CN102575545A

CN102575545A - 内燃机的排气净化装置

Info

Publication number: CN102575545A
Application number: CN2009801620579A
Authority: CN
Inventors: 西冈宽真; 塜本佳久; 梅本寿丈; 松尾润一
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: EP2492462A1; JPWO2011048703A1; WO2011048703A1; JP5246341B2; EP2492462B1; US20120198824A1; CN102575545B; US8590293B2; EP2492462A4

Abstract

本发明的内燃机的排气净化装置，具备NO_x吸藏还原催化剂和配置于NO_x吸藏还原催化剂的上游侧的微粒过滤器。在使NO_x吸藏还原催化剂释放所吸藏的NO_x的场合，将微粒过滤器升温到粒子状物质被氧化的温度，使流入到微粒过滤器的排气的流量降低，并且使流入到微粒过滤器的排气的空燃比为浓，使堆积于微粒过滤器的粒子状物质氧化而生成一氧化碳。

Description

内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及内燃机的排气净化装置。

背景技术

柴油发动机等的内燃机，在内燃机主体中燃料燃烧，排出含有污染物的排气(废气)。排气的污染物中除了一氧化碳(CO)、未燃烃(HC)和颗粒物(PM)以外，还含有氮氧化物(NO_x)。作为除去氮氧化物的方法之一，已知在内燃机排气通路配置还原NO_x的装置。

还原NO_x的装置含有暂时地吸藏NO_x的NO_x吸藏还原催化剂。NO_x吸藏还原催化剂在排气的空燃比大时，即，在排气的空燃比为稀时吸藏NO_x。与此相对，在排气的空燃比小时，即，在排气的空燃比为浓时，释放被吸藏的NO_x，并且NO_x被排气中所含有的还原剂还原净化。

在日本特开2004-84638号公报中，公开了一种发动机排气的处理方法，该方法包括：使用等离子体发生装置将排气成分的一部分转换成氧化剂成分，由氧化剂成分使排气中的碳成分氧化而生成一氧化碳的工序；和在脱氮催化剂上通过一氧化碳的还原作用还原排气中的NO_x的工序。

在日本特开2006-57478号公报中，公开了在NO_x吸藏还原催化剂的上游侧具备喷射燃烧气体的燃烧器的排气净化构件的再生装置。该再生装置通过喷射使燃料在燃烧器中不完全燃烧、使一氧化碳的含有量和/或燃料气体的含有量增加的燃烧气体，将排气净化构件进行再生。

另外，还原排气中所含有的NO_x的装置，含有使NO_x与还原剂连续地进行反应的NO_x催化剂。

在日本特开2001-20720号公报中，公开了一种排气净化装置，其具备配置在柴油机的排气通路内的过滤器和被担载于过滤器的弱氧化能力催化剂以及NO_x还原催化剂，在NO_x还原催化剂的上游侧配置弱氧化能力催化剂。通过过滤器的排气，由弱氧化能力催化剂促进烃的部分氧化，一氧化碳和醛比率变高。并且公开了：通过该排气通过NO_x还原催化剂，能够得到高的氮氧化物的还原效率。

在日本特开平3-72916号公报中，公开了一种排气的处理方法，其中，通过使排气以面积速度100～5000m³/m²·小时在催化剂层中通过，由排气中所含有的颗粒物选择性地生成一氧化碳，利用一氧化碳除去排出气体中的氮氧化物。

另外，在日本特开2008-238059号公报中，公开了一种在柴油机微粒过滤器上担载有催化剂的装置，所述催化剂包含：载体；和碱金属以及碱土类金属的氯化物等的催化剂成分。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2004-84638号公报

专利文献2：日本特开2006-57478号公报

专利文献3：日本特开2001-20720号公报

专利文献4：日本特开平3-72916号公报

专利文献5：日本特开2008-238059号公报

发明内容

NO_x吸藏还原催化剂当继续使用时NO_x逐渐地蓄积。另外，在流入到NO_x吸藏还原催化剂内的排气中含有SO_x的场合，SO_x蓄积。NO_x吸藏还原催化剂进行用于释放NO_x或SO_x的再生处理。在进行再生处理的场合，使流入到NO_x吸藏还原催化剂内的排气的空燃比为理论空燃比或浓。

在使NO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放的场合，例如，通过向内燃机排气通路供给未燃燃料，使流入到NO_x吸藏还原催化剂内的排气的空燃比成为浓。为了进行NO_x的释放和还原，燃料成为必需。

在使SO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放的场合，使NO_x吸藏还原催化剂为高温。在NO_x吸藏还原催化剂的升温中，例如，在NO_x吸藏还原催化剂的上游侧配置担载了贵金属催化剂的排气处理装置，通过向该排气处理装置供给未燃燃料，来使排气的温度上升。如果NO_x吸藏还原催化剂的温度达到了能够释放SO_x的温度，则例如通过向内燃机排气通路供给未燃燃料，来使流入到NO_x吸藏还原催化剂内的排气的空燃比成为浓。为了进行SO_x的释放，需要用于NO_x吸藏还原催化剂的升温和空燃比的控制的燃料。

这样，为了进行NO_x吸藏还原催化剂的再生处理，需要附加的燃料，从而伴有燃料消耗率的恶化。

本发明的目的在于提供一种具备NO_x吸藏还原催化剂，抑制在NO_x吸藏还原催化剂的再生处理时所消耗的燃料量的内燃机的排气净化装置。

本发明的内燃机的排气净化装置，具备：配置在内燃机排气通路内、在排气的空燃比为稀时吸藏排气中所含有的NO_x，当流入的排气的空燃比变为理论空燃比或浓时释放所吸藏了的NO_x的NO_x吸藏还原催化剂；和配置在NO_x吸藏还原催化剂的上游侧、捕集排气中所含有的粒子状物质的捕集过滤器。在使NO_x吸藏还原催化剂释放所吸藏的NO_x或SO_x的场合，通过进行下述的一氧化碳生成控制来向NO_x吸藏还原催化剂供给一氧化碳：将捕集过滤器升温到粒子状物质的至少一部分被氧化的温度，使流入到捕集过滤器内的排气的流量降低，并且以从捕集过滤器流出的排气的空燃比变为理论空燃比或浓的方式使排气的空燃比降低，使堆积于捕集过滤器的粒子状物质氧化，从而生成一氧化碳。

上述发明中，优选：使流入到捕集过滤器的排气的空燃比为浓。

上述发明中，优选：具备调整装置，所述调整装置调整从内燃机主体排出的排气的NO_x和粒子状物质的存在比例，使得由堆积于捕集过滤器的粒子状物质生成的一氧化碳和堆积于NO_x吸藏还原催化剂的NO_x大致成为化学计算混合比(化学计量混合比；stoichiometric mixture ratio)。

上述发明中，优选：检测一氧化碳生成控制结束了时的堆积于捕集过滤器的粒子状物质的量，在粒子状物质的量大于判定值的场合，将捕集过滤器升温到粒子状物质被氧化成为二氧化碳的温度以上，并使流入到捕集过滤器的排气的空燃比为稀，由此使粒子状物质燃烧。

上述发明中，优选：在通过使NO_x吸藏还原催化剂上升到能够释放SO_x的温度，并且进行一氧化碳生成控制来进行释放SO_x的硫中毒恢复处理的内燃机的排气净化装置中，在硫中毒恢复处理之前，检测蓄积于NO_x吸藏还原催化剂的SO_x量，并使从内燃机主体排出的粒子状物质的量增加或者使粒子状物质的燃烧量减少，使得硫中毒恢复处理所需要的量的粒子状物质堆积于捕集过滤器。

上述发明中，优选：具备检测捕集过滤器的氧化粒子状物质的能力的劣化度的劣化度检测装置，由劣化度检测装置检测捕集过滤器的生成一氧化碳的能力的劣化度，劣化度越大则越延长生成一氧化碳的时间。

上述发明中，可通过减小配置在内燃机吸气通路的节气门和配置在内燃机排气通路的排气节流阀之中的至少一方的阀门的开度，使流入到捕集过滤器的排气的流量降低。

根据本发明，能够提供具备NO_x吸藏还原催化剂，抑制在NO_x吸藏还原催化剂的再生处理时所消耗的燃料量的内燃机的排气净化装置。

附图说明

图1是实施方式1中的内燃机的概略总体图。

图2是微粒过滤器的概略主视图。

图3是微粒过滤器的概略剖面图。

图4是NO_x吸藏还原催化剂的放大概略剖面图。

图5是每单位时间堆积于微粒过滤器的粒子状物质的量的映射图(map)。

图6是每单位时间蓄积于NO_x吸藏还原催化剂的NO_x的量的映射图。

图7是实施方式1中的第1运行控制的流程图。

图8是实施方式1的第1运行控制中的排气的流量的判定值的映射图。

图9是实施方式1中的第1运行控制的时间图。

图10是实施方式1中的第2运行控制的流程图。

图11是实施方式1的第2运行控制中的微粒过滤器的床层温度的低温侧判定值的图。

图12是实施方式1中的第3运行控制的流程图。

图13是通常运行时的喷射模式的说明图。

图14是向内燃机排气通路供给未燃燃料时的喷射模式的说明图。

图15是实施方式1中的另外的内燃机的概略图。

图16是说明实施方式2中的NO_x吸藏还原催化剂的NO_x吸藏量与微粒过滤器的粒子状物质的堆积量的化学计算混合比的图。

图17是说明实施方式2中的从内燃机主体排出的NO_x量与粒子状物质的量的关系的曲线图。

图18是实施方式2中的排气净化装置的通常运行时的控制流程图。

图19是实施方式2中的使NO_x释放的运行控制的时间图。

图20是实施方式3中的硫中毒恢复处理的运行控制的时间图。

图21是实施方式4中的内燃机的排气净化装置的概略图。

图22是实施方式4中的进行生成一氧化碳的控制时的流程图。

图23是实施方式5中的第1微粒过滤器的隔壁的放大概略剖面图。

图24是实施方式5中的第2微粒过滤器的隔壁的放大概略剖面图。

图25是实施方式6中的第1内燃机的概略图。

图26是实施方式6中的第2内燃机的微粒过滤器的概略剖面图。

图27是实施方式7中的第1微粒过滤器的隔壁的放大概略剖面图。

图28是实施方式7中的第2微粒过滤器的隔壁的放大概略剖面图。

具体实施方式

实施方式1

参照图1～图15，对实施方式1中的内燃机的排气净化装置进行说明。

图1表示本实施方式中的内燃机的总体图。在本实施方式中，举出压缩点火式的柴油发动机为例进行说明。内燃机具备内燃机主体1。内燃机主体1包括：各气缸的燃烧室2、用于向各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式的燃料喷射阀3、吸气歧管4和排气歧管5。

本实施方式中的内燃机，具备作为增压器的排气涡轮增压器7。吸气歧管4通过吸气导管6与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连接。压缩机7a的入口通过吸入空气量检测器8与空气滤清器9连接。在构成内燃机吸气通路的吸气导管6内配置有由步进电动机驱动的节气门10。而且，在吸气导管6上配置有用于冷却在吸气导管6内流动的吸入空气的冷却装置11。图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入到冷却装置11内，吸入空气由内燃机冷却水冷却。

另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的涡轮7b的入口连接。排气涡轮7b的出口通过排气管12与微粒过滤器(DPF)16连接。在微粒过滤器16的下游的内燃机排气通路内配置有NO_x吸藏还原催化剂(NSR)17。在内燃机排气通路上配置有排气节流阀13。本实施方式中，在NO_x吸藏还原催化剂17的下游配置有排气节流阀13。

在微粒过滤器16的上游侧的排气管12上，配置有燃料添加阀15来作为用于向排气管12的内部供给未燃燃料的燃料供给装置。燃料添加阀15以具有供给、停止燃料的燃料供给作用的方式形成。本实施方式中的排气净化装置，以由燃料添加阀15喷射内燃机主体1的燃料的方式形成。由燃料添加阀15喷射的燃料不限定于此形态，也可以以喷射与内燃机主体1的燃料不同的燃料的方式形成。排气如箭头100所示地朝向微粒过滤器16流动。

在排气歧管5与吸气歧管4之间，为了进行排气再循环(EGR)而配置有EGR通路18。在EGR通路上配置有电子控制式的EGR控制阀19。另外，在EGR通路18上配置有用于冷却在EGR通路18内流动的EGR气体的冷却装置20。在图1所示的实施例中，内燃机冷却水被导入到冷却装置20内，EGR气体由内燃机冷却水冷却。

各个燃料喷射阀3通过燃料供给管21与共轨22连接。该共轨22通过电子控制式的喷出量可变的燃料泵23与燃料箱24连接。贮藏在燃料箱24内的燃料由燃料泵23供给到共轨22内。供给到共轨22内的燃料经由各个燃料供给管21供给至燃料喷射阀3。

电子控制单元30包括数字计算机。本实施方式中的内燃机的控制装置包括电子控制单元30。电子控制单元30具备：由双向性总线31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。ROM 32是读入专用的存储装置，预先存储有用于进行控制的所需要的映射图等的信息。CPU 34能够进行任意的运算和判断。RAM 33是能够读写的存储装置，能够保存运行过程等的信息，暂时地保存运算结果。

在内燃机排气通路上、在微粒过滤器16的下游配置有用于检测微粒过滤器16的温度的温度传感器26。另外，在NO_x吸藏还原催化剂17的下游配置有用于检测NO_x吸藏还原催化剂17的温度的温度传感器27。温度传感器26、27的输出信号通过对应的AD转换器37被输入至输入端口35。

在油门踏板40上连接有发生与油门踏板40的踏下量成比例的输出电压的负荷传感器41。负荷传感器41的输出电压通过对应的AD转换器37被输入至输入端口35。此外，在输入端口35上连接有每当曲轴旋转例如15°就发生输出脉冲的曲轴转角传感器42。通过曲轴转角传感器42的输出能够检测内燃机主体1的转速。

另一方面，输出端口36通过对应的驱动电路38与燃料喷射阀3、节气门10的驱动用步进电动机、EGR控制阀19和燃料泵23连接。另外，输出端口36通过对应的驱动电路38与燃料添加阀15连接。各个装置由电子控制单元30控制。

图2表示微粒过滤器的概略主视图。图3表示沿着微粒过滤器的轴向切断了时的概略剖面图。作为捕集过滤器的微粒过滤器16，是用于除去排气中所含有的碳微粒子、硫酸盐等的粒子状物质(PM：Particulate Matter)的过滤器。本实施方式中的微粒过滤器16形成为圆筒形状。

本实施方式中的微粒过滤器16具有蜂窝结构。微粒过滤器16具有沿着排气的流动方向延伸的多个通路60、61。通路60下游端被塞子62封堵。通路61上游端被塞子63封堵。通路60和通路61隔着薄壁的隔壁64而交替地配置。图2中，塞子63的部分附带有斜线。

微粒过滤器16，由例如堇青石之类的多孔质材料形成。排气流入的通路60被排气流出的通路61包围。流入到通路60内的排气如箭头200所示地通过周围的隔壁64流出到相邻的通路61。在排气通过隔壁64时，粒子状物质被捕捉。排气通过通路61从微粒过滤器16流出。这样地，粒子状物质被微粒过滤器捕集。

图4表示NO_x吸藏还原催化剂的放大概略剖面图。NO_x吸藏还原催化剂17是暂时地吸藏从内燃机主体1排出的排气中所含有的NO_x、在释放所吸藏的NO_x时转换成N₂的催化剂。

NO_x吸藏还原催化剂17，在基体上担载有例如氧化铝构成的催化剂载体45。在催化剂载体45的表面上分散地担载有贵金属催化剂46。在催化剂载体45的表面上形成有NO_x吸收剂47的层。作为贵金属催化剂46，可以使用例如铂(Pt)。作为构成NO_x吸收剂47的成分，可以使用选自例如钾(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。

当将供给到内燃机吸气通路、燃烧室或内燃机排气通路内的排气的空气与燃料(烃)的比称作排气的空燃比(A/F)时，在排气的空燃比为稀时(大于理论空燃比时)，排气中所含有的NO在贵金属催化剂46上被氧化变成NO₂。NO₂以硝酸离子NO₃ ^-的形式被吸藏在NO_x吸收剂47内。

与此相对，在排气的空燃比为浓时(小于理论空燃比时)或变成理论空燃比时，由于排气中的氧浓度降低，因此反应向相反方向(NO₃ ^-→NO₂)进行。NO_x吸收剂47内的硝酸离子NO₃ ^-以NO₂的形式从NO_x吸收剂47释放。被释放的NO_x被排气中所含有的未燃烃和一氧化碳等还原成N₂。

图5表示算出堆积于微粒过滤器的粒子状物质的量的映射图。每单位时间堆积于微粒过滤器的粒子状物质的量PMA，可通过内燃机转速N和燃烧室内的燃料喷射量Q求出。通过将由该映射图求出的每单位时间堆积的粒子状物质的量PMA累计，可以推定任意时刻的粒子状物质的堆积量。参照图1，这样的映射图预先存储在例如电子控制单元30的ROM32内。所算出的粒子状物质的堆积量可存储在例如RAM33内。

在本实施方式中，使用每单位时间堆积的粒子状物质的量的映射图，算出了粒子状物质的堆积量，但不限定于此形态，也可以采用任意的方法算出粒子状物质的堆积量。例如配置检测微粒过滤器的前后压差的压差传感器。可以通过压差传感器的输出来推算粒子状物质的堆积量。

图6表示本实施方式中的每单位时间被NO_x吸藏还原催化剂吸藏的NO_x量的映射图。本实施方式中推算蓄积在NO_x吸藏还原催化剂内的NO_x吸藏量。例如将内燃机转速N与燃料喷射量Q为函数的每单位时间的NO_x量NOXA的映射图内藏在电子控制单元30的ROM 32内。通过将根据运行状态算出的每单位时间的NO_x吸藏量累计，可以算出任意时刻的NO_x吸藏量。

图7表示本实施方式中的第1运行控制的流程图。第1运行控制是从NO_x吸藏还原催化剂释放NO_x时的控制。NO_x吸藏还原催化剂当继续使用时NO_x逐渐地蓄积。本实施方式中，在NO_x吸藏量达到了预定的容许值时进行释放NO_x的控制。

本实施方式的排气净化装置，在从NO_x吸藏还原催化剂释放NO_x或SO_x时，进行由堆积于微粒过滤器的粒子状物质生成一氧化碳的一氧化碳生成控制。一氧化碳为很适宜的还原剂。通过对NO_x吸藏还原催化剂供给生成的一氧化碳来进行再生处理。

在步骤121中，NO_x吸藏还原催化剂的NO_x吸藏量达到容许值，检测出NO_x释放要求。

接着，在步骤122中，检测堆积于微粒过滤器的粒子状物质的量(PM堆积量)。在步骤123中，判别在微粒过滤器中是否堆积有释放NO_x所需要的量的粒子状物质。在步骤123中判别PM堆积量是否大于PM堆积量的判定值。PM堆积量的判定值可以使用例如预定的判定值。

在步骤123中，如果PM堆积量为判定值以下，则返回到步骤122。或者，如果PM堆积量为判定值以下，则也可以进行使从内燃机主体排出的粒子状物质增加的控制。在步骤123中，在PM堆积量大于判定值的场合转移至步骤124。

粒子状物质，通过产生氧化反应而变成一氧化碳，再通过进行氧化反应而变成二氧化碳。堆积于微粒过滤器的粒子状物质的氧化反应，依赖于微粒过滤器的温度。例如，依赖于微粒过滤器的床层温度。微粒过滤器的温度越增高则越进行氧化反应。另外，粒子状物质的氧化反应依赖于排气的流量(或空间速度)，当排气的流量大、排气中所含有的氧量多时，氧化反应进行。

在使NO_x释放的场合，优选在粒子状物质与氧进行反应的运行区域内大量地生成一氧化碳。即，优选粒子物质进行氧化反应而不转换成为二氧化碳。在本实施方式中，减小流入到燃烧室的吸入空气流量。排气中所含有的氧的流量变小。进而，使微粒过滤器的温度上升以使得产生粒子状物质的氧化反应而生成一氧化碳。

在步骤124中，推定流入到微粒过滤器的排气的流量。参照图1，例如，通过吸入空气量检测器8检测出吸入空气流量，基于燃烧室2内的燃料的喷射量来修正吸入空气流量，由此可以推定排气的流量。也可以推定排气的空间速度(SV)来代替排气的流量。

接着，在步骤125中，判别推定出的排气的流量是否小于排气的流量的判定值。

图8表示本实施方式中的排气的流量的判定值HGA的映射图。例如，如果排气的流量小则即使温度低也可生成一氧化碳。排气的流量的判定值，可以使内燃机转速N与燃烧室内的燃料喷射量Q成为函数来决定。如箭头111所示，内燃机转速N越大，另外，燃料喷射量越大，则判定值HGA越大。在本实施方式中，变换使微粒过滤器的温度与排气的流量成为函数的判定值的映射图，形成使内燃机转速N与燃料喷射量Q成为函数的判定值的映射图。

参照图7，在步骤125中，排气的流量为判定值以上的场合，转移至步骤126。在步骤126中，参照图1，通过缩小(关小)节气门10来减少流入到内燃机主体1的空气流量。从内燃机主体1排出的排气的流量减少。重复进行步骤124、126，重复该控制直到排气的流量变为小于判定值。另外，通过缩小节气门10，流入到微粒过滤器的排气的空燃比降低。在本实施方式中，缩小节气门10直到流入到微粒过滤器的排气的空燃比变为浓。

在步骤125中，流入到微粒过滤器的排气的流量小于判定值的场合，转移至步骤127。在步骤127中，检测微粒过滤器的床层温度。参照图1，微粒过滤器16的床层温度，可以通过温度传感器26的输出来检测出。

接着，在步骤128中，判别微粒过滤器的床层温度是否大于床层温度的判定值。该判定值可以采用生成一氧化碳时的目标温度。在步骤128中，微粒过滤器的床层温度为判定值以下的场合，转移至步骤129。

在步骤129中，进行使微粒过滤器16的温度上升的升温控制。在本实施方式中，参照图1，由燃料添加阀15供给未燃燃料。本实施方式中的微粒过滤器，为了促进氧化反应，担载有金属催化剂。金属催化剂包含例如贵金属粒子。未燃燃料在金属催化剂的表面上被氧化而产生氧化反应热。可以利用该氧化反应热将微粒过滤器升温。

在步骤128中，微粒过滤器的床层温度大于判定值的场合，粒子状物质被氧化而生成一氧化碳。从微粒过滤器流出的排气的空燃比为浓。含有一氧化碳的排气，流入到NO_x吸藏还原催化剂，NO_x吸藏还原催化剂的NO_x被释放。在NO_x吸藏还原催化剂中所释放的NO_x被还原成N₂。一氧化碳生成控制继续到从NO_x吸藏还原催化剂释放出规定量的NO_x。

在图7所示的控制例中，在进行流入到微粒过滤器的排气的流量的调整后，进行微粒过滤器的床层温度的调整，但不限定于此形态，先进行哪一项的调整都可以。或者，也可以同时地进行。

图9表示本实施方式中的第1运行控制的时间图。进行通常运行直到时刻t1。在时刻t1，NO_x吸藏还原催化剂的NO_x吸藏量达到了容许值。优选：NO_x吸藏还原催化剂的容许值，相比于NO_x吸藏还原催化剂因NO_x而饱和的饱和量含有余裕而较小地设定，或者，也可以采用小于该容许值的判定值作为开始释放NO_x的值使得不超过NO_x吸藏量的容许值。

在时刻t1，发出释放NO_x的要求信号。连续地检测微粒过滤器中的粒子状物质的堆积量。在时刻t1，减小节气门的开度使得流入到微粒过滤器的排气的流量变为小于判定值。另外，从时刻t1进行使微粒过滤器的温度上升的升温控制。

通过由燃料添加阀15供给未燃燃料，将微粒过滤器升温到高于一氧化碳的生成目标温度。在时刻t2，微粒过滤器的床层温度达到了生成一氧化碳的目标温度。在图9所示的控制例中，在时刻t2流入到微粒过滤器的排气的空燃比变为浓。

在时刻t2～时刻t3，微粒过滤器的温度被维持在粒子状物质能够燃烧的温度以上。节气门的开度变小，流入到微粒过滤器的氧的流量变少。流入到微粒过滤器的排气的空燃比变为浓，形成了氧不足的状态。不进行粒子状物质的氧化反应而生成一氧化碳，即，二氧化碳的生成被抑制，一氧化碳的生成被促进。

通过粒子状物质燃烧生成一氧化碳，微粒过滤器的粒子状物质的堆积量减少。一氧化碳流入到NO_x吸藏还原催化剂内。所蓄积的NO_x被释放从而NO_x吸藏量减少。在从时刻t2到时刻t3的期间，微粒过滤器的温度下降而变为小于一氧化碳的生成目标温度的场合，也可以由燃料添加阀供给燃料来进行微粒过滤器的升温。

NO_x的释放，继续到预定的量的NO_x被释放。在本实施方式中，可以由应该释放的NO_x量算出所需要的一氧化碳的量。可以推定流入到微粒过滤器的排气中所含有的氧量、PM堆积量和微粒过滤器的床层温度，基于这些变量推定从微粒过滤器流出的每单位时间的一氧化碳的量。通过累计每单位时间的一氧化碳的量，可以算出任意时刻的一氧化碳的供给量。在一氧化碳的供给量达到了NO_x的释放所需要的量时，结束NO_x的释放。关于进行NO_x的释放的时间，不限定于此形态，例如也可以以预定的时间进行。

在时刻t3以后，结束NO_x的释放而回归到通常运行。

本实施方式的第1运行控制中的一氧化碳生成控制，将捕集过滤器升温到能够氧化粒子状物质的至少一部分的温度。使流入到捕集过滤器的排气的流量降低。进而，包括使从捕集过滤器流出的排气的空燃比为浓的控制。

本实施方式的内燃机的排气净化装置，在NO_x吸藏还原催化剂的NO_x的释放时，对NO_x吸藏还原催化剂供给作为还原剂的一氧化碳。一氧化碳是反应性高的还原剂。例如还原性高于柴油等的燃料。因此，可以很好地进行NO_x吸藏还原催化剂的NO_x的释放。

另外，在本实施方式中，在微粒过滤器中，通过粒子状物质的氧化反应消耗排气中所含有的氧。因此，能够向NO_x吸藏还原催化剂供给氧浓度低的排气。因为排除了使还原反应降低的氧，因此能够在NO_x吸藏还原催化剂中进行反应性高的还原。

本实施方式中的内燃机的排气净化装置，因为能够在NO_x吸藏还原催化剂中进行反应性高的还原，因此可以抑制用于释放NO_x的燃料消耗。而且，本实施方式中的排气净化装置，可以在各种各样的运行状态时进行NO_x的释放。可以与随时间变化的运行状态对应地进行NO_x的释放。

另外，可以与NO_x吸藏还原催化剂的再生同时地使粒子状物质的一部分燃烧。能够除去堆积于微粒过滤器的粒子状物质的一部分。因此，在另外地进行微粒过滤器的再生的场合，能够减少在再生中应该除去的粒子状物质的量，因此，能够抑制微粒过滤器的再生中的燃料消耗。

在本实施方式中，进行控制以使得流入到微粒过滤器的排气的空燃比变为浓，但不限定于此形态，可以进行控制以使得流入到微粒过滤器的排气的空燃比变为理论空燃比或比理论空燃比略微稀(理论空燃比附近的稀空燃比；スラィトリ一ン)。此时，优选微粒过滤器的床层温度被控制在由堆积的粒子状物质生成一氧化碳那样的温度范围。在微粒过滤器的内部，粒子状物质的氧化消耗氧，能够使从微粒过滤器流出的排气的空燃比成为理论空燃比或浓。能够进行控制以使得流入到NO_x吸藏还原催化剂的排气的空燃比变为理论空燃比或浓。

在本实施方式的第1运行控制中，通过减小节气门的开度来使流入到微粒过滤器的排气的流量降低，但不限定于此形态，可以利用任意的装置使流入到微粒过滤器的排气的流量降低。例如，如图1所示，也可以在内燃机排气通路上设置排气节流阀13，并减小排气节流阀13的开度。可以利用排气节流阀13缩小流路截面积，使流入到微粒过滤器的排气的流量降低。或者，也可以减小节气门10和排气节流阀13这两方的开度。

在本实施方式中，通过减小节气门的开度而使排气的空燃比降低，但不限定于此形态，也可以除了变更节气门的开度以外，还通过变更燃烧室中的燃烧模式而使排气的空燃比降低。

例如，可以通过在燃烧室中在主喷射后的能够燃烧的时期进行燃料的辅助喷射，使排气的空燃比降低。在燃烧室中使辅助喷射的燃料的至少一部分燃烧，能够使排气的空燃比降低，通过该控制，排气中所含有的二氧化氮NO₂增加。二氧化氮NO₂氧化能力强，很适合于粒子状物质的氧化。因此，能够降低生成一氧化碳时的微粒过滤器的床层温度。

在本实施方式中，通过使流入到燃烧室的空气流量减少来使流入到微粒过滤器的排气的空燃比降低，但不限定于此形态，也可以并用来自燃料添加阀的燃料的供给。

图10是本实施方式中的第2运行控制的流程图。第2运行控制是使NO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放时的控制，包括一氧化碳生成控制。在第2运行控制中，将微粒过滤器的床层温度控制在可生成一氧化碳的温度范围内。微粒过滤器的床层温度越高则氧化反应越进行，氧化到变为二氧化碳。在第2运行控制中，控制微粒过滤器的温度使得粒子状物质刚变成一氧化碳就抑制氧化反应。

从步骤121到步骤123，与本实施方式中的第1运行控制同样。在步骤123中，在微粒过滤器中的PM堆积量大于判定值的场合，转移至步骤133。

在步骤133中，利用燃料添加阀开始燃料的添加。开始微粒过滤器的升温。在步骤134中，检测微粒过滤器的床层温度。在利用燃料添加阀开始燃料的添加时，流入到微粒过滤器的排气的空然比为稀。

在步骤135中，判别是否微粒过滤器的床层温度大于低温侧的判定值且小于高温侧的判定值。在第2运行控制中，将微粒过滤器的床层温度控制在可较多地生成一氧化碳的温度范围内。例如，可以将微粒过滤器的床层温度设定在比开始生成一氧化碳的温度高一些的温度范围。

图11表示微粒过滤器的床层温度的低温侧的判定值的映射图。低温侧的判定值LPMT，可以将内燃机转速N与燃烧室中的燃料喷射量Q作为函数来确定。如箭头112所示，内燃机转速越大，另外，燃料喷射量越大，则判定值越大。微粒过滤器的床层温度的高温侧的判定值HPMT，与低温侧的判定值LPMT同样地，可以通过使内燃机转速N与燃料喷射量Q成为函数的映射图来确定。

参照图10，在步骤135中，在微粒过滤器的床层温度为低温侧判定值以下或高温侧判定值以上的场合，转移至步骤136。在步骤136中，进行调整微粒过滤器的温度的温度控制。在本实施方式中，通过调整来自燃料添加阀5的未燃燃料的供给量，来进行微粒过滤器16的温度控制。在微粒过滤器的床层温度为低温侧的判定值以下的场合，进行使来自燃料添加阀15的燃料的供给量增加的控制。在微粒过滤器的床层温度为高温侧的判定值以上的场合，进行使来自燃料添加阀15的燃料的供给量减少的控制。调整来自燃料添加阀的燃料的添加量，使得微粒过滤器的床层温度大于低温侧判定值且小于高温侧判定值。这样地通过使微粒过滤器的床层温度为规定的温度范围，能够生成一氧化碳。

第2运行控制，能够使微粒过滤器的粒子状物质燃烧时的燃烧速度降低，并生成一氧化碳。从微粒过滤器流出的排气含有一氧化碳。含有一氧化碳的排气流入到NO_x吸藏还原催化剂内时，在NO_x吸藏还原催化剂中一氧化碳与排气中所含有的氧反应从而消耗氧。排气的空燃比降低，能够从NO_x吸藏还原催化剂进行NO_x的释放。而且，能够由过剩的一氧化碳还原NO_x。在第2运行控制中也继续生成一氧化碳的运行直到释放规定量的NO_x。

图12表示本实施方式中的第3运行控制的流程图。第3运行控制是使NO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放的控制，包括一氧化碳生成控制。在第3运行控制中，通过在粒子状物质燃烧的状态下向内燃机排气通路供给灭火剂(extinguishing agent)，来形成氧不足的状况。在本实施方式中，供给燃料来作为灭火剂。另外，通过使微粒过滤器的床层温度成为可生成一氧化碳的温度范围，来促进一氧化碳的生成。

从步骤121到步骤123，与本实施方式中的第1运行控制同样。在步骤123中，在PM堆积量大于判定值的场合，转移至步骤141。在步骤141中，为了微粒过滤器的升温，开始来自燃料添加阀的燃料供给。在步骤142中，检测微粒过滤器的床层温度。在步骤143中，检测微粒过滤器的床层温度的时间变化率是否是负。

在步骤143中，在微粒过滤器的床层温度的时间变化率为零以上的场合，转移至步骤144。在步骤144中，使燃料的供给量增加。这样地增加燃料的供给量直到将排气中所含有的氧完全地消耗。

通过增加来自燃料添加阀的燃料的供给量，促进微粒过滤器中的未燃燃料的氧化反应从而温度上升。另外，在达到了粒子状物质的可燃烧温度的场合，开始粒子状物质的氧化反应。当进一步增多燃料的供给量时，排气中所含有的氧因未燃燃料的氧化而被完全消耗。当进一步增加燃料的供给量时，供给的燃料不进行氧化反应而变成吸热材料。因此，在燃料的供给量增加的同时，微粒过滤器的床层温度降低。当这样地反复进行燃料的添加量的增加时，床层温度的时间变化率从正变为负。

在步骤143中，在微粒过滤器的床层温度的时间变化率为负的场合，即，在微粒过滤器的床层温度随时间的经过而降低的场合，转移至步骤145。

在步骤145中，判别微粒过滤器的床层温度是否小于生成一氧化碳时的判定值。在微粒过滤器的床层温度为判定值以上的场合，转移至步骤146。在步骤146中，进一步增加燃料供给量。通过增加燃料供给量，微粒过滤器的床层温度下降。

在步骤145中，在微粒过滤器的床层温度小于生成一氧化碳时的判定值的场合，维持运行状态。此时，流入到微粒过滤器的排气的空燃比为浓的状态。并且，为氧不足的状态，抑制了粒子状物质的氧化反应，可生成一氧化碳。一氧化碳被供给到NO_x吸藏还原催化剂，从NO_x吸藏还原催化剂释放NO_x。

在本实施方式中的第3运行控制中，将燃料供给进行到未燃燃料旺盛地燃烧以上，通过未燃燃料的氧化能够使排气中所含有的氧浓度降低。在微粒过滤器中，能够由粒子状物质生成一氧化碳。另外，通过使微粒过滤器的床层温度下降，能够促进一氧化碳的生成。

在本实施方式中，配置了燃料添加阀来作为向内燃机排气通路供给未燃燃料的燃料供给装置，但不限定于此形态，燃料供给装置可以采用能够向内燃机排气通路供给未燃燃料的任意的装置。例如，通过燃烧室中的燃料的喷射模式的变更，可以向内燃机排气通路供给未燃燃料。

图13表示本实施方式中的内燃机的通常运行时的燃料的喷射模式。喷射模式A是通常运行时的燃料的喷射模式。在通常运行时，在大致压缩上止点TDC进行主喷射FM。在曲轴转角大致为0°时进行主喷射FM。另外，为了使主喷射FM的燃烧稳定化，在主喷射FM之前进行引导喷射FP。

图14表示向内燃机排气通路供给未燃燃料时的喷射模式。喷射模式B在主喷射FM之后进行后喷射FPO。后喷射FPO是在燃烧室中燃料未燃烧的时期进行的喷射。后喷射FPO是辅助喷射。后喷射FPO，例如在压缩上止点后的曲轴转角为约90°～约120°的范围内进行。通过进行后喷射，能够向内燃机排气通路供给未燃燃料。

在上述的说明中，对于NO_x吸藏还原催化剂的再生处理之中的、NO_x的释放进行了说明，但不限定于此形态，在释放蓄积在NO_x吸藏还原催化剂中的SO_x的场合也可以应用本发明。

内燃机的排气中，有时含有硫氧化物(SO_x)。该场合下，NO_x吸藏还原催化剂在吸藏NO_x的同时也吸藏SO_x。当SO_x被吸藏时，NO_x的可吸藏量降低。这样，NO_x吸藏还原催化剂产生所谓的硫中毒。为了消除硫中毒，进行释放SO_x的硫中毒恢复处理。SO_x以比NO_x稳定的状态被NO_x吸藏还原催化剂吸藏。因此，在硫中毒恢复处理中，通过在将NO_x吸藏还原催化剂升温之后，供给空燃比为浓的排气或理论空燃比的排气来释放SO_x。

在计算被NO_x吸藏还原催化剂吸藏的SO_x量时，与所蓄积的NO_x量的计算同样地，将使内燃机转速与燃料喷射量成为函数的每单位时间的SO_x蓄积量的映射图存储在电子控制单元中。通过累计每单位时间的SO_x蓄积量，能够算出任意时刻的SO_x的蓄积量。

为了对硫中毒进行恢复，通过在使NO_x吸藏还原催化剂的温度上升到SO_x能够释放的温度的状态下使流入到NO_x吸藏还原催化剂内的排气的空燃比为浓或理论空燃比，使SO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放。

在使SO_x释放的场合，利用任意的装置使NO_x吸藏还原催化剂的温度上升。接着，使堆积于微粒过滤器的粒子状物质的至少一部分燃烧而生成一氧化碳。通过将生成的一氧化碳作为还原剂供给到NO_x吸藏还原催化剂可以进行SO_x的释放。即使在使SO_x释放的硫中毒恢复处理中也能够向NO_x吸藏还原催化剂供给很适宜的还原剂。能够抑制进行SO_x的释放时的燃料的消耗。

然而，在本实施方式的内燃机的排气净化装置中，在从NO_x吸藏还原催化剂释放NO_x时，使微粒过滤器的温度上升。从微粒过滤器排出的排气的温度也上升。在NO_x吸藏还原催化剂中，以硫酸盐之类的盐的形态，NO_x被保持在NO_x吸收剂中。当流入到NO_x吸藏还原催化剂的排气的温度变高时，有时超过NO_x的盐的分解温度。例如，若流入到NO_x吸藏还原催化剂的排气的温度高于硫酸盐的分解温度则会释放NO_x。

因此，优选：本实施方式中的排气净化装置被形成为即使在提高了微粒过滤器的温度的场合，NO_x吸藏还原催化剂的温度也低于NO_x的盐的分解温度。例如，优选隔开规定的距离而配置NO_x吸藏还原催化剂和微粒过滤器。或者，也可以在微粒过滤器与NO_x吸藏还原催化剂之间配置用于冷却排气的冷却装置。

图15表示本实施方式中的另外的内燃机的概略图。在另外的内燃机中，微粒过滤器16接近于排气歧管5而配置。另外的内燃机的微粒过滤器16是所谓的歧管转化器(manifold converter)。微粒过滤器16配置在涡轮7b的上游侧。微粒过滤器16例如配置于发动机舱。

NO_x吸藏还原催化剂17配置在涡轮7b的下游侧。NO_x吸藏还原催化剂例如配置在地板(floor)下。在另外的内燃机中，可以使NO_x吸藏还原催化剂17和微粒过滤器16充分地离开而配置，即使在将微粒过滤器升温变为生成一氧化碳的温度的场合，也能够将NO_x吸藏还原催化剂维持为小于盐的分解温度。

另一方面，在NO_x吸藏还原催化剂的硫中毒恢复处理的场合，需要使NO_x吸藏还原催化剂的温度上升。在通过微粒过滤器的升温来进行NO_x吸藏还原催化剂的升温的场合，优选：将微粒过滤器配置在能够使NO_x吸藏还原催化剂的床层温度上升到能够释放SO_x的温度的距离。

本实施方式中的排气净化装置，利用担载于微粒过滤器的贵金属催化剂进行了微粒过滤器的升温，但不限定于此形态，只要以能够将微粒过滤器升温的方式形成即可。例如，通过在微粒过滤器的上游侧配置氧化催化剂，并向氧化催化剂供给未燃燃料，来使排气的温度上升。也可以利用高温的排气将微粒过滤器升温。

或者，可以通过燃烧室中的燃料的喷射模式的变更来进行微粒过滤器的升温。例如，通过使燃烧室中的主喷射的喷射正时推迟，能够使从燃烧室排出的排气的温度上升。或者，通过在主喷射后的可燃烧的正时(timing)进行辅助喷射，能够使排气的温度上升。通过排气的温度上升，能够进行微粒过滤器的升温。

实施方式2

参照图16～图19，对实施方式2中的内燃机的排气净化装置进行说明。本实施方式中的内燃机的构成，与实施方式1中的内燃机同样(参照图1)。在本实施方式中也由堆积于微粒过滤器的粒子状物质生成一氧化碳来进行NO_x吸藏还原催化剂的再生处理。

在本实施方式的第1运行控制中，在通常的运行控制的期间中进行微粒过滤器的PM堆积量和NO_x吸藏还原催化剂的NO_x吸藏量的调整。在本实施方式中，在进行NO_x吸藏还原催化剂的NO_x释放的场合，进行接近于NO_x与由粒子状物质生成的一氧化碳以准确比率进行反应的状态的控制。

图16是微粒过滤器中的PM堆积量与NO_x吸藏还原催化剂中的NO_x吸藏量的化学计算混合比的图。表示由堆积于微粒过滤器的粒子状物质生成的一氧化碳和被NO_x吸藏还原催化剂吸藏的NO_x以准确比率进行反应时的曲线图。检测现在的NO_x吸藏还原催化剂中的NO_x吸藏量，由图16所示的曲线图的关系可以算出与现在的NO_x吸藏量对应的PM堆积量。

图17表示说明从本实施方式中的内燃机主体排出的PM量与从内燃机主体排出的NO_x量的关系的曲线图。图17是使内燃机的运行状态变化了时的曲线图。本实施方式的内燃机，排气中所含有的粒子状物质的排出量与NO_x的排出量具有相互相反的特性。当从内燃机主体排出的PM量增加时，从内燃机主体排出的NO_x量减少。

为了使从内燃机主体排出的NO_x量和PM量变化，例如，可以使排气再循环率变化。参照图1，通过变更EGR控制阀19的开度，能够使再循环率变化。当使再循环率增加时，即，当增多从排气歧管流入到吸气歧管的流量时，燃料的燃烧变得缓慢，NO_x减少。另一方面，所生成的粒子状物质的量增加。或者，为了使从内燃机主体排出的NO_x量和PM量变化，可以使燃烧室2中的燃烧时的空燃比变化。例如，当提高燃烧时的空燃比时，即，将燃烧空燃比控制在稀侧时，PM量减少，但NO_x量增加。

图18表示本实施方式的通常运行时的控制的流程图。图18所示的控制，例如可以每隔预定的间隔而进行。

在步骤151中，推定现在的微粒过滤器的PM堆积量。在步骤152中，推定现在的NO_x吸藏还原催化剂中的NO_x吸藏量。PM堆积量的推定和NO_x吸藏量的推定，先进行哪一项推定都可以，或者，也可以同时地进行。

接着，在步骤153中，算出从化学计算混合比偏离的大小。在本实施方式中，由现在的NO_x吸藏量算出与化学计算混合比对应的微粒过滤器中的PM堆积量的目标值。由现在的PM堆积量减去所算出的PM堆积量的目标值，从而算出逸脱量。或者，也可以由PM堆积量算出对应的NO_x吸藏量的逸脱量。

接着，在步骤154中，判别算出的逸脱量是否在规定的范围内。判别逸脱量是否大于下限侧的判定值且小于上限侧的判定值。该逸脱量的判定值，可以采用例如预定的判定值。在步骤154中，在基于化学计算混合比的逸脱量大于下限侧的判定值且小于上限侧的判定值的场合，结束该控制。在逸脱量为下限侧的判定值以下、或者为上限侧的判定值以上的场合，转移至步骤155。

在步骤155中，控制内燃机主体的运行状态，使得NO_x吸藏量和PM堆积量接近于化学计算混合比。例如，在微粒过滤器的PM堆积量小于化学计算混合比的NO_x吸藏量的场合，控制内燃机主体的运行状态，使得从内燃机主体排出的NO_x量减少、粒子状物质的量增加。例如，减小燃烧时的空燃比从而接近于理论空燃比。

作为在步骤155中变更的内燃机主体的运行状态，除了燃烧时的空燃比以外，还可以采用排气的再循环率和燃料的喷射正时等的从内燃机主体排出的粒子状物质量与从内燃机主体排出的NO_x量的比发生变化的任意的运行状态。

本实施方式中的内燃机的排气净化装置，具备调整从内燃机主体排出的排气中所含有的NO_x和粒子状物质的存在比例的调整装置。在第1运行控制中，调整内燃机主体的运行状态，进行控制以使得微粒过滤器的PM堆积量和NO_x吸藏还原催化剂的NO_x吸藏量接近于化学计算混合比。通过该控制，进行NO_x吸藏还原催化剂的NO_x释放时，能够使与NO_x量对应的量的粒子状物质燃烧。在NO_x吸藏还原催化剂的再生的同时可以进行微粒过滤器的再生，能够抑制燃料的消耗。

或者，在应该进行NO_x的释放时，能够避免粒子状物质的堆积量不足。粒子状物质的堆积量变少，NO_x的净化率降低，和NO_x的释放量变少的情况能够避免。或者，在利用一氧化碳进行的NO_x的释放以外，能够避免进行别的控制来释放NO_x。

在本实施方式的第1运行控制中，在通常运行的期间中控制内燃机主体的运行使得PM堆积量与NO_x吸藏量变为化学计算混合比，但不限定于此形态，也可以在通常运行的期间中暂时地进行上述的控制。例如，在通常运行中，为了减少燃料的消耗量，可以在增大燃烧空燃比的状态下继续运行。从内燃机主体排出的NO_x量增多，PM量变少。因此，例如，在PM堆积量小于预定的判定值时，也可以进行上述的控制而使从内燃机主体排出的粒子状物质的量增加。

图19表示本实施方式中的第2运行控制的时间图。在第2运行控制中，在堆积于微粒过滤器的粒子状物质的量多的场合，在使NO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放后，再使堆积于微粒过滤器的粒子状物质燃烧。

从时刻t1到时刻t3，进行使NO_x吸藏还原催化剂的NO_x释放的控制与实施方式1中的第1运行控制同样。在时刻t3，NO_x吸藏还原催化剂的NO_x的释放结束。

在本实施方式的第2运行控制中，检测时刻t3的微粒过滤器的粒子状物质的堆积量。在粒子状物质的堆积量多于预定的判定值的场合，进行使粒子状物质进一步燃烧的控制。在该控制中，进行使粒子状物质燃烧到变为二氧化碳的控制。

在时刻t3，使节气门的开度返回到通常运行时的开度。使流入到微粒过滤器的排气的空燃比成为稀的状态。进行来自燃料添加阀的燃料的供给，使微粒过滤器的温度上升。使微粒过滤器的温度上升到可生成二氧化碳的目标温度。

在时刻t3的微粒过滤器的升温中，除了利用燃料添加阀进行的燃料供给以外，也可以利用燃烧室中的燃料的喷射模式的变更等的任意的装置使温度上升。

通过使微粒过滤器的床层温度上升到生成二氧化碳的目标温度，促进粒子状物质的氧化。另外，通过增大节气门的开度，排气中会含有较多的氧。因此，粒子状物质进行氧化反应直到变为二氧化碳。二氧化碳从微粒过滤器流出。这样，在粒子状物质过剩地堆积的场合，能够使粒子状物质燃烧。

从时刻t3到时刻t4，粒子状物质燃烧，由此PM堆积量减少。优选：在微粒过滤器中残存为了进行后续的NO_x的释放而需要的量的粒子状物质。在图19所示的例子中，进行粒子状物质的燃烧直到PM堆积量变为预定的PM确保量。在时刻t4，结束粒子状物质的燃烧，转移至通常运行。

本实施方式中的第2运行控制，例如，在进行本实施方式中的第1运行控制时，在微粒过滤器的PM堆积量变多时可以辅助地进行。或者，也可以不进行本实施方式中的第1运行控制而进行第2运行控制。

对于其他的构成、作用和效果，与实施方式1同样，因此在此不重复说明。

实施方式3

参照图20，对实施方式3中的内燃机的排气净化装置进行说明。本实施方式中的内燃机的构成，与实施方式1中的内燃机同样(参照图1)。在本实施方式中，对于释放被NO_x吸藏还原催化剂吸藏的SO_x的硫中毒恢复处理进行说明。在本实施方式中，进行一氧化碳生成控制来释放SO_x。

在硫中毒恢复处理中，需要使NO_x吸藏还原催化剂升温到能够释放SO_x的温度。在将NO_x吸藏还原催化剂升温时，进行微粒过滤器的升温的场合，微粒过滤器的温度变为高温，粒子状物质进行燃烧。因此，堆积于微粒过滤器的粒子状物质，需要相比于NO_x的释放为多量。

在本实施方式中，在使SO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放之前，检测微粒过滤器的PM堆积量，在微粒过滤器的PM堆积量少于SO_x的释放所需量的场合，进行使PM堆积量增加的控制。

图20是本实施方式中的运行控制的时间图。通常运行时的蓄积于NO_x吸藏还原催化剂的SO_x量，例如，与NO_x吸藏量同样地，可以通过使内燃机转速与燃料喷射量成为函数的SO_x量SOXA的映射图进行推定(参照图6)。可以在任意的时刻检测SO_x吸藏量。

在时刻t1，NO_x吸藏还原催化剂的SO_x吸藏量达到了预定的判定值。该判定值可以采用小于SO_x吸藏量的容许值的值。

在时刻t1，检测微粒过滤器中的粒子状物质的堆积量。在微粒过滤器的粒子状物质的堆积量小于预定的判定值的场合，进行使微粒过滤器的PM堆积速度增加的控制。

在本实施方式中，如在实施方式2中说明的那样地进行从内燃机主体排出的粒子状物质的量增加的控制。例如，通过降低燃烧时的空燃比，能够使从内燃机主体排出的粒子状物质的量增加。在时刻tx，微粒过滤器的PM堆积量达到了为了使SO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放所需要的量。

在时刻t2，NO_x吸藏还原催化剂中的SO_x吸藏量达到了容许值。从时刻t2开始硫中毒恢复处理。从时刻t2使流入到NO_x吸藏还原催化剂的排气的温度上升。在本实施方式中，通过从燃料添加阀喷射燃料，使微粒过滤器的温度上升。利用从微粒过滤器流出的高温的排气，使NO_x吸藏还原催化剂的温度上升。在时刻t3，NO_x吸藏还原催化剂的温度达到了用于进行SO_x的释放的目标温度。在从时刻t2到时刻t3的期间，微粒过滤器中的粒子状物质燃烧而生成二氧化碳。

在时刻t3，通过减小节气门的开度，使流入到微粒过滤器的排气的流量减少。使流入到微粒过滤器的排气的空燃比成为浓。在微粒过滤器中，形成氧不足的状态，由粒子状物质生成一氧化碳。进行NO_x吸藏还原催化剂中的SO_x的释放。继续SO_x的释放直到时刻t4。

在图20所示的例子中，在时刻t4，NO_x吸藏还原催化剂的温度达到了用于进行SO_x的释放的下限温度。因此，在从时刻t4到时刻t5的期间再次进行使排气的温度上升的控制。通过使微粒过滤器的温度上升，来使NO_x吸藏还原催化剂的温度上升。

从时刻t5到时刻t6，再次进行SO_x的释放。在时刻t6，SO_x的释放量达到预定的量，结束硫中毒恢复处理。SO_x的释放量，与NO_x的释放量同样地可以利用映射图等来推定。时刻t6以后进行通常运行。

这样地，在NO_x吸藏还原催化剂中的SO_x的释放之前，调整微粒过滤器的粒子状物质的堆积量，由此，在SO_x的释放中可以回避粒子状物质不足。可以回避不能进行充分的量的SO_x的释放。优选：SO_x释放结束时的PM堆积量确保了后续的NO_x释放所需要的量。

在本实施方式中，在NO_x吸藏还原催化剂中的SO_x吸藏量达到了预定的判定值时，检测微粒过滤器中的PM堆积量，进行使PM堆积速度增加的控制，但不限定于此形态，在应该开始硫中毒恢复处理时，可以进行控制以使得PM堆积量大于SO_x的释放所需要的量。例如，在使NO_x吸藏还原催化剂中的NO_x释放的控制之后，进行使微粒过滤器的PM堆积量减少的控制的场合，也可以使该控制休止。即，也可以使粒子状物质的燃烧量减少。

另外，在本实施方式中，通过微粒过滤器的升温来进行了NO_x吸藏还原催化剂的升温，但不限定于此形态，也可以采用任意的装置进行NO_x吸藏还原催化剂的升温。例如，也可以在微粒过滤器与NO_x吸藏还原催化剂之间配置另外的燃料添加阀和氧化催化剂，通过由燃料添加阀向氧化催化剂供给燃料而使流入到NO_x吸藏还原催化剂的排气的温度上升。

对于其他的构成、作用和效果，与实施方式1或2同样，因此在此不重复说明。

实施方式4

参照图21和图22，对实施方式4中的内燃机的排气净化装置进行说明。本实施方式的内燃机的排气净化装置，推定微粒过滤器的生成一氧化碳的能力，根据生成一氧化碳的能力来变更运行条件。

图21表示本实施方式中的内燃机的排气净化装置的排气管的部分的概略图。本实施方式的排气净化装置，具备检测氧化粒子状物质的能力的劣化度的劣化度检测装置。本实施方式的劣化度检测装置，包括配置在微粒过滤器的上游侧和下游侧的氧传感器71、72。各个氧传感器71、72的输出，被输入到电子控制单元30(参照图1)。氧传感器71、72以能够检测流入到微粒过滤器16的排气的氧浓度和从微粒过滤器16流出的排气的氧浓度的方式配置。

本实施方式中的微粒过滤器16，在基体上担载有具有氧化功能的金属催化剂。本实施方式中的微粒过滤器16，在基体上担载有铂。

当继续排气净化装置的使用时，有时微粒过滤器的氧化能力劣化。例如，在金属催化剂的周围的排气的温度高、金属催化剂的周围的气氛为空气过剩的场合有时产生烧结。烧结是担载在排气处理装置的基体上的铂等的金属粒子彼此接合从而粒径变大、金属粒子的表面积的总和变小从而净化能力降低的现象。

本实施方式中的内燃机的排气净化装置，由微粒过滤器中的一氧化碳的生成状态检测微粒过滤器的劣化度。根据微粒过滤器的劣化度来变更生成一氧化碳时的运行条件。

图22是本实施方式中的运行控制的流程图。在本实施方式中，在NO_x释放的期间中检测微粒过滤器的劣化度。

本实施方式中的学习值，是表示微粒过滤器的劣化度的变量。学习值被存储在例如电子控制单元30内(参照图1)。作为学习值，采用由微粒过滤器上游侧的氧浓度减去微粒过滤器下游侧的氧浓度所得的值。作为学习值，不限定于此形态，也可以采用表示微粒过滤器的劣化度的任意的变量。

在步骤160中，使NO_x释放的一氧化碳生成控制开始了。在微粒过滤器中，粒子状物质被氧化而生成一氧化碳。在步骤161中，进行学习的条件成立。在步骤161中，优选内燃机以预定的规定的运行状态运行。在步骤162中，检测上次的学习值。

接着，在步骤163中，检测配置在微粒过滤器16前后的氧传感器71、72的输出值。分别检测现在的微粒过滤器16的上游和下游侧的氧浓度。在步骤164中，由检测出的现在的氧浓度算出本次(这次)的学习值。例如，作为学习值，算出由上游侧的氧浓度减去下游侧的氧浓度所得的值。

接着，在步骤165中，算出微粒过滤器的氧化能力的劣化进行了怎样的程度。在图22所示的控制例中，算出上次的学习值相对于本次的学习值的比。判别该比是否大于判定值。在微粒过滤器的氧化能力的劣化进行了的场合，上游侧的氧浓度与下游侧的氧浓度的差逐渐地变小，当氧化能力的劣化进行时，在过滤器的内部所消耗的氧量变少，因此氧浓度的减少部分变小。

在步骤165中，在上次的学习值相对于本次的学习值的比大于预定的判定值的场合，转移至步骤166。在步骤166中，根据本次的学习值决定使NO_x从NO_x吸藏还原催化剂释放时的运行状态。在本实施方式中，基于本次的学习值算出还原剂供给时间。即，算出生成一氧化碳的时间。基于本次的学习值的还原剂供给时间，比基于上次的学习值的还原剂供给时间长。基于所算出的还原剂供给时间进行NO_x的释放。这样，供给还原剂的时间延长，在步骤168中更新学习值。

在步骤165中，在上次的学习值相对于本次的学习值的比为预定的判定值以下的场合，转移至步骤167。在步骤167中，基于上次的学习值设定还原剂供给时间，还原剂供给时间，可采用与上次的NO_x的释放相同的时间。基于该时间供给还原剂。

这样，在本实施方式中，检测捕集过滤器的生成一氧化碳的能力的劣化度，劣化度越大则越延长一氧化碳生成控制中的一氧化碳的生成时间。

当微粒过滤器的氧化能力劣化时，在微粒过滤器中生成的一氧化碳的量变少。其结果，有时NO_x吸藏还原催化剂的NO_x的释放变得不充分，本实施方式中的内燃机的排气净化装置，可以根据微粒过滤器的劣化选定生成一氧化碳时的运行状态，即使在微粒过滤器的劣化进行了的场合，也能够向NO_x吸藏还原催化剂供给充分的量的一氧化碳。其结果能够进行所希望的NO_x的释放。

在本实施方式中，作为劣化度检测装置，配置了氧传感器，但不限定于此形态，劣化度检测装置可以采用能够推定微粒过滤器的氧化能力的任意的装置。

作为劣化度检测装置，可以在微粒过滤器的上游侧和下游侧配置温度传感器，越是活泼地发生氧化反应则排气的温度越大大地上升。通过该温度上升量变小，能够判别微粒过滤器的氧化能力劣化了。例如，通过检测微粒过滤器的入口和出口的温度差，能够检测微粒过滤器的氧化能力。

或者，劣化度检测装置也可以包括检测微粒过滤器的上游侧和下游侧的压差的压差传感器，可以利用压差传感器检测堆积于微粒过滤器的粒子状物质的量。在生成了一氧化碳时，粒子状物质的堆积量减少，因此微粒过滤器的前后压差下降。例如，检测出规定时间的压差传感器的下降量变小，能够判别出微粒过滤器的氧化能力的劣化度变大。

此外，劣化度检测装置也可以包括配置在微粒过滤器的上游侧和下游侧的空燃比传感器(A/F传感器)。空燃比传感器能够进行催化剂的氧吸藏能力的判定。通过氧吸藏能力的判定，能够推定微粒过滤器的氧化能力的劣化度。

本实施方式中的运行控制，在NO_x的释放期间中进行，但不限定于此形态，例如，也可以在SO_x的释放的期间中进行。另外，在本实施方式中，在本次的NO_x的释放的期间中检测劣化度，进行延长本次的一氧化碳的生成时间的控制，但不限定于此形态，也可以由下次的NO_x的释放进行延长一氧化碳的生成时间的控制。

对于其他的构成、作用和效果，与实施方式1～3的任何一种方式同样，因此在此不重复说明。

实施方式5

参照图23和图24，对实施方式5中的内燃机的排气净化装置进行说明。在本实施方式中，对微粒过滤器的结构进行说明。

图23是本实施方式中的第1微粒过滤器的隔壁的放大概略剖面图。排气和粒子状物质59如箭头101所示地从隔壁64的流入面流入。第1微粒过滤器被形成为：关于隔壁64的气孔率，排气的流出面小于流入面。在图23所示的例子中，以微粒过滤器的隔壁64的内部的气孔率从流入面朝向流出面逐渐变小的方式形成。隔壁64以流入的粒子状物质59被捕集于流出面的附近的方式形成。相比于隔壁64的流入侧的区域，流出侧的区域堆积较多的粒子物质59。

在隔壁64的内部，由于排气中所含有的未燃燃料的氧化，氧被消耗。例如，在隔壁64担载有贵金属催化剂的场合，由贵金属催化剂促进未燃燃料的氧化反应。排气中所含有的氧浓度，从隔壁64的流入面朝向流出面逐渐地变小。因此，在堆积有粒子状物质59的隔壁64的流出侧的区域，氧浓度变小。向粒子状物质59供给消耗了氧的排气。因此，能够促进一氧化碳的生成。

图24表示本实施方式中的第2微粒过滤器的隔壁的放大概略剖面图。第2微粒过滤器被形成为：排气的流入侧的区域的氧化能力大于流出侧的区域的氧化能力。在图24所示的例子中，使催化剂的担载量变化了。使排气的流入侧的区域较多地担载作为金属催化剂的贵金属催化剂65，随着朝向排气的流出面，逐渐地减少担载量。

在第2微粒过滤器中，在隔壁64的流入侧的区域促进排气中所含有的未燃燃料和氧的反应。因此，向堆积于排气的流出侧的区域的粒子状物质59供给消耗了氧的排气，因此，能够促进一氧化碳的生成。

本实施方式中的第2微粒过滤器，被形成为：促进氧化反应的金属催化剂的担载量，随着从排气的流入面朝向流出面逐渐地变少，但不限定于此形态。也可以以氧化能力阶段性地变化的方式形成。例如，也可以沿着排气的流动方向将隔壁分割成2个区域，在流入侧的区域担载贵金属催化剂，在流出侧的区域担载贱金属催化剂。

对于其他的构成、作用和效果，与实施方式1～4的任何一种方式同样，因此在此不重复说明。

实施方式6

参照图25和图26，对实施方式6中的内燃机的排气净化装置进行说明。

图25是本实施方式中的第1内燃机的概略图。在本实施方式的第1内燃机的排气净化装置中，在微粒过滤器16的上游侧还配置有另外的微粒过滤器57。在微粒过滤器57的下游侧配置有检测微粒过滤器57的温度的温度传感器28。温度传感器28的输出，被输入到电子控制单元30(参照图1)。本实施方式中的燃料添加阀15，被配置在另外的微粒过滤器57的上游侧。

上游侧的微粒过滤器57，以使从内燃机主体排出的一部分的粒子状物质通过的方式形成。例如，以粒子状物质通过多个通路之中的一部分的通路的方式形成。通过了上游侧的微粒过滤器57的粒子状物质被下游侧的微粒过滤器16捕集。

上游侧的微粒过滤器57，以未燃燃料的氧化能力大于下游侧的微粒过滤器16的氧化能力的方式形成。在本实施方式中，上游侧的微粒过滤器57担载有作为金属催化剂的贵金属催化剂。下游侧的微粒过滤器16配置有氧化能力小于微粒过滤器57的催化剂。例如，担载了贱金属粒子来作为催化剂。或者，上游侧的微粒过滤器57，也可以具有保持未燃燃料的HC捕获功能以使得氧化能力变大。例如，上游侧的微粒过滤器57，也可以在基材的表面被膜有沸石等。

上游侧的微粒过滤器57，主要可以氧化排气中所含有的未燃燃料。下游侧的微粒过滤器16，主要可以生成向NO_x吸藏还原催化剂17供给的一氧化碳。

本实施方式中的内燃机的排气净化装置，上游侧的微粒过滤器57的氧化能力优异。在微粒过滤器57中，排气中所含有的未燃燃料被氧化。此时，排气中所含有的氧被消耗。在上游侧的微粒过滤器57中，未燃燃料燃烧，主要生成二氧化碳。

被供给到下游侧的微粒过滤器16的排气的氧浓度变小。在微粒过滤器16中，能够促进一氧化碳的生成。在下游侧的微粒过滤器16中，在缺氧状态下使粒子状物质燃烧，能够更有效地生成一氧化碳。也可以这样地串联地配置多个微粒过滤器。

在本实施方式中，连接了2个微粒过滤器，但不限定于此形态，可以在微粒过滤器的上游侧配置未燃燃料的氧化能力优异的排气处理装置。例如，可以在微粒过滤器的上游侧配置HC捕获催化剂。

图26表示本实施方式中的第2内燃机的排气净化装置中的微粒过滤器的放大概略剖面图。第2内燃机的排气净化装置的微粒过滤器16，包括用于使内部的排气的流动向一方倾斜的构件。

微粒过滤器16包括配置在流入侧的空间内的流量调整构件51。本实施方式中的流量调整构件51，呈平板状地形成。流量调整构件51如箭头104所示可转动地形成。在通常的运行时，流量调整构件51被配置为排气的流动方向与面积为最大的面积最大面大致平行。流量调整构件51配置在中立位置。在一氧化碳生成控制中，流量调整件51转动，可形成流路截面积变大的区域和变小的区域。

如箭头102所示，在流路截面积变大的区域排气流动。另外，如箭头103所示，在流路截面积变小的区域排气流动。通过流路截面积变小的区域的排气，流量变小。流入的氧量减少。通过这样地减少在微粒过滤器的一部分中流动的排气的流量来形成缺氧状态。能够促进一氧化碳的发生。如箭头103所示地流动的排气中含有较多的一氧化碳。可以将该一氧化碳供给至下游的NO_x吸藏还原催化剂。

对于使流量调整构件从中立位置转动的时期，例如，优选为通过利用燃料添加阀进行的燃料的添加等，微粒过滤器的温度上升，堆积的粒子状物质的燃烧开始之后。即，优选为粒子状物质着火之后。通过将流量调整构件向一侧转动，在粒子状物质的燃烧继续时形成氧不足的区域，能够促进一氧化碳的生成。

本实施方式中的流量调整构件，可转动地形成板状的构件，但不限定于此形态，可以采用：能够将微粒过滤器区划成多个区域、并减少在至少一个区域中流动的排气的流量的任意的构件。

对于其他的构成、作用和效果，与实施方式1～5的任何一种方式同样，因此在此不重复说明。

实施方式7

参照图27和图28，对于实施方式7中的内燃机的排气净化装置进行说明。在本实施方式中，对于微粒过滤器的结构进行说明。

图27表示本实施方式中的第1微粒过滤器的隔壁的放大概略剖面图。本实施方式中的第1微粒过滤器的隔壁，在基材52的表面配置有氧吸藏材料53。氧吸藏材料53由具有吸藏氧的能力的材料形成。例如，氧吸藏材料53含有氧化铈或氧化锆等。另外，隔壁上配置有作为氧化催化剂的贱金属催化剂54。作为贱金属催化剂54可以使用铁等。作为催化剂，不限定于此形态，也可以采用铂等的贵金属。

本实施方式中的氧吸藏材料53，以吸藏粒子状物质59的着火所需要的量的氧的方式形成。在粒子状物质59着火时，氧吸藏材料53的氧被使用。氧吸藏材料53，以在粒状物质59着火后氧吸藏材料53中所含有的氧量大致变为零的方式形成。

在本实施方式中，流入到微粒过滤器内的排气的空燃比为浓。在粒子状物质59的燃烧开始时，不只是排气中所含有的氧，也由氧吸藏材料53供给氧。因此，能够容易地开始粒子状物质59的燃烧。即，能够使粒子状物质59容易地着火。在将粒子状物质59着火后，由氧吸藏材料53供给的氧变得没有，从而形成氧不足的气氛。此后，粒子状物质在氧不足的状态下燃烧。因此，能够高效率地生成一氧化碳。

图28是本实施方式中的第2微粒过滤器的隔壁的放大概略剖面图。第2微粒过滤器包括直接地加热基材52的加热装置。在第2微粒过滤器中，在基材52上安装有作为加热器的加热器55。在基材52的表面配置有金属催化剂。在本实施方式中，配置了贱金属催化剂54。

当粒子状物质59蓄积于微粒过滤器时，有时粒子状物质59覆盖配置在基材52表面的贱金属催化剂54的周围。该场合下，例如，即使在空气过剩的气氛中向微粒过滤器供给燃料，燃料也不与贱金属催化剂54接触，防碍未燃燃料的氧化。即，贱金属催化剂54，没有与未燃燃料和空气充分地接触，未促进未燃燃料的氧化反应。因此，微粒过滤器的温度难以上升。

即使在这样的场合，通过使加热器55工作，也能够使基材52的温度上升。在使催化剂的温度上升到一氧化碳生成温度后，通过使排气的空燃比为浓，从而生成缺氧状态，能够使粒子状物质59燃烧。能够由粒子状物质59生成一氧化碳。

另外，为了能够容易地进行微粒过滤器的升温，可以不使用氧化能力强的贵金属之类的贵重的金属，而是使用氧化能力小的贱金属来形成催化剂。

对于其他的构成、作用和效果，与实施方式1～6的任何一种方式同样，因此在此不重复说明。

上述的实施方式可以适当组合。在上述的各个图中，相同或相当的部分附带了相同的标记。再者，上述的实施方式是例举，并不限定发明。另外，在实施方式中，考虑到了包含于发明请求保护的范围中的变更。

附图标记说明

1-内燃机主体、2-燃烧室、3-燃料喷射阀、8-吸入空气量检测器、10-节气门、12-排气管、13-排气节流阀、15-燃料添加阀、16-微粒过滤器、17-NO_x吸藏还原催化剂、18、EGR通路、19-EGR控制阀、57-微粒过滤器、30-电子控制单元。

Claims

1.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备：

配置于内燃机排气通路内，在排气的空燃比为稀时吸藏排气中所含有的NO_x，当流入的排气的空燃比变为理论空燃比或变为浓时释放吸藏了的NO_x的NO_x吸藏还原催化剂；和

配置于NO_x吸藏还原催化剂的上游侧，捕集排气中所含有的粒子状物质的捕集过滤器，

在使NO_x吸藏还原催化剂释放所吸藏的NO_x或SO_x的场合，通过进行下述的一氧化碳生成控制来向NO_x吸藏还原催化剂供给一氧化碳：将捕集过滤器升温到粒子状物质的至少一部分被氧化的温度，使流入到捕集过滤器的排气的流量降低，并且以从捕集过滤器流出的排气的空燃比变为理论空燃比或变为浓的方式使排气的空燃比降低，使堆积于捕集过滤器的粒子状物质氧化，从而生成一氧化碳。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，使流入到捕集过滤器的排气的空燃比为浓。

3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备调整装置，所述调整装置调整从内燃机主体排出的排气的NO_x和粒子状物质的存在比例，使得由堆积于捕集过滤器的粒子状物质生成的一氧化碳和堆积于NO_x吸藏还原催化剂的NO_x大致成为化学计算混合比。

4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，检测一氧化碳生成控制结束了时的堆积于捕集过滤器的粒子状物质的量，在粒子状物质的量大于判定值的场合，将捕集过滤器升温到粒子状物质被氧化成为二氧化碳的温度以上，并使流入到捕集过滤器的排气的空燃比为稀，由此使粒子状物质燃烧。

5.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在通过使NO_x吸藏还原催化剂上升到能够释放SO_x的温度，并且进行一氧化碳生成控制来进行释放SO_x的硫中毒恢复处理的内燃机的排气净化装置中，在硫中毒恢复处理之前，检测蓄积于NO_x吸藏还原催化剂的SO_x量，并使从内燃机主体排出的粒子状物质的量增加或者使粒子状物质的燃烧量减少，使得硫中毒恢复处理所需要的量的粒子状物质堆积于捕集过滤器。

6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，

具备检测捕集过滤器的将粒子状物质氧化的能力的劣化度的劣化度检测装置，

由劣化度检测装置检测捕集过滤器的生成一氧化碳的能力的劣化度，劣化度越大则越延长生成一氧化碳的时间。

7.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，通过减小配置于内燃机吸气通路的节气门和配置于内燃机排气通路的排气节流阀之中的至少一方的阀门的开度，使流入到捕集过滤器的排气的流量降低。