内燃机的排气净化装置的制作方法

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：
以氧化铝为载体涂层材料来负载氧化银的催化装置已公知(参照专利文献I)，这种银氧化铝系催化装置在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，吸附排气气体中的NO2，当变为设定温度时，排出所吸附的N02。在银氧化铝系催化装置变为设定温度时，配置于下游侧的NOx催化装置已活化，从而能够对从银氧化铝系催化装置流出的NO2进行还原净化。 现有技术文献专利文献专利文献I :日本特许2801423专利文献2 日本特开2008-240568专利文献3 日本特开2009-160548

发明内容
发明所要解决的问题如上所述的银氧化铝系催化装置不仅吸附排气气体中的NO2，还吸附排气气体中的NO。但是，所吸附的NO在低于设定温度的温度下排出。此时，配置于下游侧的NOx催化装置并未活化，从银氧化铝系催化装置流出的NO会排放到大气中而并不会在NOx催化装置中被还原净化。因此，本发明的目的在于，提供一种具备银氧化铝系催化装置的内燃机的排气净化装置，能够减少在比排出NO2的设定温度低的温度时从银氧化铝系催化装置流出的NO量。用于解决问题的方法本发明的发明I的内燃机的排气净化装置具备配置于发动机排气系统中的银氧化铝系催化装置，在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，所述银氧化铝系催化装置在第一设定温度下排出所吸附的NO2，在低于所述第一设定温度的第二设定温度下排出所吸附的NO，所述排气净化装置的特征为，在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，当所述银氧化铝系催化装置变为低于所述第二设定温度的第三设定温度时，抑制所述银氧化铝系催化装置的温度上升而将所述银氧化铝系催化装置维持在所述第三设定温度附近，以使所述银氧化铝系催化装置所吸附的至少一部分NO氧化成为NO2并被所述银氧化铝系催化装置吸附，然后，解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制。本发明的发明2的内燃机的排气净化装置，在发明I所述的内燃机的排气净化装置的基础上具有如下特征，在判断为所述银氧化铝系催化装置所吸附的NO已没有时，解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制。本发明的发明3的内燃机的排气净化装置，在发明I或发明2所述的内燃机的排气净化装置的基础上具有如下特征，在所述银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制时或在解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制之后，在判断为所述NOx还原催化装置活化、并且所述银氧化铝系催化装置所吸附的NO2量已达到设定量时，使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。本发明的发明4的内燃机的排气净化装置，在发明I或发明2所述的内燃机的排气净化装置的基础上具有如下特征，在所述银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制时或在解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制之后，在所述银氧化铝系催化装置升温到所述第一设定温 度以上时，使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。本发明的发明5的内燃机的排气净化装置，在发明I所述的内燃机的排气净化装置的基础上具有如下特征，在所述银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在判断为如果解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，则所述NOx还原催化装置活化、并且所述银氧化铝系催化装置所吸附的NO2量已达到设定量时，解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，并使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。本发明的发明6的内燃机的排气净化装置，在发明3 发明5中的任一项所述的内燃机的排气净化装置的基础上具有如下特征，在使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓时，仅在设定时间使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比为设定浓空气燃料比，设定此时从所述银氧化铝系催化装置排出的NO2排出速度，并且使所述NOx还原催化装置升温，以使所述NOx还原催化装置的NOx还原速度在所述NO2排出速度以上。本发明的发明7的内燃机的排气净化装置，在发明I所述的内燃机的排气净化装置的基础上具有如下特征，在所述银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在判断为如果解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，则所述NOx还原催化装置活化时，解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，并使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。发明效果根据发明I所述的本发明的内燃机的排气净化装置，具备配置于发动机排气系统中的银氧化铝系催化装置，在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，银氧化铝系催化装置在第一设定温度下排出所吸附的NO2，在低于第一设定温度的第二设定温度下排出所吸附的NO，所述排气净化装置的特征在于，在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，在银氧化铝系催化装置变为低于第二设定温度的第三设定温度时，抑制银氧化铝系催化装置的温度上升而将银氧化铝系催化装置维持在第三设定温度附近，以使银氧化铝系催化装置所吸附的至少一部分NO氧化成为NO2并被银氧化铝系催化装置吸附，然后，解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制。由此，能够使银氧化铝系催化装置所吸附的NO量减少，即使在解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制时，银氧化铝系催化装置变为第二设定温度而从银氧化铝系催化装置排出NO，也能够降低从银氧化铝系催化装置流出的NO量。根据本发明的发明2所述的内燃机的排气净化装置，在发明I的内燃机的排气净化装置的基础上，在判断为银氧化铝系催化装置所吸附的NO已没有时，解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制。由此可实现，即使银氧化铝系催化装置变为第二设定温度，也几乎不会从银氧化铝系催化装置排出NO。根据本发明的发明3所述的内燃机的排气净化装置，在发明I或发明2所述的内燃机的排气净化装置的基础上，在银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制时或在解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制之后，在判断为NOx还原催化装置活化、并且银氧化铝系催化装置所吸附的NO2量已达到设定量时，使流入银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气 燃料比相比更浓。由此，通过在银氧化铝系催化装置不能吸附NO2以前使排气气体的空气燃料比变浓，从而，即使在低于第一设定温度的温度下，也能够使NO2从银氧化铝系催化装置排出，这样排出的NO2能够在配置于银氧化铝系催化装置的下游侧并且活化的NOx还原催化装置中、被浓空气燃料比的排气气体中的还原物质还原净化。根据本发明的发明4所述的内燃机的排气净化装置，在发明I或发明2所述的内燃机的排气净化装置的基础上，在银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制时或在解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制之后，在银氧化铝系催化装置升温到第一设定温度以上时，使流入银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。由此，NO2从变为第一设定温度的银氧化铝系催化装置排出，这样排出的NO2能够在配置于银氧化铝系催化装置的下游侧并且活化的NOx还原催化装置中、被浓空气燃料比的排气气体中的还原物质还原净化。根据本发明的发明5所述的内燃机的排气净化装置，在发明I所述的内燃机的排气净化装置的基础上，在银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在判断为如果解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，则NOx还原催化装置活化、并且银氧化铝系催化装置所吸附的NO2量已达到设定量时，解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，并使流入银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。由此，通过在银氧化铝系催化装置不能吸附NO2以前，解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，并使排气气体的空气燃料比变浓，从而，即使在低于第一设定温度的温度下，也能够使NO2从银氧化铝系催化装置排出，这样排出的NO2能够在配置于银氧化铝系催化装置的下游侧并且活化的NOx还原催化装置中、被浓空气燃料比的排气气体中的还原物质还原净化。根据本发明的发明6所述的内燃机的排气净化装置，在发明3 发明5中任一发明所述的内燃机的排气净化装置的基础上，在使流入银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓时，仅在设定时间使流入银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比为设定浓空气燃料比，设定此时从银氧化铝系催化装置排出的NO2排出速度，并且使NOx还原催化装置升温，以使NOx还原催化装置的NOx还原速度在所述NO2排出速度以上。由此，能够在NOx还原催化装置中对从银氧化铝系催化装置排出的大部分的NO2进行还原净化。根据本发明的发明7所述的内燃机的排气净化装置，在发明I所述的内燃机的排气净化装置的基础上，在银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在判断为如果解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，则NOx还原催化装置活化时，解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，并使流入银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。由此，即使解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，从而银氧化铝系催化装置变为第二设定温度以上而排出NO，也能够在配置于银氧化铝系催化装置的下游侧并且活化的NOx还原催化装置中，使用浓空气燃料比的排气气体中的还原物质将其还原净化。


图I是表示本发明的内燃机的排气净化装置的实施例的概略图。图2是表示在本发明的排气净化装置中实施的控制的第一程序框图。 图3是用于将图2的第一程序框图的标记设置为I的第二程序框图。图4是用于将图2的第一程序框图的标记设置为2的第三程序框图。图5是用于将图2的第一程序框图的标记设置为2的第四程序框图。图6是用于将图2的第一程序框图的标记设置为2的第五程序框图。
具体实施例方式图I是表示本发明的内燃机的排气净化装置的实施例的概要图，在该图中，I为内燃机的排气通路。内燃机为柴油发动机或缸内喷射式火花点火内燃机那样的实施稀薄燃烧的内燃机。由于在这种内燃机的排气气体中含有比较多的NOx，因此在排气通路I上配置有吸附NOx的银氧化铝系催化装置2，而且，在银氧化铝系催化装置2的下游侧配置有用于将NOx还原的NOx还原催化装置3，在银氧化铝系催化装置2的上游侧配置有用于供给还原剂的还原剂供给装置4。另外，在NOx还原催化装置3的周围配置有用于对NOx还原催化装置3进行加热的电加热器5。此外，为了抑制银氧化铝系催化装置2的温度上升，在紧邻银氧化铝系催化装置2的上游侧配置有向银氧化铝系催化装置2供给二次空气的二次空气供给装置6。银氧化铝系催化装置2是以氧化铝作为载体涂层材料来负载氧化银的装置，能够以形成硝酸银的方式吸附排气气体中的NO2，在流入银氧化铝系催化装置2的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，当变为第一设定温度(约300°C)时，排出所吸附的N02。此时，NOx还原催化装置3已充分活化，排出的NO2能够在NOx还原催化装置3中被从还原剂供给装置4供给的还原剂还原净化。这样，通过将银氧化铝系催化装置2配置于NOx还原催化装置3的上游侧，能够在NOx还原催化装置3活化以前充分抑制排气气体中的NO2排放到大气中。银氧化铝系催化装置2例如为如下的装置，在蜂窝状的基材上形成氧化铝Al2O3载体涂层，以银相对于氧化铝200g(为了提高耐热性，也可以混入镧La)为0. 2mol的比例，使氧化银Ag2O负载于氧化铝载体涂层。
作为这种催化剂的制备方法，例如，将1600g氧化铝MI386 (LaAl2O3)粉末、710. 4g粘合剂A520和3600g水用磨碎机搅拌20分钟后，将其以每单位体积200g/L涂敷到基材上。接下来，将其在大气中且在250°C下锻烧30分钟，然后，在500°C下锻烧I小时，从而在基材上形成氧化铝载体涂层。另一方面，向236. 2g硝酸银中添加离子交换水使其溶解，使其为1700cc，制备Ag浓度为0. 82mol/L的硝酸银水溶液。将上述氧化铝载体涂层浸溃到上述硝酸银水溶液中30分钟，通过吸水负载，以每单位体积计Ag为0. 2mol/L来使其负载。接下来，使送风式干燥机工作，使其干燥20分钟，在大气中且在550°C下锻烧3小时，然后，在使含有5%的氢气的氮气在I分钟内通过7L的条件下，在500 0C下锻烧3小时。在这样制备的催化剂中，氧化银Ag2O能够从氧化铝Al2O3载体涂层露出，并且在使 排气气体中的NO氧化成为NO2之后，能够以硝酸银AgNO3的形式良好地保持。NOx还原催化装置3可采用三元催化装置，在这种情况下，从还原剂供给装置4供给例如燃料来作为还原剂，使三元催化装置内的排气气体的空气燃料比变浓而将NOx还原净化。此外，NOx还原催化装置3可以采用使用氨NH3对NOx进行选择性地还原净化的选择还原型NOx催化装置，在这种情况下，从还原剂供给装置4供给例如尿素以作为还原剂，在选择还原型NOx催化装置中，通过尿素的水解来产生氨，从而将NOx还原净化。此外，在NOx还原催化装置3由可将排气气体中的烃部分氧化的上游侧的氧化催化装置(负载钼Pt、银Ag或铜Cu等)、和对在氧化催化装置中由部分氧化后的烃和排气气体中的NOx生成的含氮烃化合物(胺化合物、异氰酸酯化合物及亚硝基化合物)进行净化的下游侧的催化装置(负载钼Pt或铑Rh)构成的情况下，为了将NOx净化，从还原剂供给装置4供给烃(燃料)以作为还原剂。特别是，如果由所供给的烃使排气气体的空气燃料比成为15.5以下的稀空气燃料比，则在氧化催化装置中易生成含氮烃化合物，从而能够将排气气体中的几乎全部NOx净化。如上所述，直到银氧化铝系催化装置2变为第一设定温度Tl为止以硝酸银AgNO3的方式被吸附的排气气体中的NO2，在银氧化铝系催化装置2变为第一设定温度Tl时排出，此时，下游侧的NOx还原催化装置3已变为活化温度(约200°C )以上，排出的NO2能够被NOx还原催化装置3还原净化。另一方面，排气气体中的NO也被银氧化铝系催化装置2吸附，但NO在银氧化铝系催化装置2中是以亚硝酸银AgNO2的方式被吸附。这样，作为亚硝酸银被吸附的NO在低于第一设定温度Tl的第二设定温度T2 (约150°C )时，从银氧化铝系催化装置2排出。此时，下游侧的NOx还原催化装置3并未充分活化，从银氧化铝系催化装置2流出的NO在NOx还原催化装置3中不会被还原净化，而是排放到大气中。因此，期望减少在比排出NO2的第一设定温度Tl低的第二设定温度T2时从银氧化铝系催化装置流出的NO量。为了实现上述目的，本实施方式的内燃机的排气净化装置由电子控制装置(未图示)按照图2所示的第一程序框图来控制。图2的第一程序框图与发动机起动同时开始。首先，在步骤101中，推定银氧化铝系催化装置2的当前的温度TU。例如，可以在紧邻银氧化铝系催化装置2的下游侧配置温度传感器，测定从银氧化铝系催化装置2流入的排气气体温度，以该测定温度作为银氧化铝系催化装置2的当前的温度TU。此外，也可以以基于当前的发动机运转状态而推定的流入银氧化铝系催化装置2的排气气体的温度为基础，推定银氧化铝系催化装置2的当前的温度TU。另外，也可以直接测量银氧化铝系催化装置2的温度。接下来，在步骤102中，基于当前的发动机运转状态，推定每单位时间(程序框图的执行间隔)从各汽缸排出并以亚硝酸银AgNO2的方式被银氧化铝系催化装置2新吸附的NO量al。例如,该NO量al可实验性地针对各发动机运转状态而映射化,只要将该映射用于步骤102的推定中即可。接下来，在步骤103中，基于当前的发动机运转状态，推定每单位时间(程序框图的执行间隔)从各汽缸排出并以硝酸银AgNO3的方式被银氧化铝系催化装置2新吸附的NO2量a2。例如,该NO2量a2可实验性地针对各发动机运转状态而映射化,只要将该映射用于步骤103的推定中即可。
接下来，在步骤104中，基于步骤101中推定的银氧化铝系催化装置2的当前的温度TU、以及在银氧化铝系催化装置2中以亚硝酸银AgNO2的方式被吸附的NO量Al(在步骤105中计算出)，推定每单位时间(程序框图的执行间隔)在银氧化铝系催化装置2中以亚硝酸银AgNO2的方式被吸附的NO被氧化后以硝酸银AgNO3的方式被吸附的氧化量a3。例如，银氧化铝系催化装置2的当前的温度TU越高则该氧化量a3越多，此外，在银氧化铝系催化装置2中以亚硝酸银AgNO2的方式被吸附的NO量Al越多则该氧化量a3越多。氧化量a3可实验性地映射化，只要将该映射用于步骤104的推定中即可。接下来，在步骤105中，加上步骤102中推定的NO量al、并且减去步骤104中推定的氧化量a3，从而计算出银氧化铝系催化装置2的当前的NO吸附量Al。在步骤106中，力口上步骤103中推定的NO2量&2、并且还加上步骤104中推定的氧化量a3，从而计算出银氧化铝系催化装置2的当前的NO2吸附量A2。接下来,在步骤107中，判断标记F是否为2。标记F是在发动机停止的同时复位为0的标记，最初，步骤107的判断被否定，从而进入步骤108。在步骤108中，判断标记F是否为1，最初，该判断也被否定，从而进入步骤109。在步骤109中，判断步骤101中推定的银氧化铝系催化装置2的当前的温度TU是否达到第三设定温度T3。第三设定温度T3为比银氧化铝系催化装置2排出以亚硝酸银的方式吸附的NO的第二设定温度T2稍低的温度(例如约130°C )，如果银氧化铝系催化装置2在第三设定温度T3以下，则银氧化铝系催化装置2几乎不排出NO。第三设定温度T3优选设为几乎不从银氧化铝系催化装置2排出NO的上限温度。在步骤109的判断被否定时，直接结束。随着排气气体温度的上升，银氧化铝系催化装置2的温度TU逐渐上升，当达到第三设定温度T3时，步骤109的判断被肯定，在步骤110中，从二次空气供给装置6供给二次空气，抑制银氧化铝系催化装置2的温度上升，将银氧化铝系催化装置2的温度TU维持在第三设定温度T3附近。二次空气供给装置6例如是将从吸气系统的空气滤清器的下游侧(优选为空气流量计的上游侧)吸入的空气供给到排气系统的紧邻银氧化铝系催化装置2的上游侧的装置，流入银氧化铝系催化装置2的排气气体温度越高则供给越大量的空气，由此将银氧化铝系催化装置2的温度维持在第三设定温度T3附近。即使在如上那样通过二次空气供给装置6将二次空气供给到银氧化铝系催化装置2期间，也在步骤101中推定银氧化铝系催化装置2的温度TU，并且在步骤105中计算出银氧化铝系催化装置2的当前的NO吸附量Al，在步骤106中计算出银氧化铝系催化装置2的当前的NO2吸附量A2。图3是用于将标记F设置为I的第二程序框图，仅在标记F被设置为0的期间实施。首先，在步骤201中，判断银氧化铝系催化装置2的当前的NO吸附量Al是否大致为O。在该判断被否定时，重复步骤201的判断。在银氧化铝系催化装置2为低温期间，以亚硝酸银AgNO2的方式被银氧化铝系催化装置2新吸附的NO量al、比银氧化铝系催化装置2吸附的NO被氧化后以硝酸银AgNO3的方式被吸附的氧化量a3多，因此银氧化铝系催化装置2的当前的NO吸附量Al增加。但是，当银氧化铝系催化装置2的温度变为第三设定温度T3附近时，被银氧化铝系催化装置 2吸附的NO被氧化后以硝酸银AgNO3的方式被吸附的氧化量a3、比以亚硝酸银AgNO2的方式被银氧化铝系催化装置2新吸附的NO量al多，从而银氧化铝系催化装置2的当前的NO吸附量Al减少。由此，通过将银氧化铝系催化装置2维持在第三设定温度T3附近，银氧化铝系催化装置2的当前的NO吸附量Al逐渐减少，最终大致变为0，步骤201的判断被肯定。如果步骤201的判断被肯定，则在步骤202中，将标记F设为I。这样，当标记F被设置为I时，图2的第一程序框图的步骤108的判断被肯定，在步骤111中，停止由二次空气供给装置6供给二次空气，解除对银氧化铝系催化装置2的温度上升的抑制。在对银氧化铝系催化装置2的温度上升进行抑制期间，排气气体的温度变得较高，当解除对温度上升的抑制时，银氧化铝系催化装置2的温度就会急剧上升，变为第 二设定温度T2以上，但银氧化铝系催化装置2几乎未吸附NO，此时，几乎不从银氧化铝系催化装置2排出NO。接下来，在步骤112中，将银氧化铝系催化装置2的当前的NO吸附量Al复位为O。在图3的第二程序框图中，在银氧化铝系催化装置2的当前的NO吸附量Al大致变为0时，将标记F设置为I，从而解除对银氧化铝系催化装置2的温度上升的抑制，但是，例如，如果仅在设定时间对银氧化铝系催化装置2的温度上升进行抑制而将银氧化铝系催化装置2维持在第三设定温度附近，则银氧化铝系催化装置2吸附的至少一部分NO被氧化成为NO2并被银氧化铝系催化装置吸附，能够减少银氧化铝系催化装置2吸附的NO量。由此，在解除对银氧化铝系催化装置2的温度上升的抑制时，即使银氧化铝系催化装置2变为第二设定温度T2而从银氧化铝系催化装置2排出NO，也能够减少从银氧化铝系催化装置2流出的NO量。图4是用于将标记F设置为2的第三程序框图,仅在标记F被设置为I期间实施。首先，在步骤301中，判断位于银氧化铝系催化装置2的下游侧的NOx还原催化装置3的温度TD是否为活化温度TA以上。NOx还原催化装置3的温度TD可通过与推定银氧化铝系催化装置2的温度TU的同样的方法来推定。在该判断被否定时，直接结束。另一方面，当NOx还原催化装置3的温度TD为活化温度TA以上时，步骤301的判断被肯定，在步骤302中，判断银氧化铝系催化装置2的当前的NO2吸附量A2是否达到设定值AL，例如，判断是否达到银氧化铝系催化装置2的NO2极限吸附量。在该判断被否定时，直接结束，但在该判断被肯定时，在步骤302中，将标记F设置为2。在银氧化铝系催化装置2的温度TU为第二设定温度T2以上时，银氧化铝系催化装置2不会新吸附NO，此外，由于银氧化铝系催化装置2未吸附NO，因此也不会发生氧化成为NO2的反应，第一程序框图的步骤102的NO量al及步骤104的氧化量a3均变为零。但是，排气气体中的NO2被银氧化铝系催化装置2吸附，并且排气气体中的NO被氧化成为NO2并被吸附，即使在将标记F设置为I期间，也在第一程序框图的步骤103中推定NO2量a2，在步骤106中计算出的银氧化铝系催 化装置2的当前的NO2吸附量A2逐渐增力口，最终达到设定量AL。这样，当标记F被设置为2时，图2的第一程序框图的步骤107的判断被肯定，在步骤113中，作为浓化控制，从还原剂供给装置4供给燃料，使流入银氧化铝系催化装置2的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。由此，即使银氧化铝系催化装置2的温度达不到第一设定温度T1，N02也能够从银氧化铝系催化装置2排出。这样，在银氧化铝系催化装置2不能吸附NO2以前，能够使NO2从银氧化铝系催化装置排出，这样排出的NO2能够在配置于银氧化铝系催化装置2的下游侧且活化的NOx还原催化装置3中、被浓空气燃料比的排气气体中的还原物质还原净化。接下来，在步骤114中，银氧化铝系催化装置2的当前的NO2吸附量A2被复位为0，并且将标记F设置为I。由此，重复第四程序框图，如果银氧化铝系催化装置2的当前的NO2吸附量A2变为设定量AL，则标记F被再次设置为2，从而实施浓化控制，使银氧化铝系催化装置2吸附的NO2排出，并在NOx还原催化装置3中进行还原净化。这样，使浓化控制的频度为最小限度，从而抑制了燃料消耗的恶化。在第二程序框图中标记F被设置为I、并且解除对银氧化铝系催化装置2的温度上升的抑制的瞬间，第三程序框图的步骤301及302的判断有时被肯定而将标记F设置为2，从而实施第一程序框图的步骤113的浓化控制。图5是用于将标记F设置为2的第四程序框图，与第三程序框图相同，仅在标记F被设置为I期间实施。首先，在步骤401中，判断第一程序框图的步骤101中推定的银氧化铝系催化装置2的当前的温度TU是否达到第一设定温度Tl。银氧化铝系催化装置2远离发动机主体而配置，以使银氧化铝系催化装置2的温度TU不会变为第一设定温度Tl。由此，步骤401的判断通常不会被肯定，但是，如果在被肯定时，在步骤402中，将标记F设置为2。由此，在第一程序框图的步骤113中，实施上述的浓化控制，变为第一设定温度Tl而从银氧化铝系催化装置2排出的NO2,在此时必然活化的NOx还原催化装置3中、被浓化控制的排气气体中的还原物质还原净化。此时，虽然银氧化铝系催化装置2的NO2吸附量A2未达到设定量AL，但是，如果变为第一设定温度Tl，则导致NO2从银氧化铝系催化装置2排出，因此实施浓化控制，从而在NOx还原催化装置3中进行还原浄化，以使其不向大气中排出。接下来，在步骤114中，银氧化铝系催化装置2的当前的NO2吸附量A2复位为0，标记F被设置为I。由此，重复第五程序框图，如果银氧化铝系催化装置2的温度TU变为第一设定温度Tl，则标记F再次被设置为2，从而实施浓化控制，将从银氧化铝系催化装置2排出NO2在NOx还原催化装置3中还原净化。在第二程序框图中标记F被设置为I、并且解除对银氧化铝系催化装置2的温度上升的抑制的瞬间，第四程序框图的步骤401的判断有时被肯定而将标记F设置为2，从而实施第一程序框图的步骤113的浓化控制。图6是用于将标记F设置为2的第五程序框图，与第四程序框图及第五程序框图不同，仅在利用二次空气供给装置6抑制银氧化铝系催化装置2的温度上升期间实施。首先，在步骤501中，判断解除由二次空气供给装置6实现的对银氧化铝系催化装置2的温度上升的抑制时的急剧的温度上升导致的NOx还原催化装置3的推定温度TD’是否为活化温度TA以上。所述NOx还原催化装置3的推定温度TD’可基于被二次空气冷却之前的当前的排气气体的温度来推定。在该判断被否定时，直接结束。另一方面，如果解除对银氧化铝系催化装置2的温度上升的抑制，在NOx还原催化装置3变为活化温度TA以上时，步骤501的判断被肯定，从而在步骤502中，判断银氧化铝系催化装置2的当前的NO2吸附量A2是否达到设定值AL(例如，银氧化铝系催化装置2的NO2极限吸附量)。在该判断被否定时，直接结束，但在该判断被肯定时，在步骤503中，停 止由二次空气供给装置6供给二次空气，并在步骤504中将标记F设置为2。由此，在第一程序框图的步骤113中，实施上述的浓化控制，使流入银氧化铝系催化装置2的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓，即使银氧化铝系催化装置2的温度达不到第一设定温度Tl，也使NO2从银氧化铝系催化装置2排出。这样，在银氧化铝系催化装置2变得不能吸附NO2以前，从银氧化铝系催化装置排出NO2，这样排出的NO2能够在配置于银氧化铝系催化装置2的下游侧且活化的NOx还原催化装置3中、被浓空气燃料比的排气气体中的还原物质还原净化。另外，在解除对银氧化铝系催化装置3的温度上升的抑制时，由于银氧化铝系催化装置2的NO吸附量Al并未变为零，因此也会从银氧化铝系催化装置2排出NO，但排出的NO也能够在NOx还原催化装置3中，被浓空气燃料比的排气气体中的还原物质还原净化。在第五程序框图中，如果解除对银氧化铝系催化装置2的温度上升的抑制，在NOx还原催化装置3变为活化温度TA以上时，步骤501的判断被肯定，此时，与银氧化铝系催化装置2的当前的NO2吸附量A2无关，可以停止二次空气供给装置6的二次空气的供给并将标记F设置为2。由此，在第一程序框图的步骤113中，实施上述的浓化控制，使流入银氧化铝系催化装置2的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓，即使银氧化铝系催化装置2的温度达不到第一设定温度Tl，也会从银氧化铝系催化装置2排出N02。这样排出的NO2能够在配置于银氧化铝系催化装置2的下游侧且活化的NOx还原催化装置3中，被浓空气燃料比的排气气体中的还原物质还原净化。此外，从银氧化铝系催化装置2也排出NO，但排出的NO也能够在NOx还原催化装置3中，被浓空气燃料比的排气气体中的还原物质还原净化。如上所述，银氧化铝系催化装置2，在流入的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，当变为第一设定温度Tl时排出NO2，在流入的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓时，即使在低于第一设定温度Tl的温度下也排出NO2，此外，即使在低至与排气气体的空气燃料比小的程度相当的温度下，也排出N02。即，在银氧化铝系催化装置2中，能够设定相对于各温度使NO2排出的上限空气燃料比，在各温度下，如果使空气燃料比小于上限空气燃料比，则越减小空气燃料比，NO2的排出速度越快。
但是，第一程序框图的步骤113的浓化控制，在使NO2尽可能慢地从银氧化铝系催化装置2排出时，容易使其在下游侧的NOx还原催化装置3中还原净化。因此，优选将浓化控制的浓空气燃料比设为各温度TU的上限空气燃料比。但是，在银氧化铝系催化装置2的温度TU为第一设定温度Tl的情况下，上限空气燃料比变得比理论空气燃料比更稀，但在该空气燃料比下不能将NO2在下游侧的NOx还原催化装置3中还原净化，因此采用稍小于理论空气燃料比的浓空气燃料比。此外，为了将从银氧化铝系催化装置2排出的NO2在NOx还原催化装置3中充分地还原净化，优选从银氧化铝系催化装置2排出的NO2越多、即银氧化铝系催化装置2的NO2吸附量A2越多，实施浓化控制的时间越长。在浓化控制时，在使流入银氧化铝系催化装置2的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓时，仅在设定时间使流入银氧化铝系催化装置2的排气气体的空气燃料比为设定浓空气燃料比，设定浓空气燃料比越接近银氧化铝系催化装置的各温度的上限空气燃料比，越能够减慢来自银氧化铝系催化装置的NO2排出速度。在这种浓化控制中，能够基于设定浓空气燃料比来推定来自银氧化铝系催化装置的NO2排出速度。
这样，在浓化控制中，以所推定的NO2排出速度从银氧化铝系催化装置2排出NO2,此时，利用活化的NOx还原催化装置3将NO2还原净化，但是，如果使NOx还原催化装置3的NOx还原速度为NO2排出速度以上，则能够将从银氧化铝系催化装置2排出的大部分的NO2在NOx还原催化装置3中还原净化。排气气体的空气燃料比越小，NOx还原催化装置3的NOx还原速度越快，NOx还原催化装置3的温度TD越高，NOx还原催化装置3的NOx还原速度越快。排气气体的空气燃料比为浓化控制的设定浓空气燃料比，由此，能够推定用于达到与银氧化铝系催化装置2的NO2排出速度相等的NOx还原速度的NOx还原催化装置3的目标温度TDt。由此，在浓化控制中，在NOx还原催化装置3的当前的温度TD低于目标温度TDt时，优选使电加热器5工作，从而将NOx还原催化装置3升温到目标温度TDt以上。此外，在浓化控制时，在从银氧化铝系催化装置2也排出NO的情况下，为了使NO在NOx还原"[隹化装直3中也被还原净化，优选进一步提闻目标温度TDt,从而进一步提闻NOx还原催化装置3的NOx还原速度。作为还原剂供给装置4，也可以使用向汽缸内喷射燃料的燃料喷射阀，也可以通过燃料喷射阀在例如排气冲程后半冲程中或膨胀冲程中，向汽缸内喷射追加燃料，从而实现浓化控制的设定浓空气燃料比。标号说明I排气通路2银氧化铝系催化剂装置3N0X还原催化剂装置4还原剂供给装置5电加热器6 二次空气供给装置。
权利要求
1.一种内燃机的排气净化装置，具备配置于发动机排气系统中的银氧化铝系催化装置，在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，所述银氧化铝系催化装置在第一设定温度下排出所吸附的NO2，在低于所述第一设定温度的第二设定温度下排出所吸附的NO，所述排气净化装置的特征在于，在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，当所述银氧化铝系催化装置变为低于所述第二设定温度的第三设定温度时，抑制所述银氧化铝系催化装置的温度上升而将所述银氧化铝系催化装置维持在所述第三设定温度附近，以使所述银氧化铝系催化装置吸附的至少一部分NO氧化成为NO2并被所述银氧化铝系催化装置吸附，然后，解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制。
2.如权利要求I所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在判断为所述银氧化铝系催化装置所吸附的NO已没有时，解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制。
3.如权利要求I或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在所述银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制时或在解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制之后，在判断为所述NOx还原催化装置活化、并且所述银氧化铝系催化装置所吸附的NO2量已达到设定量时，使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。
4.如权利要求I或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在所述银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制时或在解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制之后，所述银氧化铝系催化装置升温到所述第一设定温度以上时，使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。
5.如权利要求I所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在所述银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在判断为如果解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，则所述NOx还原催化装置活化、并且所述银氧化铝系催化装置所吸附的NO2量已达到设定量时，解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，并使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。
6.如权利要求3 5中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓时，仅在设定时间使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比为设定浓空气燃料比，设定此时从所述银氧化铝系催化装置排出的NO2排出速度，并且使所述NOx还原催化装置升温，以使所述NOx还原催化装置的NOx还原速度在所述NO2排出速度以上。
7.如权利要求I所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在所述银氧化铝系催化装置的下游侧配置有NOx还原催化装置，在判断为如果解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，则所述NOx还原催化装置活化时，解除对所述银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制，并使流入所述银氧化铝系催化装置的排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更浓。
全文摘要
本发明内燃机的排气净化装置具备配置于发动机排气系统中的银氧化铝系催化装置，在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，银氧化铝系催化装置在第一设定温度下排出所吸附的NO2，在低于第一设定温度的第二设定温度下排出所吸附的NO，所述排气净化装置的特征在于，在排气气体的空气燃料比与理论空气燃料比相比更稀时，当银氧化铝系催化装置变为低于第二设定温度的第三设定温度时，抑制银氧化铝系催化装置的温度上升而将银氧化铝系催化装置维持在第三设定温度附近，以使银氧化铝系催化装置所吸附的至少一部分NO氧化成为NO2并被银氧化铝系催化装置吸附，然后，解除对银氧化铝系催化装置的温度上升的抑制。
文档编号B01J23/50GK102762281SQ201180002209
公开日2012年10月31日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者中山茂树, 塚本佳久, 大月宽, 押川克彦, 松尾润一, 西冈宽真 申请人:丰田自动车株式会社