专利名称：内燃机的排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种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多个NOxK留催化剂，所述NOx吸留催化剂在流入的废气的空燃比稀时，吸留废气中包含的NOx，如果流入的废气的空燃比为理论空燃比或浓，则放出所吸留的N0X。在该内燃机中，在稀空燃比下进行燃烧时产生的NOx吸留在至少一个NOx吸留催化剂上。另一方面，NOx吸留催化剂的NOx吸留能力近饱和时，使废气的空燃比暂时变为浓，由此从NOx吸留催化剂中放出NOx进行还原。作为此类使用多个NOx吸留催化剂的内燃机，公知有一种内燃机，其在内燃机排气通路中并列配置一对NOx吸留催化剂，通过其中任一个NOx吸留催化剂吸留废气中的N0X，此时从另一个NOx吸留催化剂中放出NOx (参考日本特开2007-127020号公报)。虽然公知有一种为了与目前相比提高NOx净化率而使用多个NOx吸留催化剂的内燃机，但任何一种内燃机都未能得到充分的NOx净化率。这是因为还没有完全阐明NOx的净化机理。但是，经过长时间研究的结果，本发明人在最终完成了对NOx的净化机理的阐明。 关于该NOx的净化机理在后面叙述，通过阐明该NOx的净化机理，基于NOx吸留催化剂的NOx 的净化性能显著提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NOx净化性能显著提高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有NOx吸留催化剂，所述NOx吸留催化剂在流入的废气的空燃比稀时，吸留废气中包含的N0X，如果流入的废气的空燃比为理论空燃比或浓，则放出所吸留的NOx，在所述内燃机的排气净化装置中，NOx吸留催化剂包含上游侧NOx吸留催化剂和从上游侧NOx吸留催化剂的下游端起隔着排气通路空间而配置在下游侧的下游侧NOx吸留催化剂，上游侧NOx吸留催化剂及下游侧 NOx吸留催化剂以下游侧NOx吸留催化剂中的空间速度比上游侧吸留催化剂中的空间速度大的方式形成。
图1为压燃式内燃机的整体图、图2为NOx吸留催化剂的侧面剖面图、图3A及3B 为NOx吸留催化剂的催化剂载体表面部分的剖面图、图4A 4D是表示NOx吸留催化剂的各种配置的图、图5是表示从NOx吸留催化剂中排出的排出NOx浓度的变化的图、图6是表示 NOx吸留量和催化剂床温的关系的图、图7是表示控制NOx及SOx放出的时间曲线图、图8是表示吸留NOx量NOXA的映射图等的图、图9是表示用于执行对NOx吸留催化剂的处理的流程图。
具体实施例方式图1表示压燃式内燃机的整体图。参考图1，1表示内燃机主体、2表示各气缸的燃烧室、3表示用于向各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀、4表示进气岐管、5表示排气岐管。进气岐管4经由进气导管6连结于排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口，压缩机7a的入口经由吸入空气量检测器8连结于滤清器9上。在进气导管6内配置有利用步进电动机驱动的节流阀10， 进而在进气导管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。在图1中所示的实施例中，将内燃机冷却水导入到冷却装置11内，利用内燃机冷却水冷却吸入空气。另一方面，排气岐管5连结于排气涡轮增压器7的排气涡轮机7b的入口，排气涡轮机7b的出口经由具有氧化功能的催化剂12连结于包含多个NOx吸留催化剂的NOx处理装置13。在图1所示的实施例中，该NOx处理装置13由连结于催化剂12的出口并将废气流分支为一对废气流的排气分支管14、与排气分岐管14的各出口连结的并列配置的一对上游侧NOx吸留催化剂15a、15b、与各上游侧NOx吸留催化剂15a、15b的出口连结并将从各上游侧NOx吸留催化剂15a、15b排出的废气集合为一个废气流的排气集合管16、以及与排气集合管16的出口连结的下游侧NOx吸留催化剂17构成。如图1所示，在排气岐管5配置有用于向排气岐管内供给还原剂、例如燃料的还原剂供给阀18。排气岐管5和进气岐管4经由废气再循环(以下称为EGR)通路19互相连结，在 EGR通路19内配置有电子控制式EGR控制阀20。另外，在EGR通路19周围配置有用于冷却在EGR通路19内流动的EGR气体的冷却装置21。在图1所示的实施例中，将内燃机冷却水导入到冷却装置21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经由燃料供给管22连结于共轨23。从电子控制式的喷出量可变的燃料泵24向该共轨23内供给燃料，供给到共轨23内的燃料经由各燃料供给管22供给到燃料喷射阀3。电子控制单元30包含数字计算机，具备通过双向性总线31互相连结的ROM(只读存储器)32、RAM(随机读写存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口 35及输出端口 36。吸入空气量检测器8的输出信号经由对应的AD转换器37输入到输入端口 35。另外，在加速踏板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的输出电压经由对应的AD转换器37输入到输入端口 35。进而，在输入端口 35 连接有在曲轴每旋转例如15°时产生输出脉冲的曲轴转角传感器42。另一方面，输出端口 36经由对应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节流阀10的驱动用步进电动机、还原剂供给阀 18、EGR控制阀20及燃料泵24连接。图2表示上游侧NOx吸留催化剂15a、15b的侧面剖面图。如图2所示，在上游侧 NOx吸留催化剂15a、15b的基体上形成有沿废气的流动方向延伸的多个废气流通孔、即小室 43。需要说明的是，下游侧NOx吸留催化剂17也具有和图2所示的剖面形状相同的剖面形状。在这些NOx吸留催化剂15a、15b、17中，在各小室43的表面上担载有例如包含氧化铝的催化剂载体，图3A、3B图示性表示该催化剂载体45表面部分的剖面。如图3A、3B所示，在催化剂载体45的表面上分散担载有贵金属催化剂46，进而在催化剂载体45的表面上形成有NOx吸收剂47的层。在本发明的实施例中，作为贵金属催化剂46使用钼Pt，作为构成NOx吸收剂47的成分使用例如选自钾K、钠Na、铯Cs这样的碱金属；钡Ba、钙Ca这样的碱土类；镧La、钇Y 这样的稀土类中的至少一个。将供给到内燃机进气通路、燃烧室2及NOx吸留催化剂15a、15b、17上游的排气通路内的空气及燃料(烃)的比称为废气的空燃比，NOx吸收剂47进行在废气的空燃比稀时吸收NOx、在废气中的氧浓度降低时将吸收的NOx放出的NOx吸放出作用。S卩，以NOx吸收剂47使用钡Ba作为构成成分的情况为例进行说明，在废气的空燃比稀时，即废气中的氧浓度高时，废气中包含的NO如图3A所示在钼Pt46上被氧化成为NO2, 接下来在NOx吸收剂47内被吸收，与碳酸钡BaCO3结合，同时以硝酸根离子N03_的形式扩散到NOx吸收剂47内。这样使NOx在NOx吸收剂47内被吸收。只要废气中的氧浓度高，就在钼Pt46的表面生成NO2,只要NOx吸收剂47的NOx吸收能力没有饱和，NO2就在NOx吸收剂 47内被吸收，生成硝酸根离子NO”另外，此时废气中包含的一部分NO以NO或NO2的形式吸附在NOxK留催化剂上。与之相对，通过由还原剂供给阀18供给还原剂、或通过使燃烧室2内的空燃比变为浓或理论空燃比，从而使废气的空燃比为浓或理论空燃比时，废气中的氧浓度降低，因此，反应向相反方向(N03_ — NO2)进行，这样，NOx吸收剂47内的硝酸根离子N03_以NO2的形式从NOx吸收剂47中放出。此时也同时放出吸附的N0X。接下来，放出的NOx通过废气中包含的未燃HC、C0还原。这样，废气的空燃比为稀时，即在稀空燃比下进行燃烧时，废气中的^,在而,吸收剂47内被吸收或吸附。即，废气中的NOx吸留在NOxK留催化剂中。但是，如果在稀空燃比下继续燃烧，则导致在此期间NOx吸收剂47的NOx吸收能力饱和，这样，不能再利用NOx吸收剂47吸收N0X。因此，在本发明的实施例中，在NOx吸收剂47的吸收能力饱和前通过由还原剂供给阀18供给还原剂、或通过使燃烧室2内中的空燃比为浓，从而使废气的空燃比暂时为浓，由此可以从NOx吸收剂47中放出N0X。但是，在废气中包含SOx、即SO2，该SO2流入NOx吸留催化齐[J 15a、15b、17时，该SO2 在钼Pt46中被氧化而生成S03。接下来，该SO3在NOx吸收剂47内被吸收并与碳酸钡BaCO3 结合，同时，以硫酸根离子S042_的形式扩散到NOx吸收剂47内，生成稳定的硫酸盐BaS04。 但是，由于NOx吸收剂47具有强碱性，所以该硫酸盐BaSO4稳定而难以分解，仅使废气的空燃比为稀，则硫酸盐BaSO4不分解而直接残留。因此，在NOx吸收剂47内，随时间的推移硫酸盐BaSO4增多，这样，随时间的推移，NOx吸收剂47可吸收的NOx量降低。但是，该情况下，在使NOx吸留催化剂15a、15b、17的温度升温到600°C以上的SOx 放出温度的状态下使流入NOx吸留催化剂15a、15b、17的废气的空燃比为浓时，从NOx吸收剂47中一点点的放出S0X。因此，在本发明的实施例中，在吸留于NOx吸留催化剂15a、15b、 17中的SOx量超过允许值时，在使NOx吸留催化剂15a、15b、17的温度升温到600°C以上的 SOx放出温度的状态下，使流入NOx吸留催化剂15a、15b、17的废气的空燃比为浓，由此，可以从NOx吸留催化剂15a、15b、17中放出S0xO另外，为了提高基于NOx处理装置13的NOx净化性能，需要降低溜过(t >9抜汁石)N0X处理装置13的NOx量，因此，需要提高NOx处理装置13中吸留在NOx吸留催化剂中的NOx的吸留率。关于该方面，本发明人潜心研究的结果判明，NOx的吸留需要时间，该情况下，特别是从NO向NO2的氧化作用限速NOx的吸留时间，因此，促进从NO向NO2的氧化作用对提高NOx净化性能最为重要。该情况下，为了促进从NO向NO2的氧化作用，需要延长废气在NOx吸留催化剂内的滞留时间，因此，需要使在NOx吸留催化剂内流动的废气的流速、即在NOx吸留催化剂中的空间速度(每单位时间的废气容积流量/NOxK留催化剂容积)变慢。像这样使NOx吸留催化剂中的空间速度变慢，则促进从NO向NO2的氧化作用，这样，可以提高基于该NOx吸留催化剂的NOx净化性能。但是，无论怎样提高NOx净化性能，也不能使溜过NOx吸留催化剂的NOx量变为零，因此，在NOx吸留催化剂的下游必须进一步配置其它的NOx吸留催化剂、即下游侧NOx吸留催化剂。对于该下游侧NOx吸留催化剂，为了提高NOx净化性能，也需要促进从NO向NO2的氧化作用。但是，由于废气中包含的大部分NOx吸留在上游侧NOx吸留催化剂中，因此，流入下游侧NOx吸留催化剂的废气中的NOx浓度与流入上游侧NOx吸留催化剂的废气中的NOx浓度相比变得相当低。但是判明，在像这样废气中的NOx浓度低时，为了提高NOx净化性能，即使如上游侧NOx吸留催化剂那样使空间速度变慢也没有意义，与此相反，需要使空间速度变快。S卩，在如上游侧NOx吸留催化剂那样流入的废气中存在大量NOx的情况下，与催化剂载体45上的贵金属催化剂46接触的NOx的量多，因此，该情况下，如果使上游侧NOx吸留催化剂中的空间速度变慢，则可以提高NOx净化能力。但是，在如下游侧NOx吸留催化剂那样流入的废气中的NOx的量少的情况下，废气中的NOx与催化剂载体45上的贵金属催化剂46接触的机会变少。因此，该情况下，为了提高NOx净化能力，最重要的是增大废气中的NOx和贵金属催化剂46接触的机会。为了增大废气中的NOx和贵金属催化剂46接触的机会，需要使废气流变紊乱，因此有效的方法为提高废气的流速。实际上，判明了当加快流入下游侧NOx吸留催化剂的废气的流速时，即，使下游侧NOx吸留催化剂中的空间速度变快时，基于NOx处理装置13的NOx净化率大幅增加。另外，从上游侧NOx吸留催化剂起隔着间隔配置下游侧NOx吸留催化剂时，即，在上游侧NOx吸留催化剂的下游端和下游侧NOx吸留催化剂之间形成排气通路空间时，从上游侧 NOxK留催化剂的下游端流入的废气在该排气通路空间内被强有力地打乱。因此，形成此类排气通路空间时，在流入下游侧NOx吸留催化剂的废气中可以产生强有力的紊乱，这样，可以提高下游侧NOx吸留催化剂中的NOx净化性能。因此，在本发明中，配置在内燃机排气通路内的NOx吸留催化剂包含上游侧NOx吸留催化剂和从该上游侧NOx吸留催化剂的下游端起隔着排气通路空间而配置在下游侧的下游侧NOx吸留催化剂，上游侧NOx吸留催化剂及下游侧NOx吸留催化剂以下游侧NOx吸留催化剂中的空间速度比上游侧吸留催化剂中的空间速度大的方式形成。这样，本发明的特征在于，在上游侧NOx吸留催化剂和下游侧NOx吸留催化剂之间设置排气通路空间，及下游侧NOx吸留催化剂中的空间速度比上游侧吸留催化剂中的空间速度大。图4A 4D、图5及图6表示证明该特征的一个实验例。S卩，图4A 4D表示在NOx处理装置13中将全部NOx吸留催化剂的合计容积维持在相同的状态下使NOx吸留催化剂的排列进行各种变化的情况。需要说明的是，这些NOx处
6理装置13中图1所示的NOx处理装置13示于图4C中。另一方面，图5表示使流入NOx处理装置13的废气的空燃比从稀暂时变为浓时，从 NOx处理装置13中流出的废气中的排出NOx浓度的变化。需要说明的是，图5中，流入NOx 处理装置13的废气的流入NOx浓度用点划线表示。如图5所示，使废气的空燃比为浓时， 排出NCU农度如实线所示为零，接下来，保持为零一段时间后慢慢上升。该情况下，排出NOx 浓度为零时，废气中包含的全部NOx吸留于NOx吸留催化剂中，如果变得不能再吸留废气中包含的全部N0X，则排出NOx浓度开始上升。如图5所示，直到排出NOx浓度成为10%左右为止，可以认为吸留了废气中包含的几乎全部的N0X，因此，直到排出NOx浓度达到10%为止吸留的NOx量代表NOx吸留催化剂可以吸留的NOxK留量。图6的纵轴表示该NOxK留催化剂可以吸留的NOxK留量。需要说明的是，图6中的横轴表示NOx吸留催化剂的床温。图6中，所谓NOx吸留量高是指NOx净化性能高。图6的A表示如图4A所示并列配置了一对NOx吸留催化剂50a、50b时的NOx吸留量，图6的B表示如图4B所示设置一对上游侧NOx吸留催化剂51a、51b和分别对应的在上游侧NOx吸留催化剂51a、51b的下游侧配置的下游侧NOx吸留催化剂52a、52b时的NOx吸留量，图6的C表示如图4C所示的本发明的实施例中的NOx吸留量。图4A中，为了使NOx吸留催化剂中的空间速度变慢，NOx吸留催化剂由并列配置的一对NOx吸留催化剂50a、50b构成，此时的排出NOx浓度的变化用图5中的虚线表示。自图 5表明，在图4A所所示的情况下，从NOx处理装置13排出的NOx量变多，因此，用图6的A表示的NOx吸留量变少。S卩，如图4A所示，仅并列设置一对大容量的NOx吸留催化剂50a、50b 不能得到高NOx净化性能。图4B表示使从上游侧NOx吸留催化剂51a、51b中排出的NOx吸留于分别对应的下游侧NOx吸留催化剂52a、52b中的情况。该情况下，由于在对应的上游侧NOx吸留催化剂 51a、51b和下游侧NOx吸留催化剂52a、52b之间分别形成排气通路空间53a、53b，所以，流入各下游侧NOx吸留催化剂52a、52b的废气中产生紊乱。但是，由于下游侧NOx吸留催化剂 52a、52b中的空间速度不会变得那么快，所以流入下游侧NOx吸留催化剂52a、52b的废气中产生的紊乱没有那么强。另外，由于上游侧NOx吸留催化剂51a、51b中的空间速度也不会变得那么慢，如图6的B所示，NOx吸留量不会变得那么高。与之相对，图4C所示的情况下，与图4B所示的情况相比，由于上游侧NOxK留催化剂15a、15b的容积大，所以上游侧NOx吸留催化剂15a、15b中的空间速度变慢，这样，可以增大上游侧NOx吸留催化剂15a、15b中的NOx吸留量。另一方面，由于从一对上游侧NOx吸留催化剂15a、15b流出的废气流入到一个下游侧NOx吸留催化剂17中，因此，下游侧NOx吸留催化剂17中的空间速度比上游侧NOx吸留催化剂15a、15b中的空间速度变快2倍左右。 其结果是，对流入下游侧NOx吸留催化剂17的废气流带来强有力的紊乱，所以向下游侧NOx 吸留催化剂17的NOx吸留量增大。另外，在一对上游侧NOx吸留催化剂15a、15b和下游侧NOx吸留催化剂17之间的排气集合管16内形成有排气通路空间54，在该排气通路空间54内从各上游侧NOx吸留催化剂15a、15b流出的废气激烈碰撞。其结果是，对流入下游侧NOx吸留催化剂17的废气流赋予强有力的紊乱，由此，可以使向下游侧NOx吸留催化剂17的NOx吸留量增大。因此，对于图4C表示的情况，如在图6的C中所示，NOx吸留量变为最大，得到最大的NOx净化性能。在图1或图4C所示的本发明的实施例中，上游侧NOx吸留催化剂包含并列配置的一对NOx吸留催化剂15a、15b，下游侧NOx吸留催化剂包含一个NOx吸留催化剂17。但是，只要使下游侧NOx吸留催化剂中的空间速度比上游侧吸留催化剂中的空间速度大，则上游侧 NOx吸留催化剂可以由并列配置的多个NOx吸留催化剂构成，下游侧NOx吸留催化剂可以由并列配置的多个NOx吸留催化剂或一个NOx吸留催化剂、即至少1个NOx吸留催化剂构成。另外，如图4D所示，将上游侧NOx吸留催化剂15及下游侧NOx吸留催化剂17分别制成一个NOx吸留催化剂、并使上游侧NOx吸留催化剂15的容积及截面面积比下游侧NOxK 留催化剂17的容积及截面面积大，也可以使下游侧NOx吸留催化剂17中的空间速度比上游侧吸留催化剂15中的空间速度大。因此，可以使用图4D所示的上游侧NOx吸留催化剂15 和下游侧NOx吸留催化剂17的组合。因此，当一并表述图4C所示的例子和图4D所示的例子时，在本发明的实施例中， 使上游侧NOx吸留催化剂15a、15b、15的总截面面积比下游侧NOx吸留催化剂17的总截面面积大。需要说明的是，示于图4D中的例子由于尺寸变大，所以考虑到向车辆的搭载性时， 可以说图4C所示的例子优异。另外，在本发明的实施例中，NOx的吸留作用主要是通过上游侧NOx吸留催化剂15、 15a、15b进行的，因此，为了增大NOx吸留量，优选提高基于上游侧NOx吸留催化剂15、15a、 15b的NOx吸留能力。该情况下，为了将NOx吸留在NOx吸留催化剂中，NOx需要到达NOx吸收剂47中，因此，为了提高NOx吸留能力，需要增大到达NOx吸收剂47的NOx量。该情况下，为了增大到达NOx吸收剂47的NOx量，优选使催化剂表面积变大，因此， 在本发明的实施例中，上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b的每单位容积的催化剂表面积比下游侧NOx吸留催化剂17的每单位容积的催化剂表面积大。具体而言，在本发明的实施例中，上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b的每单位截面面积的小室43的数量比下游侧NOx吸留催化剂17的每单位截面面积的小室43的数量多。接下来，说明基于下游侧NOx吸留催化剂17的NOx吸留作用，如前所述，为了增大向下游侧NOx吸留催化剂17的NOx吸留量，需要使下游侧NOx吸留催化剂17中的空间速度变快。该情况下，为了进一步增大向下游侧NOx吸留催化剂17的NOxK留量，优选使下游侧 NOx吸留催化剂17的碱性变弱。下游侧NOx吸留催化剂17的碱性变弱时，从NO向NO2的氧化作用增强，这样，使向下游侧NOx吸留催化剂17的NOx吸留量增大。因此，在本发明的实施例中，下游侧NOx吸留催化剂17比上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b的碱性弱。使下游侧NOx吸留催化剂17的碱性比上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b的碱性弱的一个方法为使下游侧NOx吸留催化剂17的NOx吸收剂47的量变少的方法。因此，在本发明的实施例中，下游侧NOx吸留催化剂17的NOx吸收剂47的量比各上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b的NOx吸收剂47的量少。例如，作为NOx吸收剂47使用钾K时，下游侧NOx 吸留催化剂17的钾K的担载量是各上游侧NOx吸留催化剂15a、15b的钾K的担载量的大约 1/3。另一方面，在使下游侧NOx吸留催化剂17的碱性比上游侧NOx吸留催化剂15、15a、 15b的碱性弱的其它实施例中，作为下游侧NOx吸留催化剂17的NOx吸收剂47，使用比上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b的NOx吸收剂47碱性弱的成分。例如，作为上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b的NOx吸收剂47使用钾K、钠Na等碱金属，作为下游侧NOx吸留催化剂 17的NOx吸收剂47使用钡Ba这样的碱土类金属。在使废气的空燃比为浓并从上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b放出NOx时，该放出的NOx不会再吸留到下游侧NOx吸留催化剂17中。但是，从上游侧NOx吸留催化剂15、 15a、15b中放出SOx时，已知的是放出的SOx反复再吸附、再脱离，同时移动到下游侧。该情况下，如本发明所示，使下游侧NOx吸留催化剂17中的空间速度变快时，从上游侧NOx吸留催化剂15、15a、15b中放出的SOx比较快地穿过下游侧NOx吸留催化剂17。这样，可以在短时间内使SOx脱离。接下来参照图7到图9说明对NOx吸留催化剂15、15a、15b、17的处理。在本发明的实施例中，从内燃机中每单位时间排出的NOx量NOXA作为要求扭矩TQ 及内燃机转速N的函数，以图8A所示的映射图的形式预先存储在R0M32内，通过累计计算该NOx量而乂々，算出吸留于NOx吸留催化剂15、15a、15b、17中的总NOx量乙Ν0Χ。在本发明的实施例中，如图 所示，该总NOx量Σ NOX每达到允许值ΝΧ，就使流入NOx处理装置13的废气的空燃比A/F暂时为浓，由此，从总NOx吸留催化剂15、15a、15b、17中放出N0X。另一方面，如前所述，为了从NOx吸留催化剂15、15a、15b、17中放出S0X，需要使NOx 吸留催化剂15、15a、15b、17的温度上升到SOx放出温度为止并且使流入NOx吸留催化剂15、 15a、15b、17的废气的空燃比为浓。因此，在本发明的实施例中，如图7所示，吸留于NOx吸留催化剂15、15a、15b、17的总SOx量Σ SOX达到允许值SX时，使NOx吸留催化剂15、15a、 15b、17的温度T上升到NOx放出温度TX，使流入NOx吸留催化剂15、15a、15b、17的废气的空燃比为浓。需要说明的是，从内燃机中每单位时间排出的30!￡量SOXZ作为要求扭矩TQ及内燃机转速N的函数，以图8B所示的映射图的形式预先存储在R0M32内，通过累计计算该 SOx量SOXZ算出吸留SOx量Σ SOX。图9表示对NOx吸留催化剂15、15a、15b、17的处理程序。参照图9，首先，从步骤60中，由图8A所示的映射图算出每单位时间的排出NOx 量Ν0ΧΑ。接着，在步骤61中，将该NOXA与吸留于NOx吸留催化剂15、15a、15b、17的NOx量 Σ NOX相加。接着，在步骤62中辨别吸留NOx量Σ NOX是否超过允许值NX。Σ NOX > NX 时，进入步骤63，进行利用从还原剂供给阀18供给的还原剂使流入NOx处理装置13的废气的空燃比暂时从稀转换为浓的浓处理，清除Σ Ν0Χ。接下来，在步骤64中，由图8Β所示的映射图算出每单位时间的排出SOx量SOXZ。 其次，在步骤65中，将该SOXZ与吸留于NOx吸留催化剂15、15a、15b、17的SOx量[SOX相加。接着，在步骤66中辨明吸留SOx量Σ SOX是否超过允许值SX，Σ SOX > SX时，进入步骤67，通过保持流入NOx处理装置13的废气的空燃比为稀的同时从还原剂供给阀18供给还原剂，进行使各NOx吸留催化剂15、15a、15b、17的温度T上升到SOx放出温度TX的升温控制。其次，在步骤68中，通过从还原剂供给阀18供给的还原剂、或通过使燃烧室2内的空燃比保持为浓，进行使流入NOx处理装置13的废气的空燃比为浓的浓处理，清除Σ SOX。
权利要求
1.一种内燃机的排气净化装置，在内燃机排气通路内配置有NOx吸留催化剂，所述NOx 吸留催化剂在流入的废气的空燃比为稀时，吸留废气中包含的NOx，如果流入的废气的空燃比为理论空燃比或浓，则放出所吸留的NOx，所述内燃机的排气净化装置中，所述NOx吸留催化剂包含上游侧NOx吸留催化剂和从该上游侧NOx吸留催化剂的下游端起隔着排气通路空间而配置在下游侧的下游侧NOx吸留催化剂，上游侧NOx吸留催化剂及下游侧NOx吸留催化剂以下游侧NOx吸留催化剂中的空间速度比上游侧吸留催化剂中的空间速度大的方式形成。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述上游侧NOx吸留催化剂包含并列配置的多个NOx吸留催化剂，所述下游侧NOx吸留催化剂包含至少1个NOx吸留催化剂。
3.如权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述上游侧NOx吸留催化剂包含并列配置的一对NOx吸留催化剂，所述下游侧NOx吸留催化剂包含一个NOx吸留催化剂。
4.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述上游侧NOx吸留催化剂的总截面面积比所述下游侧NOx吸留催化剂的总截面面积大。
5.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述上游侧NOx吸留催化剂的每单位容积的催化剂表面积比所述下游侧NOx吸留催化剂的每单位容积的催化剂表面积大。
6.如权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述上游侧NOx吸留催化剂及所述下游侧NOx吸留催化剂具有分别沿废气的流动方向延伸的多个小室，上游侧NOx吸留催化剂的每单位截面面积的小室数量比下游侧NOx吸留催化剂的每单位截面面积的小室数量多。
7.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，在所述上游侧NOx吸留催化剂上及所述下游侧NOx吸留催化剂上担载有贵金属催化剂和NOx吸收剂，所述下游侧NOx吸留催化剂比所述上游侧NOx吸留催化剂的碱性弱。
8.如权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述下游侧NOx吸留催化剂的 NOx吸收剂的量比所述上游侧NOx吸留催化剂的NOx吸收剂的量少。
9.如权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，其中，作为所述下游侧NOx吸留催化剂的NOx吸收剂，使用比所述上游侧NOx吸留催化剂的NOx吸收剂碱性弱的成分。
10.如权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，其中，作为所述贵金属催化剂使用钼 Pt、作为构成NOx吸收剂的成分使用选自钾K、钠Na、铯Cs这样的碱金属；钡Ba、钙Ca这样的碱土类；镧La、钇Y这样的稀土类中的至少1个。
全文摘要
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有一对上游侧NOx吸留催化剂(15a、15b)，所述NOx吸留催化剂在流入的废气的空燃比稀时，吸留废气中包含的NOx，如果流入的废气的空燃比为理论空燃比或浓，则放出所吸留的NOx。在该上游侧NOx吸留催化剂(15a、15b)的下游侧配置有下游侧NOx吸留催化剂(17)。上游侧NOx吸留催化剂(15a、15b)及下游侧NOx吸留催化剂(17)以下游侧NOx吸留催化剂中的空间速度比上游侧吸留催化剂15a、15b中的空间速度大的方式形成。
文档编号F01N3/08GK102216577SQ20098012032
公开日2011年10月12日 申请日期2009年2月6日 优先权日2009年2月6日
发明者加藤健治, 增田桂 申请人:丰田自动车株式会社