CN101405488A - 压燃式内燃机的排气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压燃式内燃机的排气净化装置，在内燃机中，在NOx吸留催化剂(12)上游的内燃机排气通路内配置有能够捕集废气中所含的SOx的SOx捕集催化剂(11)。SOx捕集催化剂(11)比NOx吸留催化剂(12)碱性增强至如下程度：当SOx捕集催化剂(11)的温度为通常运转时的温度范围、即约150℃至约400℃时，基于SOx捕集催化剂(11)的NOx净化率变为平时基于NOx吸留催化剂(12)的NOx净化率的约10％以下。在到了该从NOx吸留催化剂(12)释放NOx时，将流入SOx捕集催化剂(11)的废气的空燃比从稀切换为浓。
Description
技术领域
本发明涉及压燃式内燃机的排气净化装置。
背景技术
公知的是在内燃机排气通路内配置有NOx吸留催化剂的内燃机，该NOx吸留催化剂在流入的废气的空燃比稀时吸留废气中所含的NOx，在流入的废气的空燃比为理论空燃比或为浓时释放出所吸留的NOx。在该内燃机中，在基于稀空燃比进行燃烧时，所产生的NOx被NOx吸留催化剂吸留。另一方面，NOx吸留催化剂的NOx吸留能力近于饱和时，使废气的空燃比暂时为浓，由此使NOx从NOx吸留催化剂中释放并被还原。
燃料和润滑油内含有硫，因此废气中含有SOx。该SOx与NOx一起被NOx吸留催化剂吸留。然而该SOx仅凭使废气的空燃比为浓并不会从NOx吸留催化剂中释放，因此NOx吸留催化剂中吸留的SOx的量逐渐增加。其结果是能够吸留的NOx量逐渐减少。
因此，公知有为了阻止SOx进入NOx吸留催化剂而在NOx吸留催化剂上游的内燃机排气通路内配置SOx捕集剂的内燃机(参照特开2004-92524号公报)。在该内燃机中，废气中所含的SOx被SOx捕集剂捕集，于是可阻止SOx流入NOx吸留催化剂。其结果是，能够阻止由SOx的吸留引起的NOx吸留能力降低。
在该内燃机中，在SOx捕集剂的SOx捕集能力饱和之前，SOx就会从SOx捕集剂中释放出来。这时，为了从SOx捕集剂中良好地释放出SOx，必须在SOx捕集剂的温度为SOx释放温度时使废气的空燃比为浓。因此，在该内燃机中，为了使SOx从SOx捕集剂释放，要在SOx捕集剂的温度为SOx释放温度时使废气的空燃比为浓。
此外，为了使从SOx捕集剂释放出的SOx不流入NOx吸留催化剂，该内燃机具备绕过NOx吸留催化剂的旁通排气通路，当从SOx捕集剂释放出SOx时，将从SOx捕集剂流出的废气导入旁通排气通路内。
另一方面，该内燃机中，一旦SOx捕集剂的SOx捕集量达到一定量以上，为了从NOx吸留催化剂释放NOx而使废气的空燃比为浓时，即使SOx捕集剂的温度在SOx释放温度以下，SOx也会从SOx捕集剂中释放出来，这样一来SOx就被NOx吸留催化剂吸留。因此在该内燃机中，当SOx捕集剂的SOx捕集量达到一定量以上时要禁止使废气的空燃比为浓。
这时，若使用在到了该从NOx吸留催化剂释放NOx的废气空燃比为浓时不会释放SOx这样的SOx捕集剂，则SOx也不会被NOx吸留催化剂吸留，而且在到了应该从NOx吸留催化剂释放NOx时总能使废气的空燃比为浓。然而，只要像该内燃机这样使SOx捕集剂具有释放SOx的功能，那么要在废气空燃比为浓时不释放出SOx是困难的。
发明内容
本发明提供如下的压燃式内燃机的排气净化装置，即，通过使SOx捕集剂不具有释放SOx的功能、而仅具有吸留SOx的功能，即使使废气的空燃比变浓到该从NOx吸留催化剂释放NOx的程度，SOx也不会从SOx捕集剂中释放出来。
根据本发明，提供如下的压燃式内燃机的排气净化装置，在内燃机排气通路内配置有能够捕集废气中所含的SOx的SOx捕集催化剂，并在SOx捕集催化剂下游的排气通路内，配置有当流入的废气的空燃比稀时吸留废气中所含的NOx、当流入的废气的空燃比为理论空燃比或为浓时释放所吸留的NOx的NOx吸留催化剂，SOx捕集催化剂与NOx吸留催化剂相比碱性增强且氧化性减弱至如下程度：当SOx捕集催化剂的温度为约150℃至约400℃时，基于SOx捕集催化剂的NOx净化率变为平时基于NOx吸留催化剂的NOx净化率的约10％以下，在到了应该从NOx吸留催化剂释放NOx时，将流入SOx捕集催化剂的废气的空燃比暂时从稀切换为浓。
附图说明
图1是压燃式内燃机的整体图。
图2是表示压燃式内燃机的其它实施例的整体图。
图3是表示颗粒过滤器结构的图。
图4是NOx吸留催化剂的催化剂载体表面部分的剖面图。
图5是SOx捕集催化剂的催化剂载体表面部分的剖面图。
图6是表示SOx捕集率的图。
图7是用于说明升温控制的图。
图8是表示NOx净化率与SOx释放量之间的关系等的图。
图9是表示吸留SOx量SOX与应进行升温控制的吸留SOx量SO(n)之间的关系等的图。
图10是表示吸留SOx量SOX等的变化的时间图。
图11是用于实施SOx稳定化处理的第1实施例的流程图。
图12是用于实施SOx稳定化处理的第2实施例的流程图。
图13是表示SOx稳定化处理的时间图。
图14是表示颗粒过滤器的升温控制的时间图。
图15是表示吸留NOx量NOXA的变换的图。
图16是用于对NOx吸留催化剂实施处理的流程图。
符号对照表
4...进气歧管
5...排气歧管
7...排气涡轮增压器
11...SOx捕集催化剂
12...NOx吸留催化剂
14...还原剂供给阀
具体实施方式
图1是表示压燃式内燃机的整体图。
参照图1，1表示内燃机主体，2表示各汽缸的燃烧室，3表示用于向各燃烧室2内分别喷射燃料的电控式燃料喷射阀，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的出口相连，压缩机7a的入口与空气滤清器8相连。进气导管6中配置有由步进电机驱动的节流阀9，在进气导管6周围还配置有用于冷却流入进气导管6的吸入空气的冷却装置10。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置10内，通过内燃机冷却水来冷却吸入空气。
另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的排气汽轮机7b的入口相连，排气汽轮机7b的出口与SOx捕集催化剂11的入口相连。此外，SOx捕集催化剂11的出口介由排气管13与NOx吸留催化剂12相连。如图1所示，排气歧管5的例如第1汽缸的歧管支管5a内设有用于供给例如含有烃的还原剂的还原剂供给阀14。
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15而相互连接，EGR通路15内配置有电控式EGR控制阀16。此外，在EGR通路15周围配置有用于冷却流入EGR通路15中的EGR气体的冷却装置17。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入冷却装置17中，通过内燃机冷却水来冷却EGR气体。另一方面，各燃料喷射阀3介由燃料供给管18与共轨19相连。从电控式排出量可变的燃料泵20向该共轨19内供给燃料，供给至共轨19内的燃料介由各燃料供给管18供给至燃料喷射阀3。
电控单元30由数字计算机构成，具备通过双向性总线31而相互连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35和输出端口36。SOx捕集催化剂11上安装有用于检测SOx捕集催化剂11的温度的温度传感器21，NOx吸留催化剂12上安装有用于检测NOx吸留催化剂12的温度的温度传感器22，这些温度传感器21、22的输出信号介由各自对应的AD转换器37输入至输入端口35。NOx吸留催化剂12上还安装有用于检测NOx吸留催化剂12的前后压力差的差压传感器23，该差压传感器23的输出信号介由相应的AD转换器37输入至输入端口35。
加速踏板40上连接有与加速踏板40的踩踏量L成比例的产生输出电压的负载传感器41。负载传感器41的输出电压介由相应的AD转换器37输入至输入端口35。输入端口35上还连接有曲轴每旋转例如15°就产生输出脉冲的曲轴转角传感器42。另一方面，输出端口36介由相应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节流阀9驱动用步进电机、还原剂供给阀14、EGR控制阀16和燃料泵20相连。
图2中示出压燃式内燃机的其它实施例。在该实施例中，在排气管13内配置有用于检测从SOx捕集催化剂11流出的废气中的SOx浓度的SOx传感器24。
首先对图1和图2所示的NOx吸留催化剂12进行说明，这些NOx吸留催化剂12担载在三维网眼结构的整体式载体或颗粒状载体上，或者担载在形成蜂窝结构的颗粒过滤器上。可以使NOx吸留催化剂12像这样担载在各种载体上，但是以下对于将NOx吸留催化剂12担载在颗粒过滤器上的情况进行说明。
图3(A)和(B)示出了担载有NOx吸留催化剂12的颗粒过滤器12a的结构。应予说明的是，图3(A)表示颗粒过滤器12a的主视图，图3(B)表示颗粒过滤器12a的侧面剖面图。如图3(A)和(B)所示，颗粒过滤器12a形成蜂窝结构，具备互相平行并延伸的多个排气流通路60、61。这些排气流通路由下游端被栓塞62封闭的废气流入通路60和上游端被栓塞63封闭的废气流出通路61构成。应予说明的是，在图3(A)中，标记影线的部分表示栓塞63。因此废气流入通路60和废气流出通路61隔着薄壁的隔壁64而交替配置。换言之，废气流入通路60和废气流出通路61以如下方式配置：每个废气流入通路60被4个废气流出通路61包围，每个废气流出通路61被4个废气流入通路60包围。
颗粒过滤器12a例如由堇青石之类的多孔材料形成，因此流入废气流入通路60内的废气如图3(B)中箭头所示，通过周围的隔壁64中后流出至邻接的废气流出通路61内。
像这样将NOx吸留催化剂12担载在颗粒过滤器12a上时，在各废气流入通路60和各废气流出通路61的周壁面，即各隔壁64的两侧表面上和隔壁64内的细孔内壁面上担载有例如由氧化铝形成的催化剂载体，图4图解性地示出了该催化剂载体45表面部分的剖面。如图4所示，在催化剂载体45的表面上分散并担载有贵金属催化剂46，在催化剂载体45的表面上还形成有NOx吸收剂47的层。
在采用本发明的实施例中，作为贵金属催化剂46使用铂Pt，作为构成NOx吸收剂47的成分使用选自例如钾K、钠Na、铯Cs之类的碱金属；钡Ba、钙Ca之类的碱土类；镧La、钇Y之类的稀土类中的至少一种。
如果将供给至内燃机进气通路、燃烧室2和NOx吸留催化剂12上游的排气通路内的空气和燃料(烃)的比称为废气的空燃比，则NOx吸收剂47履行如下的NOx吸放作用：当废气的空燃比稀时吸收NOx，当废气中的氧浓度降低时释放所吸收的NOx。
即，以使用钡Ba作为构成NOx吸收剂47的成分为例进行说明，废气的空燃比稀时，即废气中的氧浓度高时，如图4所示，废气中所含的NO在铂Pt46上被氧化而成为NO2，接着被吸收至NOx吸收剂47中，一边与氧化钡BaO结合一边以硝酸根离子NO3 -的形式在NOx吸收剂47内扩散。这样一来，NOx就被吸收在NOx吸收剂47中。只要废气中的氧浓度高，在铂Pt 46的表面就生成NO2，只要NOx吸收剂47的NOx吸收能力未饱和，NO2就被吸收在NOx吸收剂47中而生成硝酸根离子NO3 -。
与此相对，通过由还原剂供给阀14供给还原剂而使废气的空燃比为浓或理论空燃比时，由于废气中的氧浓度降低，因此反应向反方向(NO3 -→NO2)进行，于是NOx吸收剂47内的硝酸根离子NO3 -以NO2的形式从NOx吸收剂47释放出来。然后释放的NOx被废气中所含的未燃烧的HC、CO还原。
像这样废气的空燃比稀时，即基于稀空燃比而进行燃烧时，废气中的NOx被吸收在NOx吸收剂47中。然而，如果基于稀空燃比的燃烧持续进行，这期间NOx吸收剂47的NOx吸收能力就会饱和，于是变得无法通过NOx吸收剂47来吸收NOx。因此，在采用本发明的实施例中，通过在NOx吸收剂47的吸收能力饱和之前从还原剂供给阀14供给还原剂而使废气的空燃比暂时为浓，由此使NOx从NOx吸收剂47中释放。
废气中含有SOx、即SO2，该SO2一流入到NOx吸留催化剂12中，该SO2就在铂Pt 46中被氧化成SO3。然后该SO3一边被吸收在NOx吸收剂47中并与氧化钡BaO结合，一边以硫酸根离子SO4 2-的形式在NOx吸收剂47内扩散，生成硫酸盐BaSO4。如果该硫酸盐BaSO4增多，则NOx的吸收量减少，于是随着时间流逝NOx吸收剂47能够吸收的NOx量降低。
因此在本发明中，在NOx吸留催化剂12的上游配置SOx捕集催化剂11，通过该SOx捕集催化剂11捕集废气中所含的SOx，由此使SOx不流NOx吸留催化剂12中。以下对该SOx捕集催化剂11进行说明。
该SOx捕集催化剂11例如由蜂窝结构的整体催化剂构成，具有沿SOx捕集催化剂11的轴线方向笔直延伸的多个废气流通孔。像这样由蜂窝结构的整体催化剂形成SOx捕集催化剂11时，在各废气流通孔的内周壁面上担载有由例如氧化铝构成的催化剂载体，图5图解性地表示该催化剂载体50表面部分的剖面。如图5所示，在催化剂载体50的表面上形成有涂层51，在该涂层51的表面上分散并担载有贵金属催化剂52。
在采用本发明的实施例中，使用铂作为贵金属催化剂52，作为构成涂层51的成分，可使用选自例如钾K、钠Na、铯Cs之类的碱金属；钡Ba、钙Ca之类的碱土类；镧La、钇Y之类的稀土类中的至少一种。即，SOx捕集催化剂11的涂层51呈强碱性。
废气中所含的SOx、即SO2，如图5所示，在铂Pt 52被氧化，然后被捕集于涂层51内。即，SO2以硫酸根离子8O4 2-的形式在涂层51内扩散，形成硫酸盐。另外，如上所述，涂层51呈强碱性，因此如图5所示，废气中所含的SO2的一部分直接被捕集于涂层51内。
在图5中，涂层51内的浓淡表示被捕集的SOx的浓度。由图5可知，涂层51内的SOx浓度在涂层51的表面附近最高，随着深入内部逐渐降低。涂层51表面附近的SOx浓度增高则涂层51表面的碱性变弱，SOx捕集能力变弱。这里，将被SOx捕集催化剂11所捕集的SOx在废气中所含的SOx中的比例称为SOx捕集率，若涂层51表面的碱性变弱，则与之相伴SOx捕集率降低。
图6中示出SOx捕集率的时间性变化。如图6所示，SOx捕集率在开始时接近于100％，随着时间流逝SOx捕集率急剧下降。因此在本发明中，如图7所示，在SOx捕集率比预定的捕集率低时，在废气的空燃比稀的前提下进行使SOx捕集催化剂11的温度上升的升温控制，由此使SOx捕集率恢复。
即，在废气的空燃比稀的前提下使SOx捕集催化剂11的温度上升，则集中存在于涂层51中的表面附近的SOx向涂层51的内部扩散，使涂层51中的SOx浓度变得均匀。即，在涂层51中生成的硝酸盐从集中于涂层51表面附近的不稳定状态变化为遍布涂层51内的整体而均匀分散的稳定状态。存在于涂层51中的表面附近的SOx向涂层51的内部扩散时，涂层51的表面附近的SOx浓度下降，于是完成SOx捕集催化剂11的升温控制时，如图7所示，SOx捕集率恢复。
在进行SOx捕集催化剂11的升温控制时，使SOx捕集催化剂11的温度达到约450℃左右，能够使存在于涂层51表面附近的SOx扩散至涂层51内，使SOx捕集催化剂11的温度上升至600℃左右，能够使涂层51内的SOx浓度颇为均匀化。因此，在进行SOx捕集催化剂11的升温控制时，优选在废气的空燃比稀的前提下使SOx捕集催化剂11的温度升温至600℃左右。
如上所述，在采用本发明的实施例中，在NOx吸收剂47的吸收能力饱和之前通过从还原剂供给阀14供给还原剂而使废气的空燃比暂时为浓，由此使NOx从NOx吸收剂47中释放。因此这时流入SOx捕集催化剂11的废气的空燃比暂时为浓。但这时如果从SOx捕集催化剂11释放SOx，则该SOx会被吸收在NOx吸留催化剂12中。因此在本发明中，以使这时从SOx捕集催化剂11不释放SOx的方式形成SOx捕集催化剂11。
即，如果增强SOx捕集催化剂11的碱性，则所捕集的NOx难以释放，因此为了不释放SOx，优选增强SOx捕集催化剂11的碱性。此外，所谓SOx释放的现象是将被氧化而吸收的SOx还原并释放的现象，因此要想不释放SOx就必须使SOx不被还原。这时，SOx的还原作用通过从还原剂供给阀14供给的还原剂、即HC而进行，因此要想不释放SOx就必须减弱由HC还原NOx的功能，即基于NOx的HC氧化功能。
SOx的捕集作用通过涂层51进行，因此要想不释放SOx，就必须增强涂层51的碱性。此外，SOx的还原作用通过贵金属催化剂46进行，因此要想不释放SOx，就必须减弱基于贵金属催化剂46的SOx还原作用、即HC的氧化作用。这时，如果增强涂层51的碱性，则基于贵金属催化剂46的HC的氧化作用、即氧化性减弱。
因此在本发明中，为了不释放SOx，不仅增强涂层51的碱性、即SOx捕集催化剂11的碱性，还减弱氧化性。这时虽然难以定量地表示将SOx捕集催化剂11的碱性增强到何种程度、将氧化性减弱到何种程度，但将碱性增强到何种程度、或将氧化性减弱到何种程度可以用与NOx吸留催化剂12相比的NOx净化率、HC氧化率来表示。下面参照图8对这一情况进行说明。
图8(A)显示了本发明中使用的SOx捕集催化剂11和NOx吸留催化剂12的NOx净化率与SOx释放率之间的关系。图8(B)表示本发明中使用的SOx捕集催化剂11和NOx吸留催化剂12的HC氧化率与SOx释放率之间的关系。应予说明的是，图8(A)和图8(B)所示的关系是SOx捕集催化剂11的温度在通常运转时的温度范围、即从约150℃至约400℃之间时的关系。由于NOx吸留催化剂12是通过反复吸留释放NOx而达到净化NOx的目的，因此理所当然地，如图8(A)和图8(B)所示，NOx净化率和HC氧化率高。
然而，如图8(A)和(B)所示，从NOx吸留催化剂12中释放出相当大量的SOx。当然，释放该SOx的作用是在使废气的空燃比为浓时进行的。与此相对，在本发明中，使SOx捕集催化剂11与NOx吸留催化剂12相比碱性增强、氧化性减弱，直至SOx捕集催化剂的温度在通常运转时的温度范围、即从约150℃至约400℃时，SOx释放量变为零。如果像这样与NOx吸留催化剂12相比使SOx捕集催化剂11的碱性被增强、氧化性被减弱，则在SOx捕集催化剂11中虽然吸收NOx，但吸收的NOx几乎不能释放，因此如图8(A)所示，SOx捕集催化剂11的NOx净化率大为降低。
这时，如果使SOx捕集催化剂11的碱性增强、氧化性减弱，直至在SOx捕集催化剂的温度在通常运转时的温度范围、即约150℃至约400℃时，SOx释放率变为零，则使用SOx捕集催化剂11时的NOx净化率变为使用NOx吸留催化剂12时的NOx净化率的约10％以下。因此可以说使SOx捕集催化剂11与NOx吸留催化剂12相比碱性增强且氧化性减弱至如下的程度：SOx捕集催化剂的温度在通常运转时的温度范围、即约150℃至约400℃时，基于SOx捕集催化剂11的NOx净化率变为基于NOx吸留催化剂12的NOx净化率的约10％以下。
另一方面，由图8(B)可知，如果使SOx捕集催化剂11的碱性增强、氧化性减弱，直至在SOx捕集催化剂的温度在通常运转时的温度范围、即约150℃至约400℃时，SOx释放率变为零，则使用SOx捕集催化剂11时的HC氧化率变为使用NOx吸留催化剂12时的HC氧化率时的约10％以下。因此也可以说使SOx捕集催化剂11与NOx吸留催化剂12相比碱性增强且氧化性减弱至如下的程度：SOx捕集催化剂的温度在通常运转时的温度范围、即约150℃至约400℃时，基于SOx捕集催化剂11的HC氧化率变为平时基于NOx吸留催化剂12的HC氧化率的约10％以下。
此外，贵金属催化剂的量越少，HC的氧化作用越弱，因此在采用本发明的实施例中，SOx捕集催化剂11上担载的贵金属催化剂52的量比NOx吸留催化剂12上担载的贵金属催化剂46的量少。
如上所述，在采用本发明的实施例中，当SOx捕集率比预定的捕集率低时，在废气的空燃比稀的前提下进行使SOx捕集催化剂11的温度上升的升温控制，由此使SOx捕集率恢复。这时，在采用本发明的实施例中，从还原剂供给阀14供给还原剂，通过该还原剂的氧化反应热使SOx捕集催化剂11的温度上升。
此外，就本发明而言，基本上认为从购车开始直到车辆废弃为止无需更换SOx捕集催化剂11而一直使用。近年来，尤其是使燃料中所含的硫量减少，因此若将SOx捕集催化剂11的容量增大一定程度，就能够在不更换SOx捕集催化剂11的情况下一直使用到车辆废弃。例如车辆的耐用行驶距离为50万km时，SOx捕集催化剂11的容量可以设为直到行驶距离为25万km左右仍无需进行升温控制而能够以高SOx捕集率持续捕集SOx的容量。这时，最初的升温控制在行驶距离为25万km左右时进行。
以下参照图9至图11对SOx捕集催化剂11的SOx稳定化处理的第1实施例进行说明。
在该第1实施例中，推定SOx捕集催化剂11所捕集的SOx量，将SOx捕集催化剂11所捕集的SOx量超过预定的量时，判断为SOx捕集率低于预定的捕集率，这时为了恢复SOx捕集率，在废气的空燃比稀的前提下进行使SOx捕集催化剂11的温度上升的升温控制。
即，燃料中以一定比例含有硫，因此废气中所含的SOx量、即SOx捕集催化剂11所捕集的SOx量与燃料喷射量成比例。燃料喷射量是所需扭矩和内燃机转数的函数，因此SOx捕集催化剂11所捕集的SOx量也是所需扭矩和内燃机转数的函数。在采用本发明的实施例中，SOx捕集催化剂11在每单位时间所捕集的SOx量SOXA作为所需扭矩TQ和内燃机转数N的函数，以如图9(A)所示那样的变换的形式预先存储在ROM32内。
此外，润滑油内也以一定比例含有硫，因此在燃烧室2内燃烧的润滑油量、即废气中所含的、SOx捕集催化剂11所捕集的SOx量也是所需扭矩和内燃机转数的函数。在采用本发明的实施例中，润滑油中所含的、SOx捕集催化剂11在每单位时间所捕集的SOx量SOXB作为所需扭矩TQ和内燃机转数N的函数，以如图9(B)所示的变换的形式预先存储在ROM32内，通过对SOx量SOXA和SOx量SOXB的和进行积分，计算出SOx捕集催化剂11所捕集的SOx量SOX。
此外，在采用本发明的实施例中，预先存储如图9(C)所示的、SOx量SOX与应对SOx捕集催化剂11进行升温处理时的预定的SOx量SO(n)之间的关系，当SOx量∑SOX超过预定的SO(n)(n＝1，2，3，...)时，进行SOx捕集催化剂11的升温处理。应予说明的是，图9(C)中的n表示第几次的升温处理。由图9(C)可知，随着用于恢复SOx捕集率的升温处理的次数n增大，预定量SO(n)增大，处理次数n越增大则该预定量SO(n)的增大比例越减少。即，SO(3)相对于SO(2)的增大比例小于SO(2)相对于SO(1)的增大比例。
即，如图10的时间图所示，SOx捕集催化剂11所捕集的SOx量∑SOX随着时间持续增大直到容许值MAX为止。应予说明的是，在图10中，当SOX变为等于MAX时是以行驶距离计为50万km左右时。
另一方面，在图10中，SOx浓度表示的是SOx捕集催化剂11表面附近的SOx浓度。由图10可知，当SOx捕集催化剂11表面附近的SOx浓度超过容许值SOZ时，在废气的空燃比A/F为稀的前提下进行使SOx捕集催化剂11的温度T上升的升温控制。进行升温控制时SOx捕集催化剂11表面附近的SOx浓度减小，但该SOx浓度的减小量随着每次升温控制的进行而变小，因此从进行升温控制开始直到下次进行升温控制的时间间隔每进行一次升温控制就会缩短。
此外，如图10所示，所捕集的SOx量∑SOX达到SO(1)、SO(2)、...是指SOx捕集催化剂11表面附近的SOx浓度达到容许值SOZ。
图11表示用于进行SOx稳定化处理的第1实施例的程序。
参照图11，首先在步骤100中从图9(A)、(B)分别读取每单位时间所捕集的SOx量SOXA和SOXB。接着在步骤101中将这些SOXA及SOXB的和加合成SOx量∑SOX。然后在步骤102中判断SOx量∑SOX是否达到图9(C)所示的预定量SO(n)(n＝1，2，3，...)。当SOx量∑SOX达到预定量SO(n)时进入步骤103，进行升温控制。
图12和图13示出SOx稳定化处理的第2实施例。在该实施例中，如图2所示，在SOx捕集催化剂11的下游配置有SOx传感器24，通过该SOx传感器24检测从SOx捕集催化剂11流出的废气中的SOx浓度。即，在该第2实施例中，如图13所示，将由SOx传感器24检测出的废气中的SOx浓度超过预定浓度SOY时，判断为SOx捕集率低于预定捕集率，这时为了恢复SOx捕集率，在废气的空燃比A/F为稀的前提下进行使SOx捕集催化剂11的温度T上升的升温控制。
图12表示用于实施该第2实施例的程序。
参照图12，首先在步骤110中读取SOx传感器24的输出信号，例如输出电压V。接着在步骤111中辨别SOx传感器24的电力电压V是否超过设定值VX，即辨别废气中的SOx浓度是否超过预定浓度SOY。当V＞VX时，即废气中的SOx浓度超过预定浓度SOY时进入步骤112，进行升温控制。
以下参照图14说明对NOx吸留催化剂12进行的处理。
在采用本发明的实施例中，NOx吸留催化剂12在每单位时间所吸留的NOx量NOXA作为所需扭矩TQ和内燃机转数N的函数，以图15所示的变换的形式预先存储在ROM32内。通过对该NOx量NOXA进行积分，计算出NOx吸留催化剂12所捕集的NOx量∑NOX。在采用本发明的实施例中，如图14所示每当该NOx量∑NOX达到容许值NX时，就使流入NOx吸留催化剂12的废气的空燃比A/F暂时为浓，由此从NOx吸留催化剂12释放NOx。
另一方面，废气中所含的颗粒状物质在担载有NOx吸留催化剂12的颗粒过滤器12a上被捕集，依次被氧化。然而当所捕集的颗粒状物质的量大于被氧化的颗粒状物质的量时，颗粒状物质逐渐在颗粒过滤器12a上堆积，这时一旦颗粒状物质的堆积量增大就会引起内燃机输出功率下降。因此在颗粒状物质的堆积量增大时，必须除去堆积的颗粒状物质。这时，在空气过量的前提下使颗粒过滤器12a的温度上升至600℃左右时，堆积的颗粒状物质被氧化而除去。
因此，在采用本发明的实施例中，当颗粒过滤器12a上堆积的颗粒状物质的量超过容许量时，在废气的空燃比稀的前提下使颗粒过滤器12a的温度上升，由此氧化除去堆积的颗粒状物质。具体来说，在采用本发明的实施例中，将由差压传感器23检测出的颗粒过滤器12a的前后压力差ΔP，如图14所示超过容许值PX时，判断为堆积颗粒状物质的量超过了容许量，这时将流入颗粒过滤器12a的废气的空燃比维持为稀，进行使颗粒过滤器12a的温度T上升的升温控制。此外，如果颗粒过滤器12a的温度T升高，则由于从NOx吸留催化剂12释放NOx，因此被捕集的NOx量∑NOX减少。
图16表示对NOx吸留催化剂12进行处理的程序。
参照图16，首先，在步骤120中由图15所示的变换算出每单位时间所吸留的NOx量NOXA。接着在步骤121中将该NOXA加合为NOx吸留催化剂12所吸留的NOx量∑NOX。然后在步骤122中辨别吸留NOx量∑NOX是否超过容许值NX，当∑NOX＞NX时进入步骤123，利用从还原剂供给阀14供给的还原剂而进行将流入NOx吸留催化剂12的废气的空燃比暂时从稀切换为浓的处理，清零∑NOX。
然后，在步骤124中，由差压传感器23检测颗粒过滤器12a的前后压力差ΔP。接着，在步骤125中辨别压力差ΔP是否超过容许值PX，当ΔP＞PX时进入步骤126，进行颗粒过滤器12a的升温控制。该升温控制通过将流入颗粒过滤器12a的废气的空燃比维持为稀、并从还原剂供给阀14供给还原剂而进行。
Claims (12)
1.一种压燃式内燃机排气净化装置，在内燃机排气通路内配置有能够捕集废气中所含的SOx的SOx捕集催化剂，在SOx捕集催化剂下游的排气通路内配置有当流入的废气的空燃比为稀时吸留废气中所含的NOx、当流入的废气的空燃比为理论空燃比或为浓时释放所吸留的NOx的NOx吸留催化剂，其特征在于，
所述SOx捕集催化剂与所述NOx吸留催化剂相比碱性增强且氧化性减弱至以下程度：当SOx捕集催化剂的温度为约150℃至约400℃时，基于SOx捕集催化剂的NOx净化率变为基于所述NOx吸留催化剂的NOx净化率的约10％以下，
在应该从NOx吸留催化剂释放NOx时，将流入SOx捕集催化剂的废气的空燃比暂时从稀切换为浓。
2.根据权利要求1所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，所述SOx捕集催化剂与所述NOx吸留催化剂相比碱性增强且氧化性减弱至以下程度：当SOx捕集催化剂的温度为约150℃至约400℃时，基于SOx捕集催化剂的HC氧化率也变为平时基于NOx吸留催化剂的HC氧化率的约10％以下。
3.根据权利要求1所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，所述SOx捕集催化剂由形成于催化剂载体上的涂层和担载于涂层上的贵金属催化剂构成，并且该涂层内分散并含有碱金属、碱土类金属或稀土类金属；所述NOx吸留催化剂在催化剂载体上担载有选自碱金属、碱土类或稀土类中的NOx吸收剂和贵金属催化剂。
4.根据权利要求3所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，所述SOx捕集催化剂上担载的贵金属催化剂量小于所述NOx吸留催化剂上担载的贵金属催化剂量。
5.根据权利要求1所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，在SOx捕集催化剂上游的排气通路内配置有还原剂供给装置，在应该从NOx吸留催化剂释放NOx时，从还原剂供给装置将还原剂供给至排气通路内，使流入NOx吸留催化剂的废气的空燃比暂时为浓。
6.根据权利要求1所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，所述SOx捕集催化剂具有以下的性质：在流入SOx捕集催化剂的废气的空燃比为稀的前提下使SOx捕集催化剂的温度上升时，所捕集的SOx逐渐向SOx捕集催化剂的内部扩散，
具备推定SOx捕集率的推定机构，所述SOx捕集率表示SOx捕集催化剂所捕集的SOx在废气中所含的SOx中的比例，
当SOx捕集率低于预定的捕集率时，在废气空燃比为稀的前提下使SOx捕集催化剂的温度上升，由此使SOx捕集率得到恢复。
7.根据权利要求6所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，推定所述SOx捕集催化剂所捕集的SOx量，并且将SOx捕集催化剂所捕集的SOx量超过预定量时判断为SOx捕集率低于预定捕集率，这时为了恢复SOx捕集率，在废气的空燃比为稀的前提下使SOx捕集催化剂的温度上升。
8.根据权利要求7所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，所述预定量随着用于恢复SOx捕集率的处理次数的增加而增大，所述处理次数越增加则所述预定量的增大比例越减小。
9.根据权利要求6所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，在SOx捕集催化剂下游的排气通路内配置能够检测废气中的SOx浓度的SOx传感器，由所述SOx传感器的输出信号计算出SOx捕集率。
10.根据权利要求9所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，将由SOx传感器检测出的废气中的SOx浓度超过预定浓度时判断为SOx捕集率低于预定捕集率，这时为了恢复SOx捕集率，在废气的空燃比为稀的前提下使SOx捕集催化剂的温度上升。
11.根据权利要求1所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，NOx吸留催化剂担载在用于捕集废气中所含的颗粒状物质并使其氧化的颗粒过滤器上。
12.根据权利要求11所述的压燃式内燃机排气净化装置，其中，当颗粒过滤器上堆积的颗粒状物质的量超过容许量时，在废气的空燃比为稀的前提下使颗粒过滤器的温度上升，由此氧化除去堆积的颗粒状物质。
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