CN101636565A - 内燃机的废气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备NOx储存还原型催化剂和颗粒过滤器的废气净化装置，可以充分地利用NOx储存还原型催化剂所具有的本来的NOx吸留能力。作为其途径，在NOx储存还原型催化剂(22)的上游配置过滤器(40)，具备：按照与流入过滤器(40)的废气混合的方式供给燃料的燃料供给机构(42)、在过滤器(40)的下游按照与流入NOx储存还原型催化剂(22)的废气混合的方式供给臭氧的臭氧供给机构(30)。

Description

内燃机的废气净化装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的废气净化装置，具体来说，涉及一种具备NOx储存还原型催化剂和颗粒过滤器的废气净化装置。
背景技术
以往，例如像以下的各专利文献所公开的那样，在内燃机、特别是柴油机中，已知有从排气通道的上游侧起依次配置了过滤器、NOx储存还原型催化剂(以下称作NSR催化剂)的废气净化装置。对于该装置，可以利用过滤器捕捉废气中所含的颗粒，另外，可以利用NSR催化剂捕捉在稀气氛下净化变得不充分的NOx。
上述的废气净化装置中，为了防止由过滤器的堵塞造成的排气阻力增大，需要进行将所捕捉的颗粒从过滤器中除去的处理(以下将该处理称作过滤器的再生)。作为从过滤器中除去颗粒的方法，已知有在过滤器的上游向废气中添加燃料而使流入过滤器的废气的温度升高的方法。通过提高废气的温度，就可以利用该热量使颗粒燃烧。
另外，上述的废气净化装置中，还需要进行从NSR催化剂中除去吸留NOx的处理(以下将该处理称作NSR催化剂的再生)。作为从NSR催化剂中除去吸留NOx的方法，已知有在NSR催化剂的上游向废气中添加燃料而使流入NSR催化剂的废气的空燃比变浓的方法。通过使废气的空燃比变浓，就可以利用废气中所含的HC或CO将吸留NOx还原、净化。而且，利用HC或CO进行的吸留NOx的还原反应是在NSR催化剂变得足够热的情况下发生的反应。由此，在NSR催化剂再生时添加到废气中的燃料并不是将其全部的化学势用于吸留NOx的还原，而是将其一部分或大部分用于NSR催化剂的加热。
专利文献1：日本特开2002-89240号公报
专利文献2：日本特表2005-538295号公报
专利文献3：日本特表2006-522272号公报
专利文献4：日本特开2000-297633号公报
专利文献5：日本特开2002-188432号公报
在过滤器再生或NSR催化剂再生中消耗的燃料都不是参与内燃机输出的燃料，如果可以减少其消耗量，就可以改善内燃机的耗油量。作为其中的一个方法，可以将由过滤器再生而产生的热量用于NSR催化剂再生。在过滤器再生时，在因所添加的燃料的燃烧而产生热量的同时，还会因颗粒的燃烧而产生热量。所以，如果利用该热量加热NSR催化剂，则用于NSR催化剂再生的燃料消耗量只要是对于吸留NOx的还原来说所必需的量即可。
但是，实际上在进行过滤器再生的周期与进行NSR催化剂再生的周期之间有很大的间隔。与过滤器的再生周期相比，NSR催化剂的再生周期极短，基本上没有将由过滤器再生而产生的热量用于NSR催化剂再生的机会。为了延长NSR催化剂的再生周期，需要利用NSR催化剂吸留很多量的NOx。但是，以往的废气净化装置中，NSR催化剂本来所具有的NOx吸留能力未被充分地利用。如果可以充分地利用NSR催化剂本来的NOx吸留能力，则可以使NSR催化剂的再生周期接近过滤器的再生周期，进而也就可以将由过滤器再生而产生的热量用于NSR催化剂再生。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，在具备NOx储存还原型催化剂和颗粒过滤器的废气净化装置中，使之可以充分地利用NOx储存还原型催化剂所具有的本来的NOx吸留能力。
第一发明为了达成上述的目的，提供一种内燃机的废气净化装置，其特征在于，具备：
配置于内燃机的排气通道中的NOx储存还原型催化剂、
配置于上述NOx储存还原型催化剂的上游并捕捉废气中所含的颗粒的过滤器、
按照与流入上述过滤器的废气混合的方式供给燃料的燃料供给机构、以及
在上述过滤器的下游按照与流入上述NOx储存还原型催化剂的废气混合的方式供给臭氧的臭氧供给机构。
另外，第二发明在第一发明中具有如下的特征，即，还具备第二燃料供给机构，其在上述过滤器的下游按照与流入上述NOx储存还原型催化剂的废气混合的方式供给燃料。
第三发明在第一发明中具有如下的特征，即，在上述过滤器再生时，上述燃料供给机构按照使流入上述过滤器的废气的空燃比变稀的方式边调整供给量边进行燃料供给，在上述过滤器再生后，按照使流入上述过滤器的废气的空燃比变浓的方式边调整供给量边使燃料供给持续规定时间。
第四发明在第二发明中具有如下的特征，即，在上述过滤器再生时，上述燃料供给机构按照使流入上述过滤器的废气的空燃比变稀的方式边调整供给量边进行燃料供给，
在利用上述燃料供给机构进行燃料供给时，上述第二燃料供给机构按照使流入上述NOx储存还原型催化剂的废气的空燃比变浓的方式边调整供给量边进行规定时间的燃料供给。
根据第一发明，通过按照与流入NOx储存还原型催化剂的废气混合的方式供给臭氧，可以促进废气中的NOx的氧化，进而可以促进NOx向NOx储存还原型催化剂中的吸留。特别是如果按照使废气中的臭氧的摩尔量大于NO的摩尔量的方式来调整臭氧供给量，则可以生成NO3、N2O5等比NO2高价的氮氧化物(如果存在水分则还会生成HNO3)。通过生成这些高价的氮氧化物，可以进一步促进NOx储存还原型催化剂的NOx吸留反应。
通过促进NOx储存还原型催化剂中NOx的吸留，可以使之吸留更多的NOx，进而可以延长NOx储存还原型催化剂的再生周期。如果NOx储存还原型催化剂的再生周期变长，就可以增加将由过滤器再生而产生的热量用于NOx储存还原型催化剂再生的机会。其结果是，可以抑制在NOx储存还原型催化剂、过滤器再生所必需的燃料消耗量，由此就可以改善内燃机的耗油量。
根据第二发明，可以不经由过滤器地向NOx储存还原型催化剂供给燃料。另外，还可以分别向过滤器的上游和NOx储存还原型催化剂的上游两处同时供给燃料。通过像这样可以选择多个燃料供给方式，就可以更为有效地利用燃料。
根据第三发明，可以在将过滤器再生的同时，用由过滤器再生而产生的热量加热NOx储存还原型催化剂。此外，在过滤器再生后，通过向足够热的状态的NOx储存还原型催化剂供给空燃比浓的废气，可以有效地进行NOx储存还原型催化剂再生。
根据第四发明，可以在将过滤器再生的同时，用由过滤器再生而产生的热量加热NOx储存还原型催化剂。另外，通过将燃料分别向两处供给，就可以同时实现过滤器内的稀气氛和NOx储存还原型催化剂内的浓气氛。这样的话，在过滤器再生的同时还可以进行NOx储存还原型催化剂再生，可以更为有效地利用由过滤器再生而产生的热量。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的废气净化装置的构成的图。
图2是表示在本发明的实施方式1中进行的流程的流程图。
图3是表示本发明的实施方式2的废气净化装置的构成的图。
图4是表示在本发明的实施方式2中进行的流程的流程图。
符号说明
10    发动机
12    排气通道
20    催化装置
22    NOx储存还原型催化剂
30    臭氧供给装置
32    气体喷射口
40    DPF
42、44    燃料喷射器
50        控制装置
52        差压传感器
54、58    空燃比传感器
56        NOx传感器
具体实施方式
实施方式1
[实施方式1的废气净化装置的构成]
本发明适用于进行稀燃运转的内燃机，特别适用于柴油机，本实施方式中，将本发明应用于柴油机中。图1是表示本发明的实施方式1的废气净化装置构成的图。以下，使用图1对本实施方式的废气净化装置的构成进行说明。
如图1所示，本实施方式的废气净化装置在柴油机(以下称作发动机)10的排气通道12中，具有柴油颗粒过滤器(以下称作DPF)40和催化装置20。催化装置20配置于DPF40的下游。根据此种构成，从发动机10中排出的废气首先在DPF40中去掉颗粒，接下来在催化装置20中净化了NOx、HC、CO后，向大气中排出。
在排气通道12的DPF40的入口附近，安装有燃料喷射器42。从燃料喷射器42喷射与发动机10运转中所用的相同的燃料。
在催化装置20的内部，收纳有NOx储存还原型催化剂(以下称作NSR催化剂)22。NSR催化剂22是通过将Pt等贵金属及BaCO3担载于陶瓷载体上而构成的。Pt作为使CO、HC的氧化反应与NOx的还原反应同时活化的活性点而发挥作用。BaCO3作为将废气中的NOx作为硝酸盐吸留的NOx保持物质而发挥作用。具体来说，在BaCO3中，NOx被作为Ba(NO3)2吸留。所吸留的Ba(NO3)2主要在废气为稀的状况下被还原、分解。但是，NOx保持物质不仅将NOx吸留，而且有时还可以将NOx吸附。由此，NOx保持物质中的所谓“保持”不仅包括将NOx“吸留”的意思，而且还包括将NOx“吸附”的意思。
在催化装置20内的NSR催化剂22的上游，设有气体喷射口32。该气体喷射口32与臭氧供给装置30连接。在臭氧供给装置30的内部，设有使用从吸气口34得到的空气来生成臭氧的臭氧生成装置。关于臭氧生成装置的构成、功能等，由于各种技术已经是公知的，因此省略其详细说明。臭氧供给装置30将在内部生成的臭氧从气体喷射口32向催化装置20内供给。由臭氧供给装置30供给的臭氧与经排气通道12流进的废气在催化装置20内混合，该混合气体流入NSR催化剂22。
本实施方式的废气净化装置具备用于获得有关其状态的信息的多个传感器。具体来说，在DPF40中，安装有输出与其入口侧和出口侧的差压对应的信号的差压传感器52。在排气通道12的DPF40的出口附近，安装有输出与废气的空燃比对应的信号的空燃比传感器54。另外，在排气通道12的催化装置20的出口附近，安装有检测NOx的NOx传感器56。
本实施方式的废气净化装置具备控制其工作的控制装置50。在控制装置50的输出部上，连接着上述的臭氧供给装置30和燃料喷射器42。另一方面，在控制装置50的输入部上，连接着上述的多个传感器52、54、56。另外，关于发动机10的运转条件及运转状态的信息也输入控制装置50的输入部中。控制装置50基于所输入的各种信息依照规定的控制程序来控制臭氧供给装置30及燃料喷射器42。
[实施方式1的废气净化装置的工作]
下面，对本实施方式的废气净化装置的工作进行说明。
(利用臭氧进行的NOx向NSR催化剂中的吸留)
在发动机10进行稀燃运转时，在发动机10的废气中与HC或CO相比含有更多的NOx。根据图1所示的构成，废气中所含的NOx可以用NSR催化剂22吸留。本实施方式中，如以下说明所示，通过臭氧的利用而实现了NSR催化剂22的NOx吸留能力的提高。
本实施方式中，在发动机10进行稀燃运转时，使臭氧供给装置30工作而向催化装置20供给臭氧。已知一旦将臭氧添加到废气中则废气中的NOx就会通过气相反应被氧化。具体来说，NOx与臭氧反应，发生下述各反应式(1)～(3)所示的反应。而且，虽然反应式(3)仅记载了表示向右方的反应的箭头，然而也能够发生如括号中所示的向左方的反应。
NO+O3→NO2+O2...(1)
NO2+O3→NO3+O2...(2)
NO2+NO3→N2O5(NO2+NO3←N2O5)...(3)
在NOx保持物质中发生的NOx吸留是通过将NOx被氧化而产生的高价氮氧化物(或者这些氮氧化物与水反应而生成的HNO3)吸留在NOx保持物质中而实现的。例如，NO3通过形成Ba(NO3)2等硝酸盐而被NOx吸留材料吸留。如上述的各反应式(1)～(3)所示，如果向废气中添加臭氧，就可以有效地生成容易被NOx保持物质吸留的高价氮氧化物。也就是说，可以提高NSR催化剂22的NOx吸留能力。
而且，从有效地进行NOx吸留反应的观点考虑，期望废气中的NOx更多地变成NO3、N2O5等更高价的氮氧化物。所以，本实施方式中，按照在废气与臭氧的混合气体中臭氧相对于NO的摩尔比大于1的方式来控制臭氧供给量。臭氧供给量的控制是利用控制装置50进行的。控制装置50基于发动机转速、燃料喷射量等有关发动机10运转状态的信息，推定计算废气中的NO量，与所推定的NO量对应地控制采用臭氧供给装置30供给的臭氧供给量。
在混合气体中的臭氧相对于NO的摩尔比为1以下的状态下，虽然会通过上述反应式(1)的反应而生成NO2，然而却无法达到基于反应式(2)或(3)的NO3、N2O5的生成。但是，如果使混合气体中的臭氧相对于NO的摩尔比大于1，则可以供给对于将NO氧化而变为NO3、N2O5来说足够量的臭氧。其结果是，可以可靠地增加废气中的高价氮氧化物量，可以更为有效地进行NOx吸留。
另外，优选按照使混合气体中的臭氧相对于NO的摩尔比达到2以上的方式来控制臭氧供给量。这样的话，就可以将大部分的NO氧化至NO3、N2O5，可以大幅增大NSR催化剂22的NOx吸留量。
(DPF的再生和NSR催化剂的再生)
DPF40再生是用于防止由DPF40堵塞造成的排气阻力增大的处理，在利用差压传感器52检测出DPF40堵塞的时间点进行。具体来说，从燃料喷射器42喷射燃料，利用其的燃烧热将DPF40加热。通过被加热，被DPF40捕捉的颗粒燃烧，被从DPF40中除去。而且，由于使颗粒燃烧需要氧，因此将燃料喷射器42的燃料喷射量调整为使得流入DPF40的废气的空燃比变为稀。
NSR催化剂22再生是用于从NSR催化剂22中除去吸留NOx而恢复NSR催化剂22的NOx吸留能力的处理。具体来说，将NSR催化剂22加热，并且将流入NSR催化剂22的废气的空燃比暂时地变为浓。NSR催化剂22的吸留NOx被废气中所含的HC、CO还原，从NSR催化剂22中除去。流入NSR催化剂22的废气的空燃比可以利用燃料喷射器42的燃料喷射量来调整。
NSR催化剂22再生可以利用由DPF40再生而产生的热量。在DPF40再生时，由从燃料喷射器42中喷射的燃料的燃烧而产生热量，同时还会由颗粒的燃烧而产生热量。如果利用该热量将NSR催化剂22加热，则可以将从燃料喷射器42中喷射的燃料的大部分用于吸留NOx的还原。
为了将在DPF40再生中产生的热量用于NSR催化剂22再生，NSR催化剂22的再生周期最好尽可能地长。这是因为DPF40的再生周期极长。根据本实施方式的排气净化装置，如上所述通过利用臭氧可以增大NSR催化剂22的NOx吸留量，进而可以延长NSR催化剂22的再生周期。
(采用控制装置进行的具体处理)
下面，使用图2对控制装置50所进行的具体处理进行说明。图2是将在本实施方式中控制装置50所进行的流程用流程图表示的图。上述的臭氧添加、DPF40或NSR催化剂22再生都是依照图2所示的流程进行的。
在图2所示流程的最初步骤S100中，利用臭氧供给装置30从空气中生成臭氧，向废气中添加臭氧。在催化装置20内利用与臭氧的气相反应促进废气中的NOx的氧化，促进NOx向NSR催化剂22中的吸留。
步骤S102中，利用差压传感器52判定是否检测到DPF40堵塞。在检测到DPF40堵塞的情况下，前进到步骤S104，进行DPF40再生。
步骤S104中，利用燃料喷射器42进行燃料喷射，向流入DPF40的废气中添加燃料。燃料喷射器42的燃料喷射量被调整为使得流入DPF40的废气的空燃比变为稀。在燃料喷射量的调整中反馈空燃比传感器54的输出信号。从燃料喷射器42中喷射的燃料与废气中的氧反应而燃烧，DPF40因该热量而变为高温气氛。这样，DPF40上的颗粒就与废气中剩余的氧反应而燃烧，逐渐地从DPF40中除去。
步骤S106中，利用差压传感器52再次判定是否检测到DPF40堵塞。在仍然检测到DPF40堵塞的情况下，继续进行步骤S104的处理。另一方面，在DPF40的堵塞被消除的情况下，则结束DPF40再生，前进到步骤S108，这次，进行NSR催化剂22再生。
步骤S108中，停止利用臭氧供给装置30生成臭氧，也停止向废气中添加臭氧。
在下面的步骤S110中，继续利用燃料喷射器42进行燃料喷射，向流入DPF40的废气中添加燃料。但是，此次的燃料喷射器42的燃料喷射量调整为，使得流入DPF40的废气的空燃比变为浓。在燃料喷射量的调整中反馈空燃比传感器54的输出信号。NSR催化剂22的吸留NOx被废气中所含的HC、CO还原，逐渐地从NSR催化剂22中除去。
在DPF40再生时，因添加燃料和颗粒燃烧而产生的热量使流入催化装置20的废气的温度升高。此后，该高温的废气将NSR催化剂22加热，DPF40再生结束的时间点的催化剂温度升高到对于再生来说必需的温度，或者升高到对于再生来说必需的温度的附近。所以，在NSR催化剂22再生时用于加热NSR催化剂22的燃料量可以减少，从而可以将从燃料喷射器42中喷射的燃料的大部分用于吸留NOx的还原。
用于NSR催化剂22再生的燃料添加仅以根据临再生之前的NOx吸留量所计算的必需再生时间来进行。NOx吸留量可以根据从上次将NSR催化剂22再生的时间点起的累计运转时间、累计行驶距离来推定计算。在经过必需再生时间后前进到步骤S112，停止利用燃料喷射器42添加燃料。这样，继DPF40再生之后，NSR催化剂22再生也结束。
虽然在以上一连串的处理中与DPF40再生一起进行NSR催化剂22再生，然而也有在需要进行DPF40再生之前需要进行NSR催化剂22再生的情况。在步骤S102中未检测到DPF40堵塞的情况下，进行步骤S114的判定。步骤S114中，利用NOx传感器56判定是否检测到NOx。如果未检测到NOx，则回到步骤S102的判定，反复实施判定，直到步骤S102或S114中的任一条件成立为止。
利用NOx传感器56检测到的NOx是未被NSR催化剂22吸留的NOx。因NSR催化剂22的NOx吸留量达到饱和状态，无法吸留干净的NOx就向下游流出。所以，在利用NOx传感器56检测到NOx的情况下，前进到步骤S116而进行NSR催化剂22再生。
步骤S116中，停止利用臭氧供给装置30生成臭氧，也停止向废气中添加臭氧。
下面的步骤S118中，利用燃料喷射器42进行燃料喷射，向流入DPF40的废气中添加燃料。燃料喷射器42的燃料喷射量被调整为，使得流入DPF40的废气的空燃比变为浓。在燃料喷射量的调整中反馈空燃比传感器54的输出信号。从燃料喷射器42中喷射的燃料与废气中的氧反应而燃烧，利用该热量将废气加热。另外，剩余的燃料原样不动地包含于废气中，穿过DPF40而流入NSR催化剂22。因高温且空燃比浓的废气流入NSR催化剂22，NSR催化剂22的吸留NOx就被废气中所含的HC、CO还原，逐渐地从NSR催化剂22中除去。
用于NSR催化剂22再生的燃料添加仅以根据临再生之前的NOx吸留量所计算的必需再生时间来进行。NOx吸留量可以根据从上次将NSR催化剂22再生的时间点起的累计运转时间、累计行驶距离来推定计算。在经过必需再生时间后前进到步骤S120，停止利用燃料喷射器42添加燃料。由此，NSR催化剂22再生结束。
[实施方式1的废气净化装置的效果]
如上说明所示，在发动机10稀燃运转时，通过利用臭氧供给装置30向催化装置20内供给臭氧，可以促进废气中的NOx的氧化而增大NOx向NSR催化剂22中的吸留量。如果NSR催化剂22的NOx吸留量增大，则NSR催化剂22的再生周期就会变长，将由DPF40再生而产生的热量用于NSR催化剂22再生中的机会也会增加。所以，根据本实施方式的废气净化装置，可以抑制NSR催化剂22、DPF40再生所必需的燃料消耗量，由此可以改善发动机10的耗油量。
实施方式2.
[实施方式2的废气净化装置的构成]
图3是表示本发明的实施方式2的废气净化装置构成的图。下面，使用图3对本实施方式的废气净化装置的构成进行说明。而且，对于图3中与实施方式1的废气净化装置共同的部位或部件，使用相同的符号。另外，除了有必要的情况以外省略对于这些共同部位或部件的说明，对与实施方式1不同的构成进行重点说明。
如图3所示，本实施方式的废气净化装置除了配置于DPF40的入口附近的燃料喷射器42以外，还在排气通道12的DPF40与催化装置20之间具备燃料喷射器44。从该燃料喷射器44中也与燃料喷射器42相同地喷射与发动机10运转中所用的相同的燃料。
另外，本实施方式的废气净化装置除了配置于DPF40的出口附近的空燃比传感器54以外，还在燃料喷射器44的下游且在催化装置20的入口附近，安装有输出与废气的空燃比对应的信号的空燃比传感器58。上述的燃料喷射器44被安装于两个空燃比传感器54、58之间。
本实施方式中，在控制装置50的输出部上，连接着臭氧供给装置30和两个燃料喷射器42、44。另外，在控制装置50的输入部上，连接着包括上述空燃比传感器58的多个传感器52、54、56、58。另外，有关发动机10的运转条件及运转状态的信息也输入控制装置50的输入部中。控制装置50基于所输入的各种信息依照规定的控制程序来控制臭氧供给装置30及各燃料喷射器42、44。
[实施方式2的废气净化装置的工作]
下面，对本实施方式的废气净化装置的工作进行说明。而且，除了有必要的情况以外省略对于与实施方式1共同的工作的说明，对与实施方式1不同的工作进行重点说明。
(DPF再生和NSR催化剂再生)
本实施方式与实施方式1的工作的不同点在于如下的方面，即，在本实施方式中同时进行DPF40再生和NSR催化剂22再生。也如实施方式1中说明所示，DPF40再生需要一边使流入DPF40的废气的空燃比为稀一边进行燃料添加。另一方面，NSR催化剂22再生需要使流入NSR催化剂22的废气的空燃比为浓。实施方式1的构成中，不可能同时满足这两个条件，因此在DPF40再生结束后接着实施NSR催化剂22再生。
与之相对，根据本实施方式的废气净化装置的构成，可以不经由DPF40而向NSR催化剂22供给燃料。另外，可以分别向DPF40的上游和NSR催化剂22的上游两处同时供给燃料。所以，本实施方式中，通过适当地调整各燃料喷射器42、44的燃料喷射量，一边向DPF40供给空燃比稀的废气，一边向NSR催化剂22供给空燃比浓的废气。这样，就能够同时实施DPF40再生和NSR催化剂22再生。
(采用控制装置进行的具体处理)
下面，使用图4对控制装置50所进行的具体处理进行说明。图4是将本实施方式中控制装置50所进行的流程用流程图表示的图。上述的臭氧添加、DPF40或NSR催化剂22再生都是依照图4所示的流程进行的。
图4所示流程的最初步骤S200中，利用臭氧供给装置30从空气中生成臭氧，向废气中添加臭氧。在催化装置20内利用与臭氧的气相反应促进废气中的NOx的氧化，促进NOx向NSR催化剂22中的吸留。
步骤S202中，利用差压传感器52判定是否检测到DPF40堵塞。在检测到DPF40堵塞的情况下，前进到步骤S204而停止利用臭氧供给装置30生成臭氧，也停止向废气中添加臭氧。此后，再前进到步骤S206，进行DPF40再生。
步骤S206中，利用燃料喷射器42进行燃料喷射，向流入DPF40的废气中添加燃料。燃料喷射器42的燃料喷射量被调整为，使得流入DPF40的废气的空燃比变为稀。在燃料喷射量的调整中反馈空燃比传感器54的输出信号。从燃料喷射器42中喷射的燃料与废气中的氧反应而燃烧，DPF40因该热量而变为高温气氛。这样，DPF40上的颗粒就与废气中剩余的氧反应而燃烧，逐渐地从DPF40中除去。
下面的步骤S208中，判定是否需要进行NSR催化剂22的再生处理。其必要性的判定是基于现在时间点的NOx吸留量进行的。NOx吸留量可以根据从上次将NSR催化剂22再生的时间点起的累计运转时间、累计行驶距离来推定计算。在所推定的NOx吸留量超过规定的基准量的情况下，判断为需要进行NSR催化剂22的再生处理。在该情况下前进到步骤S210，在与DPF40再生同时进行的情况下进行NSR催化剂22再生。
步骤S210中，在DPF40的下游也利用燃料喷射器44进行燃料喷射，向流入NSR催化剂22的废气中添加燃料。燃料喷射器44的燃料喷射量被调整为，使得流入NSR催化剂22的废气的空燃比变为浓。此时由于在DPF40的上游也继续利用燃料喷射器42进行燃料添加，因此利用燃料喷射器44喷射的燃料喷射量不需要很多。在燃料喷射器44的燃料喷射量的调整中反馈空燃比传感器58的输出信号。NSR催化剂22的吸留NOx被废气中所含的HC、CO还原，逐渐地从NSR催化剂22中除去。
在DPF40再生时，穿过DPF40的废气因添加燃料和颗粒的燃烧而变为高温。由于在NSR催化剂22再生中可以利用该高温废气的热量，因此不需要为了加热NSR催化剂22而燃烧新的燃料，或者即使需要也只要很少的量即可。所以，就可以将从燃料喷射器44中喷射的燃料的大部分用于吸留NOx的还原。
燃料喷射器44添加用于NSR催化剂22再生的燃料仅以根据临再生之前的NOx吸留量所计算的必需再生时间来进行。NOx吸留量可以根据从上次将NSR催化剂22再生的时间点起的累计运转时间、累计行驶距离来推定计算。在经过必需再生时间后前进到步骤S212，停止利用燃料喷射器44添加燃料。由此，NSR催化剂22再生结束。
在NSR催化剂22再生结束后，进行步骤S214的判定。步骤S214中，利用差压传感器52判定是否检测到DPF40堵塞。在仍然检测到DPF40堵塞的情况下，继续进行步骤S206的处理。另外，在NSR催化剂22再生结束后，在步骤S208的判定中判断为不需要进行再生处理。所以，步骤S210及S212的处理被跳过而进行步骤S214的判定。
在步骤S214的判定的结果为DPF40的堵塞被消除的情况下，前进到步骤S216。步骤S216中，停止利用DPF40上游的燃料喷射器42添加燃料。由此，DPF40再生结束。
虽然在以上一连串的处理中与DPF40再生同时进行NSR催化剂22再生，然而也有在需要进行DPF40再生之前需要进行NSR催化剂22再生的情况。在步骤S202中未检测到DPF40堵塞的情况下，进行步骤S218的判定。步骤S218中，利用NOx传感器56判定是否检测到NOx。如果未检测到NOx，则回到步骤S202的判定，反复实施判定，直到步骤S202或S218中的任一条件成立为止。
在利用NOx传感器56检测到NOx的情况下，前进到步骤S220而进行NSR催化剂22再生。步骤S220中，停止利用臭氧供给装置30生成臭氧，也停止向废气中添加臭氧。
下面的步骤S222中，在DPF40的下游利用燃料喷射器44进行燃料喷射，向流入NSR催化剂22的废气中添加燃料。燃料喷射器44的燃料喷射量被调整为，使得流入NSR催化剂22的废气的空燃比变浓。在燃料喷射量的调整中反馈空燃比传感器58的输出信号。从燃料喷射器44中喷射的燃料与废气中的氧反应而燃烧，利用该热量将废气加热。另外，剩余的燃料原样不动地包含于废气中，流入NSR催化剂22内。因高温且空燃比浓的废气流入NSR催化剂22，NSR催化剂22的吸留NOx就被废气中所含的HC、CO还原，逐渐地从NSR催化剂22中除去。
用于NSR催化剂22再生的燃料添加仅以根据临再生之前的NOx吸留量所计算的必需再生时间来进行。NOx吸留量可以根据从上次将NSR催化剂22再生的时间点起的累计运转时间、累计行驶距离来推定计算。在经过必需再生时间后前进到步骤S224，停止利用燃料喷射器44添加燃料。由此，NSR催化剂22再生结束。
[实施方式2的废气净化装置的效果]
如上说明所示，根据本实施方式的废气净化装置，可以在将DPF40再生的同时用由DPF40再生而产生的热量将NSR催化剂22加热。此外，通过分别在DPF40的上游和下游供给燃料，就可以同时实现DPF40内的稀气氛和NSR催化剂22内的浓气氛。由此也可以与DPF40再生同时地进行NSR催化剂22再生，可以更为有效地利用由DPF40再生而产生的热量。
其他.
以上对本发明的实施方式进行了说明，然而本发明并不限定于上述实施方式，也可以在不脱离本发明主旨的范围中进行变形而实施。例如，也可以如下所示地进行变形而实施。
图1或图3所示的构成中，采用在催化装置20内配置气体喷射口32的构成，然而供给臭氧的位置并不限定于此。只要是可以向流入NSR催化剂的废气中可靠地添加臭氧，则也可以在排气通道的催化剂装置的上游进行臭氧供给。
另外，上述的实施方式中，作为NSR催化剂的NOx保持物质使用BaCO3，然而材料并不限定于此。即，也可以根据需要使用Na、K、Cs、Rb等碱金属；Ba、Ca、Sr等碱土类金属；Y、Ce、La、Pr等稀土类元素。另外，就NSR催化剂的活性点的材料而言也并不限定于Pt，也可以根据需要使用作为贵金属材料的Rh、Pd等。
而且，NSR催化剂从其功能方面考虑可以分解为“催化剂”和“NOx保持材料”。在NSR催化剂中，作为活性点的贵金属与担载它的载体相当于“催化剂”，NOx保持物质和担载它的载体相当于“NOx保持材料”。这些“催化剂”和“NOx保持材料”不一定需要一体化，也可以分开存在。在本发明的“NOx储存还原型催化剂”中，不仅包括“催化剂”和“NOx保持材料”的一体化物，而且还包括“催化剂”和“NOx保持材料”分开设置的NOx储存还原型催化剂。
具体来说，可以配置独立的两个载体，使其一方仅担载作为活性点的贵金属而作为“催化剂”，使另一方仅担载NOx保持物质而作为“NOx保持材料”。但是，该情况下，最好将“催化剂”设于“NOx保持材料”的下游，以便可以将从“NOx保持材料”中放出的NOx用“催化剂”来处理。此外，也可以是载体是共有的、然而将作为活性点的贵金属和NOx保持物质分别担载在共有载体上的不同区域的结构。例如为在共有载体的上游侧和下游侧分离地担载的结构、在上层侧和下层侧分离地担载的结构。
另外，上述的实施方式中，虽然在NSR催化剂22再生时停止添加臭氧(图2所示的流程的步骤S108及S116、图4所示的流程的步骤S204及S220)，然而在某种条件下也可以对臭氧期待将燃料的成分改性的效果。所以，根据条件有时在臭氧共存的状态下添加燃料的话会提高将吸留NOx还原的效果，此种情况下也可以继续添加臭氧。
上述的实施方式中，虽然将本发明应用于柴油机中，然而本发明可以应用的内燃机并不限于柴油机。包括稀燃油发动机在内，只要是在废气中含有NOx的内燃机，就可以通过应用本发明而获得如上所述的好处。

Claims (4)

1.一种内燃机的废气净化装置，其特征在于，具备：
配置于内燃机的排气通道中的NOx储存还原型催化剂、
配置于所述NOx储存还原型催化剂的上游并捕捉废气中所含颗粒的过滤器、
按照与流入所述过滤器的废气混合的方式供给燃料的燃料供给机构、以及
在所述过滤器的下游按照与流入所述NOx储存还原型催化剂的废气混合的方式供给臭氧的臭氧供给机构。
2.根据权利要求1所述的内燃机的废气净化装置，其特征在于，还具备第二燃料供给机构，该第二燃料供给机构在所述过滤器的下游按照与流入所述NOx储存还原型催化剂的废气混合的方式供给燃料。
3.根据权利要求1所述的内燃机的废气净化装置，其特征在于，在所述过滤器再生时，所述燃料供给机构按照使流入所述过滤器的废气的空燃比变稀的方式边调整供给量边进行燃料供给，在所述过滤器再生后，按照使流入所述过滤器的废气的空燃比变浓的方式边调整供给量边使燃料供给持续规定时间。
4.根据权利要求2所述的内燃机的废气净化装置，其特征在于，在所述过滤器再生时，所述燃料供给机构按照使流入所述过滤器的废气的空燃比变稀的方式边调整供给量边进行燃料供给，
在利用所述燃料供给机构进行燃料供给时，所述第二燃料供给机构按照使流入所述NOx储存还原型催化剂的废气的空燃比变浓的方式边调整供给量边进行规定时间的燃料供给。
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