CN102782268B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供内燃机的排气净化装置。在内燃机中，在内燃机排气通路内从上游侧依次配置有烃供给阀(16)、氧化催化剂(13)和排气净化催化剂(14)。在排气净化催化剂(14)上担载有铂Pt(53)和铑Rh(54)，并且形成有碱性层(55)。将流入排气净化催化剂(14)的废气的空燃比维持为稀并且从烃供给阀(16)间歇地供给烃，此时，对烃的供给进行控制，以使得在碱性层(55)上持续存在还原性中间体。
Description
技术领域
本发明涉及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NOx，如果流入的废气的空燃比变为浓，则放出所吸留的NOx，在NOx吸留催化剂上游的内燃机排气通路内配置具有吸附功能的氧化催化剂，当应从NOx吸留催化剂放出NOx时，向氧化催化剂上游的内燃机排气通路内供给烃而使流入NOx吸留催化剂的废气的空燃比变为浓(例如参照专利文献1)。
在该内燃机中，当应从NOx吸留催化剂放出NOx时供给的烃在氧化催化剂中被制成气体状的烃，气体状的烃被送入NOx吸留催化剂。结果，从NOx吸留催化剂放出来的NOx被良好地还原。
专利文献1：日本特许第3969450号
发明内容
但是，存在当NOx吸留催化剂变为高温时NOx净化率降低这样的问题。
本发明的目的在于提供一种内燃机的排气净化装置，即使排气净化催化剂的温度变为高温也能够得到高NOx净化率。
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用于供给烃的烃供给阀，在烃供给阀下游的内燃机排气通路内配置用于使从烃供给阀喷射且被部分氧化的烃与废气中所含的NOx反应的排气净化催化剂，在排气净化催化剂的废气流通表面上担载有贵金属催化剂，并且在贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分；排气净化催化剂具有当将流入排气净化催化剂的废气的空燃比维持为稀并且从烃供给阀以预先确定的供给间隔喷射烃时还原废气中所含的NOx的性质，并且具有当使烃的供给间隔比预先确定的供给间隔长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质；所述内燃机的排气净化装置在内燃机运转时将流入排气净化催化剂的废气的空燃比维持为稀并且从烃供给阀以预先确定的供给间隔喷射烃，由此，在排气净化催化剂中还原废气中所含的NOx。
即使排气净化催化剂的温度变为高温也能够得到高NOx净化率。
附图说明
图1是压燃式内燃机的整体图。
图2是图示性示出催化剂载体的表面部分的图。
图3是用于说明氧化催化剂的氧化反应的图。
图4是示出向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的图。
图5是示出NOx净化率的图。
图6是用于说明排气净化催化剂的氧化还原反应的图。
图7是用于说明排气净化催化剂的氧化还原反应的图。
图8是示出向排气净化催化剂流入的废气的空燃比的变化的图。
图9是示出NOx净化率的图。
图10是示出每单位时间的烃喷射量的图。
图11是示出向排气净化催化剂流入的废气的空燃比等的变化的流程图。
图12是用于进行烃的喷射控制的流程图。
图13是用于净化NOx的其他催化剂的局部放大剖视图。
具体实施方式
图1中示出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，内燃机冷却水被导入到冷却装置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的出口经由排气管12连结于能够对烃HC进行部分氧化的烃部分氧化用催化剂13的入口。在图1所示的实施例中，该烃部分氧化用催化剂13包含氧化催化剂。烃部分氧化用催化剂、即氧化催化剂13的出口与排气净化催化剂14的入口连结，排气净化催化剂14的出口与用于捕集废气中所含的微粒的微粒过滤器15连结。在氧化催化剂13上游的排气管12内配置有烃供给阀16，该烃供给阀16用于供给用作压燃式内燃机的燃料的包含轻油或/和其他燃料的烃。在图1所示的实施例中，作为从烃供给阀16的烃使用轻油。另外，本发明也能够应用于以稀空燃比进行燃烧的火花点火式内燃机。在该情况下，从烃供给阀16供给用作火花点火式内燃机的燃料的包含汽油或/和其他燃料的烃。
另一方面，排气歧管5和进气歧管4经由废气再循环(以下称为EGR)通路17互相连结，在EGR通路17内配置有电子控制式EGR控制阀18。另外，在EGR通路17周围配置有用于冷却在EGR通路17内流动的EGR气体的冷却装置19。在图1所示的实施例中，将内燃机冷却水导入到冷却装置19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20连结于共轨21，该共轨21经由电子控制式的喷出量可变的燃料泵22与燃料罐23连结。贮存在燃料罐23内的燃料由燃料泵22供给至共轨21内，供给至共轨21内的燃料经由各燃料供给管20供给至燃料喷射阀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。在氧化催化剂13安装有用于检测氧化催化剂13的温度的温度传感器24，在微粒过滤器15安装有用于检测微粒过滤器15的前后压差的压差传感器25。这些温度传感器24、压差传感器25以及吸入空气量检测器8的输出信号分别经由对应的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、烃供给阀16、EGR控制阀18及燃料泵22连接。
图2(A)图示性示出担载于氧化催化剂13的基体上的催化剂载体的表面部分。如图2(A)所示，在例如由氧化铝形成的催化剂载体50上担载有由铂Pt这样的贵金属、或者银Ag、铜Cu这样的过渡金属形成的催化剂51。
另一方面，图2(B)图示性示出担载于排气净化催化剂14的基体上的催化剂载体的表面部分。在该排气净化催化剂14中，如图2(B)所示，在例如由氧化铝形成的催化剂载体52上担载有贵金属催化剂53、54，进而，在该催化剂载体52上形成有碱性层55，该碱性层55包含选自钾K、钠Na、铯Cs这样的碱金属；钡Ba、钙Ca这样的碱土类金属；镧系元素这样的稀土类以及银Ag、铜Cu、铁Fe、铱Ir这样的可向NOx供给电子的金属中的至少一个。由于废气沿着催化剂载体52上流动，所以可以说贵金属催化剂53、54被担载在排气净化催化剂14的废气流通表面上。此外，由于碱性层55的表面呈碱性，所以碱性层55的表面被称作碱性的废气流通表面部分56。
在图2(B)中，贵金属催化剂53由铂Pt形成，贵金属催化剂54由铑Rh形成。即，担载于催化剂载体52的贵金属催化剂53、54由铂Pt以及铑Rh构成。另外，在排气净化催化剂14的催化剂载体52上，能够在担载铂Pt以及铑Rh的基础上进一步担载钯Pd，或者能够代替铑Rh而担载钯Pd。即，担载于催化剂载体52的贵金属催化剂53、54由铑Rh和钯Pd中的至少一者以及铂Pt构成。
如果从烃供给阀16向废气中喷射烃，则该烃在氧化催化剂13中被氧化。在本发明中，此时烃在氧化催化剂13中被部分氧化，使用被部分氧化的烃在排气净化催化剂14中净化NOx。在该情况下，如果氧化催化剂13的氧化力过强，则烃在氧化催化剂13中不是被部分氧化而是被全部氧化，为了使烃部分氧化而需要减弱氧化催化剂13的氧化力。因而，在基于本发明的实施例中，作为氧化催化剂13使用贵金属催化剂的担载量少的催化剂、或担载有贱金属的催化剂、容量小的催化剂。
图3图示性示出在氧化催化剂13中进行的氧化反应。如图3所示，从烃供给阀16喷射的烃HC利用催化剂51而成为碳数少的自由基状的烃HC。另外，此时，一部分的烃HC与NO结合而成为图3所示的亚硝基化合物，此外，一部分的烃HC与NO2结合而成为硝基化合物。在氧化催化剂13中生成的上述自由基状的烃HC等被送入排气净化催化剂14。
另一方面，图4示出向排气净化催化剂14流入的废气的空燃比(A/F)in的变化，图5中，相对于排气净化催化剂14的各催化剂温度TC示出如图4所示那样使向排气净化催化剂14流入的废气的空燃比(A/F)in变化时基于排气净化催化剂14的NOx净化率。本发明人长时间反复进行与NOx净化相关的研究，在该研究课程中，可知如果如图4所示那样使向排气净化催化剂14流入的废气的空燃比(A/F)in以后面说明的某一时间间隔在稀空燃比的范围内间歇地降低，则如图5所示那样即使在400℃以上的高温区域也能够得到极高的NOx净化率。
进而，可知此时包含氮和烃的大量还原性中间体持续保持或者持续吸附在碱性层55的表面上、即排气净化催化剂14的碱性废气流通表面部分56上，该还原性中间体在得到高NOx净化率上起到核心的作用。接着，参照图6(A)和(B)对上述情况进行说明。另外，上述图6(A)和(B)图示性示出排气净化催化剂14的催化剂载体52的表面部分，在上述图6(A)和(B)中示出推测在如图4所示那样使向排气净化催化剂14流入的废气的空燃比(A/F)in在稀空燃比的范围内间歇地降低时产生的反应。
即，从图4可知，由于流入排气净化催化剂14的废气的空燃比维持为稀，所以流入排气净化催化剂14的废气处于氧过剩的状态。因而，废气中所含的NO如图6(A)所示那样在铂53上被氧化而成为NO2。接着，该NO2被进一步氧化而成为稳定的硝酸根离子NO3 -。
另一方面，如果生成硝酸根离子NO3 -，则该硝酸根离子NO3 -由于被送入碱性层55的表面上的烃HC而被拉回还原的方向，氧脱离而成为不稳定的NO2 *。该不稳定的NO2 *活性强，以下将该不稳定的NO2 *称作活性NO2 *。如图6(A)所示，该活性NO2 *与附着在碱性层55的表面上或者铑Rh54上的主要的自由基状烃HC、或者废气中所含的主要的自由基状烃HC在铑Rh54上反应，由此生成还原性中间体。该还原性中间体附着或者吸附在碱性层55的表面上。
另外，认为此时最初生成的还原性中间体是硝基化合物R-NO2。如果生成该硝基化合物R-NO2，则形成腈基化合物R-CN，但该腈基化合物R-CN在该状态下只能存在瞬间，因此立即成为异氰酸酯化合物R-NCO。如果该异氰酸酯化合物R-NCO水解则成为胺化合物R-NH2。不过，在该情况下，认为水解的是异氰酸酯化合物R-NCO的一部分。因而，如图6(A)所示，认为保持或者吸附在碱性层55的表面上的还原性中间物的大部分是异氰酸酯化合物R-NCO以及胺化合物R-NH2。
另一方面，如图6(B)所示，所生成的活性NO2 *在铑Rh54上与还原性中间体R-NCO、R-NH2反应而形成N2、CO2、H2O，由此NOx被净化。即，如果在碱性层55上未保持或者吸附还原性中间体R-NCO、R-NH2，则不进行NOx的净化。因而，为了得到高NOx净化率，需要使碱性层55上、即碱性废气流通表面部分26上一直持续存在使所生成的活性NO2 *形成N2、CO2、H2O的充分量的还原性中间体R-NCO、R-NH2。
即，为了如图6(A)和(B)所示在铂Pt53上使NO氧化，必须使废气的空燃比(A/F)in为稀，为了使所生成的活性NO2 *形成N2、CO2、H2O，必须在碱性层55的表面上保持充分量的还原性中间体R-NCO、R-NH2，即为了保持还原性中间体R-NCO、R-NH2，需要设置碱性的废气流通表面部分26。
因此，在基于本发明的实施例中，为了使废气中所含的NOx与被部分氧化的烃反应而生成包含氮和烃的还原性中间体R-NCO、R-NH2，在排气净化催化剂14的废气流通表面上担载贵金属催化剂53、54，为了将所生成的还原性中间体R-NCO、R-NH2保持在排气净化催化剂14内，在贵金属催化剂53、54的周围形成有碱性的废气流通表面部分26，NOx通过保持在碱性的废气流通表面部分26上的还原性中间体R-NCO、R-NH2的还原作用被还原，一边将流入排气净化催化剂14的废气的空燃比维持为稀，一边从烃供给阀16以预先确定的供给间隔间歇地供给烃HC，该烃HC的预先确定的供给间隔是为了使碱性的废气流通表面部分56上持续存在还原性中间体R-NCO、R-NH2而需要的供给间隔。
在该情况下，如果喷射量过多或者喷射间隔过短，则烃量过剩而大量的烃HC从排气净化催化剂14排出，如果喷射量过少或者喷射间隔过长，则在碱性的废气流通表面部分56上不存在还原性中间体R-NCO、R-NH2。因而，在该情况下重要的是，对烃的喷射量和喷射间隔进行设定，以使得不从排气净化催化剂14排出过量的烃HC且在碱性的废气流通表面部分26上持续存在还原性中间体R-NCO、R-NH2。因此，在图4所示的例子中将喷射间隔设为3秒。
如果使烃HC的供给间隔比上述预先确定的供给间隔长，则烃HC、还原性中间体R-NCO、R-NH2从碱性层55的表面上消失，此时不对在铂Pt53上生成的硝酸根离子NO3 -作用朝还原硝酸根离子NO3 -方向拉回的力。因而，此时，硝酸根离子NO3 -如图7(A)所示那样在碱性层55内扩散，成为硝酸盐。即，此时，废气中的NOx以硝酸盐的形式被吸收到碱性层55内。
另一方面，图7(B)示出像这样NOx以硝酸盐的形式被吸收到碱性层55内时流入排气净化催化剂14内的废气的空燃比为理论空燃比或浓的情况。在该情况下，由于废气中的氧浓度降低，因此使反应朝反方向(NO3 -→NO2)进行，这样，被吸收到碱性层55内的硝酸盐依次成为硝酸根离子NO3 -而后如图7(B)所示那样以NO2的形态从碱性层55放出。接着，放出的NO2由废气中所含的烃HC和CO还原。
图8示出在碱性层55的NOx吸收能力临近饱和之前使流入排气净化催化剂14的废气的空燃比(A/F)in暂时为浓的情况。另外，如在图8所示的例子中，该浓控制的时间间隔为1分钟以上。在该情况下，废气的空燃比(A/F)in为稀时吸收到碱性层55内的NOx在废气的空燃比(A/F)in暂时为浓时从碱性层55一起放出而被还原。因而，在该情况下，碱性层55起到用于暂时吸收NOx的吸收剂的作用。另外，此时，也存在碱性层55暂时吸附NOx的情况，因而，当作为包含吸收和吸附两者的术语而使用吸留这样的术语时，碱性层55起到用于暂时吸留NOx的NOx吸留剂的作用。
即，如果将向内燃机进气通路、燃烧室2以及排气净化催化剂14上游的排气通路内供给的空气以及燃料(烃)的比称作废气的空燃比，则在该情况下，排气净化催化剂14作为当废气的空燃比稀时吸留NOx、当废气中的氧浓度降低时放出所吸留的NOx的NOx吸留催化剂发挥功能。
图9示出使排气净化催化剂14像这样作为NOx吸留催化剂发挥功能时的NOx净化率。另外，图9的横轴示出排气净化催化剂14的催化剂温度TC。在使排气净化催化剂14作为NOx吸留催化剂发挥功能的情况下，如图9所示，虽然当催化剂温度从300℃到400℃时能够得到极高的NOx净化率，但如果催化剂温度TC变为400℃以上的高温则NOx净化率降低。
像这样如果催化剂温度TC变为400℃以上的高温则NOx净化率降低，是因为如果催化剂温度TC变为400℃以上的高温则硝酸盐热分解而以NO2的形式从排气净化装置14放出的缘故。即，只要以硝酸盐的形式吸留NOx，当催化剂温度TC高时难以得到高NOx净化率。但是，在从图4到图6(A)、(B)所示的新的NOx净化方法中，如从图6(A)、(B)可知的那样，不生成硝酸盐或者即使生成硝酸盐也极其微量，这样，如图5所示，即使当催化剂温度TC高时也能够得到高NOx净化率。
因此，在本发明中，在排气净化催化剂14的废气流通表面上担载有贵金属催化剂53、54，并且在贵金属催化剂53、54的周围形成有碱性的废气流通表面部分56，排气净化催化剂14具有当在将流入排气净化催化剂14的废气的空燃比维持为稀的状态下从烃供给阀16以预先确定的供给间隔喷射烃时还原废气中所含的NOx的性质，并且具有当使烃的供给间隔比该预先确定的供给间隔长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质，内燃机运转时在将流入排气净化催化剂14的废气的空燃比维持为稀的状态下从烃供给阀16以该预先确定的供给间隔喷射烃，由此，将废气中所含的NOx在排气净化催化剂14中还原。
即，从图4到图6(A)、(B)所示的NOx净化方法可以说是以下的新的NOx净化方法，即，在使用形成有担载贵金属催化剂且能够吸收NOx的碱性层的排气净化催化剂的情况下，几乎不形成硝酸盐而对NOx进行净化。实际上在使用该新的NOx净化方法的情况下，与使排气净化催化剂14作为NOx吸留催化剂发挥功能的情况相比较，从碱性层55检测出的硝酸盐极其微量。
接着，参照从图10(A)、(B)到图12对基于从图4到图6(A)、(B)所示的新的NOx净化方法进行NOx净化控制进行说明。
图10(A)示出每单位时间的烃喷射量W和废气中的氧浓度D之间的关系，图10(B)示出每单位时间的烃喷射量W和吸入空气量GA之间的关系。如果废气中的氧浓度D变高则与氧反应的烃HC比与活性NO2 *反应的烃HC多，这样生成的还原性中间体R-NCO、R-NH2的量减少。因而，在基于本发明的实施例中，如图10(A)所示那样，废气中的氧浓度D越高，则每单位时间从烃供给阀16供给的烃的量W越增大，以便不减少还原性中间体R-NCO、R-NH2的量。
另一方面，如果吸入空气量GA增大则烃HC的密度变小，还原性中间体R-NCO、R-NH2的生成量减少。因而，在基于本发明的实施例中，如图10(B)所示那样，吸入空气量GA越增大，则每单位时间从烃供给阀16供给的烃的量W越增大，以便不减少还原性中间体R-NCO、R-NH2的量。
图11示出内燃机刚起动之后的氧化催化剂13的温度TB的变化、向排气净化催化剂14流入的废气的空燃比(A/F)in的变化、以及微粒过滤器15的温度TD的变化。
如图11所示，在内燃机刚起动之后氧化催化剂13的温度TB降低，如果此时氧化催化剂13的温度TB在活化温度TB0以下，则不进行基于氧化催化剂13的烃HC的部分氧化反应。如果不进行烃HC的部分氧化反应则也不进行排气净化催化剂14中的还原性中间体R-NCO、R-NH2的生成作用。因而，在基于本发明的实施例中，到氧化催化剂13的温度TB达到活化温度TB0为止，用于进行从图4到图6(A)、(B)所示的新的NOx净化方法的烃的供给停止。即，在基于本发明的实施例中，为了使碱性的废气流通表面部分26上持续存在还原性中间体R-NCO、R-NH2而进行的烃HC的供给作用在氧化催化剂13活化后开始。
另一方面，在内燃机起动后，如果在氧化催化剂13的温度TB达到活化温度TB0之前排气净化催化剂14的温度上升某种程度，则开始向排气净化催化剂14吸收废气中的NOx，因而，在氧化催化剂13的温度TB达到活化温度TB0的时刻在排气净化催化剂内吸收某种程度的量的NOx。在这样的状态时，如果开始烃的供给而排气净化催化剂14的温度上升，则吸收到排气净化催化剂14内的NOx被迅速放出。因而，为了良好地净化此时放出的NOx，需要将烃的供给量增大仅还原放出的NOx所需要的量。
因此，在基于本发明的实施例中，当为了使碱性的废气流通表面部分26上持续存在还原性中间体R-NCO、R-NH2而进行的烃的供给作用开始时，从图11可知，增大每单位时间从烃供给阀16供给的烃的量。另外，此时，在图11所示的例子中，增大烃每次的供给量以使得废气的空燃比(A/F)in变为浓。
另一方面，存在排气净化催化剂14吸留废气中所含的硫成分的可能性，为了除去所吸留的硫成分而需要使排气净化催化剂14升温。此外，在图1所示的实施例中，当被捕集到微粒过滤器15上的微粒的量达到一定量以上时，例如当由压差传感器25检测出的微粒过滤器15的前后压差达到一定压力以上时，为了使所捕集的微粒燃烧，使微粒传感器15升温。
在基于本发明的实施例中，在这样的情况下，即当应使排气净化催化剂14升温时或者应使配置在内燃机排气通路内的微粒过滤器15升温时，每单位时间从烃供给阀16供给的烃的量增大。另外，此时，在图11所示的例子中，烃的每次的喷射量增大且烃的喷射间隔缩短。
图12示出烃的喷射控制例程，该例程通过每一定时间的插入而执行。
参照图12，首先，在步骤60中判别氧化催化剂13的温度TB是否在活化温度TB0以上。当TB＜TB0时完成处理循环，当TB≥TB0时前进至步骤61并判别是否设有升温标记。当没有设升温标记时判别是否发出了表示应使排气净化催化剂14或者微粒过滤器15升温的升温要求，当没有发出升温要求时前进至步骤63。
在步骤63中计算从烃供给阀16喷射的烃的每次的喷射量。接着在步骤64中判别在上次插入时是否为TB＜TB0。当在上次插入时TB＜TB0、即在氧化催化剂13的温度TB在活化温度TB0以上时，前进至步骤65并计算烃的每次的喷射量的增加值。接着前进至步骤66并进行烃的喷射处理。另一方面，当在步骤64中判别为在上次插入时也为TB≥TB0时跳跃至步骤66并进行烃的喷射处理。
另一方面，当在步骤62中判别为发出了升温要求时，前进至步骤67，设置升温标记，接着前进至步骤68。如果设有升温标记则从接下来的处理循环开始从步骤61跳跃至步骤68。在步骤68中计算升温时的烃的每次的喷射量以及喷射间隔，接着在步骤69中进行烃的喷射处理。接着在步骤70中判别应进行升温控制的期间是否结束，当应升温的期间结束时前进至步骤71，重设升温标记。
图13示出图1所示的烃部分氧化用催化剂13和排气净化催化剂14由一个催化剂形成的情况。该催化剂例如具备沿着废气的流动方向延伸的多个废气流通路，图13示出该催化剂的废气流通路的内周壁80的表面部分的放大剖视图。如图13所示，在废气流通路的内周壁80的表面上形成有下部涂层81，在该下部涂层81上形成有上部涂层82。在图13所示的例子中，任一个涂层81、82均由粉末的集合体形成，在图13中示出构成各涂层81、82的粉末的放大图。从这些粉末的放大图可知上部涂层82包含图2(A)所示的烃部分氧化催化剂、例如氧化催化剂，下部涂层81包含图2(B)所示的排气净化催化剂。
在使用图13所示的催化剂的情况下，如图13所示，废气中所含的烃HC在上部涂层82内扩散并被部分氧化，被部分氧化的烃在下部涂层81内扩散。即，在图13所示的例子中也与图1所示的例子同样，烃部分氧化用催化剂和排气净化催化剂以在烃部分氧化用催化剂中被部分氧化的烃流入排气净化催化剂的方式进行配置。另一方面，废气中所含的NOx在下部涂层81内扩散而形成活性NO2 *。在下部涂层81内由活性NO2 *和部分氧化的烃生成还原性中间体R-NCO、R-NH2，进而活性NO2 *与还原性中间体R-NCO、R-NH2反应而形成N2、CO2、H2O。
另一方面，如图2(B)所示，在排气净化催化剂14的催化剂载体52上担载有贵金属53、54，因而，即使在排气净化催化剂14内也能够将烃重整成碳数少的自由基状的烃HC。在该情况下，如果在排气净化催化剂14内能够对烃进行充分地重整的话、即如果在排气净化催化剂14内能够对烃进行充分地部分氧化的话，则不需要如图1所示那样在排气净化催化剂14的上游配置氧化催化剂13。因而，在基于本发明的一个实施例中，在内燃机排气通路内不安装氧化催化剂13，因而在本实施例中，从烃供给阀16喷射的烃被直接供给至排气净化催化剂14。
在本实施例中，从烃供给阀16喷射的烃在排气净化催化剂14内被部分氧化，进而在排气净化催化剂14内由废气中所含的NOx生成活性NO2 *。在排气净化催化剂14内由这些活性NO2 *和被部分氧化的烃生成还原性中间体R-NCO、R-NH2，进而活性NO2 *与还原性中间体R-NCO、R-NH2反应而形成N2、CO2、H2O。即，在本实施例中，将用于使从烃供给阀16喷射且被部分氧化的烃与废气中所含的NOx反应的排气净化催化剂14配置在烃供给阀16下游的内燃机排气通路内。
符号说明
4...进气歧管
5...排气歧管
7 排气涡轮增压器
12...排气管
13...氧化催化剂
14...排气净化催化剂
15...微粒过滤器
16...烃供给阀。
Claims (12)
1.一种内燃机的排气净化装置，
在内燃机排气通路内配置用于供给烃的烃供给阀，在烃供给阀下游的内燃机排气通路内配置用于使从烃供给阀喷射且被部分氧化的烃与废气中所含的NOx反应的排气净化催化剂，在该排气净化催化剂的废气流通表面上担载有贵金属催化剂，并且在该贵金属催化剂周围形成有碱性的废气流通表面部分；该排气净化催化剂具有当将流入排气净化催化剂的废气的空燃比维持为稀且从烃供给阀以预先确定的供给间隔喷射烃时还原废气中所含的NOx的性质，并且具有当使烃的供给间隔比该预先确定的供给间隔长时废气中所含的NOx的吸留量增大的性质；所述内燃机的排气净化装置在内燃机运转时将流入排气净化催化剂的废气的空燃比维持为稀并且从烃供给阀以所述预先确定的供给间隔喷射烃，由此，在排气净化催化剂中还原废气中所含的NOx。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在烃供给阀下游的内燃机排气通路内，配置所述排气净化催化剂和能够将从烃供给阀喷射的烃部分氧化的烃部分氧化用催化剂，以使得在烃部分氧化用催化剂中被部分氧化的烃流入排气净化催化剂。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述烃部分氧化用催化剂包含配置在所述排气净化催化剂上游的内燃机排气通路内的氧化催化剂。
4.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在包含所述排气净化催化剂的下部涂层上形成有包含所述烃部分氧化用催化剂的上部涂层。
5.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其中，
废气中所含的NOx与被部分氧化的烃利用所述贵金属催化剂发生反应而生成包含氮和烃的还原性中间体，并且所生成的还原性中间体保持在所述碱性的废气流通表面部分上，NOx利用保持在该碱性的废气流通表面部分上的还原性中间体的还原作用被还原，所述烃的预先确定的供给间隔是使该碱性的废气流通表面部分上持续存在还原性中间体而需要的供给间隔。
6.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述贵金属催化剂由铑Rh和钯Pd中的至少一者以及铂Pt构成。
7.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
在所述排气净化催化剂的废气流通表面上形成有碱性层，该碱性层包含碱金属或者碱土类金属或者稀土类或者除碱金属或碱土类金属或稀土类以外的能够向NOx供给电子的金属，该碱性层的表面形成所述碱性的废气流通表面部分。
8.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
废气中的氧浓度越高，越增大每单位时间从烃供给阀供给的烃的量。
9.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
吸入空气量越增大，越增大每单位时间从烃供给阀供给的烃的量。
10.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
当应使排气净化催化剂升温时或者应使配置在内燃机排气通路内的微粒过滤器升温时，增大每单位时间从烃供给阀供给的烃的量。
11.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
废气中所含的NOx与被部分氧化的烃利用所述贵金属催化剂发生反应而生成包含氮和烃的还原性中间体，当为了使所述碱性的废气流通表面部分上持续存在还原性中间体而进行的烃的供给作用开始时，增大每单位时间从烃供给阀供给的烃的量。
12.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中，
废气中所含的NOx与被部分氧化的烃利用所述贵金属催化剂发生反应而生成包含氮和烃的还原性中间体，为了使所述碱性的废气流通表面部分上持续存在还原性中间体而进行的烃的供给作用在所述烃部分氧化用催化剂的活化后开始。
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