专利名称：内燃机的排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉 及内燃机的排气净化装置。
背景技术：
公知有一种内燃机，该内燃机在内燃机排气通路内配置有NOx吸留催化剂，该NOx吸留催化剂在流入的废气的空燃比为稀时吸留废气中含有的NOx，在流入的废气的空燃比为浓时放出所吸留的NOx，在NOxK留催化剂上游的内燃机排气通路内配置具有吸附功能的氧化催化剂，在需要从NOx吸留催化剂放出NOx时，向氧化催化剂上游的内燃机排气通路内供给烃而使流入NOx吸留催化剂的废气的空燃比为浓(参照例如专利文献I)。在该内燃机中，需要从NOx吸留催化剂放出NOx时供给的烃在氧化催化剂中被制成气态的烃，气态的烃被送入NOx吸留催化剂中。其结果是，从NOx吸留催化剂放出的NOx被良好地还原。专利文献I :日本特许第3969450号
发明内容
但是，NOx吸留催化剂存在变为高温时NOx净化率降低的问题。本发明的目的是提供即使排气净化催化剂的温度为高温时也能够得到高NOx净化率的内燃机的排气净化装置。根据本发明，提供一种内燃机的排气净化装置，在内燃机排气通路内配置用于供给烃的烃供给阀，在烃供给阀下游的内燃机排气通路内配置用于使废气中所含的NOx与经重整的烃反应的排气净化催化剂，排气净化催化剂的废气流通表面上担载有贵金属催化齐U，且在贵金属催化剂的周围形成有碱性的废气流通表面部分；排气净化催化剂具有当使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动时将废气中所含的NOx还原的性质，并且具有当使烃浓度的振动周期比预先设定的范围长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质；所述内燃机的排气净化装置在内燃机运转时排气净化催化剂中吸留有NOx的情况下，控制来自烃供给阀的烃的喷射量以使流入排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅成为预先设定的范围内的振幅，并且，控制来自烃供给阀的烃的喷射周期以使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的周期振动，从而还原废气中所含的NOx和排气净化催化剂中吸留的N0X。即便是排气净化催化剂的温度为高温，也能够得到高的NOx净化率。
图I是压燃式内燃机的整体图。图2是图不性地表不催化剂载体的表面部分的图。图3是用于说明排气净化催化剂中的氧化反应的图。图4是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的图。
图5是表示NOx净化率的图。图6A和图6B是用于说明排气净化催化剂中的氧化还原反应的图。图7A和图7B是用于说明排气净化催化剂中的氧化还原反应的图。图8是图示性地表示向排气净化催化 剂流入的废气的空燃比的变化的图。图9是表示NOx净化率的图。图10是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的时间图。图11是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的时间图。图12是表示排气净化催化剂的氧化力与要求最小空燃比X的关系的图。图13是表示能够得到相同的NOx净化率的、废气中的氧浓度与烃浓度的振幅Λ H的关系的图。图14是表示烃浓度的振幅ΛΗ与NOx净化率的关系的图。图15是表示烃浓度的振动周期Λ T与NOx净化率的关系的图。图16是图示性地表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化等的图。图17是表示排出NOx量NOXA的映射的图。图18是表示燃料喷射时期的图。图19是表示烃供给量WR的映射的图。图20是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化等的图。图21是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化的图。图22是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化的图。图23Α至图23C是表示烃的喷射时间等的图。图24是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化的图。图25Α至25Β是用于说明吸留NOx的举动的图。图26是表示NOx放出温度TCl和边界温度TC2的图。图27是表示来自烃供给阀的烃的喷射模式和向排气净化催化剂流入的废气中的烃浓度变化的图。图28是表示烃的喷射时间和喷射周期的关系的图。图29是表示向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的图。图30是表示用于进行NOx净化控制的流程图。
具体实施例方式图I表示压燃式内燃机的整体图。参照图I, I表不内燃机本体,2表不各汽缸的燃烧室,3表不用于向各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式燃料喷射泵，4表示进气歧管，5表示排气歧管。进气歧管4介由进气导管6与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连结，压缩机7a的入口介由吸入空气量检测器8而与空气滤清器9连结。进气导管6内配置有由步进马达驱动的节气门10，进而进气导管6周围配置有用于冷却在进气导管6内流动的吸入空气的冷却装置11。图I所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置11内，利用内燃机冷却水冷却吸入空气。另一方面，排气歧管5连结于排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口。排气涡轮7b的出口介由排气管12连结于排气净化催化剂13的入口，排气净化催化剂13的出口与用于捕集废气中所含的颗粒的颗粒过滤器14连结。排气净化催化剂13上游的排气管12内配置有烃供给阀15，该烃供给阀15用于供给用作 压燃式内燃机的燃料的包含轻油或其它燃料的烃。在图I所示的实施例中，使用轻油作为由烃供给阀15供给的烃。应予说明，本发明还可以适用于以稀空燃比进行燃烧的火花点火式内燃机。此时，从烃供给阀15供给用作火花点火式内燃机的燃料的由汽油及其它燃料构成的烃。另一方面，排气歧管5和进气歧管4介由废气再循环(以下称为EGR)通路16而互相连结，EGR通路16内配置有电子控制式EGR控制阀17。另外，EGR通路16周围配置有用于冷却在EGR通路16内流动的EGR气体的冷却装置18。图I所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置18内，利用内燃机冷却水冷却EGR气体。另一方面，各燃料喷射阀3介由燃料供给阀19与共轨20连结，该共轨20介由电子控制式的喷出量可变的燃料泵21与燃料罐22连结。燃料罐22内贮存的燃料通过燃料泵21而供给到共轨20内，供给到共轨20内的燃料介由各燃料供给管19而供给到燃料喷射阀3。电子控制单元30包含数字计算机，具备利用双向性总线31而互相连接的ROM(只读存储器)32、RAM (随机存取存储器)33、CPU (微处理机)34、输入端口 35和输出端口 36。排气净化催化剂13的下游安装有用于检测排气净化催化剂13的温度的温度传感器23。另夕卜，颗粒过滤器14上安装有用于检测颗粒过滤器14前后的差压的差压传感器24。这些温度传感器23、差压传感器24和吸入空气量检测器8的输出信号介由各自对应的AD转换器37而输入输入端口 35。另外，加速踏板40上连接有产生与加速踏板40的踩踏量L成比例的输出电压的负载传感器41，负载传感器41的输出电压介由对应的AD转换器37输入到输入端口 35。进而，输入端口 35上连接有曲轴转角传感器42，该曲轴角传感器在曲轴每旋转例如15°时产生输出脉冲。另一方面，输出端口 36介由对应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节流阀10的驱动用步进马达、烃供给阀15、EGR控制阀17和燃料泵21连接。图2图示性地表示排气净化催化剂13的基体上担载的催化剂载体的表面部分。在该排气净化催化剂13中，如图2所示，在例如由氧化铝构成的催化剂载体50上担载有贵金属催化剂51、52，进而在该催化剂载体50上形成有含有选自钾K、钠Na、铯Cs之类的碱金属、钡Ba、钙Ca之类的碱土类金属、镧系元素之类的稀土类和银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir之类的能够向NOx供给电子的金属中的至少一种的碱性层53。因为废气沿着催化剂载体50上流动，所以贵金属催化剂51、52可以说是担载于排气净化催化剂13的废气流通表面上。另外，因为碱性层53的表面呈碱性，所以碱性层53的表面被称为碱性的废气流通表面部分54。另一方面，在图2中，贵金属催化剂51包含钼Pt，贵金属催化剂52包含铑Rh。即，担载于催化剂载体50的贵金属催化剂51、52由钼Pt和铑Rh构成。应予说明，在排气净化催化剂13的催化剂载体50上，除了钼Pt和铑Rh以外，还可以担载有钯Pd，或者可以代替铑Rh而担载钯Pd。即，担载于催化剂载体50的贵金属催化剂51、52由铑Rh和钯Pd中的至少一方以及钼Pt构成。
从烃供给阀15向废气中喷射烃时，该烃在排气净化催化剂13中被重整。在本发明中，利用此时经重整的烃在排气净化催化剂13中净化N0X。图3图示性地表示此时在排气净化催化剂13中进行的重整作用。如图3所示，从烃供给阀15喷射的烃HC通过催化剂51成为碳原子数少的自由基状的烃HC。图4表示从烃供给阀15供给烃的供给时刻和向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比(A/F)in的变化。应予说明，由于该空燃比(A/F) in的变化依赖于流入排气净化催化剂13的废气中的烃的浓度变化，所以图4所示的空燃比(A/F) in的变化也可以说表示烃的浓度变化。但是，因为烃浓度变高时，空燃 比(A/F) in变小，所以在图4中，空燃比(A/F)in越靠近浓侧,烃浓度越高。图5将NOx净化率相对于排气净化催化剂13的各催化剂温度TC进行表示，所述NOx净化率是通过周期性地改变流入排气净化催化剂13的烃的浓度而如图4所示地改变向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比(A/F) in时基于排气净化催化剂13的NOx净化率。本发明的发明人长期反复进行关于NOx净化的研究，在该研究课程中明确了如果使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动，则如图5所示，即便在400°C以上的高温区域中也能够得到极高的NOx净化率。进而，明确了此时含有氮和烃的大量的还原性中间体被持续保持或吸附于碱性层53的表面上，即排气净化催化剂13的碱性废气流通表面部分54上，该还原性中间体在得到高NOx净化率方面发挥核心作用。接着参照图6A和6B对此进行说明。应予说明，这些图6A和6B图示性地表示排气净化催化剂13的催化剂载体50的表面部分，这些图6A和6B示出推测在使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动时发生的反应。图6A是表示流入排气净化催化剂13的烃的浓度低时，图6B表示从烃供给阀15供给烃而使流入排气净化催化剂13的烃的浓度变高时。另外，由图4可知，因为流入排气净化催化剂13的废气的空燃比除了一瞬间以外维持在稀，所以流入排气净化催化剂13的废气通常处于氧过量的状态。因此，废气中所含的NO如图6A所示,在钼51上被氧化而成为NO2，接着该NO2进一步被氧化而成为N03。另夕卜，NO2的一部分成为NO2'此时，NO3的生成量远远多于N02_的生成量。因此，在钼Pt51上生成大量的NO3和少量的NO2'这些NO3和NO2-的活性强，以下将这些NO3和N02_称为活性NOx'另一方面，从烃供给阀15供给烃时，如图3所示，该烃在排气净化催化剂13内被重整而成为自由基。其结果是，如图6B所示，活性NO/周围的烃浓度升高。然而活性NOx*生成后，如果活性NOx *周围的氧浓度高的状态持续一定时间以上，则活性NOx I皮氧化，以硝酸根离子N03_的形式被吸收到碱性层53内。但是，如果在经过该一定时间之前，活性NOx*周围的烃浓度升高，则如图6B所示，活性NOx *在钼51上与自由基状的烃HC反应，由此生成还原性中间体。该还原性中间体附着或吸附于碱性层53的表面上。应予说明，认为此时最初生成的还原性中间体是硝基化合物R_N02。因为该硝基化合物R-NO2 —生成就会成为腈化合物R-CN，而该腈化合物R-CN只能在该状态下存在瞬间，所以立刻成为异氰酸酯化合物R-NC0。如果该异氰酸酯化合物R-NCO水解，则成为胺化合物R-NH2。但是，认为此时被水解的是异氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因此，如图6B所示，认为保持或吸附于碱性层53的表面上的还原性中间体大部分是异氰酸酯化合物R-NCO和胺化合物R-NH2。另一方面，如图6B所示，烃HC包围生成的还原性中间体的周围时，还原性中间体被烃HC所阻碍，不能继续进行反应。此时，如果流入排气净化催化剂13的烃的浓度降低，由此使得氧浓度升高，则还原性中间体周围的烃被氧化。其结果是，如图6A所示，还原性中间体与活性NOx *进行反应。此时活性NO/与还原性中间体R-NC0、R-NH2反应而成为N2、C02、H2O,这样使NOx得到净化。 像这样，在排气净化催化剂13中，通过提高流入排气净化催化剂13的烃的浓度而生成还原性中间体，降低流入排气净化催化剂13的烃的浓度来提高氧浓度，从而使活性NOx*与还原性中间体反应，NOx被净化。即，若要通过排气净化催化剂13净化NOx，则需要周期性地改变流入排气净化催化剂13的烃的浓度。当然，此时需要将烃的浓度升高至生成还原性中间体所需的足够高的浓度，将烃的浓度降低至使生成的还原性中间体与活性NO/反应所需的足够低的浓度。S卩，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅振动。应予说明，此时，必须在碱性层53上即碱性废气流通表面部分24上保持充足量的还原性中间体R-NC0、R-NH2直至所生成的还原性中间体与活性NO/反应，为此设置有碱性的废气流通表面部分24。另一方面，如果延长烃的供给周期，则在供给烃后直至下次供给烃为止的期间，氧浓度升高的期间变长，因而活性NOx *不生成还原性中间体而以硝酸盐的形式被吸收于碱性层53内。为了回避这一情况，需要使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的周期进行振动。因此，根据本发明的实施例中，为了使废气中所含的NOx与经重整的烃反应而生成含有氮和烃的还原性中间体R-NCO、R-NH2，在排气净化催化剂13的废气流通表面上担载有贵金属催化剂51、52，为了将生成的还原性中间体R-NCO、R-NH2保持在排气净化催化剂13内，在贵金属催化剂51、52周围形成有碱性的废气流通表面部分54，通过碱性的废气流通表面部分54上保持的还原性中间体R-NCO、R-NH2的还原作用而还原NOx，使烃浓度的振动周期为持续生成还原性中间体R-NCO、R-NH2所需要的振动周期。顺带说明，在图4所示的例子中，使喷射间隔为3秒。烃浓度的振动周期，即烃HC的供给周期比上述预先设定的范围内的周期长时，还原性中间体R-NC0、R-NH2从碱性层53的表面上消失，此时，如图7A所示，在钼Pt53上生成的活性NO/以硝酸根离子NO3-的形式在碱性层53内扩散，成为硝酸盐。即，此时，废气中的NOx以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内。另一方面，图7B表示像这样NOx以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内时，使流入排气净化催化剂13内的废气的空燃比为理论空燃比或浓的情况。此时，由于废气中的氧浓度降低，所以反应逆向(NCV —NO2)进行，这样一来，被吸收到碱性层53内的硝酸盐依次成为硝酸根离子NCV，如图7B所示，以NO2的形式从碱性层53中放出。接着，放出的NO2被废气中所含的烃HC和CO还原。图8是图示性地表示碱性层53的NOxK收能力临近饱和之前使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F) in暂时为浓的情况。应予说明，在图8所示的例子中，该浓控制的时间间隔为I分钟以上。此时，废气的空燃比(A/F) in为稀时被吸收到碱性层53内的NOx在废气的空燃比(A/F) in暂时为浓时，从碱性层53 —次性放出而被还原。因此，此时碱性层53起到用于暂时吸收NOx的吸收剂的作用。应予说明，也存在此时碱性层53暂时吸附NOx的情况，因而如果作为包括吸收和吸附二者的用语而使用吸留这一用语，则此时碱性层53起到用于暂时吸留NOx的NOx吸留剂的作用。即，此时，若将向内燃机进气通路、燃烧室2和排气净化催化剂13上游的排气通路内供给的空气和燃料(烃)之比称为废气的空燃比，则排气净化催化剂13作为在废气的空燃比为稀时吸留NOx，在废气中的氧浓度降低时将吸留的NOx放出的NOx吸留催化剂发挥功能。 图9表示使排气净化催化剂13像这样作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化率。应予说明，图9的横轴表示排气净化催化剂13的催化剂温度TC。使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能时，如图9所示，在催化剂温度TC为300°C至400°C时可以得到极高的NOx净化率，但催化剂温度TC为400°C以上的高温时，NOx净化率降低。像这样催化剂温度TC为400°C以上时NOx净化率降低是因为催化剂温度TC为4000C以上时硝酸盐热分解而以NO2的形式从排气净化催化剂13中放出。即，只要是将NOx以硝酸盐的形式吸留，就难以在催化剂温度TC高时得到高NOx净化率。但是，在图4至图6A、6B所示的新的NOx净化方法中，由图6A、6B可知，不生成硝酸盐，或者即使生成也是极微量，这样一来，如图5所示，即使在催化剂温度TC高时，也能够得到高NOx净化率。因此在本发明中，在内燃机排气通路内配置用于供给烃的烃供给阀15，在烃供给阀15下游的内燃机排气通路内配置用于使废气中所含的NOx与经重整的烃反应的排气净化催化剂13，排气净化催化剂13的废气流通表面上担载有贵金属催化剂51、52，且在贵金属催化剂51、52的周围形成有碱性的废气流通表面部分54，排气净化催化剂13具有当使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动时将废气中所含的NOx还原的性质，并且具有当使烃浓度的振动周期比预先设定的范围长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，在内燃机运转时使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动，从而在排气净化催化剂13中还原废气中所含的NOx。S卩，图4至图6A、6B所示的NOx净化方法可以说是在使用担载有贵金属催化剂且形成了能够吸收NOx的碱性层的排气净化催化剂的情况下，几乎不形成硝酸盐而净化NOx的新型的NOx净化方法。实际上，使用了该新型NOx净化方法的情况与使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能的情况相比，从碱性层53检测到的硝酸盐是极微量的。应予说明，以下将该新型NOx净化方法称为第一 NOx净化方法。接着，参照图10至图15，对该第一 NOx净化方法更详细地进行说明。图10将图4所示的空燃比(A/F) in的变化放大表示。应予说明，如上所述,该向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比(A/F)in的变化表示同时流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化。应予说明，在图10中，Λ H表示流入排气净化催化剂13的烃HC的浓度变化的振幅，AT表示流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期。进而,在图10中，(A/F)b代表表不用于产生内燃机输出功率的燃烧气体的空燃比的基础空燃比。换言之，该基础空燃比(A/F)b表示停止烃供给时流入排气净化催化剂13的废气的空燃比。另一方面，在图10中，X表示生成的活性NO/不是以硝酸盐的形式吸留在碱性层53内而是用于生成还原性中间体的空燃比(A/F) in的上限，为了使活性NO/与经重整的烃反应而生成还原性中间体，需要使空燃比(A/F) in低于该空燃比的上限X。换句话说，图10的X表示活性NO/与经重整的烃反应而生成还原性中间体所需的烃的浓度的下限，为了生成还原性中间体，需要使烃的浓度高于该下限X。此时，是否生成还原性中间体，由活性NOx *周围的氧浓度与烃浓度的比率，即由空燃比(A/F) in决定，以下将生成还原性中间体所需的上述空燃比的上限X称为要求最小空燃比。
在图10所示的例子中，要求最小空燃比X为浓，因此，此时为了生成还原性中间体，使空燃比(A/F) in瞬时性地为要求最小空燃比X以下，即浓。与此相对，在图11所示的例子中，要求最小空燃比X为稀。此时，通过使空燃比(A/F) in维持稀的同时周期性地降低空燃比(A/F) in而生成还原性中间体。此时，要求最小空燃比X为浓还是稀取决于排气净化催化剂13的氧化力。此时，就排气净化催化剂13而言，例如增大贵金属51的担载量，则氧化力强，如果增强酸性，则氧化力强。因此，排气净化催化剂13的氧化力根据贵金属51的担载量、酸性的强度而变化。另外，如果在使用了氧化力强的排气净化催化剂13的情况下如图11所示，使空燃比(A/F) in维持为稀且周期性地降低空燃比(A/F) in，则在降低空燃比(A/F)in时，烃完全被氧化，其结果是，不能生成还原性中间体。与此相对，如果在使用了氧化力强的排气净化催化剂13的情况下，如图10所示，使空燃比(A/F) in周期性地为浓，则空燃比(A/F) in为浓时烃没有被完全氧化而是被部分氧化，即烃被重整，这样一来就生成还原性中间体。因此，使用氧化力强的排气净化催化剂13的情况下，要求最小空燃比X需要为浓。另一方面，如果在使用氧化力弱的排气净化催化剂13的情况下，如图11所示，使空燃比(A/F) in维持为稀且周期性地降低空燃比(A/F) in，则烃没有被完全氧化而是被部分氧化，即烃被重整，这样一来就生成还原性中间体。与此相对，如果在使用了氧化力弱的排气净化催化剂13的情况下，如图10所示，使空燃比(A/F) in周期性地为浓，则大量的烃没有被氧化，只是从排气净化催化剂13中排出，这样一来无谓消耗的烃增大。因此，使用了氧化力弱的排气净化催化剂13的情况下，要求最小空燃比X需要为稀。S卩，可知需要如图12所示，排气净化催化剂13的氧化力越强，越降低要求最小空燃比X。像这样，要求最小空燃比X根据排气净化催化剂13的氧化力而变稀或变浓，以下将要求最小空燃比X为浓的情况作为例子，对流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅、流入排气净化催化剂13的烃浓度的振动周期进行说明。另外，基础空燃比(A/F)b变大时，即供给烃之前的废气中的氧浓度升高时，使空燃比(A/F) in为要求最小空燃比X以下所需的烃的供给量增大，随之对还原性中间体的生成不作出贡献的剩余的烃量也增大。此时，为了将NOx良好地净化，如上所述，需要将该剩余的烃氧化，因此，为了将NOx良好地净化，剩余的烃量越多，越需要大量的氧。此时，只要提高废气中的氧浓度，就可以增大氧量。因此，为了将NOx良好地净化，需要在供给烃之前的废气中的氧浓度高时，提高烃供给后的废气中的氧浓度。即，供给烃之前的废气中的氧浓度越高，越需要增大烃浓度的振幅。图13表示能够得到相同的NOx净化率时的、供给烃之前的废气中的氧浓度与烃浓度的振幅ΛΗ的关系。从图13可知为了得到相同的NOx净化率，供给烃之前的废气中的氧浓度越高，越需要增大烃浓度的振幅ΛΗ。即，为了得到相同的NOj争化率，基础空燃比(A/F)b越高越需要增大烃浓度的振幅AT。换句话说，为了良好地净化NOx，可以基础空燃比(A/F) b越低越减少烃浓度的振幅Λ T0然而，基础空燃比(A/F)b最低发生在加速运转时，只要此时烃浓度的振幅ΛΗ*200ppm左右，就可以良好地净化N0X。基础空燃比(A/F)b通常比加速运转时大，因此，如图14所示，只要烃浓度的振幅ΛΗ为200ppm以上，即可得到良好的NOx净化率。另一方面,可知基础空燃比(A/F)b最高时,只要使烃浓度的振幅ΔΗ为IOOOOppm左右，就能够得到良好的NOx净化率。因此，在本发明中，烃浓度的振幅的预先设定的范围是 200ppm 至 lOOOOppm。 另外，烃浓度的振动周期Λ T长时，从供给烃后至下次供给烃的期间，活性NOx *周围的氧浓度变高。此时，烃浓度的振动周期AT比5秒左右长时，活性NO/开始以硝酸盐的形式被吸收到碱性层53内，因此，如图15所示，烃浓度的振动周期AT比5秒左右长时，NOx净化率降低。因此，烃浓度的振动周期AT需要为5秒以下。另一方面，烃浓度的振动周期AT大致为O. 3秒以下时，供给的烃开始堆积在排气净化催化剂13的废气流通表面上，因此，如图15所示，烃浓度的振动周期AT大致为O. 3秒以下时，NOx净化率降低。因此，在本发明中，烃浓度的振动周期为O. 3秒至5秒之间。接着，参照图16至图19，对使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化方法进行具体说明。以下将像这样使排气净化催化剂13作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化方法称为第二 NOx净化方法。在该第二 NOx净化方法中，如图16中图示性地表示的那样，碱性层53所吸留的吸留NOx量5 NOX超过预先设定的允许量MAX时，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in暂时变为浓。使废气的空燃比(A/F) in变为浓时，废气的空燃比(A/F) in为稀时吸留在碱性层53内的NOx从碱性层53 —次性地放出而被还原。由此使NOx被净化。吸留NOx量Σ NOX例如由从内燃机排出的NOx量算出。在根据本发明的实施例中，每单位时间从内燃机排出的排出NOx量NOXA作为喷射量Q和内燃机转数N的函数以图17所示的映射形式预先存储在R0M32内，由该排出NOx量NOXA算出吸留NOx量Σ Ν0Χ。此时，如上所示，使废气的空燃比(A/F)in为浓的周期通常为I分钟以上。在该第二 NOx净化方法中，如图18所示，从燃料喷射阀3向燃烧室2内喷射燃料用燃料Q以及追加的燃料WR，从而使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比(A/F)in为浓。应予说明，图18的横轴表示曲轴转角。该追加的燃料WR在燃烧但不体现为内燃机输出功率的时期，即压缩上止点后紧邻ATDC90。之前进行喷射。该燃料量WR作为喷射量Q和内燃机转数N的函数以图19所示的映射形式预先存储在R0M32内。当然，此时也可以通过增大从烃供给阀15供给的烃的供给量，使废气的空燃比(A/F) in为浓。另外，再次回到对第一 NOx净化方法的说明，为了使用第一 NOx净化方法良好地净化NOx，如上所述，需要适当地控制烃浓度的振幅ΛΗ和振动周期AT。即，为了利用第一 NOx净化方法良好地净化N0X，需要控制烃浓度的振幅ΛΗ而使向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比(A/F) in为要求最小空燃比X以下，并将烃浓度的振动周期AT控制在0.3秒至5秒之间。此时，在本发明中，烃浓度的振动周期Λ T通过控制来自烃供给阀15的烃的喷射量进行控制，烃浓度的振动周期ΛΤ通过控制来自烃供给阀15的烃的喷射周期而进行控制。应予说明，此时，来自烃供给阀15的烃的喷射量通过控制来自烃供给阀15的烃的喷射时间或喷射压中的至少一方进行控制。然而，通过第一 NOx净化方法进行NOx的净化作用时，最要求的是在任何运转状态下均可以得到高NOx净化率，且使供给的烃不直接通过排气净化催化剂13。对这一点反复进行研究，结果明确了在排气净化催化剂13中被完全氧化的烃的量和被部分氧化的烃的量控制NOx净化率和烃的直接通过量。接着，参照图20对其进行说明。
图20中示出从烃供给阀15基于相同的喷射压以不同的喷射时间进行喷射的烃的三个喷射模式A、B、C。此时，喷射时间是喷射模式A为最短，喷射模式C为最长。另外，在图20中示出采用各喷射模式A、B、C进行喷射后，流入排气净化催化剂13的废气中的烃浓度的时间性变化。进而，图20中示出采用各喷射模式A、B、C进行喷射时的NOx净化率和排气净化催化剂13的烃的直接通过量。另外，流入排气净化催化剂13的废气中的烃浓度，即每单位废气量的烃量少时，该烃在排气净化催化剂13中完全被氧化。另一方面，废气中的烃浓度，即每单位废气量的烃量增大时，在排气净化催化剂13中，无法将全部的烃完全氧化。此时，一部分的烃被部分氧化。像这样，废气中的烃浓度存在在排气净化催化剂13中全部的烃完全被氧化的界限，该界限在图20中用XA表不。S卩，在图20中，烃浓度低于界限XA时，全部的烃完全被氧化，所以在图20中界限XA以下的影线区域RA中全部的烃完全被氧化。此时，影线区域RA的面积表示烃量，因此，相当于影线区域RA的量的烃完全被氧化。应予说明，以下将该界限XA称为完全氧化界限。另一方面，在图20中，在完全氧化界限XA以上的区域RB中，在排气净化催化剂13中进行烃的部分氧化作用。此时，在图20中，影线区域RB表示被部分氧化的烃量。由该被部分氧化的烃生成还原性中间体，所以利用该被部分氧化的烃进行基于第一 NOx净化方法的NOx的净化作用。应予说明，实际上，该被部分氧化的烃的一部分没有用于还原性中间体的生成而被氧化，利用被部分氧化的剩余的烃而生成还原性中间体。另一方面，如果使流入排气净化催化剂13的废气中的烃浓度、即每单位废气量的烃量进一步增大，则一部分烃在排气净化催化剂13中不仅没有被完全氧化，而且连部分氧化也不进行，此时没有被氧化的一部分烃直接通过排气净化催化剂13。发生该烃的直接通过的烃的界限在图20中用XB表示，以下将该界限XB称为直接通过界限。在图20中，在该直接通过界限XB以上的影线区域RC表示烃的直接通过量。为了将废气中含有的NOx用第一NOx净化方法进行净化，需要相对于废气中所含的NOx量为足够量的烃被部分氧化，被部分氧化的烃量RB不足时，NOx净化率降低。在图20中的喷射模式A表示像这样被部分氧化的烃量RB不足的情况，该情况下，如图20所示，NOx净化率降低。另一方面，在图20中喷射模式B表示为了增大被部分氧化的烃量RB，相比于喷射模式A延长喷射时间的情况。喷射时间长时，由于被部分氧化的烃量RB增大，所以如图20所示，NOx净化率变高。应予说明，图20表示即便是喷射模式B，被部分氧化的烃量RB也有些不足的情况。在图20中喷射模式C表示为了进一步增大被部分氧化的烃量RB，相比于喷射模式B进一步延长喷射时间的情况。此时，如图20所示，NOx净化率变高。但是，该情况下，因为烃浓度超过直接通过界限XB，所以发生烃的直接通过。在进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，通常需要不发生烃的直接通过。因此，在本发明中进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，通常在图20所示的例子中使用烃浓度的峰为直接通过界限XB的喷射模式B。当然，如喷射模式A所示，即使烃浓度的峰达不到直接通过界限XB也能够得到足够高的NOx净化率的情况下，可以使用喷射模式A。即，在本发明中进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，通常使用喷射模式A或喷射模式B中的任一种。另外，排气净化催化剂13的温度上升时，在排气净化催化剂13中每单位时间被氧化的烃量增大，即对烃的氧化速度增大，其结果是，排气净化催化剂13的温度上升时，完全氧化界限XA上升。另一方面，排气净化催化剂13的温度上升时，在温度上升之前，直接通过的烃被部分氧化，所以直接通过界限XB也上升。即，排气净化催化剂13的温度上升时，完全氧化界限XA和直接通过界限XB均上升。因此，利用第一 NOx净化方法进行NOx净化时，需要考虑这一情况进行烃的喷射控制。 图21和图22表示考虑这一情况进行烃的喷射控制时的一个例子。应予说明，图21所示的例子是在将喷射压维持恒定的状态下控制喷射时间来控制烃的喷射量的情况，图22所示的例子是表示通过控制喷射压和喷射时间这两者来控制烃的喷射量的情况。另外,在图21和图22中A1表不内燃机转数和负载比较低时的喷射模式，A3表不内燃机转数和负载比较高时的喷射模式，A2表示内燃机转数和负载分别在A1所示情况和A3所示情况的中间的情况的喷射模式。即，随着内燃机转数和负载变高，喷射模式由A1向A3变化。另外，内燃机转数和负载越高，排气净化催化剂13的温度越高，因此，内燃机转数和负载越高，完全氧化界限XA和直接通过界限XB也越高。另一方面，转数和负载越高，从内燃机每单位时间的排出NOx越增大，因此，内燃机转数和负载越高，越需要增大被部分氧化的烃量RB。此时，为了增大被部分氧化的烃量RB，需要增大烃的喷射量。因此，为了能够生成NOx净化所需量的部分氧化烃，在图21所示的例子中，通过随着内燃机转数和负载变高而延长喷射时间，从而增加喷射量，图22所示的例子中，通过随着内燃机转数和负载变高而增加喷射压并延长喷射时间，从而增加喷射量。像这样，喷射量可以通过仅控制喷射时间来控制，或控制喷射压和喷射时间这两者来控制，以下将仅控制喷射时间而控制喷射量的情况作为例子来说明本发明。图23A示出像这样仅控制喷射时间而控制喷射量的情况下能够生成NOx净化所需量的部分氧化烃的等喷射时间线。由图23A可知，向燃烧室2内的燃料喷射量Q越增大，即内燃机负载越增大，烃的喷射时间越长，且内燃机转数N越闻，烃的喷射时间越长。该喷射时间WT作为燃料喷射量Q和内燃机转数N的函数以图23B所示的映射形式预先存储在R0M32内。另外，最佳烃浓度的振动振幅AT、即烃的喷射周期AT也同样作为喷射量Q和内燃机转数N的函数以图23所示的映射形式预先存储于R0M32内。内燃机运转时从烃供给阀15以图23B所示的喷射时间WTij和图23C所示的喷射周期Λ Tij喷射烃时，进行利用第一 NOx净化方法的良好的NOx净化作用。图24示出像这样进行利用第一 NOx净化方法的良好的NOx净化作用时的烃的喷射模式与烃浓度变化。此时，在图24中，区域RA所示的量的烃被完全氧化，通过此时该烃的氧化反应热，将排气净化催化剂13维持于活化的状态。另外，排气净化催化剂13活化而进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，如上所述，不生成硝酸盐或即便生成也极微量，因此，此时在排气净化催化剂13中几乎不吸留N0X。另一方面，排气净化催化剂13未活化时，不能进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用，此时废气中含有的NOx吸留在排气净化催化剂13中。因此，内燃机运转时，至少在排气净化催化剂13活化之前，NOx或多或少地吸留在排气净化催化剂13中。
该吸留NOx如上所述可以用第二 NOx净化方法进行还原。但是，反复进行研究的结果，明确了该吸留NOx利用与该第二 NOx净化方法不同的第三NOx净化方法也能还原。接着，参照图25A、25B和26，对利用该第三NOx净化方法的NOx净化作用进行说明。图25A表示吸留在排气净化催化剂13中的NOx的举动，图25A中TCl和TC2表示排气净化催化剂13的温度。吸留在排气净化催化剂13中的NOx在排气净化催化剂13的温度TC低于TCl时，保持吸留在排气净化催化剂13中的状态。与此相对，排气净化催化剂13的温度TC超过TCl且如图25B所示在周围存在烃时，吸留在碱性层53内的硝酸盐变为硝酸根离子NO3-,从碱性层53内放出，成为活性NO/而吸附在排气净化催化剂13的表面上。因此，TCl表示吸留的NOx放出的NOx放出温度。接着，该活性NO/在钼51上与自由基状的烃HC反应，由此生成还原性中间体。接着，该还原性中间体如图6A所示，与活性NO/反应而被净化。像这样由吸留NOx生成还原性中间体，由此净化NOx的NOx净化方法为上述的第三NOx净化方法。因此，在本发明中，为了利用该第三NOx净化方法净化N0X，内燃机运转时在排气净化催化剂13中吸留有NOx时，控制来自烃供给阀15的烃的喷射量而使流入排气净化催化剂13的烃的浓度变化的振幅为预先设定的范围内的振幅，并且控制来自烃供给阀15的烃的喷射周期而使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的周期振动，由此还原废气中所含的NOx和废气净化催化剂13中吸留的N0X。此时，在本发明中，在排气净化催化剂13内，废气中所含的NOx和排气净化催化剂13中吸留的N0x与经重整的烃进行反应，生成含有氮和烃的还原性中间体，使来自烃供给阀15的烃的喷射周期为持续生成还原性中间体所必要的周期。在本发明中，该烃的喷射周期为O. 3秒至5秒之间。另一方面，排气净化催化剂13的温度TC超过TC2，并且如图25B所示周围存在烃时，吸留在碱性层53内的硝酸盐分解，NOx从碱性层53内放出。因此，TC2是表示放出的吸留NOx保持吸附状态或硝酸盐分解而放出NOx的边界温度。硝酸盐分解而放出NOx时，不生成还原性中间体，此时不能进行利用第三NOx净化方法的NOx净化作用。因此，能进行利用第三NOx净化方法的NOx净化作用是在排气净化催化剂13的温度TC在NOx放出温度TCl和边界温度TC2之间时。应予说明，此时，NOx放出温度TCl和边界温度TC2是在排气净化催化剂13中的NOx NOX的函数，如图26所示，这些NOx放出温度TCl和边界温度TC2随着NOx吸留量Σ NOX增大而逐渐降低。S卩，可知NOx吸留量Σ NOX越增大，能进行利用第三NOx净化方法的NOx净化作用的排气净化催化剂13的温度范围变得越低。该能进行利用第三NOj.化方法的NOx净化作用的排气净化催化剂13的温度范围预先通过实验而求出。另外，排气净化催化剂13活化而进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，通过供给的烃的氧化反应热而使排气净化催化剂13的温度上升。此时，如果排气净化催化剂13的温度上升至NOx放出温度TCl和边界温度TC2之间且此时周围存在烃，则从排气净化催化剂13放出的NOx可以通过利用第三NOx净化方法的NOx净化作用而净化。此时，除了废气中所含的NOx以外，还需要还原从排气净化催化剂13中放出的NOx，所以从烃供给阀15供给的烃量与进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用的情况相比增大。图27表示进行利用第三NOx净化方 法的NOx净化作用时的烃的喷射模式和烃浓度的变化。图27中如WTK所示，可知进行利用第三NOx净化方法的NOx净化作用时的喷射时间与进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时的喷射时间TW(图24)相比，喷射时间延长，由此使喷射量增大。像这样使喷射量增大时，除了废气中所含的NOx以外，吸留在排气净化催化剂13中的NOx也被还原，从而，进行利用第三NOx净化方法的良好的NOx净化作用。另外，因为喷射量增大时，在排气净化催化剂13中被完全氧化的烃量RA增大，所以氧化反应热增大，其结果是，排气净化催化剂13的温度上升。但是此时排气净化催化剂13本身没有特别升温的必要，排气净化催化剂13的温度只要维持在此时的温度就足够。此时，为了将排气净化催化剂13的温度维持在该状态，需要将每单位时间被完全氧化的烃量维持恒定。每单位时间被完全氧化的烃量可以由每次喷射的完全氧化烃量RA除以喷射周期Δ TK而得到的值(RA/Λ TK)表示。此时，因为每次喷射的完全氧化烃量RA与喷射量成比例，喷射量与喷射时间WTK成比例，所以每单位时间被完全氧化的烃量可以以喷射时间WTK除以喷射周期Λ TK而得到的值(WTK/Λ TK)来表示。因此，为了将排气净化催化剂13的温度维持在该状态，只要使该值(WTK/△ TK)与图24所示的情况的(WTMT)相等即可。(WTK/ Δ TK) = (WT/AT)时的关系示于图28。由图28可知，为了将排气净化催化剂13的温度维持在该状态，喷射时间从WT增大到WTK时，需要将喷射周期由AT增大到ΛΤΚ。因此，根据本发明的实施例中，随着烃的喷射量增大，烃的喷射周期变长。应予说明，如图26所示，NOx吸留量Σ NOX多时，边界温度TC2低，如果实际上此时排气净化催化剂13活化而开始利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用，则多数情况下排气净化催化剂13的温度超过边界温度TC2。因此，实际上开始利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，能够进行利用第三NOx净化方法的NOx净化作用的是NOx吸留量Σ NOX少的时候。另一方面，开始利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，如果排气净化催化剂13的温度超过边界温度TC2，则如上所述，吸留在排气净化催化剂13中的硝酸盐分解，从排气净化催化剂13中放出Ν0Χ。如果像这样从排气净化催化剂13中放出NOx，则该NOx没有被还原就排出到外部气体中。因此，为了将此时放出的NOx还原，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比暂时为浓。即，此时利用第二 NOx净化方法的NOx净化作用来净化Ν0Χ。像这样，在本发明中，在内燃机运转时根据内燃机的运转状态选择性地使用第一NOx净化方法、第二 NOx净化方法和第三NOx净化方法，所述第一 NOx净化方法通过使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动而还原废气中所含的NOx ;所述第二 NOx净化方法通过使流入排气净化催化剂13的烃的浓度大于预先设定的范围内的振幅而从排气净化催化剂13中放出吸留NOx并进行还原；所述第三NOx净化方法通过使流入排气净化催化剂13的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅和预先设定的范围内的周期振动而将废气中所含的NOx和排气净化催化剂13所吸留的NOx
一同还原。此时，在本发明中，排气净化催化剂活化而开始利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，在排气净化催化剂中吸留有NOx的情况下，进行利用第二 NOx净化方法NOx净化作用或利用第三NOx净化方法的NOx净化作用中的任一方。此时，如上所述，利用第三NOx净化方法的NOx净化作用可以在排气净化催化剂13的温度在预先求出的温度范围内时进行，该温度范围随着在排气净化催化剂13中的NOx吸留量增大而降低。另外，如上所述，实际上能够进行利用第三NOx净化方法的NOx净化作用是在NOxK留量Σ NOX少时，因此，在根据本发明的一个实施例中，利用第三NOx净化方法的NOx净化作 用在排气净化催化剂13的NOx吸留量低于预先设定的设定值时进行。图29表示同一内燃机运转状态下进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用、利用第二 NOx净化方法的NOx净化作用、以及利用第三NOx净化方法的NOx净化作用时向排气净化催化剂13流入的废气的空燃比的变化的差异。在图30中示出NOx净化控制例程。该例程通过每隔恒定时间的插入来执行。参照图30，首先最初在步骤60中判断是否能够进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用。例如，由温度传感器23的输出信号判定为排气净化催化剂13的温度TC超过活化温度时，判定可以进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用。在步骤61中判定为可以进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，进入到步骤61中判断现在是否由利用第二NOx净化方法的NOx净化处理更换为利用第一 NOx净化方法的NOx净化处理。现在不能由利用第二 NOx净化方法的NOx净化处理更换为利用第一 NOx净化方法的NOx净化处理时，即上一次插入时也进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化处理时，进入步骤62，以由图23B算出的喷射时间WTij和由图23C算出的喷射周期ATij进行烃的供给处理。此时执行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用。另一方面，在步骤60中判断为不能进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时，例如内燃机启动时那样排气净化催化剂13的温度未达到活化温度时，判断为应该利用第二 NOx净化方法，进入步骤70。在步骤70中，由图17所示的映射算出每单位时间的排出NOx量NOXA。接着在步骤71中通过在Σ NOX上加上排出NOx量NOXA，从而算出吸留NOx量Σ Ν0Χ。接着，在步骤72中判断吸留NOx量Σ NOX是否超过允许值MAX。Σ NOX > MAX时，进入步骤73，由图19所示的映射算出追加的燃料量WR，进行追加的燃料的喷射作用。接着，在步骤68中Σ NOX被清除。另一方面，在步骤61中，判断为现在可以由利用第二 NOx净化方法的NOx净化处理更换为利用第一 NOx净化方法的NOx净化处理时，进入步骤63，判断NOx吸留量Σ NOX是否小于预先设定的设定值MD。Σ NOX < MD时，进入步骤64，判断是否能进行利用第三NOx净化方法的NOx净化处理，即排气净化催化剂13的温度TC是否在NOx放出温度TCl与边界温度TC2之间。能够进行利用第三NOx净化方法的NOx净化处理时，进入步骤65，进行利用第三NOx净化方法的NOx净化处理。应予说明，可以省略步骤63与步骤64中的任意一方的步骤。步骤65中，通过由图23B所示的映射根据运转状态算出的喷射时间WT乘以预先设定的常数C，算出喷射时间WTK。接着，在步骤66中，基于下式算出进行利用第三NOx净化方法的NOx净化处理时的烃的喷射周期Λ ΤΚ。ΛΤΚ — (WTK/WT) · ΔΤ接着，在步骤67中以在步骤65中算出的喷射时间WTK和在步骤66中算出的喷射周期Λ TK进行烃的供给处理。此时，执行利用第三NOx净化方法的NOx净化作用。接着进入步骤68。 另一方面，在步骤63中判断为NOx吸留量Σ NOX比预先设定的设定值MD多时，或者在步骤64中判断为不能进行利用第三NOx净化方法的NOx净化处理时，进入步骤69，使流入排气净化催化剂13的废气的空燃比暂时为浓。即，此时，通过利用第二 NOx净化方法的NOx净化作用净化NOx。接着进入步骤68。应予说明，作为其它的实施例，还可以在排气净化催化剂13上游的内燃机排气通路内配置用于将烃进行重整的氧化催化剂。符号说明4...进气歧管5...排气歧管7...排气涡轮增压器12...排气管13...排气净化催化剂14...颗粒过滤器15...烃供给阀
权利要求
1.一种内燃机的排气净化装置，其中，在内燃机排气通路内配置用于供给烃的烃供给阀，在烃供给阀下游的内燃机排气通路内配置用于使废气中所含的NOx与经重整的烃反应的排气净化催化剂，该排气净化催化剂的废气流通表面上担载有贵金属催化剂，且在该贵金属催化剂的周围形成有碱性的废气流通表面部分；该排气净化催化剂具有当使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动时将废气中所含的NOx还原的性质，并且具有当使该烃浓度的振动周期比该预先设定的范围长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质；所述内燃机的排气净化装置在内燃机运转时排气净化催化剂中吸留有情况下，控制来自烃供给阀的烃的喷射量以使流入排气净化催化剂的烃的浓度变化的振幅成为该预先设定的范围内的振幅，并且，控制来自烃供给阀的烃的喷射周期以使流入排气净化催化剂的烃的浓度以预先设定的范围内的周期振动，从而还原废气中所含的NOx和排气净化催化剂中吸留的N0X。
2.根据权利要求I所述的内燃机的排气净化装置，其中，在所述排气净化催化剂内，废气中所含的NOx和排气净化催化剂所吸留的NOx与经重整的烃反应而生成含有氮和烃的还原性中间体，所述烃的喷射周期是持续生成还原性中间体所需的周期。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述烃的喷射周期为O.3秒至5秒之间。
4.根据权利要求I所述的内燃机的排气净化装置，其中，根据内燃机的运转状态选择性地使用第一 NOx净化方法、第二 NOx净化方法、第三NOx净化方法，所述第一 NOx净化方法在内燃机运转时，通过使流入排气净化催化剂的烃的浓度以该预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动，从而还原废气中所含的NOx，所述第二 NOx净化方法通过使流入排气净化催化剂的烃的浓度大于该预先设定的范围内的振幅，从而使吸留NOx从排气净化催化剂中放出并进行还原，所述第三NOx净化方法通过使流入排气净化催化剂的烃的浓度以该预先设定的范围内的振幅以及预先设定的范围内的周期振动，从而将废气中所含的NOx和排气净化催化剂所吸留的NOx —同还原。
5.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其中，当排气净化催化剂活化且开始进行利用第一NOx净化方法的NOx净化作用时，在排气净化催化剂中吸留有NOx的情况下，进行利用第二 NOx净化方法的NOx净化作用或利用第三NOx净化方法的NOx净化作用中的任一种。
6.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其中，该利用第三NOx净化方法的NOx净化作用能够在排气净化催化剂的温度处于预先求出的温度范围内时进行，该温度范围随着在排气净化催化剂中的NOx吸留量增大而降低。
7.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其中，该利用第三NOx净化方法的NOx净化作用在排气净化催化剂的NOx吸留量比预先设定的设定值低时进行。
8.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其中，进行该利用第三NOx净化方法的NOx净化作用时与进行利用第一 NOx净化方法的NOx净化作用时相比，流入排气净化催化剂的烃浓度变化的振幅增大。
9.根据权利要求I所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述贵金属催化剂由铑Rh和钯Pd中的至少一方以及钼Pt构成。
10.根据权利要求I所述的内燃机的排气净化装置，其中，在所述排气净化催化剂的废气流通表面上形成有包含碱金属或者碱土类金属或者稀土类或者能够向NOx供给电子的金 属的碱性层，该碱性层的表面形成所述碱性的废气流通表面部分。
全文摘要
内燃机中，在内燃机排气通路内配置有烃供给阀(15)和排气净化催化剂(13)。在内燃机运转时，控制来自烃供给阀(15)的烃的喷射量，使得流入排气净化催化剂(13)的烃浓度变化的振幅成为预先设定的范围内的振幅，并且控制来自烃供给阀(15)的烃的喷射周期，使得流入排气净化催化剂(13)的烃浓度以预先设定的范围内的周期振动，由此使废气中所含的NOx和排气净化催化剂(13)所吸留的NOx还原。
文档编号F01N3/36GK102834595SQ20118000338
公开日2012年12月19日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者井上三树男, 吉田耕平, 美才治悠树, 梅本寿丈 申请人:丰田自动车株式会社