(shí)，不論NOx選擇還原催化劑是否活性化都使用第二 NOx凈化方法還原廢氣中所含的N0X，或者若NOx選擇還原催化劑活性化則使 用第二 NOx凈化方法還原廢氣中所含的N0X，上述第二 NOx凈化方法是利用源自所供給的尿素的氨在NOx選擇還原催化劑中還原廢氣中所含的NOx的凈化方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 預(yù)先設(shè)定應(yīng)當(dāng)停止基于上述第一 NOx凈化方法進(jìn)行的凈化的、內(nèi)燃機(jī)以及排氣凈化催化劑的狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以及排氣凈化催化劑成為該預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)時(shí)，將排氣凈化方法從第一 NOx凈化方法切換成第二 NOx凈化方法。
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， 上述預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)是存在排氣凈化催化劑產(chǎn)生阻塞的危險(xiǎn)性時(shí)、或者存在排氣凈化催化劑熱劣化的危險(xiǎn)性時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 上述代表值是為了利用上述第一 NOx凈化方法凈化NOx而供給的烴的每一次的噴射量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 上述代表值是廢氣中的氧濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 當(dāng)利用第二 NOx凈化方法進(jìn)行NOx的凈化作用時(shí)，供給為了將NOx選擇還原催化劑維持在活性化的狀態(tài)而需要的量的烴。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 利用第二 NOx凈化方法進(jìn)行NOx的凈化作用時(shí)所供給的烴的噴射量以及噴射間隔的任一方或者雙方，作為代表排氣凈化催化劑的溫度的溫度以及代表廢氣中的氧濃度的值的函數(shù)被預(yù)先存儲。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 當(dāng)上述代表值超過上游容許值、且NOx選擇還原催化劑未活性化時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行基于第一NOx凈化方法進(jìn)行的NOx的凈化作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中， 在上述排氣凈化催化劑內(nèi)，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，上述烴濃度的振動(dòng)周期是為了持續(xù)生成還原性中間體而需要的振動(dòng)周期。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其中，上述烴濃度的振動(dòng)周期在O. 3秒到5秒之間。
全文摘要
本發(fā)明提供內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。在內(nèi)燃機(jī)中，在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)按照以下順序配置有烴供給閥(16)、排氣凈化催化劑(13)、尿素水供給閥(17)和NOx選擇還原催化劑(15)。通常使用通過使流入排氣凈化催化劑(13)的烴的濃度以預(yù)先決定的范圍內(nèi)的振幅以及周期振動(dòng)而在排氣凈化催化劑(13)中還原廢氣中所含的NOx的第一NOx凈化方法，當(dāng)所供給的烴超過容許值時(shí)，使用利用所供給的尿素水在NOx選擇還原催化劑(15)中還原NOx的第二NOx凈化方法。
文檔編號B01J23/58GK102985648SQ20108001928
公開日2013年3月20日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者井上三樹男, 吉田耕平, 美才治悠樹, 梅本壽丈 申請人:豐田自動(dòng)車株式會社