CN101542084A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents
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Abstract
在内燃机中，在NOx吸藏催化剂(13)的上游的内燃机排气通路内配置有可以捕获排气中含有的SOx的SOx捕集催化剂(12)。在SOx捕集催化剂(12)所产生的SOx捕集率降低时，向流入到SOx捕集催化剂(12)中的排气中添加燃料，在SOx捕集催化剂(12)内形成空燃比局部为浓的区域，使在该区域中从SOx(12)捕集催化剂释放出的SOx不从SOx捕集催化剂(12)的下游端流出而是在下游侧再次被捕获到SOx捕集催化剂(12)内。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
内燃机使用的燃料和润滑油中含有硫，因此，排气中含有SOx。但该SOx具有使配置在内燃机排气通路内的排气净化用催化剂等的后处理装置的性能和耐久性大幅降低的作用，因而优选除去排气中的SOx。
将能够捕获排气中所含的SOx的SOx捕集催化剂配置在发动机的排气通路内的内燃机是公知的(参照特开2005-133610号公报)。该SOx捕集催化剂具有下述性质，即：在流入到SOx捕集催化剂的排气的空燃比为稀薄时，捕获排气中含有的SOx，如果在排气的空燃比为稀薄的情况下升高SOx捕集催化剂的温度，则捕获到的SOx逐渐向SOx捕集催化剂的内部扩散，结果SOx捕集率恢复。这里，内燃机具有推定SOx捕集催化剂产生的SOx捕集率的推定单元，在SOx捕集率比预先设定的比率低时，在排气中的空燃比为稀薄的情况下使SOx捕集催化剂的温度升高，由此使SOx捕集率恢复。
于是，该SOx捕集催化剂从上游侧开始SOx被捕集而逐渐积累，所以从上游侧开始SOx的捕获能力逐渐变低。但该SOx捕集催化剂，有时在上游侧的SOx捕获能力降低时，即使下游侧尚具有充分的SOx捕获能力，SOx也会穿过SOx捕集催化剂。像这样，如果SOx穿过SOx捕集催化剂，则尽管SOx捕集催化剂残留有充分的SOx捕获能力，但仍然被判断为SOx捕集率低，即SOx捕集催化剂已不能耐受使用，此时在上述的内燃机中进行SOx捕集率的恢复处理。
但这种情况中，如果有效利用SOx捕集催化剂残留的充分的SOx捕获能力，则可以延长SOx捕集催化剂到不能耐受使用为止的期间。即可以谋求SOx捕集催化剂的寿命延长。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可以实现SOx捕集催化剂的寿命延长的内燃机排气净化装置。
根据本发明提供了一种内燃机的排气净化装置，所述内燃机在内燃机排气通路内配置有可以捕获排气中含有的SOx的SOx捕集催化剂，为了有效利用SOx捕集催化剂的SOx捕获能力，在应使在SOx捕集催化剂的上游侧捕获到的SOx向下游侧移动时，增大流入到SOx捕集催化剂中的排气中的烃的量从而在SOx捕集催化剂内形成空燃比局部地为浓的区域，设定烃的增大量使得在该区域中从SOx捕集催化剂释放出的SOx不从SOx捕集催化剂的下游端流出而是在下游侧再次被捕获到SOx捕集催化剂内，由此恢复SOx捕集率，谋求SOx捕集催化剂的寿命延长。
附图说明
图1是压缩点火式内燃机的整体图；图2是表示微粒滤清器的结构的图；图3是表示NOx吸藏催化剂的催化剂载体的表面部分的截面图；图4是表示SOx捕集催化剂的基体的表面部分的截面图；图5是表示SOx积累量的时间推移图；图6是表示在为了进行寿命延长处理而添加燃料时的排气的空燃比变化等的时间图；图7是表示SOx积累量的图；图8是表示在为了进行再生处理而添加燃料时的排气的空燃比变化等的时间图；图9是表示SOx捕获量SOXA、SOXB的图；图10是表示捕获的SOx量∑SOX、与应进行寿命延长处理时的捕获SOx量SO(m)等的关系的图；图11表示用于处理SOx捕集催化剂的流程图；图12是用于进行寿命延长控制的流程图；图13是用于处理SOx捕集催化剂的流程图；图14表示模式化的SOx捕集催化剂的图；图15表示SOx的吸藏速度等的图；图16是表示根据计算得到的SOx积累量的图；图17是表示SOx释放量的图；图18是表示根据计算得到的SOx积累量的图；图19是表示根据计算得到的SOx积累量的图；图20是表示根据计算得到的SOx积累量的图。
具体实施方式
图1表示压缩点火式内燃机的整体图。
参照图1，1表示发动机主体，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借助于吸气管6与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连接，压缩机7a的入口借助于吸入空气量检测器8与空气滤清器9连接。在吸气管6内配置有由步进电动机驱动的节气门10，进而在吸气管6周围设置有用于冷却在吸气管6内流动的吸入空气的冷却装置11。在图1所示的实施例中，将内燃机冷却水导入到冷却装置11内，由内燃机冷却水将吸入空气冷却。另一方面，排气岐管5与排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口连接，排气涡轮7b的出口与SOx捕集催化剂12的入口连接。另外，SOx捕集催化剂12的出口借助于排气管14与NOx吸藏催化剂13连接。在排气岐管5内配置有用于向排气中供给烃例如燃料的烃供给阀15。
排气岐管5与进气岐管4借助于排气再循环(下面称作“EGR”)通路16相互连接，在EGR通路16内配置有电子控制式EGR控制阀17。另外，在EGR通路16周围设置有用于冷却在EGR通路16内流动的EGR气体的冷却装置18。在图1所示的实施例中，将内燃机冷却水导入冷却装置18内，由内燃机冷却水将EGR气体冷却。另一方面，各燃料喷射阀3借助于燃料供给管19与共轨20连接。从电子控制式的喷出量可变的燃料泵21向该共轨20内供给燃料，被供给到该共轨20内的燃料经由各燃料供给管19而被供给到燃料喷射阀3。
电子控制单元30包含数字计算机，具有由双向性总线31互相连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35以及输出端口36。SOx捕集催化剂12中安装有用于检测SOx捕集催化剂12温度的温度传感器22，在排气管14中配置有用于检测从SOx捕集催化剂12流出的排气中的SOx浓度或HC浓度的传感器23。这些温度传感器22和传感器23的输出信号分别借助于各自对应的AD转换器37输入到输入端口35。另外，在NOx吸藏催化剂13中安装有用于检测NOx吸藏催化剂13的前后压差的压差传感器24，该压差传感器24的输出信号借助于对应的AD转换器37输入到输入端口35。
在加速踏板40上连接有与加速踏板40的踏进量L成比例的产生输出电压的负荷传感器41，负荷传感器41的输出电压借助于相对应的AD转换器37输入到输入端口35。进而，在输入端口35上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借助于相对应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节气门10的驱动用步进电动机、烃供给阀15、EGR控制阀17和燃料泵21连接。
首先，对图1所示的NOx吸藏催化剂13予以说明，该NOx吸藏催化剂13被担载在三元网状结构的整块或颗粒状载体上，或被担载在呈蜂窝结构的微粒滤清器上。像这样，NOx吸藏催化剂13可以被担载在各种载体上，下面对将NOx吸藏催化剂13担载在微粒滤清器上的情况予以说明。
图2(A)和(B)示出了担载有NOx吸藏催化剂13的微粒滤清器13a的结构。另外，图2(A)示出了微粒滤清器13a的主视图，图2(B)示出了微粒滤清器13a的侧面截面图。如图2(A)和(B)所示那样，微粒滤清器13a呈蜂窝结构，具有彼此平行延伸的多个排气流通路60、61。这些排气流通路由下游端被塞62堵塞的排气流入通路60、和上游端被塞63堵塞的排气流出通路61构成。另外，在图2(A)中，带有阴影的部分表示塞63。因此，排气流入通路60和排气流出通路61借助于薄的隔壁64交替配置。换而言之，排气流入通路60和排气流出通路61配置方式如下：各排气流入通路60被4个排气流出通路61包围，各排气流出通路61被4个排气流入通路60包围。
微粒滤清器13a由例如堇青石那样的多孔质材料形成，因此，流入到排气流入通路60内的排气如图2(B)的箭头所示的那样，从周围的隔壁64内通过而流到相邻的排气流出通路61内。
像这样，在将NOx吸藏催化剂13担载在微粒滤清器13a的情况中，在各排气流入通路60和各排气流出通路61的周围的壁面，即各隔壁64的两侧的表面上和隔壁64内的细孔的内壁面上担载了例如由氧化铝形成的催化剂载体，图3图解性地表示该催化剂载体45的表面部分的剖面。如图3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使用了铂Pt，作为构成NOx吸收剂47的成分，使用了例如选自钾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。
如果将向内燃机进气通路、燃烧室2以及NOx吸藏催化剂13上游的排气通路内供给的空气与燃料(烃)的比例称作排气的空燃比，则NOx吸收剂47起到了吸放NOx的作用，即在排气的空燃比为稀薄时吸收NOx，在排气中的氧气浓度低时将吸收的NOx释放。
即，以使用钡Ba作为构成NOx吸收剂47的成分的情况为例进行说明，在排气的空燃比为稀薄时、即排气中的氧浓度较高时，如图3所示那样，排气中所含的NO在铂Pt46上被氧化成NO2，接着被吸收到NOx吸收剂47内，与氧化钡BaO结合，同时以硝酸根离子NO3 -的形态在NOx吸收剂47内扩散。这样，NOx被吸收到NOx吸收剂47内。只要排气中的氧浓度高，就会在铂Pt46的表面生成NO2，只要NOx吸收剂47的NOx吸收能力没有饱和，就会将NO2吸收到NOx吸收剂47内而生成硝酸根离子NO3 -。
与此相对，在通过由烃供给阀15供给烃而使排气的空燃比变为浓或者变为理论空燃比时，排气中的氧浓度下降，所以反应反向(NO3 -→NO2)进行，这样NOx吸收剂47内的硝酸根离子NO3 -以NO2的形式从NOx吸收剂47中释放出来。接着，释放出的NOx被排气中所含的未燃烧HC、CO还原。
这样，在排气的空燃比为稀薄时，即在稀空燃比下进行燃烧时，排气中的NOx被吸收到NOx吸收剂47内。但是，如果在稀空燃比下继续进行燃烧，则在该期间NOx吸收剂47的NOx吸收能力会饱和，这样会变得不能由NOx吸收剂47吸收NOx。因此，在本发明的实施例中，在NOx吸收剂47的吸收能力饱和前由烃供给阀15供给烃，由此使排气的空燃比暂时为浓，从而从NOx吸收剂47释放NOx。
但是，在排气中含有SOx即含有SO2，在该SO2流入到NOx吸藏催化剂13时，该SO2在铂Pt46上被氧化成SO3。接着，该SO3被吸收到NOx吸收剂47内而与氧化钡BaO结合，同时以硫酸根离子SO4 2-的形式在NOx吸收剂47内扩散，生成稳定的硫酸盐BaSO4。但是，由于NOx吸收剂47具有强碱性，所以该硫酸盐BaSO4稳定，难以分解，如果只使排气的空燃比为浓，则硫酸盐BaSO4不分解而原样残留。因此，随着时间经过，在NOx吸收剂47内硫酸盐BaSO4增多，这样随着时间经过，NOx吸收剂47能够吸收的NOx量降低。
但是此时，在使NOx吸藏催化剂13的温度上升到600℃以上的SOx释放温度的状态下，如果使流入NOx吸藏催化剂13中的排气的空燃比为浓，则会从NOx吸收剂47释放SOx。但在这种情况下，仅从NOx吸收剂47一点一点地释放SOx。因此，要从NOx吸收剂47释放出所有吸收的SOx，需要长时间使空燃比为浓，这样就存在需要大量的燃料或还原剂等问题。另外，从NOx吸收剂47释放出的SOx会排到大气中，这也是不优选的。
于是，在本发明中，在NOx吸藏催化剂13的上游配置SOx捕集催化剂12，由该SOx捕集催化剂12捕获排气中含有的SOx，由此使SOx不流入到NOx吸藏催化剂13中。下面对该SOx捕集催化剂12予以说明。
该SOx捕集催化剂12由例如蜂窝结构的整块催化剂形成，在SOx捕集催化剂12的轴线方向上具有一直延伸的大量排气流通孔。图4(A)图解性地示出了这样的由蜂窝结构的整块催化剂形成SOx捕集催化剂12的情况中的，各排气流通孔的内周壁面上的即基体上的表面部分的截面。如图4(A)所示，在基体50的表面上形成有涂层51，在该涂层51的表面上分散担载有贵金属催化剂52。
在本发明的实施例中，作为贵金属催化剂52使用铂，作为构成涂层51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。即，SOx捕集催化剂12的涂层51呈强碱性。
排气中所含的SOx即SO2如图4(A)所示那样在铂Pt52上被氧化，接着被捕获到涂层51内。即，SO2以硫酸根离子SO4 2-的形式在涂层51内扩散，生成硫酸盐。另外，如上所述，涂层51呈强碱性，因此如图4(A)所示那样，排气中所含的部分SO2被直接捕获到涂层51内。
图4(A)中，涂层51内的浓淡表示所捕获的SOx的浓度。由图4(A)可知，涂层51内的SOx浓度在涂层51的表面附近最高，随着向内部深入而逐渐降低。当涂层51的表面附近的SOx浓度变高时，涂层51的表面的碱性减弱，SOx的捕获能力减弱。在此，在将排气所含有的SOx中被SOx捕集催化剂12捕获的SOx的比例称为SOx捕集率时，若涂层51的表面的碱性减弱，则与之相伴SOx捕集率会降低。
虽然该SOx捕集率最初接近百分之百，但随着时间经过而急速降低。于是，在本发明的实施例中，在SOx捕集率低于预先设定的捕集率时，在排气的空燃比为稀薄的状态下进行使SOx捕集催化剂12的温度上升的升温控制，由此使SOx捕集率恢复。
即，如果在排气的空燃比为稀薄的情况下使SOx捕集催化剂12的温度上升，则涂层51内的集中存在于表面附近的SOx向涂层51的内部扩散，使得涂层51内的SOx浓度变得均匀。即，在涂层51内生成的硝酸盐从集中在涂层51的表面附近的不稳定状态向在整个涂层51内均匀分散的稳定状态变化。如果涂层51内的存在于表面附近的SOx向涂层51的内部扩散，则涂层51的表面附近的SOx浓度下降，这样在SOx捕集催化剂12的升温控制完成时SOx捕集率恢复。
在进行SOx捕集催化剂12的升温控制时，若使SOx捕集催化剂12的温度大致为450℃左右，则能够使存在于涂层51的表面附近的SOx扩散到涂层51内，若使SOx捕集催化剂12的温度上升到600℃左右，则能够使涂层51内的SOx浓度相当地均匀化。因此，在进行SOx捕集催化剂12的升温控制时，优选在排气的空燃比为稀薄的状态下使SOx捕集催化剂12的温度升温到600℃左右。
另外，像这样，如果在对SOx捕集催化剂12升温时使排气的空燃比为浓，则会从SOx捕集催化剂12释放出SOx。因此，在对SOx捕集催化剂12进行升温时，要使排气的空燃比不为浓。
如图4(A)所示，SOx捕集催化剂12中捕获的SOx的浓度随着向涂层51的内部逐渐深入而变化，但对于SOx捕集催化剂12而言，进而涂层51的表面部分中的SOx浓度因SOx捕集催化剂12在排气流通方向上的位置不同而变化。下面，参照图5(A)～(C)对此予以说明。
在图5(A)～(C)中，以浓淡表示在SOx捕集催化剂12的表面部分即涂层51的表面部分所捕获到的SOx的浓度，进而在图5(A)～(C)中，以曲线表示在SOx捕集催化剂12的表面部分即涂层51的表面部分积累的SOx积累量。另外，图5的(A)、(B)、(C)以该顺序表示随着时间经过的变化。从这些图5(A)～(C)可知，随着时间经过，由于在涂层51的表面部分从上游侧开始积累SOx，因此从上游侧开始SOx的捕获能力逐渐消失。
在变成图5(C)所示的状态时，终于从SOx捕集催化剂12开始释放出SOx。但我们知道，此时的SOx捕集催化剂12在下游侧仍然残留有充分的SOx捕获能力。因此，如果此时有效利用残留的SOx捕获能力，则可以在不从SOx捕集催化剂12释放出SOx的情况下，由SOx捕集催化剂12捕获SOx。
于是，本发明中为了有效利用残留的SOx捕获能力，在例如变成图5(C)所示的状态时，增大流入到SOx捕集催化剂12中的烃例如燃料的量，在SOx捕集催化剂12内形成空燃比局部为浓的区域，从该区域中的SOx捕集催化剂12释放出的SOx在下游侧再次被捕获到SOx捕集催化剂12内，而不从SOx捕集催化剂12的下游端流出。
即，如果使流入到SOx捕集催化剂12的烃的量增大，使例如SOx捕集催化剂12的上游端的空燃比局部为浓，则如图4(B)所示那样，在空燃比变浓的区域，过剩的烃将SOx在铂52上还原，结果以硫酸盐SO4 2-的形式被捕获的SOx以SO2的形式被释放出来。此时释放出的SOx向下游移动，在下游侧的具有SOx捕获能力的某个位置再次被捕获到SOx捕集催化剂12内。即，如从图4(B)可知的那样，结果使在SOx捕集催化剂12的上游侧被捕获的SOx向下游侧移动。
如果在SOx捕集催化剂12的上游端被捕获到的SOx进行释放行为，则在SOx捕集催化剂12的上游端，过剩的烃变得不在SOx的还原中被消耗，所以该过剩的烃在SOx的释放行为没有这样程度进行的下游侧区域用于SOx的还原。这样，SOx的释放行为从上游侧向下游侧进行，释放出的SOx在下游侧再次被捕获到SOx捕集催化剂12内。结果，如图7所示，在SOx捕集催化剂12的上游侧的SOx捕获能力得到恢复。
像这样，在本发明中，当SOx捕集率要下降时，或SOx捕集率开始下降时，如图7所示那样，使SOx积累的区域向下游侧移动。即，使SOx积累分布的峰向下游侧移动。结果SOx捕集率得到恢复，这样就谋求了SOx捕集催化剂12的寿命延长。
在进行这样的SOx捕集催化剂12的寿命延长处理时，在本发明的实施例中，如图6所示，从烃供给阀15供给燃料。此时，如图6所示，排气的平均空燃比虽然稍微降低，但维持稀薄，SOx捕集催化剂12的温度T也没有太大变化。在进行SOx捕集催化剂12的寿命延长处理时，最重要的是不要从SOx捕集催化剂12释放出SOx，因此，在本发明中，设定烃的增大量，使在空燃比局部变浓的区域中从SOx捕集催化剂12释放出的SOx在下游侧再次被捕获到SOx捕集催化剂12内，而不从SOx捕集催化剂12的下游端流出。
在进行SOx捕集催化剂12的寿命延长处理之后，在SOx捕集率降低时，通过使SOx捕集催化剂12升温至600℃左右来使SOx捕集率得到恢复。图8示出了用于恢复该SOx捕集率的再生控制。如图8所示，此时在排气的空燃比为稀薄的情况下从烃供给阀15供给燃料，借助该燃料的氧化反应热使SOx捕集催化剂12的温度T增大至600℃左右。
下面，对推定在SOx捕集催化剂12中捕获的SOx量，并基于推定的SOx量进行寿命延长处理和再生控制的实施例予以说明。
即，在燃料中以一定比例含有硫，因此排气中含有的SOx量，即被SOx捕集催化剂12捕获的SOx量与燃料喷射量成比例。燃料喷射量是要求扭矩和内燃机转数的函数，因此被SOx捕集催化剂12捕获的SOx量也成为要求扭矩和内燃机转数的函数。在本发明的实施例中，SOx捕集催化剂12单位时间捕获的SOx量SOXA，作为要求扭矩TQ和内燃机转数N的函数以图9(A)所示的图的形式存储在ROM 32内。
另外，在润滑油内含有一定比例的硫，在燃烧室2内用于燃烧的润滑油量即排气中所含的SOx捕集催化剂12捕获的SOx量也变成要求扭矩和内燃机转数的函数。在本发明的实施例中，润滑油中所含的、在SOx捕集催化剂12内单位时间捕获的SOx的量SOXB作为要求扭矩TQ和内燃机转数N的函数以图9(B)所示的图的形式预先存储在ROM 32内，通过累加SOx量SOXA与SOx量SOXB之和，计算出在SOx捕集催化剂12内捕获的SOx量∑SOX。
另外，在本发明的实施例中，如图10所示预先存储了SOx量∑SOX与应该对SOx捕集催化剂12进行再生时的预先设定的SOx量SO(n)的关系，当SOx量∑SOX超过预先设定的SO(n)(n＝1，2，3，…)时，进行SOx捕集催化剂12的再生控制。另外，在图10中n表示是第几次的再生控制。由图10可知，随着用于恢复SOx捕集率的再生控制次数n增大，预先设定的量SO(n)增大，处理次数n越增大，该预先设定的量SO(n)的增大比例越减小。即，SO(3)相对于SO(2)的增大比例，比SO(2)相对于SO(1)的增大比例减少。
另外，在本发明中，在进行SOx捕集催化剂12的再生控制之前，进行SOx捕集催化剂12的寿命延长处理。在本发明的实施例中，如图10所示，预先存储了SOx量∑SOX、与应对SOx捕集催化剂12进行寿命延长处理时预先设定的SOx量SO(m)的关系，当SOx量∑SOX超过了预先设定的SOx量SO(m)(m＝1、2、3、……)时，进行SOx捕集催化剂12的寿命延长处理。另外，在图10中，m表示第几次的寿命延长处理。
下面，参照图11对SOx捕集催化剂12的处理流程进行说明。
参照图1，首先在步骤70中，从图9(A)、(B)分别读取单位时间捕获的SOx量SOXA和SOXB。然后，在步骤71中将这些SOXA与SOXB之和累加到SOx量∑SOX中。然后，在步骤72中判断SOx量∑SOX是否达到了图10所示的预先设定量SO(m)(m＝1、2、3、……)。在SOx量∑SOX没有达到预先设定量SO(m)时进入步骤73。
在步骤73中，判断SOx量∑SOX是否达到了图10所示的预先设定量SO(n)(n＝1、2、3、……)。在SOx量∑SOX没有达到预先设定量SO(n)时结束处理循环。与此相对的是，在步骤72中，在判断出SOx量∑SOX达到了预先设定的量SO(m)时进入步骤74，为了寿命延长处理而进行寿命延长控制。另一方面，在步骤73中，在判断出SOx量∑SOX达到了预先设定的量SO(n)时进入步骤75，进行再生控制。
图12示出了在图11的步骤74中进行的寿命延长控制的一个实施例。另外，在该实施例中，作为图1所示的传感器23使用了用于检测排气中的HC浓度的HC浓度传感器，基于该HC浓度传感器23检测出的HC浓度来控制从烃供给阀15添加的燃料量，使寿命延长处理时不会从SOx捕集催化剂12排出HC。
即，参照图12来说明，首先在步骤80中计算出基本燃料添加量Qo。接着，在步骤81中判断HC浓度传感器23的输出电压V是否超过了预先设定的设定值VZ，即判断HC浓度是否超过了预先设定的设定浓度。当V＞VZ时进入步骤82，从对燃料添加量的补正量ΔQ减去一定值。然后进入步骤84。与此相对的是，当V≤VZ时进入步骤83，在补正量ΔQ上加上一定值α，然后进入步骤84。
在步骤84中，在基本燃料添加量Qo上加上补正量ΔQ，将相加的结果记燃为料添加量Q。接着，在步骤85中判断寿命延长处理是否结束。在寿命延长处理没有结束时进入步骤86，添加燃料，返回到步骤80。与此相对的是，在寿命延长处理结束时进入步骤87，将补正量ΔQ消除。
图13示出了图11所示的SOx捕集催化剂12的处理流程的另一实施例。另外，在该实施例中，作为图1所示的传感器23使用了用于检测排气中的SOx浓度的SOx传感器，基于SOx传感器23检测出的SOx浓度选择性地进行寿命延长控制和再生控制。
即，参照图13进行说明，首先在步骤90中读取SOx传感器23的输出V。接着，在步骤91中判断SOx传感器23的输出电压V是否超过了预先设定的设定值VX，即判断SOx浓度是否超过了预先设定的设定浓度。当V＞VX时，即当从SOx捕集催化剂12开始释放出SOx时，进入步骤92，判是否是首次V大于VX。当是首次V＞VX时进入步骤94，进行寿命延长控制以进行寿命延长处理。
与此相对的是，当V＞VX而不是首次时进入步骤93，判断上次进行的是否是再生控制。在上次进行的是再生控制时进入步骤94以进行寿命延长控制。与此相对的是，在上次进行的不是再生控制时进入步骤95以进行再生控制。即在谋求了SOx捕集催化剂12的寿命延长之后SOx捕集率再次降低时，在排气的空燃比为稀薄的情况下使SOx捕集催化剂12的温度升高，由此来恢复SOx捕集率。
图14～图20示出了将SOx捕集催化剂12内的SOx的积累分布模式化，并基于模式化的SOx积累分布进行寿命延长控制和再生控制的几个实施例。即，在这些实施例中，如图14(A)所示那样将SOx捕集催化剂12沿着气流的流动方向分成多个催化剂区域No.1～No.j，对划分出的各催化剂区域No.1～No.j分别计算SOx捕获量。这里，首先参照图14(B)来对各催化剂区域No.1～No.j的SOx捕获量的计算方法予以说明。
首先，对图14(B)中使用的符号予以说明，SOin(i)表示单位时间流入到催化剂区域No.i的SOx量(g/秒)，SOst(i)表示单位时间在催化剂区域No.i中捕获积累的SOx量(g/秒)，SOout(i)表示单位时间从催化剂区域No.i流出的SOx量(g/秒)。因此，SOout(i)＝SOin(i)-SOst(i)，另外，成为SOin(i)＝SOout(i-1)。另外，在催化剂区域No.i积累的SOx量是SOst(i)的累加值∑SOst(i)。
位于最上游的催化剂区域No.1中单位时间流入的SOx量SOin(1)可以从例如图9(A)、(B)所示的SOx捕获量SOXA和SOXB之和求出。另一方面，在各催化剂区域No.i中单位时间积累的SOx量SOst(i)受到了SOx捕集催化剂12的SOx吸藏速度(g/秒)的限制。如图15(A)所示，积累的SOx量∑SOst(i)越大，该SOx吸藏速度越低。另外，该SOx吸藏速度是催化剂区域No.i的催化剂床温T(i)的函数，图15(B)示出了相对于图15(A)所示的SOx吸藏速度的补正系数K。因此在本发明的实施例中，通过使图15(A)所示的SOx吸藏速度乘以图15(B)所示的补正系数K，可以求出实际的SOx吸藏速度。
如果流入到催化剂区域No.i的SOx量SOin(i)比上述的实际的SOx吸藏速度小，则流入的所有SOx量SOin(i)被积累到催化剂区域No.i中，如果流入到催化剂区域No.i的SOx量SOin(i)比上述的实际的SOx吸藏速度大，则流入的SOx量SOin(i)中的实际的SOx吸藏速度所对应的SOx量被积累到催化剂区域No.i中，剩余的SOx则流入到下游侧的催化剂区域No.(i+1)中。在这样的想法下，对各催化剂区域No.i计算出积累的SOx量∑SOst(i)。
图16示出了将SOx捕集催化剂12划分成4个催化剂区域No.1～No.4的情况中的计算结果的一个例子。另外，在图16中，黑点表示在各催化剂区域No.1～No.4中计算出的SOx积累量。在图16所示的例子中，在位于最下游的催化剂区域No.4的SOx捕获量超过预先设定量SOZ时，进行SOx捕集催化剂12的寿命延长处理。
图17(A)、(B)示出了在SOx捕集催化剂12的寿命延长处理时的SOx释放量。另外，图17(A)、(B)中的各曲线表示等释放量线。如图17(A)所示，添加燃烧量越多，在各催化剂区域No.i中SOx释放量就越大，同时SOx捕获量∑SOst(i)越大，在各催化剂区域No.i中SOx释放量也越大，如图17(B)所示，排气量即吸入空气量Ga越大，在各催化剂区域No.i中SOx释放量就越大，同时催化剂床温T(i)越高，在各催化剂区域No.i中SOx释放量也越大。
在进行寿命延长处理时，各催化剂区域No.i中的SOx积累量∑SOst(i)的变化是使用图17(A)、(B)所示的关系计算出的，图18示出了寿命延长处理结束时的计算结果的一个例子。
图19示出了另一个实施例。在该实施例中，计算出从SOx捕集催化剂12流出的SOx量SOout(j)，并由SOx传感器23检测出从SOx捕集催化剂12流出的排气中的SOx浓度，根据计算出的SOx量和检测出的SOx浓度来对各催化剂区域No.i分别计算出的SOx积累量∑SOst(i)进行修正。即，在图19中，如果将P作为计算出的排出SOx量SOout(j)，将Q作为根据检测出的SOx浓度求出的释放出的SOx量，则使各催化剂区域No.i中的计算SOx积累量上升至积累量变化推定曲线R通过Q。
图20示出了另一实施例。在该实施例中，计算出从SOx捕集催化剂12流出的SOx量SOout(j)，并由SOx传感器23检测出从SOx捕集催化剂12流出的排气中的SOx浓度，根据计算出的SOx量P和基于检测出的SOx浓度求出的SOx量Q来推定使用燃料的硫含量。即，虽然在使用NOx吸藏催化剂13时要停止使用含硫量多的燃料，但在使用者错误地使用了含硫量多的燃料的情况中，如图20所示，Q所示的检测SOx量变得比计算SOx量P高。
这里，在该实施例中，根据检测出的SOx量Q和计算的SOx量P的差异的大小来判断是否使用了含有预先设定浓度以上的硫的燃料，在判断出使用了含有预先设定浓度以上的硫的燃料时，发出警告。例如，此时警告灯亮。
Claims (8)
1.一种内燃机的排气净化装置，所述内燃机在内燃机排气通路内配置有可以捕获排气中含有的SOx的SOx捕集催化剂，为了有效利用SOx捕集催化剂的SOx捕获能力，在应使在SOx捕集催化剂的上游侧捕获到的SOx向下游侧移动时，增大流入到SOx捕集催化剂中的排气中的烃的量从而在SOx捕集催化剂内形成空燃比局部地为浓的区域，设定烃的增大量使得在该区域中从SOx捕集催化剂释放出的SOx不从SOx捕集催化剂的下游端流出而是在下游侧再次被捕获到SOx捕集催化剂内，由此恢复SOx捕集率，谋求SOx捕集催化剂的寿命延长。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，所述SOx捕集催化剂具有在流入到SOx捕集催化剂中的排气的空燃比为稀薄时，捕获排气中含有的SOx，当在排气的空燃比为稀薄的情况下SOx捕集催化剂的温度上升时，捕获的SOx逐渐向SOx捕集催化剂内部扩散的性质，在谋求所述SOx捕集催化剂的寿命延长之后SOx捕集率再次降低时，在排气的空燃比为稀薄的情况下使SOx捕集催化剂的温度上升，由此使SOx捕集率恢复。
3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，算出被SOx捕集催化剂捕获的SOx量，在算出的SOx量超过预先设定的SOx量时，谋求所述SOx捕集催化剂的寿命延长。
4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其具有用于检测从SOx捕集催化剂流出的排气中的SOx浓度的SOx传感器，在检测出的SOx浓度超过预先设定的浓度时，谋求所述SOx捕集催化剂的寿命延长。
5.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其具有用于检测从SOx捕集催化剂流出的排气中的HC浓度的HC浓度传感器，相应于检测出的HC浓度来控制所述烃的量。
6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，在将SOx捕集催化剂沿着排气流划分成多个催化剂区域，并且对于划分出的各催化剂区域分别算出SOx捕获量，位于最下游的催化剂区域的SOx捕获量超过预先设定的量时，谋求SOx捕集催化剂的寿命延长。
7.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，算出从SOx捕集催化剂流出的SOx量，设置用于检测从SOx捕集催化剂流出的排气中的SOx浓度的SOx传感器，根据算出的SOx量和检测出的SOx浓度来修正对各催化剂区域分别算出的SOx捕获量。
8.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，算出从SOx捕集催化剂流出的SOx量，设置用于检测从SOx捕集催化剂流出的排气中的SOx浓度的SOx传感器，根据算出的SOx量和检测出的SOx浓度来判断是否使用了含有预先设定的浓度以上的硫的燃料，在判断出使用了含有预先设定的浓度以上的硫的燃料时发出警告。
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